车用高可靠性低成本尿素计量喷射系统

发动机后处理之家

     各位卡友好，有感于现在车辆尿素喷射系统可靠性不高，售后维护成本高，因后处理系统的故障也会影响车辆通勤率，给广大卡友的运营产生困扰，希望能借鉴“雷军”创业初期在论坛中和粉丝交流的做法，在论坛中与卡友进行广泛交流，听取卡友们在尿素喷射系统使用和开发意见，我们将搜集卡友的意见，和卡友们一起开发出国产的高可靠性，低成本尿素计量喷射系统，希望能借助这个平台，和各位卡友交流与改进我们设计的燃油与尿素计量喷射系统。

尿素喷射系统行业痛点

    大气环保越来越受到关注，我希望能借助卡车之家这个平台，设计出国产可靠性最高，成本最低，售后维护方便的产品，解决卡友们被尿素喷射系统困扰的问题，我们的愿景是：响应蓝天保卫战行动，以领先的设计与技术，提供可靠、经济的柴油发动机排气后处理系统解决方案。希望卡友能为设计方案提出宝贵的意见。

   现有市场车辆的非常容易出故障，出了故障后，法规又会强制要求车辆必须OBD严重限扭，又会严重影响车辆出勤率，维修又非常耗时耗费。特别一些行业，对车辆通勤率要求十分高，比如下图典型客户，一个运输发动机关键零部件，车辆通勤率直接影响下游整车厂百万人的生产节奏，关系千亿万亿的产值的有序交付；生鲜与活鱼对运输时效更重要，直接影响广大卡友开车能不能挣钱。

尿素喷射系统容易出故障原因

      很多卡友会抱怨，为什么尿素喷射系统总是容易出故障，这么多年了还是还是不能解决；其实对于尿素喷射系统的设计人员来说，我们也很理解卡友的，我曾经也是为了解决卡友的问题，3年多的时间中，一年有一半以上的时间去4S做做故障调查和处理，以及跟卡车司机一起跟车处理问题，和服务站的维修技术人员，卡友做技术交流和应用情况探讨。最终得出我整理了尿素喷射系统容易出故障的原因：

     1基础材料问题，基础材料问题往往是一个行业根本问题，这就比如航空发动机叶片问题，也是基础材料问题，既要耐高温，强度要高，还能耐腐蚀，耐蠕变等等，所以导致航空发动机工业和燃气轮机工业的突破工作，不是仅仅砸钱就能解决，也更需要砸时间，长时间不求回报的进行各种样件测试与试验，尿素泵行业虽然不如航空发动机高深，但也涉及基础材料，其中最关键的基础材料就是密封材料，尿素泵内部往往会存在这个单向阀或者密封阀等部件，这些阀部件就有密封要求，其密封材料有橡胶密封，也有滚珠密封，尿素泵在工作中，阀件需要进行频繁的开关动作，阀门关闭时，需要保证密封严丝合缝。密封材料是运动的，也会变现，也会受污染，从而导致密封失效，密封对于尿素泵来说，就是一个技术要求十分高的技术。密封出问题，泵计量精度出现问题或者不能泵送尿素。

     2低温冻坏问题，中国地域广阔，气候环境丰富多样，卡友就是开着开车去体验这些不同的气候环境，尿素泵在工作中，尿素溶液会被加压，而当环境温度降低时，尿素溶液会结冻，加压的尿素结冻的话，就会产生巨大的膨胀力和破坏力，甚至能将金属管冻裂，对于尿素泵来说，当然也就会存在冻裂问题了。

      3尿素介质本身的物理化学特性，同样的泵，发动机上的燃油泵可靠性现在都非常高，工作压力也比尿素泵高，却不容易出问题，而尿素泵却存在普遍的故障率高于燃油泵的现象，关键原因还在于尿素介质本身，尿素溶液本身存在的问题如下：1）尿素溶液不能耐高温，在温度高的情况在，会发生化学变质，变质的尿素溶液对于尿素泵的金属部件来说，具有腐蚀性；2）尿素溶液不能耐低温，低温会结冻产生故障；3）尿素溶液会有相变问题，从液体变成固体，比如尿素结晶，堵塞尿素喷嘴的喷孔，堵塞排气管；又比如在尿素中某些部位析出固体尿素颗粒，固体尿素颗粒回堵塞泵内气流通道，使泵失效。

     4尿素泵电气部件，接插件的防护问题

     5喷嘴尿素结晶堵塞问题；尿素喷射包括，高压射流雾化喷嘴和空气辅助雾化喷嘴，空气辅助雾化喷嘴又包括内混式空气辅助雾化喷嘴和外混式空气辅助雾化喷嘴，三种喷嘴中，其中内混式空气辅助雾化喷嘴最容易产生喷嘴结晶堵塞问题，目前在国六，大部分厂家已经放弃这个技术方案，市面上主要的喷嘴主要就是高压射流雾化喷嘴（比如博世denox2和康明斯CES UL2尿素喷嘴）和外混式空气辅助雾化喷嘴（比如东风天龙外空气辅助雾化喷嘴）。

            东风天龙外空气辅助雾化尿素喷嘴

                         博世denox2高压射流雾化尿素喷嘴

        6）尿素泵污染失效，尿素泵的污染失效，包括：1）空气路污染失效，2）液路污染失效。空气路污染失效主要原因是尿素泵的辅助雾化空气会携带微量的油，铁屑，灰尘，纤维等物质进入尿素泵内，导致尿素泵内空气路密封失效或者堵塞；液路污染失效主要原因是尿素溶液会收到环境泥土，灰尘，纤维等污染，污染物进入尿素泵内部的液路导致尿素泵失效。

       要提高尿素泵的可靠性，当然在尿素泵设计阶段就需要重点对上面的问题提出解决方案或者规避的办法，才能设计出高可靠性的尿素泵

国内尿素系统选型情况

   目前主流市场从国四到国六的主要厂家选型情况，主要厂家有一汽、康明斯、重汽、潍柴、玉柴、东风商用车。国四阶段，市场属于培育期，主要由外资占据，到了国五，国产厂家蓬勃发展，但到了国六，大部分国产厂家又退出了市场，只有一汽实现国产替代。其他厂家主流市场基本都选择国外厂家康明斯和博世。通过研究和跟踪一汽的产品与技术，一汽为什么能成功实现国产替代内，一汽选用了一套完全不同的气驱方案替代电泵方案，他的技术比较特别，取消了价格比较昂贵又比较容易出故障的尿素泵；重汽公司国五阶段有自主泵并且大批量匹配装车，但到国六市场上比较少有重汽自主开发的尿素泵车，从这个表格我们也可以分析出如下结论：尿素喷射系统这个行业的护城河还是比较很深很的，即使技术实力雄厚的厂家也很难将产品做到满足广大卡友对产品的期待与预期。

高可靠性低成本尿素喷射系统布置设计
       将尿素罐分成两个不同布置形式：1）一种布置方案是布置在车架内侧，2）一种和电瓶框储气筒一起集成布置。
      选用这两种布置方案的初衷是：1）可以设计大容量尿素罐，且大容量尿素罐不会影响车辆的离地间隙，不过多占用底盘布置空间，方便车辆布置大油箱提高续航里程；2）降低尿素罐成本，筒式尿素罐式尿素罐成本最低的制造形式；3）改变目前市面上车辆尿素罐应使用环境的不同，产品多种布置形式的现状，实现模块化与集成化布置，计划用下图的2种尿素罐布置形式匹配所有车型；4）尿素罐材料创新，尿素罐材料可选用多种材料，不锈钢，高分子复合材料等。

高可靠性低成本尿素技术开发卡友头脑风暴
     为了和广大卡友一起设计出成本更低，可靠性更高，适合中国使用环境和需求的尿素喷射系统，我和我的团队希望能集思广益，希望广大卡友提出创造性的新的设计方案并在论坛下面回复或者与我交流，新的设计方案如果被我的团队采用，我们将请卡友和我们一起对新的技术方案申请专利，并在新的方案投放市场后，和卡友一起享受新技术方案的红利，再次拜托广大卡友了！！！      也希望卡友和我的团队一个分享您在使用各个厂家的尿素喷射系统中的感受。

一汽气驱泵系统原理及实物

旺仔

问一下，尿素功能，把它屏蔽掉对发动机后期会不会带来不好的影响。