载货车国六尾气处理技术ppt课件.ppt

载货车国六尾气处理技术,国六轻卡技术,国六实施，先小型车后重型车自2019年7月1日起，在河南等等省行政区域内销售和注册登记的轻型汽车应符合轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）（GB18352.6-2016）6a或6b阶段标准要求；生产、进口、销售和注册登记的燃气汽车应符合重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）（GB17691-2018）6a或6b阶段标准要求；销售和注册登记的公交、邮政、环卫等城市用途重型柴油车应符合重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）（GB17691-2018）6a阶段标准要求。,自2020年7月1日起，在河南省行政区域内所有生产、进口的公交、邮政、环卫等城市用途重型柴油车应符合重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）（GB17691-2018）6a阶段标准要求。8月1日前，非国六汽车能上牌对于大多数私家车车主来说，影响最大的就是，2019年7月1日起，国五排放的车将不再允许在河南销售，违规者将依法受到严格处罚。,一、轻型载货车用柴油机排放法规,排放法规,我国从2000年开始执行车用柴油机排放标准，截止今年已执行到国四阶段，2019年开始实施国VI排放标准。,柴油车单车排放量下降趋势,车用柴油机技术路线,二、轻型载货车用柴油机技术发展,随着国家排放法规的日益严格，国内各柴油机企业根据自身特点对上述诸多柴油机新技术均开展了一定的研究开发，并不同程度地获得了应用，推动我国车用柴油机产品从传统技术向现代先进技术过渡。 从国二到国三是一次跳跃式发展，由机械控制系统转为电子控制系统。 国内轻型柴油机国技术路线为电控燃油系统+EGR技术。 燃油系统：主要以高压共轨技术、电控单体泵技术、电控VE泵技术为主。,共轨,单体泵,VE泵,国三技术路线,二、轻型载货车用柴油机技术发展,采用电控高压共轨技术 提高燃油喷油喷射压力，通过对燃油喷射的灵活控制，改善燃烧、降低废气中的颗粒物排放。 电控单体泵技术 燃油喷射由各自的独立喷射单元来完成。控制喷油正时和喷油量，从而达到提升柴油机排放性能的目的。 电控VE泵 通过转速和油门位置信号，调整喷油正时从而达到排放控制目的。, EGR技术 废气再循环装置（EGR）是将排气的一部分返回进气系统，减缓燃烧速率、降低燃烧最高温度从而抑制NOx生成的装置。 为了将更大量的废气回流到进气系统中，我公司采用了高性能的EGR冷却器来冷却废气，使得混合后的进气温度和燃烧温度进一步降低，再通过标定推迟喷油正时，并适当增加EGR率，大幅降低NOx，使4A/4B发动机达到欧IV排放工程目标,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国三技术路线,三种技术路线的对比,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国三技术路线,国4产品的开发基本上采用两种技术方案：一是SCR技术通过优化缸内燃烧过程尽量控制颗粒产生，再机外后处理采用尿素溶液对氮氧化物进行选择性催化还原；另一是EGR+DPF技术，通过废气再循环在机内抑制氮氧化物的产生，再机外后处理采用颗粒捕集器减少颗粒排放。由于SCR体积较大需要占据较大的整车布置空间，而且成本较高，目前国内重型柴油车采用此路线较普遍。 出于对后处理成本、开发标定难易程度以及整车布置空间考虑，我国轻型柴油机更侧重于EGR+DOC+POC路线，来满足国四排放标准。 燃油系统选择高压共轨或者电控单体泵均能满足法规要求，但共轨燃油系统排放一致性更容易控制。 N1类（3.5T)轻卡以及皮卡柴油机，采用VP泵（全电控VE泵）+EGR+DOC/双DOC的技术路线，满足整车国四排放要求。,国四技术路线,二、轻型载货车用柴油机技术发展,DOC+POC后处理器工作原理:,DOC的主要作用：DOC是一种氧化型催化转化器，能够通过氧化作用净化柴油发动机尾气排放中的CO/HC和颗粒物中的SOF部分。氧化NO生成NO2，用于POC的碳处理。POC主要作用：POC是一种部分流式（直通式）圆形蜂窝状的陶瓷载体颗粒捕集器。柴油发动机排放尾气流经POC时，一部分发动机排气直接进入开放的孔道并排入大气, 而另一部分排气进入后端封闭的通道中, 这样这部分排气中的颗粒物被POC捕获收集在壁上, 从而达到降低柴油尾气颗粒物排放的要求。POC(颗粒氧化催化转化器)主要通过催化氧化方式降低废气中颗粒的含量。这种后处理装置与DPF和SCR相比,产品体积最小,而且不需要消耗额外燃油进行再生。,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国四技术路线,国五技术路线,N2类（总质量3.5T）国V技术路线有两种： 第一种后处理技术为EGR+DOC+DPF； 第二种后处理技术为DOC+SCR。N2类京V技术路线由于北京环保对颗粒数（PN）的严格要求，详见京环发【2014】67号，两种： 第一种后处理技术为EGR+DOC+DPF； 第二种后处理技术为DOC+SCR+DPF。N1类国V技术路线 N1类整车由于排放标准GB 18352.5-2013 轻型汽车污染物排放限值及测量方法增加了PN（颗粒物数量）要求，所以必须采用EGR+DOC+DPF技术路线。,二、轻型载货车用柴油机技术发展,DPF工作原理：DPF又称微粒捕集器，即采用过滤材料对排气进行过滤捕集，是一种物理性的降低排气颗粒方法，过滤效率可达90%以上，颗粒会积存在过滤器内，导致发动机背压升高，当压力损失达到一定值，需要进行燃烧除去颗粒物以达到再生捕集器目的。,SCR工作原理:SCR又叫选择性催化还原，SCR转化器的催化作用具有很强的选择性，氮氧化物的还原反应被加速。,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国五技术路线,国V两种技术路线对比,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国五技术路线,国六技术路线,颗粒个数限值的新要求导致壁流式DPF成为满足欧六要求的必需装置NOx下降幅度又要求EGR和SCR技术的采用因此EGR+SCR +DPF是达到欧6阶段排放要求的主流技术（部分N1类轻型发动机采用EGR+DOC+DPF能够满足排放要求）,N2类ESC/ETC排放限值,N2类WHSC/WHTC欧六排放限值,二、轻型载货车用柴油机技术发展,采用技术：冷却EGRVGT增压器空空中冷电子节气门DOC+DPF压差传感器排温传感器NOx传感器尿素喷射泵尿素箱尿素混合器,国六技术路线,二、轻型载货车用柴油机技术发展,三、技术发展存在问题,1、油品问题： 目前，国内多数城市尚未实现国四油的供应，柴油品质差、柴油标准的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对柴油机技术的发展以及各种新技术、 改善柴油机排放措施的应用造成障碍，也是排放标准推迟的主要原因。（但新一届政府大力推行的一系列政策，油品质量已得到较大改观）2、关键零部件问题 目前国4核心零部件主要是国外企业在国内设立独资公司的国外零部件供应商，很少有合资企业，之所以采用独资方式，是因为这种投资方式可以保证技术的长期垄断性，可以为其带来超额的垄断利润。 国内供应商的技术和产品并不成熟，产品性能尚有待于完善，而且自主品牌的某些产品尚在实验室阶段，距离商品化还有一定的时间和很长的路要走，国内主要柴油机产品的国IV技术路线基本还是采用国外背景的核心零部件供应商。3、成本与价格问题 目前国内轻型柴油机的主要使用人群还是个体经商户、农民等，其主要还是作为谋生的手段或工具来用，主要考虑其功能性的需求，对产品价格和使用成本敏感，在国产品核心零部件国产化率不高，成本大幅上涨、后期使用和维修成本过高的背景下，国4及更高标准产品在此类人群中推广存在难度。,4、发动机标定技术： 目前，满足柴油机国V及更高排放要求的后处理路线为DPF和SCR两种技术路线，国内柴油机企业大部分没有完全掌握国V的标定技术，而如果同燃油系统来合作开发，开发费用都在千万元以上，因此先进的标定技术（尤其是DPF主动再生技术）也是制约现阶段国内柴油机制造企业技术发展升级的一道屏障。,三、技术发展存在问题,三、技术发展存在问题,5、发动机结构 国V以上发动机强化程度非常高，通常升功率能达到45KW/L左右，因此也要求发动机结构设计采用更先进的技术（如下）。然而目前国内企业的先进发动机主要技术来源有如下几种，要么直接引进先进发动机的生产许可，要么花费高昂费用请AVL、FEV技术咨询公司进行开发，要么测绘国外发动机进行逆向设计。因此缺乏先进发动机结构设计能力，也是技术发展存在的问题。 高强度、低变形量的发动机本体结构； 高流量系数，低涡流比的四气门缸盖； 减小气门传动机构往复运动质量的双顶置凸轮轴设计； 消除气门间隙的滚子摇臂，液压挺住； 传动机构更为紧凑的链传动和带传动设计,四、营销体系与服务体系变化,1、高端轻卡发动机是市场发展趋势 随着国家政策法规要求轻型柴油机实现达标排放，用户要求其要有良好的经济性、动力性和舒适性，催生了中高端轻柴这两年的快速发展，从目前来看此类产品主要为江铃、庆铃、福田、南汽等自产自销发动机。 中高端发动机产品研发周期长、生产资金投入大、生产成本高，但产品毛利也高，符合经济社会发展的方向，是轻型柴油机行业发展到一定阶段的必然趋势。2、竞争格局形成 轻型柴油机市场的竞争格局基本形成，一是具有欧系和日系血统的整车企业自产的发动机，如江铃、庆铃、南京依维柯、东风朝柴等；二则是中外合资企业，如大柴、福田康明斯等，第三是本土自主品牌企业，包括全柴、玉柴、锡柴、云内、莱动和扬柴等。从产销量上看，主要以本土自主品牌发动机为主。 这几年，国内卡车市场正处于成长期，市场竞争激烈，主流企业对于动力配套的认识也进入一个新阶段，越来越重视动力体系的建设，对高端发动机做了细致的战略规划，比如福田汽车、江淮汽车等。对于产销规模不是很大，自建发动机项目无法达到规模经济的汽车企业而言，很长一段时间将仍需要外购动力系统。这就要求独立发展的轻型柴油机企业，必须加快产品结构的再调整，以获得新的发展机会和空间。,四、营销体系与服务体系变化,3、柴油机由过去的纯机械系统，发展为机电一体化，智能化。 售后服务也由过去的“扳手+螺丝刀”模式变为现在的故障诊断仪、数字万用表以及工具箱的模式。 对服务人员的要求也大幅度提高，能看懂电器原理图、熟悉电控系统控制原理、了解后处理系统已成为服务人员的基本技能。,四、营销体系与服务体系变化,4.、严格按照故障诊断程序来进行故障诊断，杜绝误诊断，误操作。,国六重卡技术,一、轻型载货车用柴油机排放法规,国五、国六有啥区别?答：相较于国五标准，国六标准在控制污染物的排放限值方面更为严格，也成为全球最严格的标准之一。轻型汽车国六b标准与国五标准相比，氮氧化物(NOX)排放将下降42%，颗粒物(PM)下降33%，挥发性有机化合物蒸发排放限值下降65%，总碳氢化合物(THC)和非甲烷碳氢化合物(NMHC)分别下降50%。,对于国六重卡而言，改变最多的应属后处理，那么国六重卡的后处理到底有了哪些升级呢？,GB17691-2018中对后处理系统的定义为：催化器（氧化型催化器、三元催化器，以及任何气体催化器）、颗粒捕集器，除氮氧系统、组合式降氮氧系统的颗粒捕集器，以及其它各种安装在发动机下游的削减污染物的装置。,二、什么是后处理系统？,重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）规定了发动机排放的气态污染物和颗粒污染物的排放限值，相比国五，国六标准对气态污染物和颗粒污染物的排放要求都更为严格。通常为了降低气态污染物和颗粒污染物的排放，一般会从采用双管齐下的方式：一是从根源上减少污染物的产生、二是尽可能的将产生的污染物通过化学反应消除掉，后处理系统属于后者，这也是后处理系统的作用所在。,三、后处理系统的作用是什么？,气体污染物包括一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx，以等价二氧化氮（NO2）表达）、碳氢化合物（HC，例如：总碳氢（THC）、非甲烷碳氢（NMHC）、甲烷（CH4）等气体排放物。,颗粒物颗粒物即我们通常所说的PM，主要是碳、冷凝的碳氢化合物、硫酸盐水合物。,国六车型后处理器上DOC、DPF、SCR、ASC等都是国六后处理系统中必不可少的装置,何为DOCDOC为柴油机氧化催化器的缩写，是整个后处理过程的第一步，通常为三段式排气管中的第一段，一般以贵金属或陶瓷作为催化剂载体。DOC的主要作用是氧化废气中的CO 、HC ，将其转化为无毒无害的C02和H2O。同时也可以吸收可溶性有机成分及部分碳颗粒，降低部分PM的排放。并将NO氧化为NO2（NO2也是下级反应的源气体）。,DOC氧化过程原理图,何为DPF,DPF为柴油颗粒捕捉器的缩写，后处理过程的第二部，也是三段式排气管中的第二段，主要作用是捕捉PM颗粒，对PM的削减能力在90%左右。,当DPF装置捕捉足够多的颗粒物后，为了避免堵塞，会对捕捉的颗粒物进行消解，这个过程叫做DPF再生，再生过程分为主动和被动两种形式。,DPF工作原理示意图,DPF工作原理示意图,何为SCR,SCR为选择性催化还原技术的缩写，也是排气管中的最后一段，以尿素为还原剂，通过使用催化剂与NOx发生化学反应，将NOx转换为N2和H2O。,36,尿素箱,尿素箱,SCR还原反应示意图,何为ASC,ASC是氨气捕捉器的缩写，一般安在排气装置的最末端，也就是SCR装置后面，通过催化氧化作用降低排气中未参与尾气催化而泄露出的氨气。说白了就是抓走那些未参与化学反应的氨气，国五之前对尿素系统喷射的尿素是没有要求的，国六标准则对其有了限值，所以ASC属于国六标准下催生的新型装置。,对于 “国六”，玉柴、潍柴、锡柴、康明斯等柴油机企业，解放、东风、重汽、陕汽等普遍采用的国六排放技术路线与欧美地区欧VI早期的技术路线一致，为：EGRDOCDPFSCR的形式。,四、国六排放技术路线,五、潍柴国六柴油机后处理系统,潍柴后处理系统示意图基本如下，包含 4 个排温传感器、1 个压差传感器、1 个尿素喷嘴、1个 NOX 传感器（锐动力后处理为 2 个）。,1.DOC 在欧六后处理系统中主要作用1）将 NO 适当的转化为 NO2，提高SCR 的反应速率；2）氧化 HC，为 DPF 再生提供高温。,DOC 原理示意图,2.DPF 在欧六后处理系统中主要作用DPF:壁流式过滤器，依靠交替封堵载体孔进出口强迫气流通过多孔壁面实现颗粒的捕集，PM 过滤效率大于 90%，可达 99%。,DPF 原理示意图,3. SCR 在欧六后处理系统中主要作用SCR 后处理系统工作核心之一就是尿素泵的建压、尿素喷嘴的喷射；其中尿素泵建压原理比较简单，但是工作过程比较复杂，ECU 除控制尿素泵进行建压外，还需要对尿素管路、尿素泵、喷嘴等部件进行各种检测、判断、报错；一旦有故障报出后立即停止建压，当前循环不再进行尿素泵控制；尿素喷嘴接收 ECU 的脉冲信号（频率固定，脉宽变化），按照 ECU 计算的喷射量进行定量喷射，其中国五的尿素喷射量的计算为开环，国六为闭环，四阶段暂不确定；SCR 后处理系统工作核心之二是尿素管路、尿素箱的加热；加热过程是独立进行的，取决于尿素箱温度、环境温度、尿素泵温度；加热系统运行后输出一个状态量参与尿素建压、喷射；一般情况下加热系统出现电气故障（短路、开路）时不会影响建压、喷射。,SCR 原理示意图,4.EGR 空气系统目前潍柴现有 EGR 技术路线中采用废气文丘里压差传感器和 MAF 进气流量计分别进行废气和进气量的检测。,5.国六指示灯1.DPF 再生指示灯DPF 灯包含DPF 再生指示灯和 DPF 再生禁止灯，灯的显示形式主要为黄色闪烁、常亮和红色。1）黄色指示灯+闪烁：驻车再生提醒，需要到安全位置进行驻车再生；2）黄色指示灯+常亮：表示车辆正在再生，行车或驻车再生；3）红色指示灯+常亮：服务再生提醒，需要将车辆开往服务站进行服务再生2.DPF 再生禁止指示灯1）红色指示灯+常亮：禁止再生，在加油站或者危险地方按下再生禁止开关，（仪表再生禁止灯显示红色指示灯闪亮或常亮时，仪表会有相应的注释）。,DPF 灯的图案举例如下：,6.NCD 灯NCD 灯为 NOx Control Diagnosis 的缩写，为驾驶员报警系统的指示灯。NCD 灯一般有两种颜色分别代表报警及性能限制（限扭 75%及限速20km/h）。具体亮灯方式与含义如下：,注意：指示灯闪亮或常亮时，部分仪表会有相应的注释。,OBD灯也叫MIL灯，用于指示后处理相关故障。国六法规对与MIL灯的自检要求，在T15上电时有5S的测试过程。在实际整车匹配过程中，由于仪表上电初始化时间远大于ECU上电初始化时间，因此在实际整车仪表上很难看到上述常亮5s的过程。正常情况，上电不启动，仪表自检时间大约30s，当发动机无故障时，会周期性闪烁一次，启动后立即熄灭；如果闪烁两次，则有C类故障，启动后立即熄灭；如果闪烁三次，则有B类故障，启动后15s，OBD灯熄灭；如果OBD灯常亮，则提示有A类故障，启动后OBD灯一直常亮。当提示有A、B、C类故障时，请尽快联系服务站处理。,7.OBD 灯,MI指示器准备状态显示,MI指示器上电及起车点亮方式分类如下表：,8.国六新增零部件1.ECU1）WISE10A共336个针脚：插（连接）插接件的顺序：先4321，后8765；拔（断开）插接件的顺序：先5678，后1234。,WISE 10A外观图及孔位图,2）WISE13A用于N系产品：,WISE13A外观图,2.MAF传感器1）传感器安装位置：MAF传感器安装在稳流管上，其总成安装在空压机取气后，油气分离器回气口前的进气管路上；机器出厂随机带MAF传感器和稳流管；安装时注意稳流管方向与进气放行保持一致。,目前EGR发动机机型使用MAF传感器测量进气流量，其传感器插接件在发动机线束，需要主机厂机型对插。,2）故障模式：稳流管安装方向错误。3）测试原理：MAF传感器为热膜式进气流量传感器，是EGR技术路线的重要部件。它根据流经传感器不同流量的气体带走不同热量，在传感器芯片上产生温度梯度，并通过内部电路将温度梯度转换为频率信号；ECU接收频率信号通过数据特定的频率与流量特性曲线，得到相对应的进气流量值。,3. 文丘里压差传感器1）传感器安装位置：文丘里压差传感器安装在文丘里流量计上，发动机出厂时已安装完成。文丘里流量计安装在EGR单向阀之后的进气管路上。目前WP4.1N、4.6N、WP7进排气同侧/异侧均采用压差传感器。,2）测试原理：废气流经文丘里管的喉口时，会在喉口前后产生压力差，废气流量越大，产生的压差越大，文丘里压差传感器可以精确测量压差，并反馈给ECU，ECU根据EGR冷却后温度传感器、进气压力传感器、文丘里压差传感器等信号计算出废气流量。,4.DPF压差传感器测试原理：通过传感器内部压电转换膜片将压力信号转换为电压信号输出给ECU，ECU通过传感器反馈的压差值判断DPF是否被拆除或堵塞。,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，DPF压差P=P2-P1。量程范围：0-100KPa；电压范围：0.5-4.5V；测量精度：0-75KPa：1.2KPa；75KPa-100KPa：1.6KPa,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，DPF压差P=P2-P1。量程范围：0-100KPa；电压范围：0.5-4.5V；测量精度：0-75KPa：1.2KPa；75KPa-100KPa：1.6KPa,5.尿素品质传感器1）通过CAN通讯发送液位浓度、温度,2）传感器测量原理：通过测量液体声速、液体温度，利用传感器内部计算方法计算出液体浓度，测量精度1%，尿素品质传感器还能检测液体液位、温度，将信号通过J1939协议发送给ECU。,6.进气节流阀作用：控制空燃比、增加节流损失、提高排气温度。,从国六标准的实施条件看，尽管国四油品、尿素供应不到位；尽管配套设施不健全还困扰生产企业和用户；尽管政府监管还存在漏洞，可能导致市场竞争不公平；尽管国四标准的升级会带来成本的大幅上升；尽管服务商的能力建设还不能满足客户的要求。 汽车国六标准的实施作为行业发展、科学技术发展和社会进步的必然趋势，势在必行。,小结,谢谢！,