柴油機(jī)國(guó)三升級(jí)國(guó)四狀態(tài)的措施及注意事項(xiàng)

柴油機(jī)國(guó)三升級(jí)國(guó)四狀態(tài)的措施及注意事項(xiàng)第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要了解柴油機(jī)國(guó)三、國(guó)四發(fā)動(dòng)機(jī)的差異，首先需要了解：1、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的主要成分以及生成機(jī)理；2、了解國(guó)家對(duì)于國(guó)三、國(guó)四柴油機(jī)的排放控制要求。了解了以上兩個(gè)問題，才可以更好的理解兩種排放控制要求的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)有什么差異。以下將先討論柴油機(jī)的主要污染物。第2頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在柴油內(nèi)燃機(jī)排氣的成分里，包含有CO2（二氧化碳）、CO（一氧化碳）、HC（碳?xì)浠衔铮Ox（氮氧化合物）、PM（ParticulateMatter=微粒子狀物質(zhì)）/黑煙等等。第3頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車用柴油機(jī)主要排放物為PM(顆粒狀物質(zhì))和NOx，而CO和HC排放較低?？刂撇裼蜋C(jī)尾氣排放主要是控制顆粒物質(zhì)PM和NOx生成，降低PM和NOx的直接排放

第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

柴油機(jī)尾氣排放物的生成機(jī)理。迄今為止人們已經(jīng)對(duì)NOx的生成機(jī)理進(jìn)行了大量的研究，但尚未達(dá)成共識(shí)。比較容易接受的是策爾多維奇機(jī)理。該機(jī)理認(rèn)為：柴油機(jī)排放中的NOx并非來自燃油的燃燒，而是來自氮?dú)馀c氧氣的反應(yīng)。它是在氧氣過剩的情況下由于燃燒室的持續(xù)高溫而形成的，在膨脹和排氣時(shí)有少量的分解，排到大氣后遇氧形成NOx和其它氮氧化物。

第5頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PM是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的微粒子狀物質(zhì)的總稱。主要由黑煙、被稱為SOF（可溶有機(jī)成分）的燃燒殘留下來的燃料及潤(rùn)滑油的成分、被稱為氧化硫的由柴油中的硫生成的成分等構(gòu)成。相對(duì)NOx的生成機(jī)理，PM主要是由于燃燒不完全造成的，噴油霧化不好、低氧狀態(tài)、燃燒溫度低等都是造成PM的主要原因。第6頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從以上我們看出，如果單純的在發(fā)動(dòng)機(jī)本體上把NOx和PM都降到很低是不可能的，由此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行尾氣處理成了解決這對(duì)矛盾的必要措施。第9頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月國(guó)三國(guó)四排放要求限制標(biāo)準(zhǔn)第10頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月國(guó)四后處理方法及對(duì)比第11頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月了解了為什么國(guó)四柴油發(fā)動(dòng)機(jī)需要進(jìn)行尾氣處理后，我們需要進(jìn)一步了解目前國(guó)內(nèi)達(dá)到國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)的路線和控制方法：1、柴油機(jī)體內(nèi)改善燃燒，降低PM顆粒物的生成，尾氣采用SCR減少NOx。2、通過EGR在機(jī)體內(nèi)適度引入尾氣，減少機(jī)體內(nèi)混合氣的氧濃度和混合氣的熵，減少NOx，采用顆粒捕捉器DPF控制PM顆粒物排放。第12頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)基本概念SCR:選擇性催化還原。DOC:燃油氧化催化器。DPF:燃油顆粒過濾器。POC:顆粒氧化催化器。EGR:廢氣再循環(huán)。ESC:歐洲標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)測(cè)試循環(huán)。ETC:歐洲標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)。第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本組成

SCR系統(tǒng)主要由尿素罐、尿素泵、尿素噴嘴、催化消聲器、尿素管路及控制單元等組成。第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCR反應(yīng)原理

第15頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作原理一、SCR系統(tǒng)工作過程：如上圖所示，當(dāng)車輛鑰匙開關(guān)打到on檔時(shí)，控制器（DCU）開始上電，當(dāng)DCU檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后尿素泵開始轉(zhuǎn)動(dòng)從尿素罐中抽吸尿素溶液，然后通過回液管回到尿素罐。此過程稱為預(yù)注過程，目的是為了排除吸液管中的空氣，使泵腔內(nèi)快速建立壓力（尿素泵又分為自帶提供噴射動(dòng)力和不帶提供噴射動(dòng)力兩種狀態(tài)，現(xiàn)主要介紹不帶提供噴射動(dòng)力型的工作過程）。預(yù)注成功后尿素泵將檢測(cè)壓縮空氣然后打開壓縮空氣電磁閥，壓縮空氣將從噴嘴吹出。此時(shí)，泵將進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)速和排溫達(dá)到預(yù)先標(biāo)定好的條件后，尿素泵將根據(jù)ＤＣＵ要求的噴射量準(zhǔn)確的供應(yīng)尿素溶第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作原理

液，同時(shí)將一直有壓縮空氣從噴嘴流出。尿素溶液的噴射量由ＤＣＵ根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和催化器溫度來精確計(jì)算。尿素溶液被噴射到排氣管中，與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行均勻混合并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，凈化排氣。當(dāng)車輛鑰匙開關(guān)關(guān)閉后，系統(tǒng)將依然有壓縮空氣流經(jīng)噴射管路和噴嘴以進(jìn)行吹洗，該吹洗動(dòng)作將持續(xù)30秒。因此當(dāng)車輛鑰匙開關(guān)關(guān)閉30秒后方可切斷整車電源。二、SCR系統(tǒng)具備了解凍和加熱功能：1、寒冷天氣運(yùn)行時(shí)，為避免發(fā)生結(jié)冰或結(jié)晶的問題，需要把尿素溶液溫度保持在其冰點(diǎn)（冰點(diǎn)為-11℃）以上至少15℃。這將使系統(tǒng)液態(tài)部分保持在+4℃。因-11℃以下時(shí)會(huì)結(jié)冰，為第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作原理

了保證系統(tǒng)在低溫時(shí)的正常使用，系統(tǒng)配置有解凍功能，解凍的熱源來源于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后電控單元通過尿素罐溫度傳感器感應(yīng)到尿素溫度較低時(shí)，DCU將打開加熱水電磁閥，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液將順著管道流向尿素罐，使尿素罐中的冰融化。2、DCU根據(jù)液位溫度及環(huán)境溫度傳感器判斷需要加熱時(shí)，會(huì)通過電源對(duì)尿素的進(jìn)回液管路進(jìn)行加熱。我們以黃河為界，黃河以北的地區(qū)標(biāo)配對(duì)進(jìn)回液管路帶電加熱功能；第18頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作原理另外計(jì)量噴射泵的工作環(huán)境溫度：-40～80℃，一般在容易產(chǎn)生結(jié)冰的地方都帶有加熱裝置內(nèi)置，通過控制器對(duì)加熱繼電器的控制來保證尿素溫度處于結(jié)冰點(diǎn)之上。第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCR系統(tǒng)使用說明特別注意：冬季加注尿素一定不要加的太滿，液位指示剛滿即可。因?yàn)楫?dāng)氣溫低于-11℃時(shí)，尿素會(huì)結(jié)冰體積將膨脹9%，而尿素罐內(nèi)只提供10%的膨脹容積若加的太滿，沒有膨脹空間，尿素罐可能會(huì)脹裂。另外發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后尿素泵會(huì)繼續(xù)吹掃30秒將管路中殘留的尿素吹出去，以防止結(jié)晶堵塞，所以應(yīng)在鑰匙開關(guān)關(guān)閉30秒后再斷開整車電源。第20頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCR系統(tǒng)使用說明

SCR系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)車輛的鑰匙開關(guān)處于on檔，車輛電壓正常，相關(guān)管路連接正確，系統(tǒng)將在控制器的控制下工作，不需要人為干預(yù)。SCR系統(tǒng)基本免維護(hù)，只要加注符合標(biāo)準(zhǔn)要求的尿素，系統(tǒng)內(nèi)部終身免維護(hù)。用戶要做的就是保持系統(tǒng)外表干凈，電器接頭干燥，壓縮空氣干燥即可。尿素溶液具有腐蝕性，應(yīng)避免濺到鑄鐵表面。第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EGR系統(tǒng)原理圖第22頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DOC后排氣處理原理第23頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DOC的作用及廠家通過催化劑的作用，將尾氣中的HC及CO氧化為二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)對(duì)CH和CO的去除。同時(shí)將NOx氧化為NO2。DOC還能將排氣顆粒中的SOF轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。DOC是一個(gè)放熱過程，POC需要的反應(yīng)溫度高，DOC的放熱作為后級(jí)POC反應(yīng)的主要組成；DOC反應(yīng)后的NO2中的O作為氧化劑氧化顆粒物中的C。國(guó)外有EGR+DOC直接達(dá)到國(guó)四的水平的先例，但是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體的要求及燃油要求很高。國(guó)內(nèi)涉及DOC廠家有威孚高科和貴研鉑業(yè)等。國(guó)外主要有巴斯夫、康明斯、SunnyMetal、EngineControlSystems等做的比較成熟第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月POC的作用POC顆粒氧化凈化器，主要針對(duì)柴油車排氣的碳煙顆粒，效率一般在50%——70%。從OBD角度講，檢測(cè)中心將POC定義為顆粒捕捉器，要求對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)；POC的檢測(cè)方案不外乎兩種：壓差和排溫，由于POC在工作時(shí)存在吸放熱過程，所以排溫檢測(cè)策略幾乎不可行，剩下就只能用壓差。目前EGR車型根據(jù)法規(guī)要求，必須增加壓差傳感器檢測(cè)POC給OBD信號(hào)。第25頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第26頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EGR對(duì)系統(tǒng)的要求適用法規(guī)：柴油車國(guó)IV法規(guī)及以上。系統(tǒng)工作溫度：250~600℃，最佳工作溫度350~400℃。燃油品質(zhì)要求：含硫量<50ppm。最大碳載量：10-15g/L，視不同結(jié)構(gòu)。潤(rùn)滑油品質(zhì)要求：CF-4及以上牌號(hào)。第27頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DOC+POC使用注意事項(xiàng)如果POC捕集的顆粒物得不到有效再生，就會(huì)不斷累積在POC中，系統(tǒng)的背壓就可能不斷上升。當(dāng)背壓上升到一定水平，壓差傳感器輸出電壓信號(hào)給車輛OBD系統(tǒng)報(bào)警。發(fā)生該情況的原因主要有兩個(gè)：1）車輛行駛中所添加的柴油未達(dá)到國(guó)IV標(biāo)準(zhǔn)（含硫量>50ppm），生成了大量的硫酸鹽，造成DOC中