EGR与SCR系统简介学习课程

1、什么是NOX柴油机主要污染物1n包括NO和NO2NO无色气体NO2黄褐色气体由氮气与氧气在一定条件下反应生成(例如燃烧)。n产生条件：高温富氧足够的反应时间n主要产生于柴油机高负荷工况n在阳光下与碳氢化合物反应形成构成光化学烟雾n最直接的方式是降低缸内燃烧温度第1页/共46页第一页，编辑于星期五：十七点 五十三分。什么是PM柴油机主要污染物2n排气经稀释后通过过滤器所收集到的所有沉积物。n主要成分包括碳颗粒, 燃油与机油中的重碳氢, 硫酸盐, 硝酸盐及灰分n产生条件低温缺氧燃烧不完全n主要发生在发动机低负荷，冷启动状态时n柴油机产生的颗粒物都是都是PM2.5 最直接的方式是提高喷射压力和提高缸

2、内温度来控制PM的排放量第2页/共46页第二页，编辑于星期五：十七点 五十三分。PM颗粒物的危害柴油机主要污染物3n11 m及以上颗粒不会进入人体n7-11 m颗粒只能进入鼻腔n4.7-7 m颗粒可到达咽部n3.3-4.7 m颗粒可进入气管及浅层支气管n2.1-3.3 m颗粒可进入深层支气管n1.1-2.1 m颗粒可达到支气管末梢n0.65-1.1 m颗粒可进入细支气管n0.43-0.65 m颗粒可进入肺泡第3页/共46页第三页，编辑于星期五：十七点 五十三分。4全球主要的排放法规欧盟法规EPA美国法规满足欧盟或美国法规均可日本标准第4页/共46页第四页，编辑于星期五：十七点 五十三分。5全球

3、排放法规趋势第5页/共46页第五页，编辑于星期五：十七点 五十三分。6为满足欧IV,V,VI， 目前采用的技术手段NOx 氮氧化合物 (g/kWh)PM 微粒( g/kWh)98632107450.040.060.080.100.120.140.160.02微粒捕捉器DPF柴油机氧化催化器DOCEGRSCRPM-optimised combustion减少微粒的优化燃烧Euro 5Euro 4Euro 3Euro 2SCR第6页/共46页第六页，编辑于星期五：十七点 五十三分。EGR系统SCR系统两个系统的优缺点7第7页/共46页第七页，编辑于星期五：十七点 五十三分。8原理及组成部件EGR系

4、统空空中冷器节气门空气流量传感器进气歧管温度/压力传感器EGR阀EGR冷却器柴油机催化氧化器DOC+颗粒捕捉器DPF涡轮增压器进气歧管温度压力传感器测量进入气缸的混合气总量空气流量传感器测量进入气缸的新鲜空气总量节气门在某些工况下降低进气歧管压力，使再循环废气可以流入空气滤清器以上图片仅供参考第8页/共46页第八页，编辑于星期五：十七点 五十三分。9部件组成-空气流量传感器EGR系统n 用于测量进入发动机汽缸内的空气流量 发动机电脑利用该传感器保证合适比例的废气再循环进入气缸n 常见形式是一个热线式传感器(hot-wire sensor) 空气流经此传感器时，部分空气流入传感器内部，吹过传感器

5、内部一个被电加热的导体 空气的流动可以冷却导体，造成其电阻值变化 空气流量越大，电阻值变化越大。 发动机电脑根据电阻值的变化根据确定空气的流量n 该传感器出厂时与气管配套，不可随意互换以上图片仅供参考第9页/共46页第九页，编辑于星期五：十七点 五十三分。10部件组成-节气门执行器EGR系统n 常见多为PWM调制脉宽信号控制n 根据进气量的需求，发动机电脑根据进气的要求，通过节气门执行器(2)控制蝶阀的位置n 绝不绝不允许直接向节气门执行器通电的方式测试碟阀是否正常工作n 维修时，可以用溶剂清洁发动机节气门执行器，然后用压缩空气吹干。但不要将其浸入溶剂中n 如果配备了VGT增压器，节气门执行器

6、就会被取消以上图片仅供参考第10页/共46页第十页，编辑于星期五：十七点 五十三分。11部件组成-EGR控制阀EGR系统n 常见的EGR控制阀由发动机电脑控制,接收来自发动机电脑的直流电源n 常见的EGR控制阀内为常闭阀n 常见的EGR控制阀使用内部电机，克服弹簧力打开n 常见的EGR控制阀内部有位置传感器用于指示位置n 不要施加外力来开关提升阀。n 不可维修。EGR控制阀总成不可解体以上图片仅供参考第11页/共46页第十一页，编辑于星期五：十七点 五十三分。12部件组成-冷却器的清洗EGR系统n 注意注意：以下步骤仅作参考，具体请参考厂家的维修手册n 冷却液可能会逐渐形成积碳或者由于其它做功

7、气缸的故障导致快速生成积碳n 可以使用安全溶剂或矿物油清洁冷却器内部n 彻底加满 EGR 冷却器模块总成n 将暴露的模块表面朝上放置，浸泡EGR冷却器一段时间n 排出 EGR 冷却器中的液体，用矿物油或溶剂进行冲洗n 用压缩空气吹干 EGR 冷却器的内侧。间歇晃动，以清除 EGR冷却液内部松动的碎屑n 用水冲洗冷却器的冷却液侧以降低溶剂或清洁剂进入冷却液的可能以上图片仅供参考第12页/共46页第十二页，编辑于星期五：十七点 五十三分。13部件组成-EGR冷却器的检查EGR系统n 注意注意：以下步骤仅作参考，具体请参考厂家的维修手册n 断开冷却器冷却液进口或出口接头和 EGR 阀冷却液管接头的其

8、中一个n 在断开的冷却液管上连接并固定一根调压空气供应软管n 将 EGR 冷却器放入热水箱中n EGR 冷却器必须完全浸入水中n 施加一定的的气压n 检查有无气泡从冷却器冒出n 核实气泡不是由于管接头松动或残留的空气造成的n 如果 EGR 冷却器泄漏，必须更换以上图片仅供参考第13页/共46页第十三页，编辑于星期五：十七点 五十三分。14部件组成-DOC氧化催化转换器EGR系统n 氧化催化转化器可以降低碳氢、一氧化碳以及部分微粒n 氧催化转化器是一个圆筒形的陶瓷载体，中间有许多细长的通道，可以大大增加陶瓷载体内部的表面积n 活性催化材料是用真空金属化的方法加到陶瓷表面的，有害物质与催化材料接触

9、时就会被转化n 利用发动机尾气热量加热陶瓷体表面的催化剂到足够温度, 有效降低尾气中可分解有机颗粒n 90 %未燃烧或部分燃烧的HC被转化成水蒸气和CO2，有害的CO被转化成CO2.Diesel Oxidation CatalystDiesel Oxidation Catalyst氧化催化转化器第14页/共46页第十四页，编辑于星期五：十七点 五十三分。15部件组成-DOC的检查EGR系统n发动机停机后，DOC设备仍然会长时间保持高温n如果从涡轮增压器出口到DOC设备，能够看到发动机机油或燃油的痕迹，则必须更换后处理柴油氧化催化器n通过检查，如果堵塞 (1) 的单元少于 50%，则后处理柴油氧

10、化催化器能够继续使用。如果超过 50% 的单元依然堵塞 (2)，则更换后处理柴油氧化催化器n注: 使用高硫燃油可以产生硫酸盐颗粒而堵塞单元第15页/共46页第十五页，编辑于星期五：十七点 五十三分。16部件组成-DPF颗粒捕捉器EGR系统n柴油的不完全燃烧将产生一种物质：碳烟。n蜂窝状陶瓷壁从尾气中捕获碳烟和其他灰份n在DPF中把收集来的碳烟进行氧化的过程叫做再生 Regeneration以上图片仅供参考碳烟灰分第16页/共46页第十六页，编辑于星期五：十七点 五十三分。常见故障EGR系统17n过多的碳烟被过滤在DPF表面上导致排气背压过高n由于DOC为整体设备，从外观无法看出任何问题，只能对

11、其进行打散n 某些特定的发动机工况下，会导致DOC内部的催化器元件高温熔化第17页/共46页第十七页，编辑于星期五：十七点 五十三分。EGR系统SCR系统两个系统的优缺点18第18页/共46页第十八页，编辑于星期五：十七点 五十三分。19选择性催化还原系统的原理SCR系统 SCR 系统将发动机排气中的氮氧化合物(NOx)转化为氮气和水。 这个反应需要向排气中喷入柴油机排气处理液(一种易于分解为氨的氮化合物)排气处理液由精确的加料装置喷射到催化器上游的排气中。喷射的 尿素溶液数量由发动机 电脑进行控制。 氨与 NOx在一个催化器里发生反应，产生无害的氮气 (N2) 和水 (H2O)123喷射尿素

12、溶液(NH2)2CO分解过程尿素和水受热分解为氨(NH3)NOx 的催化反应NO 和 NO2与氨在催化剂作用下发生反应，生成N2 和水蒸气4氨泄露未与NOx反应的微量氨被分解为N2尿素喷嘴SCR催化器氨泄露催化器第19页/共46页第十九页，编辑于星期五：十七点 五十三分。20组成部件SCR系统第20页/共46页第二十页，编辑于星期五：十七点 五十三分。组成部件SCR系统21催化出口温度尿素罐EDC尿素泵尿素泵尿素罐液位和温度传感器NOx 传感器SCR催催化装置化装置湿度传感器尿素温度传感器尿素压力传感器尿素控制电脑尿素控制电脑催化入口温度通过CAN尿素喷嘴混合器混合器第21页/共46页第二十一

13、页，编辑于星期五：十七点 五十三分。22组成部件-续SCR系统n尿素控制电脑n尿素泵n尿素喷嘴n排气催化器总成 消声器 催化器砖n传感器 进口排气温度传感器 出口排气温度传感器 尿素罐液位 尿素罐温度 NOx传感器n其他 供应管/回流管 系统加热(水或 12/24 VDC)以上图片仅供参考第22页/共46页第二十二页，编辑于星期五：十七点 五十三分。n尿素是在农业、医药、食品及化妆品中广泛采用的原料，而且非常安全n排气处理液是什么样的 32.5%的尿素水溶液 无毒、无污染、无爆炸性、不易燃 清澈的液体 可能有轻微的氨气味 泄漏出来的DEF很容易因为水分蒸发而变成白色的DEF结晶 在-11C时开

14、始结冰23组成部件-尿素SCR系统以上图片仅供参考第23页/共46页第二十三页，编辑于星期五：十七点 五十三分。24组成部件-尿素溶液的储存SCR系统n以下内容根据ISO 22241-1 至22241-4 条款得出，详情请参考厂家的手册n建议存放温度低于 30 C，高于 -11 C。高温可能导致DEF中的水蒸发使溶液的浓度提高n在车辆上最高存放温度不得超过 50 C。不推荐在车辆上储存超过 6 个月n以下状态是长期保存尿素溶液的理想环境，至少可被保存18个月： 储存温度在 -5 25 C之间 储存在密封的容器里，避免被污染 避免直接的日光照射n环境温度每增加 5 C ，降低寿命 6个月 (例如

15、 30 C时，保质期为12个月；35 C时保质期为6个月)第24页/共46页第二十四页，编辑于星期五：十七点 五十三分。25组成部件-尿素溶液的处理SCR系统n接触尿素溶液是无害的。但与以下物质长期接触时，会起化学反应造成腐蚀： 碳钢、铸铁，以及镀锌钢板 铜、铜合金、锌和铅 含铅、银、锌或铜的固体 铝和铝合金 镁和镁合金 镀铬的塑料或金属n如果与以上提到的物品接触，必须立即擦干净n在储存、运输、分配尿素溶液时，使用的任何容器、漏斗等，使用前必须用干净的蒸馏水洗干净、除去污物第25页/共46页第二十五页，编辑于星期五：十七点 五十三分。26组成部件-尿素溶液的现场检查SCR系统n可以使用折射计，

16、测量尿素溶液的浓度第26页/共46页第二十六页，编辑于星期五：十七点 五十三分。27组成部件-尿素罐SCR系统 尿素罐应保持清洁，尤其是加注口 尿素罐内应带有液位传感器和温度传感器 尿素罐应能被加热，避免尿素结晶更换尿素罐时，应更换相同零件号的产品第27页/共46页第二十七页，编辑于星期五：十七点 五十三分。28组成部件-尿素控制电脑 DCUSCR系统n尿素控制电脑DCU。通过CAN线与发动机控制电脑进行数据通信，对排气处理各执行元件进行控制 控制尿素泵的加压和卸压 控制尿素喷嘴的喷射量及喷射时刻 控制整个系统的预注及排空 控制整个系统的加热与解冻 对整个系统进行自诊断控制并将故障码发送给发动

17、机控制电脑第28页/共46页第二十八页，编辑于星期五：十七点 五十三分。29组成部件-尿素泵SCR系统n尿素泵是在DCU控制下的泵送设备，它能够 给系统提供规定的压力 自行保持及稳定系统的压力 内有温度传感器感知内部温度 内部加热电路在寒冷的条件下可对内部元件加热n压力的产生是由一个电机带动膜片泵建立的n价值比较高 1.尿素溶液至储罐返回管路系统 2. 从定量供给单元来尿素溶液返回管路系统 3. 尿素溶液出口 4. 尿素溶液入口 5. 电气连接插头 6. DCU 系统连接器 7. 滤清器 8. 预过滤器 第29页/共46页第二十九页，编辑于星期五：十七点 五十三分。30组成部件-尿素喷嘴SCR

18、系统n在尿素控制器的控制下，向排气中喷射尿素溶液 喷嘴对尿素溶液进行初级雾化n安装在分解管上 安装角度和位置至关重要 分解管对尿素溶液进行二次雾化n通过发动机冷却液冷却第30页/共46页第三十页，编辑于星期五：十七点 五十三分。31组成部件-EGP 催化器SCR系统气体入口入口气体温度传感器出口气体温度传感器气体出口第31页/共46页第三十一页，编辑于星期五：十七点 五十三分。32组成部件-EGP 催化器续SCR系统n包括：扩散区 ：让尿素溶液中的NH3充分扩散催化器砖：多孔陶瓷上特殊金属的涂层进行催化转化催化砖包括SCR砖 和NH3泄露转化砖消声部分进口与出口排气温度传感器、NOx传感器的安

19、装凸台12341243第32页/共46页第三十二页，编辑于星期五：十七点 五十三分。33组成部件-催化器砖SCR系统n小心处理催化器砖由陶瓷制成 催化器陶瓷载体 涂层 n涂层有毒！ 五氧化二钒 - V2O5 三氧化钨 - WO3 二氧化钛- TO2 氨 (由尿素转化而来) - NH3第33页/共46页第三十三页，编辑于星期五：十七点 五十三分。34组成部件-Nox传感器SCR系统系统接口CAN总线催化出口传感器n氮氧化物传感器总成是由传感器和转换模块组成。n电化学反应的传感器将NOx的含量变为模拟的信号传给模块，模块将信号直接变为通信信号发到CAN总线上。nNOX传感器是一个整体，不可单独更换

20、零件n不可维修n不可以重新编程n用水冲洗会造成传感器损坏第34页/共46页第三十四页，编辑于星期五：十七点 五十三分。35组成部件-Nox传感器续SCR系统传感器上的透气膜片和透气孔传感器接头内部的压力平衡孔，严禁用水冲洗第35页/共46页第三十五页，编辑于星期五：十七点 五十三分。36组成部件-Nox传感器续SCR系统防水透气材料控制电脑安装时应远离排气高温部件，选取震动较小的区域第36页/共46页第三十六页，编辑于星期五：十七点 五十三分。37组成部件-进排气温度传感器SCR系统n在 EGP上有两个温度传感器。分别安装在排气处理器的进口和出口处，检测进入和排出排气处理器的排气温度n尿素的喷射量与排气处理器两侧温差有重要关系n为了避免插接错误，两个传感器用颜色区分第37页/共46页第三十七页，编辑于星期五：十七点 五十三分。38常见故障SCR系统上图：正常的排气管上图：被堵塞的排气管n低负荷或不适当的安装产生氰尿酸聚合，让服务解决起来很困难第38页/共46页第三十八页，编辑于星期五：十七点 五十三分。39常见故障SCR系统n糟糕的封装或剧烈的振动会损坏催化器载体，且难以被发现