柴油國四發(fā)動機(jī)后處理系統(tǒng)第1頁/共54頁國排放標(biāo)準(zhǔn)是國家第四階段機(jī)動車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，汽車提排放污染物主要有HC（碳?xì)浠衔铩PX（氮氧化合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0NOxEmissions[g/kWh]PMEmissions[g/kWh]FuelconsumptionEuroⅤEuroⅡEuroⅣEuroⅢ3DPF2POCTradeoffbetweenPM，NOx，BSFC1.SCR標(biāo)準(zhǔn)第2頁/共54頁通過更好的催化轉(zhuǎn)化器的活性層、二次空氣噴射以及帶有冷卻裝置的排氣再循環(huán)系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，控制和減少汽車排放污染物到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值以下。對已經(jīng)通過電控達(dá)到歐III排放的發(fā)動機(jī)來說，達(dá)到歐IV排放主要有兩條技術(shù)路線：

1、SCR技術(shù)：SCR噴射+SCR后處理器

2、EGR技術(shù)：EGR+微粒捕捉器技術(shù)路線第3頁/共54頁

技術(shù)路線先給大家簡單介紹一下兩者的原理吧。由于NOX和PM是可以產(chǎn)生互逆反應(yīng)，在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)換，EGR和SCR兩者之間也可以從它們處理這兩種物質(zhì)的方法上看出區(qū)別來。EGR的工作原理是讓一少部分廢氣經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)，將一部分廢氣與進(jìn)管中的新鮮空氣混合后進(jìn)入汽缸燃燒，廢氣的CO2可以增加混合氣的熱容量，降低燃燒時的最高溫度，抑制NOX的生成，從而降低了廢氣中的NOX的含量，同時，對于產(chǎn)生的PM（固體微粒）則通過PCO（微粒蒱集器）過濾掉。1、SCR與EGR原理不同第4頁/共54頁SCR相比EGR采用廢氣減少NOX產(chǎn)生的環(huán)境，SCR則更多的把功夫做在后頭首先通過調(diào)整噴射軟件及其它措施，在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)讓其充分燃燒，使本機(jī)PM排放達(dá)到國四。對于產(chǎn)生的NOX，在車輛的排氣系統(tǒng)中加上一套電控尿素噴射系統(tǒng)，通過“選擇性催化還原”過程，將廢氣中的NOX轉(zhuǎn)化成氮氣和水排出車外。

技術(shù)路線1、SCR與EGR原理不同第5頁/共54頁2、SCR與EGR結(jié)構(gòu)不同SCR技術(shù)結(jié)構(gòu)相對更加簡單，只需在發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上建立，一套尿素還原劑的系統(tǒng)，并且需要定期添加尿素水溶液。相比之下，EGR發(fā)動機(jī)則少了這方面的麻煩，不需要添加任何東西不過，EGR發(fā)動機(jī)的溫度對于燃燒的排放物影響較大，為了保證正常的EGR溫度，在長途運(yùn)輸?shù)能囕v上必須裝配大流量、高效的冷卻系統(tǒng)，這對于中國目前平頭載重車駕駛室設(shè)計來講，也是個嚴(yán)重的考驗。技術(shù)路線第6頁/共54頁2.2DPF（DieselParticulateFilter）壁流式顆粒捕集器降低微粒排放19147-2009柴油標(biāo)準(zhǔn)微粒效率高：>90%，美國、日本使用廣泛DPF技術(shù)對燃油中硫含量、潤滑油中的添加劑成份敏感，需要應(yīng)用符合標(biāo)準(zhǔn)的燃油和潤滑油；DPF需要定期維護(hù)，清理灰分，OEM需要建立相應(yīng)能力；

GB19147-2009自2010年1月1日開始執(zhí)行，過渡期到2011年6月30日。在國Ⅳ階段發(fā)動機(jī)及后處理系統(tǒng)須適應(yīng)硫含量350ppm柴油?；诂F(xiàn)有燃油標(biāo)準(zhǔn)、潤滑油條件和DPF缺少維護(hù)經(jīng)驗，目前不適合使用DPF技術(shù)技術(shù)路線3、后處理系統(tǒng)構(gòu)成第7頁/共54頁2.5后處理系統(tǒng)構(gòu)成+=陶瓷載體+涂層（SCR）封裝總成金屬載體+涂層（POC）封裝材料必須用不銹鋼以防止尿素或硫酸腐蝕技術(shù)路線3、后處理系統(tǒng)構(gòu)成第8頁/共54頁2.8POC（ParticleOxidationCatalyst）部分捕集顆粒過濾器降低微粒排放不會堵塞效率：40-50%在排氣溫度適合（240℃以上）時發(fā)生被動再生起車和加速時有黑煙冒出技術(shù)路線3、后處理系統(tǒng)構(gòu)成第9頁/共54頁在SCR系統(tǒng)中，最重要的就是還原劑—尿素溶液了。有人問這個尿素溶液液是不是可以用常見的尿素化肥兌水就可以用呢，這是決對不可以的，SCR用的尿素溶液是在尿素化肥這種原料基礎(chǔ)上提純后形成的，呈淡藍(lán)色液態(tài)，在加用這種溶液時也叫添藍(lán)，其實這和溶液叫柴油機(jī)排放處理液。溶液濃度為32.5%，不可加水或其它液體，否則會改變比重和性能。尿素的消耗量比較低，滿足歐四標(biāo)準(zhǔn)的消耗量大約是燃油消耗量的3.5%，滿意足歐五標(biāo)準(zhǔn)大約是燃油消耗量的5%當(dāng)尿素罐內(nèi)沒有尿素后，發(fā)動機(jī)的排放就不會達(dá)標(biāo)，車輛的自動診斷系統(tǒng)也會報警，提西醒司機(jī)及時添加。技術(shù)路線4、柴油發(fā)動機(jī)處理液第10頁/共54頁SCR噴射系統(tǒng)是將尿素溶液噴射到尾管中，在尾管高溫氣體作用下，把尿素與水分解為NH3,然后NH3與NO在催化器中的催化劑作用下，發(fā)生反就生成N2和H2O。尿素水解：(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2

NOX還原：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

NH3氧化：4NH3+302→2N2+6H2O將氮氧化物轉(zhuǎn)成氮分子的過程需要對氨噴射量和噴射位置進(jìn)行控制，因為氨的數(shù)量取決于當(dāng)前氮氧化物的數(shù)量以及發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況。如果噴射的氨的數(shù)量過多，將穿過催化器直接進(jìn)入大氣中。因此需要安裝一個反饋裝置監(jiān)控（NOX傳感器）氨不要多，控制尿素的噴入量。同時進(jìn)、出口溫度傳出有輔助作用。定量噴射控制SCR控制器根據(jù)發(fā)動機(jī)工況變化和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，NOX傳感器、催化器進(jìn)口溫度及出口溫度的變化按照添藍(lán)噴射策略(催化器溫度窗口，穩(wěn)態(tài)噴射量，添藍(lán)密度修正，催化器儲氨修正）以精確控制噴量向排氣管噴射。技術(shù)路線5、減少NOX方法第11頁/共54頁第12頁/共54頁2.4尿素系統(tǒng)構(gòu)成尿素液箱控制信號排氣溫度信號NOx信號尿素液噴嘴尿素液溫度信號尿素液位信號后處理器控制信號尿素液供給及加熱管路尿素液供給及加熱管路尿素液回流及加熱管路ECU尿素液泵噴嘴冷卻管路SCR系統(tǒng)組成及作用第13頁/共54頁作用：是用SCR系統(tǒng)降低NOX和PM值排放的方法來滿足國四排放法規(guī)對碳煙和NOX的限制。組成：空氣供部分、尿素液箱、尿素液供給、后處理器、管理模塊第14頁/共54頁SCR噴射系統(tǒng)一、空氣供部分空氣供給部分的作用是：在SCR噴射系統(tǒng)噴射時，為了使噴入尾管中的尿素溶液更好的霧化及達(dá)到更遠(yuǎn)的噴射距離。組成：車輛儲氣罐、壓縮空氣濾清器、壓縮空氣電磁閥、主要參數(shù)供給電壓24V

氣體壓力為6～10bar

最低壓力不能小于4bar第15頁/共54頁加料口大氣壓縮空氣空氣電磁閥工作原理第16頁/共54頁1、尿素液位和溫度傳感器等集成組合件。2、空氣換氣閥。3、罐體4、放液螺栓。5、密封墊。6、加尿素口。7、密封墊。8、加尿素口罩。9、尿素箱蓋。第17頁/共54頁第18頁/共54頁在尿素箱的頂部有一個集成組件有：1、尿素液位傳感器、2溫度傳感器：3加熱進(jìn)水管接口：4加熱出水管接口：5尿素出液管接口：6尿素回液管接口。用來檢測尿素的液位和溫度。液位傳感器作用：用來檢沒尿素的液面高度。液位傳感器參數(shù)：輸入電壓：5V上拉電阻：2.1KΩ液位變化：0%~100%電壓變化：0.5V~4.5V第19頁/共54頁在低溫（-11℃）的情況下，尿素水溶液會結(jié)冰，為了保在較低環(huán)境溫度條件下SCR系統(tǒng)的正常工作，防止尿素溶液凍結(jié)，因此需要通過加熱措施來解決。當(dāng)車輛在低溫環(huán)境運(yùn)行時，若尿素箱溫度傳感器測得溫度低于規(guī)定值（一般設(shè)定為0℃），發(fā)動機(jī)電控單元就會發(fā)出指令開啟發(fā)動機(jī)通往尿素箱的冷卻液管路控制電磁閥，利用發(fā)動機(jī)冷卻液給尿素箱加熱，防止尿素溶液凍結(jié)或解凍已凍結(jié)的尿素溶液保證后處理系統(tǒng)正常工作。當(dāng)尿素溶液溫度上升到規(guī)定值（一般設(shè)定為7℃左右）時則斷開控制電磁閥，防止尿素溶液過熱，尿素箱溫度傳感器的作用就是實時反尿素溶液溫度，以確認(rèn)加熱器是否在正常工作，保SCR系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及車輛行駛安全。量程：-40～125℃工作溫度范圍：-40~125℃工作精度：±1℃電壓：5V第20頁/共54頁進(jìn)氣口上游溫度傳感器安裝支座NOx傳感器安裝支座下游溫度傳感器安裝支座出氣口第21頁/共54頁SCR噴射系統(tǒng)是將尿素溶液噴射到尾管中，在尾管高溫氣體作用下，把尿素與水分解為NH3,然后NH3與NO在在俯化器中在催化劑作用下，發(fā)生反就生成N2和H2O。將氮氧化物轉(zhuǎn)成氮分子的過程需要對氨噴射量和噴射位置進(jìn)行控制，因為氨的數(shù)量取決于當(dāng)前氮氧化物的數(shù)量以及發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況。如果噴射的氨的數(shù)量過多，將穿過催化器直接進(jìn)入大氣中。因此需要安裝一個反饋裝置監(jiān)控（NOX傳感器）氨不要多，控制尿素的噴入量。同時進(jìn)、出口溫度傳出有輔助作用。第22頁/共54頁1、4NOx傳感器NOx傳感器總成包括傳感器及NOx傳感器控制器兩部分，見如下示意圖，線纜長度越700mm。傳感器部分使用螺柱直接安裝在排氣管支座上。NOx傳感器控制器部分需要使用2個￠8的螺栓將其固定在整車上。第23頁/共54頁NOx傳感器控制器的安裝要求：NOx傳感器控制器要求防水防塵，且應(yīng)避開整車電瓶，以防止干擾！NOx傳感器控制器不能帶電焊接，不要用手觸摸其插接器端子，防止有靜電，防止其內(nèi)部元件的損壞。第24頁/共54頁輸入：一個陶瓷NOX傳感器工作溫度：800℃最高工作排氣溫度：900℃100h量程：NOX0~3000PPm精度：±300PPm響應(yīng)時間：小于700秒CAN：高速CAN通訊配置：通過CAN總線和組態(tài)軟件模塊工作溫度-55~125℃電源：輸入11~28V電壓NOX工作參數(shù)第25頁/共54頁1、5排溫傳感器排溫傳感器的測溫部分是鎧裝的PT200的薄膜鉑熱電阻元件。排溫傳感器檢測進(jìn)入催化器的排氣溫度。第26頁/共54頁1、1DCUDCU控制整個后處理系統(tǒng)的工作，包括傳感器信號的處理，尿素噴射量的計算和各種執(zhí)行器的控制。DCU通過CAN總線與發(fā)動機(jī)ECU通訊，獲得發(fā)動機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，再加上催化器溫度信號，計算出尿素噴射量，控制噴嘴噴射適量的尿素到排氣管內(nèi)。噴嘴安裝在排氣管上，噴嘴的作用是按照DCU的命令，計量并噴射尿素到發(fā)動機(jī)排氣管內(nèi)。第27頁/共54頁后處理控制器(DCU)工作溫度：-40℃~85℃

工作電壓：24VDC（電壓范圍：18~32VDC)防護(hù)等級：IP67靜電功耗：0.6W正常功耗：0.8W（冷卻液電磁閥未動作時）

1.8W（冷支液電磁閥動人時）第28頁/共54頁尿素泵是尿素噴射系統(tǒng)的動力元件。柴油機(jī)正常工作時，尿素泵把尿素從尿素箱中吸出，持續(xù)穩(wěn)定的尿素壓力。當(dāng)柴油機(jī)停止，不需使用尿素時，尿素泵可以把尿素管以及噴嘴中的尿素回抽至尿素箱中，清空尿素管，防止尿素在噴嘴和尿素管中結(jié)冰。

為了利于在柴油機(jī)停機(jī)后的尿素回流并防止因虹吸而造成尿素滯留于噴嘴處，尿素液力系統(tǒng)部件最佳布置方案是由高到低分別為尿素噴嘴、尿素泵、尿素箱。尿素管路及所有的尿素管、加熱型尿素管路都必須每隔20cm有個固定綁扎點，牢固綁扎在整車車架上進(jìn)行支撐，否則管路的振動與自重會導(dǎo)致噴嘴或泵的接頭斷裂的情況，后果比較嚴(yán)重！

第29頁/共54頁第30頁/共54頁尿素泵是尿素噴射系統(tǒng)的動力元件。柴油機(jī)正常工作時，尿素泵把尿素從尿素箱中吸出，持續(xù)穩(wěn)定的尿素壓力。當(dāng)柴油機(jī)停止，不需使用尿素時，尿素泵可以把尿素管以及噴嘴中的尿素回抽至尿素箱中，清空尿素管，防止尿素在噴嘴和尿素管中結(jié)冰。

1、6尿素泵第31頁/共54頁加料裝置本質(zhì)上是一個智能泵，在發(fā)動機(jī)ECM的控制將尿素加料到噴射器噴嘴上進(jìn)行噴射。1、尿素加料泵按照發(fā)動機(jī)ECM發(fā)出的CAN指令輸送尿素溶液。2、尿素加料系統(tǒng)利用系統(tǒng)提供的壓縮空氣傳送一定劑量的尿素到噴嘴上。3、尿素加料泵具有一個內(nèi)置加熱裝置。充許系統(tǒng)在外部溫度為-40℃以下工作（尿素在-11℃結(jié)凍）4、尿素加料泵集成了自診斷程序，通過J1939CAN通信接口發(fā)關(guān)OBO信息，向系統(tǒng)報告自身的運(yùn)行狀況。5、尿素泵使用24V電壓。尿素加料裝置（尿素泵）第32頁/共54頁1、4尿素噴嘴（DosingModule）尿素噴嘴安裝在柴油機(jī)排氣總管上，尿素噴嘴靠一路柴油機(jī)冷卻水循環(huán)冷卻。第33頁/共54頁尿素噴嘴尿素噴嘴由不銹鋼制成，噴射器管焊接在噴射器噴嘴體上。第34頁/共54頁噴嘴在排氣彎管處布置較好，并盡量靠近排氣管，但必須保證噴嘴的使用溫度限制。噴嘴的工作環(huán)境溫度最大為120℃。尿素以管路軸線方向噴入排氣管，或與軸線存在一個很小的傾角。推薦噴射方向與排氣管軸線成3°～5°夾角。以補(bǔ)償廢氣流向引起的噴射反彈作用。第35頁/共54頁尿素噴嘴尿素噴嘴按裝位置第36頁/共54頁水加熱方式的管路第37頁/共54頁加熱尿素管的取水口在機(jī)油冷卻器，水路走向一般是：機(jī)油冷卻器→水加熱電磁閥→尿素箱→尿素進(jìn)流管→尿素回流管→尿素壓力管→節(jié)溫器座。對于尿素進(jìn)流管、尿素回流管、尿素壓力管的先后順序沒有特殊要求，一般怎么布置方便怎么走。冷卻尿素噴嘴的取水口在機(jī)油冷卻器，回流口在節(jié)溫器座。第38頁/共54頁水加熱電磁閥水加熱電磁閥安裝位置沒有特別講究，可布在冷卻液管路中易于安裝的位置。閥體上標(biāo)有流動方向，請注意安裝方向。要求電磁閥朝上。第39頁/共54頁第40頁/共54頁電加熱只是將尿素進(jìn)流管、尿素回流管、尿素壓力管采用電加熱方式，其余的管路走向與水加熱一樣。加熱繼電器由一個主繼電器和四個控制繼電器組成。當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃，系統(tǒng)進(jìn)行加熱，繼電器按一定周期開-合工作，加熱周期最長為60S。第41頁/共54頁SCR工作原理SR是由ECM控制加料泵非常精確地噴射液體尿素到催化器上游的排氣系統(tǒng)中，將發(fā)動機(jī)排氣產(chǎn)生的氮氧化物NOX轉(zhuǎn)化成氮所和水。SCR工作原理如圖。在正常工作情況下，系統(tǒng)工作過程序為：

系統(tǒng)自檢→系統(tǒng)預(yù)注→等待加料→系統(tǒng)加料→系統(tǒng)排控系統(tǒng)自檢：鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)到ON位置。加料器加電自檢，驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)一下，使驅(qū)動輪上的一個金屬考點與電路板上監(jiān)測點對正后，驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，這時尿素輸送泵驅(qū)動桿處于釋放狀態(tài)‘

第42頁/共54頁系統(tǒng)注1、每次發(fā)動機(jī)起動成功，開始運(yùn)行時，系統(tǒng)都會開始預(yù)注階段。加料器內(nèi)隔膜泵開始全速度運(yùn)轉(zhuǎn)，尿素溶液通過隔膜泵循環(huán)并流加到尿素罐中。以便排空系統(tǒng)中的空氣，該過和持續(xù)30s.2、如果預(yù)注階段成功：1）空氣電磁閥在預(yù)注階段末期通電打開，壓縮空氣進(jìn)入加料器。2）檢查尿素壓力。3）隔膜泵停止工作。3、如果預(yù)注階段第一次不成功：1）空氣電磁閥即斷電，切斷空氣，隔膜泵電機(jī)將再次全速運(yùn)轉(zhuǎn)30S。2）這一過程可重復(fù)20次，如果20次后仍不能成功，SCR泵狀態(tài)控制加料器錯誤。第43頁/共54頁等待加料1、在預(yù)注階段末期，空氣電磁閥打開，加料器電機(jī)停止。2、壓縮空氣一直進(jìn)入噴嘴，隔膜泵不轉(zhuǎn)，不噴尿素。3、加料器現(xiàn)在準(zhǔn)備好進(jìn)行加料，加料階段由發(fā)動機(jī)ECM根據(jù)發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的氮氧化物和排氣溫度進(jìn)行控制。4、操作系統(tǒng)非滿意足噴入尿素的條件，加料器不會開始加入尿素，但是發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，空氣通過加料器，噴嘴尿素供就管和噴嘴待續(xù)加入，以避免噴嘴堵塞。第44頁/共54頁系統(tǒng)排空1、當(dāng)鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)到OFF（斷開）位置，系統(tǒng)進(jìn)入清除階段。壓縮空氣從噴嘴和加料器中流過。2空氣將任何殘留的尿素從私法統(tǒng)中排出，否則這些液滴可能堵塞加料器單位向閥或噴液器噴嘴。此階段將延續(xù)30S，然后系統(tǒng)關(guān)閉。3、每次鑰匙開關(guān)關(guān)閉循環(huán)，都會進(jìn)行排空工作。4、如果在發(fā)機(jī)正常運(yùn)行期待間，SCR系統(tǒng)工作變?yōu)楝F(xiàn)行故障，SCR系統(tǒng)將關(guān)閉第45頁/共54頁滿足噴料條件1、在催化器進(jìn)口和出口排氣溫度都達(dá)到200℃以上時。2、沒有與SCR系統(tǒng)相關(guān)的OBD故障代碼。3、尿素罐頭液位高于6%。4、空氣壓力處于0.4MPa,而尿素壓力為0.3MPa.5、尿素罐內(nèi)尿素溫度超過-5℃6、ECM根據(jù)車輛氮氧化物算法，發(fā)出噴射命令。第46頁/共54頁后處理系統(tǒng)故障目前已實現(xiàn)的故障診斷