摘要：隨著汽車產(chǎn)銷量的不斷攀升，汽車尾氣排放物給環(huán)境造成的污染也愈發(fā)嚴(yán)重。我國根據(jù)自身情況并參考?xì)W洲標(biāo)準(zhǔn)，制定了國家關(guān)于汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施規(guī)劃，現(xiàn)己實(shí)施了國家第五階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（國V排放標(biāo)準(zhǔn)）。由于新排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，原減排措施與技術(shù)己不能滿足排放要求，需要引入新的技術(shù)及排放處理系統(tǒng)。從國IV車輛開始，在國川系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了SCR尾氣后處理系統(tǒng)（選擇性催化還原系統(tǒng)）。由于新增了SCR系統(tǒng)，尾氣排放中有害物質(zhì)的排放大大降低，但若該系統(tǒng)工作產(chǎn)生故障造成排放超標(biāo)反饋，根據(jù)系統(tǒng)邏輯控制，將限制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率并限扭，以強(qiáng)制降低燃油噴射量來減少NOx的排放。本文將結(jié)合SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理及化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行闡述。以一汽解放J6牽引車所配的德國BOSCH（博世）公司SCR系統(tǒng)為研究對象，對其使用過程中引起發(fā)動(dòng)機(jī)限扭的故障原因進(jìn)行研究分析，為故障的診斷和排除提供幫助。

    根據(jù)柴油機(jī)尾氣排放成分分析，相對于汽油機(jī)，柴油機(jī)的排放物除了硫化物（SO2復(fù)合物）外，主要是氮氧化合物（NOx）和顆粒（PM），一氧化碳（CO）和碳?xì)洌℉C）排放相對較少。根據(jù)排放物所形成的特性，柴油車主要從發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、燃油油品和排放系統(tǒng)三方面進(jìn)行提升以減少排放。即優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒技術(shù)可降低顆料物、一氧化碳及碳?xì)涞鹊男纬桑�使用低硫含量的燃油可降低硫化物的排放。而氮氧化合物（NOx）的排放量是在高溫富氧條件下溫度越高排放量越大，為降低其排放，在尾氣系統(tǒng)中采用尿素溶液SCR系統(tǒng)是中重型柴油機(jī)的首選。由于增加了尾氣系統(tǒng)，難免在使用中出現(xiàn)各種故障現(xiàn)象，特別是產(chǎn)生故障后弓｝起發(fā)動(dòng)機(jī)限扭現(xiàn)象較為典型，同時(shí)由于技術(shù)的復(fù)雜化，也給車輛維修從業(yè)人員帶來了新的挑戰(zhàn)，給車輛故障的診斷、分析、排除進(jìn)一步地復(fù)雜化。

    1 SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理簡述
    博世SCR后處理系統(tǒng)主要是由催化器、尿素箱、尿素泵、尿素管、尿素噴嘴、尿素液位溫度傳感器、排溫傳感器及NOx傳感器等組成。其中催化器由三個(gè)獨(dú)立并串聯(lián)的部分組成，分別是氨擴(kuò)散混合器、催化轉(zhuǎn)化器和消聲器。其工作原理是尾氣從缸內(nèi)排出后進(jìn)入催化器，在催化器混合器內(nèi)，通過安裝在催化器前排氣管上的尿素噴嘴將濃度為32.5％±0.5％的尿素水溶液噴入，尿素在高溫下發(fā)生水解和熱解反應(yīng)后生成氨氣（NH3），并與尾氣均勻地混合，然后在催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化層的作用下，利用NH3選擇性地還原NOx，生成無害的氮?dú)猓∟2）和水（H20），并通過消聲器排出。據(jù)測定，SCR系統(tǒng)對尾氣中的氮氧化合物的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到80%～90%，其基本化學(xué)反應(yīng)原理如下：
    尿素水解為氨氣：（尿素噴射系統(tǒng)）
   （NH2）2CO＋H2O→2NH3＋CO2（要求溫度200℃以上）
    SCR后處理反應(yīng)：（SCR催化轉(zhuǎn)化器）
    NO＋NO2＋2NH3→2N2＋3H2O
    4NO＋O2＋4N H3→4N2＋6H2O
    2NO2＋O2＋4NH3→3N2＋6H2O

    2 SCR系統(tǒng)控制機(jī)制與邏輯
    SCR系統(tǒng)工作啟動(dòng)的條件除了與發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后水溫、環(huán)境溫度、排氣溫度等有關(guān)外，還和SCR系統(tǒng)各傳感器、連接線束及管路等是否正常有關(guān)。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，為防止管路中尿素溶液出現(xiàn)結(jié)晶堵塞（尿素溶液的冰點(diǎn)為－11℃），當(dāng)尿素溫度低于－5℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元控制電加熱裝置加熱并進(jìn)行排空。排氣溫度達(dá)到180℃，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于550 r/min后，尿素泵開始建壓。排氣溫度達(dá)到200℃后，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元（ECU）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，按標(biāo)定值向尿素噴嘴發(fā)出指令，將精確尿素量噴入排氣管中，在催化器中將NOx進(jìn)行催化還原。氮氧傳感器對催化器中排出的已經(jīng)過催化還原后尾氣中的NOx含量進(jìn)行監(jiān)測，ECU根據(jù)該監(jiān)測值后進(jìn)行邏輯控制用于OBD監(jiān)控，OBD（車載排放控制用診斷系統(tǒng)）具有識(shí)別可能導(dǎo)致排放超標(biāo)的功能，并以故障代碼的方式將該信息儲(chǔ)存在電控單元存儲(chǔ)器內(nèi)，同時(shí)點(diǎn)亮故障指示燈。當(dāng)故障導(dǎo)致排放明顯惡化時(shí)，激活發(fā)動(dòng)機(jī)減扭矩功能，提醒駕駛員盡快進(jìn)行維修。比如：當(dāng)監(jiān)測到NOx排放量超過5 g/kW·h但小于7 g/kW·h時(shí)，將點(diǎn)亮排放故障警報(bào)燈，但扭矩輸出正常，當(dāng)監(jiān)測到NOx排放量超過7 g/kW·h，點(diǎn)亮排放故障警報(bào)燈同時(shí)限制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出，扭矩限制到60%，即超5、超7故障。發(fā)生故障后，可通過車載OBD故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行讀碼診斷，或者及時(shí)到就近服務(wù)站進(jìn)行檢測維修。

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