中国重汽国Ⅳ产品介绍

1/23用精品奉献社会重汽国Ⅳ产品介绍动力研发中心钟力民2009-06-182/23用精品奉献社会目录一、国Ⅳ技术简介二、国内外欧Ⅳ技术情况简介三、重汽国Ⅳ技术路线的选择四、重汽D10EGR国Ⅳ发动机的研发十、重汽D10SCR国Ⅳ发动机的研发五、重汽D10EGR国Ⅳ发动机的性能十一、重汽D10SCR国Ⅳ发动机的性能六、重汽D10EGR国Ⅳ发动机的结构十二、重汽D10SCR国Ⅳ发动机的结构七、D10EGR国Ⅳ发动机的配车十三、D10SCR国Ⅳ发动机的配车八、重汽EGR国Ⅳ车辆十四、重汽SCR国Ⅳ车辆九、重汽EGR国Ⅳ发动机使用注意事项十五、重汽SCR国Ⅳ发动机使用注意事项十六、国ⅣOBD简介3/23用精品奉献社会一、国Ⅳ技术简介¾国Ⅳ排放法规限值PMNOxNMHCCO烟度g/kWhg/kWhg/kWhg/kWhm-1国Ⅳ-国Ⅲ差率ESC↓80％↓30％↓30％↓29％↓27％ESCELR0.8ETC0.033.50.554.0ELR0.50.10ESC5.03.50.022.10.661.50.46国Ⅲ国Ⅳ4/23用精品奉献社会¾国Ⅳ与国Ⅲ的不同¾ESC稳态循环测试和ELR烟度测试时排放限值的更加严厉¾增加了ETC瞬态循环测试¾国Ⅳ阶段必须带有OBD车载诊断系统，对排放实时监控¾增加对排放耐久性的要求，必须在法规要求的期限内稳定达到排放限值要求¾增加在用车符合性要求，规定进行型式认证的发动机状态必须和装车状态一致一、国Ⅳ技术简介5/23用精品奉献社会满足国Ⅳ排放要求的技术路线¾路线一：电控燃油喷射+EGR+DPF或电控燃油喷射+EGR+(DOC+颗粒捕集器）¾路线二：电控燃油喷射+SCR一、国Ⅳ技术简介6/23用精品奉献社会¾重卡发动机排放限值和技术路线一、国Ⅳ技术简介7/23用精品奉献社会¾国Ⅳ三种方式及对基础发动机的要求发动机应以共轨国Ⅲ发动机为基础EGR＋DPFEGR＋DOC（＋PMCat）SCR180MPa燃油喷射压力的潜力180MPa燃油喷射压力的潜力160MPa燃油喷射压力的潜力机油消耗0.1g/kWh机油消耗0.1g/kWh机油消耗0.1g/kWh4气门进气系统4气门进气系统4气门进气系统16MPa爆压潜力18（或16）MPa爆压潜力16MPa爆压潜力一、国Ⅳ技术简介8/23用精品奉献社会¾EGR方案和SCR方案的优缺点EGRSCR＋无需额外的尿素，司机使用更方便－需要尿素加注站的基础设施没有氨气泄漏＋后处理器无需管理，无需再生，不会堵塞需使用专用液体尿素，有氨气泄漏污染大气的可能，在低温环境时尿素可能泄漏结晶，需要专门的加热系统SCR系统零部件多，系统成本昂贵，每个机型都要对SCR系统进行喷射标定应用在低排温工况如公交车时实际NOx转化效率很低后处理器系统大，除催化剂箱、还有尿素箱和尿素喷射系统，配车相对麻烦，要求空间大对燃油含硫不敏感（如使用了尿素泄漏捕集器则也敏感）如尿素价格是柴油的一半以下，SCR比EGR略省消耗费用对发动机自身要求低机油和国Ⅲ的相同即可对整车冷却系统不需要增强能捕捉掉更多的对人体更有害的超细微颗粒但产生更多CO2对城市工况车更适合（？）后处理器系统较小，装车空间要求小，配车方便采用DPF对燃油含硫敏感燃油耗比SCR略高对发动机自身要求较高EGR对机油的要求更高些（使用国Ⅲ的也可以）EGR发动机需要比SCR系统略大的冷却系统＋－＋－＋－＋－－＋－＋－＋－＋－＋一、国Ⅳ技术简介9/23用精品奉献社会¾世界重卡排放现状：二、国内外欧Ⅳ技术情况简介10/23用精品奉献社会¾在欧洲：Benz、Renault、DAF、Iveco等卡车制造商选择了SCR技术路线，Renault现在也在尝试EGR技术路线二、国内外欧Ⅳ技术情况简介11/23用精品奉献社会¾在欧洲：Scania、MAN、Volvo主要选择了EGR技术路线，但也都有SCR方案的车型。Scania甚至采用EGR方案不用后处理器就达到了欧Ⅴ。另外我们知道Renault现在也有EGR的欧Ⅳ重卡发动机二、国内外欧Ⅳ技术情况简介12/23用精品奉献社会¾在北美：¾大部分重卡企业如International、Mack、Sterling等在EPA07阶段采用了EGR＋DPF的技术路线,但EPA2010阶段则有向SCR发展的趋势在日本：¾类似欧Ⅳ的JP04阶段均采用了EGR＋DOC的技术路线，但类似欧Ⅴ阶段的JP05阶段则日野和五十玲选择了EGR路线而扶桑和日产选择了SCR路线二、国内外欧Ⅳ技术情况简介13/23用精品奉献社会¾在中国：¾当初出于对中国柴油品质的担忧，一般重卡发动机制造商都选择了SCR技术路线，以应对高含硫的柴油。目前基本所有重卡柴油机制造商均已完成SCR路线的发动机的研发，纷纷进入批产准备阶段¾中国重汽是国内最早做EGR技术路线国Ⅲ发动机的制造商，也是最早开始进行EGR国Ⅳ发动机研发的制造商，而对SCR技术国Ⅳ发动机的开发，重汽同样非常重视¾另据我们了解，国内目前很多重卡发动机制造商也已经开始EGR路线的国Ⅳ发动机研发，个别的已展出样机，有些则从坚持只用SCR技术转变到也开始研发EGR国Ⅳ发动机二、国内外欧Ⅳ技术情况简介14/23用精品奉献社会三、重汽国Ⅳ技术路线的选择¾重汽国Ⅳ发动机经过对上述3种方案的权衡，根据中国柴油特点和可能存在的各种风险，决定舍弃EGR＋DPF方案，选择EGR＋DOC＋PMCat和SCR的两种技术路线但是基于以下考虑，我们选择首先专注EGR路线：¾考虑国内的尿素加注站，需要较长时间才能推广¾液体尿素质量要求较高，国内的普通液体尿素质量能否满足要求也是我们担心的，可能会影响发动机正常使用¾SCR核心部件目前没有国产件，系统价格昂贵，约是EGR方案系统的约1.5倍¾国外的EGR路线发动机已经非常成熟，重汽的EGR系统已经过长时间考核，零部件可靠¾采用流通式颗粒过滤器的后处理器系统，不存在因高硫油引起的排气管堵塞的危险，避开了国内高硫油的风险¾配车时SCR系统更烦杂些，而EGR系统的简单些¾从重汽EGR国Ⅲ发动机配车经验（及目前已做的道路试验）看，我们的EGR发动机对整车冷却系统并不需要增强（尚需热区试验验证），或者会是较小增强即可15/23用精品奉献社会¾重汽EGR方案国Ⅳ发动机对方案系统风险的解决¾我们舍弃了壁流式DPF的后处理器方式，改用效率较低的PM-Cat即流通式颗粒扑集器，即使使用高含硫柴油，也不会发生堵塞排气管路影响整车正常使用的现象¾现在采用的EGR系统零部件，已经过多次1000h的耐久性试验，装用EGR国Ⅲ发动机的车辆，经长时间的道路考验，证明我们现在采用的EGR系统是可靠的¾对EGR系统的燃油耗，我们通过整个燃烧系统的优化，发动机的综合油耗和无EGR的共轨国Ⅲ发动机持平，和SCR方案使用了尿素相比，按国外的使用经验，两种车型的燃料使用成本基本相同，在中国如果液体尿素较柴油贵，则也存在SCR方案燃料使用成本反而高的可能三、重汽国Ⅳ技术路线的选择16/23用精品奉献社会¾重汽EGR方案升级国Ⅴ的考虑¾重汽EGR国Ⅳ发动机的方案，存在直接升级到国Ⅴ的可能，按国际上和我们自己目前的研究，只要能将燃油油品由国Ⅳ阶段的50ppm含硫升级到目前北美规定的15ppm甚至目前欧洲使用的10ppm以下，该方案经调整，完全有可能达到国Ⅴ阶段的要求¾如果油品升级为10ppm含硫的状态，我们还可以采用转换效率更高的目前被我们弃之不用的壁流式DPF，更好的达到国Ⅴ排放要求¾另外，OBD也需要升级到OBD2.0三、重汽国Ⅳ技术路线的选择17/23用精品奉献社会¾重汽SCR方案国Ⅳ¾由于SCR国Ⅳ技术路线同样有其巨大优点，所以重汽同样不会放弃SCR国Ⅳ发动机的研发¾SCR国Ⅳ的研发，发动机本体部分较之EGR发动机的研发相对要简单许多，但也需要对燃油系统改变，针对原机排放颗粒物进行优化和重新标定¾SCR系统部分，由于其复杂性，一般由专业公司整合提供，经过挑选，我们选择了和Tenneco天纳克公司合作，来开发重汽的SCR国Ⅳ发动机系统三、重汽国Ⅳ技术路线的选择18/23用精品奉献社会¾重汽SCR方案升级国Ⅴ的考虑¾SCR方案的优点之一就是能便捷的升级到国Ⅴ¾主要通过加大尿素喷射量，可以直接使排放达到国Ⅴ水平¾但是尿素喷射过多，导致氨气泄漏量也增加了，因此技术上还是有很多细节需要考虑，譬如可能需要增加一个DOC来处理掉超出法规要求的氨气泄漏¾另外，OBD也需要升级到OBD2.0。因此SCR国Ⅳ升级到国Ⅴ，还是有一定工作量的三、重汽国Ⅳ技术路线的选择19/23用精品奉献社会¾重汽最终选择EGR和SCR的双重国Ⅳ技术路线同时进行的方案¾可以避免可能面临的技术风险-技术研发的风险-中国国情的风险¾可以应对可能面临的市场风险-用户只愿选择SCR类型发动机-用户只愿选择EGR类型发动机¾可以避免可能面临的政策风险-政府对其中的技术路线有顾虑三、重汽国Ⅳ技术路线的选择20/23用精品奉献社会¾基本结构¾良好的国Ⅲ发动机基础¾针对国Ⅳ排放要求特点对燃烧系统优化¾日本电装改进型电控共轨燃油系统¾冷却的EGR系统，国Ⅲ式EGR阀（或电控直流马达EGR阀）¾放气阀增压器（或电控可变截面VGT增压器）¾国际知名品牌的后处理器系统¾国Ⅲ功能可以全部继承四、重汽EGR国Ⅳ发动机的研发21/23用精品奉献社会¾良好的国Ⅲ发动机基础¾国Ⅲ发动机已在国Ⅱ发动机基础上有了本质上的巨大改进提升¾当初国Ⅲ发动机的设计已考虑了升级到国Ⅳ、国Ⅴ的需求，进行了充分的技术储备，气缸体、气缸盖等主要件都已按国Ⅳ要求进行设计¾我们在国Ⅳ研发过程中在详细方案基础上更按高达18MPa的爆发压力再次进行了各项强度等的计算，以确保满足国Ⅳ要求；但目前实际最大爆发压力仅需16MPa仅比国Ⅲ的15.5MPa略高¾低至0.05～0.08g/kWh的机油消耗保证排放达国Ⅳ的可能性四、重汽EGR国Ⅳ发动机的研发22/23用精品奉献社会¾优化的燃烧系统¾针对国Ⅳ发动机PM排放比国Ⅲ发动机的降低80％的要求，对燃烧系统进行了降PM颗粒的优化，针对性改进了燃油喷射系统，满足PM排放法规的要求¾增加带冷却的EGR系统，将因降PM升高的NOx，再降下来，并针对EGR系统使进气中腐蚀性气体增多的特点，对相关零部件进行改良设计¾软件上对发动机ECU做了重新标定，通过3次燃油喷射满足了PM和NOx的双重降低要求四、重汽EGR国Ⅳ发动机的研发23/23用精品奉献社会¾日本电装改进型电控共轨燃油系统¾采用了增加DLC涂层优化的G2.5代并针对PM优化的喷油器¾采用了改进电容的油轨¾新型欧4专用ECU四、重汽EGR国Ⅳ发动机的研发24/23用精品奉献社会¾冷却的EGR系统¾采用机械式EGR阀，由发动机ECU控制的开关阀，保证冷车状态和复杂工况时发动机的正常使用¾由发动机ECU控制的电控直流马达EGR阀¾EGR冷却管四、重汽EGR国Ⅳ发动机的研发25/23用精品奉献社会¾放气阀增压器和可变截面VGT增压器¾放气阀增压器（同国Ⅲ用），比VGT性能上差一些，但价格便宜¾Holset和BorgWarner的电控马达驱动VGT，驱动EGR并具有比普通增压器更好的顾全整个运行工况的优良性能，及更好的加速响应等优点。考虑到成本因素，目前仅做储备用四、重汽EGR国Ⅳ发动机的研发26/23用精品奉献社会¾后处理器系统采用国际大公司如德国Umicore优美科、日本东京滤器、英国JM庄信、韩国SK等的后处理器车上装有DOC＋PMC的消声器四、重汽EGR国Ⅳ发动机的研发27/23用精品奉献社会电控EGR和VGT增压器国Ⅳ发动机试验机28/23用精品奉献社会EGR国Ⅳ发动机试验状态29/23用精品奉献社会机械式EGR阀国Ⅳ发动机样机30/23用精品奉献社会五、重汽D10EGR国Ⅳ发动机的性能¾和共轨国Ⅲ发动机相同的功率系列，相同的额定功率、扭矩和转速特性发动机型号--D10.38-42D10.34-42D10.29-42D10.27-42排量L缸径×冲程mm缸数--供油系--气门/缸额定功率kW（Ps）276（375）249（3