Add blue. Очистка дизельного выхлопа

[PLTD MADI]

Избирательная каталитическая неитрализация  SCR

Система SCR наряду с управлением процессами внутри двигателя доочистки

отработавших газов служит в качестве дополнительного механизма очистки с

целью выполнения требований норм токсичности отработавших газов

посредством химической обработки.
Тем временем, речь идет о третьем поколении Selective Catalytic Reduction

(SCR).
В комбинации с карбамид-водной смесью AdBlue  вредные вещества (окись

азота) в катализаторе SCR за счет химической реакции превращаются в

нейтральный азот и воду.
Для того чтобы соответствовать ужесточающимся нормативам токсичности ОГ, в

катализаторе SCR начали использовать карбамидо-водную смесь, так

называемую AdBlue. Смесь AdBlue впрыскивается в катализатор в виде

аэрозоля и вступает в реакцию с горячими отработавшими газами. В

результате в ОГ уменьшается количество вредных выбросов NOx (окиси азота).
Химическая реакция происходит в катализаторе SCR, который установлен за

сажевым фильтром. Эта химическая реакция происходит только тогда, когда

катализатор SCR достиг требуемой минимальной температуры. До достижения

этой температуры (ок. 200 °C в катализаторе SCR) система SCR выключена.

Схема с пассивным и активным баками





Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE)   

2   Избирательная каталитическая нейтрализация (блок управления SCR)
3   Датчик температуры пассивного бака   4   Датчик уровня

заполнения системы SCR пассивного бака


5   Пассивный бак   6   Транспортирующий насос
7   Активный бак   8   Датчик температуры активного бака
9   Датчик уровня заполнения системы SCR, активный бак   10   

Датчик уровня заполнения системы SCR 2, активный бак
11   Датчик давления, активный бак   12   Дозирующий насос активного

бака
13   Нагревательный элемент активного бака   14   Нагревательный

элемент напорного трубопровода
15   Электронный блок обработки датчиков окислов азота   16   

Датчик окислов азота за катализатором SCR
17   Катализатор SCR   18   Датчик окислов азота перед катализатором

SCR
19   Дозирующий модуль SCR   20   Датчик температуры ОГ перед

катализатором SCR
21   Насос охлаждающей жидкости для охлаждения модуля дозировки SCR   22   

Колодка предохранителей


Пример для N47



Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Пассивный бак   2   Труба заливной горловины
         

3   Трубопровод вентиляции   4   Наливной патрубок
5   Активный бак   6   Напорный трубопровод
7   Дозирующий модуль SCR      

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE)

передает запрос блоку управления по шине CAN двигателя и трансмиссии.

Запрос содержит расчетное количество AdBlue и сигнал допуска. Дозировка

AdBlue осуществляется в зависимости от нагрузки (расход и температура ОГ)

с учетом температурной и нагрузочной характеристик.
Цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE) должна

обеспечивать достаточно высокую температуру отработавших газов и при

необходимости увеличивать её. Достигаемые коэффициенты преобразования

окиси азота NOx зависят от температуры в катализаторе SCR.
На эффективность коэффициента преобразования влияют:

-   соотношение окиси азота NO2 к NO

-   длительность пребывания окиси азота в катализаторе SCR

-   присутствие несгоревшего углеводорода CH

-   количество накапливаемого в катализаторе SCR аммиака NH3

Ниже описываются следующие узлы системы SCR:

-   Блок управления SCR

-   Активный бак с модулем подачи SCR и датчиками

-   Дозирующий модуль SCR

-   Пассивный бак с перекачивающим насосом и датчиком уровня

заполнения системы SCR

-   2 датчика окислов азота

Блок управления системы SCR выполняет следующие функции:

-   Обмен данными по шине PT-CAN, задающее устройство сети

-   Активация дозирующего насоса для AdBlue

-   Активирование модуля дозировки SCR для AdBlue

-   Активирование обеих устройств обогрева для AdBlue

-   Анализ обоих датчиков уровня заполнения системы SCR, а также

датчика давления топлива и датчиков температуры

-   Активация перекачивающего насоса

-   Контрольные функции

-   Контроль бортовой системы диагностики

Блок управления системы DDE выполняет следующие функции:

-   Анализ датчиков окислов азота

-   Расчет количества впрыскиваемого AdBlue и передача сигнала в блок

управления системы SCR по шине PT-CAN

-   Управление отключением системы SCR и сообщениями системы CC

Блок управления системой SCR должен удостовериться, что входные параметры

для дозировки, передаваемые через систему DDE, находятся в допустимом

диапазоне:

-   Температура AdBlue в активном и пассивном баке и напорный

трубопровод:

-   Нагнетание давления в напорном трубопроводе:


Ошибки системы SCR отображаются высвечиванием сигнальной лампы токсичности

отработавших газов в комбинации приборов. Соответствующая запись кода

неисправности сохраняется в блоке управления SCR.
Блок управления SCR подключен 2 штекерными соединениями. Блок управления

SCR является элементом шины PT-CAN.

13-полюсное штекерное соединение запрещается отсоединять или подключать

под напряжением!
Перед отключением блока управления SCR обязательно дождитесь завершения

инерционной фазы работы, чтобы гарантированно работать с системой, не

находящейся под давлением. Для этого подождите не менее 1 минуты после

смены режима с «Движение» на
«Дом». Лучше всего дождаться выключения контакта 30B.
При снятии блока управления SCR сначала отсоедините малый штекер, затем

большой.
При установке блока управления SCR сначала подключите большой штекер,

затем малый.

Штекер блока управления SCR имеет 2 штыря для электропитания и 1 штырь для

соединения с массой.




Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Блок управления SCR   2   26-контактный разъем
3   13-полюсное штекерное соединение      

         


В модуль подачи SCR жестко встроены:

-   Дозирующий насос с соответствующим датчиком давления

-   2 датчика уровня заполнения системы SCR с датчиком температуры;

-   нагревательный элемент для обогрева бака.




Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Активный бак   2   Подключение для вентиляционного

трубопровода
3   Подключение для подающей трубы   4   Модуль подачи SCR
5   6‐контактный разъем   6   Подключение для напорного

трубопровода с нагревательным элементом
7   8-полюсный разъем      


По своему типу он относится к ультразвуковым датчикам. Встроено 2 датчика

уровня заполнения системы SCR.
Пьезоэлемент отправляет ультразвуковые импульсы. В активном баке имеется 2

поверхности с известным расстоянием. Эти ультразвуковые импульсы

отражаются на этих двух поверхностях (зеркало, переход AdBlue в воздух)

(отраженный импульс). Обработка сигналов измеряет временное различие между

обоими ультразвуковыми импульсами. Из этого временного различия

рассчитывается скорость регулирования. Из скорости регулирования вместе с

зависимостью от температуры рассчитывается концентрация AdBlue (качество

и, тем самым, разбавление).
На основании продолжительности работы ультразвуковых импульсов

рассчитывается также уровень наполнения.

[PLTD MADI]

Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Модуль подачи SCR   2   датчик уровня заполнения системы

SCR
3   Датчик уровня заполнения системы SCR 2   4   Датчик температуры
В модуль подачи SCR встроен датчик температуры. Для регистрации

температуры используется зависимое от температуры электрическое

сопротивление. Диапазон измерения составляет от -40 °C до 80 °C.
Блок управления SCR соединен с модулем подачи SCR по 2 интерфейсам Sent.

Что такое SENT
Посредством сигналов SENT передаются также сигналы датчика.

Сигнал SENT специфицирован американскими автопроизводителями. Он

отличается простой и работает по неэкранированному трехжильному

соединению, по которому на датчики также подается напряжение питания.


Передача при помощи сигнала SENT является цифровой и поэтому относительно

некритична к сигналам помех. Это происходит потому, что объем информации

находится только в ниспадающем фронте сигнала (Single Edge), в то время

как время между двумя нисходящими фронтами импульса содержит информацию

нибблов. Передаваемое значение ниббла пропорционально времени между

ниспадающими фронтами импульса.

Дозирующий насос встроен в модуль подачи SCR. Дозирующий насос приводится

в действие трехфазным двигателем. За счет этого возможна подача в 2

направлениях.
В дозирующем насосе имеется 3 датчика Холла. Датчики Холла определяют

положение трехфазного двигателя. Кроме того, датчики Холла распознают

направление вращения дозирующего насоса.
Блок управления SCR подает на датчики Холла напряжение в 5 В и сигнал

массы.





Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Модуль подачи SCR   2   Дозирующий насос
3   8-полюсный разъем   4   Подключение для напорного

трубопровода с нагревательным элементом
5   6‐контактный разъем   6   Датчик давления
Дозирующий насос перекачивает AdBlue в модуль дозировки SCR. Он работает с

системным давлением 4,5–8,5 бар. Дозирующий насос опустошает напорный

трубопровод также за счет реверса. Частичное опорожнение напорного

трубопровода требуется для того, чтобы избежать повреждений модуля

дозировки SCR при обледенении.
Датчик давления определяет и контролирует производимое дозирующим насосом

давление. Блок управления SCR подает на датчик давления напряжение в 5 В и

сигнал массы.

Обогрев активного бака встроен в модуль подачи SCR.
С помощью 6-полюсного разъема блок управления системы SCR также активирует

функцию обогрева бака. AdBlue замерзает при
-11 °C.
Время оттаивания достаточного количества AdBlue для генерирования впрыска

составляет:

-   -15 °C: 20 минут

-   -25 °C: 45 минут

При замерзании активного бака производительность ограничена 150 г/ч.

Увеличение производительности отрицательно сказывается на процессе

последующего отбора оттаявшей смеси AdBlue из активного бака и может

привести к выходу системы SCR из строя.

В начале напорного трубопровода расположен прочий нагревательный элемент.

Данный нагревательный элемент также управляется с блока управления SCR.

Нагревательный элемент способствует также поддержанию AdBlue в жидком

состоянии.
Блок управления SCR также управляет обогревом напорного трубопровода.

В модуле подачи SCR сменный элемент фильтра обеспечивает фильтрацию

AdBlue.

Модуль дозировки SCR установлен в системе выпуска ОГ перед катализатором

SCR. Модуль дозировки SCR активируется блоком управления системы SCR.
Цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE)

передает запрос блоку управления по шине CAN двигателя и трансмиссии.

Запрос содержит расчетное количество AdBlue и сигнал допуска. Дозировка

AdBlue осуществляется в зависимости от нагрузки (расход и температура ОГ)

с учетом температурной и нагрузочной характеристик.
Модуль дозировки SCR включает в себя систему впрыска и охладитель.

Охлаждение уменьшает тепловое воздействие, создаваемое на форсунку

отработавшими газами.





Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Напорный трубопровод   2   Модуль дозировки SCR с системой

впрыска
3   Подключение подводящего трубопровода охлаждающей жидкости   4   

2-полюсное штекерное соединение
5   Штуцер напорного трубопровода   6   Подключение возвратного

трубопровода охлаждающей жидкости

Пассивный бак соединен трубопроводом с активным баком. В этом трубопроводе

имеется транспортирующий насос. Он перекачивает раствор AdBlue из

пассивного бака в активный. Насосом управляет блок управления SCR.
Уровень наполнения в пассивном баке также распознается датчиком уровня

заполнения системы SCR. Этот датчик уровня заполнения системы SCR также

работает с помощью ультразвука.
В датчик уровня заполнения системы SCR встроен датчик температуры.
Сигналы датчика (уровень наполнения и температура) передаются с широтно-

импульсной модуляцией в блок управления SCR.





Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Пассивный бак   2   Трубопровод вентиляции
3   2-полюсное штекерное соединение   4   Транспортирующий насос
5   Подключение для активного бака   6   Подключение для подающей

трубы
7   датчик уровня заполнения системы SCR   8   Датчик температуры
9   3-полюсный разъем      

Чувствительные элементы датчика окислов азота состоят из твердого

электролита из керамики на основе диоксида циркония. Этот материала

начинает проводить ионы кислорода примерно с 300 °C. Встроенный

нагревательный элемент дает необходимую рабочую температуру.
Смесь из кислорода и окиси азота в отработавшем газе попадает после

накопительного катализатора окиси азота в датчик окислов азота. Датчик

окислов азота состоит из 2 камер. В первой камере с помощью насосного

отсека выкачивается или закачивается кислород и таким образом

устанавливается определенная концентрация кислорода. При установлении

напряжения молекулы кислорода распадаются на ионы и выводятся твердым

электролитом.
Затем оставшаяся окись азота проходит через вторую камеру. Во второй

камере концентрация кислорода уменьшается дальше с помощью второго

насосного отсека. В третьем насосном отсеке в каталитическом элементе

оставшаяся окись азота расщепляется на кислород и азот. Освободившийся

кислород приводит к потоку в насосе, пропорциональному концентрации окиси

азота в отработавшем газе.
Основываясь на физических измеренных значениях электронный блок обработки

генерирует выходные сигналы. Датчик окислов азота обменивается данными с

системой управления двигателем по шине PT-CAN2.





Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   5-контактный разъем   2   Электронный блок анализа датчика

окислов азота
3   Измерительный зонд датчика окислов азота      

На следующей обзорной схеме системы представлены электрические компоненты

функционального сетевого соединения.

Пример G30 с B47D20O0



Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE)   

2   Дозирующий модуль SCR
3   Комбинация приборов (KOMBI)   4   Body Domain Controller

(BDC)
5   Терминатор шины CAN   6   Дозирующий насос в модуле подачи

SCR (в активном баке)
7   Датчик давления   8   Датчик Холла в дозирующем насосе
9   Датчик Холла 2 в дозирующем насосе   10   Датчик Холла 3 в

дозирующем насосе
11   датчик уровня заполнения системы SCR   12   Датчик уровня

заполнения системы SCR 2
13   Нагревательный элемент oбогрева активного бака   14   Блок

управления SCR
15   Задний правый распределитель тока   16   Перекачивающий

насос пассивного бака
17   Датчик уровня заполнения системы SCR пассивного бака   18   

Нагревательный элемент напорного трубопровода
19   Датчик окислов азота за катализатором SCR   20   

Электропитание от встроенного модуля питания
21   Датчик окислов азота перед катализатором SCR   22   Датчик

температуры перед катализатором SCR


Блок управления SCR по шине PT-CAN соединен с блоком управления DDE.
Цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE)

передает запрос блоку управления по шине CAN двигателя и трансмиссии.

Запрос содержит расчетное количество AdBlue и сигнал допуска. Дозировка

AdBlue осуществляется в зависимости от нагрузки (расход и температура ОГ)

с учетом температурной и нагрузочной характеристик.
Цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE) должна

обеспечивать достаточно высокую температуру отработавших газов и при

необходимости увеличивать её. Достигаемые коэффициенты преобразования

окиси азота NOx зависят от температуры в катализаторе SCR.
К цифровой электронной системе управления дизельным двигателем (DDE)

подсоединены 2 датчика окислов азота:

-   Датчик окислов азота перед катализатором SCR

-   Датчик окислов азота за катализатором SCR

Каждый датчик окислов азота подключен через отдельную локальную шину CAN к

блоку управления DDE.
С помощью датчиков окислов азота система DDE оценивает концентрацию окиси

азота перед катализатором SCR и после него. За счет этого может

контролироваться эффективность (химическая реакция вредных веществ с

обычными элементами воздуха) катализатора SCR.



Обозначение   Пояснение   Обозначение   Пояснение
1   Датчик окислов азота   2   Электронный блок обработки
3   5-контактный разъем      
Перед катализатором SCR установлен датчик температуры ОГ. Датчик

температуры ОГ подключен к цифровой электронной системе управления

дизельным двигателем (DDE). Блок управления DDE контролирует за счет этого

температуру отработавших газов перед катализатором SCR.

[PLTD MADI]

SCR (Selective Catalytic Reduction)



Принцип работы системы селективной каталитической нейтрализации основан на химических реакциях взаимодействия оксидов азота и аммиака.

Из бака, предназначенного для содержания восстановителя оксидов азота - водного раствора мочевины, жидкость направляется в форсунку, через которую она впрыскивается в горячий поток отработавших газов. Под воздействием высокой температуры водный раствор мочевины преобразуется: вода переходит из жидкого состояния в газообразное, а мочевина распадается на аммиак NH3 и углекислый газ CO2. Данные преобразования происходят в две стадии и описываются следующими химическими формулами:

(NH2)2CO → NH3 + HNCO

HNCO + H2O → NH3 + CO2

Далее все продукты реакций вместе с потоком отработавших газов попадают в катализатор, где токсичные оксиды азота взаимодействуют с аммиаком, в результате чего в атмосферу уносятся безвредные вещества, являющиеся её естественными компонентами: углекислый газ, азот и пары воды.

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (протекает при температуре более 250°С)

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (протекает при температуре от 170°С до 300°С)

SCR относится к вторичному способу снижения выбросов оксидов азота.
EGR (Exhaust Gas Recirculation) — система рециркуляции отработавших газов -  к первичному. Эта система направлена на снижение температуры рабочего цикла, что и приводит к нарушению создания условий образования NOx.
Современный автомобиль представляет собой , помимо основной функции - ехать, экологический минизавод по ограничению выбросов  NOx, частиц сажи, CO. Система довольно богатая всякими экологическими устройствам.
Экологические системы  включены в стоимость как автомобиля, так и его эксплуатации. Датчики частиц, зонды NOx, катализаторы, клапана и теплообменники  EGR, прочие вспомогательные устройства  изрядно усложняют и удорожают эксплуатацию автомобиля. На значительных пробегах, лавинообразные отказы экологических систем заставляют владельцев ТС принимать решения чинить или избавляться от тех или иных экологических систем. Ехать без них автомобиль может.
Сажевый фильтр (фильтр частиц DPF (Diesel Particulate Filter) мы рекомендуем оставлять сколько возможно, его отсутствие чувствительно снижает комфорт эксплуатации. Но необходимо помнить, что его работа зависит от возможности периодической автоматической регенерации системы, что обусловлено исправностью участвующих в процессе регенерации элементов системы. Должен быть исправен дроссельный узел (дизель), воздушная масса должна соответствовать модельной (нет дырок в системе впуска), исправна система контроля давления  DPF, состояние фильтра должно быть в норме и т.п. Ошибки в работе системы управления двигателем приводят к отсутствию необходимых для прохождению регенерации условий и выходу из строя сажевого фильтра.
Отключение тех или иных экологических функций возможно программно-апаратно. Подобные процедуры возможны и производятся с учетом индивидуальных особенностей и под конкретные задачи.
При необходимости мы производим подобные процедуры, а так же решаем  иные задачи, связанные с редактированием прошивок систем  управления бензиновых и дизельных двигателей.
Необходимо помнить, что для автомобилей BMW с датой выпуска от 06.2020 г. DME/DDE залочены (закрыты для вычитывания) производителем, что требует доп. расходов на разлочку.