某長頭重卡集成化尿素箱分裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊含笑，劉凡，李會，付磊，張婉盈，馬學(xué)成

（陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

引言

隨著重型卡車的發(fā)展及國家法規(guī)的調(diào)整，長頭重卡因其安全性及燃油經(jīng)濟(jì)性重新獲得了各大主機(jī)廠的關(guān)注；同時(shí)環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重及國 VI階段排放法規(guī)的實(shí)施，對重型卡車排放性能提出了更高的要求[1][2]，目前主流廠家仍將選擇性催化還原技術(shù)（Selective Catalyst Reduction，SCR）作為消除氮氧化物（NOX）的主要技術(shù)方法[3]。

SCR后處理工作原理為噴入后處理箱體的尿素水溶液高溫分解為NH3并與NOX反應(yīng)生成氮?dú)夂退ｋS著發(fā)動機(jī)工況的變化，NOX排放量也會不同。如果過量噴入還原劑會導(dǎo)致多余的NH3隨廢氣排入大氣，造成二次污染及還原劑浪費(fèi)；還原劑噴入量過少，則會導(dǎo)致SCR系統(tǒng)NOX轉(zhuǎn)化效率降低。因此，SCR后處理裝置的尿素供給系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用[4][5]。

考慮長頭車布置緊湊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一款國 VI階段集成式尿素箱分裝系統(tǒng)。開發(fā)輕量化尿素箱支架將異型尿素箱、尿素品質(zhì)傳感器及尿素泵集成化安裝布置，滿足整車布置邊界并通過仿真分析其可靠性。

1 SCR后處理尿素供給系統(tǒng)工作原理

針對長頭車特殊布置形式即尿素箱布置于駕駛室下側(cè)，側(cè)面由駕駛室側(cè)裙包裹，本文選擇結(jié)構(gòu)相對簡單的電機(jī)驅(qū)動電控噴射系統(tǒng)擬設(shè)計(jì)一款具有維修便利性的尿素供給系統(tǒng)，如圖1所示。

電控尿素噴射系統(tǒng)主要包括尿素箱、尿素品質(zhì)傳感器、尿素泵、尿素噴嘴及相應(yīng)的管路線束。尿素箱用于存儲32.5%的尿素溶液；尿素品質(zhì)傳感器用于檢測尿素溶液狀態(tài)以保證排放轉(zhuǎn)化效率；尿素噴射泵用于尿素溶液供給及排空作業(yè)。

2 尿素箱分裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

尿素箱分裝系統(tǒng)主要包括尿素箱、尿素泵、尿素品質(zhì)傳感器及尿素箱支架?？紤]集成化布置需求，自主設(shè)計(jì)開發(fā)異型尿素箱及集成冷卻水電磁閥的尿素品質(zhì)傳感器，選配BOSCH無空氣輔助式尿素噴射泵，最后設(shè)計(jì)一套輕量化支架將上述零部件集成化布置，如圖2所示：

圖1 電機(jī)驅(qū)動電控尿素噴射系統(tǒng)

圖2 尿素箱分裝系統(tǒng)

尿素箱支架總成主要包括尿素箱支架、過渡支架、尿素泵支架及連接板，尿素箱支架總成將尿素箱、尿素品質(zhì)傳感器及尿素泵集成化布置安裝，同時(shí)保證尿素泵濾芯拆卸空間。

3 尿素箱分裝系統(tǒng)仿真驗(yàn)證

尿素箱分裝系統(tǒng)仿真分析工況包括垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎、制動及模態(tài)分析。

表1 尿素箱支架仿真分析數(shù)據(jù)

表1所示為尿素箱分裝系統(tǒng)在垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎、制動工況下支架最大應(yīng)力及材料屈服強(qiáng)度，結(jié)果表明尿素箱支架滿足設(shè)計(jì)需求。

圖3 模態(tài)分析仿真結(jié)果

圖3為尿素箱系統(tǒng)模態(tài)分析結(jié)果，結(jié)果表明尿素箱支架整體及局部模態(tài)均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

本文針對某平臺化開發(fā)國VI-b階段長頭重卡，設(shè)計(jì)一款集成化尿素箱分裝系統(tǒng)，自主開發(fā)異型尿素箱及集成冷卻水電磁閥的尿素品質(zhì)傳感器，同時(shí)開發(fā)一套輕量化支架將分裝系統(tǒng)其余零部件集成安裝布置，最后通過仿真分析驗(yàn)證其可靠性。