国四发动机后处理系统简介(EGRPOC)周源

国四发动机后处理系统简介一、后处理相关辅助系统二、废气再循环〔EGR系统〕三、后处理系统DOC+POC目录柴油机尾气后处理介绍国四发动机后处理的安装示意一、后处理相关辅助系统1、空气流量计工作原理：热膜式空气流量计是一个带有逻辑输出的空气质量传感器，为了获得空气流量，传感器元件上的传感器膜篇被中间安装的加热电阻加热，膜片上的温度分配被与加热电阻平行安装的温度电阻测量。通过传感器的气流改变了膜片上的温度分配，从而使得两个温度电阻的电阻值产生差异。电阻值的差异取决于气流的方向和流量，因此空气流量传感器对空气的流量和方向具有较高的要求。微机械制造的传感器元件的小尺寸和较低的热容量式的传感器的响应时间<15ms。如需要可以在传感器内部安装进气温度传感器，用以测量进气温度。电源地温度信号电源正5V+流量信号24135新鲜空气的进气量及进气温度的监测〔没有使用VGT增压器故不使用BPS〕，他根据标定的进气流量与实测的进气流量计算出差值，决定和观察EGR的开启〔关闭时进气量最大，翻开的时进气量变小；EGR工作状况的的反响，可以通过观察进气流量查看EGR是否在工作〕。1.1、空气流量计安装要求按照箭头指示方向安装，箭头根部方向与空气滤清器连接，箭头方向与增压器管路连接；传感器插头不可以朝向地面方向，可以水平或向上安装；空气流量计应在水平方向上安装，防止竖直安装；不可以安装在排气管周边，应尽可能远离热源；1.2、具体安装要求空滤器保证水和灰尘不能通过，空滤器出口应大于等于空气流量计入口的外径，空滤器出口至空气流量计距离大于105mm，保证密封，不能有急弯，至少保证空气流量计进口前有50mm的直段；空气压缩机的取气口应在空气流量计前，距离空气流量计进口大于70mm；空气流量计至增压器管路，空气流量计出口至增压器进气口距离大于150mm，管路内径不可突变，保证空气流量计出口后有80mm的不变径直段；管路保证密封，不能有急弯；由于有曲轴箱通风，接入进气管，其接入口应该距离空气流量计出口400mm并在增压器进气口前。需要车辆制造厂家提供空气流量计的具体布置图纸，并进行实物确认。工作原理真空调节器内的电磁阀受ECU控制，通过控制加电时间的长短来控制真空度的大小，从而到达控制EGR阀开度的目的。〔正常电阻15-16Ω〕2、

真空调节器关闭发电机真空泵ECU发出指令给真空调节器〔两位三通的针阀，不工作时处于关闭状态，即真空泵进气连通大气〕，真空调节器执行工作命令实现抽真空，此时EGR阀被翻开；为什么要EGREUROⅢ

EUROⅣ

EUROⅤ

EUROⅥ

2000.102005.102008.102013.01NOx5.03.52.00.4PM0.100.020.020.01表1欧洲重型柴油机排放法规限值〔g/kW.h〕排放控制方式：机内净化+机外净化NO和PM存在此消彼长的关系，选择机内净化谁？

机外净化谁？路线选择：1.EGR+DOC+DPF〔POC〕；2.优化燃烧+SCR二、废气再循环

组成局部1、发动机控制单元2、废气再循环阀〔电磁〕3、废气再循环阀〔机械〕4、空气流量计5、尾气净化装置6、EGR冷却器柴油发动机

–发动机怠速、中小负荷时将一定量的废气引入燃烧室参与燃烧，全负荷时不起作用废气再循环

工作原理作用：降低尾气中的氮氧化合物(NOx)含量1、稀释了氧气浓度,降低了燃烧速度和最高燃烧温度,导致NOx降低。2、导入局部废气(特别是CO2和H2O)提高了充量的平均比热,吸收了更多热量,降低了最高温度,导致NOx降低。3、进气充量中引入废气增加了充量的质量流量,增加局部也要吸收额外的热量,也降低了最高温度,导致NOx降低。4、导入的EGR气体在燃烧过程中或分解或参与反响，所以还有化学的作用。5、系统只在发动机局部负荷工况下工作，在怠速和全负荷工况不工作将排气中的局部废气通过管路导回进气管中，与进气管中气体混合，然后进入气缸参与燃烧-再循环。废气循环重点-二氧化碳参与燃烧废气中含有大量的CO2(二氧化碳)和水蒸气等接近于化学惰性的气体，将其导入汽缸后稀释可缸内混合气，氧浓度相应降低.从而缓解了剧烈地燃烧反响。CO2(二氧化碳)不能燃烧但能吸收热量,使温度下降.减少氮氧化合物(NOx)的生成.4.EGR的控制策略

4.1控制目的：增加EGR率可以使氮氧化合物(Nox)排出物降低，但同时会碳氢化合物(HC)排出物和燃油消耗增加。因此在各种工况采用的EGR率必须是对动力性、经济性和排放性能的综合考虑。试验结果说明：当EGR率小于10%时，燃油消耗量根本上不增加，当EGR率大于20%时，发动机燃烧不稳定，工作粗暴，碳氢化合物(HC)排放物将增加10%。因此通常将EGR率控制在10%～20%范围内较适宜。EGR冷却器的作用采用冷EGR，进气充量的温度降低，相应的进气充量增加，那么过量空气系数增加，在同等条件下能降低PM的排放。缺点：导致PM增加、油耗增加。怠速和低负荷时，氮氧化合物(NOx)排放浓度低，为了保证稳定燃烧，不进行EGR。只有热态下和局部负荷点进行EGR。发动机温度低时，氮氧化合物(NOx)排放浓度也较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进行EGR。云内发动机转速低于1100转和在高原上EGR不工作。大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，此时混合气较浓，氮氧化合物(NOx)排放生成物较少，可不进行EGR或减少EGR率。废气再循环量对氮氧化合物(NOx)排放和油耗的影响还受到空燃比、点火提前角等因素的影响。因此在EGR率进行控制时，同时对点火等进行综合控制，就能得到较好的发动机性能。4.2工作条件EGR控制系统中，EGR阀是关键部件。不同的EGR率是通过EGR阀的调节来实现的。云内国四机EGR控制：

4.3控制方式EDC发出指令给真空调节器〔两位三通的针阀，不工作时处于关闭状态，即真空泵进气连通大气〕，真空调节器执行工作命令实现抽真空，此时EGR阀被翻开；EGR阀顶部的位置传感器通过监测针阀位置反响信号给EDC，EDC采集获得EGR阀位置度。〔标定时关度值100%，0%开〕EGR工作期间通过监测针阀位置反响信号控制针阀位置，并根据冷却水温度、进气流量控制等策略，在通过控制真空调节器来控制EGR针阀的位置。云内YN38CRD-EGR系统一个废气通道；控制废气进多少、什么时候进〔开关〕；将废气冷却〔冷却液冷却〕。云内动力EGR系统组成云内D19TCI福迪EGR系统-电动EGR云内动力EGR系统组成云内YN27CRD-EGR系统云内动力EGR系统组成5.EGR系统存在的问题降低冷却效率不能正常开启后处理系统组成：由氧化型催化剂〔DOC〕与颗粒氧化催化剂〔POC〕组成.DOC置于POC的前端，作为系统的前级，POC放置在系统后级，可利用前级产生NO2对捕集的碳颗粒进行被动再生。DOC+POC后处理系统通常采用同一包体密封，包体两端接入压差传感器。三、后处理系统---DOC+POCPOCDOC〔一〕后处理总成的结构陶瓷载体，有陶瓷纤维、泡沫陶瓷和壁流式蜂窝陶瓷等载体涂层衬垫封装金属材料，有金属丝网和泡沫金属等贵金属:铂、铑、钯；柴油机后处理器一般单铂涂层材料则是根据涂层厂家而异，但直接决定贵金属含量及转化效率其主要成分是：硅酸铝纤维（耐高温）、蛭石（受热膨胀）和有机粘合剂（提高衬垫强度）等，必须具有良好的经济性、抗震性、耐热性和机械强度三、后处理系统---DOC+POCDOC、POC、DPF陶瓷载体的结构DOC陶瓷载体POC陶瓷载体DPF载体原理：2CO+O2→2CO24HC+5O2→4CO2+2H2O2NO+O2→2NO22NO2+C→CO2+2NO带涂层：2NO+O2→2NO22NO+O2→2NO2带涂层2NO2+C→CO2+2NO原理：收集颗粒物多余颗粒采用主动再生多余颗粒加速将PM吹出去原理：收集颗粒物载体涂层衬垫：固定易碎的陶瓷载体在受冲击时起缓冲作用密封作用,防止废气逸出后处理系统组成：由氧化型催化剂〔DOC〕与颗粒氧化催化剂〔POC〕组成.氧化型催化剂〔DOC〕置于颗粒氧化催化剂〔POC〕的前端，作为系统的前级，所起作用如下：2一氧化碳(CO〕+O2〔氧气〕→2CO2〔二氧化碳〕4碳氢化合物(HC)+5O2〔氧气〕→4CO2〔二氧化碳〕+2H2O〔水〕2NO〔一氧化氮〕+O2〔氧气〕→2NO2〔二氧化氮〕颗粒氧化催化剂〔POC〕放置在系统后级，可利用前级产生NO2对捕集的碳颗粒进行被动再生，所起作用如下：3C〔碳〕+4NO2〔二氧化氮〕→3CO2〔二氧化碳〕+2NO〔一氧化氮〕+N2〔氮〕此过程中会产生局部NO〔一氧化氮〕，POC负载涂层可对其再次氧化生成NO2〔二氧化氮〕，从而到达被动再生循环。NO〔一氧化氮〕+O2〔氧气〕→NO2〔二氧化氮〕+O*〔氧气〕C〔碳〕+2O*〔氧气〕→CO2〔二氧化碳〕三、后处理系统---DOC+POC〔二〕D0C+POC工作原理

1、DOC的工作原理目标：氧化一氧化碳(CO〕、碳氢化合物(HC)及PM中的一局部SOF〔可溶有机成分〕，其在处理CO和HC方面具有较高的活性，对尾气中的CO、HC、SOF的转化效率到达90%以上，使经过处理的CO和HC能完全满足囯四法规的要求；同时该氧化性催化剂还能将尾气的NO〔一氧化氮〕氧化成NO2，从而有利于在POC催化器中发生2C+2NO2→N2+2C，O2这个反响，提高PM捕集效率，但DOC同时也会把尾气中的局部SO2〔二氧化硫〕氧化成硫酸盐。2一氧化碳(CO〕+O2〔氧气〕→2CO2〔二氧化碳〕4碳氢化合物(HC)+5O2〔氧气〕→4CO2〔二氧化碳〕+2H2O〔水〕2NO〔一氧化氮〕+O2〔氧气〕→2NO2〔二氧化氮〕

DOC的工作原理对于含硫量较高的柴油，使用DOC会使颗粒物排放中的硫酸盐比例增大，因而降低了氧化SOF〔可溶有机成分〕的效果，有时甚至使PM排放增加。DOC催化剂反响机理：可溶有机物一氧化碳氮氢化合物一氧化氮POC的目标不是获得特别高的颗粒降低量，而是希望在不出现堵塞的情况下净化局部颗粒，到达较好的PM捕集效果。由于柴油机颗粒中包含了碳烟和可挥发性PM，在POC前置的DOC实际上只能净化可挥发性PM，对于碳烟那么没有效果，而POC不仅能进一步降低可挥发性的颗粒，同时能够减少颗粒中的碳烟局部，对排放中的颗粒物具有40-70%的捕集效率。POC对捕集到的颗粒进行再生通常是在正常的驾驶条件下完成的。当发动机的排气温度一定时，通过其内部单元〔前级DOC〕产生较大比例的NO2〔二氧化氮〕，通过NO2与颗粒反响就能实现被动再生，而不需要额外的再生策略或设备，同时POC产品外表涂覆涂层可使得尾气排放中的氮氧化合物(Nox)发生NO-NO2-NO转化，充分利用此过程来再生被捕集PM，由于采用了对颗粒的连续再生，使得过滤层内部和涂层始终保持清洁。2、POC颗粒氧化催化器工作原理POC催化剂反响机理：如下图，催化剂的涂覆有助于增加陶瓷POC内壁的外表积，并提高内壁的粗糙度，更有利于颗粒的附着，并将穿过内壁的较小颗粒捕集在封闭的孔道内，且在颗粒再生时降低再生温度，保持陶瓷POC连续被动再生的能力，且及时祛除颗粒，确保陶瓷POC利用孔道间压差捕集颗粒3C〔碳〕+4NO2〔二氧化氮〕→3CO2〔二氧化碳〕+2NO〔一氧化氮〕+N2〔氮〕此过程中会产生局部NO〔一氧化氮〕，POC负载涂层可对其再次氧化生成NO2〔二氧化氮〕，从而到达被动再生循环。NO〔一氧化氮〕+O2〔氧气〕→NO2〔二氧化氮〕+O*〔氧气〕C〔碳〕+2O*〔氧气〕→CO2〔二氧化碳〕3、后处理系统布置与管路连接

3.1、后处理封装DOC+POC后处理系统通常采用同一包体密封，包体两端接入压差传感器。3.2、后处理系统(DOC+POC)安装

安装应尽可能靠近排气尾管，距排气总口距离≤1m后处理系统应采用两点以上固定方式固定在车辆底盘上，与排气总管间应配有一定长度的金属软管连接，以减少对后处理器的振动传递。后处理安装位置原因简述：通常催化反响所需的温度较高，尽管DOC及POC催化剂涂层中参加贵金属以降低催化反响的温度，但由于柴油机的排气温度通常都比较低，系统的安装位置决定了排放水平控制的好坏，在不影响发动机布局的情况下，尽量将后处理系统靠近发动机排气口，以确保后处理系统在至少30%的工作时间内通过的排气温度在230℃以上。3.1、后处理系统(DOC+POC)安装

3.2、POC压差传感器安装要求安装在POC附近的车架上，上下压端接口应向下方，与竖直角度范围要求如下：压差传感器禁止横置、倒置、平置于车架上〔红×图示〕；压差传感器必须垂直固定在底盘大梁上，压差传感器左右偏差只允许在15°〔绿√如下图〕。禁止使用高压水枪对压差传感器拨插件处清洗。水平放置右横置左横置向上置3.3/DOC+POC安装示意图和要求

后处理装置连接要求如下，保证到达传感器的温度小于125℃。4、系统OBD确定

4.1.OBD方法简述DOC+POC报警信号均由压差传感器读出，通过发动机测试标定，绘制OBD特性背压曲线，在其根底上通过实验得到压差下限报警值〔限扭〕、压差上限一级报警值〔故障灯亮，不限扭〕、压差上限二级报警值〔故障灯亮，限扭〕。进气流量值Kg/H报警值确定OBD特性曲线背压值：DOC+POC后处理系统匹配发动机进行负荷特性试验，得到正常万有特性压差值范围，即图6中紫色曲线下限报警值：用空壳POC〔即内部没有任何载体的净化器〕进行负荷特性试验，得到压差的下限值范围，即图6中黄色曲线。压差上限一级报警值：在正常万有特性压差值范围的根底上增加20%-40%得到一级压差报警值范围。压差上限二级报警值：此值为DOC+POC系统压差过大导致发动机无法正常工作〔EGR阀非正常开启，增压器无法正常工作等〕时压差值。4、使用过程本卷