·上一文章：基于CMOS图像传感器的车道偏离预警系统开发
·下一文章：分析瑞风商务车危险报警灯与转向灯控制电路
摘要：根据《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》要求，即京V（北京机动车第五阶段排放标准）要求，阐述柴油重型载货汽车京、电控及后处理技术的电控系统及工作原理，通过电控和化学反应的方式达到净化尾气的效果。
根据《北京市201-3-2017年清洁空气行动计划》1119 2014年底，新增重型柴油车全部实施第五阶段机动车排放标准，其中市域内使用的重型柴油车必须安装颗粒捕集器，即京V要求。京V是北京地区率先实施的排放要求，是由国V排放向国VI排放要求的过渡阶段，其排放法规要求高于国V。
1 京V后处理系统及化学反应原理
京V后处理系统包含DOC、DPF及SCR等3个模块，如图1所示。
1.1 DOC-DPF系统组成与化学反应原理
DOC-DPF系统由DOC、 DPF及DPF主动再生系统（DPM）组成。
DOC （Diesel Oxidation Catalysis，即颗粒物的氧化催化器）是在蜂窝陶瓷载体上涂覆贵金属催化剂（如Pt/Pb等），其目的：一是为了降低柴油机尾气中的HC、CO和SOF的化学反应活化能，使这些物质能与尾气中的氧气在较低的温度下进行氧化反应，并最终转化为CO2和H2O；二是将排气中的NO氧化成NO2，为DPF被动再生提供足够的反应物，以实现较高DPF被动再生效率。
DPF （Diesel Particulate Filter，即颗粒物的捕集器）主要是通过扩散、沉积和撞击机理来过滤捕集柴油机排气中微粒。排气流经捕集器时，其中微粒被捕集在过滤体的滤芯内，剩下较清洁的排气排入大气中。
DPF主动再生系统即DPM （Departronic Module）、用于将柴油喷入发动机排气管中。柴油在DOC中燃烧，以提高废气的温度，促使DPF内捕集的炭颗粒的氧化（约400～600℃） 。
DOC-DPF系统基本化学反应原理是：当柴油机排气流过氧化型催化剂DOC时，在200～600℃温度条件下，首先CO和HC几乎全部被氧化成CO2和H2O，同时NO被转化成NO2；排气从DOC出来进入颗粒捕集器DPF后，其中微粒被捕集在过滤体的滤芯内，剩下较清洁的排气排入大气中，DPF的捕集效率可达95％以上。
N02对被捕集的颗粒有很强的氧化能力，利用产生的N02作为氧化剂除去微粒捕集器中的微粒并生成CO2，而NO2又被还原为NO，从而达到去除微粒的目的。
1.2 SCR系统组成与化学反应原理
SCR （Selecti V e Catalytic Reduction，即选择性催化还原）是消除柴油机排气中氮氧化物的主要后处理技术之一，利用还原剂NH3降低污染物NOX排放，以满足京V排放法规对于NOX的限值要求。根据功能主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元3部分，系统组成及布局如图2所示。
SCR系统基本化学反应原理：排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在DPF后的排气管上的尿素喷射单元将适量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂NH3，NH3在催化剂的作用下将NOX有选择性地还原为N2，反应示意如图3所示。
2 后处理相关传感器及参数
1）压差传感器压差传感器用于测量DPF两端的压差，提供给ECU以计算出此时DPF内部的碳载量。DPF上游的引气管连接在压差传感器的高压端P2，DPF下游的引气管连接在压差传感器的低压端P1。参数范围：工作电压5V；压力范围0～100 kPa；温度范围－40～130℃。
2）排气温度传感器后处理温度传感器一共有4个：分别测量DOC前温度、DPF前温度、SCR前温度和 SCR后温度，提供给ECU进行温度控制。测量温度范围：－40～1000℃；测量精度：－40～200℃ 、±3℃；200～1000℃，±1.5%；环境温度：－40～180℃。
3）环境温度传感器环境温度传感器的主要作用是为后处理系统提供外界温度条件，以对后处理系统是否需要加热进行判断。环境温度传感器的电气参数：温度测量范围－40～140℃；相对大气温度的最大偏差为±2.5℃，在－10～25℃最大偏差不应超过1℃。
4）氮氧传感器氮氧传感器的作用是测量尾气的氮氧浓度，用于SCR闭环控制和OBD检测。氮氧传感器ECU电压为24 V 、最小电压为16V，最大电压为36 V；正常电流为0.6 A，峰值电流为12 A ； CAN传输速率为250 kb/s；测量范围0～1500 ppm。
5）尿素箱传感器尿素箱传感器总成为无源控制方式，由发动机ECU供电。尿素箱传感器电气总成要求：工作电压5V，最大允许电压48V，温度测量范围－40～85℃，相对真实温度的最大偏差为±2.5 0C，在－10～25℃最大偏差不应超过1℃。
