SCR后处理系统催化器堵塞失效原因分析
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摘 要：SCR后处理系统是发动机尾气排放控制的关键，出现故障时会导致发动机性能异常及尾气排放超标，催化器是后处理系统中核心部件，在车辆出现故障诊断维修时要重点考虑。
关键词：SCR后处理;催化器;堵塞
中图分类号：TG316 文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.068Open Science Identity（OSID）
随着国家排放法规的日益提高，国IV、国V排放的车辆已经广泛普及，采用SCR尿素后处理尾气排放系统。该系统的基本工作原理是：SCR后处理系统是选择型催化还原，在柴油发动机后处理应用中用于降低发动机尾气氮氧化物的含量。氮氧化物是柴油发动机尾气主要有害成分之一，其他有害成分包括颗粒物、碳氢、二氧化碳等。SCR的原理是：向排气管路中喷入还原剂，在催化剂的催化作用下，还原剂与尾气中氮氧化物发生反应，从而达到降低氮氧化物浓度的目的。目前SCR使用的还原剂是氨气。在实际应用中，为方便存储、运输，随车装载的是尿素水溶液。尿素在尾气管路中预热发生水解，生成氨气和水;氨气与尾气中的氮氧化物（主要是NO和NO2）发生还原反应，生成氮气和水。SCR系统主要构成部件为尿素喷射计量装置、电脑控制单元、SCR催化装置（如图1）。
SCR催化器是该系统的关键核心部件，SCR催化器堵塞是一个很普遍的问题，由于SCR催化器本身长期处于高温环境及其化学反映原理的特性，在使用中会有各种各样的故障产生。例如：由于SCR催化器堵塞会造成发动机功率下降限制发动机的扭矩及尾气排放氮氧化合物超标等现象，SCR催化器堵塞严重会让排气管烧红，很可能造成车辆自燃。
SCR催化器堵塞的原因有很多，针对不同的堵塞原因，会有不同的解决方法，导致SCR催化器堵塞的原因主要有以下几点。
1 高温催化还原性能降低
SCR催化器长期处于过高温度条件下，会降低尾气催化还原性能，SCR催化器长期处于高温环境下会引起氧化助剂、催化剂的性能迅速降低，从而产生发动机的性能异常，尾气排放超标故障。即使发动机性能良好，驾驶员操作不当也会导致SCR催化器温度过高。
SCR催化器产生高温的原因：（1）发动机在高转速下突然熄火，会导致未燃混合气在催化器中燃烧，导致SCR催化器温度过高;（2）发动机长期处于高转速，超负荷运行会产生SCR催化器温度过高;（3）如果发动机采用缸内制动，突然制动、减速会导致未燃烧混合气进入SCR催化器，产生高温现象;（4）发动机混合气过浓会产生SCR催化器温度过高。
2 化学中毒
SCR催化器里面的主要成分是催化剂（如图2），如果燃油质量不达标，燃油里面的硫、磷等物质会吸附在催化器上，未完全燃烧物，一氧化碳、铅、锰等也会有吸附在催化器上作用，造成SCR催化器堵塞。
这些原因都会造成SCR催化剂堵塞中毒失效，所谓的“中毒”指的是催化载体层表面被其他物质覆盖，阻止了废气中的有害成分与之接触而失去催化作用，这就是人们常说的SCR催化器“中毒”。
SCR催化器中毒的原因：（1）燃油质量不达标，添加剂成分过高;（2）燃油不完全燃烧产生的一氧化碳;（3）柴油含硫量高。
3 积碳堵塞
SCR催化器积碳堵塞是逐步形成的，SCR催化器积碳堵塞常见形式有：（1）长期使用劣质燃油产生胶质积碳烧蚀堵塞;（2）燃油添加剂成分过高产生硫磷化学燃烧结合物堵塞;（3）铅锰金属沉积物，不完全燃烧物堵塞;（4）发动机失火造成催化载体烧溶堵塞。
4 道路拥挤
发动机在急加速状态、急减速状况下会产生大量的不完全燃烧物，并且在道路拥挤的路段上行驶，发动机处于低怠速状态，排气温度达不到要求，ECU控制尿素喷射计量装置禁止喷射，发动机尾气沒有进行催化还原直接经催化器排除，容易造成SCR催化器堵塞。
5 错误的洗清
SCR催化器的价格比较昂贵，堵塞后通常会采用高压水进行清洗，在清洗过程中会冲洗下来大量胶质积碳，原来这些积碳是比较分散的，通过高压水的冲击很可能聚集到一起造成SCR催化器堵塞，另外清洗后催化器里面的水分如果不清理干净的情况下，催化器在高温下会导致催化剂性能失效，碎裂。催化器堵塞一定要使用专用的清洗剂，通过化学原理来分解清洗堵塞物质，并且一定要用压缩空气将里面的水分杂质等吹净。
6 SCR催化器磕碰或者拖地
催化器的催化载体是一个陶瓷或金属器件。当车辆行驶在山路或者泥洼道路时，有可能会造成SCR催化器磕碰或者拖地，导致SCR催化器变形，使催化器陶瓷芯破碎并报废。
7 燃油系统故障
柴油车燃油系统是发生故障较多的部位，一旦燃油系统出现故障，比如燃油喷射量过大，燃油喷射压力过低，会导致发动机的混合气过浓不完全燃烧，其不完全燃烧物将会导致SCR催化器堵塞。
8 后处理系统故障
当后处理系统中的尿素泵有下列问题：尿素系统上的喷嘴出现堵塞或本身质量问题，尿素本身质量不合格，尾气管有泄漏的情况，都会导致尿素喷射雾化效果差，尿素溶液直接喷到排气管壁上。同时因为尾气管始终处于500℃高温下，水分很容易蒸发，进而出现结晶的现象，时间久了，结晶的现象就会很严重，导致SCR催化器催化效率低，从而出现动力不足的现象。
以上几点是SCR催化器堵塞失效的原因，希望能引起广大驾驶员的关注，规范操作运用车辆，以及给维修人员提供一点思路，及时有效的判断维修。
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