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楚一测控开发出国内柴油车尿素液浓度传感器

时间:2018-11-30阅读:710
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有资料显示,我国汽车排放的尾气是PM2.5的主要污染源之一,随着汽车数量的增加,机动车尾气对大气污染的影响日益增加。一些城市空气中PM2.5的20%左右来自机动车尾气。环境保护部近日在环保部上发布“关于征求国家环境保护标准《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(*六阶段)(征求意见稿)》意见的函”,正式对柴油车国六排放法规征求意见。

征求意见稿”明确提出:“自2019年1月1日起,凡进行检验的新型发动机和新型汽车均应符合本标准要求。”“自2020年1月1日起,凡不满足本标准要求的新车不得生产、销售、注册登记,不满足本标准要求的新发动机不得生产、销售和投入使用。”这也就是说,柴油车国六排放标准,将于2020年1月1日起全面实施。

国六标准汽柴油是指满足国家第六阶段车用汽柴油标准的燃油。第六阶段柴油方面,鉴于降低多环芳烃含量有助于减少车辆污染物排放,标准将车用柴油中的多环芳烃质量分数由原来的不大于11%降低为不大于7%,还增加了车用柴油中总污染物含量的技术要求和检测方法,并提高了5号、0号、-10号车用柴油的闪点指标限值。

目前,国内几大发动机厂商的主流国六技术路线为:冷却EGR+DOC+DPF+SCR+ASC,也有部分主机厂采用无EGR国六技术路线,即不使用外部冷却EGR,仅采用后处理系统中的SCR来使NOx排放达标。

从现有车辆来说,并不适用国六标准要求,需改进后才能满足。主要改进的方向包括催化转化器中的催化剂(增加贵金属用量等)、改进燃料喷射方式、改进ECU电控单元、改进发动机燃烧室的构造(包括吸气时的控制等)、增大炭罐容积、改进燃油系统密封性、升级OBD系统等。

内现有的柴油车绝大多数采用的都是SCR发动机技术SCR技术( Selective Catalytic Reduction Technology即用选择性催化还原技术来达到环保部门的要求。其运行过程如图所示,大致是尾气从涡轮出来后进入排气管,排气管上安装有尿素计量喷射装置,喷入尿素水溶液,尿素溶液和尾气中的氮氧化合物在SCR反应罐中发生氧化还原反应,生成氮气和水排出。

SCR方案在柴油车尾气排放处理系统中具有明显优势,目前车用尿素是SCR方案的必需添加剂车用尿素溶液早在欧洲使用称为Adblue,北美称为DEF(DieselExhaustFluid,即柴油机尾气处理液)柴油机尾气处理液(国内俗称为:汽车尿素车用尿素,汽车环保尿素),是SCR技术中必须要用到的消耗品。车用尿素溶液是无色、透明、清澈的的液体,浓度在31.8%-33.2%之间,用于还原氮氧化合物。

目前使用的车用尿素溶液一般由32.5%高纯尿素和67.5%的去离子水组成。国内车用尿素主要是从工业尿素提纯得来,其主要原理是:1)在温度70-75℃时,尿素在水溶液中发生水解。2)在温度30℃以下时,尿素重新从水溶液中结晶出来。3)每水解结晶一次,其纯度会得到大幅提高,一般利用工业一级尿素水解结晶一次,就可达到车用尿素标准要求,其产出比例为1.5:1。
  车用尿素的由于SCR催化剂载体极易发生金属离子中毒从而失去催化效果,因此车用尿素溶液必须使用电子行业一级超纯水(电阻率≥18MΩ?cm)。车用尿素溶液会在-11℃下开始结冰,实际使用中在-20℃时会*上冻。目前技术是通过加入改性剂降低溶液凝固点、外加加热装置等手段防止溶液凝固。

采用SCR技术路线来满足国或者国排放标准的车型,有时候在仪表上会看到图中这个故障灯亮起(不同的车型,可能MIL灯有所不同)。这个就是传说中的“MIL报警”故障,也就是后处理系统故障报警。黄色的警告指示和MIL指示灯同时亮起时,一般情况下意味着尿素喷射量不足或者不素。发动机出于自我保护,会在一定的里程或者时间内进入“降扭模式”,常见现象就是导致车辆出现动力不足的情况,应及时开到服务站检修如果红色的“STOP”灯亮起,这个灯表示车辆有严重故障,应立即排除,否则会导致发动机严重损坏。

为满足国五国六排放标准,柴油车车用尿素使用量日益增大市场上的“假”尿素也越来越多!虽然车用尿素也是尿素,但与农用尿素有天壤之别。车用尿素有严格的配比要求,基本上是由高纯尿素和去离子水组成,比例受到严格控制车用尿素是百分之67.5超纯水(电导率<0.08)和百分之32.5的高纯度尿素生产而成。而农用尿素的颗粒物、金属离子、矿物质等杂质非常多,危害非常明显。使用农用尿素往车里加会对SCR系统造成致命性的损伤,换一套后处理系统价格非常昂贵!有的厂家为降低成本,生产时会降低尿素浓度比例,加注后NOx排放不达标,OBD系统就会出现故障,降低发动机功率,增加油耗!有些司机会通过勾兑矿泉水、纯净水、白开水应急,但是自来水中的杂质很多,远远超乎我们肉眼的可视范围。其中为常见的钙、镁、钠等物质极易形成固体物,从而堵塞尿素喷嘴!也有人会通过屏蔽尿素溶液来减少购买使用尿素溶液的成本。常见的就是通过刷ECU或者在车辆上面加装模拟器,改变信号欺骗行车电脑,从而达到减少尿素溶液喷射的目的。另外一种更为廉价的方式就是在后处理器的传感器上加上一个成本仅为10块以内的螺丝,就能实现国四车辆尿素少喷射甚至不喷射。看似节约了不少的尿素成本,然而后期的维修费用可能吓死人,在4S店换一套后处理系统差不多4万元左右!

根据相关法规要求,重型柴油车车辆在年检或临检时,必须要进行常温、低温、耐久、烟度等多项检测,看车辆在上述工况下的排放情况。此外,车辆还必须接受OBD检测,一方面看车辆的尾气后处理系统是否正常运转,在未正常运转的情况下是否会报警;另一方面,OBD检测还会测试车辆后处理系统在人为设置故障的情况下,排放是否会超过限值。

柴油车使用尿素浓度为32.5%的尿素水溶液作为复原剂,因为此浓度的车用尿素溶液结晶点低(初始结晶点-irc)。车用尿素设备厂家若车用尿素溶液在低于-irc作业时,需采取保温措施。所以选用32.5% (±0.7%)作为车用尿素溶液的浓度。

在SCR还原系统中,尿素溶液的浓度是关键因素之一,过高或过低的浓度不仅不能提高NOx的转化效率,反而会造成氨气的滑失(由于过高的NH3/NOx比造成的氨气漏失),形成二次污染物氨气。尿素溶液的浓度偏离标准浓度时,不仅会影响NOX的转化效率,无法对废气进行还原处理,使NOx排放依然过高。 还会造成尿素溶液结晶点的提高,意外造成管路、喷嘴、尿素泵的堵塞,车辆的OBD系统会直接降低发动机输出功率并增加油耗,同时还会损坏SCR系统的零部件造成严重损害,带来不必要的经济损失。如果尿素不加,会导致SCR系统长期不正常工作,NOx排放不达标,OBD系统会报警同时点亮故障灯,降低发动机功率严重的长久会损坏后处理工作硬件。

由于车用尿素其自身的碱性特点,对储存材料有着特殊的要求,同时,车用尿素溶液的保质期可是会随温度而改变的。车用尿素必须在-5度-25度之间储存。并且储存温度的不同其保质期也不一样,当温度超过35度时尿素会出现分解,所以车用尿素在加注前需进行浓度检测。

湖南楚一测控是长沙市民营高科技企业,是国家科技部创新基金支持的合作企业。通过应用*的光电转换技术,的设计理念,模块化的设计架构,开发出*款柴油车尿素液浓度传感器。车用尿素浓度传感器直接快速安装在尿素箱内通过导入车辆OBD系统连续监测尿素箱的尿素浓度,检测数据实时传送至行车电脑,方便追溯历史数据;同时可避免加注不合格车用尿素及因尿素浓度波动等原因造成的NOx排放异常。

车载尿素浓度传感器检测原理:从LED发出的光线经过光导纤维从蓝宝石棱镜的一侧进入蓝宝石棱镜,并到达棱镜与液体物料的接触面上,根据接触面处液体折射率的不同,一部份光被全反射到棱镜的另一侧,全反射光的位置会因为临界角改变而改变(临界角会因为液体折射率不同而不同),线性阵列CCD用于检测全反射回来的光的位置,而每一个位置对应着折射率

车用尿素溶液在不同温度下的率与浓度也有着——对应的关系,且折光率随浓度增大而增大测量尿素溶液的折光率有助于进一步辅佐验证车用尿素溶液的浓度和质量。楚一测控车用尿素浓度传感器检测浓度无机械动作测量、确保稳定性和长寿命

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