3.柴油机国IV控制技术

Page1易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.柴油机国IV电控技术李进易控汽车电子有限公司（北京·常州）易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.目录行业背景国IV排放控制技术对策典型后处理系统及控制方法OBD技术&小结Page3易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.机动车排放污染控制主要从城市交通规划管理与发展低排放机动车两方面同时着手。发展低排放机动车应该从燃油品质、内燃机机内净化技术和内燃机排气后处理技术三方面同时着手。国家通过排放法规和标准的调控作用，引导汽车厂家研制和使用不同的机动车排放控制技术。行业背景Page4易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.机动车排放法规限定的污染物主要是碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM），其中汽油车需要控制的主要是HC、CO和NOx，而柴油车重点需要控制的是NOx和PM。目前柴油机排气后处理技术还是采用分而治之的办法，净化HC、CO和SOF是采用氧化催化器；净化NOx是采用催化还原技术；微粒主要是通过微粒物捕捉器进行处理。NOx催化还原和微粒物捕捉器又有许多方法。行业背景Page5易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.行业背景排放法规•排放法规——推动技术进步最重要的力量，机遇和挑战的源泉；•国III法规：GB18352.3—2005；GB17691-2005；•国IV/V法规：国III+（HJ437-2008，HJ438-2008，HJ439-2008）；Page6易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.排放法规GB17691-2005法规的适用对象是设计车速大于25km/h的M2、M3、N1、N2和N3类以及总质量大于3500kg的M1类机动车装用的压燃式（含气体燃料点燃式）发动机及其车辆。法规的测量方法是在发动机台架上测试发动机的废气排放量，由ESC、ETC、ELR三个测试内容组成。行业背景Page7易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.目录行业背景国IV排放控制技术对策典型后处理系统及控制方法OBD技术&小结Page8易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.降低PM的有效措施：国IV排放控制技术对策Page9易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.降低NOx的有效措施：国IV排放控制技术对策Page10易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.国IV排放控制技术对策Page11易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.欧Ⅳ重型商用车柴油机可行实施方案后处理系统机体结构优化设计平台后处理系统机内降PM，机外降NOx机内措施机内降NOx，机外降PM加大喷油提前角大涡流比多段喷射均质混合气低燃油含硫量增加喷射压力电控技术平台机内措施低机油消耗尿素SCR还原剂喷射系统环境适应性DPF/POC冷却EGR多段喷射稀混合气推迟喷油时刻弱涡流浅燃烧室催化连续再生硫含量适应性CAE分析仿真部件试验台架试验道路试验国IV排放控制技术对策Page12易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.国IV排放控制技术对策Page13易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.喷油系统国IV排放控制技术对策Page14易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.燃油系统能力提升—喷射压力1600bar以上喷油后0.14ms0.42ms0.69ms0.97ms燃烧高速摄影结果普通喷射压力：高压喷射：国IV排放控制技术对策Page15易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.15进气流通面积大，进气量增加，排放一致性好；泵气损失降低，效率更高，经济性好；喷油器中置，雾化更均匀，燃烧更易控制。流通面积FEV流量系数FEV涡流比进气流量两气门A0.090-0.0921.610－1.612Q四气门1.39A0.117-0.1191.220－1.2221.272Q四气门国IV排放控制技术对策Page16易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.进气增压中冷及可变截面进气涡轮技术废气涡轮增压+中冷技术：提高充气量和充气效率；可变截面增压器VGT与EGR的配合使用，可以较精确控制EGR率。国IV排放控制技术对策Page17易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.VNT（可变截面涡轮增压）系统用于重型发动机的VNTPage18易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.VNT（可变截面涡轮增压）系统Page19易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.油嘴选型—改善雾化国IV排放控制技术对策Page20易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.油嘴、燃烧室匹配：改善油气混合国IV排放控制技术对策Page21易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.机内净化—稳态喷油规律优化：国IV排放控制技术对策Page22易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.国IV颗粒排放目标：实现瞬态下最佳的油、气匹配，在降低烟度的同时，提高瞬态响应性.技术途径：•增压器瞬态特性研究；•瞬态修正调整；•烟度限值曲线精细调整；•排放区与非排放区圆滑过渡瞬态标定稳态标定目标：综合PM－NOx关系，使ESC颗粒到0.02g/kw·h，确保爆压低于160bar，涡前排温不超过680℃，提高经济性。技术途径：•主喷调整降颗粒；•预喷调整降噪音；•后喷调整降烟度优化过程：国IV排放控制技术对策Page23易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.C75(1038N·m@1950rpm）8~14°BTCAC100(1383N·m@1950rpm）1200~1600bar改变主喷正时、轨压对13工况点循优，要求烟度最小，控制NOx比排放9g/kw·h，爆压小于160bar，颗粒排放趋近稳态欧IV限值。烟度主喷优化：国IV排放控制技术对策Page24易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.主喷正时MAP与欧Ⅲ数据对比主喷轨压MAP与欧Ⅲ数据对比国IV排放控制技术对策Page25易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.改变预喷正时、油量对13工况点循优，针对燃烧噪音降低，控制压力升高率不超过5bar／CA，降低NOx排放。A25（410N·m@1270r/min）预喷油量对烟度、燃烧噪音的影响预喷优化：国IV排放控制技术对策Page26易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.改变后喷正时、油量，选择带后喷工况，进一步降低烟度，从而降低颗粒排放。A25(468Nm@1270rpm）后喷正时－900～－1200μs不同油量对比后喷优化：国IV排放控制技术对策Page27易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.理想喷油规律：ESC颗粒比排放：≤0.02g/kwh;ESCNOx比排放：≤9g/kwh;国IV排放控制技术对策Page28易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.国IV颗粒排放：0.03g/kw·h实现瞬态下：油、气最佳匹配增压器选型动态修正烟度限制稳态微调机内净化—瞬态优化：国IV排放控制技术对策Page30易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.动态判定条件判定值测量值名称设定值CoEng_drAPPAddCor_CCoEng_drAPPAddCor_mp油门变化率6%CoEng_dnAddCor_CEng_dnAvrg转速变化率300rpm/sCoEng_dqAddCor_CCoEng_dqAddCor_mp喷嘴油量变化率0.05mg/stroke/s动态修正值标定内容名称备注InjCrv_phiTransCor_MAP主喷正时瞬态修正1000~1900rpm前推不超过5°Rail_pSetPointTranscor_MAP轨压瞬态修正1600rpm以下增加150bar，以上至1900rpm逐渐至0FlMng_rlmbdSmk_MAP烟度限制曲线InjCrv_stRlsOpRngThres_MAP喷射方式确定取消100mg/hub以上工况预喷，改善烟度InjCrv_stPiIRlsOpRng1_MAP预喷区域标定动态修正—降低瞬态PM排放：国IV排放控制技术对策Page31易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.31烟度限制修正—降低瞬态PM排放：ESC颗粒比排放：≤0.02g/kwh;ESCNOx比排放：≤9g/kwh;ETC颗粒比排放：≤0.03g/kwh;ETCNOx比排放：≤7g/kwh;国IV排放控制技术对策Page32易控汽车电子©ECTEK/AllRightsReservedECTEKAutomotiveElectronicSystemsCo.Ltd.目录行业背景国IV排放控制技术对策