后處理系統(tǒng)安裝、保養(yǎng)、維護手冊

1、后處理系統(tǒng)安裝、保養(yǎng)、維護手冊隨著社會對于環(huán)境保護的意識不斷加強，國家法規(guī)的愈來愈嚴格，從國四開始，單純從發(fā)動機方面入手已經(jīng)很難經(jīng)濟有效的達到法規(guī)要求，所以需要增加后處理系統(tǒng)。SCR（selective catalytic reduction），選擇性催化還原是我國最廣泛應(yīng)用于柴油發(fā)動機的技術(shù)路線。應(yīng)用SCR技術(shù)可以達到我國現(xiàn)行的國四、國五、京四及京五法規(guī)要求。SCR技術(shù)通過向排氣中噴射尿素，尿素高溫分解產(chǎn)生NH3，NH3可與廢氣中有害氣體NOx發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生無害的N2，從而達到凈化發(fā)動機尾氣的效果。SCR系統(tǒng)可分為三部分：噴射尿素的尿素噴射系統(tǒng)、起催化消聲作用的SCR催箱總成以及傳感器等零部

2、件。目前，噴射系統(tǒng)主要采用博世DeNOx2.2系統(tǒng)1 DeNOx系統(tǒng)概述博世DeNOx2.2系統(tǒng)是一種成熟穩(wěn)定的尿素噴射系統(tǒng)，主要包括：尿素供給單元（尿素泵），尿素噴射單元（尿素噴嘴）、尿素箱、尿素管路及噴射控制單元（DCU）。博世DeNOx2.2系統(tǒng)沒有單獨的DCU，其DCU 的功能都集成在的ECU里。因此，本文檔主要對尿素泵、尿素噴嘴、尿素箱及尿素管路的安裝、維護及保養(yǎng)進行介紹，對ECU不做圖專門的介紹。1-1為DeNOx 2.2系統(tǒng)原理示意圖。圖1-1 DeNOx 2.2系統(tǒng)原理示意圖發(fā)動機啟動后，傳感器采集發(fā)動機信號，ECU根據(jù)這些信號計算尿素的噴射量，控制尿素噴嘴開度，實現(xiàn)尿素噴射量

3、的精確控制。尿素水溶液經(jīng)尿素吸液管由尿素箱吸入尿素泵，繼而泵入尿素噴嘴。當系統(tǒng)壓力達到預(yù)定值并且有噴射請求后，尿素噴嘴閥門開啟，尿素水溶液以霧化形噴入排氣管內(nèi)，尿素受熱分解出氨氣，進而在催化劑作用下加速將NOX還原。 2 尿素泵2.1尿素泵結(jié)構(gòu)尿素泵負責(zé)將尿素箱中的尿素溶液加壓并且送往尿素噴嘴，同時將多余的尿素溶液泵回尿素箱，將系統(tǒng)的壓力維持在9bar左右。發(fā)動機停機后，尿素泵將系統(tǒng)中的尿素溶液倒抽回尿素箱，以避免殘留的尿素溶液引起系統(tǒng)失效。圖2-1是博世DeNOx 2.2系統(tǒng)尿素泵的外形結(jié)構(gòu)圖。圖2-1 DeNOx 2.2系統(tǒng)尿素泵的外形結(jié)構(gòu)尿素泵有三個液力管路接頭，分別是進液管接頭、回液管

4、接頭和壓力管接頭。提供尿素水溶液從尿素箱到尿素噴嘴的通路。接頭規(guī)格滿足SAE J2044標準，表2-1是三個接頭的具體規(guī)格及定義。表2-1 DeNOx 2.2 尿素泵接頭規(guī)格及定義名稱規(guī)格描述進液管接頭SAE J2044 3/8''入口，連接尿素吸液管回液管接頭SAE J2044 3/8''出口，連接尿素回液管壓力管接頭SAE J2044 5/16"出口，連接尿素壓力管在安裝尿素管時，一定要確認尿素管接頭尺寸是否與泵上的接頭匹配，如果接錯會導(dǎo)致系統(tǒng)無法工作。尿素泵內(nèi)有一個可更換的過濾器，防止尿素溶液中的微塵顆粒（直徑>30m）進入噴射閥，濾芯及其

5、附屬平衡元件需定期更換，更換過程詳見2.3節(jié)尿素泵的保養(yǎng)。 尿素泵前端密封蓋上留有電氣接口，做DCU/ECU控制接口使用。2.2 尿素泵的安裝尿素泵對清潔度要求非常高，如圖2-2所示，所有保護帽僅在安裝前才能拿掉。圖2-2 安裝前拆下防護帽為了保證系統(tǒng)正常高效地工作，尿素泵需正確安裝在車輛上。采用濰柴集成式尿素箱，可將尿素泵直接安裝在尿素箱對應(yīng)位置即可滿足尿素泵安裝要求。對于非集成式尿素箱，尿素泵的安裝應(yīng)該滿足圖2-3的要求。在正視圖上，尿素泵安裝容許角在315度45度之間，超過此角度范圍，系統(tǒng)將無法正常工作。在側(cè)視圖（與重力方向平行）中，尿素泵的安裝角度允許在315度45度之間，超過此角度范

6、圍，尿素會殘留在尿素泵中。圖2-3 尿素泵的安裝角度示意圖，正視圖（左），側(cè)視圖（右）尿素泵上共有3個安裝孔，具體位置參考圖 2-4。安裝螺栓長度最短可用90mm，需使用防震墊片，表面接觸壓強260N/mm2，建議安裝扭矩19Nm±20%。圖2-4 尿素泵安裝孔位置及尺寸2.3 尿素泵的保養(yǎng)DeNOx 2.2系統(tǒng)的尿素泵濾芯每使用3年或者10萬公里需要更換。如應(yīng)用環(huán)境惡劣，對尿素水溶液污染較重，則需按實際情況更換。更換前，需要對尿素泵外表面進行清潔，并在安裝過程中嚴防濾芯區(qū)域被外界污染，過濾器蓋旋緊時使用20Nm+5Nm的力矩。表2-2是尿素泵濾芯的更換步驟。表2-2尿素泵濾芯的更換

7、步驟1旋開過濾器蓋，扳手寸27mm DIN3124/SO2725-1）2取出平衡器3觀察濾芯的顏色，若為灰色，使用專業(yè)工具的灰色端，若為黑色，使用黑色端。 將正確的工具端伸入濾芯，直到聽到“咔嚓”聲，表明工具已經(jīng)安裝到位。4將濾芯拔出，必要時可利用工具的卡槽借其他工具幫助拔出。5用水清洗濾芯蓋外表面。6潤滑HCF濾芯兩端的O型圈后，安裝濾芯。（推薦使用MobilVelocite No.6，使用其他潤滑油可能會帶來失效的風(fēng)險）7旋緊過濾器蓋，扭矩20+5Nm，扳手尺寸27mm（DIN3124/ISO2715-1）尿素泵線束固定時，要求線束第一固定點到接頭的距離小于200mm，固定點的選擇需要跟固

8、定的零部件在同一振動源上。3、尿素噴嘴3.1尿素噴嘴的結(jié)構(gòu)尿素噴嘴將尿素泵加壓的尿素噴入尾氣中。圖3-1是尿素噴嘴的外形結(jié)構(gòu)，其中包含1個尿素管接頭和2個冷卻水接頭，接頭規(guī)格均滿足SAE J2044標準。尿素管接頭規(guī)格為5/16''，與尿素壓力管相連。圖3-1 尿素噴嘴結(jié)構(gòu)兩個冷卻水接頭規(guī)格為3/8''，他們是發(fā)動機冷卻液對尿素噴嘴進行冷卻的進水口和回水口，防止尿素噴嘴高溫失效。冷卻水接頭不區(qū)分進水和回水，可互換。尿素噴嘴冷卻水在發(fā)動機上的取水位置可參考尿素箱加熱冷卻水的取水和回水位置。3.2 尿素噴嘴的安裝尿素噴嘴對清潔度要求非常高，如圖3-2所示，所有保護帽

9、僅在安裝前才能拿掉。圖3-2 安裝前拆下防護帽為了保證系統(tǒng)正常高效地工作，尿素噴嘴需正確安裝在車輛上。采用濰柴集成式SCR催化消聲器，可將尿素噴嘴直接安裝在SCR催化消聲器對應(yīng)位置即可滿足尿素噴嘴安裝要求。圖3-3 尿素噴嘴在直管道上的安裝旋角示意圖 對于非集成式SCR催化消聲器，尿素噴嘴的安裝應(yīng)該滿足圖3-3的要求。最佳旋角為45度85度以及275度315度；如果排氣管道的設(shè)計足以避免尿素以及廢氣中的炭煙顆粒在管壁堆積，85度90度以及270度275度范圍內(nèi)的旋角也是可接受；315度45度的旋角不推薦選用，有尿素噴嘴過熱的風(fēng)險；85度275度的旋角是禁止角度，有尿素噴嘴被尿素結(jié)晶以及炭煙堵塞

10、的風(fēng)險。 尿素噴嘴安裝在排氣管上有直管道和彎管道安裝之分。在直排氣管上的安裝傾角建議為30度，彎排氣管的情形請參考圖3-4（右），盡量安裝在拐角處，使尿素沿氣流方向噴入直管部分。尿素噴嘴可適當向排氣管中心線方向增加3度5度的噴射角，以補償因廢氣流動造成的偏差。圖3-4 尿素噴嘴在直排氣管（左）和彎排氣管（右）上的安裝傾角示意圖尿素噴嘴正確的安裝順序，如圖 3-5所示，應(yīng)先固定安裝孔#1，后安裝孔#2、#3，接觸面（螺帽或墊片）直徑最小12mm，最大接觸壓強180N/mm2，建議安裝扭矩8±2Nm（摩擦系數(shù)參考值為0.14），螺絲長度最短選用20mm。圖 3-5 尿素噴嘴的安裝順序尿素

11、噴嘴底部的密封片是一次性部件，故每次拆卸后均需要更換。圖3-6為尿素噴嘴墊片更換過程示意圖。更換時勿使用尖銳的工具撬邊緣，應(yīng)使用鑷子撥動三個圓盤觸點，取下后清潔密封區(qū)域但避免碰觸尿素噴嘴，然后重新裝上新的密封片。圖3-6為尿素噴嘴墊片更換過程示意圖尿素噴嘴線束固定時，線束第一固定點到接頭的距離小于100mm，線束安裝位置必須跟尿素噴嘴保持同樣的振動水平。4 尿素箱4.1 尿素箱外形結(jié)構(gòu)尿素箱主要用來存儲尿素溶液，濰柴集成式尿素箱將尿素泵集成在了尿素箱上，圖4-1是濰柴集成式尿素箱的外形結(jié)構(gòu)圖。圖4-1 濰柴集成式尿素箱尿素箱液位溫度傳感器的外形結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，其中回/出液接頭和進/回水口的

12、規(guī)格及定義見表4-1圖4-2 液位溫度傳感器表4-1 液位溫度傳感器回/出液接頭和進/回水口的規(guī)格及定義名稱規(guī)格描述出液管接頭SAE J2044 3/8''出口，連接尿素吸液管回液管接頭SAE J2044 5/16''入口，連接尿素回液管加熱進水口外徑14，內(nèi)徑10進口，連接加熱進水加熱出水口外徑14，內(nèi)徑10出口，連接加熱出水4.2 尿素箱的安裝尿素箱安裝前要確認液位溫度傳感器各個接口如圖4-3防護良好，防止雜物進入系統(tǒng)管路，系統(tǒng)無法工作。圖4-3 液位溫度傳感器各個接口防護良好尿素箱在車輛上安裝時，應(yīng)遠離熱源，盡量避免尿素箱受來自發(fā)動機、變速箱、SCR催化轉(zhuǎn)

13、化器、排氣管等熱源輻射的影響而導(dǎo)致尿素溶液變質(zhì)的風(fēng)險。尿素溶液的冰點為-11.5，系統(tǒng)在低溫下工作時，尿素會結(jié)冰導(dǎo)致系統(tǒng)無法工作，因此需要對尿素箱進行解凍，尿素箱采用發(fā)動機的冷卻水進行解凍和加熱，加熱水路的走向如下圖4-4所示。圖4-4 系統(tǒng)加熱水路走向4.3 尿素箱的保養(yǎng)尿素箱最高液位應(yīng)添加尿素溶液至100%，當尿素溶液消耗到20%時，需要添加尿素溶液；每年發(fā)動機進行保養(yǎng)時打開尿素箱底部放水螺塞進行清洗，放出箱內(nèi)沉淀；不定期檢查如發(fā)現(xiàn)通氣閥或加液口處出現(xiàn)白色結(jié)晶，可用清水沖洗，也可用濕布擦拭，通氣閥如發(fā)現(xiàn)堵塞，可用清水清洗或更換；2年到3 年更換箱內(nèi)濾網(wǎng)；不定期檢查插件及管路接頭是否良好。5

14、尿素管路尿素管路即是尿素的通道，在安裝前保證兩端防護良好，如圖5-1所示，防止臟物和雜質(zhì)進入管路，進而進入系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)失效。圖5-1 安裝前確認防護良好尿素管路安裝要對應(yīng)正確，不正確會導(dǎo)致系統(tǒng)無法工作。安裝前確認尿素管接頭尺寸，各個快接頭型號與箱、泵和尿素噴嘴上的型號匹配正確。表5-1是尿素管與泵和尿素箱的匹配對應(yīng)表。表5-1尿素管與泵和尿素箱的匹配對應(yīng)表名稱管徑/mm接頭規(guī)格描述描述尿素吸液管路外徑8內(nèi)徑6SAE J2044 3/8''3/8直轉(zhuǎn)彎箱端直，泵端彎尿素壓力管路外徑8內(nèi)徑7SAE J2044 5/16''5/16直轉(zhuǎn)彎泵端直，嘴端彎尿素回流管路外

15、徑8內(nèi)徑7SAE J2044 5/16''3/8彎轉(zhuǎn)5/16直箱端直，泵端彎SAE J2044 3/8''安裝時尿素管不能彎折，若管路如圖4-6所示彎折嚴重將導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。圖5-2 尿素管路彎折嚴重6 SCR箱SCR箱總成分為箱式和桶式兩種，其中桶式SCR箱總成有兩種外觀，一種是側(cè)面進氣、后端面出氣（側(cè)進端出），一種是前端進氣、后端出氣（端進端出）圖6-1是SCR箱總成外觀圖。圖6-1 SCR箱總成外觀圖SCR箱總成上集成了尿素噴嘴、排溫傳感器及氮氧傳感器，為了防止在運輸和搬運過程中磕碰等造成尿素噴嘴和氮氧傳感器失效，分別設(shè)計了尿素噴嘴保護架和氮氧傳感器保護

16、架，如圖6-2所圖。圖6-2 SCR箱總成圖。SCR箱總成通過進氣法蘭與發(fā)動機排氣連接管相連，如圖6-3所示。圖6-3 進氣法蘭與發(fā)動機排氣連接管連接示意圖SCR箱總成需要整車的SCR箱托架和拉帶固定在整車上。當尿素噴嘴需要更換或者維護時，需要先拆下噴嘴保護架后才能拆下噴嘴，噴嘴拆下后的維護和安裝參照3.2尿素噴嘴的安裝。7 傳感器DeNOx2.2國四/國五系統(tǒng)與后處理相關(guān)的傳感器除集成在尿素箱上的液位溫度傳感器外，還有排溫傳感器、氮氧傳感器和環(huán)境溫度傳感器。NOX傳感器和排溫傳感器安裝方向與氣流方向垂直，傳感器集成安裝以前，為拆卸留足夠的間隙；氮氧傳感器探頭安裝時擰緊力矩為50N.m，線束應(yīng)

17、防止接觸高溫物體；排溫傳感器安裝力矩為45Nm±5Nm。環(huán)境溫度傳感器要求安裝在能夠客觀反應(yīng)環(huán)境溫度的位置，避免整車熱源對傳感器測量的影響。氮氧傳感器安裝在排氣尾氣管上，安裝方向應(yīng)垂直于排氣管在-80度80度之間，如圖7-1是NOX傳感器及安裝角度示意圖。圖7-1 NOX傳感器及安裝角度示意圖為避免線束在車輛運行過程中因車輛的振動而造成線束各接插件的松動、損壞，導(dǎo)致信號傳輸?shù)闹袛?、失敗，進而造成系統(tǒng)工作異常，對于余量線束要用卡箍進行固定。固定時，線束的彎曲角度不能太大，否則長時間運行后導(dǎo)線容易損壞。線束的固定要求：L1>10mm，弧線長度L2>50mm，在45°

18、135°之間，各個參數(shù)的定義如圖7-2所示，圖7-2 傳感器及執(zhí)行器線束的固定要求線束固定安裝時應(yīng)注意以下事項：線束電纜到接插件的連接應(yīng)沒有可見導(dǎo)線暴露在空氣中，絕緣護套應(yīng)完整。線束在整車上進行布置時，要做好足夠的保護措施，布置時應(yīng)避免靠近整車上的鋒利邊緣，防止線束在車輛長期運行過程中造成磨損現(xiàn)象，導(dǎo)致短路等情況的發(fā)生。要求插接件要插接到位，以免造成虛插現(xiàn)象，給車輛下線及診斷等工作帶來不必要的麻煩，同時為保證信號通訊的可靠性，線束應(yīng)進行有序的捆扎及固定。在線束插接件處，應(yīng)保證線束不能過于彎折，且電線接頭處不應(yīng)受到油污、水、碎屑、泥巴等雜質(zhì)的影響，若有金屬線頭暴露應(yīng)使用膠帶分別包裹起來

19、，避免出現(xiàn)短路。圖7-3是排溫和NOX傳感器線束固定方式示意圖。 圖7-3 正確的線束固定方式8系統(tǒng)布局DeNOx 2.2系統(tǒng)的安裝可有多種布局，車型設(shè)計定型后，請勿更改。注意：更改布局可能會引起系統(tǒng)功能的變化，更改效果需在實際工作條件下重新驗證。推薦布局一：尿素噴嘴在頂部，尿素箱在最底部，尿素泵在中部。該布局縮短了倒抽時間并可避免停機后尿素回流。推薦布局一 推薦布局二圖8-1 DeNOx 2.2系統(tǒng)推薦布局推薦布局二：尿素箱和尿素噴嘴均置于尿素泵上方位置，這個布局可避免停機后尿素回流。允許布局一：尿素噴嘴安裝于泵之下，為保證停機后尿素噴嘴不被尿素浸泡，在尿素噴嘴近端應(yīng)引入虹吸。虹吸管的尺寸應(yīng)

20、足夠容納系統(tǒng)倒抽后殘留在壓力管中的尿素水溶液。該布局下，盡管尿素噴嘴得到了保護，但是系統(tǒng)倒抽時間較長。允許布局一 允許布局二圖8-2 DeNOx 2.2系統(tǒng)允許布局允許布局二：由高到低依次為尿素箱、尿素泵和尿素噴嘴。為了保證停機后尿素噴嘴不被尿素浸泡，在尿素噴嘴近端應(yīng)引入虹吸。虹吸管的尺寸應(yīng)足夠容納系統(tǒng)倒抽后殘留在壓力管中的尿素水溶液。該布局下，盡管尿素噴嘴得到了保護，但是系統(tǒng)倒抽時間較長。限制布局：類似于允許布局二，但尿素噴嘴沒有利用虹吸進行保護。如不得已需要如此安裝，請驗證各種可能工況下系統(tǒng)能否正確倒抽。該布局倒抽時間長，停機后尿素有很大的回流至尿素噴嘴的風(fēng)險等。圖8-3 DeNOx 2.

21、2系統(tǒng)限制布局9尿素水溶液尿素水溶液（Diesel Emission Fluid），簡稱DEF。在DeNOx 2.2系統(tǒng)中，使用的是國際上標準的質(zhì)量分數(shù)為32.5%的尿素水溶液。主要成分見表8-1，DEF更詳細的信息請參閱DIN70070/ISO22241標準。表9-1尿素水溶液成分表特性單位最小值特征值最大值尿素%31.832.533.3氨%0.2縮二脲%0.3不可溶物mg/kg20磷酸鹽（PO4）mg/kg0.5鈣mg/kg0.5鐵mg/kg0.5銅mg/kg0.2鋅mg/kg0.2鉻mg/kg0.2鋁mg/kg0,5鎳mg/kg0.2鎂mg/kg0.5鈉mg/kg0.5鉀mg/kg0.5

22、尿素水溶液的相關(guān)物理特性： 溶質(zhì) CO(NH2) 溶質(zhì)摩爾質(zhì)量 60.06g/mol 溶質(zhì)濃度 32.5% 密度 1090.0kg/m3 酸堿度pH 弱堿性，9.09.5 腐蝕性 高 性狀 無色，弱刺激性氣味 折射率 1.3829 凝點 -11.5（尿素濃度與凝點關(guān)系見圖4.2） 沸點 103 粘稠度（25） 約1.4mPa·s 導(dǎo)熱性（25） 約0.570W/m·K 比熱（25） 約340kJ/kg·K 表面張力（20） 最低65mN/m尿素溶液應(yīng)該保存在緊閉容器中，儲存于陰涼、干燥的倉間，遠離強氧化劑存放。加注時，直接傾倒尿素進入尿素箱易濺灑，并污染環(huán)境。建議

23、采用專業(yè)加注設(shè)備。DEF對于皮膚有腐蝕性，在添加DEF時若不慎碰到皮膚或者眼睛，盡快用水沖洗；若持續(xù)疼痛，請尋求醫(yī)療幫助。若不慎吞服，禁止催吐，速就醫(yī)。10 DeNOx 2.2系統(tǒng)使用及檢修按照現(xiàn)行國四OBD法規(guī)要求，當尿素箱液位低于10%時，儀表盤相應(yīng)的指示燈閃爍警告，此時需及時加注尿素溶液。尿素溶液需向授權(quán)零售商或?qū)I(yè)廠家購買，由于目前加注尿素溶液的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚不完全，為防止因缺少尿素導(dǎo)致發(fā)動機限制扭矩，可備用適量的尿素溶液。禁止使用私自配置或不達標的尿素溶液，以及其他替代液體，雜質(zhì)和金屬離子會影響系統(tǒng)正常工作，縮短系統(tǒng)壽命。由此帶來的損失不在質(zhì)量保修范圍內(nèi)。啟動柴油發(fā)動機時，當發(fā)動機轉(zhuǎn)

24、速和排氣溫度達到設(shè)定值后，DeNOx 2.2系統(tǒng)開始工作，發(fā)動機停機后，系統(tǒng)進入倒抽階段，清空系統(tǒng)內(nèi)的尿素溶液，該階段將持續(xù)兩到三分鐘，請不要在系統(tǒng)尚處于工作狀態(tài)時斷開電源總開關(guān)。DeNOx 2.2系統(tǒng)正常關(guān)閉（整個倒抽過程結(jié)束）后，在-4025°C的環(huán)境中可停機4個月而無須拆卸保存，在較高的溫度下，無拆卸停機時間上限會相應(yīng)縮短。但此期間不得斷開液力和電氣連接；應(yīng)避開尿素噴嘴和泵中的尿素水蒸氣的蒸發(fā)，建議停機前注滿尿素箱以減少管路中的蒸發(fā)。超過該時限后，啟動系統(tǒng)前應(yīng)先預(yù)運轉(zhuǎn)，以保證能正常啟動，步驟如下：1、尿素箱重新注滿尿素溶液；2、更換泵中的過濾器；3、啟動DeNOx 2.2系統(tǒng)；若系統(tǒng)啟動異常，關(guān)閉系統(tǒng)，在DCU/ECU主繼電器停止后（停止時間以不同應(yīng)用而異），重