Emitec Gen 3无气式SCR系统介绍

“国六”标准是目前世界上最严格的排放标准之一,将于2020年开始实施。目前在国内一线城市,满足第六阶段排放标准的重型柴油车已经大面积运行,主要是垃圾车、清洗车、洒水车等城市环卫车辆和轻型客货车。在北京市环境保护局官网上了解到,近两年达第六阶段排放标准的重型柴油车均装配了北京福田康明斯ISF3.8系列发动机,后处理系统采用SCR+DPF+DOC的组合形式,两个氮氧传感器,5个排气温度传感器。

SCR系统尿素泵使用的是Emitec Gen 3无气式尿素泵,采用了尿素箱底部安装方式,拆卸尿素泵前需要排空尿素箱。尿素溶液经过可拆卸式环型过滤器的过滤后直接进入尿素泵的吸液口,基本取消了吸液管的结构。尿素溶液经过内部加压后由喷射管路输送到喷嘴计量单元,根据ECM发出的喷射指令控制尿素量的喷射。

尿素泵安装

图一 尿素泵外型

图二 尿素泵外型

尿素泵在安装后,超声波感应区用来检测尿素液位和质量,以CAN报文的形式传递尿素溶液信息。如果将尿素泵拆下,超声波感应区空置,尿素泵就检测不到尿素液位和质量信息。

图三 液位温度传感器

尿素泵结构

图四 尿素泵结构透视图

尿素泵内部的主要结构有电控单元、变频式电磁泵、尿素压力传感器、尿素温度传感器、尿素液位传感器、电磁泄压阀、PTC加热器、连接线束等。

这些结构件通过三个支架连接和密封,结构比较紧凑。

图五 圆柱形外壳及安装位

图六 支架安装密封及尿素流向

泄压阀

图七 尿素泄压阀外形

泄压阀是一种常闭式电磁阀,常温电阻在11.6Ω左右。在不工作时,铁芯将膜片紧压住回流孔。泄压阀卡滞在常开位或者橡胶隔膜密封不紧会造成建压不成功;泄压阀卡滞在常闭位会造成尿素泵不能泄压。

尿素泵工作原理

预注建压

尿素泵接收到发动机指令后开始建压,此时泄压阀、喷射计量阀常闭。电磁泵由泵内电控单元控制工作,将尿素溶液吸入泵内加压至5bar(相对压力),然后进行泄漏测试,通过后进入喷射前等待阶段。(见下图尿素流向图)

图八 进液回路

图九 尿素经过泄压阀和压力传感器

图十 尿素到达喷着接头出口位置

喷射阶段

尿素泵接收到喷射指令后,控制喷嘴打开,尿素溶液喷出,系统根据尿素喷射量改变电磁泵工作频率,将尿素压力维持在5bar。

清空阶段

尿素泵清空时,电磁泵停止工作,喷嘴关闭;泄压阀打开,尿素溶液经过回流孔泄压。此时尿素压力迅速下降到常压状态(大气压力)。

图十一 泄压阀工作,尿素回流

尿素泵电路

图十二 尿素泵针脚定义

图十三 内部电路板针脚

SCR系统线路图

从SCR系统接线来看,液位温度传感器没有采用传统上的结构,而是作为单独的模块,将计算的尿素信息通过CAN报文传送至尿素泵和ECM。这样做可以省略对尿素箱信息的整车数据标定工作,缩短产品开发的周期。