EGR与SCR系统简介

EGR与SCR后处理系统简介 BeijingChina ContainsconfidentialproprietaryandtradesecretsinformationofCNHIndustrial Anyuseofthisworkwithoutexpresswrittenconsentisstrictlyprohibited 什么是NOX 柴油机主要污染物 2 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 产生条件 高温富氧足够的反应时间主要产生于柴油机高负荷工况在阳光下与碳氢化合物反应形成构成光化学烟雾最直接的方式是降低缸内燃烧温度 什么是PM 柴油机主要污染物 3 排气经稀释后通过过滤器所收集到的所有沉积物 主要成分包括碳颗粒 燃油与机油中的重碳氢 硫酸盐 硝酸盐及灰分产生条件低温缺氧燃烧不完全主要发生在发动机低负荷 冷启动状态时柴油机产生的颗粒物都是PM2 5最直接的方式是提高喷射压力和提高缸内温度来控制PM的排放量 PM颗粒物的危害 柴油机主要污染物 4 11 m及以上颗粒不会进入人体7 11 m颗粒只能进入鼻腔4 7 7 m颗粒可到达咽部3 3 4 7 m颗粒可进入气管及浅层支气管2 1 3 3 m颗粒可进入深层支气管1 1 2 1 m颗粒可达到支气管末梢0 65 1 1 m颗粒可进入细支气管0 43 0 65 m颗粒可进入肺泡 5 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 6 全球排放法规趋势 7 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 9 8 6 3 2 1 0 7 4 5 0 04 0 06 0 08 0 10 0 12 0 14 0 16 0 02 微粒捕捉器DPF柴油机氧化催化器DOC EGR SCR PM optimisedcombustion减少微粒的优化燃烧 Euro5 Euro4 Euro3 Euro2 SCR EGR系统SCR系统两个系统的优缺点 8 9 原理及组成部件 EGR系统 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 10 部件组成 空气流量传感器 EGR系统 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常见形式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 11 部件组成 节气门执行器 EGR系统 常见多为PWM调制脉宽信号控制根据进气量的需求 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如果配备了VGT增压器 节气门执行器就会被取消 以上图片仅供参考 12 部件组成 EGR控制阀 EGR系统 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常见的EGR控制阀内为常闭阀常见的EGR控制阀使用内部电机 克服弹簧力打开常见的EGR控制阀内部有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 以上图片仅供参考 13 部件组成 冷却器的清洗 EGR系统 注意 以下步骤仅作参考 具体请参考厂家的维修手册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冷却器一段时间排出EGR冷却器中的液体 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 以上图片仅供参考 14 部件组成 EGR冷却器的检查 EGR系统 注意 以下步骤仅作参考 具体请参考厂家的维修手册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冷却器放入热水箱中EGR冷却器必须完全浸入水中施加一定的的气压检查有无气泡从冷却器冒出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 以上图片仅供参考 15 部件组成 DOC氧化催化转换器 EGR系统 氧化催化转化器可以降低碳氢 一氧化碳以及部分微粒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时就会被转化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 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 DieselOxidationCatalyst 氧化催化转化器 16 部件组成 DOC的检查 EGR系统 发动机停机后 DOC设备仍然会长时间保持高温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通过检查 如果堵塞 1 的单元少于50 则后处理柴油氧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注 使用高硫燃油可以产生硫酸盐颗粒而堵塞单元 17 部件组成 DPF颗粒捕捉器 EGR系统 柴油的不完全燃烧将产生一种物质 碳烟 蜂窝状陶瓷壁从尾气中捕获碳烟和其他灰份在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 常见故障 EGR系统 18 过多的碳烟被过滤在DPF表面上导致排气背压过高由于DOC为整体设备 从外观无法看出任何问题 只能对其进行打散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 EGR系统SCR系统两个系统的优缺点 19 20 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 1 2 3 喷射尿素溶液 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 21 组成部件 SCR系统 组成部件 SCR系统 22 催化出口温度 尿素罐 EDC 尿素泵 尿素罐液位和温度传感器 NOx传感器 SCR催化装置 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 催化入口温度 通过CAN 尿素喷嘴 混合器 23 组成部件 续 SCR系统 尿素控制电脑尿素泵尿素喷嘴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尿素罐温度NOx传感器其他供应管 回流管系统加热 水或12 24VDC 以上图片仅供参考 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 11 C时开始结冰 24 组成部件 尿素 SCR系统 以上图片仅供参考 25 组成部件 尿素溶液的储存 SCR系统 以下内容根据ISO22241 1至22241 4条款得出 详情请参考厂家的手册建议存放温度低于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环境温度每增加5 C 降低寿命6个月 例如30 C时 保质期为12个月 35 C时保质期为6个月 26 组成部件 尿素溶液的处理 SCR系统 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如果与以上提到的物品接触 必须立即擦干净在储存 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 27 组成部件 尿素溶液的现场检查 SCR系统 可以使用折射计 测量尿素溶液的浓度 28 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 29 组成部件 尿素控制电脑DCU SCR系统 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机控制电脑 30 组成部件 尿素泵 SCR系统 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压力的产生是由一个电机带动膜片泵建立的价值比较高 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 31 组成部件 尿素喷嘴 SCR系统 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通过发动机冷却液冷却 32 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 33 组成部件 EGP催化器续 SCR系统 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传感器的安装凸台 1 2 3 4 1 2 4 3 34 组成部件 催化器砖 SCR系统 小心处理 催化器砖由陶瓷制成催化器陶瓷载体涂层涂层有毒 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 35 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 氮氧化物传感器总成是由传感器和转换模块组成 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 NOX传感器是一个整体 不可单独更换零件不可维修不可以重新编程用水冲洗会造成传感器损坏 36 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 37 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 38 组成部件 进排气温度传感器 SCR系统 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尿素的喷射量与排气处理器两侧温差有重要关系为了避免插接错误 两个传感器用颜色区分 39 常见故障 SCR系统 上图 正常的排气管 上图 被堵塞的排气管 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 40 常见故障 SCR系统 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 41 常见故障 SCR系统 失效的喷嘴或涡轮增压会导致催化器过热 融化或涂层损坏 而服务时却难以发现 常见故障 SCR系统 42 接头质量不好或长期接触腐蚀性物体 将严重影响后处理系统的正常工作 EGR系统SCR系统两个系统的优缺点 43 44 EGR系统VSSCR系统 问题 劣势发