《柴油机构造与维修（第三版）》课件 项目八　柴油机后处理系

400项目八柴油机后处理系401任务柴油机后处理系概述4021.能讲述柴油机SCR系统的工作原理。2.能讲述柴油机SCR系统的工作过程。3.能讲述柴油机SCR系统的使用要求。4.能讲述博世DeNOx2.2系统零部件的结构。学习目标403某重型载货汽车行驶中出现动力不足，柴油机MIL故障指示灯点亮，连接故障诊断仪发现故障代码“发动机氮氧排放超7g/（kW·h）”，柴油机尾气排放超标导致输出转矩，动力不足。经检查，发现由于尿素品质差导致尿素喷嘴磨损加剧，大量白色尿素晶体存在于尿素箱及排气管中，导致氮氧转化效率低，排放超标。现需要进行后处理系统的清洗与尿素喷嘴等零部件的更换。通过本任务的学习，能否了解柴油机后处理系统呢？情境导入404一、实现国Ⅳ排放的技术路线实现国Ⅳ排放的技术主要有两条：高压共轨喷射+选择性催化还原系统（SelectiveCatalyticReduction，SCR）、高压共轨喷射+EGR+颗粒捕集器（DieselParticulateFilter，DPF）。SCR系统利用车用尿素溶液与尾气中的NOx

混合、反应，还原成无毒的氮气，从而达到降低NOx

排放浓度的目的；EGR+DPF系统用于降低尾气中的颗粒浓度，两种技术对比见下表。相关知识405国Ⅳ柴油机SCR和EGR+DPF两种技术对比406二、SCR系统的工作原理SCR系统包括尿素喷射系统、SCR催化箱总成以及传感器等零部件。尿素喷射系统主要采用博世DeNOx2.2系统。博世DeNOx2.2系统是一种成熟、稳定的车用尿素喷射系统，如图所示，主要包括尿素供给单元（尿素泵）、尿素喷射单元（尿素喷嘴）、尿素箱、尿素管路及喷射控制单元（DomainControlUnit，DCU）。博世DeNOx2.2系统没有单独的DCU，其DCU的功能都集成在的ECU里。407SCR系统工作原理图408柴油机启动后，传感器采集柴油机信号，ECU根据这些信号计算车用尿素的喷射量，控制车用尿素喷嘴开度，实现车用尿素喷射量的精确控制。车用尿素水溶液经尿素吸液管由尿素箱吸入尿素泵，然后泵入尿素喷嘴。当系统压力达到预定值并且有喷射请求后，尿素喷嘴阀门开启，车用尿素水溶液以雾化形式喷入排气管内，尿素受热分解出氨气，进而在催化剂作用下加速将NOx

还原。409车用尿素水解为氨气（尿素喷射系统）：CO（NH2）2+H2O→2NH3+CO2（要求温度200℃以上）SCR后处理反应（SCR催化转化器）：NO+NO2+2NH3

→2N2+3H2O4NO+O2+4NH3

→4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3

→3N2+6H2O410三、SCR系统的工作过程1.初步建压点火开关打开后，当达到车用尿素建压条件时（系统无故障且前排温度传感器测量值大于180℃，柴油机转速大于550r/min），SCR系统开始建立压力：吸液→填充→压力建立（目标值5.5bar，时间

t1≤35s）。泵压力到达8bar，系统开始自检。一个驾驶循环的建压时间为35s，共三次，如果三次均失败，系统报错，此次驾驶循环不再尝试建压。次与次之间伴随尿素泵自动排气及卸压倒吸过程。4112.自检系统自行检查压力管路和回流管路有无堵塞情况，如果有，控制系统报错，管路和尿素泵卸压。如果检测通过（表示各管路均无堵塞情况），则系统建压成功，尿素泵至喷嘴压力稳定在（9±0.5）bar。整个建压过程总时间≤320s。若超过320s，则系统报错，此次驾驶循环不再尝试建压。3.正常喷射根据排温（大于200℃）和工况进行喷射。4124.断电倒吸T15下电（整车总电源开关不断）后，SCR系统进入倒吸过程，利用反向阀使尿素泵及尿素管中的液体排空，防止管路中残留尿素对系统造成影响。断电倒吸的过程为90s，该过程中严禁关闭整车电源。另外，在气温低于

-11℃时，车用尿素结冰。系统中配备了加热系统，其中尿素箱为冷却液加热，尿素泵及尿素管路为电加热，从而保证尿素喷射系统在低温环境下正常工作。413四、SCR系统的使用要求当车用尿素箱液位低于10%时，仪表盘相应的指示灯闪烁警告，此时需及时加注车用尿素溶液。车用尿素溶液需向授权零售商或专业厂家购买，禁止使用私自配置的或不达标的车用尿素溶液，更不可使用其他替代液体，杂质和金属离子会影响系统正常工作、缩短系统寿命。414启动柴油机时，当柴油机转速和排气温度达到设定值后，DeNOx2.2系统开始工作，柴油机停机后，系统进入倒抽阶段，清空系统内的车用尿素溶液，该阶段将持续2～3min，不要在系统尚处于工作状态时断开电源总开关。DeNOx2.2系统正常关闭（整个倒抽过程结束）后，在

-40～25℃的环境中可停机4个月且无须拆卸保存，在较高的温度下，无拆卸停机时间上限会相应缩短。但此期间不得断开液力和电气连接，应避免尿素喷嘴和泵中的尿素水蒸气的蒸发，建议停机前注满尿素箱以减少管路中的蒸发。415五、博世DeNOx2.2系统零部件1.尿素泵尿素泵负责将尿素箱中的车用尿素溶液加压并送往尿素喷嘴，同时将多余的车用尿素溶液泵回尿素箱，将系统的压力维持在9bar左右。柴油机停机后，尿素泵将系统中的车用尿素溶液倒抽回尿素箱，以避免残留的车用尿素溶液引起系统失效。如图为博世DeNOx2.2系统尿素泵的外形结构图。博世DeNOx2.2系统尿素泵外形结构图416尿素泵有三个液力管路接头，分别是进液管接头、回液管接头和压力管接头。提供车用尿素水溶液从尿素箱到尿素喷嘴的通路。三个液力管路接头的具体规格及用途见下表。

尿素泵液力管路接头的具体规格及用途4172.尿素喷嘴尿素喷嘴将尿素泵加压的尿素溶液喷入尾气中。如图所示为尿素喷嘴的外形结构，其中包含1个尿素管接头和2个冷却液接头，接头规格均满足SAEJ2044标准。尿素管接头规格为5/16″，与尿素压力管相连。尿素喷嘴的外形结构4183.尿素箱尿素箱主要用来存储车用尿素溶液，如图所示为潍柴集成式尿素箱的外形结构。潍柴集成式尿素箱的外形结构419尿素箱液位温度传感器的外形结构如图所示，回/出液管接头和加热进/出水口的规格及用途见下表。液位温度传感器的外形结构420液位温度传感器回/出液管接头和加热进/出水口的规格及用途421车用尿素溶液的冰点为

-11.5℃，系统在低温下工作时，车用尿素溶液会结冰导致系统无法工作，因此需要对尿素箱进行解冻，尿素箱利用柴油机的冷却液进行解冻和加热，加热水路的流向如图所示。系统加热水路流向4224.尿素管路（见下图）尿素管路即车用尿素的通道，在安装前应保证其两端防护良好，防止脏物和杂质进入管路，导致系统失效。尿素管路的安装要对应正确，否则会导致系统无法工作。安装前确认尿素管路接头尺寸，各个管接头的型号与箱、泵和尿素喷嘴上的型号匹配正确。尿素管路4235.SCR箱SCR箱总成分为箱式和桶式两种，其中桶式SCR箱总成有两种外观：一种是侧面进气、后端面出气（侧进端出）；另一种是前端进气、后端出气（端进端出）。SCR箱总成外观如图所示。SCR箱总成外观图a）箱式SCR箱总成b）桶式SCR箱总成（侧进端出）c）桶式SCR箱总成（端进端出）424SCR箱总成上集成了尿素喷嘴、排气温度传感器及氮氧传感器，为了防止在运输和搬运过程中的磕碰等造成尿素喷嘴和氮氧传感器失效，分别设计了尿素喷嘴保护架和氮氧传感器保护架，如图所示。SCR箱总成结构图425SCR箱总成通过进气凸缘与柴油机排气连接管相连，如图所示。SCR箱总成需要用