柴油国四发动机后处理系统

国四柴油发动机排放概述

国排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放标准，汽车提排放污染物主要有HC（碳氢化合物、MPX（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标准通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物到规定标准数值以下。对已经通过电控达到欧III排放的发动机来说，达到欧IV排放主要有两条技术路线：

1、SCR技术：SCR喷射+SCR后处理器

2、EGR技术：EGR+微粒捕捉器技术路线

技术路线先给大家简单介绍一下两者的原理吧。由于NOX和PM是可以产生互逆反应，在一定的条件下可以相互转换，EGR和SCR两者之间也可以从它们处理这两种物质的方法上看出区别来。EGR的工作原理是让一少部分废气经EGR阀进入进气系统，将一部分废气与进管中的新鲜空气混合后进入汽缸燃烧，废气的CO2可以增加混合气的热容量，降低燃烧时的最高温度，抑制NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量，同时，对于产生的PM（固体微粒）则通过PCO（微粒蒱集器）过滤掉。1、SCR与EGR原理不同SCR相比EGR采用废气减少NOX产生的环境，SCR则更多的把功夫做在后头首先通过调整喷射软件及其它措施，在发动机汽缸内让其充分燃烧，使本机PM排放达到国四。对于产生的NOX，在车辆的排气系统中加上一套电控尿素喷射系统，通过“选择性催化还原”过程，将废气中的NOX转化成氮气和水排出车外。

技术路线1、SCR与EGR原理不同2、SCR与EGR结构不同SCR技术结构相对更加简单，只需在发动机的基础上建立，一套尿素还原剂的系统，并且需要定期添加尿素水溶液。相比之下，EGR发动机则少了这方面的麻烦，不需要添加任何东西不过，EGR发动机的温度对于燃烧的排放物影响较大，为了保证正常的EGR温度，在长途运输的车辆上必须装配大流量、高效的冷却系统，这对于中国目前平头载重车驾驶室设计来讲，也是个严重的考验。技术路线2.2DPF（DieselParticulateFilter）壁流式颗粒捕集器降低微粒排放19147-2009柴油标准微粒效率高：>90%，美国、日本使用广泛DPF技术对燃油中硫含量、润滑油中的添加剂成份敏感，需要应用符合标准的燃油和润滑油；DPF需要定期维护，清理灰分，OEM需要建立相应能力；

GB19147-2009自2010年1月1日开始执行，过渡期到2011年6月30日。在国Ⅳ阶段发动机及后处理系统须适应硫含量350ppm柴油。基于现有燃油标准、润滑油条件和DPF缺少维护经验，目前不适合使用DPF技术技术路线3、后处理系统构成2.5后处理系统构成+=陶瓷载体+涂层（SCR）封装总成金属载体+涂层（POC）封装材料必须用不锈钢以防止尿素或硫酸腐蚀技术路线3、后处理系统构成2.8POC（ParticleOxidationCatalyst）部分捕集颗粒过滤器降低微粒排放不会堵塞效率：40-50%在排气温度适合（240℃以上）时发生被动再生起车和加速时有黑烟冒出技术路线3、后处理系统构成在SCR系统中，最重要的就是还原剂—尿素溶液了。有人问这个尿素溶液液是不是可以用常见的尿素化肥兑水就可以用呢，这是决对不可以的，SCR用的尿素溶液是在尿素化肥这种原料基础上提纯后形成的，呈淡蓝色液态，在加用这种溶液时也叫添蓝，其实这和溶液叫柴油机排放处理液。溶液浓度为32.5%，不可加水或其它液体，否则会改变比重和性能。尿素的消耗量比较低，满足欧四标准的消耗量大约是燃油消耗量的3.5%，满意足欧五标准大约是燃油消耗量的5%当尿素罐内没有尿素后，发动机的排放就不会达标，车辆的自动诊断系统也会报警，提西醒司机及时添加。技术路线4、柴油发动机处理液SCR喷射系统是将尿素溶液喷射到尾管中，在尾管高温气体作用下，把尿素与水分解为NH3,然后NH3与NO在催化器中的催化剂作用下，发生反就生成N2和H2O。尿素水解：(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2

NOX还原：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

NH3氧化：4NH3+302→2N2+6H2O将氮氧化物转成氮分子的过程需要对氨喷射量和喷射位置进行控制，因为氨的数量取决于当前氮氧化物的数量以及发动机的运行工况。如果喷射的氨的数量过多，将穿过催化器直接进入大气中。因此需要安装一个反馈装置监控（NOX传感器）氨不要多，控制尿素的喷入量。同时进、出口温度传出有辅助作用。定量喷射控制SCR控制器根据发动机工况变化和转速、转矩，NOX传感器、催化器进口温度及出口温度的变化按照添蓝喷射策略(催化器温度窗口，稳态喷射量，添蓝密度修正，催化器储氨修正）以精确控制喷量向排气管喷射。技术路线5、减少NOX方法2.4尿素系统构成尿素液箱控制信号排气温度信号NOx信号尿素液喷嘴尿素液温度信号尿素液位信号后处理器控制信号尿素液供给及加热管路尿素液供给及加热管路尿素液回流及加热管路ECU尿素液泵喷嘴冷却管路SCR系统组成及作用作用：是用SCR系统降低NOX和PM值排放的方法来满足国四排放法规对碳烟和NOX的限制。组成：空气供部分、尿素液箱、尿素液供给、后处理器、管理模块SCR喷射系统一、空气供部分空气供给部分的作用是：在SCR喷射系统喷射时，为了使喷入尾管中的尿素溶液更好的雾化及达到更远的喷射距离。组成：车辆储气罐、压缩空气滤清器、压缩空气电磁阀、主要参数供给电压24V

气体压力为6～10bar

最低压力不能小于4bar加料口大气压缩空气空气电磁阀工作原理1、尿素液位和温度传感器等集成组合件。2、空气换气阀。3、罐体4、放液螺栓。5、密封垫。6、加尿素口。7、密封垫。8、加尿素口罩。9、尿素箱盖。在尿素箱的顶部有一个集成组件有：1、尿素液位传感器、2温度传感器：3加热进水管接口：4加热出水管接口：5尿素出液管接口：6尿素回液管接口。用来检测尿素的液位和温度。液位传感器作用：用来检没尿素的液面高度。液位传感器参数：输入电压：5V上拉电阻：2.1KΩ液位变化：0%~100%电压变化：0.5V~4.5V在低温（-11℃）的情况下，尿素水溶液会结冰，为了保在较低环境温度条件下SCR系统的正常工作，防止尿素溶液冻结，因此需要通过加热措施来解决。当车辆在低温环境运行时，若尿素箱温度传感器测得温度低于规定值（一般设定为0℃），发动机电控单元就会发出指令开启发动机通往尿素箱的冷却液管路控制电磁阀，利用发动机冷却液给尿素箱加热，防止尿素溶液冻结或解冻已冻结的尿素溶液保证后处理系统正常工作。当尿素溶液温度上升到规定值（一般设定为7℃左右）时则断开控制电磁阀，防止尿素溶液过热，尿素箱温度传感器的作用就是实时反尿素溶液温度，以确认加热器是否在正常工作，保SCR系统的正常运转及车辆行驶安全。量程：-40～125℃工作温度范围：-40~125℃工作精度：±1℃电压：5V进气口上游温度传感器安装支座NOx传感器安装支座下游温度传感器安装支座出气口SCR喷射系统是将尿素溶液喷射到尾管中，在尾管高温气体作用下，把尿素与水分解为NH3,然后NH3与NO在在俯化器中在催化剂作用下，发生反就生成N2和H2O。将氮氧化物转成氮分子的过程需要对氨喷射量和喷射位置进行控制，因为氨的数量取决于当前氮氧化物的数量以及发动机的运行工况。如果喷射的氨的数量过多，将穿过催化器直接进入大气中。因此需要安装一个反馈装置监控（NOX传感器）氨不要多，控制尿素的喷入量。同时进、出口温度传出有辅助作用。1、4NOx传感器NOx传感器总成包括传感器及NOx传感器控制器两部分，见如下示意图，线缆长度越700mm。传感器部分使用螺柱直接安装在排气管支座上。NOx传感器控制器部分需要使用2个￠8的螺栓将其固定在整车上。NOx传感器控制器的安装要求：NOx传感器控制器要求防水防尘，且应避开整车电瓶，以防止干扰！NOx传感器控制器不能带电焊接，不要用手触摸其插接器端子，防止有静电，防止其内部元件的损坏。输入：一个陶瓷NOX传感器工作温度：800℃最高工作排气温度：900℃100h量程：NOX0~3000PPm精度：±300PPm响应时间：小于700秒CAN：高速CAN通讯配置：通过CAN总线和组态软件模块工作温度-55~125℃电源：输入11~28V电压NOX工作参数1、5排温传感器排温传感器的测温部分是铠装的PT200的薄膜铂热电阻元件。排温传感器检测进入催化器的排气温度。1、1DCUDCU控制整个后处理系统的工作，包括传感器信号的处理，尿素喷射量的计算和各种执行器的控制。DCU通过CAN总线与发动机ECU通讯，获得发动机的运行参数，再加上催化器温度信号，计算出尿素喷射量，控制喷嘴喷射适量的尿素到排气管内。喷嘴安装在排气管上，喷嘴的作用是按照DCU的命令，计量并喷射尿素到发动机排气管内。后处理控制器(DCU)工作温度：-40℃~85℃

工作电压：24VDC（电压范围：18~32VDC)防护等级：IP67静电功耗：0.6W正常功耗：0.8W（冷却液电磁阀未动作时）

1.8W（冷支液电磁阀动人时）尿素泵是尿素喷射系统的动力元件。柴油机正常工作时，尿素泵把尿素从尿素箱中吸出，持续稳定的尿素压力。当柴油机停止，不需使用尿素时，尿素泵可以把尿素管以及喷嘴中的尿素回抽至尿素箱中，清空尿素管，防止尿素在喷嘴和尿素管中结冰。

为了利于在柴油机停机后的尿素回流并防止因虹吸而造成尿素滞留于喷嘴处，尿素液力系统部件最佳布置方案是由高到低分别为尿素喷嘴、尿素泵、尿素箱。尿素管路及所有的尿素管、加热型尿素管路都必须每隔20cm有个固定绑扎点，牢固绑扎在整车车架上进行支撑，否则管路的振动与自重会导致喷嘴或泵的接头断裂的情况，后果比较严重！

尿素泵是尿素喷射系统的动力元件。柴油机正常工作时，尿素泵把尿素从尿素箱中吸出，持续稳定的尿素压力。当柴油机停止，不需使用尿素时，尿素泵可以把尿素管以及喷嘴中的尿素回抽至尿素箱中，清空尿素管，防止尿素在喷嘴和尿素管中结冰。

1、6尿素泵加料装置本质上是一个智能泵，在发动机ECM的控制将尿素加料到喷射器喷嘴上进行喷射。1、尿素加料泵按照发动机ECM发出的