国4尾气后处理解析.doc

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国4尾气后处理解析
下面以康明斯发动机为例
ISD发动机
• 采用康明斯现有ISDe 系列基础结构 ，在ISDe国三发动机基础上，通过对燃油系统和控制系统的升级，应用康明斯CES的SCR后处理技术开发实现的ISDe系列国四产品。

• ISDe系列国四机型开发也是康明斯全球Equinox项目的一部分，是康明斯为欧5，巴西欧4和中国国四开发的具有统一性能和结构的电控发动机。因此产品同时向欧5靠近，以利升级。
ISL发动机
• 采用康明斯现有ISLe 系列基础结构 ，在ISLe国三发动机基础上，通过对燃油系统和控制系统的升级，应用康明斯CES的SCR后处理技术开发实现的ISLe系列国四产品。
• ISLe系列国四机型开发也是康明斯全球Rainbow项目的一部分，是康明斯为欧5，巴西欧4和中国国四开发的具有统一性能和结构的电控发动机。因此产品同时向欧5靠近，以利升级。
• 欧四和欧五相对于欧三来讲,ECM电控特性相同,但是增加了支持CES后处理和OBD功能。
•

排量（国III，国IV）
4.5l (4 cyl) 6.7L(6cyl)
基础机
Endeavour （CM850国IV）
Remus （CM2150国III）
排放达标能力
Euro 4
Euro 5(仅改变标定和后处理）
排放控制技术
SCR
选择性催化还原

缸盖和活塞
缸盖：0.7 DCS，和国III相同
活塞：ISB 07 Piston，和US 2007项目相同
ECM和控制
CM2150E 双核模块，在国III基础上升级，增加存储能力，
软件增加了OBD功能。
燃油系统
高压油泵：Bosch CP3.3NH-MD, 国三为
系统压力：1800 bar ,国III为1600bar
喷油器： CRIN 3， 国III为CRIN1.6
增压器
HE221-4Cyl /HX35W， 和欧III型号相同
后处理系统
集成的排放处理系统
带一个Nox传感器，满足OBD1+要求
压缩空气驱动的尿素喷射泵
CES开发喷射算法和喷嘴
外形尺寸
国四发动机和国三发动机相同，应用选件通用
ISDe 国四 性能上得到的益处
• 大幅提高扭矩
• 相对国三ISDe高达17%的改进
– 6 缸最大扭矩1100 Nm
– 4 缸最大扭矩 760 Nm
• 功率提高
– 6 缸最大功率 300 ps
– 4 缸最大功率 200 ps
• ISDe4 除完成一般运行试验外，DCEC发动机内部整车考核100万公里,后期终端客户试验里程为350万公里,确保发动机的使用可靠性;
• 发动机整车三高试验(高温\高原\高寒),能保证发动机具备广泛的应用范围.
• 发动机完全具备国三的控制特性
• 发动机外围尺寸与国三保持一致
ISDe 欧4 成本优势
• 极大地改进了燃油经济性
– 相对国三ISDe 降低 7%
• 将尿素的消耗计算在内，如行驶 50,000 英里，油耗的降低相当于每年节省800英镑（英国）
• 保养间隔的改进
– 使用CH-4以上的润滑油，可保证发动机的良好运行并延长更换周期
– 低排放
– 更低的周期运行成本
ISLe国四发动机的架构
排量
8.9l (6 cyl)
基础机
Gryphon （US 2007项目）
Romulus （国三全球平台）
排放达标能力
Euro 4
Euro 5(仅改变标定和后处理）
排放控制技术
SCR
选择性催化还原

缸盖和活塞
缸盖和国三相同
活塞将采用铝活塞
ECM和控制
CM2150E 双核模块，在国III基础上升级，增加存储能力，软件增加了OBD功能。
燃油系统
采用Cummins高压油泵，系统压力和欧三相同
采用CRIN 3 喷油器
Turbocharger
HX40W同国三型号相同
后处理系统
集成的排放处理系统
带一个Nox传感器，满足OBD1+要求
压缩空气驱动的尿素喷射泵
CES开发喷射算法和喷嘴
外形尺寸
国四发动机和国三及未来国五发动机相同，应用选件通用
•
• ISLe4 发动机是一个用于多重卡车用发动机关键特性的理想动力符合重型卡车的特性及耐久
• 性
– 外型尺寸紧凑，重量轻
– 对于9升发动机来说具有最大的功率／重量比
– 燃油经济性
• 与国3发动机相比燃油经济性提高了5-7%
• 与采用EGR系统的欧4发动机相比经济性估计提高8%
– 低噪声
– 发动机可直接升级到欧5排放潜力
欧四技术——SCR
排气
SCR
催化器
尿素喷嘴
尿素喷入高温排气后分解为氨和二氧化碳（>160 °C）:

(NH2) 2CO+H2O 2NH3 + CO2
SCR的作用是基于氧化氮与氨按照下列化学式的催化转化:
4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2O
8NH3 +6NO2 7N2 + 12H2O
SCR系统示意图
AdBlue---尿素介绍

尿素与水混合成32.5%溶液
标准：ISO22241
无毒、无污染、无爆炸性、不易燃
透明液体，有淡氨水气味，
在农业、医药、食品及化妆品中广泛采用的原料，
使用适宜的运输与储存设备，不会对使用者造成不便。

尿素潜在问题
泄漏
泄漏导致结晶
盐 – 腐蚀 – 危害软金属、某些聚合物及水泥
容器需用不锈钢、铝或聚乙烯材料
温度为零下11摄氏度时开始结冰
OBD ---- 车载诊断系统
确保SCR正确使用,向驾驶员提供故障提示;
提供诊断接口及软件系统支持;
可用诊断工具检查OBD历史故障；
尾气处理器（EGP）

u 有3个串联单元，氨扩散器，催化器，消声装置；
u 氨扩散器将氨分散在催化器表面
u 催化器进行NOx转化，最低反应温度为200C；
u 消声装置是消除排气噪声
u 安装在距增压器排气口1~4m处；
u 不能承受超过硫含量3000ppm燃油
AdBlue供给罐
u 用量相当于燃油消耗量的：
-----欧4 为5%
-----欧5 为7%
u 罐体标出体积，以便在ECM设定时容易识别；
u 材料为：不锈钢，镁铝合金，中高密度聚乙烯；
u 不透明，使驾驶员无法看到液位，这样当诊断为空时还有一定的量，避免吸入空气；
u 罐通大气，有一定的膨胀空间，通气孔设计要防止结晶堵塞；
u 目前没有防止因车辆翻滚后，不许尿素泄露的法规。
u 加注口设计要防止液体溅出，腐蚀其它部件；欧洲汽车制造商协会（ACEA）正在制定加注口标识，并有警示司机加注正确的液体；
u 罐有排放口可定期维护，出口有70微米的滤清器过滤罐内杂质；
罐传感器
u 罐内要有液位和温度传感器，详细要求见AEB；
u 具有系统诊断，空罐监测，液位显示及报警等；
u 向泵发出指令确定给泵流量，估计尿素的用量；
u 启动罐加热器，检测是否工作或过热；
u 温度低于0℃开始加热，一直到7 ℃保持加热。

管路
u 管路要求有足够的强度，不能被吸瘪；
u 供给管的流量25L/h,推荐的管内径6mm;
u 回流管推荐的管内径4mm;
u 罐和泵尽量靠近，减少截流和空气残留影响
计量泵
u 计量泵是高精密部件
u 计量泵耗气量17.5~22L/min.要考虑空压机的泵气量与负荷率；
u 要防止脏空气进入，有专门滤清器（5微米）；
u 正常工作耗电量32瓦，内部加热器工作时<200瓦,
u 峰值时<300瓦，最长工作时间30秒；
u 供气压力范围6~12巴；
u

SCR系统与Adbule的气候考虑
u Abdul在-11℃开始结冰，推荐保持在高于冰点15℃，即4℃；
u 用电加热或发动机冷却液加热；0℃开始加热到7℃关闭；
u 推荐的最高工作温度60℃，正常与环境温度接近；
u 要提供10%的膨胀空间；