朝柴國(guó)Ⅵ柴油機(jī)采用COOLED-EGR+DOC+DPF+SCR的技術(shù)路線。COOLED-EGR+DOC+DPF+SCR的技術(shù)路線在歐洲廣泛使用,并且排放一致性好,成為國(guó)六開(kāi)發(fā)的主流技術(shù)路線。
DPF的再生控制確定采用缸內(nèi)再生技術(shù)方案。通過(guò)推遲主噴時(shí)刻,增加后噴,優(yōu)化標(biāo)定數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)全工況的主動(dòng)再生。
4SK國(guó)六產(chǎn)品技術(shù)路線 :COOLED-EGR+DOC+DPF+SCR
NGD3.0國(guó)六產(chǎn)品技術(shù)路線:COOLED-EGR+DOC+DPF+SCR
1)國(guó)五國(guó)六控制策略對(duì)比
> 國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)路線是:高壓共軌+SCR+ASC,在機(jī)內(nèi)控制PM,后處理系統(tǒng)處理控制NOx。
> 國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)路線是:高壓共軌+冷卻EGR+DOC+SCR+ASC,在機(jī)內(nèi)控制PM+NOx,后處理系統(tǒng)處理控制PM+NOx。
考慮到批量生產(chǎn)后整機(jī)成本以及整車布置的難易,DPF的主動(dòng)再生采用缸內(nèi)后噴的再生技術(shù)方案。
2)朝柴國(guó)六技術(shù)路線布置示意圖
> 電控高壓共軌+增壓中冷+EGR+DOC+PDF+SCR
> 歐六后處理器處理排放污染物示意圖
3)EGR工作過(guò)程
排氣再循環(huán)(廢氣在循環(huán))簡(jiǎn)稱EGR,是目前常用控制內(nèi)燃機(jī)NOx排放的有效措施之一,是優(yōu)化和改善燃燒過(guò)程為主的機(jī)內(nèi)凈化措施,是把一定數(shù)量的排氣引入進(jìn)氣系統(tǒng),使得混合氣中的惰性氣體(H2O、N2、CO2等)的比例增加,由于這些惰性氣體的比熱容較高,經(jīng)排氣稀釋的混合氣的比熱容增高,使柴油機(jī)的最高燃燒溫度下降,同時(shí)排氣對(duì)新混合氣的稀釋又降低了混合氣體中的氧的濃度,惡化了NOX的生成條件,從而有效的抑制了NOX的生成,此外,適當(dāng)?shù)腅GR,還有降低柴油機(jī)的泵氣損失、減少工質(zhì)向冷卻液的傳熱損失、提高循環(huán)效率等效果,然而,EGR量過(guò)多,會(huì)導(dǎo)致混合氣的著火性變差,造成油耗上升、動(dòng)力性下降,HC排氣量上升,通過(guò)對(duì)EGR量的適當(dāng)控制,并與柴油機(jī)的其他參數(shù)調(diào)整有機(jī)配合達(dá)到降低NOX排放和柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及HC排放特性之間的適當(dāng)折中。
排氣再循環(huán)量通常用EGR率來(lái)表示,其定義是:EGR率=再循環(huán)排氣量/(吸入空氣量+循環(huán)排氣量)×100%
> 柴油機(jī)不同工況對(duì)EGR的需求
■ 在低速、低負(fù)荷工況,NOX排放濃度比較低,且汽缸內(nèi)殘氣量較多。燃燒穩(wěn)定性較差EGR量應(yīng)減少或停止;
■ 在起動(dòng)暖機(jī)過(guò)程中,由于進(jìn)氣溫度和冷卻溫度較低,NOX排放量較少,故一般冷卻液溫度較低時(shí)不進(jìn)行EGR,以防止破壞燃燒穩(wěn)定性
■ 進(jìn)氣溫度對(duì)柴油機(jī)的燃燒有很大的影響,在進(jìn)氣溫度過(guò)低時(shí),適當(dāng)減少EGR量;
■ 由于NOX排放量隨符合的增大而增大,因此,隨負(fù)荷的增大相應(yīng)增加EGR量;
■ 在高速、全負(fù)荷工況,為保證其動(dòng)力性,應(yīng)適當(dāng)減少或停止EGR量;
■ 為降低加速工況的NOX排放,在加速的過(guò)程中進(jìn)行適量的EGR,一旦加速完成,應(yīng)停止EGR,以保證車輛的動(dòng)力性。
2. CY國(guó)Ⅵ產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及攻用
朝柴NGD國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)外觀與NGD國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上增加EGR系統(tǒng)、電子節(jié)氣門等;
1)電子節(jié)氣門
> 部件位置
電子節(jié)氣門安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管和進(jìn)氣膠管中間,在EGR進(jìn)氣口前。
■ 在熄火時(shí)完全關(guān)閉節(jié)氣門,有效防止熄火瞬間由于氣缸吸入空氣和未完全燃燒的燃油,造成發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng);熄火時(shí)快速切斷進(jìn)氣,防止熄火 瞬間缸內(nèi)未完成燃燒的燃油和空氣繼續(xù)工作產(chǎn)生的熄火抖動(dòng)現(xiàn)象。
■ 為達(dá)到更高的EGR率,進(jìn)行進(jìn)氣節(jié)流,從而降低進(jìn)氣道空氣壓力,使廢氣更容易進(jìn)入進(jìn)氣道,達(dá)到減排目的;
■ DPF再生時(shí),通過(guò)控制進(jìn)氣量的大?。ㄆ鋵?shí)質(zhì)是控制空燃比)并配合額外噴射的燃油(后噴射和次后噴射)從而達(dá)到提高DPF的再生溫度 的目的;
■ 對(duì)于城市工況的SCR路線,因車輛經(jīng)常處于低速、低負(fù)荷工況下,排氣溫度低,造成氮氧化物排放嚴(yán)重超標(biāo),通過(guò)控制進(jìn)氣量的大小,并 配合額外噴射燃油,能夠有效提高排氣溫度,提高SCR系統(tǒng)工作效率。
■ 柴油機(jī)中的節(jié)氣門與汽油機(jī)的節(jié)氣門所起的作用是截然不同的,柴油機(jī)中的節(jié)氣門的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)新鮮空氣量來(lái)間接改變廢氣循環(huán)的比 例,該閥一般都在低負(fù)載和低轉(zhuǎn)速的時(shí)候才工作。
> 工作參數(shù)
■ 工作電壓范圍:18~32V
■ 控制頻率:1K~20KHz
■ 在工作電壓24V時(shí):
■ 電機(jī)堵轉(zhuǎn)最大電流(﹣40℃/常溫/120℃/140℃):5.3A/4.1A/3.0A/2.8A
■ 電機(jī)正常工作時(shí)最大電流(﹣40℃/常溫/120℃/140℃):1.8A/1.58A/1.1A/0.95A
2)EGR系統(tǒng)
> EGR閥參數(shù)
序號(hào) 參數(shù)名稱 數(shù)值
1. 類型 霍爾
2. 供電電壓 5V±0.5V
3. 位置區(qū)域 90℃旋轉(zhuǎn)式
4. 電流消耗 ﹤10mA
5. 電流輸出 ﹤15mA
6. 精度 ﹤±2% of Vcc
7. 線性度 小于±1% of Vcc
8. 輸出噪音 小于 1mv
9. 運(yùn)行溫度范圍 ﹣40~℃ 150℃
10. 磁滯 ﹤0.1°
11. 短路過(guò)壓保護(hù) 小于 18v
12. 反向電壓保護(hù) 12V (mac. 1 min)
> 關(guān)于最大位置的判斷依據(jù)
■ 目前EGR閥最大位置點(diǎn)的相互關(guān)系為:7.5mm 升程 4.5V 電壓 100%開(kāi)度
■ 若ECU能夠檢測(cè)到Vtest ﹥4.35V,可判定能達(dá)到全行程
■ 若ECU能夠檢測(cè)到反饋電壓V反饋 ﹥4.85V,可判定EGR閥傳感器輸出異常
■ 軟件定義4.5V為100%,90%定義為EGR全開(kāi),正常運(yùn)轉(zhuǎn)EGR開(kāi)度不會(huì)高于90%
3)進(jìn)氣流量計(jì)
國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)新增加了空氣流量計(jì),測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量,把信息反饋到ECU。
空氣流量計(jì)用來(lái)測(cè)量吸入的新鮮空氣量,與電控單元(ECU)計(jì)算出的精確噴油量,從而獲得最佳的空燃比,從而達(dá)到比較好的排放效果
4)尾氣催化箱
國(guó)五為氣助式尿素噴射系統(tǒng),國(guó)六為非氣助式尿素噴射系統(tǒng)。
> DOC工作原理:
1、DOC主要去除排氣中CH和CO,將一部分NO氧化成NO2,同時(shí)提升DPF前溫度
DOC是一種氧化型催化氧化器,采用涂覆在載體表面的催化劑來(lái)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,使氧化反應(yīng)能在較低的溫度下快速進(jìn)行。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣通過(guò)DOC時(shí),其中大部分的HC、CO和SOF(可溶性有機(jī)物)與排氣中殘留的O2反應(yīng),生成無(wú)害的CO2和H2O。同時(shí)可以把廢氣中的部分NO氧化生成NO2供DPF的被動(dòng)再生需要。
2、燃油起然,為DPF主動(dòng)再生提供溫度;
當(dāng)PDF主動(dòng)再生時(shí),通過(guò)缸內(nèi)后噴將燃油噴到排氣中,排氣管中燃油與排氣混合氣,在到DOC處,達(dá)到起燃溫度(≧250℃)時(shí),燃油開(kāi)始燃燒,為后面的DPF中的顆粒(碳)再生提供溫度,從而實(shí)現(xiàn)DPF的主動(dòng)再生。
> 后處理傳感器位置
>后處理功能示意圖
>后處理安裝要求:
■ 四個(gè)排氣溫度傳感器(DOC前排溫、DPF前排溫、SCR前排溫、SCR后排溫)不能混接,否則上市后會(huì)暴露嚴(yán)重系統(tǒng)故障。(如果將DPF 前排溫和SCR前排溫接錯(cuò),DPF上游溫度可能超過(guò)600度而再生超溫,SCR本身沒(méi)有達(dá)到足夠溫度可能開(kāi)始噴射尿素)
■ 催化消聲器支架和車輛大梁的連接需要使用彈性減震裝置,這樣可使內(nèi)部陶瓷催化器芯免受劇烈振動(dòng)。
■ 催化消聲器比傳統(tǒng)的消聲器重了很多。整車廠應(yīng)檢查當(dāng)前催化消聲器安裝系統(tǒng)的強(qiáng)度,如有必要,需要新設(shè)計(jì)。
■ 渦輪增壓器出口和排氣處理裝置之間使用金屬軟管連接,目的是避免發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳到催化消聲器,使催化消聲器內(nèi)的催化器免受振動(dòng)。