C4.4 Engines for Caterpillar Built Machines Caterpillar

图 1	g03690311
典型示例 (1) 自背压阀的排气进口 (2) 选择性催化还原（SCR）系统 (3) 排气出口 (4) 氨传感器（如有配备） (5) 氧化氮（NOx）传感器 (6) 柴油机排气处理液（DEF）喷油器 (7) 柴油机排气处理液（DEF）供油管 (8) 柴油机排气处理液（DEF）泵和喷射控制单元 (9) 发动机管路供应的冷却液 (10) 冷却液分流器阀 (11) 柴油机排气处理液（DEF）罐 (12) 冷却液供应接头 (13) 吸入接头 (14) 回流接头 (15) 冷却液回流接头 (16) DEF 吸入管路 (17) 电子控制模块（ECM）

注: 图 1 是仅用于说明目的的示意图。 确保柴油机排气处理液泵以正确方位安装在应用上。 有关正确步骤，请参阅拆解和装配, "柴油机排气处理液泵 - 拆卸和安装"。

柴油机排气处理液（DEF）喷射控制系统包括以下部件：

• 泵电子单元（PEU）

• DEF 喷油器

• DEF 集管

• 冷却液分流器阀

• DEF 系统加热式管路

泵电子单元（PEU）

泵电子储罐单元（PEU）由以下部件组成：

• DEF 泵

• 喷射控制单元（DCU）

喷射控制单元（DCU）安装在 DEF 泵组件上。

DEF 泵

图 2	g03708834
典型示例 (1) DEF 滤清器 (2) 进气 (3) 出口

泵向 DEF 喷油器供应过滤后的 DEF 液。 泵包括泵的吸入侧的进油口 (2)。 随后，泵将液体加压至高达 550 kPa (80 psi)，并通过出油口 (3) 供应液体。 管理从 DEF 喷油器至储罐的回流的 DEF 喷油器中有一个固定的孔。 当 DEF 喷油器暴露在排气的高热气体中时，该回流将稳定 DEF 喷油器中的温度。

一旦发动机停机，则 DEF 泵将在冷却模式继续流动，以便 DEF 喷油器保持冷却。 然后， DEF 泵将转至净化模式。 DEF 喷油器将保持关闭。 DEF 泵将反转泵的流动，并净化供油管、压力管和回油管。 该反转流动将使任何剩余的 DEF 液按路径流回储罐。

有关更换 DEF 滤清器的正确步骤，请参阅操作和保养手册。

DEF 系统的电气部件

DEF 系统的电气部件包括以下部件：

冷却液分流器阀

控制流向储罐和 DEF 泵的冷却液流量。

喷射控制单元（DCU）

该喷射控制单元（DCU）是一个控制 DEF 系统中所有电气部件的 ECM。 因为 ECM，该喷射控制模块被认为是 DCU。 DCU 接收来自发动机电子控制模块（ECM）的信号。

加热式管路

加热式管路是每当环境温度低时打开的电子加热式管路。 在低环境温度下起动后，这些管路将会使冻结的 DEF 解冻。 在运行期间，加热式管路还将保持加热，以防止在运行期间结冰。

DEF 液位传感器

液位传感器将测量储罐内的 DEF 量。 系统使用超声波液位传感器以确定 DEF 罐内的 DEF 量。 为了测量 DEF 的液位，传感器测量到液面的距离。 传感器向 DCU 提供一个将要转换为 "DEF 液位百分比"的信号。

DEF 罐温度传感器

该传感器位于储罐的底部，并集成在 DEF 液位传感器内。

DEF 罐

DEF 罐存储 DEF。 DEF 罐的尺寸取决于应用。

DEF 溶液由 32.5% 的脲溶液和 67.5% 的去离子水制成。 脲是一种加热时转化为氨的化合物。

确保使用正确技术规格的 DEF。 请参阅操作和保养手册以了解更多信息。

DEF 在高温下经过一段时间后退化。 由于有结冰的风险，储罐、泵和管路必须为加热式，且设计为可容纳冻结的 DEF。

DEF 罐集管

图 3	g03708818
典型示例 (1) 冷却液管 (2) DEF 传感管 (3) DEF 罐集管滤清器 (4) DEF 罐温度传感器和液位传感器

DEF 罐集管位于 DEF 罐内。 储罐集管由多个零件组成，执行下列功能：

冷却液管

当冷却液分流器阀打开时，发动机供应的冷却液将流过管道。 冷却液沿着传感管流向储罐底部，然后在液位传感器周围盘旋。 冷却液的热量将使储罐或集管内冻结的 DEF 解冻。 热量还将防止传感管周围的 DEF 结冰。

DEF 传感管

通过滤网从储罐底部抽出 DEF。

DEF 罐集管滤清器

一个 100 微米的滤清器位于 DEF 传感管端部，以过滤碎屑以防进入系统。

DEF 回路

DEF 从 DEF 喷油器回流至储罐。

DEF 罐温度

储罐温度传感器位于 DEF 罐集管滤清器附近的储罐集管底部。 温度传感器是无源热敏电阻。 热敏电阻的电阻随温度变化。 该传感器可监控储罐内的 DEF 温度。 该温度用于决定何时接通冷却液分流器阀。

冷却液分流器阀

图 4	g03690330
典型示例 (1) 出口连接 (2) 电气连接 (3) 进口连接 (4) 流动方向指示灯

冷却液分流器阀安装在应用上。 冷却液分流器阀是一个常闭阀。 该阀是一个单向流动阀。 系统用于在喷射之前解冻 DEF 罐中冻结的 DEF 液。 通过使发动机中的温冷却液流经储罐和 DEF 泵，实现系统预热。 当储罐温度需要增加时，冷却液分流器阀将打开。 DEF 罐温度足够热后，系统将开始喷射。 DEF 的可用温度在 −10° 至 55°C (14° 至 99°F) 之间。

DEF 喷油器

图 5	g03708843
典型示例 (1) 电气接头 (2) DEF 出口连接 (3) DEF 进口连接

DEF 喷油器安装在清洁排放模块（CEM）上。 DEF 喷油器是一个阀，其在选择性催化还原（SCR）之前将 DEF 作为细雾喷射到雾化的废气中。 喷射形状呈锥形，能够良好混合排气，这点至关重要。

位于排气流中的喷油器的尖端由流经 DEF 加热式管路的内部油道的 DEF 冷却。

氧化氮（NOx）传感器

发动机随附有两个 NOx 传感器。 一个 NOx 传感器安装在清洁排放模块（CEM）中。 另一个 NOx 传感器安装在应用的排气管中。

发动机工作时产生 NOx。 发动机排出 NOx 传感器测量含量，并将该值发送到柴油机排气处理液控制单元（DCU）。 排气管排出 NOx 传感器监控催化器外的 NOx水平，并将该值发送到 DCU。 根据发动机排出和排气管排出 NOx 传感器值，柴油机排气处理液（DEF）的流速将调整以符合期望的排气管排出目标。

图 6	g03403971
典型示例 (1) 传感单元 (2) 电缆（黑色表示发动机排出，灰色表示 CEM 排出） (3) 传感器电子控制单元 (4) 电气接头

NOx 传感器包括传感元件、线束和电子控制单元。 传感元件由两个室和一个加热器组成。 第一个室测量含氧量，第二个室测量 NOx 和 NH₃ 含量。 在大约 800° C (1472° F) 时使用电化学物质（一种陶瓷材料）吸引离子，室壁上的电极测量电压或电流电荷。 NOx 传感器电子控制单元随后将接收电压或电流信号，并将其转换为 NOx 浓度。 加热器用于保持传感元件温度，因为传感元件对湿气较为敏感。 如果在 800° C (1472° F) 的温度下传感器感应到任何湿气，湿气可能会迅速冷却元件，这可能导致元件破裂。 发动机起动后，排气管内始终会有一些湿气。 因此，在传感器周围的排气温度高于 100° C (212° F) 约 2.5 分钟之前，传感器将不会开始工作。

DEF 系统加热式管路

在喷射控制单元（DCU）中，DEF 在从 DEF 罐到泵的加热式管路中流动。 然后，DEF 流经从 DCU 到 DEF 喷油器的另一加热式管路。 加热式管路由电阻加热。

尽管系统已经排放了 DEF，但仍有少量的 DEF 残留。 加热 DEF 供油管路、吸入管路和回流管，以使管路中的剩余 DEF 解冻。 系统开始喷射后，加热式管路将防止泵和喷油器中出现阻力。

加热式管路具有以下特征：

• 带织物加强的热塑性套管

• 不锈钢加热导线

• 挤压热塑性水套

• 隔热板/耐磨板

• 快速断开接头

寒冷气候操作

由于 DEF 在 −11.5° C (11.3° F) 时结冰，则系统可能在喷射之前解冻 DEF。

向 PETU 供应发动机冷却液。 起动后，每当 DEF 罐温度低于 15° C (59° F) 时，冷却液分流器阀将打开。 运行期间，如果 DEF 罐温度降至低于 20° C (68° F) 或环境温度降至低于 0° C (32° F)，冷却液分流器阀将激活，以防止 DEF 结冰。 穿过储罐的管将会使 DEF 解冻至可用温度。 一旦 DEF 解冻且 DEF 罐温度高于 −8° C (18° F)，将会喷射 DEF。 不会等到整个储罐解冻才喷射 DEF。 DEF 泵由内部加热元件加热。 随后，冷却液将返回至发动机水泵进口。 DEF 供油管路、吸入管路和回流管为电动加热式。

初始起动后，DEF 喷射系统必须在 70 分钟内完全起效。

注: 如果在寒冷天气下运行时没有将 DEF 从管路和泵中清除，DEF 将会因液体结冰而膨胀并会损坏泵。 因此，必须遵守寒冷天气下的净化过程。 请参阅操作和保养手册, "蓄电池断路开关"的详细资料。 除非该泵已完成净化循环，否则不要断开蓄电池电源。