国四主流技术路线SCR系统介绍

日期:2016-11-10 / 人气: / 来源:未知

摘要:最近,很多泵友在共轨之家平台上留言,说希望共轨之家能够介绍一下国四的 SCR 系统。 我们叫共轨之家啊,不是共轨的产品我们爱莫能助!我们的值班员同志如是说。 后来共轨之家转...

最近,很多泵友在共轨之家平台上留言,说希望共轨之家能够介绍一下国四的SCR系统。

“我们叫共轨之家啊,不是共轨的产品我们爱莫能助!”我们的值班员同志如是说。

后来共轨之家转过弯来了,我们拷问自己:

共轨系统不用在国四上吗?用啊,而且是燃油系统的绝对主流!

SCR是不是国四系统的代名词?不能说完全是,但是至少是旗帜性产品!

说到共轨怎么能不管国四?说到国四还能避开SCR?真是历史宿命啊。有道是:

凤翱翔于千仞兮,非梧不栖;

士伏处于一方兮,非主不依。

泵友们都是共轨之家的主人,我们小团队定当遵从非主不依之授意。

 

共轨之家的编辑们广集素材,今天先给大家来个初级汇报:SCR系统简介。

 

一、SCR的定义与工作机理

1SCR定义

SCRSelective Catalytic Reduction的简称),中文叫选择性催化还原。SCR系统是控制柴油机排放后处理的一种装置,它将尿素溶液喷射到排气管中,尿素溶液由于高温分解为氨NH3和二氧化碳CO2NH3又在催化剂的作用下,与氮氧化合物NONO2等发生还原反应,将其还原成氮气N2和水H2O,从而达到降低氮氧化合物NOX排放的目的。

 

2、化学机理

下面是化学反应式:

第一阶段:

CO(NH2)2+H2O —2NH3+CO2

第二阶段:

4NH3+4NO+O24N2+6H2O(A)

4NH3+4NO24N2+6H2O+O2(B)

8NH3+6NO27N2+12H2O

 

3SCR的布局

柴油机的尾气进入排气管中,尿素泵从尿素箱中吸入尿素溶液,并通过尿素喷嘴喷入排气管中。尿素喷雾与尾气中的氮氧化合物NOX进行化学反应,将有害排放物NOX转化成无害的氮气N2 和水H2O。如下图所示。

 

二、SCR系统的结构

下面以博世SCR系统DeNOx为例介绍SCR系统的结构和主要零部件。

 

1DeNOx的应用

博世的DeNOx系统在中国市场应用广泛,包括玉柴、潍柴、一汽解放、康明斯等主机厂都选择匹配博世的SCR系统。目前,在市场上应用广泛的类型主要分为DeNOx2.1DeNOx2.2。其中除玉柴配试的是DeNOx2.1之外,其他主机厂都配试的DeNOx2.2

两种类型的SCR系统有较大的不同,其中DeNOx2.1的尿素供给泵SM和控制器DCU集成在一起,采用铝制外壳。而DeNOx2.2的尿素供给泵SM和控制器分开,且尿素泵采用塑料质地外壳。

以下主要介绍应用最为广泛的DeNOx2.2系统。

 

2、系统布局

下图DeNOx2.1在整车上的布局。

 

下图为DeNOx2.2的系统布局。

 

3、系统特性

1) 系统压力:9 bar (相对)。

2) 喷射量:36~7200g/h

3) 喷射频率:1 Hz

4) 最大排气流量:3200 kg/h

5) 加热方式:动态加热(通过电阻或冷却水)。

6) 系统主要由尿素供给单元、尿素喷射单元、喷射控制单元以及其它一些附件组成。

 

三、主要零部件

1、尿素供给单元

尿素供单元又叫SMSupply Module)。它的工作是将尿素水溶液从尿素罐中供给喷嘴模块。它由压力传感器、尿素泵、过滤器和反转阀组成。

 

 

各部分基本功能如下所述。

压力传感器:监测管路里液流压力,将输出信号反馈给喷射控制单元DCU

尿素泵:压缩尿素溶液产生高压液流;

反向阀:在尿素供给的时候保持单向供给,而在停止尿素供给的时候反向回路打开,从而将残留的尿素溶液抽回尿素箱。避免尿素结晶产生;

过滤器:装在供给单元的压力端,在输送如喷射单元之前对尿素溶液进行过滤。

为避免尿素低温结晶,在温度低时必须对之加热,这个由包围在过滤器周围的电加热器来完成。

 

2、尿素喷射单元

尿素喷射单元又叫DMDosing Module)。它负责将尿素溶液喷入排气管。由于排气温度高,在工作过程当中必须随时对之施以冷却。

 

3、喷射控制单元

喷射控制单元又叫DCUDosing Control Unit)。它是控制SCR正确有序运行的大脑。一般安装在底盘上,工作环境温度 -40°C ~ 85°C 有两种CAN接口,有15路模拟信号输入(压力/温度传感器)和两路数字信号输入,最大总电流耗40A,有过压保护等功能。

如前所述,对于DeNOx2.1来说,DCU与供给单元整合在一块,而对于DeNOx2.2来说,有的有独立的DCU,而最新的EDC17则将DCU整合到发动机ECU当中。

 

4、其他辅助部件

1) 尿素箱

由抗尿素腐蚀的材料制成,如塑料、不锈钢等。一般容量为15~40升。

 

2) 尿素温度传感器和液位传感器

温度传感器:模拟信号输出给DCU,供电电压一般为5V±0.25V,温度范围-40°C~100°C

液位传感器:两个拼脚,三级(满、接近空、完全空)。

 

3) 尿素箱加热阀

控制流向尿素箱的冷却液流。一般电流2A,供电电压24V

 

4) 氮氧化合物NOX传感器

监测氮氧化合物NOXNH3在废气中的浓度。测量范围一般在0~1500ppm,反应时间750毫秒。

 

5) 尿素管线等

典型的部件管线布置图如下所示。

 

四、关于尿素

SCR系统中,最重要的就是还原剂——尿素溶液。
有人想,这个尿素溶液是不是可以用我们常见的尿素化肥兑水就可以了呢?当然是不可以的,这里的尿素溶液其实是农用尿素提纯后形成的,呈淡蓝色液态的,在卡车上需要一个单独的容器来存储,尿素溶液中不可再添加水和柴油了。

 

车用尿素溶液也有着不同的叫法,在欧洲有个动听的名字,叫Ad-blue,直译为添蓝。

而在北美则被称为DEF Diesel Exhaust Fluid的缩写,中文直译为“柴油机排放处理液”。
当发动机开始工作后,ECU根据柴油机的工况、催化器温度和环境状态来精确计量尿素溶液的喷射量。尿素溶液被喷射到排气管中,与柴油机排气进行均匀混合并进行化学反应,以净化排尾气。

尿素的消耗量比较低,满足欧IV标准的消耗量大约是燃油消耗的3.5%,满足欧V标准大约是燃油消耗的5%。当尿素罐内没有尿素后,发动机的NOX排放就会超标,车辆的在线诊断系统也会报警,提示司机及时“添蓝”。

 

一口气对SCR讲了个大概,纯粹属于蜻蜓点水式。

对于各部件的详细工作原理和常见失效模式,共轨之家一定会紧密跟进,广罗素材,取其精华,弃其糟粕,及时详尽地给泵友们汇报。敬请期待!


作者:eladyhot


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