国四主流技术路线SCR系统介绍

最近，很多泵友在共轨之家平台上留言，说希望共轨之家能够介绍一下国四的SCR系统。

“我们叫共轨之家啊，不是共轨的产品我们爱莫能助！”我们的值班员同志如是说。

后来共轨之家转过弯来了，我们拷问自己：

共轨系统不用在国四上吗？用啊，而且是燃油系统的绝对主流！

SCR是不是国四系统的代名词？不能说完全是，但是至少是旗帜性产品！

说到共轨怎么能不管国四？说到国四还能避开SCR？真是历史宿命啊。有道是：

凤翱翔于千仞兮，非梧不栖；

士伏处于一方兮，非主不依。

泵友们都是共轨之家的主人，我们小团队定当遵从非主不依之授意。

共轨之家的编辑们广集素材，今天先给大家来个初级汇报：SCR系统简介。

一、SCR的定义与工作机理

1、SCR定义

SCR（Selective Catalytic Reduction的简称），中文叫选择性催化还原。SCR系统是控制柴油机排放后处理的一种装置，它将尿素溶液喷射到排气管中，尿素溶液由于高温分解为氨NH3和二氧化碳CO₂，NH₃又在催化剂的作用下，与氮氧化合物NO、NO₂等发生还原反应，将其还原成氮气N₂和水H₂O，从而达到降低氮氧化合物NOX排放的目的。

2、化学机理

下面是化学反应式：

第一阶段：

CO(NH₂)₂+H₂O —〉2NH₃+CO₂

第二阶段：

4NH₃+4NO+O₂—〉4N₂+6H₂O(A)

4NH₃+4NO₂—〉4N₂+6H₂O+O₂(B)

8NH₃+6NO₂ —〉7N₂+12H₂O。

3、SCR的布局

柴油机的尾气进入排气管中，尿素泵从尿素箱中吸入尿素溶液，并通过尿素喷嘴喷入排气管中。尿素喷雾与尾气中的氮氧化合物NOX进行化学反应，将有害排放物NOX转化成无害的氮气N2 和水H2O。如下图所示。

二、SCR系统的结构

下面以博世SCR系统DeNOx为例介绍SCR系统的结构和主要零部件。

1、DeNOx的应用

博世的DeNOx系统在中国市场应用广泛，包括玉柴、潍柴、一汽解放、康明斯等主机厂都选择匹配博世的SCR系统。目前，在市场上应用广泛的类型主要分为DeNOx2.1和DeNOx2.2。其中除玉柴配试的是DeNOx2.1之外，其他主机厂都配试的DeNOx2.2。

两种类型的SCR系统有较大的不同，其中DeNOx2.1的尿素供给泵SM和控制器DCU集成在一起，采用铝制外壳。而DeNOx2.2的尿素供给泵SM和控制器分开，且尿素泵采用塑料质地外壳。

以下主要介绍应用最为广泛的DeNOx2.2系统。

2、系统布局

下图DeNOx2.1在整车上的布局。

下图为DeNOx2.2的系统布局。

3、系统特性

1) 系统压力：9 bar （相对）。

2) 喷射量：36~7200g/h。

3) 喷射频率：1 Hz。

4) 最大排气流量：3200 kg/h。

5) 加热方式：动态加热（通过电阻或冷却水）。

6) 系统主要由尿素供给单元、尿素喷射单元、喷射控制单元以及其它一些附件组成。

三、主要零部件

1、尿素供给单元

尿素供单元又叫SM（Supply Module）。它的工作是将尿素水溶液从尿素罐中供给喷嘴模块。它由压力传感器、尿素泵、过滤器和反转阀组成。

各部分基本功能如下所述。

压力传感器：监测管路里液流压力，将输出信号反馈给喷射控制单元DCU；

尿素泵：压缩尿素溶液产生高压液流；

反向阀：在尿素供给的时候保持单向供给，而在停止尿素供给的时候反向回路打开，从而将残留的尿素溶液抽回尿素箱。避免尿素结晶产生；

过滤器：装在供给单元的压力端，在输送如喷射单元之前对尿素溶液进行过滤。

为避免尿素低温结晶，在温度低时必须对之加热，这个由包围在过滤器周围的电加热器来完成。

2、尿素喷射单元

尿素喷射单元又叫DM（Dosing Module）。它负责将尿素溶液喷入排气管。由于排气温度高，在工作过程当中必须随时对之施以冷却。

3、喷射控制单元

喷射控制单元又叫DCU（Dosing Control Unit）。它是控制SCR正确有序运行的大脑。一般安装在底盘上，工作环境温度 -40°C ~ 85°C， 有两种CAN接口，有15路模拟信号输入（压力/温度传感器）和两路数字信号输入，最大总电流耗40A，有过压保护等功能。

如前所述，对于DeNOx2.1来说，DCU与供给单元整合在一块，而对于DeNOx2.2来说，有的有独立的DCU，而最新的EDC17则将DCU整合到发动机ECU当中。

4、其他辅助部件

1) 尿素箱

由抗尿素腐蚀的材料制成，如塑料、不锈钢等。一般容量为15~40升。

2) 尿素温度传感器和液位传感器

温度传感器：模拟信号输出给DCU，供电电压一般为5V±0.25V，温度范围-40°C~100°C。

液位传感器：两个拼脚，三级（满、接近空、完全空）。

3) 尿素箱加热阀

控制流向尿素箱的冷却液流。一般电流2A，供电电压24V。

4) 氮氧化合物NOX传感器

监测氮氧化合物NOX和NH3在废气中的浓度。测量范围一般在0~1500ppm，反应时间750毫秒。

5) 尿素管线等

典型的部件管线布置图如下所示。

四、关于尿素

在SCR系统中，最重要的就是还原剂——尿素溶液。
有人想，这个尿素溶液是不是可以用我们常见的尿素化肥兑水就可以了呢？当然是不可以的，这里的尿素溶液其实是农用尿素提纯后形成的，呈淡蓝色液态的，在卡车上需要一个单独的容器来存储，尿素溶液中不可再添加水和柴油了。

车用尿素溶液也有着不同的叫法，在欧洲有个动听的名字，叫Ad-blue，直译为添蓝。

而在北美则被称为DEF， Diesel Exhaust Fluid的缩写，中文直译为“柴油机排放处理液”。
当发动机开始工作后，ECU根据柴油机的工况、催化器温度和环境状态来精确计量尿素溶液的喷射量。尿素溶液被喷射到排气管中，与柴油机排气进行均匀混合并进行化学反应，以净化排尾气。

尿素的消耗量比较低，满足欧IV标准的消耗量大约是燃油消耗的3.5%，满足欧V标准大约是燃油消耗的5%。当尿素罐内没有尿素后，发动机的NOX排放就会超标，车辆的在线诊断系统也会报警，提示司机及时“添蓝”。

一口气对SCR讲了个大概，纯粹属于蜻蜓点水式。

对于各部件的详细工作原理和常见失效模式，共轨之家一定会紧密跟进，广罗素材，取其精华，弃其糟粕，及时详尽地给泵友们汇报。敬请期待！

----------------------------------------

点击文章标题下方蓝色字体“共轨之家”或者扫描二维码关注共轨之家微信公众账号，及时获取共轨维修知识与诀窍！

文章内容纯属共轨之家原创，欢迎分享转发，但未经允许请勿私自转载。一旦转载切记以超链接形式注明内容来自共轨之家，以免给您带来不必要的麻烦。谢谢！