国IV商用车培训资料.ppt

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1、商用车国IV项目汇报,汇报目录1、国IV排放控制标准要求及排放技术路线介绍2、各发动机和主机厂家排放处理路线3、国IV后处理系统关键零部件4、后处理系统不正确的安装导致的故障5、质量控制要点,国IV排放控制标准要求,国IV相关排放标准,ESC试验：稳态循环试验(13个稳态工况)；ELR试验：负荷烟度试验(恒定转速下依次改变负荷)；ETC试验：瞬态循环试验(1800个逐秒改变工况),汽车发动机的有害排放物:尾气排放物(CO、HC、NOX、微粒、烟度）、燃油系统蒸发物和噪声 有害排放物 产生原因 控制措施,发动机有害排放物及生成介绍,CO(一氧化碳),1、CH燃料的不完全燃烧；2、燃烧过程中高温热

2、分解；3、氧气不足，燃烧温度过低；4、燃烧室容积过小而使燃烧滞留时间不充分；空气和燃料混合不充分等）,促进混合气的形成，有效控制燃烧温度,HC（碳氢化合物）,1、燃烧不完全；2、燃料供给系统泄漏；3、燃烧室内的氧气量不足，燃烧室壁面温度过低；4、混合气形成不充分,1、采用C含量少的代用燃料；2、采用电控技术改善燃烧；,NOX（氮氧化合物）,1、降低混合气中氧的浓度；2、降低燃烧温度；3、改善混合气的形成；,PM（微粒）,燃料的燃烧状态,1、提高火焰温度；2、控制混合气浓度；3、提高喷射速率或进行高压喷射，促进喷雾的微粒化；4、改进燃烧室结构，有效组织燃烧室内的气流运动,技术路线主要有两条：一、

3、优化燃烧+SCR技术路线（目前该路线主要在欧洲采用，又称为欧洲路线）首先通过喷射系统优化、喷射定时提前以及增压中冷等技术优化发动机的燃烧，把微粒物(PM)降到适当的水平，这样会导致NOx排放的提高；再利用SCR技术，将NOx转化为对环境没有危害的N2和H2O。二、EGR+DPF技术路线（目前该路线主要在美国使用，故又称为美国路线）首先采用EGR技术降低NOx的排放量，同时允许PM有一定程度的升高，升高的微粒用DPF捕集，从而达到同时降低NOx和PM的效果。柴油发动机由国三排放法规升级到国四排放法规目前存在的难题：1、技术难题：国产电控高压技术不过关，成熟和可靠性有待提高；国外技术使用的成本过于

4、高昂；2、油品问题：油品中含硫量超标，就会和尿素产生化学反应，导致“催化剂中毒”，后处理效果下降，排放将达不到标准。清洁柴油的供应仍然滞后，明确含硫量小于350ppm要求的GB19147-2009车用柴油标准2010.1.1实施，但过渡期到2011.6.30。国IV要求的含硫量小于50ppm要求的柴油目前只在北京、上海有供应。3、配套设施的问题：尿素加注站建设问题。,机前处理,改进燃油品质，降低硫含量,降低PM（微粒）等的排放,机内净化,优化燃烧，改善进气以及采用电控喷射,减少NOx和PM等的生成,排气后处理,采用各种过滤净化装置或催化转化器,对排气进行处理,从国到国的过渡目前有三种技术方案,

5、目前在开发的国IV的排放控制路线：1、SCR（通过强化发动机机内燃烧来降低微粒的生成，然后利用尿素溶液对氮氧化物进行机外催化氧化）2、EGR（通过在机内控制氮氧化物的生成，然后在排气阶段再减少颗粒物）,国IV排放控制技术简介,SCR：Selective Catalytic Reduction(选择性催化还原)EGR：Exhaust Gas Recirculation（废气再循环）DOC：Diesel Oxidation Catalyst(柴油机氧化催化)POC:Particulate Oxidation Catalyst(颗粒氧化催化)DPF：Diesel Particulate Filter

6、(颗粒过滤器),SCR是Selective Catalytic Reduction的英文缩写，中文意思是选择性催化还原,SCR系统主要由SCR催化转化器、电控单元(ECU)、尿素罐、尿素泵(尿素溶液供给模块)、计量器、喷嘴及各种传感器等组成。SCR系统在工作时，首先给尿素泵通电，起动尿素泵，在计量器的进口处建立具有一定压力的尿素水溶液待用。ECU采集柴油机的转速和转矩信号以及催化器的进口温度信号。按照控制策略需求尿素水溶液流量的控制指令，驱动电路驱动计量器动作，高压雾化的尿素水溶液经喷嘴进入排气管。在排气管中尿素水溶液经蒸发、热解以及水解一系列的物理化学反应后部分或全部分解成氨气(NH3)和水

7、(H2O)并与排气充分混合，然后进入SCR催化转化器。在催化剂的催化作用下，NH3与NOx迅速反应生成N2和H2O，随废气排入大气。,SCR系统结构载体,陶瓷载体,金属载体,EGR系统组成,1 EGR阀2 EGR控制器3 EGR冷却器4 REED弹簧片阀5 EGR混合器6 传感器等,EGR技术降低NOx的基本原理是将部分排气引入进气管，再循环到燃烧室内，利用废气中的N2等惰性气体延缓反应的进行，同时，利用废气中比热较高的CO2和H2O等，降低缸内最高燃烧温度，从而减少NOx的生成。再循环废气对新混合气有稀释作用，降低了混合气中O2的浓度，破坏了NOx的生成条件，也可以有效抑制NOx的生成。废气

8、混入燃烧室的多少，通过EGR率来表示。合理的EGR率对降低NOx的排放有重要作用。有研究表明，大约6070的NOx是在高负荷时产生的，此时采用合适的EGR率对于减少NOx的排放是很有效的。EGR率为15时，NOx排放可以减少50以上；而EGR率为25时，NOx排放可以减少80以上；但是随着EGR率的增加，发动机燃烧速度变慢，燃烧稳定性差，HC排放和油耗增加。虽然EGR对柴油机缸内NOx形成有明显的抑制作用，但同时会增加排气烟度，需要采取相应的措施降低排气烟度。,国4技术路线比较,1、采用SCR技术比采用EGR加颗粒捕捉器技术油耗要低5%左右；2、SCR钒基（主要物质为五氧化二钒）有毒，“之所以

9、采用钒基，是因为其耐硫性好。尽管在高温条件下，它会产生一些有害物质，但因为柴油机排放温度很少达到550以上，实际产生的有毒物很少。而其他催化剂耐硫性不好，很容易失效，难以使尿素起到还原氮氧化合物的作用。3、SCR需要装尿素罐，且我国尿素站建立不完善，投入较大。4、SCR系统的初装成本较高(大约是新车成本的3%5%)，操作和保养费用高。为了防止氨泄漏造成的二次污染，对SCR系统的封装要求比较高。SCR系统价格较高，影响了推广使用。5、SCR方案燃油经济性较好和对硫含量相对不敏感，SCR技术更适合中国市场的发展。1、DPF颗粒捕捉器用电加热的方法使其再生。此种技术路线对柴油的要求高，一定要低硫柴油

10、才行，短期内推行国会有一定困难。2、EGR需要通过冷却循环废气，排量大的发动机，循环废气量大，需要冷却水多，相应损耗发动机功率就多，这对整机经济性影响很大。3、从升级的成本角度考虑，EGR发展空间很大，一套POC的成本只有30006000元，升级成本诱惑力较大，而且POC没有再生问题。但是POC和DPF由于对硫过于敏感（必须小于50ppm），目前难以大范围应用。并且EGR+DOC路线目前环保部不认可。,国内应用情况:国内主流中重型柴油机企业目前主要采用SCR路线，上海日野采用EGR路线，中国重汽则2条路线兼顾。,二、各发动机和主机厂家排放处理路线整理,ISD发动机采用康明斯现有ISDe 系列基

11、础结构，在ISDe国三发动机基础上，通过对燃油系统和控制系统的升级，应用康明斯的SCR后处理技术开发实现的ISDe系列国四产品。ISDe系列国四机型开发也是康明斯全球Equinox项目的一部分，是康明斯为欧5，巴西欧4和中国国四开发的具有统一性能和结构的电控发动机。因此产品同时向欧5靠近，以利升级。ISL发动机采用康明斯现有ISLe 系列基础结构，在ISLe国三发动机基础上，通过对燃油系统和控制系统的升级，应用康明斯的SCR后处理技术开发实现的ISLe系列国四产品。ISLe系列国四机型开发也是康明斯全球Rainbow项目的一部分，是康明斯为欧5，巴西欧4和中国国四开发的具有统一性能和结构的电控

12、发动机。因此产品同时向欧5靠近，以利升级。共同特点国四电控发动机在开发中充分考虑了中国的道路、气候等运行环境，以满足长期中国市场的应用和要求，目前都是以国三电控高压共轨为基础，选择SCR技术路线。发动机部分可以直接采用现有国三工艺设备和零部件供应商。,三、康机ISD和玉柴4E、6J国四机型排放控制路线介绍,玉柴中重型柴油机国四产品特点：1、从YC4E到YC6K，排量从4升延伸到12升，覆盖国内全部商用整车产品动力，并且有全面的计划和实施能力保障；2、卡车匹配范围从轻卡、大轻卡、中卡、准重卡、重卡到超级公路重卡；3、客车匹配范围从中客到豪华大客；4、功率覆盖140-545马力，扭矩覆盖500-2

13、400牛米，可以满足商用车用户的全方位需求。5、全部为四气门先进产品，供油系统以高压共轨产品为主，后处理全部选用SCR，运用先进的平台理念，领先适用，整车厂管理方便，匹配容易。6、其中，YC6J-40小批销售，YC6L-40已经大批销售，玉柴有成功的产品、销售和服务经验。7、其中，YC6M-40，率先标定1900转，更可靠，更强劲，更宁静！8、其中，YC6K-40为战略产品，整体缸盖、对称机体和顶置凸轮轴结构，技术先进性超过国内所有产品，具有国际领先水平，为斯太尔12升产品的全方位替代产品。,康明斯和玉柴SCR排放后处理系统相关事宜,备注：红色部分为发动机配带部件；黑色部分为自配部件。,康明斯

14、和玉柴排放后处理零件清单,康明斯后处理零件清单,玉柴排放后处理零件清单,后处理系统不正确的安装导致的故障,1.可能导致尿素泵不工作。清洁度的要求不满足将会使杂质进入尿素泵。破损的滤芯。颠倒安装的尿素泵。2.可能导致排气管内部结晶的生成。喷嘴位置不满足要求。喷嘴上下游直线段长度不满足要求。排气管内壁有台阶。排气管泄露导致的结晶3.可能导致喷嘴及喷嘴管的堵塞。喷嘴管线布置不满足要求。喷嘴管路所用的材料不满足要求。4.其他故障,1-1清洁度的要求不满足将会使杂质进入尿素泵。（此故障多发）,尿素泵对环境的清洁要求与燃油系统一样严格，在主机厂安装时必须采取相应的防尘措施以避免灰尘在车辆安装时进入尿素泵。

15、,露天放置的尿素泵，且尿素进口没有任何防护帽。,1-1清洁度的要求不满足将会使杂质进入尿素泵。（此故障多发）,单向阀中的木屑导致单向阀失去单向作用。,1-1清洁度的要求不满足将会使杂质进入尿素泵。（此故障多发）,不符合要求的尿素管内也会有材料脱落，脱落物进入尿素泵将使尿素泵失效。,1-1清洁度的要求不满足将会使杂质进入尿素泵。（此故障多发）,在没有安装尿素管路之前，不要拔掉任何接头上的防尘帽。,1-1清洁度的要求不满足将会使杂质进入尿素泵。（此故障多发）,1.2 破损的滤芯导致杂质进入泵内,在滤芯内部发现有明显的杂质存在。,滤芯接口处有明显的裂纹。,1.2 破损的滤芯导致杂质进入泵内,1.2

16、采用合格的尿素滤芯,Cummins,非Cummins,接头与滤网连接处有明显不同。（颜色，标记，形状）,1.2 采用合格的尿素滤芯,Cummins,非Cummins,网眼整齐且匀称，间隙为0.53mm。,网眼排列不规律，间隙为0.65mm。,1.3 颠倒安装的尿素泵。,尿素泵安装位置颠倒将会导致尿素泵内部元件（单向球阀）工作不正常或无法工作。,2.1排气管内部结晶的生成。喷嘴在排气管中的位置,安装要求在水平布置的排气管中喷嘴应该安装在排气管的上半周。在垂直布置的系统中可以安装在360o圆周任意方向。,2.1排气管内部结晶的生成。喷嘴在排气管中的位置（故障照片）,喷嘴位置在下半周导致排气管内结晶

17、大量生成。,2.2排气管内部结晶的生成。喷嘴上下游直线段长度,安装要求喷嘴上下游直线段应为上游100mm，下游270mm。这样才能有利于尿素的充分分解成NH3.,2.2排气管内部结晶的生成。喷嘴上下游直线段长度（故障照片）,图中的喷嘴上下游直线段分别为85mm，90mm，加之喷嘴的位置布置在下半周导致排气管内部的结晶生成率大于90%。,2.3排气管内部结晶的生成。排气管内壁有台阶。,排气管内壁中的台阶将会导致气流在此形成气旋导致尿素在台阶处生成结晶。,管子不应包在EGP法兰外。,正确的方式应是法兰包住排气管。,2.4 排气管泄露导致的结晶,上游排气管的泄漏会导致尿素喷嘴处的气流量急剧下降。尿素

18、无法被很好的气化存积在排气管中形成结晶。,3。喷嘴及喷嘴管的堵塞。3.1 喷嘴管线布置不满足安装要求。3.2 喷嘴管路所用的材料不满足安装要求。,安装要求各种尿素管路的布置应是连续向下的且喷射管内壁要附上一层特氟龙(PTFE)材料，否则将导致尿素泵排空时不能完全吹干净喷射管中的尿素致使尿素在管路中结晶堵塞喷嘴及喷射管。,3.1 喷嘴管线布置不满足安装要求。,不标准的进回液管路布置将会导致尿素存留在管路中，这样会容易导致管路中的尿素结晶。在寒冷的温度情况下也会结冰造成管路堵塞。,3。喷嘴及喷嘴管的堵塞。（因此引发的后果）,尿素喷嘴及管路堵塞将导致尿素泵电机负荷加大，长时间会损坏尿素泵。大部分情况

19、下喷嘴堵塞导致尿素泵气液混合室压力大于12bar，因此引发尿素泵内部泄漏致使尿素泵工作不正常。（多发故障）,3。喷嘴及喷嘴管的堵塞。（故障照片）,3.喷嘴及喷嘴管的堵塞。（故障照片）,尿素泵内部泄漏导致的空气路有尿素结晶。致使尿素泵工作不正常，车辆MIL灯亮，NOx超标。,4.电器接头的密封,电器接头处必须保证可靠的防水密封。,4.电器接头的密封,由于水进入尿素泵的电器接头，电源接线柱被腐蚀的无法工作。,5.尿素液位温度传感器密封不严,传感器体的密封本应该通过卡口和大O型圈实现，但是如果卡口并未卡到位会造成上图的结果。,6.尿素罐加注口盖与呼吸器,尿素加注口盖与尿素桶不匹配导致尿素泄漏严重。,

20、7.尿素罐加注口材料,材料不对导致尿素加注口内部锈蚀严重。合格的材料应为304#不锈钢或其他尼龙材料。,质量控制要点：1、清洁度：包括零部件、管路（主要是尿素管）等；2、装配规范要求：严格按设计要求进行装配；3、排气管的加工制造要求：不得有凹凸不平或突起，要求一定的密封性；4、电器接插件的防水密封性要求；5、电器线束严格按质量标准控制；6、尿素加注不能太满，要预留10%的膨胀空间；7、发动机机油要求CF级以上；8、各种管路，包括尿素管路和排气管路，不允许有泄漏现象；9、催化消声器必须要有减振结构；10、NOX传感器安装扭紧力矩为5010N.m；传感器接线要预留安全弯；11、尿素罐上要粘贴添蓝标识，提醒用户加注，防止加错；12、尿素泵振动加速度要求6G，安装平面度要求0.5mm；13、尿素泵的安装扭紧力矩为244N.m；14、喷嘴的安装扭紧力矩为811N.m(玉柴)；60N.m(康明斯),汇报完毕，谢谢！,