李明星
广西玉柴机器股份有限公司 广西壮族自治区玉林市537000
摘要：目前,柴油机后处理技术已经发展成熟,柴油机的排放物主要有碳颗粒、NOx、CO、HC等对人体与环境有害的成分组成。现阶段，我国发动机制造企业对柴油发动机排放标准关注程度日益提升，基于安全行驶、生态环保及多领域要求，从柴油发动机排放节能入手，对柴油发动机排放标准与后处理技术进行分析研究，将柴油发动机节能排放具体方法。
关键词：柴油发动机；处理系统故障；排放标准
随着排放法规的日益严格，为发动机加装后处理装置势在必行。在柴油机后处理技术中，由于选择性催化还原(SCR)技术对燃油含硫量要求较低、燃油经济性好、技术升级继承性高的优点，已成为我国柴油机后处理主流技术路线。进行SCR系统控制策略及其故障诊断(0BD)功能的研究，对加快国产SCR系统自主产业化进程具有十分重要的意义。柴油发动机排放标准是当下我国发动机生产及研发主要考虑问题之一，然而现阶段我国柴油发动机排放标准与后处理技术研究中依然存在诸多问题。本次研究对柴油发动机排放标准与后处理技术进行分析，有十分重要的理论意义。
一、柴油发动机后处理系统的组成
以某款柴油发动机后处理排气净化系统为例，由DEF罐、DEF喷射单元、油气分离器、排气处理器总成、DEF加热电磁阀等组成。
1、DEF罐：DEF罐用于储存DEF（尿素液）, DEF罐上装有DEF液位和温度传感器。
2、DEF液位温度传感器：液位传感器用于感知罐内液体的液位，温度传感器用于感知DEF液的温度。在传感器杆中有数个的位置点，当磁性的浮子到达某一位置点时，传感器的电阻发生变化，从而可以判断液位高低。
3、DEF喷射单元：将还原剂（DEF）喷入柴油机排气管中，排气管中的氮氧化合物在催化剂的作用下与DEF液发生反应，被还原成氮气和水，减少柴油车尾气排放中的氮氧化合物。
4、排气处理器。内部有多孔陶瓷，陶瓷上有特殊的金属涂层，这些金属涂层是催化剂，可以将废气和DEF进行催化转化成氮气和水。消声部分有NOx传感器、排气温度传感器的安装凸台。NOx传感器，传感器将NOx的含量变为模拟信号传给控制模块，模块将信号变为通信信号发到通信总线上。在NOx传感器总成内部有自诊断系统，监测自身的工作情况并通过通信总线和ECM通讯。排气温度传感器，排气处理器上安装了两个排气温度传感器，分别位于催化器前和后，用来监测催化器进、出口的温度。
二、柴油发动机后处理系统故障检修
一台商用车，发动机动力不足；组合仪表上发动机停机指示灯常亮，同时车辆在额定载荷下加速性能差；使用FT700诊断仪读取到故障代码为1678（排气处理罐温度信号回路开路或对电源短路）。
1、故障机理。排气处理罐温度信号回路开路或对电源短路故障，ECU检测到后处理柴油机排气处理液罐温度信号电压高于规定值，ECU控制策略点亮发动机故障指示灯，限制发动机扭矩，造成发动机动力不足。排气处理液罐温度回路包括排气处理液罐温度传感器、ECU、排气处理液罐温度传感器回路线束。
2、故障诊断思路分析。断开蓄电池负极电缆后拔下后处理DEF罐温度传感器线束接插件F054，用万用表测量F054插接件部件端针脚2与针脚3之间的电阻值（标准值为180~160KΩ），如果阻值不正常说明传感器损坏并更换。
当传感器阻值正常时用导线跨接F054插接件线束端针脚2与针脚3进行响应测试，用检测仪读取故障码，如果当前故障码为1677,1678变为历史故障码，说明ECU与传感器控制线路无故障，故障点为线束端插接件与传感器端插接件接触不良并给予修复。首先，关闭点火开关，断开线束接插件F054后将点火开关打开至ON档，用万用表测量传感器线束端F054针脚3电压，正常值为5V左右，如果不是，检测F054针脚3与F060针脚28之间线路是否存在短路与断路现象，当检测线路为正常时，可判定故障点为插接件F060针脚28接触不良或ECU损坏；当测量传感器线束端F054针脚3电压为5V正常时，用万用表检测F054针脚2与F060针脚45线路是否正常，测量结果正常说明F060针脚45接触不良或ECU损坏。
三、柴油发动机排放节能后处理技术应用
我国从国三到国六后处理技术线路都发生明显变化， 其发展趋势也向精度化、高效性层面转变。本章节对国三到国六后处理技术线路变化与发展进行分析。 后处理技术是当下重型柴油车型自身污染物排放标准限值与测量方法的简称，我国在国三阶段就已经大力应用后处理技术，对尾气中的各种成分做了全面的处理。其中各尾气处理模块的具体功效如下：①EGR 为废气再循环，其作用是保证 动力性能不降低的前提下，根据工况（转速和负荷）将发动机排出废气的一部分再送回气缸，和新鲜混合气混合后再次参与燃烧过程，使燃烧反应速度减慢，燃烧温度降低，从 而降低 NOx 的排放量。②SCR 为选择性催化还原，其作用 是通过尿素喷射系统，将 32.5%尿素水溶液喷入尾气中，尿素在高温下热解形成 NH3 与尾气中的 NOx 进行反应， 将 NOx 还原成 N2 和 H2O，从而达到降低 NOx 的目的。
1、排气后处理系统及建模选型 通过分析发现，在国六时期，对柴油机排放指标及认证要求较为系统和严格，监察力度也逐步加大。因此，基于现状则需要整合诸多后处理技术，并对其进行组合应用，共同为柴油机尾气处理工作发挥功效，这样才能达到国六时期排放法规指标要求。对 NOx 污染物的 处理我们采用了 SCR 技术路线，对 PM 污染物的处理，我们采用了 DPF 技术路线。本章我们重点讲述 SCR 技术路 线。利用 SCR 对 NOx 污染物进行全面处理，其重点环节在 于尿素喷射雾化与蒸发分解流程，当然也包括排气混合均 匀因素的模拟分析等。通过对以往后处理系统设计的经验总结，并参照国内、外相关文献及后处理器主要设计参数，对后处理系统主体结构进行明确，我们根据整车的适配边界，通过 UG 建模软件，对其进行模型构建，并通过软件对其内部流场均匀性、尿素结晶等做了模拟分析，从而确认整个封装总成的整体设计是 否合理。针对该后处理总成，除了各模块的载体单元、涂层配方比例的选择比较重要外，对于混合器模型构建及设计也尤为重要。接下来我们将重点讲述混合器的技术特点。
2、混合器优化技术。混合器优化设计主要是以排气气流同尿素水溶液可以进行充分混合，且减小具备混合器自身导致排气压力损耗等性能需求为主。并且要充分符合该混合器结构紧固、安装快捷等工艺标准。混合器进行优化设计当中，需要把混合器与尿素相关的喷射系统、后处理系统管路作为一个有机整体看待。为了促进NH3 同排气混合的效果性，设计混合器的过程中，一定要考虑尿素 在混合器中如何与排气充分混合雾化作为关键设计理念， 这样才能使其匹配优化。原则如下：第一、增加排气气流旋转运动态势，使气流在其混合管内流动距离不断增加，利用有限混合管空间，获取更大混合距离；第二、对尿素液滴 粒子旋转运动态势进行增加，提升其液滴动能，对液滴接 触壁面附着的可能性进行降低，且有利于液滴中的二次破碎特点，对壁面处结晶进行减少；第三、混合器及喷嘴位置附近引入更多高温废气，加强尿素液滴喷雾与高温废气之 间的换热，促进尿素液滴的蒸发，同时“吹走”较高浓度混合气体，降低混合器及喷嘴位置附近尿素结晶风险。
对柴油商用车相关污染排放控制的主要技术路线是SCR系统，它的作用是降低柴油发动机排气中的氮氧化物的含量，相关后处理技术优化效果进行论述排气后处理系统性能要求与载体选型、混合器优化技术。
参考文献：
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