Технология SCR DeNOx 2.2 нейтрализации выхлопных газов дизельных двигателей. Технический документ (2013 год)

Таблица 1 Семейство моторов WP12 Euro-IV

Модель

WP12.480E40

WP12.460/430/400/375/336/300/270E40

Рядный, жидкостное охлаждение, 4-тактный, турбокомпрессор, интер-кулер,

Тип мотора

электронный впрыск Common Rail

Диаметр×Ход поршня

126×155

[мм]

Объем[L]

11.60

Мощность[kW]

353

338/316/294/276/247/221/199

Max об/мин

2100

1900

Max момент

1970 при 1200-1500 об/мин

2110/1600 при 1000~1400 об/мин

Min потребление

198

195

топлива [г/(kWчас)]

Рис. 1 Общий вид дизельного двигателя WP12 Euro-IV

3 Принципы работы SCR-технологии

Технология SCR используется достаточно широко и применяется, главным образом,

для устранения окислов азота NOx из выхлопных газов. Чтобы эффективно

преобразовывать NOx в азот при относительно низких температурах в систему SCR

должен входить подходящий восстановитель и катализатор. Для восстановления

NOx в азот можно использовать либо аммиак, либо мочевину. Аммиак представляет

собой одно из наиболее ядовитых химических соединений, так что использование его

здесь нежелательно, но возможно использование реагента, который мог бы

высвободить аммиак в нужный момент и в нужных количествах. В качестве такого

реагента обычно применяют мочевину, которая нетоксична, не имеет выраженного

вкуса и обладает другими полезными свойствaми. Схема функционального

взаимодействия блока управления двигателем EDC17 и SCR-модуля DeNOx

2.2

показана на Рис. 2.

3

Рис. 2 Принципиальная схема работы EDC17 и DeNOx 2.2

Принцип работы SCR-технологии состоит в следующем: выхлопные газы

направляются турбонагнетателем в выпускной тракт, согласованным образом

в выпуском тракте через специальную форсунку распыляются порции раствора

мочевины, капельки мочевины нагреваются выхлопными газами и входят в реакции

гидролиза и пиролиза с выходом аммиака NH₃, и уже высвободившийся NH₃

избирательным образом на специальном катализаторе восстанавливает NOx к азоту N₂,

уравнения реакции приведены на Рис. 3. Иногда, дополнительные каталитические

решетки устанавливаются за SCR катализатором, обеспечивающим переход аммиака в

чистый азот, с целью избежать утечек аммиака, которые могли бы составить вторичное

загрязнение.

Рис. 3 Принципиальная схема SCR-технологии

Мочевина (NH₂CONH₂) в присутствии воды распадается при высокой температуре

на NH₃ и CO₂ , реакция не требует специальных каталитических условий

Получающийся аммиак NH₃ и NO, NO₂ , содержащиеся в выхлопных газах,

взаимодействуют на SCR-катализаторе с образованием азота и воды:

4

С целью предотвратить возможные утечки аммиака дополнительный катализатор,

обеспечивающий окисление аммиака иногда устанавливается сразу за SCR-

катализатором - на выходе получается азот и вода

4 Устройство SCR-системы

SCR-система состоит из каталитического конвертора (SCR-глушитель), магистрали

доставки мочевины (Модуль Подачи SM), устройства дозированного впрыска мочевины

(Дозировочный Модуль DM), бака для мочевины, контроллера модуля подачи DCU

(Dosing Control Unit), соответствующих трубопроводов и проводов. Схематически

система изображена на Рис. 4.

Рис. 4 Принципиальная SCR-схема

WP использует второе поколение системы DeNOx, производства BOSCH - систему

DeNOx 2.2, которая не использует сжатый воздух в качестве одного из основных

5

компонентов. Описание системы DeNOx 2.2 приводится ниже.

Система DeNOx состоит из двух частей: Модуль Подачи (SM) и Дозировочный

Модуль (DM). Контроллер DCU модуля подачи интегрирован в ECU (Electronic Control

Unit - основной контроллер двигателя), так что работа насоса подачи мочевины и

связанных с ним устройств, контролируется управляющими сигналы из ECU. Модуль

подачи (SM) включает в себя насос, клапан, фильтрующий элемент, датчик давления,

которые заключены в общую оболочку, безопасную для окружающей среды.

Дозирующий модуль (DM) включает в себя PWM-управляемый дозирующий клапан-

форсунку

(PWM - Pulse Width Modulation), расположенный на входе в SCR-

катализатор. Контроллер, взаимодействуя с ECU, получает текущие параметры работы

двигателя, использует полученные сигналы о температуре на катализаторе и др.,

вычисляет объем мочевины для впрыска и контролирует работу форсунки,

осуществляющей впрыск соответствующего объема в выхлопной тракт. Форсунка

(модуль DM) установлена в выхлопном тракте, ее рабочая температура

поддерживается охлаждающей жидкостью двигателя автомобиля. Назначение

форсунки - отмерить и распылить в выхлопном тракте мочевину согласно команде

контроллера. При контакте с высоко нагретыми выхлопными газами в выхлопном

тракте мочевина разлагается на аммиак и воду, перемешивается с выхлопными газами

и попадает в SCR-конвертор. В каталитическом конверторе NH₃ взаимодействует с NOx

с образованием азота и воды, которые выбрасываются в атмосферу. Компоновка и

общий вид системы DeNOx 2.2 представлены на Рис. 5 и Рис. 6.

Рис. 5 Основные компоненты SCR-системы

6

Рис. 6 Внутреннее устройство SCR-блока

Рис. 7 Внешний вид SCR-блока

дизельного двигателя WP12

дизельного двигателя WP12

5.1.2 Требования к установке

(1)

SCR-глушитель дизельного двигателя WP12 представляет собой контейнерного

типа каталитический конвертор с размерами

(Д x Ш x В)

630x519x600,

он устанавливается на готовый автомобиль на место традиционного глушителя и

крепится стальными монтажными лентами. Способ установки описан на Рис. 7.

Блок должен быть надежно зафиксирован в правильном положении

-

неправильная установка может привести к повреждению поверхностной

термоизоляции или не обеспечить надежной фиксации.

(2)

Требуется использовать эластичные амортизаторы в местах крепления

каталитического конвертора к раме автомобиля - с целью избежать жестких

вибраций, которые могут повредить внутреннее керамическое наполнение

катализатора.

(3)

Каталитический конвертор

- существенно тяжелее по сравнению с обычным

глушителем, так что производитель автомобиля должен проверить существующую

систему крепления на прочность и, в случае необходимости, изменить конструкцию.

(4)

Течение химической реакции внутри катализатора зависит от температуры

(минимальное значение

180°C), поэтому каталитический конвертор должен

устанавливаться максимально близко от мотора, а выхлопная магистраль

-

по возможности, должна быть теплоизолирована. Поскольку термоизоляция

выпускного коллектора существенно улучшает восстановление окислов NOx, мы

настоятельно рекомендуем проводить ее применительно к общественному

транспорту.

(5)

Выхлопная магистраль на 200мм вверх от точки впрыска мочевины и вниз -

до входа в конвертор должна быть изготовлена из нержавейки класса 304 или 439,

поскольку в условиях высокой температуры мочевина является агрессивным

корродирующим агентом.

(6)

Виброгасящая муфта должна устанавливаться в выхлопной магистрали на участке

турбокомпрессор - каталитический конвертор с целью защитить каталитическое

наполнение от вибраций двигателя.

(7)

Максимальное давление выхлопных газов на выходе из турбины даже при

максимальной нагрузке на двигатель не должно превышать 20кПа.

8

5.2 Бак мочевины

5.2.1 Описание

В нормальных условиях, при сжигание100л топлива требует использования 5л

раствора мочевины; так что объем бака для мочевины должен составлять 7-10%

от объема топливного бака.

Бак для раствора мочевины изготавливается из пластика, имеет собственный вес

порядка 3кг и размеры 550х450x200, оснащен интегрированной системой подогрева,

см. Рис. 8. Мониторинг состояния бака обеспечивают датчик уровня жидкости и датчик

температуры жидкости; подогрев осуществляется с использованием охлаждающей

жидкости автомобильного двигателя и имеет своей целью - не допустить замерзания

раствора мочевины в баке. Вентиляционный клапан обеспечивает баланс давления

внутри бака и - окружающей его атмосферы. Бак оснащен фильтром грубой очистки,

который защищает систему впрыска от попадания частиц размером больше 0.1мм.

Бак не имеет отверстия для слива отстоя. Заправочная жидкость должна

соответствовать Европейскому стандарту DIN 70 070, при этом крышка бака должна

отличаться по размеру от крышки топливного бака с тем, чтобы предупредить

возможную заправку ненадлежащей жидкостью “по ошибке”.

(a) Принципиальная схема бака мочевины

(b) Система управления

(c) Кронштейн бака мочевины

(d) Монтаж бака мочевины

Рис. 8 Бак мочевины

9

Для определения уровня/температуры мочевины устанавливаются датчики типа

Weimar TVN-475, pin-распределение см. на Рис

9, значения сопротивлений при

различных уровнях жидкости в баке даны на Рис. 10

Рис. 9 Pin-диаграмма датчиков уровня/температуры

Рис.10 Значение сопротивления при различных уровнях жидкости

5.2.2 Требования к установке

Бак мочевины обычно устанавливается с той же стороны автомобиля, что и

топливный бак, поскольку для удобства заправки они должны располагаться рядом.

Но они не должны соприкасаться, так как топливо, поступающее по возвратной

магистрали из двигателя в топливный бак может разогреть его, если перегретым

окажется бак мочевины - возможно изменение самой мочевины и сбои в работе

управляющей системы.

10

5.3 Модуль подачи (SM)

5.3.1 Описание

Диапазон рабочих температур модуля подачи мочевины в системе DeNOx 2.2 -

от -40 до +80°C, вес - около 3кг, класс защиты - IP67, 69K. Внешний вид см. Рис. 11

Рис. 11 Внешний вид насосного блока

Контроль за расходом раствора мочевины осуществляется через дозирующий

клапан: поток можно регулировать, изменяя рабочие интервалы клапана Рис. 12

наглядно иллюстрирует принцип работы системы. Через «t on» на рисунке обозначен

интервал работы клапана (клапан открыт), в то время как “T” - его полный операционный

цикл. Система DeNOx 2.2 осуществляет контроль впрыска мочевины, изменяя рабочий

интервал дозирующего клапана, и регулирует поток раствора мочевины - поддерживая

на заданных уровнях рабочую частоту, напряжение в катушке клапана, давление

раствора и давление впрыска на форсунке, при этом открытие/закрытие дозирующего

клапана контролируются импульсными сигналами.

Рис. 12 Принцип работы дозирующего клапана

Блок подачи мочевины включает в себя насос, фильтр, нагреватель, три

магистрали мочевины, интерфейс взаимодействия с ECU

(основной контроллер

работы двигателя), см. Рис. 13 и 14. Жидкостные магистрали включают: всасывающую

магистраль подачи мочевины из бака и напорную магистраль на форсунку;

ECU-интерфейс включает в себя силовую магистраль от автомобильных

11

аккумуляторов, pin температурного контроля магистрали и др. Производительность

блока - до 20кг раствора мочевины в час, рабочее давление - 5Атм, допустимая

температура раствора мочевины - от -5 до +70°C.

При повороте ключа в замке зажигания насос мочевины может издать короткий

звук: при запуске двигателя в напорной магистрали устанавливается давление

на уровне 5Атм, при этом система оказывается готовой к впрыску мочевины. Если

температура выхлопных газов превышает

200°C, форсунка получает команду

на впрыск. При выключении замка зажигания насос автоматически переходит

в реверсный режим и в течение 30 секунд высасывает остатки мочевины из напорной

магистрали и перебрасывает их в бак - с целью избежать кристаллизации мочевины и

возможное закупоривание напорной магистрали. Поэтому силовая магистраль насоса

мочевины не должна контролироваться замком зажигания, и рекомендуется прямое

соединение насоса с полюсами блока аккумуляторных батарей. Блок подачи мочевины

контролирует работу внутреннего нагревателя и нагревателя фильтра, так что в случае

необходимости они включаются автоматически, чтобы не допустить замерзания

мочевины.

Рис. 13 Внешнее соединение подачи мочевины

Рис. 14 Диаметры магистралей блока подачи мочевины

12

5.3.2 Требования к установке

(1) Вибрационные ускорения блока подачи мочевины должны быть в 6 раз меньше

гравитационного. Если условие не выполняется - используйте амортизирующие

прокладки.

(2) При монтаже блока подачи мочевины необходимо обеспечить вертикальное

положение его оси Z. Крепление производится 3 болтами. Чистота вертикальной

поверхности должна быть в пределах 0.5мм. Угол на Рис. 15 - максимальный угол

наклона автомобиля

Рис. 15 Положение блока подачи мочевины

(3)

Для установленного на автомобиле блока подачи мочевины обычно не требуется

какой-то специальной защиты. Тем не менее рекомендуется по возможности

защищать блок от брызг дождя и слякоти с тем, чтобы не повредить коннекторы.

Если существует опасность повреждения других компонентов

- требуется

установить защитный кожух.

(4)

При работе DCU выделяется тепло, специальное внимание должно быть уделено

вентиляции узла. Следует избегать сближения с другими источниками тепла:

выхлопная магистраль, каталитический конвертор, турбонагнетатель и др.

(5)

Напорный трубопровод от насоса к форсунке впрыска должен быть гибким,

способным поглощать вибрации от выхлопной магистрали.

(6)

Требование по высоте установок. Если блок подачи мочевины установлен ниже

бака мочевины, то наивысшая точка всасывающей магистрали должна

располагаться выше чем наивысший возможный уровень мочевины в баке и

расстояние от наивысшей точки магистрали до точки забора мочевины

в магистраль, расположенной внутри бака, не должно превышать 1м. Если же ниже

установлен бак мочевины - то красная точка (red reference point) блока подачи

мочевины не должна располагаться выше чем на 1м от точки забора мочевины

внутри бака.

(7)

В случае если блок подачи мочевины не может быть расположен

в непосредственной близости от бака мочевины - всасывающая магистраль подачи

жидкости должна быть наикратчайшей, ее длина, по возможности, не должна

превышать 5м с тем, чтобы избежать подсоса воздуха. Чем длиннее магистраль,

тем аккуратнее она должна быть уложена.

13

5.4 Устройство впрыска мочевины

5.4.1 Принципиальное устройство

Устройство впрыска мочевины (Дозирующий Модуль DМ) или - форсунка впрыска

мочевины - изображено на Рис. 16. Его назначение - под контролем DCU в требуемых

объемах распылять мочевину в выхлопную магистраль (Рис. 17). Тело форсунки

состоит из электромагнитного клапана, который окружен потоком охлаждающей

жидкости (в действительности - нагревающей), кончик - представляет собой инжектор,

сбоку расположен электрический интерфейс, внешняя часть закрыта кожухом. Рабочая

температура операции впрыска от -40 до +80°C, вес устройства - около 0.25кг.

Мочевина агрессивно корродирует изделия из обычной стали, поэтому часть

выхлопной магистрали на

200мм до точки впрыска мочевины и входа

в каталитический коннектор должна быть изготовлена из нержавеющей стали.

Рис. 16 Устройство форсунки вспрыска

Рис.17 Геометрия впрыска

5.4.2 Требования к установке

Форсунка устанавливается в верхней части колена выпускной магистрали с тем,

чтобы использовать тягу и перемешивающее действие выхлопных газов для

усиления эффекта впрыска, см. Рис. 18. Точка впрыска мочевины должна

располагаться как можно дальше от входа в каталитический конвертор, в любом случае

расстояние между ними должно быть не меньше

300мм, чтобы обеспечить

необходимое перемешивание. Угол и расположение форсунки относительно выхлопной

магистрали, в частности

- относительно потока выхлопных газов должны

соответствовать Рис. 18. Если гнездо форсунки впрыска располагается на прямом

участке выхлопного трубопровода - угол между осью форсунки (направлением впрыска)

и потоком выхлопных газов должен составлять 30 градусов, если же место крепления

форсунки располагается на изгибе выхлопной магистрали

- установку следует

производить так, чтобы угол между направлением впрыска и осевой линией выхлопной

магистрали был в пределах 3-5 градусов.

14

Рис. 18-1 Установка форсунки и угол впрыска мочевины

Установка форсунки впрыска в прямую магистраль

Рис. 18-2 Установка форсунки и угол впрыска мочевины

В случае если вход трубопровода в каталитический конвертор не является

вертикальным - оптимальный монтажный угол форсунки составляет 60° - 70° (от вертикали),

см. Рис. 19; допускаются углы установки в пределах 45° - 90° и 270° - 315°; установка

в пределах 315° - 45° не рекомендуется, потому что горячие выхлопные газы могут

перегреть форсунку, а диапазон 90° - 270° опасен тем, что капельки мочевины могут

упасть назад и образовавшийся налет может заблокировать работу форсунки.

15

5.5 Электромагнитный клапан подачи охлаждающей жидкости

5.5.1 Описание

Электромагнитный клапан подачи охлаждающей жидкости служит для

размораживания раствора мочевины в баке. Имеет габаритные размеры

120x50x130мм, см. Рис.

20. Рабочая температура окружающего пространства

-40 - +80°C, вес - около 0.3кг, класс защиты - IP67, 69K.

Если ECU (Electronic Control Unit) получает от температурного датчика в баке

мочевины сигнал о том, что температура раствора опустилась ниже -5°C, система

подачи мочевины рассматривается как замороженная, и на катушку клапана

поступает открывающее напряжение. Горячая охлаждающая жидкость поступает

от двигателя автомобиля в теплообменник, встроенный в бак и лед в баке быстро тает.

Рис. 20 Электромагнитный клапан подачи

Рис. 21 Монтажная схема

охлаждающей жидкости

электромагнитного клапана

5.5.2 Требования к установке

Установка электромагнитного клапана не предполагает выполнения каких-либо

специальных требований и может быть произведена в произвольной удобной для

монтажа точке трубопровода. На корпусе клапана имеется стрелочка, ее направление

должно совпадать с направлением потока. На Рис. 21 приводится установочный

чертеж.

6 Компоновка системы и магистрали мочевины

6.1 Компоновка системы

Выше мы уточнили специфические требования по монтажу элементов,

составляющих систему SCR. Решения по размещению компонентов на грузовиках или

автобусах конкретных типов зависят от специфики ситуации и могут быть достаточно

гибкими. На Рис.

22 анализируются возможные ситуации: расположение,

17

соответствующее рисунку в правом верхнем углу, является предпочтительным,

поскольку обеспечивает полный отток мочевины из системы после ее выключения,

например, гарантировано освободится от остатков мочевины форсунка впрыска (даже

если трубопровод не герметичен!). Следует избегать решений по схеме на рисунке

в правом нижнем углу. В системе присутствуют трубопроводы двух типов: магистраль

мочевины и магистраль системы подогрева. Мы рассматриваем их ниже:

Рис. 22 Варианты взаимного расположения компонента системы SCR

6.2 Магистрали мочевины

Магистрали подают мочевину из бака на форсунку впрыска, при участии

блока подачи, и должны быть устойчивы к коррозии (PTFE, PFA, VITON или

EPDM). Трубопроводы должны быть достаточно прочными, в частности, они

не должны сплющиваться при работе насосов на всасывание.

Мы рекомендуем организацию магистралей по схемам на Рис. 23-1 и 23-2.

Рис. 23-1 Рекомендуемая организация трубопроводов. Схема 1

18

Рис. 23-2 Рекомендуемая организация трубопроводов. Схема 2

Преимущество схем 1 и 2 - быстрое опустошение магистралей и гарантированное

отсутствие остатков мочевины в системе после ее отключения. Возможно также

расположение трубопроводов по следующим схемам:

Рис. 23-3 Организация трубопроводов мочевины. Схема 1

19

Схема ниже (Рис. 23-4) предусматривает возможность размещения форсунки

впрыска ниже уровня расположения насоса мочевины: возможная негерметичность

магистрали может послужить препятствием обратной транспортировке мочевины

в бак. Назначение специфического

«колена» на участке магистрали

«насос

-

форсунка»

- обеспечить осушение форсунки в случае, если всасывающей

способности насоса недостаточно для полного опустошения магистрали.

Рис. 23-4 Организация трубопроводов мочевины. Схема 2

Система DeNOx 2.2 включает в себя напорную магистраль

(PL, от насоса

к форсунке), обратную магистраль (BL, от насоса к баку) и всасывающую магистраль

(SL, от бака к насосу)D.

В условиях конкретной реализации системы на автомобиле перепад давления

по трем магистралям не должен превышать 100гПа, поэтому чем короче трубопроводы

- тем лучше производительность системы

(при этом максимальная длина

всасывающей и обратной магистралей не должна превышать

3м, а напорного

трубопровода - 10м). С целью не допутить подсоса воздуха специальные фитинги

должны использоваться в местах подключения трубопроводов к баку мочевины,

устройству впрыска

(DM) и блоку подачи мочевины

(SM). Соответствующие

быстроразъемные соединения (БРС) показаны на Рис. 24.

Tаблица 2 Спецификация трубопроводов и фиттингов

Трубка

Число

Название

Коннектор

Примечания

(D_внешнxd_внутр)

коннекторов

Подогревающий

Устанавливается на

Коннекторы

трубопровод

защелках

устанавливаются на баке

Ø14 или

0

мочевины и

Ø12

электромагнитном

клапане

Всасывающий

Монтируется согласно

трубопровод (от бака

Ø8xØ6

SAEJ2004, коннектор

2

к блоку подачи)

3/8” (9.49мм)

Напорная магистраль

Монтируется согласно

(от блока подачи к

Ø8xØ6

SAEJ2004, коннектор

2

форсунке)

5/16” (7.89мм)

Обратная магистраль

Монтируется согласно

Два

На блоке подачи 3/8”

Ø8xØ6

(от блока подачи к

SAEJ2004, коннекторы

предписания

(9.49мм), на баке 5/16”

20

(a) Быстроразъемное соединение 3/8”

(b) Быстроразъемное соединение 5/16”

Рис. 24 Быстроразъемные соединения

7 Монтаж SCR-системы на автомобиле

Принципиальная электрическая схема SCR изображена на Рис. 25. Спецификацию

проводов см. в Приложениях 1 и 2, длинны проводов определяются геометрией их

размещения на конкретном автомобиле.

Система DeNOx 2.2 - общий план

Рис. 25 Система трубопроводов

22

7.1 Параметры главного управляющего модуля -

контроллера EDC17

Рабочее напряжение

12V / 24V

Время жизни

10000ч

Рабочая температура

-40°C - +85°C (при скорости ветра до 2м/с)

Топливная система

Система высокого давления Commn Rail, 6 цилиндров

32-бит, режим реального времени, микроконтроллер, 2M флэш-память,

Контроллер

72кБ EMS памяти, 80MHz

Аналоговые входы

16 (12 в диапазоне 0-5V и 2 в диапазоне 0-3.3V)

Цифровые входы

23

Частотные входы

3 (датчик скорости, датчик воздуха)

ECU-выходы

5 PWM выходов, 5 бинарных (ON/OFF) выходов, 6 световых индикаторов

SCR-контроль

Интегрированный DCU

2 CAN интерфейса (один - для взаимодействия с внешним диагностическим

Интерфейсы

компьютером)

Мощность, потребляемая модулем подачи мочевины:

¾ статическое потребление (T15, замок зажигания выключен) - менее 2.4W;

¾ потребляемая электрическая мощность - 48W при работе в штатном режиме;

¾ при работе в стационарном состоянии: 240W при непрерывной работе, возможны

30-секундные интервалы нагрузки 360W с целью внутреннего прогрева.

7.2 Электропроводка

7.2.1 Требования к электропроводке

Чтобы обеспечить нормальную и стабильную работу системы элементы

электропроводки должны соответствовать разъемам, требованиям к электрическим

цепям и др., см. Рис 26 и 27. Отклонения по сечениям проводов могут привести

к сбоям в работе системы.

Провода в изолирующей оболочке должны быть подобраны по назначению,

составляющему их материалу, размерам, маркировкам и результатам испытаний;

должны соответствовать стандарту DIN72551. Провода должны быть дополнительно

защищены гибкими трубками ПВХ (PVC) в соответствии с DIN40621, должны быть

коррозионно-устойчивы к дизельному топливу и моторному маслу, сечения проводов

должны соответствовать параметрам, указанным в Таблице 3.

Быстроразъемные соединения и pin-разъемы являются важными элементами

в плане обеспечения надежных соединений с датчиками и пускателями системы, они

должны обеспечивать стабильность сигналов в процессе движения автомобиля,

т.е обеспечивать собственно функционирование системы. Таблица 4 описывает типы

разъемов к использованию в электрической системе.

23

Таблица 4 Типы разъемов

№ по каталогу

Расположение

Название элемента

Кол-во

Tyco

12-pin коннектор

94-pin коннектор (3-1534904-2)

3-1534904-2

1

насоса мочевины

1.0-2.5мм² клемма (1241396-3)

1241396-3

6

0.75-1.5мм² клемма (1241608-1)

1241608-1

4

0.2-0.5мм² клемма (968220-6)

968220-6

6

0.5-0.75мм² клемма (968221-6)

968221-6

84

2.2-3.0мм влагозащищенный штекер (828905-1)

828905-1

6

MQS уплотнение (1394871-1)

1394871-1

10

MQS1.5 уплотнение (1394872-1)

1394872-1

10

12-pin 1.5K коннектор (2-1703639-1)

2-1703639-1

1

Прямоугольная крышка (1536110-1)

1536110-1

1

0.5-1.0мм² клемма (1241380-3)

1241380-3

9

1.0-1.5мм² клемма (1418884-3)

1418884-3

1

1.4-1.9мм влагозащищенный штекер (963530-1)

963530-1

9

1.9-2.4мм влагозащищенный штекер (964972-1)

964972-1

1

Уплотнение (963531-1)

963531-1

2

Клапан впрыска мочевины

2.8мм 2-pin разъем (936059-1)

936059-1

1

2-pin коннектор (936111-1)

936111-1

1

0.5-1.0мм² клемма (967542-1)

967542-1

2

1.2-2.1мм влагозащищенный штекер (828904-1)

828904-1

2

Разъем датчика в баке

4-pin коннектор (282088-1)

282088-1

1

мочевины

Клемма (282110-1)

282110-1

4

Влагозащищенный штекер (281934-2)

281934-2

4

7.2.2 Требования по монтажу электропроводки

Система фиксаторов электрической проводки представляется важной в плане -

не допустить прослаблений и нарушений контактов в разъемах в результате вибраций,

сопрвождающих движение автомобиля.

7.3 Заземление

Корпус модуля подачи (SM) должен быть надежно заземлен (Рис. 30): “минус“-овой

pin модуля должен быть напрямую соединен с

“минус“-клеммой аккумуляторной

батареи, при этом контакт должен быть надежным; если же заземление модуля подачи

проходит через панель управления автомобилем, расположенную в кабине,

то при разъединении цепи заземления между кабиной и шасси, часть

электрооборудования кабины может образовать цепь заземления между модулем

подачи и кабиной, что может привести к перегрузке и/или перегреванию модуля и

цепи.

24

Рис. 30 Схема заземления модуля подачи

7.4 Оборудование автомобиля

Приборная панель автомобиля с дизельным мотором Weichai Euro-IV Common Rail

оснащается индикатором уровня мочевины и сигнальной лампочкой для сбоев в работе

системы SCR. Конкретная компоновка панели определяется заводом-производителем,

см. Рис. 31.

Рис. 31 Компоновка приборной панели с информационными элементами SCR

8 Разное

8.1 Система размораживания

Раствор мочевины представляет собой нетоксичную, прозрачную, без запаха,

негорючую и невзрывоопасную жидкость, слабо агрессивную с точки зрения коррозии,

тем не менее храниться она должна в специальных контейнерах. 32.5%-раствор

мочевины (eutectic mixture ratio) имеет наименьшую температуру замерзания -11°C, при

более низких температурах раствор мочевины замерзает, см. Рис. 32. Водный раствор

мочевины, используемый в качестве восстановителя в системах SCR автомобилей,

под торговой маркой "AdBlue" (Европейские страны) и "Adding Blue" (в Китае), должен

соответствовать стандарту DIN 70 070, см. Таблицу 5.

25

Рис. 32 Положение точки замерзания раствора мочевины (функция плотности)

Таблица 5 Процентный состав раствора мочевины (стандарт DIN70070)

Компоненты

Ед. измерения

Min уровень

Max уровень

Процент мочевины

%

31.8

33.2

Плотность при 20°C

кг/см³

1087

1093

Рефракционный индекс 20°С

1.3814

1.3843

Процент аммиака

%

0.2

Процент биуреты

%

0.3

Альдегид

мг/кг

5

Нерастворимые примеси

мг/кг

20

Фосфор

мг/кг

0.5

Кальций

мг/кг

0.5

Железо

мг/кг

0.5

Медь

мг/кг

0.2

Цинк

мг/кг

0.2

Хром

мг/кг

0.2

Хром

мг/кг

0.2

Алюминий

мг/кг

0.5

Магний

мг/кг

0.5

Натрий

мг/кг

0.5

Калий

мг/кг

0.5

Для работы в условиях холодного климата система SCR должна включать в себя

систему разморозки и подогрева мочевины. Система подогрева мочевины состоит

из трех частей: подогрев бака мочевины, подогрев модуля подачи и подогрев

трубопроводов мочевины. Подогрев бака обычно производится с использованием

охлаждающей жидкости двигателя, модуль подачи подогревается встроенным

электрическим устройством, решение для трубопроводов может быть

как электрическим, так и жидкостным.

Функция размораживания не нужна, если по условиям эксплуатации окружающая

температура не опускается ниже

-5°C, т.е. установка дополнительного клапана

в системе охлаждения двигателя, подогрев магистралей подачи мочевины и фильтра

оказывается избыточным.

26

8.1.1 Подогрев бака мочевины

Как только от температурного датчика , установленного в баке мочевины сигнал

поступает в ECU о том, что мочевина замерзла - с одной стороны, и температура

охлаждающей жидкости двигателя достигла некоторого установленного значения -

с другой, ECU открывает электромагнитный клапан в системе охлаждения двигателя и

горячая охлаждающая жидкость поступает в теплообменник внутри бака с мочевиной

с целью отогреть раствор мочевины. Чтобы избежать ситуаций с замерзанием

трубопровода и/или кристаллизацией мочевины на морозе SCR система при работе

в холодных условиях периодически прогревается

(открывается/закрывается

электромагнитный клапан) так, чтобы поддержать температуру жидкости в пределах 7-15°C.

Рис. 33 Элементы системы подогрева бака с мочевиной

8.1.2 Подогрев модуля подачи мочевины

В модуль подачи вмонтировано специальное электрическое устройство подогрева,

дополнительное подогревающее устройство вмонтировано в крышку фильтра

мочевины (см. Рис. 34), так что проблемы с замерзанием и/или ненормативным

понижением температуры здесь решаются автоматически.

27

Рис. 34 Устройство подогрева фильтра мочевины

8.1.3 Подогрев трубопроводов мочевины

Подогрев трубопроводов можно осуществлять либо жидкостью

(системы

охлаждения двигателя), либо электричеством. Решение с жидкостным подогревом -

сложное с точки зрения проектирования и размещения трубопроводов; электрическое

решение - проще и имеет высокую эффективность, но для его реализации требуются

резервы электрической мощности.

(1) Жидкостный подогрев

Подогрев трубопроводов осуществляется за счет теплообмена с охлаждающей

жидкостью двигателя. При этом подогревающие трубопроводы могут быть

смонтированы как параллельно, так и последовательно с трубопроводом подогрева

бака. Схема последовательного расположения трубопроводов показана на Рис. 35,

т.е. горячая жидкость забирается из системы охлаждения двигателя перед термостатом

и возвращается на вход помпы. Подогревающие трубопроводы должны быть

расположены и перевязаны с трубопроводами мочевины максимально возможно

по длине, при этом конструкция должна быть обернута термоизолирующим

материалом с тем, чтобы обеспечить эффективное размораживание и/или подогрев

мочевины. Предпочтительным является использование кабеля из жидкостных

магистралей, упакованных в термоизолирующую обертку, см. Рис.

36. Для

использования в качестве подогревающей магистрали рекомендуется армированная

трубка EPDM с внутренним сечением 14мм.

Насос подачи: электрический подогрев

Бак мочевины и трубопровод: жидкостный подогрев

Рис. 35 Система трубопроводов

28

Рис.36 Сечение трубопровода подогреваемых магистралей

29

(2) Электроподогрев

В ситуации с электроподогревом ECU подает ток 24V / 20A на нагревающие

элементы узлов, нуждающихся в подогреве.

Насос подачи и трубопровод: электроподогрев

Бак мочевины: жидкостный подогрев

Рис. 37 Система трубопроводов

8.2 Функция OBD

Согласно регулированиям системы Euro-IV, контроллер системы SCR должен

реализовывать функцию OBD

(On-Board Diagnostics)

- диагностики в режиме

реального времени, действие которой ограничено задачей - подать сигнал тревоги при

сбое в системе SCR, в случае если он может повлечь ухудшения качества выхлопа, и

подсказать последовательность действий для устранения неполадок в работе

системы. Состав функции соответствует первому этапу европейских требований

EOBD.

Система OBD осуществляет постоянный мониторинг процесса впрыска мочевины

с целью не допустить ухудшения качества выхлопа. Если какой-то сбой случается,

контроллер SCR посылает соответствующий сигнал в CAN (Сontrol Area Network)

магистраль, при этом на панели приборов загорается сигнальная лампочка. Отметим

следующие три аспекта в работе системы диагностики:

1. ECU в режиме реального времени получает информацию от различных

датчиков. В плане системы SCR основными такими датчиками являются датчики уровня

и температуры мочевины, давления мочевины, температуры выхлопных газов и др.

Нарушения в работе датчиков не позволяют правильно дозировать впрыск мочевины,

результатом является увеличение вредных выбросов, о чем водителя извещает

сигнальная лампочка.

30

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Настраиваемые параметры (Calibrated Variables)

Calibrated Variable Part-1

AUTT_D_CHA_CUW

Channel number

Urea Tank Temperature

AUTT_CT_DCH_CUC

UTT

Debouncing counter for Healing the error path

AUTT_CT_DCE_CUC

UTT

Debouncing counter for Entry in error memory

AUTT_D_PRI_CUC

UTT

Error Path Priority

AUTT_D_SID_CUW

Sensor ID

Urea Tank Temperature

AUTT_DT_DEFH_CUW

Defect recognition time, SRC-High

Urea Tank Temperature

AUTT_DT_DEFL_CUW

Defect recognition time, SRC-Low

Urea Tank Temperature

AUTT_DT_OKH_CUW

Intact recognition time, SRC-High

Urea Tank Temperature

AUTT_DT_OKL_CUW

Intact recognition time, SRC-Low

Urea Tank Temperature

AUTT_S_HEBM_CUW

Error type

Urea Tank Temperature (SRC-high)

AUTT_S_LEBM_CUW

Error type

Urea Tank Temperature (SRC-low)

AUTT_T_LNER_CUR

Linearization curve

Urea Temperature (box)

AUTT_T_RATE_CW

Ramp rate value for UTT

Urea Tank Temperature

AUTT_T_RVAL_CW

Replacement value

Urea Tank Temperature

AUTT_U_MAX_CW

Max limit

Urea Tank Temperature

AUTT_U_MIN_CW

Min limit

Urea Tank Temperature

SUTT_DT_DEFP_CUW

Defect recognition time

Urea temperature tank not OK-phy

SUTT_DT_OKP_CUW

Intact recognition time

Urea temperature tank not OK-phy

SUTT_S_PEBM_CUW

Error type

Urea temperature tank not OK-phy

Calibrated Variables Part-2

ACTD_D_CHA_CUW

Channel number

CTD

ACTD_CT_DCH_CUC

CTD

Debouncing counter for Healing the error path

ACTD_CT_DCE_CUC

CTD

Debouncing counter for Entry in error memory

ACTD_D_PRI_CUC

CTD

Error Path Priority

ACTD_D_SID_CUW

Sensor ID

for Catalyst Temperature Downstream

ACTD_DT_DE FH_CUW

Defect recognition time, SRC-High

CTD

ACTD_DT_DEFL_CUW

Defect recognition time, SRC-Low

CTD

ACTD_DT_OKH_CUW

Intact recognition time, SRC-High

CTD

ACTD_DT_OKL_CUW

Intact recognition time, SRC-Low

CTD

ACTD_S_HEBM_CUW

Error type

Catalyst temperature downstream (SRC-high)

ACTD_S_LEBM_CUW

Error type

Catalyst temperature downstream (SRC-low)

ACTD_T_LNER_CUR

Linearization curve

Catalyst temperature downstream

ACTD_T_RATE_CW

Rate

Catalyst temperature downstream

ACTD_T_RVAL_CW

Replacement value

for Catalyst Temperature Downstream

ACTD_U_MAX_CW

Max limit for raw CTD

AC TD_U_MIN_C W

Min limit for raw CTD

32

Приложение 2. Состав системы

Название узла

Каталожный

Кол-во

Примечание

номер

Насос мочевины (SM)

612640130088

1

Форсунка (DM)

612640130089

1

Разъем 2-pin форсунки

612640130058

1

в т.ч. жгут проводов

Разъем 12-pin насоса

612640130090

1

В т.ч. жгут проводов

мочевины

Комплект бака мочевины

612640130038

1

В т.ч. датчики температуры и уровня мочевины

Трубопровод подачи

612640130037

3

Магистраль подачи на насос, напорная магистраль

мочевины

и обратная магистраль

SCR-магистраль выхлопных

612640130098

1

газов

Температурный датчик

612640130034

1

В системе DeNOx 2.2 предусмотрен один

на входе (выходе)

температурный датчик - на входе в катализатор

системы катализаторов

SCR box

для WP12

612640130005

1

Прямоугольного типа, базовая комплектация

612640130094

1

Прямоугольного типа , только для автомобилей

марки Shaanxi, небольшой по объему, с боковым

входом

612640130096

1

Цилиндрической формы для пассажирского

транспорта, взаимозаменяем с WP10

для WP10

612640130033

1

Прямоугольного типа, базовая комплектация

612640130096

1

Цилиндрической формы, для пассажирского

транспорта, взаимозаменяем с WP12

612640130110

1

Прямоугольного типа, для грузовиков, идентичен

612640130094 за исключением способа крепления

612640130046

1

Прямоугольного типа, для автокранов

для WP7

610800220008

1

Цилиндрической формы, с боковым входом

33

///////////////////////////////////////