SCR系统介绍

欧Ⅳ柴油机尾气后处理系统（SCR）介绍无锡市凯龙汽车设备制造有限公司2009.12PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ香Ì满足欧Ⅳ的技术路线00.020.040.060.080.10.120.140.1602468NOx(g/kWh)微粒(g/kWh)欧洲2欧洲5欧洲4欧洲3SCR降NOx催化器微粒处理器DPFo.POC排气再循环EGRPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿÿ催化消声器是一个整体式的催化和消声装置，装在一个密封的不锈钢外壳内。在其内部有四个单元，分别是氨扩散器、催化器、防止氨泄露的氧化层和消声装置（也可以与尾气加热器集成在一起）。具体零件和技术参数为:Ø载体：NGK或康宁，10.5“×3”和10.5“×6”两种规格；Ø催化剂：巴斯夫公司，高性能催化剂并含有防止氨泄露的氧化层；Ø衬垫：3M公司，高性能陶瓷密封衬垫；Ø封装：无锡凯龙公司，全不锈钢结构，安全可靠；Ø整机参数：宽温度范围内的NOx高转化率，适合于排量为10L以下的各种柴油发动机。1）催化消声器:PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì）尿素存储罐:Ø罐体坚实可靠，耐腐蚀性强，结构简单，使用方便。Ø传感器由欧洲著名专业制造厂家订做，能够合理的检测出AdBlue的使用情况：监测罐内温度，能够通过发动机热水对罐内结冰的固体加热，保证AdBlue的正常供给；监测罐内液位高度，满液位和零液位、空罐时向后处理系统中央控制模块发出报警信号。Ø电气信号输送、机械性能满足欧Ⅳ车后处理系统的要求，适合中国北方寒冷地区和南方地区使用。Ø罐体具有聚四氟乙烯和不锈钢两种结构，可以满足不同客户需求。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì）尿素喷嘴:Ø喷嘴具有四个直径为0.5mm的孔，具有径向喷雾排列形状；Ø喷嘴在管内必须居中且最好安装在直的排气管上，但可以和排气管成任意角度。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì）排气温度传感器:Ø排气温度传感器采用进口高性能的热敏电阻，反应灵敏，准确度高。Ø温度检测范围为（0-850℃）。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì）DCU控制单元（带OBD）:PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì硬件平台：采用InfineonXC16716位MCU。电源系统：n选用国半汽车电子专用电源控制器；nAEC-Q100GRADE1QUALIFIED。接插件：n接插件选择35芯，汽车电子专用产品；n该接插件是全密封件，可通过较大电流。5.控制系统硬件图235PIN接插件PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì功能扩展：nIIC总线EEPROM用于存储OBD故障码nMIL灯输出驱动；n所有执行器动作指示电路；n输入输出电路故障信号产生。其他硬件功能扩展：n外扩RAM供标定用；nAD通道6路，可扩展到16路；n两路CAN总线，支持11位和29位；n多路IO输出，驱动尿素罐加热水阀和辅助空气阀等。Infineonxc167电源系统电路Nox闭环反馈传感器输入计量泵加热水阀MIL灯OBD标准接头图3DCU系统硬件功能框图PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ控制系统软件控制软件结构设计：n软件采用三层架构，分为应用层，通讯层和底层。包括了尿素喷射量控制、通讯、故障诊断和底层硬件驱动等功能。图5控制软件结构图PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì输入输出：n控制对象（输出）：尿素供给量（CAN通讯），冷启动尿素温度加热电磁阀；n输入：发动机转速、油门（J1939通讯），尿素罐温度、液位，催化器入口温度、出口温度，NOx传感器；n故障检测：OBD诊断基于J1939、KWP2000故障码输出及MIL灯输出。n尿素供给量控制策略：n基础喷射量MAP表查询：由发动机转速和油门开度，查表得到基础尿素供给量；nNOx传感器闭环控制；n尿素供给量发动机尾气温度修正；n瞬态工况尿素供给量控制、低温加热控制等。nOBD故障诊断：n根据国际协议要求，实现如尿素液位低、传感器故障、NOx传感器故障，以及相关传感器故障对排放超标影响的标定功能。控制策略设计：PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì：21，71，73，81；nEOL：Bootloader，ISO15765；nCCP：CANCalibrationProtocol；nOBD：KWP2000，J1939-73，ISO15765。图6基于CANoe环境的J1939网络模拟DCU控制器通讯、下线工具及标定平台软件：PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ；n遵循CCP协议，可以进行控制器参数标定、试验监控和软件功能调试等。图9标定界面标定系统：PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì目前已实现的故障诊断功能包括两部分，一是计量泵故障，由计量泵自行诊断，通过CAN总线上的状态信息帧发送出来，另一部分是由DCU检测的SCR系统部件故障：n计量泵故障：n计量泵电磁线圈短路或者开路故障；n计量泵回流管堵塞故障；n计量泵内部加热故障；n压缩空气压力过低故障；n计量泵驱动单元故障；n计量泵EEPROM故障。nSCR系统部件故障：nCAN通讯故障；n所有传感器超限故障、开路故障、短路故障、采样值固定输出故障等；n尿素罐液位过低或过高故障；n冷却水加热电磁阀工作故障；n催化剂是否脱开故障等。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì控制策略（1）稳态尿素喷射量控制策略：稳态控制流程图PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì过渡过程主要指发动机负载突增或突减导致的发动机转速变化至发动机转速稳定的过程；n在过渡过程中，由于发动机状态的不确定性，需要及时调整尿素喷射量，防止NOx转化率过低或是氨气泄露情况的发生。（2）瞬态尿素喷射量控制策略：瞬态控制流程图PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì（3）瞬态负载突增：Ø在负载突增的情况下，由于实际的催化器出口温度上升速度慢，此时转化效率低，并且随着温度的升高，原先吸附在催化剂上的氨气会挥发出来。Ø此时稳态算法计算的尿素量比较大，如果直接将稳态算法计算出的尿素量喷出，会造成大量的氨气泄露。Ø此时的修正系数应小于1，随着温差的减小，逐渐接近于1。瞬态负载突增控制示意图PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香ÌØ在负载突减的情况下，由于实际催化器出口温度下降速度慢，转化效率高。Ø此时稳态算法计算的尿素量很小，由于发动机机械响应较慢，如果立即减小尿素量，可能造成NOx排放瞬间增大，影响排放。Ø此时的修正系数要大于1，随着实际排温下降至稳态排温，修正系数也逐渐靠近1。（4）瞬态负载突减：瞬态负载突减控制示意图PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì试验发动机的排放水平应与后处理装置的应用目标发动机相一致，满足或者接近GB17691中相应的排放限值；n发动机控制系统能够控制发动机的运转参数（例如，转速、负荷等）；n试验应监测发动机排气温度、进气温度、排气背压、增压器的涡轮机出口排气温度等主要参数；n试验应监测后处理装置的入口和出口的温度、NH3泄漏量（如适用）以及排气通过后处理装置的压降等主要参数；n试验用柴油应符合GB18352.3中关于试验用基准燃料的要求；n试验发动机所用机油应满足GB11122的要求。9.试验标定1）试验条件：2）试验流程：n确定发动机基本参数；n进行稳态控制策略标定；n进行瞬态控制策略标定；n发动机排放验证试验。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì确定发动机基本参数：主要是通过进行发动机万有特性实验来测得以下四张发动机基本参数表：n不同转速，不同负载下的油耗量n发动机循环油量表格n不同转速，不同油量下的NOx排放浓度nNOx排放浓度表格n不同转速，不同油量下的废气流量n发动机排气流量表格n不同转速，不同油量下的排气温度n发动机排气温度表格3）试验参数：PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ香Ì测试转速定义测试点的负荷和顺序测试点的加权系数（1）稳态控制策略标定：n将发动机基本参数填入算法表格中，可以进行稳态尿素喷射流量的标定，稳态实验以ESC稳态循环为标准进行。nESC稳态循环介绍：4）试验过程：PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ香Ì排放量一致,如果基本一致,说明实验测得的发动机基本数据正确,并且发动机基本map组织比较正确；n使用排放设备同时记录催化器入口和出口的NOx排放量,对比转化效率表格，看是否满足表格内定义的NOx转化效率；n如果不满足定义的转化效率，则调整催化器效率表格，使实际转化效率能接近或达到表格定义转化效率；PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì（2）瞬态控制策略标定：n瞬态工况ETC循环介绍：nETC试验分别模拟城市道路、乡间普通道路和高速公路时发动机的排放状况。ETC限值检测仅适用于配有先进后处理净化装置的欧Ⅲ发动机和欧Ⅳ发动机，也称秒工况检测，每1秒为1个工况，共循环1800个工况。基本模拟工况图PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì排放达标的前提下，根据发动机用途（城市公交或高速）选择常用的瞬态工况；n在此工况中使用氨气检测仪，检测整个过渡过程中的氨气泄露状态，调整尿素动态修正系数，保证整个过渡过程中，氨气泄露量小于10ppm；n如果没有氨气检测仪，则可以在整个过渡过程中，实时检测NOx转化率，不要将实际转化率调整过高，也可以防止氨泄露发生；n标定的参数范围为：n负载升高过程中，动态修正参数范围0-1；n负载降低过程中，动态修正参数范围1-2。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建香Ì