柴油機尾氣后處理主要的失效模式、成因及預(yù)防

陳曦，馬江

（埃貝赫排氣技術(shù)（西安）有限公司，陜西 西安 710200）

前言

柴油機尾氣后處理的失效會造成車輛無法運行，必須解決問題才能繼續(xù)運行，柴油機尾氣后處理的主要失效模式有以下幾點：

1 箱體開裂

1.1 箱體開裂的主要位置

箱體開裂，主要是指尾氣后處理箱體上出現(xiàn)開裂，開裂位置主要集中在受力較大且有懸臂部分的位置，比如箱體進(jìn)氣口連接位置，排氣口連接位置。大部分開裂位置為焊縫和焊縫熱影響區(qū)，母材上出現(xiàn)開裂的可能性較小。

1.2 箱體開裂的原因

造成箱體開裂的原因主要有：制造過程中的焊接缺陷，比如焊縫中的微裂紋虛焊，焊穿等；產(chǎn)品的設(shè)計缺陷，比如進(jìn)氣口位置在車輛運行過程中會受到發(fā)動機振動會通過排氣管傳遞到尾氣后處理的進(jìn)氣口，而設(shè)計過程中沒有對發(fā)動機傳動的振動進(jìn)行分析和設(shè)計預(yù)防，產(chǎn)生設(shè)計缺陷，造成產(chǎn)品開裂。

1.3 箱體開裂的預(yù)防

為避免箱體開裂，需要控制焊接過程，避免出現(xiàn)焊接缺陷，定期進(jìn)行切片試驗，監(jiān)控制造過程中的焊接質(zhì)量；結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，了解產(chǎn)品使用工況，進(jìn)行模擬分析和試驗驗證，對受力較大且出現(xiàn)懸臂的連接位置，可以在連接處增加的翻邊等結(jié)構(gòu)以增加強度。

2 尿素結(jié)晶

2.1 尿素結(jié)晶的失效形式

尿素結(jié)晶主要體現(xiàn)為未參與反應(yīng)的尿素在噴嘴附近堆積，固化，造成尿素噴嘴和進(jìn)氣口堵塞（如圖1 所示），從而增大背壓，增加油耗，影響尾氣處理效率。

2.2 尿素結(jié)晶形成的原因

造成尿素結(jié)晶的主要原因為：尿素噴射后需要于排氣尾氣充分混合，混合均勻后才能充分反應(yīng)；若混合距離和時間太短，尿素與尾氣混合不充分，部分參與尿素未完全參與反應(yīng)，產(chǎn)生結(jié)晶。

2.3 尿素結(jié)晶的預(yù)防

在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，尿素與尾氣充分混合主要影響因素為混合距離和混合時間；但是在尾氣后處理設(shè)計過程中，若是增加混合距離和混合時間，則會影響箱體的背壓和降噪性能，并且主機廠一般會對箱體的體積有要求。所以需要在有限的體積內(nèi)，背壓和噪音不超標(biāo)的前提下，盡量增加混合距離和混合時間，使尿素充分混合并反應(yīng)，減少尿素液滴殘留，避免結(jié)晶風(fēng)險。

3 載體失效

3.1 載體失效的表現(xiàn)形式

載體主要作用是催化尾氣后處理中的化學(xué)反應(yīng)，對尾氣 中的顆粒物進(jìn)行捕積，使經(jīng)過處理的尾氣滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。所以一旦載體失效，整個尾氣后處理箱體就會失效。載體失效主要表現(xiàn)為尾氣后處理箱體中的載體出現(xiàn)位移，脫落，碎裂等（如圖2 所示）。

圖2 載體失效

3.2 載體失效的原因

載體失效的主要原因為：在車輛運行過程中，由于車輛的振動造成載體與載體筒之間出現(xiàn)位移，隨著位移的增大，載體會慢慢脫落，脫落后隨著車輛的持續(xù)振動載體出現(xiàn)碎裂。另外還有一種情況也會造成載體失效，油品不達(dá)標(biāo)，若在車輛運行過程中使用柴油品質(zhì)不達(dá)標(biāo)，發(fā)動機燃燒后會有大量的碳灰隨著尾氣進(jìn)入尾氣后處理箱體中，附著在載體表面，造成載體孔堵塞。載體孔堵塞后會箱體背壓增大，推力增大，出現(xiàn)載體脫落的現(xiàn)象。

3.3 載體失效的預(yù)防

為了防止載體失效，首先要保證油品，用戶在使用過程中不能使用劣質(zhì)油。其次在設(shè)計過程中，需根據(jù)封裝間隙和載體的直徑，選擇面密度和厚度適當(dāng)?shù)囊r墊；因為是陶瓷載體，所以選擇襯墊時要考慮以下幾個方面：

（1）載體不能被壓碎；

（2）載體在車輛運行的過程中不會出現(xiàn)位移和脫落；

（3）載體筒與陶瓷載體熱膨脹系數(shù)不一致。

選擇合適襯墊后需要進(jìn)行封裝單元的耐久驗證。后期在制造過程中，監(jiān)控載體壓裝過程，避免出現(xiàn)襯墊褶皺，溢出等缺陷，保證壓裝質(zhì)量。

4 結(jié)語

根據(jù)對尾氣后處理器售后件的問題原因分析和總結(jié)，針對性的提出了預(yù)防措施，為后期產(chǎn)品設(shè)計和制造過程提供了經(jīng)驗，能有效的避免設(shè)計和制造缺陷，有效的提升產(chǎn)品質(zhì)量。