GDV后处理系统介绍课件

ISDeEuro4CumminsConfidential全球汽车排放法规EuroEPAEitherEuroorEPAJapanCumminsConfidential车用重型柴油机排放限值US98US020123450.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.10US07US10EURO-IVEURO-VNOx/NOx+HC[g/HP-hr]Particulate[g/HP-hr]TIER-3EUROTransientOptionalPhase-InforNOX2007-2009EURO-IIICumminsConfidential公路用车EPA&欧洲标准NOx[g/HP-hr][g/Kw-hr]颗粒物[g/HP-hr][g/Kw-hr]0.100.150.010.100.21.22.54.05.0EPA1994EPA1998EPA2004欧II欧IIIEPA2010*

(欧VI)EPA2007*欧V2009*欧IV2006*0.022.03.55.07.0*需要后处理15PPM<1000PPM350PPMCumminsConfidentialg/kW.hr*PMscalex10*199019921994199619982000200220042006200820100246810121416-43%-12%-29%-30%-43%-56%-33%-80%-86%NOx-95%PM18years13yearsEuro1Euro2Euro3Euro4Euro5Euro0排放物的降低CumminsConfidential单ECMOBD发动机管理后处理管理排放管理康明斯IEM集成排放管理康明斯I.E.M系统

单个控制模块

CM2150

结合发动机加后处理系统控制装置和车载诊断通过J1939数据通信接口通信排放管理后处理管理车队数据管理

CumminsConfidential

智能电子系统根据发动机负荷/运转对DEF喷射进行精确控制

除使N0x与PM排放降低外，还使HC,CO大幅降低>5%燃油经济性改善

>10%功率提高CumminsI.E.M.CumminsConfidential满足未来世界排放法规的

车用柴油机技术

CumminsConfidential燃烧循环中的气缸温度曲轴转角TDCBDCBDC缸内气体温度压缩扩散start燃烧endCumminsConfidential曲轴转角控制火焰温度和控制排放有害物保持火焰温度足够低可以抑制NOx的产生保持火焰温度足够高可以充分燃烧掉颗粒物局部火焰温度

CumminsConfidential最初的燃烧分解燃油燃油喷射呈雾化热的空气和燃油喷雾混合柴油如何燃烧燃油被热空气加热开始蒸发富含烟雾的燃烧的产物

(CO,Particulates)高温火焰边缘(NOx,CO2&H2O)CumminsConfidential燃烧工程学手段减少微粒排放增加最小燃烧温度目的方法增加喷射压力提前燃烧多次喷射提高增压压力使排气氧化高压共轨系统电子控制燃油喷射电控多次喷射采用增压器催化转化器CumminsConfidential燃烧工程学手段减少NOx排放减少最大燃烧温度目的方法降低进气温度推迟燃烧起点多次喷射稀释可燃混合气采用空对空中冷电子控制燃油喷射电控多次喷射采用EGRCumminsConfidentialEuro4NOx

g/kWh9863210107450.040.060.080.100.120.140.160.18PM

g/kWh0.020欧V欧III欧II颗粒过滤器废气再循环SCR优化燃烧减少颗粒EuroIIINOx-PMtradeoff欧IV电控喷油系统优化燃烧过程CumminsConfidentialSCR系统原理及排气处理液(DEF)SCR示意排气处理液喷射到热的排气管中，根据水解反应分裂成氨水和二氧化碳

(>160C):

(NH2)2CO+H2O=2NH3+CO2

SCR是基于NOx和氨水在催化转化器上的的化学反应:NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O 快速反应4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 标准SCR反应2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O 慢速6NO+4NH3→5N2+6H2O 慢速6NO2+8NH3→7N2+12H2O 慢速GasFlowSCRcatalystUreaInjectorCumminsConfidential排气处理液(DEF)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。CumminsConfidential.DEF注意火DEF不能燃烧，如果加热DEF其中的水将被蒸发同时氨气会被释放出来。泄漏（大量溢出）–用沙子等其他吸收剂吸收所泄漏的DEF。避免污染水源，通知相关部门告知污染情况发生。吸入可能性极低--可能导致鼻子、咽喉和上呼吸道刺激。皮肤中等可能性--长时间接触后皮肤刺激，需要用清水或肥皂水清洗。眼睛进入眼睛可能导致眼睛刺激，及时用大量的清水冲洗10到15分钟。吞食如有吞咽，对口、咽喉和胃部刺激吞食症状有疼痛、头痛、恶心、呕吐、头昏、嗜睡及其他中枢神精系统影响。应立即到医院就诊。CumminsConfidentialDEF的存储DEF的存储时间通常为6-12个月.为使DEF发挥到达到最大的功效,建议存储温度控制在-11°C～30°C之间。高温可能导致DEF中的水蒸发使溶液的浓度提高。CumminsConfidentialDEF消耗：4%to6%（在国4排放的车辆上）

5%～7%（在欧5排放的车辆上）

消耗量取决于车辆行驶时的负载情况！！

典型的DEF消耗CumminsConfidential后处理系统部件欧四排放发动机后处理系统VehicleAirSupply?CumminsConfidential部件位置EGP前后温度传感器测量催化器前后的温度变化氮氧化物传感器测量EGP出口的NOx的含量。CumminsConfidential热敏电阻在EGC上有两个热敏电阻一个进口热敏电阻，一个出口热敏电阻。它们都用于监测催化器温度。CumminsConfidential氮氧化物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数字信号发到CAN总线上。CumminsConfidential催化器(EGP)催化器是当前排气消音器尺寸的两倍。催化器包括两个部分消音SCR砖CumminsConfidential计量泵计量泵实际上是一个智能泵，可以将DEF加入喷嘴，进行喷射，并通过发动机ECM控制。这个泵是一个“黑匣子”，不能维修！！.CumminsConfidential自处理液罐的进口4巴压力下的空气进口至喷油器的混合液出口至处理液罐的出口13223144空气供应调节器@4巴触针编号描述

总线屏敝

蓄电池+

车辆局域网数据通信接口–

接地

车辆局域网数据通信接口+34钥匙开关启用35空气电磁阀启用（自ECM12伏DC）36空气电磁阀回路铭牌触针1触针37计量泵CumminsConfidential装反的计量泵CumminsConfidentialDEF喷射喷嘴喷射喷嘴的尖端有3x0.55m个孔，可以使DEF和空气雾化，然后将其直接喷射到尾气中和EGP上。喷油器由304不锈钢制成CumminsConfidential喷嘴位置CumminsConfidentialMSCR系统部件-空气/机油滤清器分离器(5微米)旋装式滤罐工作压力=10巴CumminsConfidential处理液罐CumminsConfidential至计量泵的DEF供应管自计量泵的DEF回流管加热器（水）进口加热器（水）出口4针电气接头浮子温度热敏电阻DEF液位及温度传感器CumminsConfidential罐中DEF滤清器自由–装配前压缩–装配后CumminsConfidential康明斯与OEM的责任对比

康明斯供应：计量泵催化器总成喷嘴进口与出口温度传感器NOx传感器和处理器OEM供应：分解管供应罐供应和回流管加热器继电器或水控制阀OEM导线线束罐液位/温度传感器空气/机油分离器CumminsConfidential后处理系统工作过程系统原理和工作.

SCR系统按照选择性催化还原(SCR)的原理工作。SCR系统将发动机（排气）产生的氮氧化物转化成氮气和水。利用一个非常精确的加料泵，将液体DEF喷射到催化器上游的排气系统中。泵喷出的DEF量由发动机ECM控制。在正常工作情况下，加料泵有三个控制阶段：-

预注

加料

排空CumminsConfidential系统预注

每次发动机运转，加料泵将进入预注阶段。DEF溶液通过泵循环并流回到处理液罐中，以便排空系统中的空气。如果预注阶段成功，你将会听到计量泵电机全速运转30秒，空气电磁阀将在本阶段末工作。如果预注阶段第一次不成功，空气电磁阀将断电，电机将再全速运转30秒。这一顺序可以重复最多20次，然后显示出ERROR1682SCR

泵状态控制计量泵错误。CumminsConfidential系统预注空气调节器和电磁阀处理液罐EGP催化器喷射器压缩空气进入剂量控制单元用于预注阶段的DEF回流管DEF进入剂量控制单元喷射管，内径3mmPTFE管，在喷油器端通过一个石墨套圈密封。CumminsConfidential系统加料

在预注阶段末，空气电磁阀打开，泵电机停止。泵现在准备好进行加料。加料阶段由发动机ECM根据发动机产生的氮氧化物和排气温度进行控制。除非两个排气温度传感器达到200度，泵不会开始加入DEF，但是在发动机运转时，空气通过加料泵、喷油器供油管和喷油器持续加入，以避免喷嘴堵塞。在加料阶段，空气压力调节到4巴，空气持续穿过空气电磁阀进入喷油器。空气有两个作用：起到DEF的运输介质的作用。避免喷射喷嘴堵塞。CumminsConfidential系统加料-仅空气，发动机运转空气调节器和电磁阀处理液罐EGP催化器喷射器压缩空气进入剂量控制单元用于预注阶段的DEF回流管DEF进入剂量控制单元喷射管，内径3mmPTFE管，在喷油器端通过一个石墨套圈密封。CumminsConfidential加入DEF的条件在排气进口和出口上都达到200

摄氏度没有

SCR系统相关的故障代码OBD处理液罐液位高于6%空气压力高于4巴，而DEF压力为3巴处理液罐温度超过-7

摄氏度根据所测的NOx值按照康明斯氮氧化物算法进行喷射CumminsConfidential系统加料空气调节器和电磁阀处理液罐EGP催化器喷射器压缩空气进入剂量控制单元用于预注阶段的DEF回流管DEF进入剂量控制单元喷射管，内径3mmPTFE管，在喷油器端通过一个石墨套圈密封。CumminsConfidential系统排空

当钥匙开关转到OFF（断开）位置，系统进入排空阶段。压缩空气从喷嘴和泵中流过。空气将任何残留的DEF从系统中排出，否则这些液滴可能堵塞泵阀门或喷油器喷嘴。此阶段将延续30秒，然后系统关闭。每次钥匙开关关闭循环，都会进行排空工作。如果SCR系统故障变为现行故障，然后SCR系统将关闭，但首先排空DEF系统。CumminsConfidential系统排空CumminsConfidentialP1234511789106尿素罐AUDS限制CDB预注模式空气截断（空气电磁阀关闭）泵以最大能力工作(7.5l/h)尿素回流到罐中压力开关不启动空气阀（由电磁阀控制）4巴压力下的空气压力调节器量孔空气单向阀(ACV)背压阀(BPV)混合室出口单向阀（弹簧承载）促动膜片进口单向阀（弹簧承载）压力开关空气促动阀(AAV)空气装置混合阀膜片泵CumminsConfidentialPOBD1234511789106尿素罐AUDS限制CDB加料模式，仅空气，发动机运转空气畅通（空气电磁阀打开）泵停止空气注入喷嘴中压力开关不启动加料模式，尿素和空气空气畅通（空气电磁阀打开）泵在所需能力下工作尿素进入喷嘴管中压力开关启动CumminsConfidentialPOBD1234511789106尿素罐AUDS限制CDB排空模式空气畅通（空气电磁阀打开）泵停止(0l/h)只有空气进入喷嘴管中压力开关启动CumminsConfidentialP1234511789106尿素罐AUDS限制CDB停机模式空气截断（空气电磁阀关闭）泵停止既没有尿素也没有空气气流压力开关不启动CumminsConfidential计量泵管路以下管子是尼龙管。进气DEF回流DEF入口从计量泵到喷嘴的DEF/空气供应管为PTFE管，可以承受EGP产生的高温。PTFE管在嘴端通过一个石墨套圈密封。这一套圈不能重复使用，只要拆下管子必须

更换。CumminsConfidential系统布局垂直前／后并排必须垂直安装在垂直管路中1.0至最大2.0m错误正确CumminsConfidential带褶皱的平玻璃纤维纸可以卷成不同的尺寸/形状全催化剂-没有贵重的金属-良好的NH3吸收能力-良好的氮氧化物转换能力催化器组成成份发动机排出的氮氧化物>9.5g/kWhr,清洗催化器涂层

五氧化钒 -VO5三氧化钨 -WO3二氧化钛 -TO2氨水

-NH3.将颗粒物PM排放降低了约30%（可溶解部分）CumminsConfidentialOn

Board

Diagnostics

OBD简介传统的故障诊断系统发动机保护红灯/停机灯亮时发动机必须立即停机。运转指示全部是连续检测，例如水温，油压信号等。黄灯/警告灯亮，等待服务人员进行检查。传统的故障诊断系统都是采用连续监测的方式，当故障条件消失后，故障灯就会熄灭同时故障码变为非现行。服务人员可以通过INSITE删除非现行的故障码。CumminsConfidential什么是OBDOnBoardDiagnostics—车载诊断系统OBD是政府的法定标准，它要求发动机主动的监测和测试与排放相关的部件和系统，并能够要求通过监测能发现到任何能影响排放的故障。因此，OBD系统监测了几乎所有能影响排放的发动机系统。如果OBD系统检测到一个导致排放恶化的故障将会点亮仪表盘上的MIL灯，以提醒驾驶员尽早的维修存在的故障。CumminsConfidential监测类型连续性的，这意味着它们一直评估系统有无故障状态非连续性的，这一般仅在特定条件下每次行车运行一次。OBD监测系统将点亮MIL灯故障出现立即点亮(OBD连续)

在1次行驶循环之后故障出现在此循环中(OBD1Trip)在几行驶循环之后故障出现在每一个循环中(OBD2Trip)

ISBe4中的OBDCumminsConfidentialISBe4中的OBD熄灭MIL灯–在诊断不能被删除的故障时，结果通过检测程序一次后熄灭MIL灯。–在诊断一个可以被删除的故障时，检测程序将需要通过三个连续的循环后熄灭MIL灯。•时间最少的情况是3×10秒发动机运转。•有些监测工作需要运转到特殊的条件，所以也必须在特殊条件监测3次没有故障后才熄灭MIL灯.故障码将被存放在DM1中(现行故障存储器)，等到MIL被熄灭后再将其转存到DM2中(非现行故障存储器)CumminsConfidential行驶循环：一次行驶循环可以定义为后续有一系列行驶动作的工作循环。根据所监测的项目运转的条件并不固定，即：打开点火--启动--怠速--特定条件下的带载运转--关闭点火。点火循环：非常类似于行驶循环，即：打开点火开关--怠速一分钟--关闭点火。预热循环：从发动机启动到冷却水70度期间，冷却系统温度被提高至少20度的时间计次。特定的条件CumminsConfidential8小时冷置发动机停止运转8小时。所用的零部件温度都达到同一温度。用实时时钟来确定时间。点火开关可以被打开，但是一旦发动机转动时间将被回零。重新