国六标准实施在即 尿素结晶该如何解决

zhuo

从事整车设计7年

尿素结晶风险高，会引起排放不达标、动力衰减、油耗过高等问题。通过“1.加热发动机冷却液”和“2.加热尿素管路”，可有效避免尿素结晶。

今年7月1日起将实施国六排放标准，尿素与燃油消耗比例高达8%～10%，结晶风险高，对于采用SCR技术的国六柴油机，尿素结晶会引起车辆排放不达标、动力衰减、油耗过高等问题，因此对于国六车辆来说如何有效避免尿素结晶十分关键。

一、尿素结晶和解冻基本原理

尿素结晶故障在寒冷地区特别是冬季容易出现，在南方大部分地区只要不违规操作，系统不会出现问题。这是由于尿素冰点为-10℃，在环境温度低于此温度的地区，SCR后处理系统就要为尿素水溶液提供解冻保暖措施，否则会引起尿素结晶。

当尿素温度传感器检测到尿素温度低于0℃，后处理系统上的加热电磁阀自动打开引入冷却液加热尿素直到7℃时停止工作。

尿素液解冻采取发动机冷却液加热的方式，在尿素罐内布置热交接器，通过发动机水套里的高温冷却液的热量传递来实现尿素罐内的尿素加热化冰，这就需要发动机完成暖机，发动机冷却液温度达到70℃时才能进入热交接器对尿素进行加热。

二、尿素结晶

当尿素气液混合通道堵塞的话，混合腔内的压力会升高，升高的压力会使得气液混合物（含有尿素溶液）上窜到压缩空气通道，尿素溶液在压缩空气通道内会蒸发掉水分而析出尿素结晶进而堵塞空气通道。

三、尿素管结晶

尿素喷射系统共有3根尿素管，分别为供液管路（连接从尿素罐到尿素泵总成）、喷射管路（从尿素泵总成到喷射器）和回流管路（从喷射器到尿素罐）。

应对供回液尿素管结晶，采用电加热方式进行加热。在需要加热解冻时，后处理系统控制单元控制加热继电器吸合，加热材料通电开始发热。此种方式加热快捷，布置简单，不受整车结构影响。

电加热尿素管由耐尿素尼龙管、加热单元、快插接头、线束及接插件组成。当环境温度低于-5℃条件下，由控制装置使用车载电源（24V）对其进行加热解冻，通过加热解冻策略控制对管路进行加热，防止尿素溶液在低温环境下结晶，尿素加热管路可以分为以下两种：

1. 加热丝管路

加热丝管略采用电阻丝缠绕的方式包裹在尿素管壁外侧，恒功率设计，但存在热量分配不均匀的问题；

2. 加热层管路

加热层管路采用尼龙PA12作为加热材料，其受热均衡，管路具备PTC特性，管路功率能够随着温度的升高而降低从而避免管路过热，产品长度不受限，能做各种形状的管路，方便布置，尿素管接头带有加热卡扣。

四、喷管接头堵塞

尿素喷射一段时间后，停止喷射可能会在尿素管与喷嘴接头处或与泵接头处积聚尿素结晶，堵塞管道。这主要时因为尿素线接头与喷嘴或泵连接接头处存在死角，死角里会积聚一定量的尿素水溶液，在不连续喷射条件下积来的尿素水溶液会蒸发掉水分而析出尿素结晶，尿素结晶进而增塞通道。

五、尿素喷射量小引起的堵塞

尿素喷射量小的话，在喷射一段时间后停止喷射会在喷嘴接头和喷孔处积聚尿素结晶堵塞通道，尿素水溶液中的水分，在这种条件下更容易蒸发造成尿素液体体析出导致尿素结晶，尿素结晶本身会堵塞通道，也会在温度升高时变成缩二脲或三聚氰酸，这两种物质更难清除。

●  编后语

尿素结晶过程涉及复杂的物理、化学反应，机理复杂，改善难度很大。尿素罐使用发动机防冻液来加热，在温度不是太低的地方没有问题，尿素管采用电加热的方式，才能有效解决寒冷地区尿素结晶问题。（文/卡家号：zhuo）