楊 明 劉克江

三、SCR 3系統(tǒng)

（一）概覽

選擇性催化劑還原 3（SCR 3）是寶馬采用的第3代SCR。尿素與水的混合物（AdBlue）裝在1或2個罐內，隨車攜帶。容量足夠確保較長可達里程。 該系統(tǒng)的簡化圖示如圖22所示。

根據(jù)車型使用 2 個 SCR 罐的原因在于，受結構空間所限可提供的安裝空間不同。因此可輸送所需容積，從而使要求的加注周期能夠確保每次加注之間行駛較長距離。

圖22 SCR系統(tǒng)簡化圖示（G30）

非加熱罐為被動罐。傳輸泵確保定期將尿素與水的混合物（AdBlue）從被動罐輸送至主動罐。

本文件部分介紹和展示了帶雙罐的系統(tǒng)型號。對于帶單罐的型號、功能基本相同。在單罐系統(tǒng)中可能會取消雙罐系統(tǒng)所需的附加組件。

1. 安裝位置

安裝位置如圖23所示。

在配備發(fā)動機型號 B47D20O0發(fā)動機和 B57D30O0發(fā)動機的 G30上使用一個容積 12.5L的主動罐（位于車輪后右后側地板內）和一個 8.5L的被動罐（位于車輪前右后地板內）。僅在配備B47D20O0發(fā)動機的 520ed上使用一個容積12.5L的主動罐（位于車輪后右后地板內）。尿素與水的混合物（AdBlue）加注接口位于右后側（柴油）燃油加注口旁的燃油箱蓋板內。

2. 系統(tǒng)概覽細節(jié)

系統(tǒng)概覽細節(jié)如圖24所示。

3. 系統(tǒng)電路圖

系統(tǒng)電路圖如圖25所示。

（二）功能

1. SCR 控制

SCR 控制功能集成在 SCR 控制單元內和數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng)DDE 內，如圖26所示。

SCR 控制功能分為計量系統(tǒng)控制（由 SCR 控制單元實現(xiàn)）和計量策略（由數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE 確定）。

在此，SCR 控制單元執(zhí)行以下功能：

CAN 通信和網(wǎng)絡管理系統(tǒng)功能

圖23 SCR 3 安裝位置

圖24 系統(tǒng)概覽

圖25 系統(tǒng)電路圖

圖26 SCR 控制

◆分析液位傳感器和溫度傳感器

◆監(jiān)控功能

◆車載診斷系統(tǒng) OBD 監(jiān)控

◆控制主動罐和計量管路內的加熱裝置

控制從被動罐（如果安裝）至主動罐的泵送功能

在此，數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng)DDE 執(zhí)行以下功能：

分析氮氧化物傳感器

分析廢氣溫度傳感器

◆控制關閉情況

（1）計量策略

數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE 內的計量策略作為 SCR 控制的組成部分計算何時噴入多少尿素與水的混合物（AdBlue），如圖27所示。

在正常運行模式下根據(jù) SCR 催化轉換器前氮氧化物傳感器的信號計算出所需量。該傳感器探測廢氣中的氮氧化物含量并將數(shù)值發(fā)送至數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE。但氮氧化物傳感器必須達到其運行溫度才能開始測量。根據(jù)車外溫度這一過程最長可能需要15min。直至數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE 計算出一個替代值，從而確定廢氣中的氮氧化物含量。

圖27 氮氧化物與氨排放圖

為了對系統(tǒng)進行監(jiān)控，在 SCR催化轉換器后還有一個氮氧化物傳感器。該傳感器探測廢氣中是否還含有氮氧化物。如果仍然含有，則調節(jié)尿素與水的混合物（AdBlue）噴射量。但氮氧化物傳感器不僅測量氮氧化物而且還測量氨，無法對二者進行區(qū)分。

在此，進行長期調節(jié)而非短期調節(jié)，因為 SCR 催化轉換器具有氨存儲功能。

（2）計量系統(tǒng)控制

SCR 控制內的計量系統(tǒng)控制為執(zhí)行部分。它執(zhí)行計量策略提出的要求。其中包括計量尿素與水的混合物（AdBlue）噴入量以及提供尿素與水的混合物（AdBlue）。

下面列出了正常運行模式下計量系統(tǒng)控制的任務：

◆在相應環(huán)境條件（溫度）下具備計量能力（加注管路并建立壓力）

◆在繼續(xù)運行期間排空管路

◆控制加熱裝置

選擇性催化劑還原SCR功能要求提供尿素與水的混合物（AdBlue）。為此必須將這種介質存儲在車內并確?？稍谒协h(huán)境條件迅速提供。在此“提供”表示尿素與水的混合物（AdBlue）以規(guī)定壓力存在于計量閥處。

計量閥根據(jù)發(fā)動機負荷點和車速以0.55～20Hz頻率噴入。

為了確保噴入量正確，計量控制功能計算出：

◆計量閥調節(jié)器的占空因數(shù)，從而確定噴入持續(xù)時間

◆控制延遲，從而補償計量閥慣性

計量系統(tǒng)控制功能還計算實際計量量并將其反饋給計量策略。

計量量也需要在較長時間內進行確定。加注時將這個長時間探測復位。

執(zhí)行這些任務時需要不同功能參與，下面將進行介紹。

（1）加熱裝置

在此加熱裝置執(zhí)行以下任務：

◆監(jiān)控主動罐內的溫度和環(huán)境溫度

◆防止相關組件在運行期間結冰

◆監(jiān)控加熱系統(tǒng)組件

對以下組件進行加熱：

◆主動罐通過罐法蘭模塊

◆計量管路（從主動罐至計量模塊）

根據(jù)主動罐內的溫度和環(huán)境溫度對主動罐加熱裝置進行調節(jié)。根據(jù)車外溫度以及尿素與水的混合物（AdBlue）溫度當前數(shù)值，對計量管路加熱裝置和罐法蘭模塊加熱裝置進行所需控制。

加熱循環(huán)回路由一個半導體開關供電。功率半導體采用高壓側開關設計，直接由控制單元進行切換。SCR控制單元通過測量分流器確定流過加熱元件的當前電流。這樣，SCR 控制單元也可對加熱循環(huán)回路進行功能檢查，從而識別出可能出現(xiàn)的故障并將其存儲在故障碼存儲器內。

在此使用一個溫度模型進行組件加熱，從而建立計量準備就緒狀態(tài)。

使用溫度模型時設置以下 3 個基本參數(shù)，從而達到計量準備就緒狀態(tài)。

以下數(shù)值由立法機構規(guī)定，必須遵守：

◆-25℃時在45min后達到計量準備就緒狀態(tài)

◆-15℃時在20min后達到計量準備就緒狀態(tài)

◆-9℃時在3min后達到計量準備就緒狀態(tài)

取決于溫度的計量準備就緒狀態(tài)，如圖28所示。

圖28 計量準備就緒溫度

主動罐內的溫度低于-9℃時就會延遲計量準備就緒，即等待規(guī)定時間后才開始嘗試建立壓力。在-9～-16.5℃條件下該時間恒定，因為無法確定尿素與水的混合物結冰程度。低于-16.5℃時加熱時間延長，直至開始嘗試建立壓力。

通常情況下計量管路的加熱速度明顯更快，因此主動罐內的溫度是決定建立壓力所需時間的主要因素。但環(huán)境溫度明顯低于主動罐內的溫度時，可能會出現(xiàn)計量管路加熱時間較長的情況。然后根據(jù)環(huán)境溫度延遲計量準備就緒狀態(tài)。

（待續(xù)）