目前,車(chē)用柴油機(jī)需滿足歐IV排放法規(guī),排放控制重點(diǎn)是NOx與PM(包括顆粒物和炭煙)。與汽油機(jī)相比,柴油機(jī)排氣中氧含量高,難以利用排氣中的還原劑來(lái)還原NOx,而且柴油機(jī)排氣溫度明顯低于汽油機(jī),后處理裝置中的催化劑不能高效工作,因此柴油機(jī)不能通過(guò)三元催化器來(lái)處理NOx。柴油機(jī)降低排放的一種技術(shù)手段就是通過(guò)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化來(lái)降低機(jī)內(nèi)顆粒物的生成量,然后采用SCR(Selective Catalytic Reduction,選擇性催化還原)后處理技術(shù)來(lái)降低NOx的排放。隨著2013年國(guó)IV標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施,SCR技術(shù)在我國(guó)柴油車(chē)市場(chǎng)快速推廣應(yīng)用,SCR系統(tǒng)的故障診斷與維修技術(shù)也成為汽車(chē)后市場(chǎng)技術(shù)人員關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。
一、SCR技術(shù)機(jī)理與系統(tǒng)組成
1.SCR技術(shù)機(jī)理
SCR意指NH3(氨氣)在催化劑的作用下高選擇性地優(yōu)先還原NOx而不先與O2反應(yīng)。雖然NH3是良好的還原劑,但它有強(qiáng)烈的刺激性氣味,汽車(chē)上一般使用無(wú)毒、無(wú)害、儲(chǔ)運(yùn)方便的32.5%濃度的尿素水溶液(簡(jiǎn)稱(chēng)添藍(lán))作為車(chē)載SCR系統(tǒng)的還原劑。SCR系統(tǒng)工作時(shí),測(cè)量裝置采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩以及催化器溫度等信號(hào)傳送給SCR控制器,SCR控制器根據(jù)控制策略,計(jì)算出所需的尿素量,將尿素水溶液(或與壓縮空氣混合后)經(jīng)噴嘴噴入SCR催化器的入口前段排氣管內(nèi)。尿素水溶液蒸發(fā)后析出尿素,尿素吸熱分解成NH2和日NCO(氰酸)。HNCO在催化劑作用下水解成NH3和CO2,而NH3在催化劑作用下將NOx還原成N2和H2O排出。
2.車(chē)用SCR系統(tǒng)組成
目前市場(chǎng)上柴油車(chē)配套的SCR系統(tǒng)主要有兩種:一種配套BOSCH添藍(lán)噴射系統(tǒng),采用電控噴嘴,不需要壓縮空氣輔助噴射。另一種配套格蘭富(Grundfos/Emitee)尿素泵,采用機(jī)械噴嘴,需要壓縮空氣輔助噴射。
圖1是配套BOSCH的SCR系統(tǒng)原理圖,由圖可見(jiàn),系統(tǒng)主要由以下幾部分組成。

尿素系統(tǒng):主要負(fù)責(zé)尿素的儲(chǔ)存、傳送、噴射和NOx還原反應(yīng)等功能,包括尿素箱、尿素泵、尿素噴嘴、SCR箱等。
尿素加熱系統(tǒng):由于尿素溶液在-11℃時(shí)易結(jié)冰,故需配備尿素加熱系統(tǒng)。主要包括尿素箱溶液加熱系統(tǒng)、尿素管路加熱及尿素泵電加熱系統(tǒng)。
傳感器:尿素箱液位溫度傳感器、尿素泵壓力傳感器、上游排氣溫度傳感器、NOx濃度傳感器、環(huán)境溫度傳感器。
其他:尿素噴射控制單元(DCU)集成于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器EDC中。尿素噴嘴水冷卻管是利用冷卻液為噴嘴冷卻,以防排氣管溫度過(guò)高造成噴嘴損壞。電控單元之間信息通過(guò)CAN總線進(jìn)行傳輸。
對(duì)于配套格蘭富尿素泵的SCR系統(tǒng)則增加一套壓縮空氣輔助系統(tǒng),利用壓縮空氣攜帶計(jì)量泵的尿素溶液到噴嘴,并使其更好霧化。其組成如圖2所示,系統(tǒng)包括車(chē)輛儲(chǔ)氣罐、壓縮空氣濾清器、壓縮空氣電磁閥、計(jì)量噴射泵(UDS)等。
