柴油機國三升級國四狀態(tài)的措施及注意事項.ppt

柴油機國三升級國四狀態(tài)的措施及注意事項,要了解柴油機國三、國四發(fā)動機的差異，首先需要了解：1、柴油發(fā)動機排放污染物的主要成分以及生成機理；2、了解國家對于國三、國四柴油機的排放控制要求。了解了以上兩個問題，才可以更好的理解兩種排放控制要求的發(fā)動機狀態(tài)有什么差異。以下將先討論柴油機的主要污染物。,在柴油內(nèi)燃機排氣的成分里，包含有CO2（二氧化碳）、CO（一氧化碳）、HC（碳?xì)浠衔铮Ox（氮氧化合物）、PM（ParticulateMatter=微粒子狀物質(zhì)）/黑煙等等。,車用柴油機主要排放物為PM(顆粒狀物質(zhì))和NOx，而CO和HC排放較低。控制柴油機尾氣排放主要是控制顆粒物質(zhì)PM和NOx生成，降低PM和NOx的直接排放,柴油機尾氣排放物的生成機理。迄今為止人們已經(jīng)對NOx的生成機理進(jìn)行了大量的研究，但尚未達(dá)成共識。比較容易接受的是策爾多維奇機理。該機理認(rèn)為：柴油機排放中的NOx并非來自燃油的燃燒，而是來自氮氣與氧氣的反應(yīng)。它是在氧氣過剩的情況下由于燃燒室的持續(xù)高溫而形成的，在膨脹和排氣時有少量的分解，排到大氣后遇氧形成NOx和其它氮氧化物。,PM是柴油發(fā)動機排放的微粒子狀物質(zhì)的總稱。主要由黑煙、被稱為SOF（可溶有機成分）的燃燒殘留下來的燃料及潤滑油的成分、被稱為氧化硫的由柴油中的硫生成的成分等構(gòu)成。相對NOx的生成機理，PM主要是由于燃燒不完全造成的，噴油霧化不好、低氧狀態(tài)、燃燒溫度低等都是造成PM的主要原因。,從以上我們看出，如果單純的在發(fā)動機本體上把NOx和PM都降到很低是不可能的，由此對發(fā)動機進(jìn)行尾氣處理成了解決這對矛盾的必要措施。,國三國四排放要求限制標(biāo)準(zhǔn),國四后處理方法及對比,了解了為什么國四柴油發(fā)動機需要進(jìn)行尾氣處理后，我們需要進(jìn)一步了解目前國內(nèi)達(dá)到國四標(biāo)準(zhǔn)的路線和控制方法：1、柴油機體內(nèi)改善燃燒，降低PM顆粒物的生成，尾氣采用SCR減少NOx。2、通過EGR在機體內(nèi)適度引入尾氣，減少機體內(nèi)混合氣的氧濃度和混合氣的熵，減少NOx，采用顆粒捕捉器DPF控制PM顆粒物排放。,幾個基本概念,SCR:選擇性催化還原。DOC:燃油氧化催化器。DPF:燃油顆粒過濾器。POC:顆粒氧化催化器。EGR:廢氣再循環(huán)。ESC:歐洲標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)。ETC:歐洲標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài)測試循環(huán)。,基本組成,SCR系統(tǒng)主要由尿素罐、尿素泵、尿素噴嘴、催化消聲器、尿素管路及控制單元等組成。,SCR反應(yīng)原理,工作原理,一、SCR系統(tǒng)工作過程：如上圖所示，當(dāng)車輛鑰匙開關(guān)打到on檔時，控制器（DCU）開始上電，當(dāng)DCU檢測到發(fā)動機啟動后尿素泵開始轉(zhuǎn)動從尿素罐中抽吸尿素溶液，然后通過回液管回到尿素罐。此過程稱為預(yù)注過程，目的是為了排除吸液管中的空氣，使泵腔內(nèi)快速建立壓力（尿素泵又分為自帶提供噴射動力和不帶提供噴射動力兩種狀態(tài)，現(xiàn)主要介紹不帶提供噴射動力型的工作過程）。預(yù)注成功后尿素泵將檢測壓縮空氣然后打開壓縮空氣電磁閥，壓縮空氣將從噴嘴吹出。此時，泵將進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)速和排溫達(dá)到預(yù)先標(biāo)定好的條件后，尿素泵將根據(jù)要求的噴射量準(zhǔn)確的供應(yīng)尿素溶,工作原理,液，同時將一直有壓縮空氣從噴嘴流出。尿素溶液的噴射量由根據(jù)發(fā)動機的工況和催化器溫度來精確計算。尿素溶液被噴射到排氣管中，與發(fā)動機排氣進(jìn)行均勻混合并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，凈化排氣。當(dāng)車輛鑰匙開關(guān)關(guān)閉后，系統(tǒng)將依然有壓縮空氣流經(jīng)噴射管路和噴嘴以進(jìn)行吹洗，該吹洗動作將持續(xù)30秒。因此當(dāng)車輛鑰匙開關(guān)關(guān)閉30秒后方可切斷整車電源。二、SCR系統(tǒng)具備了解凍和加熱功能：1、寒冷天氣運行時，為避免發(fā)生結(jié)冰或結(jié)晶的問題，需要把尿素溶液溫度保持在其冰點（冰點為-11）以上至少15。這將使系統(tǒng)液態(tài)部分保持在+4。因-11以下時會結(jié)冰，為,工作原理,了保證系統(tǒng)在低溫時的正常使用，系統(tǒng)配置有解凍功能，解凍的熱源來源于發(fā)動機的冷卻液。當(dāng)發(fā)動機啟動后電控單元通過尿素罐溫度傳感器感應(yīng)到尿素溫度較低時，DCU將打開加熱水電磁閥，發(fā)動機冷卻液將順著管道流向尿素罐，使尿素罐中的冰融化。2、DCU根據(jù)液位溫度及環(huán)境溫度傳感器判斷需要加熱時，會通過電源對尿素的進(jìn)回液管路進(jìn)行加熱。我們以黃河為界，黃河以北的地區(qū)標(biāo)配對進(jìn)回液管路帶電加熱功能；,工作原理,另外計量噴射泵的工作環(huán)境溫度：-4080，一般在容易產(chǎn)生結(jié)冰的地方都帶有加熱裝置內(nèi)置，通過控制器對加熱繼電器的控制來保證尿素溫度處于結(jié)冰點之上。,SCR系統(tǒng)使用說明,特別注意：冬季加注尿素一定不要加的太滿，液位指示剛滿即可。因為當(dāng)氣溫低于-11時，尿素會結(jié)冰體積將膨脹9%，而尿素罐內(nèi)只提供10%的膨脹容積若加的太滿，沒有膨脹空間，尿素罐可能會脹裂。另外發(fā)動機停機后尿素泵會繼續(xù)吹掃30秒將管路中殘留的尿素吹出去，以防止結(jié)晶堵塞，所以應(yīng)在鑰匙開關(guān)關(guān)閉30秒后再斷開整車電源。,SCR系統(tǒng)使用說明,SCR系統(tǒng)是一個自動控制系統(tǒng)，當(dāng)車輛的鑰匙開關(guān)處于on檔，車輛電壓正常，相關(guān)管路連接正確，系統(tǒng)將在控制器的控制下工作，不需要人為干預(yù)。SCR系統(tǒng)基本免維護(hù)，只要加注符合標(biāo)準(zhǔn)要求的尿素，系統(tǒng)內(nèi)部終身免維護(hù)。用戶要做的就是保持系統(tǒng)外表干凈，電器接頭干燥，壓縮空氣干燥即可。尿素溶液具有腐蝕性，應(yīng)避免濺到鑄鐵表面。,EGR系統(tǒng)原理圖,DOC后排氣處理原理,DOC的作用及廠家,通過催化劑的作用，將尾氣中的HC及CO氧化為二氧化碳和水，實現(xiàn)對CH和CO的去除。同時將NOx氧化為NO2。DOC還能將排氣顆粒中的SOF轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。DOC是一個放熱過程，POC需要的反應(yīng)溫度高，DOC的放熱作為后級POC反應(yīng)的主要組成；DOC反應(yīng)后的NO2中的O作為氧化劑氧化顆粒物中的C。國外有EGR+DOC直接達(dá)到國四的水平的先例，但是對發(fā)動機本體的要求及燃油要求很高。國內(nèi)涉及DOC廠家有威孚高科和貴研鉑業(yè)等。國外主要有巴斯夫、康明斯、SunnyMetal、EngineControlSystems等做的比較成熟,POC的作用,POC顆粒氧化凈化器，主要針對柴油車排氣的碳煙顆粒，效率一般在50%70%。從OBD角度講，檢測中心將POC定義為顆粒捕捉器，要求對其進(jìn)行檢測；POC的檢測方案不外乎兩種：壓差和排溫，由于POC在工作時存在吸放熱過程，所以排溫檢測策略幾乎不可行，剩下就只能用壓差。目前EGR車型根據(jù)法規(guī)要求，必須增加壓差傳感器檢測POC給OBD信號。,EGR對系統(tǒng)的要求,適用法規(guī)：柴油車國IV法規(guī)及以上。系統(tǒng)工作溫度：250600，最佳工作溫度