发动机后处理结构原理
柴油发动机后处理系统故障诊断思路分析
柴油发动机后处理系统故障诊断思路分析1. 引言1.1 引言柴油发动机后处理系统是保障柴油发动机高效、环保运行的重要组成部分。
随着环保要求日益提高，后处理系统在柴油发动机中的作用愈发突显。
随之而来的也是一系列可能出现的故障问题。
故障诊断对于保障后处理系统的正常运行至关重要。
我们有必要对柴油发动机后处理系统的故障诊断思路进行深入分析和研究。
本文将从后处理系统概述、常见故障及原因分析、故障诊断步骤、故障诊断工具和方法、故障排除与修复等方面展开论述，希望能够为工程师们提供一些参考和帮助。
在现代社会，对于环境保护的要求越来越高，因此对柴油发动机后处理系统的故障诊断有了更为迫切的需求。
通过本文的研究，我们希望能够为相关人员提供一些实用的指导，使他们能够更好地诊断和修复柴油发动机后处理系统的故障，从而保障柴油发动机的高效、环保运行。
2. 正文2.1 后处理系统概述柴油发动机后处理系统是针对柴油发动机废气排放中的氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）和碳氢化合物（HC）进行处理的系统，主要包括SCR（选择性催化还原）、DPF（颗粒物过滤器）和DOC（氧化催化器）等部件。
后处理系统的主要作用是将发动机废气中的有害物质转化为无害的气体排放，以满足环保要求。
后处理系统的工作原理是利用催化剂将废气中的有害物质在化学反应中转化为无害的物质，其中SCR系统通过尿素溶液喷射进入排气管中与NOx进行反应，将其转化为氮气和水蒸气；DPF系统则通过滤网捕获颗粒物并定期进行再生，将固态颗粒物氧化转化为气态颗粒物排放；而DOC系统则主要是通过氢气和一氧化碳将残余的碳氢化合物氧化为二氧化碳和水。
后处理系统是现代柴油发动机必不可少的重要部分，能有效减少排放对环境的影响。
对后处理系统的正常运行非常重要，需要及时诊断和处理各种故障，保证系统的有效工作。
2.2 常见故障及原因分析1. SCR催化转化剂堵塞：SCR催化转化剂堵塞是柴油发动机后处理系统常见的故障之一。
柴油国六后处理介绍
碳载精度很准 3、标定周期长，工作量大--为实现碳载模型的全工况覆盖，需要
确；
各种工况进行覆盖标定，周期长、工作量大；
主模型
压差模型
对DPF两端的压差值（排气被压） 标定周期短， 进行测量，计算DPF捕集的碳载量； 精度高；
对DPF的压差（排气被压）有要求--要求DPF在满碳时的压差要有 明显增长。所以，碳化硅后处理是较好的选择；
通俗的说，DPF就是把排气中的碳颗粒先收集 起来，到一定程度后集中处理掉。将排气污染物转 化为无污染的气体。
DPF
2
碳化硅载体 堇青石载体
一. 后处理DPF介绍
2、DPF工作原理介绍：
（1）DOC工作原理
作为DPF正常工作的一个重要前提，先介绍一下DOC的功能及原理。
DOC是一种含有贵金属的催化器，使发动机排气中污染物发生氧化反应，
主要功能有如下四个：
1）氧化CH和CO 。DOC载体表面涂覆铂、钯贵金属催化剂，主要对尾气中的
CO和CH发生氧化和还原反应；
(2CO+O2→2CO2
HC+O2→CO2+H2O 2NO+O2→2NO2 (250-
350°C)
2）消除尾气中的可溶性有机物SOF（发动机机油或者未燃HC生成）；
3）作为DPF再生的前级，提高DPF再生温度：
被动再生时，作为前级将NO氧化为NO2提高再生温度，NO2氧化C颗粒；
主动再生时，在开启后喷（加热模式）时，对发动机排出的CH发生氧化反应，
释放热量，提升DPF再生温度（250℃起燃，后端温度可以达550℃以上）；
4）作为SCR的催化剂的前级将NO氧化为NO2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ增加SCR催化剂的性能；
国四发动机后处理系统
国四发动机后处理系统国四排放研究背景压燃式柴油机由于柴油及其燃烧方式的特征，排放的HC、CO相对汽油机少的多，但排放的NOx和PM大量并存。
因此，柴油机排放控制的重点应该是降低颗粒物和NOx的排放量。
为了满足欧Ⅳ及以上排放要求，柴油机单靠燃烧改进等机内净化技术已经很难满足越来越严格的排放法规，尾气必须通过柴油机外的排放后处理装置才能达标。
排气污染物限值变化趋势排放控制技术原理及缺点技术路线的选择根据汽车工业发达国家的发展经验，当前主要有两条技术路线：一、EGR+DPF/DOC路线（美国路线）二、优化燃烧+SCR路线（欧洲路线）SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原）是实现欧Ⅳ/Ⅴ最快捷的途径，也是实现欧Ⅵ的必要手段。
同时，采用SCR技术的发动机可以更有效的降低NOx的排放，并且有明显的节能特点。
决定因素：1、我国能源资源有限，50%以上依赖进口。
SCR技术比EGR技术节油5%～7%。
2、我国目前炼油水平不高，硫含量在250ppm以上。
EGR要求含硫量在50ppm以下。
3、SCR技术有达到国IV以上的排放标准潜力。
国IV机型和国V机型可选用同一发动机技术平台。
国四发动机后处理系统工作原理后处理系统选用了选择性催化还原系统，其作用是先通过优化燃，再使用选择性催化还原SCR来降低因燃烧优化而产生的NOx排放，欧洲普遍采用该系统。
其化学反应原理是采用尿素水溶液作为还原剂，尿素在高温下分解成成NH3和CO2，产生的NH3作为还原剂，将废气中的NOx还原成N2的过程。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2ONO+NO2+2NH3→4N2+12H2O当SCR系统工作时，电控单元采集柴油机的转速和扭矩信号、排气管中的排气温度信号、催化器温度信号后电控单元根据输入参数，查找存储的尿素喷射脉谱图，计算出此时所需的尿素量。
后处理系统讲解(原理及故障)5-文档资料
4
仪表
MIL灯 驾驶员报警灯 尿素液位指示灯 DPF碳载量指示灯 DPF再生状态灯 发动机故障灯
5
MIL灯介绍
应GB17691-2018要求，在仪表有Mil灯，用于提示排放相关故障。
国五 或
国六
国六MIL灯和国五区别：国六MIL灯的显示状态更加复杂，但不再和排放限扭有直接联系 。
26
DPF
何时激活主动再生——大量的标定工作保证积碳模型的准确性
27
DPF
变型车
积碳模型VS变型车
以下结构的变化会影响国六后处理 积碳模型的变化： 发动机功率 路谱 排气管长度 车辆功能 进气系统 后处理系统结构
监控项目 尿素液位 尿素质量
尿素消耗低
尿素不喷射
EGR阀卡滞 系统被篡改 尿素解冻不成
功
计时开始
不计时
OBD系统确认故障发 生后
OBD系统确认故障发 生后
OBD系统确认故障发 生后
OBD系统确认故障发 生后
OBD系统确认故障发 生后
满足解冻条件后
驾驶员警告 激活
液位<10%前 计时开始后
计时开始后
计时开始后
DFC_PPDsBattErrSplyLine DFC_PPDsHeatrMonErr DFC_PPDsHeatrOL DFC_PPDsHeatrPcbCirc DFC_PPDsHeatrScb DFC_PPDsHeatrScg DFC_PPDsIDEMon DFC_PPDsIDENegUOff DFC_PPDsIDENegUOn DFC_PPDsIDEPosOverU DFC_PPDsIDEPosScb DFC_PPDsIDEPosScg DFC_PPDsIDEShntCirc DFC_PPDsPwrDcdcMax DFC_PPDsPwrDcdcMin DFC_PPDsSnsrSig DFC_PPDsSnvtyFac DFC_PPDsTempMeaHi DFC_PPDsTempMeaLo DFC_PPDsTempMeaNPL
康明斯_依米泰克_后处理解析
• 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
燃油系统
CM2150E 双核模块，
采用 Cummins 高压油泵，
在国 III 基础上升级，
系统压力和欧三相同
增加存储能力，软件
采用 CRIN 3 喷油器
增加了 OBD 功能。
Turbocharger
后处理系统
外形尺寸
HX40W 同国三型号相 集成的排放处理系统
国四发动机和国三及未来
同
带一个 Nox 传感器，满足 OBD1+ 国五发动机相同，应用选
应用选件通用
欧 III 型号相同压缩空气驱动的尿素喷射泵
CES 开发喷射算法和喷嘴
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
• 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
国六柴油发动机后处理典型故障原因及排查方法研究
国六柴油发动机后处理典型故障原因及排查方法研究（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）胡贤淼摘要：随着国六排放的升级，商用车已经全面切换进入国六阶段。
由于国六排放法规的加严，符合国六排放标准的柴油发动机，其后处理结构与国五柴油发动机完全不同，控制系统和逻辑以及产生的故障也更加复杂。
本文通过对国六柴油发动机后处理结构、运行特性和典型故障的研究，分析故障产生的原因，掌握故障对应排查方法，快速解决客户问题，降低故障对客户的影响，可以增加客户的出勤率，提升用户满意度，减少客户经济损失。
关键词：国六排放；后处理故障；驾驶性能限制系统；氧化催化转化器；柴油颗粒捕捉器；选择性催化还原中图分类号：U472.9 文献标识码：A0 引言随着GB 17691—2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》的正式执行，商用车已经全面进入国六阶段。
对比国五阶段后处理相关故障的车辆限制最高扭矩（发动机最大扭矩转速至调速器断油开始点转速间的最大输出扭矩降至外特性扭矩的60%），国六排放法规后处理相关故障的车辆限制区分为初级驾驶性能限制系统（发动机最大扭矩转速至调速器断油开始点转速间的最大输出转矩降至外特性扭矩的75%），和严重驾驶性能限制系统（除初级驾驶性能限制外，限制车辆运行速度至20 km/h，即跛行模式）。
在后处理故障激活驾驶性能限制系统后，对用户带来的感知和影响将更加明显。
如国五轻货运输车辆在后处理故障时虽然被限制最大扭矩，但由于载重较轻，实际上产生影响较小。
而国六激活严重驾驶性能限制系统后，限速至20 km/h 后车辆则无法正常运营。
为快速消除用户对国六车辆后处理故障的抱怨，本文基于现有国六柴油发动机的运行特性，对国六柴油发动机后处理典型故障进行分析，探究故障产生的原因以及排查的步骤，形成可行的诊断方案。
1 典型国六柴油机后处理的结构和原理为满足国六排放法规对NO X 和PM 的严苛要求，国六发动机在国五发动机基础上进一步优化了尿素后处理系统，并增加了后处理颗粒再生系统。
第6章 汽油机后处理净化
传质过程
反应产物从催化剂内表面脱附
脱附的反应产物自内孔向催化表面扩散 (内扩散)
表面反应过程
（化学动力学 过程 ）
产物分子从催化剂外表面经滞流层向流体主体扩散 (外扩散)
吸附作用是一种或数种物质的 原子、分子或离子（吸附质）附着 在另一种物质（吸附剂）表面上的 过程。
化学动力学过程
吸附过程 表面反应过程 脱附过程
三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技 术。
三效催化转化器一般采 用蜂窝结构载体，蜂窝表面 有涂层和活性组分，与废气 的接触表面积大，当发动机 的空燃比在理论空燃比附近 时，催化剂可将90%的碳 氢化合物和一氧化碳及 70%的氮氧化物同时净化。
目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国内外 汽油车排放控制技术的主流。
机内净化技术
以改善发动机燃烧过程为主，对降低排气污 染起到很大作用，但不同程度地给汽车的动 力性和经济性带来负面影响。
随着对发动机排放要求的日趋严格，改善发 动机工作过程的难度越来越大，能统筹兼顾 动力性、经济性和排放性能的发动机将越来 越复杂，成本也急剧上升。
后处理净化技术
排气系统
在尽量不影响发动 机性能的同时，在 排气系统中安装各 种净化装置，利用 净化装置在排气系 统中对废气进行处 理来降低最终向大 气环境排放的污染 物。
尽可能减少流经催化转化器气 流的涡流和气流分离现象。
防止气流阻力的增大 ❖ 壳体的形状设计要求
进气端形状设计
保证进气流的均匀性，使废气尽可能均匀分布在载 体的端面上，使附着在载体上的活性涂层尽可能承 担相同的废气注入量，让所有的活性涂层都能对废 气产生加速反应的作用。
三效催化转化器壳体结构及材料
6.2 三效催化转化器
潍柴国四后处理系统介绍
2、SCR系统部件组成
2.1 SCR系统部件组成-尿素泵
2.2 SCR系统部件组成-喷嘴
2.3 SCR系统部件组成-尿素箱
2.4 SCR系统部件组成-SCR箱
SCR箱包含三个部分：载体、催化剂、封装
2.5 SCR系统部件组成-尿素管路
2.6 SCR系统相关传感器
氮氧传感器
排温传感器(0-1000℃)
ECU端子号
K75 GND K54 K59 K53 K76 BAT+
说明
CAN H_1 地线
CAN H_0 K线
CAN L_1 CAN L_0
+24V
3.1整车上诊断接口样式 国III及国IV大部分厂家
福田H4
中间为一通槽
中间有隔板
设备端诊断接头
5、国IV车上的故障灯
闪码灯：也可叫做SVS灯，作用同国III，用于读取故障码，包括后 处理故障；标志各厂家不统一，福田：SVS
不可清除代码：
当NOx排放超标时，要存储不可清除代码，此代码要储存400天或9600 发动机运行小时。
同时至少指示下列导致排放超标的原因： 1、尿素用尽 2、反应剂定量喷射动作中断 3、反应剂质量差 4、反应剂消耗量过低 5、不正确的EGR流量，或EGR不起作用 6、高NOx排放
3、BOSCH系统对OBD的支持
2、标定设备的变化
V6.2
ES581
软件 ➢ 变量与EDC7不同，轨压、喷射部分相同 ➢ INCA5.4不能进行EDC17的标定
ES590（CAN线）
硬件 ➢ 刷写通过CAN,诊断接口增加CAN线连接 ➢ ES585不能进行EDC17的标定
3、诊断接口的变化
诊断接口序 号 1 4 6 7 9 14 16
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发动机后处理结构原理
发动机后处理结构原理是指用于发动机尾气排放控制的系统结
构原理。
发动机在运转过程中会产生大量的废气排放，其中包括氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等有害物质。
这些有害物质会对环境和人体健康造成危害。
为了控制发动机的尾气排放，大多数现代发动机都采用了后处理系统。
发动机后处理系统主要由三部分组成：废气再循环（EGR）系统、催化剂转化系统和颗粒物过滤器（DPF）系统。
废气再循环系统通过将部分废气重新引入燃烧室中，降低氮氧化物的产生；催化剂转化系统利用催化剂将有害物质转化为无害物质；颗粒物过滤器系统通过降低排放颗粒物的浓度，减少对环境的污染。
发动机后处理系统的结构原理是通过这三个系统进行协同工作，控制发动机尾气排放。
废气再循环系统和颗粒物过滤器系统主要降低氮氧化物和颗粒物的排放，而催化剂转化系统主要降低一氧化碳和碳氢化合物的排放。
这三个系统的协同工作可以有效地降低发动机尾气排放的有害物质，对环境和人类健康造成的危害得到了有效的控制。
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