某款重卡窄體4×2載貨車排氣系尾氣后處理管線路設(shè)計優(yōu)化

慈龍尚，李靜，黃啟峰

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

某款重卡窄體4×2載貨車排氣系尾氣后處理管線路設(shè)計優(yōu)化

慈龍尚，李靜，黃啟峰

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

為解決4×2重卡載貨車尾氣后處理管路不夠通暢的問題，同時避免水管折癟風(fēng)險，對離發(fā)動機(jī)近的尿素箱加熱取水管接頭采用卡套式成形直角接頭，取水管采用成形尼龍管，與尿素箱加熱回水管裝接的散熱器出水鋼管岐管采用L形的成形鋼管，合理避讓了發(fā)動機(jī)缸蓋取水口的周邊件并保持合適距離；對過車架橫梁的水管及尿素噴射管、回液管則設(shè)計專用導(dǎo)向支架對其固定、捆扎并裝配到車架橫梁上，防止管路折癟，確保過橫梁管線路通暢。對于斷水電磁閥、No傳感器等后處理接插件則根據(jù)其零部件的性能要求就近布置在尿素箱支架和SCR后處理大包上。此外，對后處理管線路的捆扎扎帶間距等也提出了要求。

尾氣后處理；管線路；成形直角接頭；成形尼龍管；導(dǎo)向支架；傳感器集成

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.012

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-30-03

1、重卡國V后處理管線路概述

尾氣后處理對于機(jī)動車進(jìn)一步減排十分重要。除二氧化碳減排外，盡可能減少有害一氧化氮排放量也是汽車行業(yè)要應(yīng)對的最大挑戰(zhàn)之一[1]。本文所闡述的MF4.8發(fā)動機(jī)應(yīng)用到4×2重卡窄體載貨車上也使用選擇性催化還原（SCR)技術(shù)，利用車用尿素溶液對尾氣中的氮氧化物進(jìn)行處理，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無害的氮和水。所用的后處理技術(shù)為選擇性催化還原（SCR)技術(shù)和水性尿素噴射技術(shù)：水性尿素與為尾氣中的一氧化氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將一氧化氮分解為氮N2和水。車用尿素溶液會在零下11度開始結(jié)冰，實(shí)際使用中在零下20度是會完全上凍。后處理的主要管線路有給尿素箱加熱的從發(fā)動機(jī)取熱水及回水管路。尿素噴射及回收的管線路。另根據(jù)總布置的大件布置需要，本4×2的重卡窄體尿素箱與SCR還分別布置在車架左縱梁的外側(cè)和右縱梁的左下側(cè)，這樣部分的后處理管線路就必須沿著車架的橫梁布置和走線。為保證過車架橫梁的管線路走線通暢，此段管線路是后處理管線路設(shè)計的一個難點(diǎn)。此外，斷水電磁閥和No傳感器的位置及走線設(shè)計也是后處理管線路設(shè)計中的一個重點(diǎn)。

2、后處理管線路設(shè)計優(yōu)化的具體內(nèi)容

2.1尿素箱加熱取水管的設(shè)計優(yōu)化

原重卡窄體4×2載貨車的給尿素箱加熱的取水管設(shè)計為用內(nèi)直徑為14mm的三元乙丙橡膠的水管，與發(fā)動機(jī)接觸裝接的為直通接頭，由于發(fā)動機(jī)上尿素加熱取水口周邊有制動管線路及發(fā)動機(jī)自身的燃油管路，原設(shè)計取水管耷拉，甚至接觸到發(fā)動機(jī)的氣缸蓋等。A.優(yōu)化后的取水管設(shè)計方案為將取水管的與發(fā)動機(jī)接觸的接頭設(shè)計為卡套式成形直角接頭，這樣即使與發(fā)動機(jī)接頭的水管距離遠(yuǎn)些，也有效避讓了取水口周邊的管路。

圖1　尿素箱加熱取水管的走線設(shè)計實(shí)例

B.繞過發(fā)動機(jī)的與發(fā)動機(jī)較近的管路設(shè)計為尼龍成形管，既讓尼龍管水管與發(fā)動機(jī)保持了安全距離，也合理繞過制動鋼管并與制動鋼管并行走線一段距離；C.使用2個橡膠管夾將取水管固定在制動鋼管上，由于制動鋼管是剛性固定在發(fā)動機(jī)上的，這樣確保了過發(fā)動的尿素加熱取水管在發(fā)動機(jī)高頻振動下的與其間距的穩(wěn)定，避免了耷拉及與缸蓋的接觸燙破等。尿素箱加熱取水管的走線設(shè)計如圖1所示。

2.2尿素箱加熱回水管路的設(shè)計優(yōu)化

原尿素箱加熱回水管路是通過內(nèi)直徑14mm的水管與散熱器出水鋼管岐管相連并形成回水管路，通過此回路尿素箱的水并入散熱器的回水一起回到發(fā)動機(jī)。原散熱器的出水鋼管岐管是水平的，尿素箱加熱回水管與出水鋼管岐管連接后，后處理的管線路與一橋板簧距離較近，并且此段的水管與車架上支架連接后打折風(fēng)險較大。優(yōu)化改進(jìn)的此段后處理管線路設(shè)計如圖2所示。將圖2的件2散熱器的出水鋼管岐管設(shè)計為成形的“L”形，這樣尿素箱加熱回水管豎直向下與出水鋼管連接，另一頭豎直向上再與車架固連的支架管夾連接等，如此設(shè)計，尿素箱加熱回水管走線就比較順暢，且其與一橋板簧的間距也符合安全距離要求，也不存在動態(tài)干涉的風(fēng)險等。

圖2　尿素箱加熱回水管及散熱器出水鋼管歧管設(shè)計實(shí)例

2.3過車架橫梁管線路的設(shè)計優(yōu)化

對于過橫梁的后處理管線路（尿素水管、尿素噴射管、尿素回液管以及底盤電氣線束等），原就用2～3個橡膠管夾固定，如圖3所示，由于水管是軟管，且橡膠管夾的寬度僅30mm左右，如果走線稍有不順暢，用橡膠管夾固定的后處理管線路就回打折甚至折癟，影響后處理的功能等。

圖3　用管夾捆扎后處理管線路實(shí)例

經(jīng)過研究，我們設(shè)計了一種固連在車架橫梁上的導(dǎo)向支架，如圖4所示，先將導(dǎo)向支架用螺栓螺母固連到車架橫梁上，再用線束扎帶將后處理的管線路捆扎到導(dǎo)向支架內(nèi)側(cè)面。這樣設(shè)計，不僅捆扎接觸面多，其次捆扎的后處理線束也不受限制，極大降低了后處理管線路打折及折癟的風(fēng)險。改進(jìn)后的采用導(dǎo)向支架的后處理管線路及線束捆扎及走線設(shè)計實(shí)例如圖5所示。

圖4　一種固定后處理管線路的導(dǎo)向支架實(shí)例

圖5　過車架橫梁用導(dǎo)向支架捆扎固定后處理線束實(shí)例

2.4斷水電磁閥等后處理接插件安裝位置的設(shè)計優(yōu)化

國V后處理的接插件主要有斷水電磁閥，排輔電磁閥和No傳感器等，因發(fā)動機(jī)的不同，其后處理所匹配的接插件的數(shù)量和品種也不一致。如某些國V發(fā)動機(jī)的自帶的尿素箱的傳感器上集成了斷水電磁閥，此種設(shè)計，至少減少后處理的水管有1根。排輔電磁閥，對于一些國V發(fā)動機(jī)的制動性能提升需要，其中的排輔電磁閥也集成在制動系統(tǒng)的輪間差速鎖電磁閥上，直接用尼龍軟管配接頭接到排輔制動器上即可。不管匹配何種的接插件，都應(yīng)控制管線路的距離，其走線方向也要與零部件要求的一致，如斷手電磁閥的進(jìn)、出水方向不能接反。其次，No傳感器，不同的廠家，自帶的本接插件的線束長度也不一樣（其長度從0.7m～1.2m)。根據(jù)實(shí)際的No傳感器線束長度，優(yōu)選在SCR臨近的SCR支架上找孔裝配安裝，保證No傳感器的出線端與SCR上的No傳感器的接入口距離最短，走線順暢不癟勁等。最后，接插件與周邊件(如制動鋼瓶)也要保持至少有25mm的安全距離，避免動態(tài)干涉等。

3、后處理的管線路固定、捆扎及熱防護(hù)的相關(guān)設(shè)計要求

對于后處理的管線路除上述的其他部分建議每間隔500mm用支架加管夾對管線路及線束進(jìn)行固定，如前面段落所說明的用尿素箱加熱進(jìn)水管用橡膠管夾與制動鋼管固定在一起（制動鋼管通過支架固定在發(fā)動機(jī)上），在管夾固定之間的管線路，每200mm用扎帶將同一類型的管線束捆扎固定在一起，以減少車輛運(yùn)行中管線路的振幅過大，甚至脫落等。

其次，對于后處理的管線路，一定要有熱防護(hù)處理措施，如發(fā)動機(jī)排氣口周邊的后處理管線路，當(dāng)后處理的管線路與發(fā)動機(jī)的排氣管及岐管的間距≤50mm時，需要在兩者之間設(shè)置隔熱板或隔熱墊，如將隔熱板用螺栓裝配到車架縱梁上等，當(dāng)然，后處理管線路與排氣管或發(fā)動機(jī)距離越小時，其防護(hù)要求越嚴(yán)格等，否則，后處理管線路被燙破等斷裂，排氣后處理系統(tǒng)功能完全失效等。

4、結(jié)束語

重卡載貨車排氣系后處理管線路設(shè)計是車輛底盤設(shè)計的一項(xiàng)重要內(nèi)容，后處理管線路設(shè)計不好，將影響到發(fā)動機(jī)性能的發(fā)揮等。后處理管線路最常見的故障表現(xiàn)為儀表上尿素溶液不消耗，發(fā)動機(jī)故障報警等。其次，排氣系后處理管線路設(shè)計得不好，也會影響到后處理的排氣背壓。大家知道，排氣背壓是排氣系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)參數(shù)之一，排氣背壓過大，將造成尾氣流通阻力的增加，排氣所消耗的發(fā)動機(jī)功率增多，并降低發(fā)動機(jī)燃燒效率等，從而在一定程度上影響發(fā)動機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，排氣背壓過小則會造成排氣系統(tǒng)設(shè)計成本增加，導(dǎo)致噪聲水平變差[2]?？傊?，我們不斷改進(jìn)完善汽車排氣系統(tǒng)的后處理的管線路設(shè)計，減少汽車尾氣排放，提升發(fā)動機(jī)的性能等，不斷滿足國家法規(guī)對汽車排放的要求及降低燃油消耗的要求等。

[1]大陸集團(tuán)資訊，大陸尿素傳感器讓柴油機(jī)更潔凈[J].汽車零部件.2016.02：P37.

[2]李鵬鵬，竇紅印，籟澤隆，汪記偉，王瑞平.背壓對發(fā)動機(jī)性能的影響分析及試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程.2015.08:P61.

A section of narrow-body heavy truck 4×2 truck exhaust system exhaust pipes processing circuit design optimization

Ci Longshang, Li Jing, Huang Qifeng
( Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd.,Technical Center, Auhui Hefei 230601 )

To solve the 4 x 2 heavy truck exhaust aftertreatment line is not unobstructed problem, at the same time avoid the risk from the water pipes to fold flat, the urea box near the engine of the heating water pipe joint by forming rectangular connector of cutting sleeve type, water pipe using forming nylon tube, and urea box return pipe assembling radiator heating water pipe manifold USES the L shape steel tube, reasonable avoid the intake of the engine cylinder head surrounding pieces and maintain proper distance; Right frame beams of the pipes and the liquid pipe of urea injection pipe, the design is special guide bracket to its fixed, strapping and assembly to the frame beam, to prevent the pipeline to fold flat, ensure smooth beam route of pipelines. Electromagnetic valve for water, No sensor post-processing connectors according to its components such as performance requirements to the nearest layout in urea tank bracket and SCR post-processing on the bag. In addition, the post-processing of the route of pipelines strapping tie spacing, etc. Also put forward the request.

Exhaust aftertreatment; route of pipelines; forming Angle joint; forming the nylon tube; guide bracket; sensor integration

U462.1

A

1671-7988(2016)11-30-03

慈龍尚，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心重型商用車研究院。