WP12国Ⅳ柴油机SCR系统的工作原理

SCR（尿素喷射）系统控制原理如图1-56所示，当SCR系统工作时，电控单元接收柴油机的转速和转矩信号、排气管中的排气温度信号后，查找存储的尿素喷射脉谱图，计算出此时的尿素喷射量。当排气温度达到180℃时，ECU控制尿素泵动作，进行预注过程。如果预注过程顺利完成，排气温度达到200℃以上时，ECU驱动尿素喷嘴动作，将一定量的尿素喷入SCR催化器入口前端。

图1-56 SCR系统控制原理

在排气管的混合区，尿素遇高温分解成NH₃和CO₂，与排气充分混合后进入SCR反应装置。在催化反应区，NH₃和NO_x反应生成N₂和H₂O，排到大气中。整个处理过程的反应式如下。

尿素水解为氨气：

CO（NH₂）2+H₂O→2NH₃+CO₂（要求温度200℃以上）

SCR后处理反应：（在催化转化器内）

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O

4NO+O₂+4NH₃→4N₂+6H₂O

2NO₂+O₂+4NH₃→3N₂+6H₂O

1.SCR系统工作过程

SCR系统的工作过程分为初始化、预注、加料、排空四个阶段。

（1）初始化阶段开始：系统从T15上电后开始进入系统自检状态，如果有误，系统会一直停留在此状态。如经过检查没有错误或者存在的错误不影响系统工作则转入下一状态。

（2）预注阶段发动机起动后，正常状况下系统会很快进入预注阶段。预注可分为除气、建压和喷射阀检查三个步骤。

①除气：尿素泵转，喷射阀打开，将管路中空气排出，从而为建压做准备。

②建压：尿素泵转，喷射阀关闭，建立起900kPa的系统压力。潍柴EDC17电控系统尿素泵运转、建压的条件是排气温度达到180℃。

③检查喷射阀：尿素泵运转，喷射阀打开一下，管路内压力下降，尿素泵提速，将管路内压力维持在900kPa。这个步骤顺利完成就完成了对喷射回路的检验。

预注过程喷射回路流程如图1-57～图1-59所示。

图1-57 预注过程1（除气）(www.xing528.com)

图1-58 预注过程2（建压）

（3）加料阶段当排气温度达到200℃后，发动机ECU发出命令，控制喷射阀开启、向排气气流中喷射尿素。只要加料系统处于加料状态，无论喷射阀是否喷射，尿素泵都会连续运转，以保持合适的系统压力。尿素喷射速率取决于车辆的负荷率。在车辆的正常行驶中，多数情况下，喷射率不是恒定的。喷射阀是以脉冲形式向排气气流喷入指定数量的尿素溶液。多余的尿素回流尿素罐。

图1-59 预注过程3（喷射阀检查）

加入尿素条件：

①排气处理器进口排气温度超过200℃。

②没有某些现行的与SCR系统相关的故障码。

③回路压力在775～1050kPa范围内，喷射阀开闭正常。

④尿素罐液位高于3%。

⑤尿素罐内尿素溶液温度上限80℃，下限-3℃。

表1-14为系统各元件发生故障时，对尿素喷射的影响。

表1-14 不同故障对尿素喷射影响

（4）排空阶段当驾驶员断开钥匙开关后，SCR系统需要经过排空过程后才能自动关闭，以防止尿素溶液留在系统中、水分蒸发后形成结晶。排空需要90s。

排空状态时，可以听到供给单元内换向阀动作的“卡嗒”声和泵运转的声音，换向阀动作改变尿素溶液的流动方向。尿素泵抽出喷射阀和压力管中的所有尿素溶液，将其泵送回尿素罐。

如图1-60所示，在此过程中，喷射阀将开启，消除管路中产生的真空，以使排空更彻底。完成净化后，系统的大部分部件中都将没有任何剩余尿素。如果在完成排空前，ECU无开关电源因为蓄电池断开或其他原因断开，ECM将会记录一个故障码：“上次驾驶循环未排空”。

图1-60 排空阶段