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建筑机械
SURVEYING
专题论述
满足EPA Tier 4F 排放标准的后处理系统在振动
压路机上的应用
吴 闯，林栋冰，杨全超
发动机飞轮壳（徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司，江苏 徐州 221004）
［摘要］以徐工12t 单钢轮振动压路机为例，阐述了满足EPA Tier4F 后处理系统的应用设计要点。［关键词］ EPA Tier4F ；后处理系统；压路机
［中图分类号］U415.52+1  ［文献标识码］B  ［文章编号］1001-554X （2019）05-0088-02
Application of post -processing system meeting EPA Tier4F emission standard in vibratory roller
WU Chuang ， LIN Dong -bing ， YANG Quan -chao
近年来，中国出口至美国的工程机械总量稳步增加。作为进入美国市场的门槛，排放标准是各制造商共同面对的问题。EPA Tier4F 是美国在2015年已经开始实施的最终Ⅳ阶段排较标准。本文以徐工12t 级单钢轮振动压路机为例，介绍发动机及后处理系统的相关设计要点。
1 后处理系统应用设计要点
发动机的后处理系统主要用于处理发动机废气中的NO X 、PM 颗粒物等污染排放物。后处理系统通常由EGR 、DOC 、DRT 、SCR 、DEF 、DEF TANK 、DEF SM 等部件组成。
（1）后处理系统的布置形式。在完成发动机及后处理选型后，需要对后处理系统的布置形式进行设计。图1提供了几种后处理系统（DOC+DRT+SCR
）的常用布置形式。
图1 后处理系统布置图
对于单钢轮振动压路机，发动机机舱内的空间十分有限，后处理系统布置难度较大。本产品后处理系统（DRT+SCR ）的布置方式如图2
所示。
空滤器
DRT
SCR
散热器
发动机尿素罐
尿素泵
图2 徐工某型号单钢轮振动压路机后处理布置形式
（2）避免后处理器安装在整机剧烈振动的部位。
后处理系统中的DOC 、DRT 和SCR 对振动都较为敏感，不同发动机厂家均有明确的振动烈度限值，超出振动烈度限值将有可能导致后处理部件损坏。以康明斯后处理系统为例，在20～2000Hz 频率范围内，任何方向的振动不能超过7.9grms 。
DOI ：10.1981.2019.05.015［收稿日期］2018-12-10
［通讯地址］吴闯，江苏省徐州市经济开发区桃山路1号
2019/05总第519期
单钢轮振动压路机振动轮由于橡胶减振块的作用，传递到车架上的振动能量较小，后轮为轮胎驱动，可以较好地吸收行驶过程中的振动，因此主要振动源为发动机。本项目开展过程中，选用同型号相应Ⅲ阶段产品进行振动测试，以此评估后处理安装位置的振动烈度能否满足设计要求（见图3）。
测试点1测试点2
测试点3测试点4
图3振动加速度
试验结论：测试点1（发动机飞轮壳上）振动加速度较大，不满足要求，其余3个测试点（后车架上）振动加速度较小，但均满足要求（不超过7.9g）。
（3）废气出口至DOC连接管的设计。
从发动机废气出口至DOC的连接管必须满足以下几点要求：
①根据EPA对Tier4F后处理系统的要求，连接管的使用寿命应不低于8000h或10年。
②需要采用柔性截面，以减小发动机传递到后处理的振动能量。通常可采用不锈钢波纹管。
③连接管的温降要尽可能的小。通常各发动机均有温降限值，如果不能满足，则需要在连接管的表面增加保温材料。
④连接管需满足耐高温要求。以康明斯发动机为例，该连接管耐高温能力不低于975℃。
（4）热防护。
后处理器表面的最高温度可达500℃以上，设计时要保证其与邻近部件具有一定的距离，通常不得小于25mm。同时，禁止在DOC、DRT、SCR的表面壳体上增加隔热层，否则后处理器将出现高温问题，从而导致零件故障。通常设计时要保证后处理器通风顺畅。
（5）尿素罐的选型与布置。
①尿素罐的容积通常不得小于燃油箱容积的
0.045倍。
②尿素罐必须布置在便于操作的位置，便于设备操作员周期性添加尿素溶液。
③尿素溶液对温度较为敏感，太热会损失效力，太冷会冻结。尿素罐内置加热装置，根据EPA 的要求，在发动机运行后70min内要能给尿素溶液解冻。尿素罐最高工作温度为50℃，通常要安装在发动机机舱外，并远离发动机、液压油箱等热源。
④尿素罐通常配有尿素品质传感器、尿素温度传感器和尿素液压传感器。
（6）后处理器的水防护。
后处理系统的NO X传感器对水极为敏感，要避免与水的直接接触。
（7）散热系统的设计。
带EGR废气再循环装置的发动机，其发动机热辐射功率较大，通常比同规格相应Ⅲ阶段发动机高30%
～50%，因此在匹配设计散热系统时要充分考虑。
（8）柴油与机油的要求。
EPA Tier4F后处理器必须使用低硫柴油，最大含硫量为15ppm。后处理器要求使用低灰分机油，通常等级可选用CJ-4。
2结束语
本文以徐工12t单钢轮压路机为例，阐述了满足EPA Tier4F发动机及后处理系统的应用设计要点。重点介绍了发动机及后处理器选型、振动对后处理器的影响、后处理系统布置、连接管的设计、热防护、尿素罐的选型与布置、后处理器的水防
护、散热系统设计、柴油和机油的要求等内容。
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