共轨原创 | 再续前缘，康明斯EcoFit

共轨导读

系统布置

上周我们讲过，EcoFit后处理系统是需要空气辅助进行喷射的，整个系统布置相比其他液力驱动的系统多了一路气路，系统布置简图如下：

1、冷却水加热路

车用尿素（32.5%）的凝固点是-11℃，换句话说温度低于-11℃就结冰了。冬天的北方地区，这温度是很容易达到的。尿素结冰后体积增大，可能涨裂其容器，为了防止尿素结冰就要对其加热。对于尿素箱安装型的尿素泵，尿素泵和尿素箱一般共用发动机冷却水进行加热，ECU通过控制冷却液电磁阀开关来控制是否加热。

什么时候加热呢？需要满足那些条件呢？一般需要满足下面三个（不同项目可能存在差异）：

1）环境温度<>

2）尿素箱温度<>

3）尿素泵泵温度<>

那么加热到什么时候停止加热呢？一般需要满足下面两个条件：

1）尿素箱温度＞0℃；

2）计量泵温度＞20℃；

2、空气路

后处理系统的空气来源是整车气源，经过油气分离器滤清后，到达尿素泵上的空气切断阀。ECU通过控制空气切断阀的通断，来控制空气是否进入尿素泵。

3、尿素路

尿素路就简单多了，ECU通过控制膜片泵的转速来控制尿素压力；通过控制回流阀是否打开，控制尿素的流向；通过控制喷射阀打开与否，决定是否喷射尿素进入混合室。

4、空气尿素混合路

这一路是指从尿素泵出口到喷嘴这一段，出来的是空气还是空气尿素和混合物，还是什么都没有，取决于空气切断阀和喷射阀的状态。

1）两个阀要是都关闭，那什么都没有；

2）空气切断阀打开，喷射阀关闭，只有空气喷出；

3）两个阀都打开，喷出的就是空气和尿素的混合物。

5、整个后处理系统工作需要采集哪些信息，或者需要哪些信号参与呢？

上下游排温：测量上下游排温，监控是否满足预注条件与喷射条件；

尿素液位：检测尿素量，提示驾驶员是否需要加注尿素以及判断是否满足喷射条件；

尿素温度、环境温度：监控温度，判断是否需要加热；

氮氧传感器：监控经过处理后的尾气是否达标；

尿素压力、混合室压力：监控压力，满足尿素压力闭环控制；

发动机工况：根据发动机工况，计算Nox生成量，判断是否满足喷射条件。

系统原理

该系统的工作分为四个阶段，分别是初始化阶段、预注阶段、喷射阶段以及排空阶段，我们一一详述。

1、初始化阶段

1.1 进入条件：

钥匙开关打到ON档位，系统上电；发动机不起动。

1.2 系统功能：

在这一阶段，系统进行初始化，并且自检，如检测到相关故障，激活故障灯；这个时候空气电磁阀关闭，喷嘴没有任何气体喷出。

2、预注阶段

预注阶段又分为两个小的阶段分别是快速排空阶段和系统建压阶段。

2.1  快速排空阶段

2.1.1进入条件（以下三个条件，前两个二选一，第三个满足，各个项目可能有细微差距）：

1）发动机运转超过一定时间

CM2150≥300s

CM2220/2880≥120s

2）上游排温超过一定温度

CM2150≥180℃

CM2220/2880≥150℃

3）尿素系统不需要加热

罐内温度大于-7℃

环境温度大于-7℃

尿素泵温度大于5℃

2.1.2排空目的：

1）排空系统内部所有可能存在的尿素溶液；

2）释放尿素泵内部管路的残余压力。

2.1.3排空途径：

1）空气切断阀打开，压缩空气流经混合室和喷嘴；

2）打开回流阀，打开喷射阀，压缩空气流入喷射阀进入泵内尿素通路；

2.1.4系统特点：

1）排空阶段中，喷嘴有空气喷射出；

2）快速排空的过程大约会持续十几秒钟，快速排空后关闭空气切断阀。

2.2  系统建压阶段

排空结束后系统进入建压阶段。

2.2.1建压目的：

1）当尿素泵接收到ECU发送来的第一个建压命令后，尿素泵将尿素溶液的压力提高至560~570 kPa（5.6~5.7bar）

2）在之后的正常运转中，尿素的压力将保持到500 kPa（5bar）

2.2.2统特点：

1）建压开始后，可以听见尿素泵电机运转一段时间。如果建压成功，空气切断阀自动打开，空气将流出尿素泵。

2）整个预注阶段大约持续两分钟，如果泵内建压不成功，ECU会命令尿素泵再一次进行预注。

3）预注重复三次后，如建压仍失败系统将强制停泵，并执行一次完整的排空。

3、喷射阶段

该阶段特点：

1）在预注成功后空气切断阀打开，泵电机进入待机状态，此时进入准备喷射阶段

2）喷射阶段由ECU直接控制，是否喷射取决于氮氧化物的产生量和相应的排气管温度

3）在催化剂温度达到标定值之前，尿素泵不会喷射尿素到排气系统中；但是空气会一直通过尿素泵、喷嘴流入到排气系统中

4）在喷射阶段，喷嘴及喷射管路没有泄露的情况下，空气压力被控制在400kPa左右。系统中空气以下功能：空气将尿素带入排气系统、辅助雾化、防止喷嘴堵塞以及冷却喷嘴。

喷射阶段又分为三个小的阶段：准备喷射阶段、冲刷喷射阶段以及计量喷射阶段。

3.1  准备喷射阶段

3.1.1进入条件：

发动机运转，预注完成，不满足喷射条件。

3.1.2阶段特点：

1）在这个阶段，只有空气被喷入排气系统；

2）尿素泵电机停止运转；

3）等待ECU给出喷射的指令；

4）如果尿素泵处于此阶段，发动机可能运转在以下的条件下：怠速、发动机处于减速工况。

3.2  冲刷喷射阶段

3.2.1进入条件：

尿素泵接收到ECU发送的第一个喷射命令，开始执行一次冲洗喷射循环。

3.2.2冲刷目的

在正式喷射前融化所有可能存在于混合室中的尿素结晶。

3.3.3冲刷流程

1）关闭空气切断阀——打开喷射阀数次——冲刷系统内部——重新开启空气切断阀进入计量喷射。

2）冲洗喷射时，尿素压力将从570kPa降到500kPa。

3.3  计量喷射阶段

3.2.1进入条件：

发动机运转，建压完成，满足喷射条件。

3.2.2阶段特点：

1）空气切断和喷射阀均打开；

2）在这个阶段，空气和尿素的混合物被送到喷嘴，喷入排气系统；

3）尿素泵持续运转，尿素压力维持在5bar左右；

4）尿素泵接收到ECU给出喷射指令。

3.3.3喷射条件

我们刚刚一直在提喷射条件，到底后处理能喷射的条件是什么？

1）上游排温超过220℃，上下游平均温度超过210℃（不同项目可能存在差异）；

2）没有SCR系统的现行故障码；

3）尿素箱液位高于6%（有些项目标定的是1%，不同项目可能存在差异）；

4）空气压力高于300kPa，尿素压力高于480kPa；

5）环境温度高于-7℃；

6）满足康明斯NOx算法要求。

其他的相信大家都明白，这里着重讲下第6点。国四阶段大部分项目，尿素喷射量通过燃烧模型计算出（首先即根据发动机的各种工况，如转速、负荷、温度、进气压力、喷油量等计算出燃烧后排气中的NOx含量，然后根据排气温度、催化剂的转化效率等计算出具体需要多少尿素）。

大家有没有这个经历，很多时候想让车在原地喷尿素，就用打火机烤排温传感器，或者加电阻，排温是上去了，但是就是不喷。这一般是第6个条件没满足，ECU计算出氮氧浓度较低，所以不喷，以后如果遇到这种，可以尝试把油门加到最大试试看。

4、排空阶段

4.1  进入条件：

1）正常情况下，关闭点火开关，系统自动进入排空阶段；

2）如果SCR系统有现行的故障，ECU将停止尿素泵工作，但在停泵前会执行一次排空以清除内部残余的尿素。

4.2  排空路径

1）压缩空气流经混合室和喷嘴：空气带走系统内部残留的尿素，以避免泵内的阀体及喷嘴堵塞；

2）打开回流阀，尿素泵内部的压力卸回至尿素箱；打开喷射阀，压缩空气流入喷射阀进入泵内尿素通路，在空气压力下泵内残留的的尿素通过回流阀流回至尿素泵。

小轨

大家在实际操作中，对于这款系统，遇到最多的故障是什么，欢迎一起分享讨论。下图为共轨之家新上线直播栏目犇犇课堂。

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