国四EGR处理控制系统与各部件功能介绍

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◆ EGR技术原理
EGR（废气再循环）= Exhaust +Gas+Recirculation 将排气中的部分废气通过控制导回进气管中，与进气管中的气体混
合，然后进入气缸参加燃烧，能够有效的降低NOx的排放量。
废气中的氧含量很低，含有大量的CO2和水蒸气，这两种气体很稳 定，接近于惰性气体，不能燃烧，可吸收大量热量；

2.POC
捕捉颗粒物，通过氧化燃烧被动再生 降低PM效率可达30%～80% 没有明显的排气背压升高
3. DPF
需要附加主动再生系统，控制复杂 需避免背压升高和堵塞危险 降低PM效率可达80～95%
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颗粒过滤器是布置在发动机排气系统上，利用蜂窝陶瓷载体或高密度金属丝烧结 毡，不断改变气流方向，从而将排气中的颗粒物截流下来。颗粒过滤器捕捉到一 定量的颗粒后，会堵塞排气通道，造成排气背压上升，影响到发动机性能，需要 将捕捉到的颗粒物消除掉，使排气恢复通畅，这是就是所谓的再生。 再生方式一（主动再生），传感器测量排气背压，当背压上升到一定数值后，
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◆压差传感器（ DPS ）
压差传感器用于检测颗粒后处理两端的压差，传感器将压力差信号送至 ECU，ECU根据该压力差判断捕集器中颗粒的积聚程度，当压差过大时， 说明后处理器已堵塞，ECU采取措施保护发动机。
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◆空气质量与流量传感器（MAF）
又称为空气质量与流量计，它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单 元(ECU），作为决定喷油的基本信号之一。目前我们常用的有热线式与热 膜式等型式。MAF传感器要严格按照要求装配，目前多装在空气滤清器后 和增压器之前的管路中。
ECU控制专用喷嘴，往排气管里喷柴油，在排气管内形成燃烧火焰，使DPF内部温
度上升到600～620度，将捕捉到的颗粒燃烧成CO2排出去。 再生方式二（主动再生)，由ECU控制发动机喷油器，在气缸燃烧后期喷油，从而
使排气温度升高，也使DPF内部温度上升到600～620度，将捕捉到的颗粒燃烧成
CO2排出去。 再生方式三(主动再生），在颗粒捕捉器采用电加热方法形成高温，将捕捉到的颗 粒燃烧成CO2排出去。
国IV EGR后处理系统介绍
研发部电气电控室 2015.8.8
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◆ 国IV典型的排放技术路线
•SCR（选择性催化还原）技术 通过燃油喷射优化和喷油提前正时以降低颗粒物（在机内减少PM优化 发动机功率），在使用SCR技术降低因燃烧优化而产生的Nox排放（在 排气中添加尿素后处理降低NOx）。 机内高效燃烧去颗粒，尾气添加尿素降Nox •EGR+POC/DPF技术 通过EGR废气再循环技术降低排气中的NOx（通过控制燃烧在发动机 内减少NOx的产生），再用颗粒捕集器（POC/DPF后处理技术）捕集 因使用EGR策略而增加的颗粒物，从而实现排放的达标。 机内控制燃烧降氮氧，尾气捕集去颗粒

◆ EGR后处理器介绍—PM净化技术
•颗粒物后处理技术--DOC
DOC(柴油氧化型催化器)=Diesel Oxidation Catalyst 氧化排气中未燃的HC，CO； HC+O2= CO2+H2O CO+O2 = CO2 氧化PM中的SOF(可溶有机物)，效率达 70%-80%: SOF+O2=CO2+H2O 部分氧化PM中的碳颗粒（SOOT）； SOOT+O2=CO2 作为SCR催化剂的前级将NO氧化成NO2， 增加SCR催化剂的性能；
种形式：通过CAN线驱动、ECU直接驱动
Flow vs. Valve Position @ 120 mbar & 23C
500 450 400
Flow (Kg/hr)
350 300 250 200 150 100 50 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% Valve Position (%)
Oxidation Catalyst 机理和效用：碳烟被在DOC中产生的 NO2所氧化，必须与DOC搭配使用； 前级DOC催化器氧化与柴油机本身缸内 的燃烧产生NO生成NO2进入POC后， NO2分子键在较低温度（250 ℃左右 ）
即可断裂，产生的氧气与被捕捉的C颗粒
燃烧生成CO2；柴油机大部分的普通形 式工况都能满足POC中的再生温度 （ 250 ℃ ～500 ℃ ），从而可有效的 去除PM。
废气与新鲜空气混合，稀释了新鲜空气的浓度，使燃烧速度降低；
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EGR阀（ECU H桥直接驱动或CAN 总线驱动） EGR冷却器 空气质量流量传感器 压差传感器
◆ 系统组成
后处理器：DOC+POC/DPF
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•CAN驱动：本身具有控制器，发动机ECU通过CAN总线发送EGR阀的开 度需求，由EGR控制器驱动电机调节EGR阀的开度，实现对再循环废气的 精确控制。
•ECU直接驱动： ECU内部H桥电路直接驱动电机，PWM控制，占空比5
－95％，并反馈EGR阀的开度，实现对再循环废气的精确控制。
设备；装车尺寸小，易于布置。 POC的缺点：需要含硫相对低的燃油；与 DPF比转化效率低，能够捕集50%～80% 的PM
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•颗粒物后处理技术--DPF
DPF(柴油机颗粒捕集器)=Diesel Particulate Filter 原理：壁流式过滤器，依靠交替封堵载体孔进 出口强迫气流通过多孔壁而实现颗粒的捕集。 微粒的转化：
的硫会在高温下形成硫酸盐，本身就是一种颗粒，造成颗粒排放升高；其次硫
酸盐附着在载体涂层表面，破坏了涂层，产生有毒有害物质，阻碍气态催化反 应，使再生失效，从而引起颗粒物排放超标。 对于DPF由于主动再生控制复杂与对油品含硫要求高等问题，目前在国内少有 应用。
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一汽解放青岛汽车有限公司 •PM净化器的应用范围和主要特点 1.DOC 可有效降低HC和CO 去除PM中的部分SOF 降低PM效率可到10～30%
尿素消耗量占燃油消耗量的3～ 机油更换周期缩短30%左右 5% 共性问题 对燃油硫含量不敏感 需要尿素加注站等基础建设 需增加尿素喷射系统，整车布 置复杂，初期投资增加 对燃油硫含量敏感，含硫量要求 小于50ppm 为防止阻塞需要再生或者清灰 整车改动小，初期投资低
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再生方式四（被动再生），采用在燃油里加添加剂，降低颗粒燃烧的温度，使 捕捉到的颗粒在发动机正常工作温度下即可燃烧成CO2排出去。 DPF的再生，是需要消耗燃料或电力的，所以使用的DPF柴油机，经济性较差。 燃油中加添加剂的方法目前不成熟，需要用户在柴油里加添加剂，实际操作中 也有困难。 DPF对燃油中的硫非常敏感，要求使用小于50ppm的柴油。这是因为燃油中
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•颗粒物后处理技术--POC
POC属于开放式结构的过滤器，以波纹状 的不锈钢网膜卷制而成，废气可以从整个 POC中自由穿过，部分颗粒物被捕捉到金 属网膜的网眼上。 POC的优点：没有堵塞的风险；完全被动
再生，不需要ECU的控制，不需要额外的
作为POC/DPF催化剂的前级将NO氧化成 NO2，提高再生温度，NO2用来氧化C颗 粒；
一般以金属铂和钯为催化剂，因此对燃油 中的S非常敏感，容易硫中毒；
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•颗粒物后处理技术--POC
POC(颗粒氧化型催化器)=Particle
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•热线式：通过电流加热热线（是一根直径为70pm的铂金丝），然后测量 该电流的电压来确认空气流量的大小，电压信号随着空气流量的变化而变 化。
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•热膜式：其结构与热线式基本相同，只是它的发热体是热膜而不是热 线，热膜由发热金属铂固定在薄的树脂膜上制成。这种结构使发热体不 直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了流量 计的可靠性。
SCR 与 EGR 技术路线对比 SCR
发动机平台继 承性 国III、IV、 V可以采用相同的发 动机平台
EGR
发动机本体结构变化大 承受更高的爆发压力 热负荷增加，需提升冷却能力 提高气门、活塞环等的抗磨能力 提高燃油喷射压力 推迟喷油，废气再循环，油耗比 国III机型略有升高
经济性
优化喷油提前角，燃烧充分， 油耗比国III机型可下降5～7%

EGR阀（ECU H桥直接驱 动或CAN总线驱动） EGR冷却器 MAF传感器，空气质量传 感器+进气压力传感器 压差传感器 PM净化器：DOC+POC( DPF)
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◆ EGR阀
EGR阀装在EGR冷却器下游，用来控制进入进气系统的废气量。目前有两