福田康明斯发动机EGR和SCR系统介绍

排放法规全球的汽车排放标准欧盟法规EPA美国法规满足欧盟或美国法规均可日本标准全球排放法规的趋势0.000.050.100.150.01.02.03.04.05.06.0NOx,g/kWhrPM,g/kWhrUSA-1998USA-2004(2002)USA-2010EuroIV-2006EuroV-2009EuroIII-2000(5.0;0.10)(5.36;0.13)(3.5;0.02)(2.7;0.13)(2.0;0.02)(0.02;0.01)USA2007(1.2;0.01)不同的技术方案NOx氮氧化合物(g/kWh)PM微粒(g/kWh)9863210107450.040.060.080.100.120.140.160.180.02NOx/PMtradeoffNOx/PM折衷微粒捕捉器DPF柴油机氧化催化器DOCEGRSCRPM-optimisedcombustion减少微粒的优化燃烧Euro5Euro4Euro3Euro2SCR废气再循环排气流程(带

EGR)排气门排气歧管涡轮增压器涡轮增压器排气出口至EGR阀的废气EGR冷却器EGR阀EGR跨接管进气流程(带

EGR)至涡轮增压器进气口至空空中冷器的增压后空气空空中冷器节气门执行器进气管接头进气加热器进气歧管缸盖进气口进气门EGR冷却器EGR阀EGR跨接管至进气歧管的排气废气再循环部件的冷却空气流量传感器用于测量进入发动机的空气流量ECM利用该传感器保证合适比例的废气再循环进入气缸可在INSITE内监测该参数是一个热线式传感器(hot-wiresensor)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，电阻值越大。ECM电阻值的变化根据确定空气的流量节气门执行器仅用于ISF2.8CM2220E发动机是一个PWM设备根据进气量的需求，ECM通过节气门执行器(2)控制蝶阀的位置，改变进气量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废气再循环(EGR)控制阀EGR控制阀由发动机ECM控制,接收来自ECM的5VDC电源EGR控制阀内有一根弹簧，使阀保持在关闭位置EGR控制阀内电机的动作使阀克服弹簧力打开位置传感器用于指示位置不要施加外力来开关提升阀。不可维修。EGR控制阀总成不可解体EGR阀位置传感器5伏电源EGR阀位置传感器信号EGR阀位置传感器回路EGR阀执行器（-）EGR阀执行器（+）传感器电源1EGR冷却器的清洁维修手册：步骤011-019EGR冷却器冷却液可能会逐渐形成积碳或者由于其它做功气缸的故障导致快速生成积碳。可以使用安全溶剂或矿物油清洁冷却器内部。彻底加满EGR冷却器模块总成。将暴露的模块表面朝上放置，浸泡EGR冷却器约20分钟。从EGR冷却器中排出大约25%的液体。在暴露的模块表面上盖上一个保护盖。从一端到另一端晃动冷却器大约30秒。排出EGR冷却器中剩余的液体，用矿物油或溶剂进行冲洗。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。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。EGR冷却器的泄漏测试步骤011-019

EGR冷却器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中一个。在断开的冷却液管上连接并固定一根调压空气供应软管。将EGR冷却器放入已经加热至60°C[140°F]的水箱中。EGR冷却器必须完全浸入水中。施加245kpa[35psi]的气压。检查有无气泡从冷却器冒出。在水中观察冷却器至少2分钟。核实气泡不是由于管接头松动或残留的空气造成的。如果EGR冷却器泄漏，必须更换。柴油机氧化催化器维修手册

011-049：后处理系统柴油机氧化催化器(DOC)所有带有EGR的发动机都配备了该催化器利用发动机废气的热量来氧化碳氢化合物以降低排放被动式后处理装置氧化催化器总成包括：涡轮增压器排气口接头催化器体出口变径接头和

V形卡箍ISF2.8CM2220AN发动机

ISF3.8CM2220AN发动机

选择性催化还原(SCR)系统概述什么是选择性催化还原(SCR)？选择性催化还原是处理柴油发动机排气中氮氧化合物(NOx)的一种方法Selective–只处理发动机排气中的特定成分Catalytic–需要催化剂参与化学反应。催化剂需要发动机排气的加热Reduction–化学反应的结果，减少了发动机排气中的特定成分，使排放达到法规的要求这个反应涉及向排气中喷入尿素(一种易于分解为氨的氮化合物)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)柴油机排气处理液DEFDieselExhaustFluid其他名称：AdBlue(添蓝)Urea(尿素)尿素溶液试剂(反应剂)柴油机排气处理液DEF是一种高纯度的、浓度为32.5%(按重量)的液态尿素溶液高温的尿素熔液直接从工厂输送，并用软化水稀释非危险品/透明液体弱氨味泄漏容易发现–水蒸发后留下白色尿素晶体冰点为-11ºCDEF存放和处理建议为了维持保存期限，建议存放温度低于30ºC建议存放温度高于-11ºC，以防冻结车辆上的尿素最高存放温度不得超过50ºCDEF存放和处理总结暴露于高温以及日光一定程度下，DEF将会变质所述的保存期限基于连续暴露于高温和日光下连续暴露是不太可能的。关于“保存期限”的问题已经说得过于严重了DEF质量标准API(美国石油协会)提交申请的DEF产品标志欧洲使用的德国标准DIN70070/

70071被四个新的ISO标准取代ISO22241-1质量要求ISO22241-2测试方法ISO22241-3ISO22241-4请参考适当的《用户手册》或《操作和维护保养手册》中的第V节了解DEF技术要求请参考公告号为4021566的《康明斯选择性催化还原系统》中的DEF技术规范。DEF维修工具EPA2010认证工具包中称为折射仪的一种维修工具折射仪用于测量DEF中尿素的浓度可以为DEF质量检查提供一种简单快速的方法康明斯零件号：4919554DEF的健康和安全柴油机排气处理液可能刺激鼻子、咽喉和上呼吸道长时间接触刺激皮肤可能刺激眼睛如有吞咽，可能有害（刺激口、咽喉和胃部）吸入症状有疼痛、头痛、恶心、呕吐、头昏、嗜睡及其他中枢神精系统影响请佩戴手套和护目镜！SCR系统布局尿素罐涡轮增压器排气DEF喷射阀进口排温传感器分解管NOx传感器N2+H2O罐内DEF温度/液位J1939通信压力信号换向阀出口排温传感器SCR砖DEF喷射单元尿素罐加热控制阀泵控制/温度信号泵加热控制电源钥匙开关电源无开关蓄电池电源负极接地3根尿素管加热控制DEF压力管(900kPa)DEF回流管DEF供应管喷嘴控制排气处理器发动机ECMDEF控制器(DCU)柴油机排气处理液控制器柴油机排气处理液喷射单元分解管柴油机排气处理液喷射阀排气催化器总成消声器催化器砖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(OEM)尿素罐温度(OEM)NOx传感器其他供应管/回流管系统加热(水或12/24VDC)系统部件AftertreatmentDEFController(博世简称：DCU)该控制器的作用于发动机ECM相似，但主要是控制DEF加入率在监测环境状况同时，控制DEF喷射单元和DEF喷射阀进行预注、加料和排空，加料时根据要求精确控制DEF的喷射量DEF控制器也控制SCR系统的加热DEF控制器检测到的所有故障都通过J1939数据通信线与ECM通信电气接口为86针和53针接头蓄电池没有断开时，不要拔下DEF控制器的接头柴油机排气处理液(DEF)控制器柴油机排气处理液(DEF)喷射单元AftertreatmentDEFDosingUnitDEF喷射单元是SCR系统的泵送设备DEF喷射单元通过进口端口吸出DEF，加压，经过内部的滤清器过滤后，通过出口端口进入DEF压力管、喷射阀所有未经使用的尿素都经过回流端口返回尿素罐DEF喷射单元的主要部件包括：DEF喷射单元滤清器（内部）和盖电气接头进口端口回流端口出口端口DEF喷射单元需要进行定期保养。请参考正在维修的发动机的《操作和维护保养手册》或《用户手册》了解维护保养规程后处理DEF喷射单元的维护维修方便性受限进口滤清器（滤网）不要压力/蒸汽清洗不要在连接蓄电池后拔下接头不要尝试打开壳体DEF喷射单元的滤清器过滤进入DEF喷射单元的DEF，以防DEF喷射单元或喷射阀堵塞拆卸后，安装DEF喷射单元滤清器盖时，要确保O形圈就位安装过程中，在O形圈上只能使用水作为润滑剂帮助安装，不可涂抹机油DEF喷射单元的加热膜片泵和换向阀（壳体中采用新方位，接口经过改进）压力传感器(新位置位于滤清器清洁侧)电加热器主滤清器（新滤清器滤芯的尺寸减小）集成的电路板(取代了线束)换向阀实现单向泵的排空电流消耗：3A@16V，-15ºC正常运行排空罐罐柴油机排气处理液(DEF)喷射阀根据需要，把DEF喷入排气气流由DEF控制器脉宽调制信号驱动安装在分解管上安装角度和位置至关重要通过发动机冷却液加热和冷却小心处理DEF喷射阀DEF喷射阀由DEF控制器控制，从而向排气中喷射正确数量的DEFDEF喷射阀由发动机冷却液提供冷却冷却液接口电气接头安装点密封垫隔热罩7.89mm,SAEJ2044快接接头9.49mm,SAEJ2044快接接头DEF接头后处理分解管DEF喷射阀安装在分解管上分解管含有一个扩散器，它帮助DEF喷雾均匀分配在排气气流中以便将尿素转化为氨DEF喷射阀安装法兰DEF扩散器排气处理器总成(EGP)ExhaustGasProcessor有时被称为：后处理装置总成(AftertreatmentAssembly)，或排气催化器包括：扩散区催化器砖：多孔陶瓷上特殊金属的涂层进口与出口排气温度传感器、NOx传感器的安装凸台小心处理–催化器砖由陶瓷制成进、出口排气温度传感器热敏电阻式在某些国家和地区为满足EOBD的要求，线束接头可能不同分别安装在排气处理器的进口和出口处这些传感器检测进入和排出排气处理器的排气温度DEF喷射量与排气处理器两侧温差有重要关系氮氧化合物(NOx)传感器读取排气尾管NOx排放自诊断智能装置NOx处理器的安装至关重要不可维修不可以重新编程不得进行高压清洗NOx传感器工作原理在一个有允许发动机排气进入的孔的金属罐内，二氧化锆室被加热到600ºC当电流施加到室壁的两侧时，二氧化锆结晶室可将氧气泵过室壁有两个室腔：第一个室腔用于除去发动机排气中存在的氧气然后，除去氧气的排气进入第二个室腔，该室腔的白金涂层在600ºC条件下可将NO和NO2

分解成氮气(N2)和氧气(O2)第二个室腔在泵出氧气时，对泵出的氧气量进行测量如果不存在O2，也就不存在NOx废气白金涂层将NO和NO2分解成N2和O2二氧化锆ZrO2导线两端的电压使得二氧化锆结晶将氧气泵出腔室装有NOx和排温传感器的催化器氮氧化物(NOx)传感器出口排气温度传感器进口排气温度传感器后处理尿素罐后处理尿素罐设计用来存放柴油机排气处理液(DEF)，并向DEF控制器报告尿素罐内DEF液位和温度如果罐内DEF液位太低，将会出现故障代码，发动机降功率运行。请参考OEM维修手册如果罐中充满了错误的液体(DEF以外的任何液体)，SCR系统将无法正常工作。随后会出现现行故障代码，发动机降功率运行后处理尿素罐的尺寸和形状各异。有关更多详情，请参考OEM维修手册后处理尿素管后处理尿素管在后处理尿素罐、DEF喷射单元和DEF喷射阀之间输送柴油机排气处理液(DEF)在预注或加料状态下，管路中充满DEF；在排空状态下DEF将被清除，以防管路冻结由OEM提供后处理尿素管接头、长度和设计将随车辆制造商的不同而异请参考车辆制造商的车主手册以了解更多详情。后处理尿素管续后处理尿素管集成了电加热元件环境空气温度值(涡轮增压器压缩机进口温度传感器)用于确定尿素罐和管路是否需要解冻或保持在更高的温度尿素管加热器继电器用于控制加热尿素管加热器回路线可使DEF控制器对是否加热进行监测后处理系统的加热DEF喷射阀尿素罐尿素罐加热器控制阀压力管吸液管换向阀泵滤清器压力传感器节流孔回流管DEF液位温度传感器尿素罐加热器控制阀加热状态柴油机排气处理液(DEF)在

-11ºC时冻结如果驾驶员在寒冷气候下起动发动机，加料加热状态将会启动如果环境空气温度(涡轮增压器压缩机进口温度传感器)低于-4ºC，DEF控制器将命令SCR系统进入加热状态，使DEF解冻后处理DEF喷射单元将会接通内部加热器，对可能存留在其内部的剩余DEF进行解冻电加热式尿素管也将收到指令而接通如果尿素罐温度跌至-5ºC以下时，DEF控制器将会指令尿素罐加热器控制阀开启发动机冷却液将会流过尿素罐，对冻结的DEF进行解冻直到每个部件都完全解冻后，SCR系统才会预注在系统预注后，如果环境温度依然寒冷，DEF控制器将会使SCR系统保持加热状态，以防止SCR系统再次冻结此状态时，将会循环接通和断开尿素管、尿素罐和DEF喷射单元的加热康明斯供应：DEF控制器DEF喷射单元DEF喷射阀排气处理器(EGP)分解管进口与出口排气温度传感器NOx传感器OEM供应：尿素罐尿素供应/回流管/压力管加热器继电器或发动机冷却液控制阀OEM导线线束尿素罐液位/温度传感器康明斯与OEM的责任对比SCR系统的工作过程SCR系统由多个部件组成，但是仅需极少的服务或驱动程序干预SCR系统的工作过程由三部分组成：预注加料排空预注状态当SCR系统达到规定温度时，开始预注。DEF喷射单元内的泵运转，从尿素罐中抽出DEF，并将尿素输送至DEF喷射阀。同时DEF喷射阀进行开关动作以清除系统中的空气DEF喷射阀关闭、泵持续运转，系统建立压力压力建立后，DEF喷射阀开启一段时间，完全清除管路中的气泡后，后处理系统就准备好可以进行加料了预注状态pONOPENOFF尿素喷嘴尿素泵OFFOFF加料状态当满足加料所需的条件后，发动机ECM发出命令，DEF控制器控制DEF喷射阀开启并向排气气流中喷射DEF只要加料系统处于加料状态，无论DEF喷射阀是否喷射，DEF喷射单元都会连续运转，以保持合适的DEF压力DEF喷射速率取决于车辆的负荷率在车辆的正常行驶中，多数情况下，DEF喷射率不一定是恒定的DEF喷射阀是以脉冲形式向排气气流喷入指定数量的尿素。所有未经DEF喷射阀使用的DEF都将返回尿素罐然后，DEF分解，在催化剂作用下，与排气中的氮氧化合物发生化学反应以净化排气加料所需条件排气处理器进口和出口处排温均超过200ºC没有现行的与SCR系统相关的故障代码尿素罐液位高于6%尿素罐内DEF温度高于

-3ºC康明斯NOx标定加料状态pONOFF尿素喷嘴尿素泵排空状态当驾驶员断开钥匙开关后，SCR系统需要经过排空过程后才能自动关闭，以防止柴油机排气处理液(DEF)留在系统中，避免在寒冷气候下的冻结排空状态时，可以听到DEF喷射单元内换向阀动作的卡嗒声和泵运转的声音DEF喷射单元将会改变换向阀位置，从而改变DEF的流动方向DEF喷射单元将会抽出DEF喷射阀和压力管中的所有DEF，并将进液管和回流管中的DEF一起，送回尿素罐在此过程中，DEF喷射阀将开启，消除管路中产生的真空以使排空更彻底完成净化后，系统的大部分部件中都将没有任何剩余尿素如果在完成排空前，DEF控制器的无开关电源因为蓄电池断开或其他原因断开，ECM将会记录一个故障代码可以在INSITE软件中读取“不完全排空计次”。排空状态pONON尿素喷嘴尿素泵OPEN系统安装注意事项系统安装注意事项服务后，注意保持此“虹吸区”防止水分蒸发后尿素结晶对DEF喷射阀造成的损坏分解管的安装应使DEF喷射阀安装在+45º~+85º，或-45º~-85º区域内避免DEF喷射阀温度过高避免分解管内尿素结晶或堆积-85º-45