柴油机尾气后处理主要的失效模式、成因及预防

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摘 要：随着国家对环保要求的不断提升，尾气后处理使用更加广泛，排放要求更高;2019年7月1日，部分城市要求柴油车实施国六排放标准，国六尾气后处理成本较国五有了大幅的增加;若发生失效，造成的经济损失更加严重。所以文章的目的是希望前期设计和制造过程人员，了解尾气后处理的主要失效模式和成因，在设计和制造过程中尽量避免产生失效的风险点，从而提升产品质量，降低售后质量成本，为客户和公司节约成本。关键词：尿素结晶;箱体开裂中图分类号：U473.9  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）17-45-02

Main failure modes， causes and prevention of diesel exhaust aftertreatment

Chen Alisa， Ma Jiang

（ Eberspaecher Exhaust Technology （Xi"an） Co.， Ltd.， Shaanxi Xi"an 710200 ）

Abstract： With the improving of the national requirements for environmental protection， exhaust aftertreatment is more widely used and the higher emissions requirements; On July 1， 2019， some cities of china require diesel implemented CN6 emissions standards， CN6 exhaust aftertreatment cost is much higher than CN5 product; In case of failure， cause the economic loss is more serious. So the purpose of this paper is to hope that the early stage of the design and manufacturing process， understand the main failure modes and causes of exhaust gas aftertreatment， try to avoid to produce in the process of design and manufacture of the risk of failure， so as to improve product quality and after-sales quality cost reduction， cost savings for customers and company.Keywords： Urea crystallization; Box crackingCLC NO.： U473.9  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2019）17-45-02

前言

柴油機尾气后处理的失效会造成车辆无法运行，必须解决问题才能继续运行，柴油机尾气后处理的主要失效模式有以下几点：

1 箱体开裂

1.1 箱体开裂的主要位置

箱体开裂，主要是指尾气后处理箱体上出现开裂，开裂位置主要集中在受力较大且有悬臂部分的位置，比如箱体进气口连接位置，排气口连接位置。大部分开裂位置为焊缝和焊缝热影响区，母材上出现开裂的可能性较小。

1.2 箱体开裂的原因

造成箱体开裂的原因主要有：制造过程中的焊接缺陷，比如焊缝中的微裂纹虚焊，焊穿等;产品的设计缺陷，比如进气口位置在车辆运行过程中会受到发动机振动会通过排气管传递到尾气后处理的进气口，而设计过程中没有对发动机传动的振动进行分析和设计预防，产生设计缺陷，造成产品开裂。

1.3 箱体开裂的预防

为避免箱体开裂，需要控制焊接过程，避免出现焊接缺陷，定期进行切片试验，监控制造过程中的焊接质量;结构设计过程中，了解产品使用工况，进行模拟分析和试验验证，对受力较大且出现悬臂的连接位置，可以在连接处增加的翻边等结构以增加强度。

2 尿素结晶

2.1 尿素结晶的失效形式

尿素结晶主要体现为未参与反应的尿素在喷嘴附近堆积，固化，造成尿素喷嘴和进气口堵塞（如图1所示），从而增大背压，增加油耗，影响尾气处理效率。

2.2 尿素结晶形成的原因

造成尿素结晶的主要原因为：尿素喷射后需要于排气尾气充分混合，混合均匀后才能充分反应;若混合距离和时间太短，尿素与尾气混合不充分，部分参与尿素未完全参与反应，产生结晶。

2.3 尿素结晶的预防

在结构设计过程中，尿素与尾气充分混合主要影响因素为混合距离和混合时间;但是在尾气后处理设计过程中，若是增加混合距离和混合时间，则会影响箱体的背压和降噪性能，并且主机厂一般会对箱体的体积有要求。所以需要在有限的体积内，背压和噪音不超标的前提下，尽量增加混合距离和混合时间，使尿素充分混合并反应，减少尿素液滴残留，避免结晶风险。

3 载体失效

3.1 载体失效的表现形式

载体主要作用是催化尾气后处理中的化学反应，对尾气

中的颗粒物进行捕积，使经过处理的尾气满足排放标准。所以一旦载体失效，整个尾气后处理箱体就会失效。载体失效主要表现为尾气后处理箱体中的载体出现位移，脱落，碎裂等（如图2所示）。

3.2 载体失效的原因

载体失效的主要原因为：在车辆运行过程中，由于车辆的振动造成载体与载体筒之间出现位移，随着位移的增大，载體会慢慢脱落，脱落后随着车辆的持续振动载体出现碎裂。另外还有一种情况也会造成载体失效，油品不达标，若在车辆运行过程中使用柴油品质不达标，发动机燃烧后会有大量的碳灰随着尾气进入尾气后处理箱体中，附着在载体表面，造成载体孔堵塞。载体孔堵塞后会箱体背压增大，推力增大，出现载体脱落的现象。

3.3 载体失效的预防

为了防止载体失效，首先要保证油品，用户在使用过程中不能使用劣质油。其次在设计过程中，需根据封装间隙和载体的直径，选择面密度和厚度适当的衬垫;因为是陶瓷载体，所以选择衬垫时要考虑以下几个方面：

（1）载体不能被压碎;

（2）载体在车辆运行的过程中不会出现位移和脱落;

（3）载体筒与陶瓷载体热膨胀系数不一致。

选择合适衬垫后需要进行封装单元的耐久验证。后期在制造过程中，监控载体压装过程，避免出现衬垫褶皱，溢出等缺陷，保证压装质量。

4 结语

根据对尾气后处理器售后件的问题原因分析和总结，针对性的提出了预防措施，为后期产品设计和制造过程提供了经验，能有效的避免设计和制造缺陷，有效的提升产品质量。

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