Система селективной каталитической нейтрализации
• Функция системы SCR, как системы дополнительной обработки отработавших газов, состоит в снижении выбросов NOx, которые образуются, в особенности, при высоких температурах сгорания.
• NOx преобразуется с помощью аммиака в качестве восстановителя, который создаётся из карбамида, добавляемого в отработавшие газы при помощи форсунки.
• Система SCR, устанавливаемая в модернизированную модель Mazda СХ-7 Facelift, в основном, состоит из:
— преобразователя SCR
— смесителя карбамида
— датчика NOx
— бака для карбамида
— насоса для карбамида (встроен в бак для карбамида)
— форсунки для карбамида
— модуля управления SCR
1. Бак для карбамида 2. Насос для карбамида 3. Модуль управления SCR 4. Форсунка для карбамида 5. Смеситель карбамида 6. Преобразователь SCR 7. Датчик NOx |
Преобразователь SCR
• Преобразователь SCR находится после DPF и состоит из цеолитного каталитического нейтрализатора и каталитического нейтрализатора проскальзывания, расположенных один за другим. Его оптимальная рабочая температура для очистки отработавших газов находится в пределах от 200°С до 300°С.
Преобразователь SCR модели СХ-7 с двигателем R2
• Цеолит - это пористая структура на минеральной основе, обладающая чрезвычайной механической и термической устойчивостью. Каналы преобразователя SCR покрыты цеолитом. Это способствует адгезии аммиачного восстановителя, который вступает в реакцию с проходящими мимо окислами азота (NOx).
• Каталитический нейтрализатор проскальзывания позади цеолитного каталитического нейтрализатора - это дополнительный окислительный каталитический нейтрализатор, который ограничивает проскальзывание непрореагировавшего аммиака. Это проскальзывание происходит, в основном, когда каталитический нейтрализатор SCR работает не в оптимальном диапазоне рабочих температур или когда в отработавшие газы добавляется слишком много восстановителя.
1. Корпус каталитического нейтрализатора SCR 2. Восстановитель (аммиак) 3. NOx 4. Цеолитный каталитический нейтрализатор 5. Датчик NOx 6. Каталитический нейтрализатор проскальзывания |
Примечание: Использование цеолитного каталитического нейтрализатора предъявляет высокие требования к качеству дизельного топлива, поскольку дизельное топливо низкого качества может вызвать повреждение каталитического нейтрализатора.
Смеситель для карбамида
• Смеситель для карбамида перед преобразователем SCR обеспечивает почти равномерное распределение карбамида в потоке отработавших газов и помогает испарению.
1. Смеситель для карбамида
2 Преобразователь SCR
• Датчик NOx находится в корпусе преобразователя SCR между цеолитным каталитическим нейтрализатором и каталитическим нейтрализатором проскальзывания и контролирует отработавшие газы с точки зрения очистки от окислов азота. Датчик NOx работает аналогично кислородному датчику H02S.0h рассчитывает концентрацию NOx, исходя из концентрации 02, включая NOx в отработавших газах.
1. Модуль управления датчиком NOx
2. Преобразователь SCR
3. Датчик NOx
• Датчик NOx подключён к модулю управления, который находится за крышкой на правой стороне основания кузова. Модуль управления датчиком NOx, в свою очередь, подключён к высокоскоростной шине данных CAN.
Примечание: Датчик NOx и модуль управления датчиком NOx представляют собой единый блок, и их нельзя заменить отдельно.
Бак для карбамида
• Бак для карбамида имеет ёмкость 15,5 литров и содержит раствор карбамида, который называется AdBlue®, зарегистрированный товарный знак VDA (Verband der Automobilindustrie e.V.). В бак для карбамида встроен дополнительный обогреватель.
• AdBlue® - это 32,5% водный раствор карбамида высокой степени чистоты ((ЫНгЬСО + Н2O), прозрачный и бесцветный. Жидкость AdBlue® сама по себе безвредна и не имеет запаха. Её точка кипения - 103°С, в то время как он начинает вырабатывать аммиак сразу примерно при 70°С. Она начинает замерзать при температуре -11°С, что создаёт необходимость в использовании обогревателя. Из-за своих химических характеристик жидкость AdBlue® подвержена старению, в процессе которого она разлагается, поэтому её срок хранения ограничен. Процесс старения ускоряется увеличением температур.
1. Бак для карбамида
2. Крышка заливного отверстия
• Из-за ограниченного срока хранения жидкости AdBlue® существуют разные процедуры пополнения. Для обеспечения регулярного обновления жидкости AdBlue®, в зависимости от интервала техобслуживания и оставшегося количества жидкости AdBlue®, её нужно пополнять или сливать и заливать новый реагент.
— При первом (третьем, пятом и т.д.) плановом техобслуживании её нужно просто доливать.
— При втором (четвёртом, шестом и т.д.) плановом техобслуживании её нужно доливать, если уровень жидкости AdBlue® опустился до половины или ниже. Если указатель уровня показывает количество оставшейся жидкости AdBlue®, равное трём четвертям бака или более, то сначала жидкость нужно слить, а затем заново наполнить бак.
• Чтобы получить доступ к заливному отверстию, нужно снять пол в багажном отделении и ящик под багажным отделением елевой стороны. Дополнительно, здесь есть сервисная крышка, которую нужно отвинтить, чтобы получить доступ к крышке заливного отверстия.
• Если оставшуюся в баке жидкость AdBlue® нужно слить, то в качестве SST имеется специальный насос.
• Для пополнения жидкости AdBlue® имеется непроливающаяся бутылка ёмкостью 1,89 литра, которая навинчивается на заливное отверстие или на 10-литровую канистру, с дополнительным специальным соединителем шланга, обеспечивающим пополнение без проливания.
Примечание: Пополнение следует выполнять только тогда, когда температура жидкости AdBlue® в баке выше -9 °С. Во время пополнения следует соблюдать осторожность, чтобы не превысить максимальную ёмкость бака, иначе бак может быть повреждён, когда жидкость замёрзнет AdBlue®.
Примечание: Каждый раз после добавления жидкости AdBlue® на автомобиле следует проехать для переустановки указателя уровня. Поэтому обратитесь к "процедуре распознавания заправки" в имеющейся в мастерской литературе, чтобы гарантировать, что модуль управления SCR признаёт, что пополнение произошло.
Насос для карбамида
• Насос для карбамида встроен в бак для карбамида и подаёт в форсунку жидкость AdBlue® под давлением примерно 500 кПа (5 бар). Встроенный реверсивный клапан возвращает жидкость AdBlue® в шланг после выключения зажигания. Датчик температуры, датчик уровня карбамида, датчик давления карбамида и обогреватель также встроены в насос для карбамида.
1. Насос для карбамида
2. Соединитель шланга для карбамида
Форсунка для карбамида
• Форсунка для карбамида находится в средней выхлопной трубе между DPF и преобразователем SCR и впрыскивает жидкость AdBlue® в поток в выхлопной трубе перед преобразователем SCR в соответствии с сигналом от модуля управления SCR. Форсунка для карбамида снабжается жидкостью AdBlue® насосом через шланг, который содержит дополнительный обогреватель.
1. Форсунка для карбамида 2. Соединитель шланга для карбамида 3. Средняя выхлопная труба 4. Преобразователь SCR |
Модуль управления SCR
• Модуль управления SCR управляет насосом для карбамида, реле SCR и
форсункой для карбамида в соответствии с условиями эксплуатации двигателя. Дополнительно, он активирует обогреватели в соответствии с температурами карбамида и окружающей среды. Модуль управления SCR находится под сиденьем водителя.
1. Модуль управления SCR
• Модуль управления SCR подключён к высокоскоростной шине данных CAN. При обнаружении неисправности в системе SCR модуль управления SCR отсылает в РСМ "запрос MIL ВКЛ", и сохраняется DTC.
• Все параметры системы SCR содержатся в модуле управления SCR. Эти идентификаторы PID можно отслеживать или активировать при помощи системы M-MDS. Для этого выберите опцию
Toolbox Datalogger^ Modules^ SCRCU.
• Если модуль управления SCR заменён на использованный модуль, его следует переустановить в исходное состояние с помощью M-MDS. Для этого выберите опцию Toolbox Powertrain Data Reset SCR CU.
Работа системы SCR
• Система начинает работать, когда преобразователь SCR достигнет своей рабочей температуры. Это рассчитывается, исходя из значения датчика № 3 температуры выхлопных газов.
• После достижения рабочей температуры активируется насос карбамида и подаёт давление в форсунку для карбамида.
• Модуль управления SCR рассчитывает количество жидкости AdBlue®, нужное для очистки отработавших газов в соответствии с выделяемыми оксидами азота. Количество выделенных оксидов азота рассчитывается РСМ в соответствии с условиями эксплуатации двигателя.
• Если условия соблюдаются, форсунка для карбамида вводит жидкость AdBlue® в поток горячих выхлопных газов, где он начинает испаряться.
• Путём термолиза (химическая реакция, в которой химическое вещество при нагревании распадается, по меньшей мере, на два химических вещества) и гидролиза (химическая реакция, во время которой одна или более молекул воды разделяются на водород и ионы гидроксида) жидкость AdBlue® ((NH2)2CO + Н20) разлагается на аммиак (NH3) двуокись углерода (С02).
• Смеситель перед преобразователем SCR усиливает химическую реакцию и обеспечивает более равномерное распределение аммиака (NH3) в преобразователе SCR для повышения его эффективности.
• После полного разложения жидкости AdBlue® аммиак (NH3) накапливается в каналах цеолитного каталитического нейтрализатора, в то время как двуокись углерода (С02) просто проходит насквозь.
• Если через каналы проходит NOx, он вступает в химическую реакцию с аммиаком (NH3) и восстанавливается в безвредный азот (N2) (который составляет примерно 78 процентов вдыхаемого нами воздуха) и воду (Н20).
• Датчик NOx позади цеолитного каталитического нейтрализатора контролирует концентрацию оставшегося в выхлопных газах NOx для целей бортовой диагностики.
• В зависимости от условий работы, имеется проскальзывания аммиака (NH3), который не сохраняется в цеолитном каталитическом нейтрализаторе. Во избежание выделения аммиака, каталитический нейтрализатор проскальзывания окисляет аммиак (NH3) в безвредный азот (N2) и воду (Н20).
Информирование водителя, связанное с системой SCR
• При наличии системы SCR имеются также новые показания для информирования водителя о состоянии системы SCR.
• Помимо указателя уровня жидкости AdBlue®, имеется световое предупреждение SCR и звуковое предупреждение SCR, встроенные в приборный щиток. Кроме того, несколько уведомлений / предупреждений отображаются на MID (Multi Information Display = многофункциональный информационный дисплей).
• Уровень жидкости AdBlue® в баке отображается числом точек на указателе уровня, где каждая точка представляет четверть ёмкости бака.
• При нормальных условиях езды количества жидкости AdBlue®, хранящейся в баке для карбамида, хватает примерно на 20 000 км, так что пополнение обычно выполняется через плановые интервалы техобслуживания
• Тем не менее, если жидкость AdBlue® будет заканчиваться до посещения дилера для регулярного техобслуживания, водитель будет проинформирован, чтобы система SCR полностью не израсходовала жидкость AdBlue®.
1. Звуковое предупреждение SCR 3 2. Световое предупреждение SCR 4 MID Указатель уровня AdBlue® |
• Когда жидкость AdBlue® заканчивается, система информирует водителя за несколько этапов:
Оставшееся ДО опорожнения расстояние |
Световое предупреждение SCR |
Звуковое п редуп режден ие SCR |
Указатель уровня AdBlue® |
Многофункциональный дисплей |
2 400 км или менее |
Мигает при запуске двигателя |
При запуске двигателя |
||
1 500 км или менее |
Мигает при запуске двигателя, затем горит непрерывно |
При запуске двигателя |
||
830 км или менее |
Мигает постоянно |
При запуске двигателя |
||
0 км |
Мигает постоянно |
Индикация неисправностей системы SCR
• Если обнаружена неисправность, влияющая на систему SCR, на приборном щитке также появляется уведомление, наряду с уведомлением на MID. Почти каждая неисправность в системе SCR, порождающая DTC, также приводит к включению лампочки MIL.
• В зависимости от возникшей неисправности, система информирует водителя следующим образом:
Состояние |
Световое п редуп режден ие SCR |
Звуковое п редуп режден ие SCR |
Указатель уровня AdBlue® |
Многофункциональный дисплей |
Запуск двигателя возможен |
Постоянно мигает (также светится MIL) |
При запуске двигателя |
||
Запуск двигателя невозможен |
Постоянно мигает (также светится MIL) |
Управление системой SCR
• Управление системой SCR встроено в модуль управления SCR.
Управление реле системы SCR
• После включения зажигания модуль управления SCR активирует реле SCR, чтобы подать питание в модуль управления SCR и модуль управления датчиком NOx.
Управление обогревателями
• После запуска двигателя модуль управления SCR активирует обогреватель бака с карбамидом, обогреватель насоса для карбамида и обогреватель шланга для карбамида в зависимости от температуры карбамида и температуры окружающего воздуха.
• Если температура в баке с карбамидом равна - 3°С или менее и/или температура окружающего воздуха равна 0°С или менее, модуль управления активирует обогреватель бака с карбамидом.
• Если температура окружающего воздуха равна 0°С или менее, модуль управления SCR активирует обогреватель насоса для карбамида, а также обогреватель шланга для карбамида.
Управление моментом активации датчика NOx
• Для предотвращения загрязнения или повреждения датчика NOx конденсатом этот датчик активируется модулем управления SCR только после удаления конденсата их системы выпуска. Это рассчитывается модулем управления SCR в соответствии с температурой отработавших газов, получаемой от РСМ по шине данных CAN.
Управление активацией насоса для карбамида
• Как только будут выполняться условия (температура отработавших газов примерно 150°С- 160°С), насос для карбамида будет активирован модулем управления SCR и начнёт работать. Для прокачки шланга форсунка активируется почти в тот же момент и полностью открывается, в то время как насос для карбамида работает с фиксированным рабочим циклом, примерно равным 40%. Незадолго до того, как форсунка снова закроется, насос для карбамида работает с рабочим циклом, примерно равным 80 %. Как только форсунка закроется, давление в магистрали поднимется до целевого значения, равного 5 барам.
Управление стабильностью давления карбамида
• Во время работы системы модуль управления SCR управляет насосом для карбамида посредством рабочего цикла на основании сигнала датчика давления в насосе для карбамида для поддержания стабильного давления в шланге для карбамида (500 кПа).
Управление возвращением карбамида
• После выключения зажигания модуль управления SCR активирует возвратный клапан в насосе для карбамида и сам насос для карбамида, чтобы вернуть оставшуюся жидкость AdBlue® в шланг, и возвращает её в бак для карбамида. Эта процедура занимает примерно 30 с. Во время возврата карбамида насос для карбамида работает с фиксированным рабочим циклом, равным примерно 40%, и активируется форсунка для карбамида для предотвращения создания вакуума в шланге для карбамида.
Управление форсункой для карбамида
• Модуль управления SCR управляет форсункой для карбамида посредством рабочего цикла в соответствии с расчётным количеством жидкости AdBlue®, нужным для очистки отработавших газов. Расчётное количество жидкости AdBlue® зависит от количества вырабатываемого NOx, которое рассчитывается РСМ в соответствии с условиями эксплуатации двигателя.
Контроль оставшегося количества карбамида
• Оставшееся количество жидкости AdBlue® рассчитывается модулем управления SCR на основании указанного количества впрыска, которое рассчитывается по времени открытия форсунки для карбамида. Расчётное количество корректируется тремя датчиками уровня карбамида (реле), встроенными в насос для карбамида.
• Дополнительно модуль управления SCR определяет уровень карбамида четвёртым (потенциометрическим) датчиком уровня карбамида с поплавком. Оставшееся количество жидкости AdBlue® после пополнения рассчитывается на основании сопротивления этого датчика.
• На основании сигналов каждого из датчиков уровня карбамида модуль управления SCR отсылает информацию в приборный щиток по шине данных CAN.
Диагностика
• Систему SCR можно проверить, выполняя следующее
— Контроль датчика № 3 температуры отработавших газов при помощи PID EXHTEMP3 (Temp)
— Измерение сопротивления датчика № 3 температуры отработавших газов
— Контроль датчика NOx с помощью PID NOx _CON (Num) и NOx _STAT (Mode)
— Контроль обогревателя датчика NOx с помощью PID HTR_NOX (Num)
— Проверку сигнала напряжения обогревателя в баке для карбамида
— Контроль обогревателя в баке для карбамида с помощть PID HTR_TANK (Temp/Mode)
— Проверку сигнала напряжения обогревателя шланга для карбамида
— Контроль обогревателя шланга для карбамида с помощью PID HTR_HOSE (Temp/Mode)
— Проверку сигнала напряжения обогревателя в насосе для карбамида
— Контроль обогревателя в насосе для карбамида с помощью PID HTR_PUMP (Temp/Mode)
— Проверку сигнала напряжения реверсивного клапана в насосе для карбамида
— Контроль реверсивного клапана в насосе для карбамида с помощью PID REVVALVE (Mode)
— Проверку сигнала напряжения датчика давления в магистрали
— Контроль датчика давления в магистрали с помощью PID LINE_PRES (Volt/Pres)
— Проверку сигнала напряжения насоса для карбамида
— Контроль насоса для карбамида с помощью PID LINE_PRES (Volt/Pres) и PUMP_DUTY (Per)
— Проверку насоса для карбамида с помощью функции теститрования насоса для карбамида системы M-MDS
(Инструментальная панель Трансмиссия Система SCR Тест насоса для карбамида)
— Проверку сигнала напряжения форсунки для карбамида
— Контроль форсунки для карбамида с помощью PID INJ_DUTY (Per) и INJ_VOL_DSD
— Проверку форсунки для карбамида с помощью функции теститрования насоса для карбамида системы M-MDS
(Инструментальная панель Трансмиссия Система SCR Тест форсунки для карбамида)
— Проверку сигнала напряжения датчика уровня карбамида (реле №1, №2, №3)
— Контроль датчика уровня карбамида (реле №1, №2, №3) с помощью PID TANK_LEV1 (Volt), TANK_LEV2 (Volt) и TANK_LEV3 (Volt)
— Контроль датчика уровня карбамида с помощью PID TANK_LEV (Per)
— Измерение сопротивления датчика уровня в баке для карбамида
— Контроль датчика температуры карбамида в баке с помощью PID TANK_TEMP (Volt/Temp)
— Измерение напряжения реле управления SCR
— Проверку предохранителей модуля управления SCR и модуля управления NOx