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康明斯發動機排氣系統后處理排氣處理液噴射單元綜述

2023/5/6 16:40:22

概述

該廢氣旁通式渦輪增壓器是 Holset® HE400WG 型。它包括了一臺渦輪增壓器、廢氣旁通閥執行器和渦輪殼中的廢氣旁通閥。廢氣旁通式渦輪增壓器改進了低轉速時的康明斯ISL9.5發動機響應，但不犧牲渦輪增壓器在高轉速時的耐久性。它使廢氣在康明斯ISL9.5發動機工作的特定模式下繞過渦輪葉輪，從而實現這一點。在低轉速運轉過程中，渦輪增壓器作為一個閉合系統渦輪增壓器工作，將氣體能量傳送到壓縮機葉輪，用于壓縮進氣。而在高轉速運轉過程中渦輪增壓器成為一個開放式系統，讓廢氣旁通流過渦輪。因為廢氣旁通過渦輪葉片，只有很少熱量通過渦輪吸收和傳給壓縮機，降低進氣歧管壓力和渦輪轉速。

安裝在渦輪增壓器上的旁通閥執行器包括壓力濾罐、膜片和執行器桿。隨著濾罐中壓力的變化（由廢氣旁通閥控制器控制），執行器桿會相應地調整廢氣旁通閥。

廢氣旁通閥安裝在渦輪機殼體內的渦輪增壓器上。旁通閥開啟，則廢氣旁通過渦輪葉片，降低渦輪機轉速以調節進氣歧管的壓力。

后處理選擇性催化還原（SCR）系統設計用于降低從康明斯ISL9.5發動機排放到氮和水中的氮氧化物排放。這可通過兩個主要實體來實現：后處理柴油機排氣處理液 (DEF) 噴射系統和后處理 SCR 催化器。后處理 SCR 催化器混合和轉換 DEF，以消除不需要的氣體排放到大氣中。在排放系統中，SCR 催化器將需要超過 200° C [392° F] 的溫度來正確地轉換氮氧化物。

后處理 DEF 噴射系統監測并將 DEF 注入排放系統。DEF 噴射系統包含后處理噴嘴、后處理 DEF 噴射單元、后處理 DEF 儲液罐和后處理 DEF 管。

在初始冷起動期間，康明斯ISL9.5發動機將進入 SCR 加熱狀態。在排放系統中，SCR 催化器將需要超過 200° C [392° F] 的溫度來正確地轉換氮氧化物。SCR 催化劑出口的氮氧化物傳感器將監測排放系統的氮氧化物排放量，并將信息傳送至 ECM。

后處理噴嘴：

后處理噴嘴將 DEF 噴入排放系統。后處理 DEF 噴射單元將正確數量的 DEF 供應給后處理噴嘴。

后處理柴油機排氣處理液噴射單元：

后處理 DEF 噴射單元是噴射系統泵機制。后處理 DEF 噴射單元將 DEF 抽過吸入端口并加壓。后處理 DEF 噴射單元過濾通過通過壓力孔要噴入排氣系統的 DEF。

有兩種類型的 DEF 噴射單元總成。

儲液罐安裝噴射單元
遠程安裝噴射單元。

后處理 DEF 噴射單元的主要部件包括：

冷卻液接頭
后處理噴嘴 DEF 接頭
壓縮供氣接頭
空氣切斷閥電氣接頭
后處理 DEF 噴射單元電氣接頭
DEF 儲液罐液位和溫度傳感器，如有配備。

后處理柴油機排氣處理液罐：

DEF 儲液罐設計用于儲存 DEF 并向 ECM 報告 DEF 儲液罐液位和 DEF 儲液罐溫度。
如果儲液罐液位太低，將激活故障，康明斯ISL9.5發動機功率將下降。
- 參考第 11 節中的步驟 011-081。
- 參考第 19 節中的步驟 019-488。
如果 DEF 儲液罐加注了不正確的處理液（除了 DEF 以外的任何處理液），后處理系統將不正常工作。故障將激活，康明斯ISL9.5發動機功率將下降。
參考 DEF 技術規范用戶手冊和/或維護保養手冊第 V 節。
參考 Cummins® 選擇性催化還原系統柴油機排氣處理液技術規范（公告號 4021566）。
DEF 儲液罐尺寸和形狀變化。使用下列步驟獲取 DEF 儲液罐的更多詳細信息。參考第 11 節中的步驟 011-081。

后處理柴油機排氣處理液管：

后處理 DEF 管在 DEF 儲液罐、后處理 DEF 噴射單元和后處理噴嘴之間來回運送 DEF。DEF 在加注或操作狀態期間注入管，隨后在凈化狀態被清除，以防管內 DEF 凍結。
DEF 管接頭、長度和設計依 OEM 變化。DEF 管包含電力加熱芯。有關更詳細的說明，參考 OEM 維修手冊。

后處理 SCR 系統旨在使用這些主要部件降低康明斯ISL9.5發動機的氮氧化物排放。

后處理 SCR 溫度傳感器
后處理噴嘴
后處理 SCR 催化器。

SCR 系統包含許多部件，但是需要最少量的維修或駕駛員干擾。SCR 系統由四個主要狀態組成：加注、噴射、凈化和加熱。

加注狀態

當康明斯ISL9.5發動機已經運行一段時間或排放氣體溫度達到默認值時，ECM 將控制后處理 DEF 噴射單元開始其加注過程。后處理 DEF 噴射單元將從 DEF 儲液罐抽出 DEF，加壓 DEF ，然后過濾后處理 DEF 噴射單元中的 DEF。系統能夠增強壓力后，后處理 DEF 噴射系統能夠噴射。此時，將有穩定的氣流流經后處理噴嘴，幫助在需要的時候運送 DEF，并保持后處理噴嘴干凈。

噴射狀態

SCR 系統達到幾個默認狀態后，后處理 DEF 噴射單元將在康明斯ISL9.5發動機 ECM 的控制下噴射 DEF 到后處理噴嘴和排氣系統內。DEF 然后通過后處理 SCR 催化器發生化學改變，以清潔排氣。DEF 噴射率取決于車輛工作循環。在大多數工作循環中，噴射率不是必須恒定的。后處理 DEF 噴射閥將有節奏的驅動需要數量的 DEF 進入排氣系統。

凈化狀態

當駕駛員將開關轉換到 OFF（斷開）位置時，噴射系統將關閉凈化循環。凈化循環降低了 DEF 被留在系統內的可能性，以及在冷天氣凍結的可能。在凈化循環中時，會從 DEF 噴射單元聽到清晰的咔嗒聲和延遲的抽水聲。DEF 噴射單元將停止抽水，并滑動內部回復閥，使空氣流回 DEF 噴射單元，改變 DEF 流向。空氣將把所有的 DEF 推出后處理噴嘴和壓力管，接著把未使用過的 DEF 推回 DEF 儲液罐。該過程中，空氣流經后處理噴嘴，并流回 DEF 噴射單元。DEF 噴射單元將暫時運行來凈化系統中殘留的 DEF。在完成凈化后，大部分系統將不會有任何殘留的 DEF。如果拆卸了后處理 DEF 噴射單元的主電源，經由電池中斷或在凈化狀態完成前的其它方法，將有 DEF 凍結內部和 DEF 噴射單元損壞的風險。

加熱狀態

DEF 在 -11°C [12°F] 凍結。如果駕駛員在冷天起動康明斯ISL9.5發動機，將激活噴射加熱狀態。如果大氣溫度傳感器讀取大氣狀態可以造成 DEF 凍結，ECM 將控制噴射系統進入解凍狀態。冷卻液閥將由 ECM 控制打開，來解凍可能在 DEF 噴射單元內部的所有 DEF 和 DEF 儲液罐內凍結的 DEF。康明斯ISL9.5發動機冷卻液將流經儲液罐加熱管來解凍凍結的 DEF。DEF 噴射系統在每個部件完全解凍前將不會加注。如果在系統加注后持續低溫，ECM 將控制保持加熱特性，以防止 DEF 噴射系統再次凍結。該特性將循環冷卻液閥，使康明斯ISL9.5發動機冷卻液加熱 DEF 儲液罐和后處理 DEF 噴射單元。