某长头重卡集成化尿素箱分装系统设计

杨含笑，刘凡，李会，付磊，张婉盈，马学成

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

引言

随着重型卡车的发展及国家法规的调整，长头重卡因其安全性及燃油经济性重新获得了各大主机厂的关注；同时环境污染问题日益严重及国 VI阶段排放法规的实施，对重型卡车排放性能提出了更高的要求[1][2]，目前主流厂家仍将选择性催化还原技术（Selective Catalyst Reduction，SCR）作为消除氮氧化物（NOX）的主要技术方法[3]。

SCR后处理工作原理为喷入后处理箱体的尿素水溶液高温分解为NH3并与NOX反应生成氮气和水。随着发动机工况的变化，NOX排放量也会不同。如果过量喷入还原剂会导致多余的NH3随废气排入大气，造成二次污染及还原剂浪费；还原剂喷入量过少，则会导致SCR系统NOX转化效率降低。因此，SCR后处理装置的尿素供给系统起着至关重要的作用[4][5]。

考虑长头车布置紧凑的结构特点，本文设计一款国 VI阶段集成式尿素箱分装系统。开发轻量化尿素箱支架将异型尿素箱、尿素品质传感器及尿素泵集成化安装布置，满足整车布置边界并通过仿真分析其可靠性。

1 SCR后处理尿素供给系统工作原理

针对长头车特殊布置形式即尿素箱布置于驾驶室下侧，侧面由驾驶室侧裙包裹，本文选择结构相对简单的电机驱动电控喷射系统拟设计一款具有维修便利性的尿素供给系统，如图1所示。

电控尿素喷射系统主要包括尿素箱、尿素品质传感器、尿素泵、尿素喷嘴及相应的管路线束。尿素箱用于存储32.5%的尿素溶液；尿素品质传感器用于检测尿素溶液状态以保证排放转化效率；尿素喷射泵用于尿素溶液供给及排空作业。

2 尿素箱分装系统设计

尿素箱分装系统主要包括尿素箱、尿素泵、尿素品质传感器及尿素箱支架。考虑集成化布置需求，自主设计开发异型尿素箱及集成冷却水电磁阀的尿素品质传感器，选配BOSCH无空气辅助式尿素喷射泵，最后设计一套轻量化支架将上述零部件集成化布置，如图2所示：

图1 电机驱动电控尿素喷射系统

图2 尿素箱分装系统

尿素箱支架总成主要包括尿素箱支架、过渡支架、尿素泵支架及连接板，尿素箱支架总成将尿素箱、尿素品质传感器及尿素泵集成化布置安装，同时保证尿素泵滤芯拆卸空间。

3 尿素箱分装系统仿真验证

尿素箱分装系统仿真分析工况包括垂向冲击、转弯、制动及模态分析。

表1 尿素箱支架仿真分析数据

表1所示为尿素箱分装系统在垂向冲击、转弯、制动工况下支架最大应力及材料屈服强度，结果表明尿素箱支架满足设计需求。

图3 模态分析仿真结果

图3为尿素箱系统模态分析结果，结果表明尿素箱支架整体及局部模态均满足设计要求。

4 结语

本文针对某平台化开发国VI-b阶段长头重卡，设计一款集成化尿素箱分装系统，自主开发异型尿素箱及集成冷却水电磁阀的尿素品质传感器，同时开发一套轻量化支架将分装系统其余零部件集成安装布置，最后通过仿真分析验证其可靠性。