国IV商用车培训资料

乘龙霸龙风行商用车国IV项目汇报2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3国IV排放控制标准要求1、GB17691-2001（中国Ⅱ阶段）2、GB17691-2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）》阶段一氧化碳（CO）碳氢化合物（HC）氮氧化物（NOx）颗粒物（PM）烟度标准规定实施日期标准推迟实施日期g/kWhg/kWhg/kWhg/kWhm-1Ⅱ4.01.17.00.154.0Ⅲ2.10.665.00.10.82007年1月1日2008年1月1日降幅47.5%40.0%28.6%33.3%80.0%Ⅳ1.50.463.50.020.52010年1月1日降幅28.6%30.3%30.0%80.0%37.5%Ⅴ1.50.462.00.020.52012年1月1日降幅0.0%0.0%42.9%0.0%0.0%EEV1.50.252.00.020.15EEV:环境友好汽车，非强制标准4国IV相关排放标准序号文件名称1GB/T5181-2001汽车排放术语和定义2GB17691-2005排气污染物限值3GB20890-2007排气污染物耐久性4GB3847-2005排气烟度5HJ437-2008OBD系统技术要求6HJ438-2008排放系统耐久性要求7HJ439-2008在用符合性技术要求8HJ451-2008排气后处理装置技术要求5国III、国IV排放标准差异对照表差异项目阶段差异表现备注对气态污染物、颗粒物和烟度排放的规定Ⅲ1、传统柴油机（含安装了燃料电喷系统，EGR，氧化型催化器的柴油机），应采用ESC和ELR试验规程测定排气污染物，安装了先进排气后处理装置的柴油机应附加ETC试验规程测定排气污染物；2、ESC、ELR、ETC试验限值偏高。7.2表1、表2Ⅳ1、所有柴油机，应采用ESC、ELR、ETC试验规程测定排气污染物。2、ESC、ELR、ETC试验限值偏低。车载诊断系统要求Ⅲ无7.3Ⅳ新型车从第Ⅳ阶段开始，应装备车载诊断系统（OBD)或车载测量系统（OBM），用以监测使用中的排气污染物。排放控制装置的耐久性要求Ⅲ如果发动机采用了催化转化器或（和）颗粒物捕集器等排放后处理技术，制造企业应保证其具有良好的耐久性，在汽车（发动机）的正常寿命期内有些工作，并在型式核准时给予确认。7.4Ⅳ新型车（发动机）从第Ⅳ阶段开始，应保证汽车（发动机）正常寿命期内排放控制装置的正常运转，并在型式核准时给予确认。在用车符合性要求Ⅲ无7.5Ⅳ新型车（发动机）从第Ⅳ阶段开始，应保证汽车（发动机）在正常使用条件下的正常寿命期内排放控制装置的正常运转（正确维护和使用的在用车的一致性）生产一致性Ⅲ按第Ⅲ阶段进行型式核准的发动机，并仅进行ESC和ELR试验或仅进行ECT试验的发动机，生产一致性检查只需进行相应的试验循环。10.3.1、修改方案Ⅳ1、按第Ⅳ阶段进行型式核准的发动机，生产一致性检查可只进行ESC和ELR循环试验或进行ECT循环试验。（在取得检验机构同意下，第Ⅲ阶段进行型式核准的其他发动机，也可按此进行）。2、从第Ⅳ阶段开始，生产一致性检查中发动机气态污染物和颗粒物的测量值应按HJ438－2008标准所确定的实际劣化系数/修正值进行校正，校正方法同GB17691-20057.2.1条。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)6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7技术路线主要有两条：一、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Ⅲ到国Ⅳ的过渡目前有三种技术方案8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：SelectiveCatalyticReduction(选择性催化还原)EGR：ExhaustGasRecirculation（废气再循环）DOC：DieselOxidationCatalyst(柴油机氧化催化)POC:ParticulateOxidationCatalyst(颗粒氧化催化)DPF：DieselParticulateFilter(颗粒过滤器)9SCR是SelectiveCatalyticReduction的英文缩写，中文意思是选择性催化还原10SCR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(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。11SCR系统结构－载体陶瓷载体金属载体12EGR系统组成1EGR阀2EGR控制器3EGR冷却器4REED弹簧片阀5EGR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60％~70％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。13◆SCR优点◆SCR缺点可实现较高功率低发热量，对整车冷却系统没有额外要求发动机结构相对简单改善燃油经济性对燃油要求不高对机油要求不高，可延长保养周期AdBlue需机外设施基础设施（非必须）使用成本取决于AdBlue价格（2000元/吨）系统的成本较高体积、重量大，整车需要较大的安装空间◆EGR+DPF优点◆EGR+DPF缺点催化器体积小，整车易布置重量轻，可增加有效负载排放控制无需新建基础设施EGR增加发动机成本燃油经济性降低最高功率的限制高发热量（较国3提高25%以上），需要加大冷却系统对燃油要求高（低含硫量）对机油要求高国4技术路线比较141、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，一定要低硫柴油才行，短期内推行国Ⅳ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3000～6000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。15发动机厂技术路线1技术路线2目前已配套的主机厂玉柴高压共轨(后续开发单体泵)+YCECU+SCR开发EGR+颗粒处理器一汽青岛、一气专用车公司、湖北三环、一汽长春、东风神宇（全部采用SCR）康明斯SCR关注EGR+颗粒处理器东风、福田、华菱、东风特种商用车、东风汽车股份有限公司（全部采用SCR）潍柴SCR杭发SCREGR重汽锡柴SCREGR+POC大柴SCR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16ISD发动机采用康明斯现有ISDe系列基础结构，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