上海柴油机股份有限公司国四电控柴油机后处理系统说明

上海柴油机股份有限公司 国四电控柴油机后处理系统说明

上海柴油机股份有限公司所采用的后处理系统为氨基SCR（Selective Catalytic Reduction ）系统。

氨基SCR系统，是通过在国三发动机的排气管后加装除NOx的还原剂（尿素）对尾气进行后处理，从而达到国四排放标准。

SCR系统的结构示意及其原理如图1所示，主要由催化剂、尿素供给系统(Urea Dosing System，简称UDS)、控制系统（ECU、传感器、线束等）以及相应的连接管路组成。SCR系统通过UDS把尿素从尿素罐喷入发动机尾气中，由喷嘴喷出的尿素在催化剂表面和尾气中的NOx发生化学反应，将NOx还原为无污染的N2,并且通过控制尿素泵上的电磁阀实现对尿素喷射开始和终止的控制。采用氨基催化剂的SCR系统具有以下优点：

(1)很高的NOx转化率； (2)宽广的温度窗口； (3)抗硫中毒； (4)很好的热稳定性。

催化剂

催化剂有三个模块构成（如图1所示），沿尾气流动方向，依次为两块用于NOx还原的催化剂模块和一块用于氧化逃逸氨的模块。

发动机尾气中的大部分NOx在模块一和模块二的催化剂表面和尿素发生化学反应生成N2，但在此过程中尿素是过量的，未发生反应的尿素会产生氨逃逸，逃逸的氨在模块三的催化剂表面发生氧化反应生成N2，从而避免了氨逃逸引起的环境的污染。 尿素喷射系统

Grundfos公司的尿素喷射系统(Urea Dosing System，简称UDS)由SCR的电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)控制，SCR的ECU和发动机的ECU通过CAN(Controller Area Network，局域网控制器)总线进行通信,并根据从发动机电控单元传来的相关参数进行尿素喷射管理。

尿素通过系统供给的6bar以上的压缩空气经由尿素喷嘴喷入排气管中,加热装置可以保证UDS在-40，UDS还集成了自我故障诊断系统还可以将故障代码发到CAN总线上。UDS对于12V或者24V的直流电源均可适应。 控制系统

SCR的控制系统由ECU、传感器（包括催化剂模块进出、口温度传感器，进口处排气压力传感器）和连接线束组成，ECU是整个后处理系统的神经中枢，它

不仅测取所有的传感器信号，并通过CAN总线和发动机ECU进行通信，获取发动机的运行工况。然后驱动执行机构，不仅能够实现对尿素喷射量、喷射正时、加热等一系列控制，还具有自我诊断功能，出现故障时记录故障代码，并做出相应的系统反应。

控制系统原理如图3所示，采集和或取得的信号有：发动机转速、发动机负荷、进气压力、进气温度、SCR前后排气温度、排气压力、大气压力、进气温度、等，执行器执行的动作有：尿素喷射控制、故障诊断、CAN通信控制等。

图1 上柴国四电控柴油机SCR系统结构示意图

图2 催化模块结构示意图

图3 SCR控制单元接线图

指令清单、说明及其功能描述表：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 指令 urea dose dosing mode Engine load Engine speed Boost air temp Boost pressure Air mass flow NOx conc T_SCR1 T_SCR2 Urea level Urea rail temp Urea tank temp AFR Exhaust pressure Urea conc Urea back pressure Tail NOx conc NOxSensorStatus NOxSensorError NOxSensorCtrl TailNOxSensorCtrl UDSPumpState UDSError UDSAirUrea UDSTemp UDSPurgeStatus DosingCommand AmberWarningLampStatus 说明 尿素喷射量 尿素喷射模式 发动机负荷 发动机转速 进气温度 进气压力 进气量 氮氧化物浓度 SCR温度1 SCR温度2 尿素液位 尿素温度 尿素温度 空燃比 排气背压 尿素浓度 尿素背压 氮氧化物浓度 氮氧传感器状态 氮氧传感器错误状态 氮氧传感器控制 氮氧传感器控制 尿素泵状态 尿素泵错误 空气尿素比指示 尿素泵温度 纯度状态 尿素喷射命令 黄色报警灯状态 单位 mL/h － % rpm ℃ kPa kg/h ppm ℃ ℃ L ℃ ℃ - kPa % kPa ppm - - - - - - - - - - - 功能描述 控制尿素的喷射量 控制尿素的喷射模式 指示发动机目前负荷 指示发动机目前转速 指示发动机进气温度 指示发动机进气压力 指示发动机进气质量流量 指示SCR前的氮氧化物浓度 指示SCR前的排气温度 指示SCR后的排气温度 指示尿素罐内尿素溶液液位 指示管道内尿素溶液温度 指示尿素罐内尿素溶液温度 指示发动机的空燃比 指示发动机排气背压 指示尿素罐内尿素溶液浓度 指示尿素喷嘴背压 指示SCR后氮氧化物浓度 指示传感器的各种状态参数（Nox浓度、传感器温度等信号） 氮氧传感器错误状态（短路、开路）检查 启动SCR前的氮氧传感器 启动SCR后的氮氧传感器 指示尿素泵的实际工作状态 指示尿素泵内部错误，如电磁阀、驱动单元和EEPROM等 提示空气尿素比过低 指示结冰条件 指示尿素溶液的纯度状态 控制尿素是否喷射 向发动机控制单元发送SCR错误标识符

备注：

SCR：Selective Catalytic Reduction

CRT: Continuously Regenerating Technology Diesel Particulate Filter NOx:氮氧化物