玉柴三立SCR后处理系统整车配套指南

玉柴三立 SCR 后处理系统整车配套指南_V2.1

玉柴三立 SCR 后处理系统 整车配套指南_ V2.1

广西玉柴机器股份有限公司

二○一二年三月

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更改说明

版本号 V1.1 作者 玉柴三立 SCR 后处理系统整车配套指南_V2.1

日期 更改理由 V2.0 陶泽民 2011.3.11． 1、整合《YC6L 单体泵国四柴油机 SCR 配套说明书_V5.1》、 叶 宇 《集成 EDC7 共轨和三立 SCR 后处理系统的发动机配套曾 中 说明 书_V1.0》、《集成 YCDCU 单体泵和三立 SCR 后处理系统的发 动机配套说明书_V1.0》。 2、增加或更改了 UDS 计量喷射泵整车安装要求，见第二、五、 六章带下划线语句。 3、增加了整车线束设计安装要求、添蓝罐传感器特性参数、 机械和电压表式液面高度仪表驱动信号特性，见第六章。 陶泽民 2011.5.16 1、增加 YC4FA-42 SCR 后处理系统信息。 曾中 2、修正部分适应机型，原 YC4E-41 修正为 YC4E-42。 3、修正插图编号。 1、 放宽了喷嘴到催化器入口的管路长度要求，如空间有限， 可缩短到 2 倍管径。见 P16 2、 增加了表一中的适配机型：YC6J-50、YC6L-50。 V2.1 陶泽民 2012/3/14 曾中

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玉柴三立 SCR 后处理系统整车配套指南_V2.1 目 录

一. SCR 系统工作原理及构成 ............................................... 4 二. 部件功能介绍及安装要求................................................ 7

1. 催化消声器 ...................................................................................................................................... 7 2. 添蓝罐 .............................................................................................................................................11

3. 计量喷射泵 .................................................................................................................................... 12 4．添蓝喷嘴........................................................................................................................................ 16 5. 防冻液电磁阀 ................................................................................................................................ 18 6. 后处理控制单元（DCU）........................................................................................................... 20 7. 压缩空气滤清器 ............................................................................................................................ 22 8. 管路 ................................................................................................................................................ 23

三. 系统化冰功能......................................................... 24 四.系统 OBD 功能 ........................................................ 24 五. 管路连接............................................................. 25 六．SCR 系统与车辆间的电器连接 ......................................... 26

1. 线束 ................................................................................................................................................ 26 2. 电源 ................................................................................................................................................ 27 3. 添蓝液位温度传感器 .................................................................................................................... 28 4. 车辆仪表 ........................................................................................................................................ 29 5. OBD 接插件的安装 ...................................................................................................................... 30 6. CAN 仪表需要接收的报文信息 .................................................................................................. 31

附录： .................................................................. 32

附录 1: 玉柴国 4 和国 5 发动机配套三立 SCR 后处理系统整车电路图................................... 32 附录 2: SCR 系统车辆端插接件 ...................................................................................................... 36 附录 3：添蓝（尿素水溶液）成分（参照 DIN70070 标准）.................................................. 40

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玉柴开发的国 4 和国 5 发动机大部分使用了三立 SCR（选择性还原）排气后处理系 统。使用 SCR 排气后处理系统后，整车配套方面相对于国 3 发动机增加了后处理系统的 整车安装布置要求。发动机本体的一些降排放措施并不影响发动机的外形尺寸和电控系 统的对外软硬件接口，所以这些国 4 和国 5 发动机本体的配套安装要求和国 3 发动机基 本相同。本配套指南主要讲解三立 SCR 后处理系统的整车布置与安装的方法和要求，适 用于集成 BOSCH 共轨（EDC7V42、EDC17）、DELPHI 电控单体泵、国产电控单体泵（YCDCU） 等燃油系统的国 4、国 5 发动机的整车配套工作，所适用的发动机见表 1。 燃油系统型式 BOSCH 共轨 表 1 集成三立 SCR 后处理系统的机型 ECU 型号 发动机型号 备注 YC4E-42、YC4G-40、YC6G-40、YC6J-42、 EDC7_V47 YC6J-41、YC6A-40、YC6A-41、YC6L-42、 YC6MK-40、YC6J-50、YC6L-50 YC4FA-42 YC6L-41、YC6L-51 YC4D-41、YC4E-41 BOSCH 共轨 EDC17 DELPHI 电控单体泵 ETC-C3 国产电控单体泵 YCDCU

一. SCR系统工作原理及构成

SCR 是 Selective（选择性）、Catalytic（催化）、Reduction（还原）的英文缩写。 其工作原理是将还原剂喷入排气管，排气中的氮氧化合物在催化器的作用下与还原剂反 应被还原成氮气和水，SCR 系统目前采用的还原剂是尿素。尿素 NH2CONH2 加 H2O 后在高 温下分解成成 NH3 和 CO2：

NH2CONH2 + H2O -> 2 NH3 + CO2 NH3 和排气中的 NO 和 NO2 反应产生氮气和水： NO+NO2 +2NH3 ->2N2+ 3H2O 4NO+O2+4NH3->4N2+6H2O 2NO2 +O2+4NH3->3N2+6H2O

为防止发动机整个使用寿命过程中氨气的泄漏，SCR 催化器后设有氨催化器，在这 个催化器中 NH3 与 O2 反应生成氮气和水：

4NH3+ 3O2->2N2+6H2O

SCR 系统用的标准化尿素水溶液（符合 DIN70070）称为添蓝（Adblue）。具体指标 见附录三。

SCR 系统由催化消声器、计量喷射泵（Urea Dose System）、添蓝罐、添蓝喷嘴、

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压缩空气滤清器、后处理控制单元（DCU）及相应管路和线束构成。

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图 1-1 三立 SCR 系统构成图 本系统采用的是压缩空气辅

助喷射系统，计量喷射泵内置控制装置，可控制内部计

量泵和压缩空气电磁阀按既定的程序工作。DCU通过CAN总线与发动机ECU通讯，获得发 动机的运行参数，再加上两个催化器温度信号，计算出添蓝喷射量，通过CAN总线控制 计量喷射泵喷射适量的添蓝到排气管内。压缩空气的作用是携带计量后的添蓝到喷嘴， 使添蓝经喷嘴喷雾后尽可能雾化。

添蓝在排气管混合区遇高温分解成氨气（NH3），与排气充分混合后进入SCR催化消 声器。在催化消声器里，NH3和NOx反应生成氮气和水，排到大气中。

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玉柴三立 SCR 后处理系统整车配套指南_V2.1 图 1-2

SCR 系统组成

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二. 部件功能介绍及安装要求 1. 催化消声器

催化消声器的主要作用是催化氮氧化合物的还原反应和降低发动机的排气噪声，是 SCR 催化器和发动机排气消声器的集成体。整体材料为不锈钢，内装 SCR 催化器芯子和 消声管路，表层不锈钢板下部装有绝热材料，运行过程中表面平均温度低于 200℃。法 兰面接口为入口，另一光管接口为出口。催化消声器设计有前后两个温度传感器安装座， 在催化后设计有 NOx 传感器安装座。催化器前后都要装温度传感器, 温度传感器外形如

图 2-1-6、图 2-1-7 所示。为防止插错，催化器前后温度传感器插接件不同，安装时请 辨别催化器进出口温度传感器的位置。

催化消声器的大小与发动机的排量大小成比例关系。玉柴为所生产的国 4、国 5 发 动机匹配有相应大小的催化消声器。

其中 K12 发动机使用一种催化消声器，箱式封装，外形尺寸：580×480×430，如 图 2-1-1 所示。

图 2-1-1

K12 催化消声器

6 MK 使用的一种催化消声器，筒式封装，外形尺寸：Φ350×830，如图 2-1-2 所示。 6L、6A、6J 三个系列使用一种比 6M 稍小的催化消声器，筒式封装，外形尺寸： Φ290×800，如图图 2-1-3 所示。

4G－40 系列发动机使用的催化消声器，筒式封装，外形尺寸：Φ290×670，如图 2-1-4 所示。4E－41、4D－41 柴油机使用的催化消声器，尺寸Φ210×710；4FA-42 柴油

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机使用的催化消声器，尺寸Φ210×635，外形如图 2-1-5 所示。

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图 2-1-2 6MK 催化消声器

图 2-1-3 6L、6A、6J 催化消声器

图 2-1-4 4G、4E 催化消声器外形

图 2-1-5

4E、4D、4FA 催化消声器外形 同时玉柴还可

以根据整车厂的特殊情况，设计满足特定要求的催化消声器。

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安装要求：

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? 催化消声器在整车上可像传统消声器那样用钢带固定。错误的捆绑位置会引起表面

保温层变形而且固定不稳。筒式催化消声器的钢带捆扎位置无特殊要求，可按照传 统筒式消声器方法固定。

图 2-1-5 催化消声器的安装情况

图 2-1-6 催化器前温度传感

图 2-1-7 催化器后温度传感器

? 箱式催化消声器可按图 2-1-5 所示姿态安装，也可放平安装。不推荐进出口垂直朝

上的安装方式。若需其它安装方式，请向玉柴应用开发部咨询。

? 催化消声器支架和车辆大梁的连接需要使用弹性减振装置，这样可使内部陶瓷催化

器芯免受剧烈振动。

? 催化消声器比传统的消声器重了很多。车辆制造商应检查当前消声器安装系统的强

度，如有必要， 需更新设计。

? 因为催化器内的化学反应依赖于温度（最低 180 °C），所以催化消声器应尽可

能 靠近发动机，而且排气管尽可能包裹保温层。对于公交车辆，经保温处理的排气管 路可提高 NOx 的转化效率。公交车辆，发动机到催化消声器的排气管必需保温隔热。

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要求保温材料导热系数<0.01W/m.k，厚度大于 20mm。

? 从添蓝喷嘴上游 200mm 处开始一直到下游催化消声器的排气管路必须采用 304 或

439 级不锈钢。添蓝具有腐蚀性，再加上高温，会急剧侵蚀低碳钢部件。 ? 应在涡轮增压器出口和催化消声器之间使用金属软管连接，目的是避免发动机的振

动传到催化消声器，使催化消声器内的催化器免受振动。

? 全负载额定转速下，在涡轮排气出口处测得的最大总系统背压不应超过 20kPa。 ? NOx 传感器（图 2-1-8）用于测量催化器反应后 NOx 的浓度，其信号用于添蓝喷射

的 闭环控制和 OBD 功能。由感应器和控制单元两部分组成，之间的电缆长 600mm。感 应器安装在催化消声器上设制的安装孔内，扭紧力矩 50±10Nm。控制单元安装在附 近的支架上，安装方向请参见图 2-1-9。

图 2-1-8 NOx 传感器

图 2-1-9

NOx 传感器安装

? 调整催化消声器的轴向安装角度，尽量使 NOx 传感器安装孔位于较高的位置，起码

位于催化消声器的上半圆位置（如图 2-1-10 所示），不能使 NOx 传感器位于催化消 声器的最低位置，因为排气中的水蒸气冷凝形成的液态水大量溅到传感器上或者积 液浸泡传感器都会造成该传感器的损坏。

? NOx 传感器电缆感应器端的最后一个固定点到感应器之间的电缆要留出安全弯，此 部

分留长的电缆是为了补偿车辆行走时催化消声器的振动，以免拉断电缆。如图 2-1-11 所示。

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玉柴三立 SCR 后处理系统整车配套指南_V2.1 图 2-1-10 NOx 传感器安装

图 2-1-11

NOx 传感器电缆留长示意

2. 添蓝罐

添蓝罐用于盛装添蓝，整体材料为塑料。顶部装有传感器和加热器的集成体，接口 定义见图2-2-2。传感器可感应液面高度和温度。加热器可利用发动机冷却水的热量化 冰。通气阀用于平衡罐内外气体压力。罐内装有添蓝粗虑器，以防大于70μm的大颗粒 进入喷射系统。罐底设有残液放出螺塞孔。添蓝罐加注口符合欧洲标准DIN70070，与油 箱口不同，可防止加错。

不同排量和不同用途的发动机使用不同体积的添蓝罐，一般推荐添蓝罐容积为油箱 容积10～20％左右。8～12米客车通常所配添蓝罐外形如图2-2-1所示，容积35L，重量 7.2 kg，外形尺寸550x450x200。6～8米客车通常所配添蓝罐，容积16L，重量3.45 kg， 外形尺寸400x220x390，如图2-2-3所示。

添蓝加注口

通气阀

传感、加热集成体

液位液温度 传感 器电器接口

图 2-2-1 添蓝罐(8～12 米客车用)

图 2-2-2 液体接口定义

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图 2-2-3 添蓝罐(6～8 米客车用)

安装要求

添蓝罐一般和油箱同侧安装，距离油箱近一点，方便加液。但是两者又不能贴在一 起，因为电控燃油系统的回油造成油箱温度较高，有可能加热添蓝，引起添蓝性质变化， 造成后处理系统不能正常工作。添蓝罐不能受太阳直射和排气管催化器烘烤，罐内添蓝 温度不能超过60℃。

车辆上添蓝罐加注口附近需设制醒目的标识，提醒用户该罐应该加注“添蓝专用”， 该标识可设置在添蓝罐仓门内侧或其他醒目的位置。

3. 计量喷射泵

计量喷射泵（图2-3-1）外形尺寸247x144x184，工作环境温度：-40～65℃，重约 4.6公斤，防护等级：IP67,69K。 计量喷射泵内部集成计量泵、压缩空气电磁阀（12V）、加热器、控制器。该单元

有四个液体/空气接头和两个电器接头，液体/空气接头从顶部顺时针依次如图2-3-2所 示：压缩空气入口、喷嘴接口、添蓝入口、添蓝回液口。两个电器接口：压缩空气电磁 阀4针电器接头和37针主电器接头，37针接头包括了蓄电池电源接口、点火开关、空气 电磁阀正负极和J1939高、低和屏蔽端子。

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图2-5-1 防冻液电磁阀 当电控单元通过添蓝罐温度传感器感应到添蓝温度低于一定程度，判断出系统结 冰，通电打开电磁阀。热的发动机防冻液就会顺着管道流向添蓝罐和计量喷射泵内置的 换热器，这些地方的冰就会迅速融化。由于防冻液管道和添蓝胶管

扎在一起，外套保温

管，所以添蓝管道内部的冰也会同时融化。

安装要求

防冻液电磁阀安装位置没有特别讲究，可布在冷却液管路中易于安装的位置。阀 体上标有流动方向，请注意安装方向。要求电磁阀朝上。

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玉柴三立 SCR 后处理系统整车配套指南_V2.1 6. 后处理控制单元（DCU）

SCR系统工作采用一个独立的电控单元控制（DCU—Dosing control unit）。外形 尺寸220x50x180，工作环境温度：-40～85℃，重约0.7公斤，防护等级：IP67,69K。

图2-6-1 后处理控制单元DCU DCU主要功能是计算添蓝喷射量、化冰控制、催化器温度和添蓝液位液温传感器信

号处理，支持OBD。添蓝控制过程为：通过CAN总线和发动机ECU通讯，获取发动机运行 状态数据，同时采集催化器前后温度信号，根据事先标定好的各种脉谱，适时计算发动 机实际工作情况下SCR系统的添蓝喷射量，从而使发动机排气中的NOx成分被精确还原。

安装要求

? 散热要求：由于DCU在正常工作过程中会产生一定的热量，必须通过合理的布置通过

传导、对流以及辐射等方式将热量散发出去，以保证DCU的工作温度处于合理的范围 内。因此，DCU的布置位置必须保证散热良好，注意事项如下：

? DCU布置位置应通风良好，而且DCU附近有一定的空间（建议有100mm以上的距离）， 以利于DCU散热；

? 严禁DCU被隔热材料包裹，或布置在密闭空间内；

? DCU一定要避免布置在排气管与增压器等高热源直接辐射范围内； ? 严禁DCU的外壳，特别是散热肋片外部被灰尘、泥土等污垢覆盖。

? 振动要求：由于发动机周期性旋转运动、变速箱振动以及车身振动等因素，导致DCU 会受到各种频率振动的影响，因此在布置DCU时应注意以下事项：

? DCU通过3个固定螺栓固定在整车上，要注意加防松垫片，保证连接牢固；

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? DCU的布置位置应远离振动源，如发动机、起动机以及气泵等； ? DCU线束在接入DCU前应捆扎和固定牢靠，避免将振动传递到DCU上； ? 正常工作时，DCU的振动频率应小于500HZ。

? 外部环境要求：DCU的布置位置应尽量高而且干燥，注意事项如下：

? 该控制系统满足车载使用要求，使用环境温度-25～85℃，耐振、耐油、防水； ? 应避免DCU接触油、水以及腐蚀性液体，特别是DCU接插件要注意防护，避免被油、 水浸泡；

? 应避免油、水等液体在DCU表面，特别是线束接插件表面的附着与残留； ? DCU的布置位置应远离地面、车轮等容易出现溅水、溅泥、溅石与水雾等地方； ? 便于安装和维修。 ? 安装方向:

? 竖直安装（允许DCU上端向线束接插件方向倾斜3～5°），并尽量采用上部有适 当倾角的安装方式，以避免油、水等在DCU表面滞留； ? 不允许线束从DCU上部接入，线束宜从DCU底部接入； ? 线束接入DCU前应捆扎牢靠。 ? EMC和EMI要求:

? DCU布置位置应远离强电磁场或大功率电器，如起动机、发电机等； ? DCU布置位置与起动机等大功率电器的最小距离为50cm； ? 避免线束中未使用的导线接入DCU，从而导致天线效应。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/txe.html