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尾气排放四代技术教材,2011年6月苏州金龙,一、概述二、EGR+后气处理器技术原理介绍三、尿素喷射+SCR后处理器技术介绍四、OBD系统技术介绍五、国IV发动机使用维护六、国III、国IV发动机故障案例,锡柴电控国IV技术介绍,柴油机是所有内燃机中效率最高的一种动力装置,全世界的重型货车、城市大巴、工业设备等几乎全部都是用柴油机来提供动力。在欧洲,柴油机驱动的小汽车正日益流行,柴油机将成为未来汽车动力设备的首选。柴油机采用稀混燃烧方式，氧气过量，所以尾气中的CO、HC比汽油机少的多，NOX和颗粒物PM比汽油机多，因此柴油机的主要控制对象是NOX和颗粒物PM。研究表明,柴油机排放的颗粒大小只有亚微米级,所以几乎全部可以被吸入人体内。会增加心脏病和呼吸道疾病的发病率。因此,全球越来越多的政府部门和卫生机构把DPM确定为人类致癌物质或可能的人类致癌物.,锡柴电控国IV技术介绍,第一部分概述,重型柴油车排放标准国3/4/5已于2006年发布，等效欧洲。实行时间表分别是2008年、2010年和2012年，北京市在2008年开始执行国4。国4技术已经进入我国社会。国4的排放限值NOx从5.0降至3.5、PM从1.0降至0.02（单位：g/kwh）。国际上，通过进一步改进国3发动机机内燃烧技术、再加上（SCR或（EGR+DPF）来实现。系统部件也较多，技术也非常复杂。,锡柴电控国IV技术介绍,我国选用何种技术，主要有以下三个方面考虑：技术压力国3发动机及其国4/5升级考虑。并未完全掌握自主核心技术，为了满足新的法规要求，仍需寻求国外技术支持。后处理技术，同样面临这个问题。成本压力原型机的成本压力，主要来自高压共轨供油系统。后处理的成本压力，估计占产品的三分之一。燃料中硫含量降低成本。硫含量降低至100ppm以下（或者50ppm以下）。社会压力基础结构:采用SCR技术带来一系列社会基础结构的改变：专用尿素、储存、供给等等。燃料质量在各地区差异作弊问题。,锡柴电控国IV技术介绍,要实现欧IV对NOX和PM都较低限值，目前有两条技术路线：其一是先通过喷射系统优化和喷射定时提前以降低颗粒物，再使用SCR（选择性催化还原）来降低因燃烧优化而产生的NOX排放；其二是EGR（发动机废气再循环）+DPF（颗粒捕集器）路线，即先通过废气再循环降低排放中NOX的成份，再用颗粒捕集器捕集因使用EGR而略有增加的颗粒物，从而达到同时降低NOX和PM的效果。从国际来看，无论哪种技术，都是成熟技术。都是通过进一步改进欧3发动机机内燃烧技术、再加上后处理装置。,EGR:EGR+后气处理器SCR:尿素喷射+SCR后处理器,锡柴电控国IV技术介绍,技术优缺点,锡柴电控国IV技术介绍,注：其中绿色部分为明显的技术优势,锡柴电控国IV技术介绍,技术优缺点,注：其中绿色部分为明显的技术优势,两种系统的技术和应用成本分析,增加用于降低NOx排放的尾气后处理SCR系统，同时需要引进尿素供给系统。引进带冷却的废气再循环系统（EGR）。引进降低颗粒物排放的尾气后处理DPF系统。与国三相比，燃油系统具有更高的喷油压力空气系统需具备提供高EGR率的能力，例如，可变涡轮几何面积（VTG）增压系统壁流式主动再生颗粒捕捉系统,锡柴电控国IV技术介绍,两种系统的技术和应用成本分析,燃油经济性比较相对于国三发动机，SCR国四发动机可节约燃油MAX3%，同时消耗尿素3%左右；到国五阶段，SCR发动机尿素消耗增加到4-6%，但是燃油消耗可进一步减少到5%。而EGR+DPF国四发动机燃油基本不变。而到国五阶段，EGR技术路线的尾气后处理装置需要进行主动再生，燃油消耗将进一步增加，预计比国三发动机增加2%；基础投入SCR面对的主要问题是尿素供应基础设施，而EGR面对的主要问题是如何解决低油硫的供应。考虑到中国能源短缺，而尿素生产比较普遍，因此我国中重型车用柴油机实施欧排放宜首选SCR技术路线。,锡柴电控国IV技术介绍,一、概述二、EGR+后气处理器技术原理介绍三、尿素喷射+SCR后处理器技术介绍四、OBD系统技术介绍五、国IV发动机使用维护六、国III、国IV发动机故障案例,锡柴电控国IV技术介绍,第二部分EGR系统,目前我厂EGR系统采用DENSO系统C31，主要机型为C10、L10、681等。ECU安装在发动机上。,EGR系统的主要传感器为：节气门、EGR阀、MAF传感器、DPS传感器已经相关的管路和后处理器POC。,锡柴电控国IV技术介绍,带DPF的国4排放典型控制系统,锡柴电控国IV技术介绍,EGR可有效地降低NOx排放，但随着EGR率的增加，缸内较低的氧气浓度将会增加颗粒物的排放，并使发动机的排气烟度增加，在中小负荷时烟度值比较小，而大负荷时会使柴油机的排气烟度增大，所以为达到欧排放限值，EGR率一般控制在15%以内，同时还需配合使用DPF微粒捕集器。然而这项技术却潜伏着危险：一方面燃料一中的硫会使微粒捕集系统中毒失效；另一方面，废气中含有的灰分会逐渐地堵塞捕集器，增加排气背压，使油耗恶化。因此，有时在DPF的上游增加一个氧化催化转换器（DOC），其基质用贵金属如白金涂层，就能够改进再生过程的效率，还将进一步降低HC的排放。在某些发动机上也有只用DPF或DOC来转化PM的。,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,1、节气门 节气门是EGR柴油机的重要部件，它是一个内部带闭环控制的智能执行碟阀，用来调节节气门开度。在不通电和故障状态，节气门处于全开状态。,锡柴电控国IV技术介绍,2、EGR阀 EGR阀装在EGR冷却器下游，EGR阀通过CAN线与ECU连接。该EGR阀同时采用双提升阀的结构，可以满足大废气流量与大废气压差的运行情况。,锡柴电控国IV技术介绍,3、MAF传感器 MAF传感器为热线式，MAF传感器必须装在空气滤清器和增压器之前的管路中。MAF传感器应垂直向下安装。MAF传感器有5根线，3根线为空气流量传感器，2根为环境温度传感器。传感器应垂直向下安装。,锡柴电控国IV技术介绍,4、DPS传感器 DPS传感器用于检测颗粒后处理器（POC）两端的压差。传感器的压差端口必须向下与垂直方向的夹角在20之内。,DPS传感器安装示意图,锡柴电控国IV技术介绍,5、后处理器 EGR所采用的后处理器是颗粒后处理器（POC）。后处理器壳体为POC内部DOC总成于Filter（过滤器）保护件，同时起到正确引导气流，消除柴油机排气噪音作用。POC后处理器壳体需耐酸腐蚀，采用不锈钢304为封装壳体材料。POC载体总成含有铂以及其他化学试剂成分，不可用手直接接触后处理器载体，若已经接触需过后立即洗手。,锡柴电控国IV技术介绍,颗粒捕捉器,锡柴电控国IV技术介绍,一、概述二、EGR+后气处理器技术原理介绍三、尿素喷射+SCR后处理器技术介绍四、OBD系统技术介绍五、国IV发动机使用维护六、国III、国IV发动机故障案例,锡柴电控国IV技术介绍,第三部分SCR系统,目前我厂所用SCR系统主要是BOSCH系统的EDC17和DeNOx2.2。EDC17的燃油系统ECU和后处理DCU集成在一个ECU内，主要用于我厂的L30、640、68F、440、L50、591、M10、833等平台。DeNOx2.2是燃油系统用DENSO的ECU,主要用于我厂的682、730等平台。,锡柴电控国IV技术介绍,系统工作原理,SCR系统包括：尿素水溶液储罐、输送装置、计量装置、喷射装置、催化器以及温度和排气传感器等。系统的基本工作原理是：尾气从涡轮出来后进入排气混和管，利用商业用的固体尿素和水（水溶液浓度为32.5%0.5%），在混和管上安装有尿素计量喷射装置，喷入尿素水溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成NH3，在SCR系统催化剂表面利用NH3还原NOX，排出N2和H20。该路线在欧洲采用的较多，这种方案对发动机的燃油消耗比较低。,锡柴电控国IV技术介绍,带SCR的国4排放典型控制系统,与国三发动机相比仅多了SCR后处理部分，燃油部分基本不变，但有单独的处理器DCU或集成ECU.,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,SCR系统实车布置,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,尿素喷嘴位置,尿素喷嘴,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,水加热方式的管路,锡柴电控国IV技术介绍,各类传感器,锡柴电控国IV技术介绍,NOx传感器NOx传感器总成包括传感器及NOx传感器控制器两部分，见如下示意图，线缆长度越700mm。传感器部分使用螺柱直接安装在排气管支座上。NOx传感器控制器部分需要使用2个8的螺栓将其固定在整车上。,NOx传感器控制器的安装要求：NOx传感器控制器要求防水防尘，且应避开整车电瓶，以防止干扰！NOx传感器控制器不能带电焊接，不要用手触摸其插接器端子，防止有静电，防止其内部元件的损坏。,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,环境温度传感器,锡柴电控国IV技术介绍,1、5排温传感器排温传感器的测温部分是铠装的PT200的薄膜铂热电阻元件。排温传感器检测进入催化器的排气温度。,锡柴电控国IV技术介绍,后处理器,锡柴电控国IV技术介绍,一、概述二、EGR+后气处理器技术原理介绍三、尿素喷射+SCR后处理器技术介绍四、OBD系统技术介绍五、国IV发动机使用维护六、国III、国IV发动机故障案例,锡柴电控国IV技术介绍,OBD（On-Board Diagnostics for Vehicle Emission Control Systems）,指排放控制用车载诊断系统,它具有识别可能导致排放超标的故障区域的功能，并以故障代码的方式将该信息储存在电控单元存储器内，同时点亮故障指示灯（MIL）。当故障导致排放明显恶化时，激活发动机减扭矩功能，避免排放进一步恶化、提醒驾驶员尽早进行维修。当NOx 排放量超过5g/kWh 时，激活故障指示灯。当NOx排放量超过NOx 限值7.0g/kWh，扭矩限制器起作用，扭矩限制到60-80%。,第四部分OBD系统,SCR故障指示灯,MIL故障指示灯,锡柴电控国IV技术介绍,故障指示灯,锡柴电控国IV技术介绍,诊断接口:诊断接口满足ISO15031-3标准要求，接口位于驾驶员右侧仪表盘中盖板下，从驾驶员位置可以较容易连接，接口定义如下所示：,锡柴电控国IV技术介绍,OBD故障的故障诊断仪的使用：选择锡柴欧四OBD，如下图所示,锡柴电控国IV技术介绍,在诊断仪显示“功能选择”界面中,1、动力总数居2、清楚故障排放信息3、冻结帧4、汽车信息5、排放相关信息,一、概述二、EGR+后气处理器技术原理介绍三、尿素喷射+SCR后处理器技术介绍四、OBD系统技术介绍五、国IV发动机使用维护六、国III、国IV发动机故障案例,锡柴电控国IV技术介绍,第五部分维护使用,（一）启动发动机 打开电源开关，打开钥匙电源，故障灯良发动机自检，自检完毕后故障灯熄灭，然后可以启动发动机。启动时不能踩油门，启动过程控制其根据水温自动修正供油量，踩油门不会加快启动过程，只会造成启动后因为油门过大而使发动机转速立刻升高。造车燃油浪费，发动机运动件加快磨损。,锡柴电控国IV技术介绍,（二）发动机和车辆的操作 车辆起步：按常规操作，尽量一档起步，避免高档为起步。加速油门踏板操作：按常规操作，但在一定条件下，控制器为了保护发动机免受过热、过载的伤害，或为避免发动机冒烟，猛踩油门并不能得到想象中的急速加速。换档点的推荐：为了使发动机获得更好的动力性和更省油，建议发动机的换档转速应在发动机最大扭矩点偏上一点附近，以换完档后的发动机转速在1100r/min以上为参考标准。带档滑行：1，油门开度为零；2，发动机转速高于900转/分；3，带档。带档滑行指的是在车速较快的中长距离滑行时，带着档位，由车辆的惯性带动发动机转动，同时发动机对车辆起到辅助减速作用。一般发动机转速高于900转/分，喷油器不喷油，可以节省燃油。涉水行使的注意事项：当车辆过积水路面时，注意要避免电控系统因为进水而受到损害和失效。原则上控制器离水的高度因该超过200mm,并且在水面接近此高度时车辆应以小于10公里的时速通过，在积水较浅时车辆应慢速通过。跛脚回家功能：在某些不正常情况下，比如油门踏板传感器失效，或者曲轴传感器失效，或者蓄电池电压过高时，发动机的故障灯点亮提醒，控制器控制发动机以较低转速和较小的负荷运行，车辆可以慢速开到服务站。电控发动机进入失效保护策略模式时，司机在确定机油、冷却水没问题且没有异响时，可以放心开回修理厂。,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,（三）停机 必须关闭钥匙开关一段时间（1820秒）后才能关闭车辆的总电源开关。电器部分的日常维护1、发动机故障指示灯 当打开点火开关后，系统对故障灯的电路进行自检，点量故障灯，如系统无故障，则故障灯在2秒钟后熄灭；当电喷系统出现一般故障后故障指示灯点亮，如为严重故障则闪烁；当电喷系统故障排除或消失后，故障指示灯熄灭；当发生故障时，及时通知相关的维修人员进行维修。燃油系统的日常维护1、不要加注不符合国标的燃油，应该在正规的加油站加注燃油，在任何拆装情况下要保持燃油不被污染。2、燃油滤清器采用锡柴认证的滤清器，如使用不合规格的滤清器造会成发动机电控系统等零部件的磨损、损坏等故障。,进排气系统的日常维护1、进排气系统的作用是保证进气清洁、充足，排气通畅。如果进排气系统出现问题会引发零件早磨，燃油耗高、功率不足等。空气滤清器的使用：2、绝对禁止发动机在不装空气滤清器或空气滤清器失效的情况下工作。3、每运行50-200小时，应对滤芯进行清洁积尘，检查密封性等，每运行2个月（5000-8000公里）应对空气滤清器的整体滤芯进行更换。由于车辆用途使用差异性大，应该灵活调整保养、更换周期。混合尿素液维护1、在车辆每次运行前后添加添加燃油的同时要进行尿素液的添加，添加量按照尿素箱的刻度，不能超过上限，否则容易溢出。尿素液有一点腐蚀性，必须使用特殊的储存容器。2、尿素随车辆运行有消耗，定期添加尿素的责任也必须由用户来完成。3、此外，在温度较低（-11）的情况下，尿素-水溶液会结冰，用户应根据实际情况定期检查尿素加热管路。,锡柴电控国IV技术介绍,润滑系统的日常维护1、欧IV发动机零部件的精度很高，对机油油品的要求较高，必须使用CH级以上级别的发动机机油:2、使用锡柴指定规格的机油。3、用户要定期检查油底壳内的油面高度和油品质量，油面高度要保持在油标尺的上下限度之间，机油变质后要及时更换。4、汽车每行使10000Km（或每累计工作时间250小时），应更换滤清器。以免造成零部件的磨损和烧蚀。启动频繁或经常在高速大负荷下运行应缩短换油周期。5、日常驾驶应避免急速停车，开车和停车应该怠速运转3-5分钟，使润滑油路的油压建立起来，避免瞬时缺油，损坏增压器及其他零部件。冷却系统的日常维护1、尽量使用冷却液以免发动机结垢，导致散热效果差，影响发动机性能和可靠性。2、添加冷液，注意冷却液不能加的过满，应该留有1/10膨胀空间。,锡柴电控国IV技术介绍,一、概述二、EGR+后气处理器技术原理介绍三、尿素喷射+SCR后处理器技术介绍四、OBD系统技术介绍五、国IV发动机使用维护六、国III、国IV发动机故障案例,锡柴电控国IV技术介绍,第六部分故障案例,锡柴电控国IV技术介绍,一、CAN通讯方面的问题症状：发动机ECU无法与后处理DCU进行通讯。疑点：主要原因是ECU的CAN通讯未与DCU的CAN通讯线进行连接。要求：1）将ECU的CAN通讯线37（CANHi）、17（CANLo）分别与DCU的CAN通讯线214（CANHi）、215（CANLo）进行并联。2）将ECU的CAN诊断线36（CANHi）、16（CANLo）分别与DCU的CAN诊断线211（CANHi）、212（CANLo）进行并联。,二、车速信号获取方式问题症状：整车行驶中报车速传感器故障，故障代码为P0502，闪码为21。原因：无法识别和接收车速，主要原因是车速信号获取方式不一致。车速信号获取方式分CAN获取车速和车速传感器获取车速两种方式。1）CAN获取车速如果技术协议要求车速信号从CAN总线获取，则整车CAN需将车速信号发送到CAN总线，车速信号发送地址：0CFE6C17。2）车速传感器获取车速如果技术协议要求车速信号从车速传感器获取，则整车需将车速信号接入发动机ECU整车接口的V14号脚。车速信号要求参照技术协议。,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,三、环境温度传感器安装位置的布置现状：目前为止环境温度传感器是各个整车厂家最容易漏装的部件。安装要求：环境温度传感器作为必装件安装，要求将环境温度传感器安装在远离热源、干燥通风能正确反映环境温度的位置。建议协议中明确环境温度传感器的安装位置，否则很多厂乱装，很多都不符合我厂的要求。,下图是对比图：,安装不正确：与整车线束绑在一起，没有可靠固定；离热源太近。,安装正确：有专用支架固定，通风、远离热源。,四、后处理DCU无法连接，仪表不显示尿素液位问题症状：整车行驶正常，故障灯报闪码为91或92；用诊断仪检测，故障代码为P3000或P3001；仪表不能正常显示尿素液位。疑点：DCU通讯线路连接不正常，导致无法发送和接收数据。DCU损坏，导致无法正常通讯。后处理部分电源问题，DCU没有正常供电。,锡柴电控国IV技术介绍,五、尿素泵建压不正常症状：1）整车未发现其他故障，而后处理尿素泵无法正常建压；2）整车未发现其他故障，而后处理尿素泵建压只能达到800hPa左右；疑点：1）请检查尿素泵进回尿素管是否接反。2）请检查尿素管路是否有弯折、脱落、损坏和断裂情况。,锡柴电控国IV技术介绍,六、传感器防水问题症状：出现批量报机油压力传感器故障，以及少量其他传感器报故障原因：经过检查发现机油压力传感器接插件里面有大量的水，导致报机油压力传感器故障；其他传感器也是检查到传感器接插件里面有水。要求：需要车间注意传感器的防水问题，以防止批量报机油压力传感器故障和其他传感器故障。,锡柴电控国IV技术介绍,锡柴电控国IV技术介绍,1、机型：6DL1-E3 系统：DENSO故障症状：马达运转但无法起动，无故障码检查过程：该车为下线新客车，根据柴油发动机正常运行要素，先检查了进气通道和柴油管路，无异常；再根据电装系统特点，检查电气系统，实测相关电路，46号有24V电压，5、6、7主电源也同时得电，PCV1和PCV2的脚头也有24V电，应该具备起动的条件。后松开共轨管进油管，点马达发现不出油，由此判断PCV未工作，后查到控制机器副停车开关的50号线带常电，重新理线后，使50号线不带24V常电，起动正常。,国III发动机故障案例,2、机型：6DF3 系统：BOSCH故障症状：马达运转但无法起动，无故障码检查过程：该车为公交车，运行里程数千公里，在运行中的一次熄火后，无法起动，经检查各相关电路，发现控制线路的1.40号电压不正常，只有14V左右，正常应该为24V，电源电压，短接24V电后，可以正常起动，再查后发现发动机仓的副停车开关接触不良，即1.47信号线有时有24V电，使发动机无法启动，重新整理了副停车开关后，机器起动顺利。,锡柴电控国IV技术介绍,故障分析：这两个案例都是由于副停车开关原因造成的故障。副停车开关是比较容易被忽视的地方，其正常状态应该是处于常开断电，如果副停车开关带电，就会导致发动机无法起动。,3、机型：4DF3 系统：BOSCH故障症状：转速最高只有1800转，故障诊断为P100E，解释为“减压阀打开”。检查过程：用户车，运行约3000公里，根据诊断仪提示，先重点检查低压油路，未发现异常，检查所有相关电路，测量各传感器及燃油计量单元，均在正常范围内。分析认为可能还是油路问题，既然低压油路无问题，把检查的重点放到油泵上，经更换油泵，问题解决。,锡柴电控国IV技术介绍,4、机型：6DF3 系统：BOSCH故障症状：马达运转但无法起动，诊断仪显示故障码为P0088，解释为：“超出最大轨压”。检查过程：该车为公交车，运行约3000公里左右。根据故障码显示为“超出最大轨压”，经服务站检查电路均正常，拔出喷油器后外接起动看喷油状况，不喷油；更换高压油泵后发动机顺利起动。,锡柴电控国IV技术介绍,故障分析：这几个故障都是油泵的问题，前一个可能是由于油泵溢流阀卡死在打开状态，燃油进油泵后有一部分燃油立刻从溢流阀回掉，轨压无法正常建立，导致发动机起动困难；后面两个故障比较奇怪，第2个报“轨压过大”的码却又没有报“减压阀打开”，很难理解；第3个只报了“减压阀打开”故障，如果第2个和第3个合起来就比较还理解了。喷油器不喷油无非就是轨压无法建立或者喷油器没有通电，喷油器电路检查过是正常的，只能使轨压无法建立，问题出在油泵上。因此，有时故障码也是不能简单去理解。,5、机型：6DF3 系统：BOSCH故障症状：转速上不去，共轨回油管发烫，故障诊断仪检测有P0652，解释为“ECU传感器电压2过低”；P100E，解释为“轨压限制阀打开状态。”检查过程：该车是商品车未出厂，分析认为轨压限制阀打开是ECU起动了保护措施，根据故障码P0652中“传感器电压2”提示，应是油门2的电源，测量油门2电源线1.84为0伏，接地线1.76为5伏，均不正常，为接反状态，重新接线，使1.84为5伏，1.76接地，起动发动机，故障消失，发动机运行正常。,锡柴电控国IV技术介绍,6、机型：6DL2-35E3 系统：BOSCH故障症状：空车机器运行正常，汽车跑起来后故障灯亮，同时转速上不去，故障诊断仪检测有P0652，解释为“ECU传感器电压2过低”。检查过程：该车是解放车，用户已运行2万多公里，分析认为故障码中“传感器电压2”应是油门2的电源，测量油门2电源线1.84为0伏，信号线1.80实测0伏。临时通过借电处理，由1.77短接一根线到1.84，再路试，故障排除。,锡柴电控国IV技术介绍,故障分析：油门的六根接线正常状态下，信号1的电压应该是信号2电压的两倍，油门1和油门2电源应该是5V，油门2信号应该是0.3751.92V，油门1信号应该是0.753.84V，数值相差不能太大。如果不是这种关系，系统就会对油门踏板进行限制，那么发动机就会无法加速。,谢谢大家,