轻型车用柴油机应用电控组合泵国四排放技术路线

国四排放技术研讨会轻型车用柴油机应用电控组合泵的国四排放技术路线成飞集团威特电喷有限责任公司2010.11.5国四排放技术研讨会主要内容•背景•国外柴油机的欧IV解决方案•威特建议的轻型车用柴油机国四技术路线•为什么选择电控单体泵•电控组合泵WP1介绍•威特为迎接国四而做的准备•结束语国四排放技术研讨会背景•2009年，中国车用柴油机产量创历史新高，达到300万台以上，其中轻型车用柴油机在数量上占到了200万台左右•在国三阶段，由于用户的价格接受能力和其它一些原因，轻型车用柴油机配备电喷系统的比例很小•国四排放法规将在未来两三年内开始在全国实施。理论上所有车用柴油机需要采用电喷技术及其它排放控制技术，国内柴油机制造业再次面临成本上升的挑战，尤其轻型车用柴油机制造业，有关企业迫切需要低成本的国四解决方案国四排放技术研讨会主要内容•背景•国外柴油机的欧IV解决方案•威特建议的轻型车用柴油机国四技术路线•为什么选择电控单体泵•电控组合泵WP1介绍•威特为迎接国四而做的准备•结束语国四排放技术研讨会国外车用柴油机的欧IV解决方案国四排放技术研讨会国外车用柴油机的欧IV解决方案策略A•电控高压共轨系统/电控泵喷嘴/电控单体泵(160MPa)•带有冷却器的废气再循环系统•优化燃烧•氧化催化后处理器(DOC)＋颗粒物捕捉器(DPF)**若燃油喷射压力足够高或喷射规律先进，可不用DPF策略B•电控高压共轨系统/电控泵喷嘴/电控单体泵(160MPa)•选择性催化还原后处理器(SCR)国四排放技术研讨会主要内容•背景•国外柴油机的欧IV解决方案•威特建议的轻型车用柴油机国四技术路线•为什么选择电控单体泵•电控组合泵WP1介绍•威特为迎接国四而做的准备•结束语国四排放技术研讨会国内车用柴油机采用的国四技术路线•国内采用的主要技术路线是电控高压共轨系统+SCR,原因是：在现有的国三发动机上开发，仅需要增设SCR后处理器，技术风险低由于喷油定时可提前，燃油耗可下降3%以上•国内外经验均表明，该技术路线较适用于中型和重型卡车柴油机，而对国内数量较大的轻型车用柴油机则有以下问题体积大，缺少足够安装空间成本较高•另一条技术路线是电控高压共轨系统+冷却EGR+DOC/POC,它主要为部分轻型车用柴油机所应用，但发动机开发工作量大一些。类似的，国四排放技术研讨会威特选择国四技术路线的准则国内轻型车用柴油机的某些特点：•仅有少数产品引进的产品技术水平较高，如VM等机型，但价格高达3万元以上,难以为多数用户接受•其余大部分机型仍停留在上世纪70-80年代的水平，主要用于商用车，其性能指标较低，两气门设计，功率密度30kW/L，价格太低，其中一些自然吸气机型的价格不过6-7千元威特认为，为轻型车用柴油机选择国四主流技术的准则是:•尽量选择那些成熟,水平适中的技术，避免过设计•尽可能控制成本•与国三产品有一定的继承性•使用维护较方便国四排放技术研讨会威特建议的轻型车用柴油机国四解决方案•电控组合泵高压燃油喷射技术•冷却EGR•燃烧优化•机油耗控制•DOC+POC后处理技术国四排放技术研讨会国四方案的具体配置建议•WP1电控组合泵系统•EGR冷却器•EGR控制阀（直流电机驱动）•电控进气节流阀（直流电机驱动）•具有阶梯状边缘的燃烧室•小流量P型喷油器•控制机油耗措施•DOC或POC后处理器国四排放技术研讨会国四排放路线图(供参考）氮氧化物（g/kw.h）微粒（g/kw.h）国三机起始点~4.8~0.09（soot：0.07)经冷却的EGR~3.2~0.13（soot：0.10)提高喷射压力~3.4~0.08（soot：0.06)燃烧优化~3.4~0.06（soot：0.04)机油耗控制~3.4~0.05（soot：0.03)DOC/POC~3.4~0.02（soot：0.02)国四排放技术研讨会主要内容•背景•国外柴油机的欧IV解决方案•威特建议的轻型车用柴油机国四技术路线•为什么选择电控单体泵•电控组合泵WP1介绍•威特为迎接国四而做的准备•结束语国四排放技术研讨会电控单体泵技术的发展历程•电控单体泵是由电控泵喷嘴技术衍生而来•最早开发电控单体泵技术是美国DTC公司，该公司后来被BOSCH兼并•最早采用电控单体泵技术是MB公司的OM457车用柴油机，在美国的型号是DDC公司的Series55车用柴油机•电控单体泵技术在上世纪90年代后期在车用柴油机上得到广泛应用，如MB公司的MBE900和MBE4000，Deutz公司的1013和2012，及Mack公司的E－Tech等产品，这些产品在世界范围内均赢得很高的声誉国四排放技术研讨会电控单体泵技术的主要优势•最大喷射压力可高达220MPa以上•先缓后急的喷油规律•系统的动态响应快•100万公里以上的B10寿命•对燃油质量的敏感度相对较低•技术成熟，长时间在中型/重型车用柴油机上的使用经验•所需的制造技术相对简单,易于国产化•有满足欧V排放法规的潜力国四排放技术研讨会主要内容•背景•国外柴油机的欧IV解决方案•威特建议的轻卡柴油机国四技术路线•为什么选择电控单体泵•电控组合泵WP1介绍•威特为迎接国四而做的准备•结束语国四排放技术研讨会WP1电控组合泵简介•在电控单体泵的基础上为轻型车用柴油机开发而成•继承了电控单体泵的主要优点：喷射压力高喷射规律合理可灵活调节喷油定时和喷油量燃油适应性好•适应的转速范围超过传统的电控单体泵•具有与机械式直列泵相似的尺寸和接口，便于在现有的发动机上应用•维修便利•非常有竞争力的价格国四排放技术研讨会WP1电控组合泵外形及剖面图国四排放技术研讨会WP1电控组合泵装配结构国四排放技术研讨会WP1电控组合泵系统设计特点•全封闭式泵箱，刚度好，确保了高的喷射压力•较长的等速凸轮工作段，保证了较理想的喷油规律•阻尼式出油阀，改善了循环工作的稳定•双作用式柱塞式输油泵提供了足够的燃油流量•与泵箱集成一体的凸轮信号盘和相位传感器，便利了系统在发动机上的安装•改善泵单元工作一致性的控制策略分缸平衡控制策略BIP始点检测控制策略油量编码修正控制策略国四排放技术研讨会WP1电控组合泵主要技术指标•最大喷射压力（嘴端）：170MPa•最大循环喷油量：100mm3•匹配发动机最大额定转速：3600转/分•匹配发动机最大功率：30kW/缸•匹配发动机缸数：4•柱塞直径：9-10mm•柱塞行程：13.8mm•喷油循环波动率：±3%（外特性工况）•泵单元喷油均一性：±3%（外特性工况）国四排放技术研讨会新一代电控单元ECU25•WP1系统采用了ECU25•性能已接近BOSCHEDC16产品的水平•MC9S12芯片，有充足的运算和储存资源•在恶劣的使用环境条件下呈现较高的可靠性•能提供国内商用车柴油机在国三阶段的全部控制要求，升级后可适应国四阶段的控制要求•更为完善的驱动策略•具有较高的性价比国四排放技术研讨会ECU25结构原理框图国四排放技术研讨会软件功能介绍•发动机状态管理•起动控制（冷起动控制、起动油量递增、冷起动预热控制）•低怠速控制（转速闭环控制、目标转速调整）•调速控制•高怠速控制•瞬态冒烟限制•发动机过热保护（水温保护、燃油温度保护、进气温度保护）•三高标定（高原、高温、高寒）策略•EGR控制•油泵一致性修正•分缸动态平衡控制•跛行回家功能•部件及设备诊断（传感器、执行器、驱动通道）•PTO（PowerTakeOff）控制•最高车速限制RSL•巡航控制CCS•排气制动控制•远程油门控制•瞬时油耗输出•空调控制•电子风扇控制•档位识别•故障指示灯控制国四排放技术研讨会主要内容•背景•国外柴油机的欧IV解决方案•威特建议的轻型车用柴油机国四技术路线•为什么选择电控单体泵•电控组合泵WP1介绍•威特为迎接国四而做的准备•结束语国四排放技术研讨会量产能力建设•威特已于2009年建成第一条大规模电控组合泵系统量产线•喷油泵的新量产线位于面积为10800m2的新厂房内。由机加工线部分，装配线部分和试验线部分组成•生产纲领是年产9万套电控组合泵系列产品•加上原有的生产线，威特目前的产能为12万套电控组合泵系列产品新落成的生产厂房国四排放技术研讨会机加工线•机加工线由15台设备组成，重点围绕着两对偶件的精加工和超精加工。为了达到极高的几何精度要求，引进了世界顶尖级的数控机床，如瑞典UVA公司的高精度磨床，德国Bahmuller公司的高精度外圆磨床，德国KADIA公司的多轴立式绗磨机等国四排放技术研讨会主要精密机加工设备UVA中孔座面磨KADIA四头立式絎磨机Bahmuller外园磨国四排放技术研讨会装配线•装配线包括部装线和总装线，由上海瀚鹏公司专为威特开发的电控组合泵设计，•部装线用于泵单元的装配，有10个工位并集成了偶件密封性，电磁阀升程和气隙在线测量装置，自动化程度较高•为保证泵单元装配质量，部装线环境实现了超净和恒温•总装线用于泵总成的装配部装线总装线国四排放技术研讨会试验线•试验线由17个油泵试验台组成，每个试验台都配备了威特自主研发的电控组合泵驱动单元，数据采集系统，相位信号发生器和称重法油量测试仪。国四排放技术研讨会电控单元生产线•新的电控单元生产线是在原有的生产线上经扩能改造而成•生产威特近期开发成功的新一代电控单元ECU25•配备了新一代的ECU性能检测仪•实现了超净和恒温环境•引入了三防漆喷涂设备以取代原来的手工喷涂工艺国四排放技术研讨会产品质量管理体系•按TS16949的要求已建立起适合公司发展需要的质量管理体系，去年通过了上海奥世公司第三方TS16949：2009版现场复评审核，已获得TS16949：2009版认证证书•加强产品生产的过程控制，结合产品及过程特性、控制计划、工艺作业指导书的要求，编制并完善了相关项目产品过程和出厂检验作业指导文件，严格执行首件三检制度，遵循工人自检、检验巡检、产品终检的原则进行生产过程质量控制•开展质量专项问题整改，成立QC小组，对用户反映的主要质量问题进行攻关•建立了高水平的计量检测中心，引进了高精度圆柱度仪，三坐标测量仪，粗糙度轮廓仪，测高仪，电子扫描显微镜等国四排放技术研讨会公司产品售后维修服务威特已经和正在建立一个高效和有资质的产品售后维修服务网络，具体措施包括：–在国内各大区域设立售后维修服务办事处–建立特约维修服务站网–编写完整的产品维修资料–培训特约服务站维修人员–设立800服务热线国四排放技术研讨会目前进展•威特已于国内多家轻型汽车柴油机制造企业合作，开始了应用上述国四技术路线的项目。这些企业有，江苏四达，成都发动机，浙江新柴，云内成都分公司和华晨金杯等国四排放技术研讨会主要内容•背景•国外柴油机的欧IV解决方案•威特建议的轻型车用柴油机国四技术路线•为什么选择电控单体泵•电控组合泵WP1介绍•威特为迎接国四而做的准备•结束语国四排放技术研讨会结束语•国四排放法规给轻型车用柴油机制造业构成了严峻的挑战•威特提出了一个经济型国IV解决方案，其核心是WP1电控组合泵系统•WP1系统在主要技术指标方面已达到了设计目标，且在价格上极具竞争力•威特希望为轻型车用柴油机满足国四法规作出贡献国四排放技术研讨会谢谢！