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什么是选择性催化还原(SCR)之二

 xuweihang1981 2018-12-01






SCR 控制


DEF 通过 DEF 喷嘴被喷入 SCR 催化转化器之前的废气流,DEF 与废气在DEF 喷嘴处混合,从而将氨 气释放到废气流中。 混合板会促进 DEF 蒸发以及氨气在整个 SCR 催化转化器的均匀分布。

DEF 喷射

项目

说明

项目

说明





1

SCR 催化转化器

2

混合板





3

流动方向

4

DEF 喷嘴






系统功能


发动机控制模块 (ECM) 根据废气中的 NOx 含量计算要喷射的 DEF 数量,NOx 含量由位于 SCR 催化 转化器后面的 NOx 传感器测量。 该计算利用 NOx 模型来完成,该模型包括针对每种可能发动机喷 油配置的一系列 NOx 工况图。


NAS 市场车辆配备有上游 NOx 传感器,帮助计算 SCR 催化转化器之前的废气中的 NOx 含量。 利用计算得出的 NOx 值,喷出准确的 DEF 需求量,以还原氮氧化物。


由于法律原因,NAS 车辆的 SCR 控制策略与 EU6 合规车辆的明显不同。 在 NAS 车辆上,为进一步 减少 NOx 输出排放,更多的 DEF 被喷入废气流。


在 SCR 催化转化器之后,后置 NOx 传感器对后处理功能进行监测。


位于催化 DPF 之后、DEF 喷嘴之前的排气管内的温度传感器影响 DEF 喷射的开始时间。 为了在避 免排气管和 SCR 催化转化器内形成沉淀物,喷射直到气体温度达到 170-180癈 (338-356癋) 时才 会开始。


为了应对车辆动态效应,SCR 催化转化器能够存储氨气。 计算 DEF 喷射量(催化剂补充加注量)时 考虑到了未经处理的 NOx 的排放量、建模的 SCR 催化转化器的效率和储存氨气的数量。 权衡氨气 需求以及所用的氨气量即可确定 SCR 催化转化器中需要存储多少氨气以及需要喷射的 DEF 数量。


SCR 系统的功能

 



项目


说明

项目

说明





1

温度传感器

2

前置 NOx 传感器仅限 NAS






3

DEF 喷嘴


4

碳烟传感器仅限 NAS






5

后置 NOx

传感器









SCR 控制系统由发动机控制模块 (ECM) 进行管理。 控制分为两种主要功能

 

 计量策略

 计量系统控制。

 注意 

 

A = 硬接线U = 专用 CAN 

项目

说明

项目

说明





1

前置 SCR 催化转化器温度传感器

2

后置 SCR 催化转化器 NOx 传感器和




模块





3

前置 SCR 催化转化器 NOx 传感器和模块

4

DEF 储箱模块


NAS







5

DEF 喷嘴

6

DEF 供应管路加热器





7

DEF 加热器控制单元







SCR 控制策略

 

EU6 合规车辆上进入 SCR 催化转化器的 NOx 含量通过 ECM 中取决于工况图的计算模型确定。 该计算模型基于废气质量流量中的理论 NOx 含量。

 

废气质量流量对应进气口的空气质量流量由空气流量传感器 (MAF) 传感器确定和喷射的燃油质 量。

 

对于 NAS 合规车辆NOx 含量由前置 SCR NOx 传感器测量。 但是NOx 传感器必须达到其工作温 度才能开始测量。 加热过程大概需要 10 分钟具体取决于环境温度。 在达到工作温度前ECM  计算出一个替代值以确定废气中的 NOx 含量。




OBD功能

发动机控制模块 (ECM) 监测所有与排气相关的系统的运行和功能是否正常。 此任务可称为车载诊断 (OBD) 如果 OBD 监测系统记录到故障故障指示灯 (MIL) 将被点亮。

 


SCR 催化转化器的功能由 ECM 中的 NOx 传感器和 NOx 建模软件进行监测。


注意 EU6 车型仅有一个 NOx 传感器 SCR 催化转化器的下游。 NAS 车型有两个 NOx  感器分别在 SCR 催化转化器的上游和下游。

 

进入 SCR 催化转化器的 NOx 的质量由 ECM (EU6) 建模并由 SCR 催化转化器上游的 NOx 传感器 进行测量 (NAS) 离开 SCR 催化转化器的 NOx 的质量由下游 NOx 传感器进行测量。 计算是针对 一定时间段进行系统然后会将实际 NOx 减少量与 ECM 中计算出的最低期望标准进行对比。

SCR 催化转化器性能监测涉及被动和主动监测阶段。 被动监测阶段是在车辆行驶和 DEF 计量已激活 的情况下计算 NOx 质量,然后定期对其进行比较。 如果在此阶段检测到初步故障,系统会在下一个 连续驾驶循环中开始升级到干预式监测阶段。


主动监测阶段涉及在 SCR 催化转化器内增加 DEF 存储,这样通常可获得最佳的 NOx 转换能力。 如 果这样做还不能使 SCR 催化转化器的性能达到 ECM 计算得出的最低临界值,MIL 将点亮。


MIL 点亮归是因在被动监测阶段检测到故障,随后又在第二个连续循环的干预式监测阶段检测到故障 所致。


仅限 NAS为了维持 SCR 催化转化器长时间工作的有效性,DEF 喷射量会有一个长期自适应过程。 系统将 SCR 催化转化器下游的 NOx 信号与计算得到的值进行比较。 如果这两段信息之间存在偏差, 系统将通过应用修正系数来调整计量数量。 系统会对此修正系数进行监测。 如果修正系数超出预定 临界值,则会生成一个可逆故障。 如果在接下来的两个驾驶循环中检测到故障,MIL 将会点亮。



柴油废气油液 (DEF) 的供应和计量 - 监测

DEF 的供应和计量受到定期监测。 一旦 SCR 催化转化器达到预定温度(高于 150°C/302°F),DEF 喷射泵就会启动,从而在供应管路内产生压力累积。 就预定时限内泵的行程数量而言,喷射泵会受 到监测,以便获得界定的压力临界值。


如果在压力累积开始后的特定时间内无法获得压力临界值(通常为 6.5 巴/94 磅/平方英寸),系统 会重新进行几次压力累积尝试。 如果在这些尝试后压力累积仍然不成功,则会在 ECM 中存储一个可 逆故障。 如果在两次后续驾驶循环(NAS 车型)和第三次驾驶循环(EU6 车型)中发生故障,该故 障将会被永久存储,MIL 将点亮。


在 DEF 喷射启动前,压力累积监测器会按每个驾驶循环运行一次。 如果压力累积成功,监测结果将 为“旁通”,连续的压力监测会在驾驶循环中开始。


为了确保将 DEF 正确地输送至 SCR 催化转化器,计量管路内的压力必须保持恒定。 实际压力由 ECM 监测,ECM 会测量喷射泵在定义时间段内的电流消耗,从而计算出供应管路的压力。


在驾驶循环中,将检查下列数值:


0计量管路中的压力(高压和低压检测) 

0压力读数(喷射阀位置、打开/关闭速率)的可信性。 


如果在特定时间内超过预定临界值,系统会生成一个可逆故障。 如果该故障在两个(NAS 车型)或 三个(EU6 车型)连续驾驶循环中出现,系统将存储一个永久性故障,MIL 将点亮。

加热器控制单元 - 监测


加热器控制单元由 ECM 通过专用 CAN 接口进行控制。 控制单元内的功率级根据来自 ECM 的指令而 启动。


如果 DEF 解冻机构符合 EU6 和 NAS 法规标准,系统会向 DEF 储箱模块和供应管加热器供电。 法 规要求,按照特定限制,在发动机冷启动后的 20 分钟之内,DEF 在 -15癈 (5癋) 的环境温度条 件下应能流动。

加热器控制单元监测功能包括以下检查:

来自 ECM 的接口信息的逻辑检查 

每个功率级的过电流和温度检测 

功率级对地短路 

功率级对正极短路 

功率级断路。 


加热式供应管路 - 监测

稳定管路压力检测。 如果管路压力不稳定(可能因为油液泄漏导致),系统会存储一个永久性故 障,MIL 将点亮。 

内部元件电流稳定性(连接可能不良)。 

柴油废气油液 (DEF) 储箱的液位测量 - 监测

DEF 储箱配备了组合式温度/超声波液位传感器。 电路导通性和接收到的信号的可信性在 ECM 中进 行检查。


如果在预定时间内未检测到来自超声波传感器的有效回波,系统会设置超声波“无回声故障”。 这 种情况通常发生在传感器的超声波信号受到阻挡或 DEF 储箱加注过量(DEF 储箱顶部的气穴不再存 在)时。


注意: 过量加注 DEF 储箱会导致 DEF 储箱顶部的气隙消失。 这会导致设置“无回声故障”, 从而设置 DTC。 如果不采取纠正措施,发动机最终将无法重新启动


车辆信息中心会显示一个建议/警告系统,该系统在 DEF 液位低的情况下启动。 如果不采取纠正措 施,发动机最终将无法重新启动。 下表列出了警告系统的各个阶段



阶段

原因

警告

信息

说明








1 阶段

剩余 DEF 可行驶里程

发动机启动时

柴油废气油液液位低

DEF 液位低* 请尽早加注




<1500 英里/2400 公里

出现信息


DEF









2

阶段

剩余 DEF 可行驶里程 <940

琥珀色符号

补充加注柴油废气油液

DEF 液位低*




英里/1500 公里













3

阶段

剩余 DEF 可行驶里程 <515

琥珀色符号

稍后发动机可能无法重新

DEF 液位低* 立即加注




英里/830 公里


启动。 补充加注柴油废

DEF否则发动机将无法启






气油液









4

阶段

剩余 DEF 可行驶里程 <100

琥珀色符号

稍后发动机可能无法重新

DEF 液位极低* 立即加注




英里/160 公里


启动。 补充加注柴油废

DEF否则发动机将无法启






气油液









5

阶段

剩余 DEF 可行驶里程为 0

红色符号

发动机可能无法重新启动

DEF 储箱变空。 将 DEF




英里/0 公里



加注到重新启动最低液位







状态*










注意: 所列的任何阶段都不会点亮 MIL。 如果 DEF 液位升高,相应阶段将自动取消。 * DEF 容量取决于消耗量和 DEF 储箱几何形状。


 


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