GDV后处理系统介绍
发动机后处理结构原理
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。
- 1 -。
重卡用国V发动机排气后处理系统设计
Ｋｅ ｒ ｓ Ｈｅ ｖ ｕ ｙｔｕ ｋ Ｃｈ ｎ ｅ ｓｉｎ Ａｆｅ－ｒ ａｍｅ ｔ ｙｗｏ ｄ ： ａ ｙｄ ｔ ｃ ； ｉａ ｒ Ｖ ｍｉｓ ； ｔｒｔｅ ｔ ｎ ｏ ＣＬ Ｎｏ： ６ ．３ Ｄｏ ｕ ｎ ｏ ｅ Ａ Ａｒｉｌ Ｃ ． Ｕ４ ４２ ４ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ： ｃ ｔｃｅＩ １ ７ ．９ ８ （ ０ ２ ０ ． ７０ Ｄ： ６ １７ ８ ２ １ ） ７ １．５
ＰＭ ． １ ０
８
Ｐ： ４ Ｍｎ１
Ｅ Ａ ０ Ｐ２０
Ｏｘ ３ ： ５
ＮＯ ：Ａ ｘ３ Ｏ
ＰＭ： ４ ｎｌ
周２
Ｐ Ｏ１ Ｍ： ５ ／ ０ ５ ，２０ ／
＇ ０ 欧 Ｉ ２ ６ ０ Ｖ
２０ ０７
Ｐ ｎ ∞ Ｍ
ＮＯ ：． ｘ２０
Ｐ ０ｏ ７ Ｍ： ２
闲３
Ｐ ｔ １ Ｍ｜．０ １
Ｎ ｘ转 化率可 达 ８％ Ｏ ５ 以上 ， 种后 处理 技术 方案 的作 两
ＮＯ １ ｘ ０，
２】 （３ ｌ
ＮＯ ： ７ ｘＯ２ Ｏ＝ ｒ３５
Ｊ２０ Ｐ０ ９
Ｐ Ｍ曲． ０１
用机 理 见图 ２ 。
Ｎ 由４ Ｏｘ ２ １ 欧 Ⅵ ０４ 以后
用 的是过 量空气 燃烧 和 高压缩 比技 术 ，ｃ Ｏ和 ｃ Ｈ排 排放 要 求 的 ，比如 欧Ⅵ 排放 ， 需要对 不 同后 处理 技 放 比汽 油机 低得 多，由于 Ｎ ｘ和 Ｐ 人体健 康伤 害 术进 行组 合才 能实 现 。 Ｏ Ｍ对
极大 ，因此 柴油 机排放 控 制主要 控 制 Ｎ ｘ和 Ｐ ，柴 ０ Ｍ
前 言
柴油重型载货汽车京Ⅴ电控及后处理技术
柴油重型载货汽车京Ⅴ电控及后处理技术近年来，全球各国的政策越来越严格，对柴油重型载货汽车的排放和环保要求也越来越高。
在这种背景下，京Ⅴ电控及后处理技术逐渐成为重型载货汽车领域的热点话题。
下面我们就来详细介绍一下这项技术的相关内容。
京Ⅴ电控技术是指采用电子控制系统，对发动机进行智能化、精准化的控制，实现更为高效、环保的燃烧。
京Ⅴ后处理技术则是指对柴油发动机排放物进行全面净化处理的技术。
这两项技术的结合，可以在保证重型载货汽车高效运行的同时，降低其对环境造成的影响。
京Ⅴ电控技术的核心在于电子控制单元(ECU)，它通过对发动机运行状态、燃油供应量、氧气浓度等参数的监测和控制，提高发动机的燃烧效率，降低燃油消耗和废气排放。
同时，京Ⅴ电控系统还可与车载网络集成，实现更为智能化的控制管理，提高了机动车的安全性和舒适性。
京Ⅴ后处理技术的核心在于新增的尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)技术，它主要通过加入具有还原性的尿素，在高温下催化还原氮氧化物(NOx)。
这种技术虽然对车辆容器、管路等造成了一定的影响，但可以将柴油排放物中的NOx降低约90%以上，大幅度降低对大气环境的污染。
除了电控和后处理技术的优化之外，京Ⅴ柴油重型载货汽车的设计也得到了逐渐完善。
例如，采用轻量化材料，降低了车辆重量，减少了燃油消耗；同时还使用了更为先进的发动机缸内直喷技术，使燃油的燃烧更为充分，排放更为清洁。
综上所述，京Ⅴ电控及后处理技术已经成为柴油重型载货汽车领域中的一项重要技术。
它的出现不仅符合环保和低碳经济的要求，同时也给重型载货汽车行业注入了更为智能化、高效化、环保化的动力，将对行业的未来发展起到积极的推动作用。
除了京Ⅴ电控及后处理技术，近年来还出现了一些其他的柴油车排放技术，例如欧Ⅵ标准，以及新兴的电动柴油混合动力模式。
欧Ⅵ标准是欧洲针对柴油车排放问题提出的新标准，其要求更加严格，要求柴油车在排放NOx、PM、CO等物质方面均能达到极低的水平。
柴油国四发动机后处理系统课件
后处理系统是柴油国四发动机的核心技术之一，对于满足国家排放法规具有重要 意义。
作用
后处理系统能够显著降低发动机尾气中的有害物质含量，如氮氧化物、颗粒物等， 减少对环境的污染，同时也有助于提高发动机燃油经济性，提升发动机整体性能。
02
后处理系统核心组件与技术
氧化催化器
功能
工作原理
通过贵金属催化剂（如铂、钯等）降 低CO和HC的氧化活化能，使其在较 低的温度下与排气中的氧气发生氧化 反应。
柴油国四发动机后处理 系统课 件
contents
目录
• 柴油国四发动机后处理系统概述 • 后处理系统核心组件与技术 • 后处理系统故障诊断与排除 • 后处理系统维护与保养
01
柴油国四发动机后处理系统概述
系统组成与工作原理
组成部分
工作原理
技术特点与优势
高效催化转化
颗粒捕集再生 智能控制
பைடு நூலகம்
系统在发动机中的地位和作用
管路堵塞
由于油品质量、积碳等原因，可 能导致后处理系统管路堵塞，影
响系统正常运行。
故障诊断方法与步骤
01
02
使用专业诊断仪
检查传感器
03 视觉检查
常见故障排除案例分析
04
后处理系统维护与保养
系统维护周期与内容
维护周期 维护内容
保养操作方法与注意事 项
保养操作方法
注意事项
系统维护后的性能检查与评估
性能检查
在维护和保养完成后，应对后处理系统进行性能检查，包括排放性能、燃油经济性能等，确保系统正常运行，并 达到国家和地方的相关排放标准。
性能评估
根据性能检查结果，对后处理系统的性能进行评估，识别存在的问题和不足，提出改进意见和建议，为后续的系 统优化和升级提供参考。
欧5后处理技术介绍
背景介绍
国V氧化型后处理技术介绍
目录
国V SCR后处理技术介绍
总结
威孚力达 | 2014-4-1 | 威望于品质 孚信于用户
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背景介绍
排放法规的升级 NOx
国V
Trade-off
PM
国IV
法规要求
ESC
柴油机主要污染物
ETC
NOx(g/kWh) 国IV
NOx(g/kwh) 实验循环 原机 6.52 6.87 实验结果 1.76 1.658 排放限制 2 2 转化效率 73% 75.87% 原机 0.01 0.016 PM(g/kwh) 实验结果 0.01 0.016 排放限制 0.02 0.03
ESC ETC
威孚力达 | 2014-4-1 | 威望于品质 孚信于用户
DOC催化剂额外要求（国IV→国V）
DOC + POC
1，DOC需要对NO具有一定氧化能 力，生成的的NO2对后级POC捕集 的soot颗粒具有氧化能力；
DOC + DPF
1，DOC需要对NO具有一定氧化能 力，生成的的NO2对后级DPF捕集的 soot颗粒具有氧化能力； 2，如果主动再生采用喷油再生， DOC需要对喷射燃油具有快速起燃 的能力，且相同喷油量升温越高， 速率越快，则越好； 3，DOC需要具有更佳的热稳定性。 Soot
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国V SCR后处理技术介绍
AOC*也叫AMOX，就是通常说的氨捕集催化剂。 由于国五标准要求SCR催化剂更高的转化效率，同 时也就需要更高的尿素喷射量，从而容易造成多余 NH3逸出，所以需要在后端加装氨捕集催化剂。
GDI(汽油机缸内直喷技术)排放特性及后处理
GDI排放特性及后处理1前言随着经济的发展及人民生活水平的不断提高,汽车保有量越来越大。
汽车在带给人类巨大便利的同时也带给人类严重的环境污染，为此世界各国纷纷制定愈来愈严格的排放法规，以减少汽车废气排放污染。
为满足排放法规的要求，人们对发动机排放控制技术的研究也在不断的深入。
2汽油机有害排放物的成分及其危害汽油机排放物的成分非常复杂,除了N2、O2、CO2、H2和水蒸气等无害外，其余均为有害成分，主要是从排气管排出的废气和其它部位漏出的燃料蒸汽以及从曲轴箱窜出的气体，主要包括不完全燃烧生成的CO，未燃烧的燃料HC，高温燃烧时生成的NOx 等。
（1）CO是城市大气中的主要污染物，而汽车排出的CO占整个大气中的90%以上，CO易与血红蛋白结合，致使人体缺氧，引起头痛、头晕、呕吐等症状，严重时可使人窒息死亡；（2）NOx、HC化合物在阳光中紫外线照射作用下发生一系列的链式化学反应，NOx 是光化学烟雾产生的主要元凶，使人眼红、头痛、手足抽搐，还会使植物枯死并使橡胶破裂。
空气污染的危害广泛而深远，已严重威胁着人类的生存与发展。
3传统内燃机有害成份的生成机理3.1CO生成机理CO是一种不完全燃烧的产物，是汽油机排气中有害成分浓度最大的物质，其生成主要受混合气浓度的影响，在过量空气系数Φa＜的浓混合气工况时，由于缺氧使燃烧中的碳不能完全氧化成CO2，CO作为中间产物生成。
在Φa＞1的稀混合气工况时，理论上不应有CO产生，但实际燃烧过程中，由于混合不均匀部分区域的Φa＜1条件成立，由局部燃烧不完全而产生CO或者已成为燃烧产物的CO2 和H2O在高温时吸热，产生热离解分解反应，由此生成CO。
3.2HC生成机理HC排放物的生成除了曲轴箱通风口漏出和油箱蒸发外，主要是不完全燃烧、壁面淬熄等原因：（1）不完全燃烧：发动机运转时，若混合气过浓或过稀，或着废气被严重稀释，或者点火系统发生故障，则火花塞可能不跳火，或者跳火后不能使混合气着火，或者着火后又在传播过程中熄灭，致使混合气中部分燃料，甚至全部燃料以未燃HC形式排出，使HC排放明显升高。
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。
柴油国六后处理知识科普
柴油国六后处理知识科普随着国标GB17691-2018的发布，全国各地正式进入国六倒计时阶段，同时为了打赢蓝天白云保卫战，部分地区更是提前执行国六排放标准。
对于柴油车而言，要想满足号称史上最严苛排放标准的国六，都必须在后处理上进行大规模的技术升级，那么满足国六排放的后处理系统到底是什么，都包含哪些内容？后处理系统定义GB17691-2018中对后处理系统的定义为：催化器（氧化型催化器、三元催化器，以及任何气体催化器）、颗粒捕集器，除氮氧系统、组合式降氮氧系统的颗粒捕集器，以及其它各种安装在发动机下游的削减污染物的装置。
国六排放技术路线及系统架构国六排放常见的解决方式有含EGR的技术路线，以及不含EGR的技术路线，而不含EGR系统的技术路线对于SCR系统的要求以及尿素消耗会更高，并且国内使用非EGR路线（Hi-SCR)的厂家屈指可数，目前国内主流的技术方案都是采用EGR+DOC+DPF+SCR+ASC系统。
一、EGR+DPM+DOC+DPF+SCR+ASC系统国六除了对NOx和PM排放进行了更严格的规定，还规定了CO、HC、NH3等排放限值，同时也会增加对PM排放的监控。
NOx和PM 的生成条件本身就是矛盾的，通过EGR系统减少NOx值的同时PM颗粒物的排放就会增加，为了处理PM颗粒物的排放，上述系统在后处理中增加了DPF（颗粒物捕捉器）用来处理捕捉PM。
但是DPF在捕捉到一定量的PM时（即碳载量），便需要提升排放温度来再生DPF，于是便多出了DPM（博世HCI喷射系统），用于再生时给排气管喷射一定量的燃油，提升DPF的再生温度。
二、EGR+HCI（燃油计量喷射系统）+DOC+（c）DPF+SCR+ASC系统该技术路线同上述基本相同，往发动机内部引入低温EGR，减少气体的体积膨胀，这样就可以将更多的废气引入到气缸中，从而限制排放，也有国六会监测EGR的废气温度。
用于DPF再生的HCI燃油喷射系统功能相似于博世DPM系统，实现尾气的升温用于DPF再生。
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火 DEF不能燃烧，如果加热DEF其中的 水将被蒸发同时氨气会被释放出来。
泄漏（大量溢出） – 用沙子等其他吸 收剂吸收所泄漏的DEF。避免污染水 源，通知相关部门告知污染情况发生。
DEF的存储
▪ DEF的存储时间通常为 6-12 个月. ▪ 为使DEF发挥到达到最大的功效, 建议存储温度控制在 -
?
部件位置
EGP前后温度传感器 测量催化器前后的温 度变化
氮氧化物传感器测 量EGP出口的NOx 的含量。
热敏电阻
在 EGC 上有两个热敏电阻 一个进口热敏电阻，一个出口热敏电阻
。 它们都用于监测催化器温度。
氮氧化物传感器
氮氧化物传感器总成是由传感器和转 换模块组成。电化学反应的传感器将 NOx的含量变为模拟的信号传给模块，
保持火焰温度足够高可以充分燃烧掉颗粒物 曲轴转角
柴油如何燃烧
燃油喷射呈雾 燃油被热空气加 富含烟雾的燃烧的产物
化
热开始蒸发
(CO, Particulates)
热的空气和燃油喷 最初的燃烧分解
雾混合
燃油
高温火焰边缘 (NOx, CO2 & H2O)
燃烧工程学手段
减少微粒排放 目的 ▪ 增加喷射压力 ▪ 提前燃烧 ▪ 多次喷射 ▪ 提高增压压力 ▪ 使排气氧化
11° C ～30° C 之间。高温可能导致DEF中的水蒸发使溶 液的浓度提高。
典型的DEF消耗
DEF消耗： 4% to 6% （在国4排放的车辆上） 5%～7% （在欧5排放的车辆上）
消耗量取决于车辆行驶时的负载情况！！
后处理系统部件
欧四排放发动机后处理系统
Vehicle Air Supply
而变成白色的DEF结晶。 – 在-11°C时开始结冰。
DEF 注意
.
吸入 可能性极低--可能导致鼻子、咽喉和 上呼吸道刺激。 皮肤 中等可能性--长时间接触后皮肤刺激， 需要用清水或肥皂水清洗。 眼睛
进入眼睛可能导致眼睛刺激，及时用 大量的清水冲洗10 到 15 分钟。 吞食 如有吞咽，对口、咽喉和胃部刺激
* 需要后处理
排放物的降低
g / k W . h r * PM scale x10 *
16
14
12
10
-43%
-12%
8
6
4
-56%
2
Euro 0
0
Euears
-29% -33%
Euro 3
PM -95%
13 years
-30% -43%
-80%
Euro 4
Euro 5
康明斯 I.E.M 系统
康明斯 IEM 集成排放管理
发动机管理
单 ECM
OBD 排放管理
后处理管理
单个控制模块 CM2150
结合
发动机加后处理系统 控制装置和车载诊断
通过 J1939 数据通信接口通信
排放管理 后处理管理 车队数据管理
Cummins I.E.M.
• 智能电子系统根据发动机负荷/运 转对DEF喷射进行精确控制
标准SCR反应
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
慢速
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O
慢速
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
慢速
排气处理液(DEF)
▪ 尿素是在农业、医药、食品及化妆品中 广泛采用的原料，而且非常安全
▪ 排气处理液是什么样的
– 32.5%的尿素水溶液。 – 无毒、无污染、无爆炸性、不易燃。 – 清澈的液体。 – 可能有轻微的氨气味。 – 泄漏出来的DEF很容易因为水分蒸发
• 除使 N0x 与 PM 排放降低外，还使 HC, CO大幅降低 • >5% 燃油经济性改善 • >10% 功率提高
满足未来世界排放法规的 车用柴油机技术
燃烧循环中的气缸温度
压缩
燃烧
扩散
缸内气体温度
start end
-BDC
TDC
曲轴转角
BDC
局部火焰温度
控制火焰温度和控制排放有害物
保持火焰温度足够低可以抑制NOx的产生
* EPA 2007
欧II EPA 1994 EPA 1998
EPA 2004
<1000 PPM 350 PPM 15 PPM
NOx [g/HP-hr] [g/Kw-hr]
0.2
* EPA 2010 (欧VI )
0.01 0.02
0.10
颗粒物 [g/HP-hr] [g/Kw-hr]
0.100.15
Euro4
PM g/kWh
0.18
0.16
欧 II
0.14
0.12
0.10 欧 III 0.08
0.06
颗粒过滤器
0.04
0.02 欧 V
欧 IV
SCR
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
NOx g/kWh
SCR系统原理及排气处理液(DEF)
SCR 示意
Urea Injector Gas Flow
增加最小燃烧温度
方法 ▪ 高压共轨系统 ▪ 电子控制燃油喷射 ▪ 电控多次喷射 ▪ 采用增压器 ▪ 催化转化器
燃烧工程学手段
减少NOx排放 目的
▪ 降低进气温度 ▪ 推迟燃烧起点 ▪ 多次喷射 ▪ 稀释可燃混合气
减少最大燃烧温度
方法 ▪ 采用空对空中冷 ▪ 电子控制燃油喷射 ▪ 电控多次喷射 ▪ 采用EGR
ISDe Euro 4
全球汽车排放法规
Euro EPA Either Euro or EPA Japan
车用重型柴油机排放限值
Particulate [g/HP-hr]
0.10
US02
TIER-3
US98
0.09
0.08 0.07 0.06 0.05
Optional Phase-In for NOX
SCR catalyst
排气处理液喷射到热的排气管中，根据水解反应分裂成氨水和二氧化碳 (>160 C):
(NH2) 2CO+H2O
=
2NH3 + CO2
SCR 是基于 NOx和氨水在催化转化器上的的化学反应:
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
快速反应
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
2007-2009
EURO-III
0.04
0.03
0.02
EURO Transient
0.01
EURO-V
EURO-IV
0.00
US10
US07
0
1
2
3
4
5
NOx/NOx+HC [g/HP-hr]
公路用车 EPA & 欧洲标准
7.0 5.0 4.0
5.0
3.5 2.5
2.0 1.2
欧III
* 欧IV 2006 * 欧V 2009