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1、,国六后处理系统原理及故障,技术中心动力设计院2019.2,目 录,国六后处理系统组成MIL灯介绍驾驶员报警系统介绍传感器DOCDPF系统SCR后处理堵塞问题分析及解决办法国六前期试验应用后处理故障举例,2,后处理组成,后处理系统:配置路线,DOC：加热废气协助DPF主动再生；制造NO2协助DPF被动再生和提高SCR效率DPF：壁流式颗粒捕集器SCR+ASC：催化还原器+氨捕集器Bosch DNOx2.2系统：尿素泵、尿素管、尿素喷嘴HCI系统：再生时DOC前喷入燃油提高排温，分MU （供给单元）和IU（喷射单元）传感器：排温传感器*4、 氮氧化物传感器*2、 PM传感器*1、 压差传感器*1
2、、 尿素箱液位温度质量传感器总成*1SCR加热系统：冷却水阀，加热尿素管,3,后处理组成,DOC+cDPF+SCR+ASC铜基分子筛高效SCR （Cu-Zeolite）DPF再生：被动再生和主动再生（HCI）相结合的控制策略，满足不同工程应用的安全可靠再生,后处理系统：配置路线,4,仪表,5,MIL灯介绍,应GB17691-2018要求，在仪表有Mil灯，用于提示排放相关故障。国六MIL灯和国五区别：国六MIL灯的显示状态更加复杂，但不再和排放限扭有直接联系。,或,OBD 系统用于监测和控制排放控制系统，根据每个故障对排放的影响不同，所有排放相关故障可以分为四大类，分别是A类、B1类、B2类、
3、C类。OBD系统根据不同故障类型，采用四种不同的MIL灯激活模式来响应。,国五,国六,6,驾驶员报警系统,或,根据NOx控制系统的要求，当检测到反应剂液位低、反应剂质量异常、反应剂消耗量低、SCR系统喷射中断，EGR阀卡滞或相关传感器篡改，尿素冻结故障时，如果不及时纠正会激活驾驶性能限制系统。在激活驾驶限制系统前，驾驶员报警系统将采用可视报警通知驾驶员。可视报警符号定义为：,驾驶员报警灯意义在于：1、驾驶员报警系统灯亮意味着有排放直接相关的故障发生。2、亮灯后如果故障没有及时修复，系统将在不同的时间后进入限扭模式，限车速模式，车速限制在20km/h。,7,驾驶员报警系统,8,从激活驾驶员警告到
4、激活驾驶性能限制，总共可以分为三个等级。一、激活驾驶员警告，警告灯被点亮。二、初级驾驶性能限制，限扭矩到75%。三、严重驾驶性能限制，限车速20km/h。,驾驶员报警系统,当驾驶员报警系统激活后，一定要及时处理，避免影响车辆正常使用。,9,驾驶员报警系统,10,传感器,国六后处理系统，含以下单独传感器：（集成在各子系统中的传感器在子系统中介绍DOC前排温传感器（新增）DPF前排温传感器（新增）SCR前排温传感器（国五）SCR后排温传感器（新增）DPF压差传感器（新增）SCR前氮氧传感器（新增）SCR后氮氧传感器（国五）PM传感器（新增）尿素质量液位温度传感器总成（新增）,11,传感器,12,传
5、感器,PM传感器原理,PM传感器用于监控DPF效率，测量原理：利用颗粒物对指极电流的传导性。,13,传感器,压差传感器介绍,压差传感器用于监控DPF两端压差，当DPF积碳过多时，压差高故障会被激活，当DPF压差高故障激活后，DPF主动再生被禁。,14,传感器,尿素液位温度质量传感器尿素液位温度质量采用CAN通讯，用于监控尿素箱内的尿素液位、尿素温度、尿素质量。,15,传感器,传感器相关故障可以分为以下几类：1、电路故障：简单断路短路等2、CAN故障：PM、Nox、尿素质量/液位/温度传感器硬件采用了CAN通讯3、合理性故障：指传感器失效或系统出现问题导致测量值不合理4、传感器自诊断故障：如PM
6、传感器自诊断温度过高等其中1、电路故障，发生概率高，可以通过线束图纸比较简单的排查。2、CAN故障，发生概率较低，一般需要排查CAN线、电阻，CAN干扰等因素。3、传感器自诊断故障，发生概率低，一般为传感器损坏。4、合理性故障，当传感器发生漂移，或传感器安装错误后，或者系统出现问题导致测量值不合理时，会导致合理性故障报出。其中1、2、3类基本和国五相同，侧重排查电路、传感器自身故障，合理性类故障国五较少，但在国六，基本上所有传感器和执行器都需要诊断，如发生合理性类故障，则需要排查误安装、系统故障、传感器自身漂移、CAN干扰等。,16,传感器,传感器自诊断故障：如颗粒传感器，内置一个温度传感器，
7、可自诊断故障：,17,传感器,合理性故障诊断排气温度合理性,排气温度动态合理性检查故障监控原理：传感器测量值与模型温度比较超过限值范围故障排除重点：传感器安装位置、传感器本体、线束,排气温度静态合理性检查故障监控原理：传感器测量值与环境温度比较超过限值范围故障排除重点：传感器本体、线束,18,传感器,合理性故障诊断压差合理性,DPF压差信号不合理故障监控原理：发动机停机后DPF压差值超过限值故障排除重点：压差传感器连接气管安装、是否漏气、传感器本体,19,传感器,上、下游氮氧传感器置空故障监控原理：传感器指控后测到的氧含量过高。故障排查重点：传感器安装位置,上游氮氧传感器合理性故障监控原理：上
8、游氮氧传感器测量值和原机排放的氮氧模型值相差过大。故障排查重点：传感器自身故障、进气流量传感器测量精度,合理性故障诊断上、下游氮氧化物传感器合理性,20,传感器,合理性故障诊断PM传感器合理性,PM传感器置空故障监控原理：PM内置温度传感器测量到的温度值与发动机排温模型值比较差值过大故障排查重点：PM传感器安装位置、PM传感器本体,21,传感器,尿素箱温度合理性故障监控原理：尿素箱温度传感器测量值和环境温度值比较差值超过上限故障排查重点：尿素箱温度传感器测量值合理性；环境温度测量值合理性,尿素箱温度过高监控原理：尿素箱温度值超过70故障排查重点：尿素箱加热水阀卡死；尿素箱温度过高（热区）,合理
9、性故障诊断尿素箱温度合理性,22,传感器,合理性故障诊断尿素质量数据有效性,尿素质量传感器测量数据无效监控原理：CAN数据为无效数据故障排查重点：CAN干扰、传感器本体,23,DOC,DOC是一种氧化催化器，在国六系统中，DOC作用至关重要，其主要作用有以下三点：1、将废气里的NO转化为NO2，当废气温度高于300后，NO2能够将DPF捕集到的颗粒再生掉被动再生。2、将废气里的NO转化为NO2，当废气中NO2比例上升后，能够迅速提升SCR的转化效率能力。3、当主动再生需要被激活时，是DOC将IU喷入的柴油氧化，把废气温度提高到600左右。,24,DOC,使用非国六标准柴油、HCI系统出现故障导
10、致柴油喷射不均匀、或者漏油，或者其他使用不当，都会导致DOC系统工作不正常。当主动再生激活后，系统侦查到T5温度提升和喷入的油量不符，就会激活DOC效率低的故障。,必须使用正规石油公司提供的满足国六标准柴油，低标准柴油或劣质柴油极易造成DOC失效，最后导致DPF堵塞。,25,后处理系统:cDPF催化型颗粒捕积器,DPF,DPF是一种袋式的颗粒捕集器，其工作原理是：废气流过蜂窝状袋式的颗粒捕集器，气流穿过壁面，颗粒被留在袋内，大部分颗粒通过该方式被捕集。颗粒捕集持续发生，DPF内颗粒会越积越多最终堵塞DPF，必须通过再生的方式清除碳颗粒。DPF再生方式分被动再生、主动再生两种。,26,DPF,何
11、时激活主动再生大量的标定工作保证积碳模型的准确性,27,变型车,以下结构的变化会影响国六后处理积碳模型的变化：发动机功率路谱排气管长度车辆功能进气系统后处理系统结构对于变化较大的车型，必须按照变型车处理，需要重新评估验证积碳模型和再生模式。,积碳模型VS变型车,DPF,28,主动再生驾驶员显示操作界面,DPF,29,DPF 高速牵引车再生模式,30,DPF低工况城市车辆再生模式,31,DPF清理,DPF同时捕集各种成分的颗粒物，包括碳颗粒和灰分，其中碳颗粒可以通过再生方式去除，但灰分无法去除，当灰分积累到一定程度后，需要对DPF进行反吹清洗。清洗里程周期一般都较长，主要收灰分积累速度影响，而灰
12、分的积累速度与机油耗、机油品质有很大关系，欧六对机油品质要求更高。高灰分机油会大大缩短清洗里程。,国六DPF封装采用了可拆卸的技术，当积碳过多没有办法再生时，可将DPF单独拆卸，并用压缩空气反吹的方式来再次激活DPF。（拆卸方法见使用说明）,DPF,32,DPF,需要主动再生时，DPM系统负责从将燃油喷入排气管。DPM系统有一个MU、一个IU、油管组成。在MU上，集成了关闭阀(SV阀)、比例阀(DV阀)、下游压力传感器、上游压力温度传感器,33,DPF,OBD系统监控部件各个电器部件电路DPF积碳DPF压差DPF再生情况DPF效率低监控DPM系统各个执行器合理性故障（卡滞）DPM各个传感器测量
13、合理性故障（传感器或系统故障）,34,DPF,DPF过滤效率故障(通过颗粒传感器监测),DPF过滤效率过低故障监控原理：PM颗粒传感器测量到的颗粒过大故障排查重点：DPF硬件结构是否有损坏破裂、DPF是否积碳严重（见DPF堵塞解决办法）,35,DPF,颗粒捕集器(DPF)吸附颗粒过载,颗粒捕集器(DPF)吸附颗粒过载监控原理：DPF两端压差过大故障排查重点： DPF是否积碳严重（见DPF堵塞解决办法）、DPF损坏,36,DPF,DPM系统执行器合理性故障,SV阀DV阀合理性故障监控原理：系统监控SVDV阀的合理性故障排查重点： MU件检查,37,DPF,DPM系统上游温度合理性故障,DPM上游
14、温度合理性故障监控原理：冷启动下传感器测量值和环境温度相差超过20故障排查重点：传感器本体,DPM上游温度过高监控原理：DPM上游温度过高故障排查重点： MU件，燃油温度,38,DPF,DPM系统压力测试故障,DPM静态泄露测试失败监控原理：SV阀关闭，DV阀打开后，下游压力没有下降到最大值故障排查重点： DV阀后端卡滞，HCI喷嘴无法正常打开,39,DPF,DPM系统压力合理性故障,DPM上游压力故障监控原理：当DPF上游压力超出合理的限值范围后；或者当SV阀打开后，DPF上游压力上升过慢故障排查重点： 燃油压力、HCI系统泄露,DPM下游压力故障监控原理：当DPF下游压力超出合理的限值范围
15、后；或者当DV阀打开后，DPF下游压力上升过慢故障排查重点： 燃油压力、HCI系统泄露,40,SCR,沿用了国五博世的SCR DNOx2.2系统和国五相比，增加了一个氮氧化物传感器，一个SCR后排温传感器，一个尿素质量传感器。尿素喷嘴优化了结构,41,国五,国六,SCR,42,国五,国六,喷射控制策略,闭环,开环,增加模块：氨存储反馈计算氨泄漏发现老化模型DPF再生模式,SCR,43,SCR,OBD系统监控部件各个电器部件电路尿素喷射阀执行器监控反向阀监控SCR压力系统监控传感器合理性监控尿素消耗监控氮氧化物转化效率监控其中各个电器部件电路、尿素喷射阀执行器监控、反向阀监控、SCR压力系统监控
16、和国五DNOx系统监控基本相同，传感器合理性监控见传感器部分内容。尿素消耗监控是指，监控尿素理论消耗和实际消耗的比例，当两者不符时，故障报出。效率监控和国五原理基本一致，但监控限值大大降低。,44,SCR,尿素消耗量偏差（喷射测试）,尿素消耗量偏差（喷射测试）监控原理：尿素理论消耗和实际消耗偏差过大，系统没过一段时间会进入测试状态，监控尿素泵工作状态和喷射量不符。故障排查重点： 尿素喷嘴轻微堵塞、尿素喷嘴磨损。可用EOL主动测试工具排查。,45,SCR,发动机氮氧排放超OBD限值故障,发动机氮氧排放超OBD限值故障监控原理：在排温和废气流量在一定的范围内，在一段时间内，通过SCR 下游氮氧传感
17、器测量到的氮氧化物和上游测量到的氮氧化物计算出的平均转化效率低于限值。故障排查重点：EOL主动测试功能确认SCR系统尿素泵和尿素喷嘴状态；消声器内部结构检查有无损坏或结晶（尤其检查混合器部分结构）；尿素品质；进气流量传感器测量精度；SCR消声器是否老化。,46,SCR,尿素质量偏差超限故障,尿素质量绝对偏差超限故障监控原理：正常合规尿素的尿素浓度是32.5%，尿素质量传感器市实时监控尿素浓度，当浓度低于或高于标准浓度一定限值时，故障报警。故障排查重点：尿素品质；尿素传感器，可采用手持式尿素浓度传感器,47,后处理堵塞问题分析及解决办法,造成后处理堵塞原因可分为三种，如果确认消声器堵塞，首先排查
18、属于哪种类型。1、尿素结晶：尿素混合雾化不好导致消声器内大量的尿素结晶堵塞消声器。拆开消声器大包，从尿素喷嘴处开始到SCR入口段，目测是否有明显的大块尿素结晶堵塞。2、DPF堵塞：DPF积碳没有及时再生或机油灰分过多造成拆开DPF，检查DPF进口端积碳是否严重，可目测。3、进气系统问题：整车作业环境尘埃严重，进气过滤不能有效过滤导致了解车辆实际使用环境，脱开增压器后排气管检查。第3条发生概率很小，但和DPF堵塞易混在一起，了解整车实际使用环境是非常必要的。,48,后处理堵塞问题分析及解决办法,尿素结晶堵塞原因及排查处理办法：从两方面入手，结构和系统。一、从消声器和排气管外表面面观察是否有漏气，
19、结晶；（目测）二、拆开消声器，观察内部是否有结晶；（目测）三、分析是否存在漏气、内部结构损坏等问题，如混合器被腐蚀。（目测）四、检查尿素喷嘴安装是否符合要求。（目测）五、检查SCR尿素喷嘴是否存在滴漏，卡滞等现象；（EOL）六、分析SCR前后排气温度是否合理，是否接错。（EOL）,49,后处理堵塞问题分析及解决办法,针对重型车，DPF是国六新增的一个后处理系统，缺乏应用经验。从试验车，香港扫街车，BJ52（国五）以及国五整车使用的一些经验，积累了一些DPF堵塞解决办法。造成DPF堵塞的原因主要有几点，1、积碳模型不准；2、主动再生无法激活；3、再生异常、4、其他,劣质机油和劣质柴油会对DPF产
20、生非常大的影响，将会迅速加快DPF堵塞。其中，劣质柴油中的硫含量会让DOC中毒，大大降低DPF被动再生和主动再生效率。劣质机油中有大量不可燃烧的灰分，这些灰分积累自DPF内无法依靠再生清除，只能通过清灰功能来处理。 必须使用中国重汽发动机指定机油；必须使用正规石油公司生产的满足国六标准柴油。,50,后处理堵塞问题分析及解决办法,51,后处理堵塞问题分析及解决办法,遇到DPF堵塞问题后，首先需要注意的是，不管EOL内积碳模型中碳载量值是多少，都禁止进行任何主动再生操作，需要将DPF拆除进行清灰处理。之后可以分以下几步查找原因：一、观察仪表碳载量指示灯，并用EOL读取DPF积碳模型碳载量值，如果碳
21、载量指示灯未点亮且EOL读取到的DPF碳载量也不高，但是DPF已经堵塞，则从积碳模型上查找堵塞原因。了解车辆实际使用环境、使用工况；国六车实际应用不多，一些特殊车型工况可能标定时没有覆盖到。排除发动机系统故障：检查发动机是否有燃烧系统、进气系统、EGR系统等故障，检查进气流量传感器测量值是否精确。排除afterrun过程非正常断总电导致积碳模型数据不能正常保存。,52,后处理堵塞问题分析及解决办法,二、如果仪表碳载量指示灯已经点亮为严重积碳状态，积碳模型值碳载量也非常高，说明DPF再生无法正常进行，首先排查是否能进入主动再生模式：1、询问了解车辆实际使用工况，了解车辆运行时T4温度能否上升到2
22、50以上，了解信息：车辆使用工况（车速、负荷）、环境温度、每次行驶里程等2、用EOL读取故障，确认是否有故障禁止了再生。3、了解司机在碳载量灯提示激活后有没有进行过驻车再生。4、发动机启动后，用EOL读取DOC前排温和DPF前排温数据，检查数据是否合理，检查进气流量传感器是否合理。5、DPF拆除清灰后，进行一次驻车再生测试功能，检查T4温度能否到250，对于寒区气温非常低的地区，部分车型由于排气管过长，驻车再生时T4温度无法升上去，需要行车再生才可以激活。如果T4温度无法提上去，检查排气温度传感器和进气节流阀状态。,53,后处理堵塞问题分析及解决办法,三、驻车再生T4温度提升到250后，再生激
23、活，观察T5温度，正常状态下，T5温度应该快速上升到60050，如果T5温度偏低或波动很大，需要检查：1、HCI系统，压力状态、温度、喷射、雾化2、排气管泄露3、排气温度传感器状态4、进气流量传感器状态5、DOC，如果以上检查都没有问题，则需要检查DOC是否失效。,54,1、青岛三辆车 再生后碳载量无法清零,13,故障分析：香港洒水车技术要求，整车设计了电源开关； ECU供电电源也受整车电源开关控制，在司机关掉钥匙开关后，如果在短时间内随后关掉电源开关；导致ECU芯片供电切断，发动机无法完成afterrun状态下的相关动作，打断afterrun，当前驾驶循环内（包括再生的零碳量）碳量均不能正常
24、写入，恢复至上一驾驶循环的碳量； 在青岛现场， 三辆车分别再生结束后： （1）打断afterrun，故障重现，碳量无法清零，显示碳量为上一驾驶循环累计碳量。 （2）完成afterrun过程后，ECU内碳量清零。 措施： A. 需要将ECU电源和后处理电源连接电瓶正极，保证ECU和后处理能够在afterrun状态下完成后续倒抽和写入数据的工作； B. 加装延时继电器，将ECU和后处理电源加入延时断电功能，延时时间保险起见设置时长为10min。 C. 加装ECU状态指示灯，提示司机发动机在ECU进入afterrun状态，当afterrun状态完成后，再关闭整车电源；,国六前期试验应用故障举例,55
25、,2、青岛洒水车再生失败,13,故障分析： 分析数据发现再生温度偏低只有370左右，TFI流量异常，出现负值，引起DPM计量单元喷射燃油偏低，导致再生温度低，再生失败 。 拆下该车TFI传感器至正常车辆，测试传感器本身正常没问题。再检查发现原拆下TFI传感器安装面，无压痕；分析原装TFI传感器存在漏气的可能性。 换回的TFI意外出现O型圈漏装，流量测试有负值，发现后把O型圈恢复，拧紧后后，TIF流量正常；可以正常再生，T5温度也可以达到600度。措施：拧紧TFI传感器的固定螺栓，故障解除。,国六前期试验应用故障举例,56,3、深圳洒水车再生失败,13,车辆再生时碳量减少缓慢，再生温度偏低； 检
26、查大包上各排温传感器安装位置正确, TFI传感器拧紧正常； 读取六合一故障码P20DD,显示为MU计量单元异常，拆下排气管路，再生时DPM喷嘴不喷燃油，导致再生异常。 故障分析： MU计量单元,根据供应商要求，整车出厂前需完成排空动作，以测试DPM系统是否工作正常。 措施：装上正常MU计量单元，再生成功，故障解除。,国六前期试验应用故障举例,57,开关阀,上游压力传感器,比例控制阀,下游压力传感器,IU喷嘴压力（开启压力2600hpa）,措施：更换IU件后故障消失,故障分析：监控数据发现，HCI系统激活测试时，比例阀打开测试后，下游压力只有1100hpa。检查发现IU喷嘴被积碳卡滞在常开位置，
27、由于IU喷嘴位置处于常开位置，再生测试时,下游压力无法建压，相当于下游压力传感器暴露在排气管中，所以测试时下游压力变化不大；上游压力由于下游压力泄压，导致上游压力无法进行压力建立，上下游压力几乎相等。最终测试失败。最终导致再生失败。,国六前期试验应用故障举例,4、再生失败,58,5、再生时管路漏气,13,再生过程中，排气管路密封失效，导致再生喷油时，烟雾从排气管路中泄露。 故障分析： 出厂时完成再生测试，即可排查出排气管路密封是否有效。 措施：重新安装排气管路，密封垫正确安装，故障解除。,国六前期试验应用故障举例,59,6、再生异常大包传感器安装错位,13,再生过程中，各排温异常，排查发现大包
28、上各排温传感器安装错位 故障分析： 由于四个排温传感器相同，线束接插之间没有防呆防错功能；现在从设计及安装工艺上进行防错。 措施：按照技术要求正确安装各排温传感器，故障解除。,国六前期试验应用故障举例,60,7、大包堵塞试验车出现大包积碳堵塞，经检查发现堵塞大包有曲轴传感器故障或泄压阀冲开故障。故障分析：发动机燃烧系统故障导致发动机排除的颗粒物和模型值偏差完全背离，DPF的积碳模型已经无法正确反映DPF实际积碳情况。没有进入主动再生导致。注：该现象在试验车多次出现，在出问题的车上，都能读取到曲轴传感器或泄压阀冲开故障，后经过电气部门紧急排查，发现了曲轴传感器信号出现了微秒级的干扰，导致ECU内
29、部喷油控制策略短时间内被完全打乱，发动机原机排放的颗粒大大提高，造成DPF堵塞。现在已经查明干扰源解决。措施：修复发动机故障,13,国六前期试验应用故障举例,61,8、尿素液位质量传感器故障,13,故障分析： 尿素液位质量传感器故障，零件本身存在批量问题，已通知厂家进行更换。 措施：更换后解决，需要检查每一辆车的状态，是否有遗漏。,国六前期试验应用故障举例,62,13,9、尿素结晶车辆一、故障分析：发现在DPF拆卸处尿素结晶异常，检查试发现DPF拆装处有漏气，因试验车DPF反复拆卸，导致漏气。措施：清理结晶，重新安装。车辆二、故障分析：空车头长时间运行，由于空车运行排温较低，长时间固定在低排温工况导致少量尿素结晶无法及时被排气带走，时间久后内部出现结晶措施：清理结晶，带负载运行后问题解决。,国六前期试验应用故障举例,63,13,10、催化器上游温度传感器动态可信性检测车辆一、故障分析： SCR前排温传感器没有正确安装在排气管上。导致SCR前排温传感器测量到的实际排温和模型计算排温相差超过限值。措施：正确安装传感器车辆二、故障分析：试验车在低温环境下运行，模型标定还没有覆盖到特定的工作环境。措施：对模型进行修正,国六前期试验应用故障举例,64,谢 谢,65,
