锡柴发动机装调技术之三Word

　　锡柴发动机装调技术之三

　　汽车发动机原理与构造 —《内燃机装试工》技师培训—

　　一汽解放无锡柴油机厂

　　锡柴发动机装调技术之三

　　柴油机排放

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　　国家排放标准 中国从上世纪末提出了等同采用欧洲排放标准。 根据2005年5月30日发布的中国排放标准GB17691-2005《车用压燃 式、气体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)》(替代GB17691-2001标准)明确规定 第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段标准。

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　　GB17691-2005《车用压燃式、气体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)》规 定排气污染；

　　GB11340-2005”装用点燃式发动机重型汽车曲轴箱污染物 排放限值及测量方法“规定最大总质量超过3500kg的M类和N 类车辆不允许曲轴箱内的任何气体排入大气；也就是在规定 的各测量工况下，测得的曲轴箱内的压力均不超过测量时的 大气压力

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　　一、目前各厂家达到国Ⅲ排放的主要技术路线： 电控共轨技术----目前达到国Ⅲ排放最主流的技术 特点： ● 精确控制燃油的喷射时间、喷射压力和喷射量 ● 实现多次喷射，有效降低NOX排放 ● 喷油压力不受发动机转速的影响，低速扭矩大，特别适用于自

　　卸车和公交客车● 成本较高，但在轻型车上有低成本系统 ● 排放升级容易，具备国Ⅳ、国Ⅴ能力

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　　种类： ● 德国博世(BOSCH)电控共轨系统 ● 日本电装(DENSO)电控共轨系统 ● 美国德尔福(DELPHI)电控共轨系统 ● 国产无锡油研所电控共轨系统 用途： 适用于对排放要求较高、品质较好的各类车辆。

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　　电控单体泵技术----国Ⅲ排放的主流技术之一

　　特点：● 可以精确控制燃油的喷射时间，但不能精确控制喷射

　　压力和喷射量● 只能实现一次喷射，与原机械直列泵类似

　　● 喷油压力受发动机转速的影响大，低速性能较共轨差● 国产系统价格较便宜，且有一定的产业化能力

　　● 排放升级困难，达到国Ⅳ成本将大幅度上升

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　　种类：● 美国德尔福(DELPHI)电控单体泵系统

　　● 衡阳南岳国产电控单体泵系统● 成都威特国产电控单体泵系统

　　● 一汽技术中心电控单体泵系统(FEUPI)用途： 进口系统适用于对排放要求较高、品质较好的各类车 辆，国产系统一般用于有排放要求的中低品质车辆。

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　　TICS泵+EGR技术----国Ⅲ排放的正规但非主流技术 特点： ● 可以精确控制燃油的喷射时间、喷射压力和喷射量 ● 只能实现一次喷射，与原机械直列泵类似 ● 排放升级困难 ● 成本与共轨系统相近 ● 国内技术不过关，可靠性差

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　　种类：

　　● 重庆油泵厂TICS泵

　　用途： 重汽集团的重型载货车。

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　　电调泵+EGR技术----国Ⅲ排放的非正规技术 特点： ● 可以精确控制燃油的喷射时

　　间，但不能精确控制喷射 压力和喷射量 ● 只能实现一次喷射，与原机械直列泵类似 ● 排放能勉强通过样机排放检测，但批量一致性无法保 证，无排放进一步升级的能力 ● 成本低廉

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　　种类：

　　● 国产原机械泵+电子调速器

　　用途： 对排放要求不高的低端车型和用户。

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　　二、国内各主要厂家国Ⅲ排放的技术选择： 潍柴：全面选择BOSCH共轨系统，近期在TD226B上推出 电调泵+EGR技术国Ⅲ 玉柴：在前期使用过DELPHI、成都威特系统，在108、 105系列上也和衡阳合作；目前也已经展开全系列匹配 BOSCH共轨系统的工作 上柴：使用DENSO共轨系统 重汽杭发：使用DENSO共轨系统和TICS+EGR

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　　大柴道依茨：使用BOSCH单体泵，498使用BOSCH共轨，

　　同时在6DE、6DF上使用技术中心FEUPI和成都威特系统 朝柴：使用BOSCH共轨系统(轿车12V系统) 云内、扬柴等：使用BOSCH经济型共轨、国产单体泵

　　以及电调+EGR

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　　三、锡柴产品平台以及国Ⅲ技术的策略

　　轻型车平台

　　W、 X平台

　　重型车平台

　　6DL2、 M、 N平台

　　衡阳单体泵

　　威特单体泵

　　BOSCH CRS1.3

　　BOSCH 2代共轨

　　无油所共轨

　　技术中心FEUPI

　　DENSO 2代共轨

　　中型车平台

　　6DL1、 4DF 、 6DF

　　BOSCH 2代共轨

　　无油所共轨

　　技术中心FEUPI

　　DENSO共轨

　　电调泵+EGR

　　TICS泵+EGR

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　　四、各主要系统的产业化能力 1. BOSCH和DENSO均在中国设厂，其产业能力毋须讨论。 2. 无油所系统已经具备喷油器的小批能力，只是油泵与ECU 的批产能力尚未证实。

　　3. 技术中心的单体泵系统目前已具备2500套/月的能力，年 底能形成75000套/年的能力，国产EUP今年年底能形成10 万能力，明后两年分别能达到15万和30万。 4. 电调泵+EGR系统的ECU来源尚未落实。5. TICS泵+EGR系统的油泵没有经过批量验证，不能保证批 量供货的稳定性，应该说不具备批量供货能力。

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　　五、 TICS泵简介 TICS油泵为重庆油泵厂生产，TICS泵是基于预行程 可电控调节为基础，通过步进电机对预行程调节机构的 控制，来实现对喷油量、喷油定时和喷射压力的精确控 制。但由于喷油定时是通过滑套结构来实现，所以，油 泵的可靠性问题不容易解决，这也是为什么国际上很少

　　采用此技术路线的原因，以前，BOSCH公司也曾生产过一款TICS泵，后来由于可靠性问题停止了该产品的生产。

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　　重汽国Ⅲ采用的是DENSO的共轨系统，考虑到DENSO系 统资源能力不足以及供应商策略，需要有第二个燃油系统

　　供应商，而BOSCH由于潍柴的关系对重汽封锁，所以，重汽在此情况下提出采用TICS泵+EGR 系统的欧Ⅲ技术路线。但 由于TICS泵+EGR 系统的成本并不低，所以，重汽采用TICS

　　泵+EGR 系统的国Ⅲ机成本是在国Ⅱ机械泵的基础上加价8000-9000

　　元，市场推广在原国Ⅱ车的基础上加1万元销售。 综合以上分析，TICS泵从技术、可靠性、成本、生产 能力上都不具备竞争优势，但由于它采用的是步进电机控 制，可能会为套牌提供一些便利。

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　　行业公认的国Ⅲ技术 进排气系统 – 增压中冷 小涡流比缸盖 四气门 可变截面喷嘴增压 器(VGT/VNT) – 废气再循环(EGR) – 空燃比(λ)控制 – 尾气后处理

　　柴油喷射系统 电控喷射压力 ≥1300bar 喷油正时电子控 制 喷油规律电子控 制 燃油质量

　　整机控制 机油耗0.1 g/kwh 机油燃油耗比0.1% 整机一致性控制 各缸均匀性控制 加权比油耗

　　机油质量

　　锡柴采用技术

　　国Ⅲ必须

　　国Ⅳ、Ⅴ必须

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　　电控共轨系统主要部件喷油器

　　ECU 高压油泵

　　传感器 线束 高压轨

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　　未来达到国Ⅳ、国Ⅴ必须的五次喷射控制主喷射

　　冷起动喷射

　　预喷射

　　后喷射

　　后处理喷射

　　第1次喷射 改善冷起动

　　第2次喷射

　　第3次喷射 第4次喷射 作功喷射

　　第5次喷射 提高尾气后处理 器的反应问题， 激化活性酶

　　降排放和 燃烧噪声

　　扫气喷射

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　　全球燃油系统的发展趋势100% 15% 80% 42% 68% 40% 8% 3% 20% 20% 12% 0% 2002 11% 4% 2007 2012 1% 10% 2% 其它类型 VE分配泵 73% 16% 15% 单体泵 /泵 喷嘴 共轨系统

　　60%

　　VP 44

　　VP 30

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　　锡柴国Ⅲ产品

　　N 系列(13升) M 系列(11升)L 系列(8升、9升) F 系列(5升、7升) X 系列(3升、4升) W 系列(2升-2.5升) 功率覆盖：65~460马力锡柴国Ⅲ在目前国内同行业中排量跨越最大、功率覆盖最宽

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　　460 420 390 370 350 420 3906DN1

　　320 290 280 260 210 200 190 4DL 180 170 150 4DF3 100-130 140 4DXE3130 65-96 4DWE3 240 220 200 180 160

　　370 350 330

　　6DM2 6DL2

　　6DL1

　　包括天然气发动机6DF3

　　可以满足6米到13.7米各种客车和轻、中、重型所有卡车配套的要求。

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　　可靠性W系列 X系列

　　一、具有超长的使用寿命

　　国Ⅲ机B10寿命达 30万公里 国Ⅲ机B10寿命达 30万公里

　　F系列L系列

　　国Ⅲ机B10寿命达 50万公里国Ⅲ机B10寿命达 80万公里

　　M系列N系列

　　国Ⅲ机B10寿命达100万公里国Ⅲ机B10寿命达120万公里

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　　二、通过了严格、苛刻的台架试验 锡柴国Ⅲ产品的开发，完全按照欧洲的开发流程，试验工况 重点考核了发动机的最苛刻使用条件，每一个平台累计试验时间 达8000小时，相当于整车100万公里的运行。最大热负荷

　　最大热负荷 最小油膜厚度 最大爆发压力 最大功率

　　额定功率试验

　　负荷循环试验

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　　三、采用柱塞式高压油泵的共轨系统

　　1、采用德国博世和日本电装成熟的电控共轨系统； 2、采用柱塞式高压油泵，工作能力强、可靠性比转子泵更优越。

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　　四、通过了严格、苛刻的道路试验

　　发动机在投放市场前，针对不同的道路状况做

　　了大量的 试验，保证了可靠性。

　　MAGNA试验

　　卵石路试验

　　新疆坏灰路试验

　　鱼鳞路试验

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　　环保性一、低排放！

　　锡柴国Ⅲ机的实际排放检测值非常好！与国Ⅲ标准相比 ，至少留有10~20%的工程余量。锡柴欧Ⅲ机排放水平

　　CO

　　4.0 2.1 5.00 7 .0 4.50

　　PM0.15

　　1.5

　　NOx

　　0.08 0.100

　　0.40

　　0.66

　　1.1

　　HC锡柴工程排放 EURO II法规 欧Ⅲ法规

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　　二、低噪声！

　　锡柴国Ⅲ机的最低平均1米噪声仅有95.5dB(A),达到了国 际同类产品的先进水平。上方:93.7dB(A) 右侧:97.7dB(A) 左侧:96.3dB(A)95.590 锡柴国Ⅲ机 国外同类机型 例一 国外同类机型 例二 30 国外同类机型 例三

　　前端:93.6dB(A)60

　　下方:93.8dB(A)0 噪声

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　　适应性一、特殊的燃油予滤装置，保证了锡柴国Ⅲ机对燃油的适应性

　　锡柴的国Ⅲ发动机出厂时，随机提供了一个燃油粗滤装臵 (含油水分离器)或要求整车上要厂布臵一个燃油粗滤安装于 整车燃油箱与发动机之间的车架上，滤除燃油中的水和杂质， 使得中石油和中石化加油站的燃油均能满足使用要求。

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　　二、严格的“三高”标定，保证了锡柴国Ⅲ机对道路、气候的适应性

　　锡柴的国Ⅲ发动机在 批量投放前，分别在黑龙 江、海南、西藏、新疆等 地进行了严格、系统的极 限条件使用标定，即：高 温、高寒、高原标定，俗 称“三高”标定。黑龙江黑河试验场，摄氏 零下35度，冬季高寒标定 海南试验场，夏季湿热标定

　　西藏： 海拔 4800米 ，高原 标定 吐鲁番，夏季干热标定

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　　锡柴国Ⅳ产品平台520 500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80

　　国Ⅳ产品功率(Ps)7-8升采用EGR 和 SCR两种技术 11升☆6DM2-42E4 ☆6DM2-38E4 ☆6DL2-35E4

　　13升☆6DN1-50E4 ☆6DN1-46E4

　　9升(废气再循环) 8升 7升以下采用EGR技术 7升■ 6DLD-24 ■ 6DLD-22 ▲ 4DL1-20E4 ■ 6DLD-20 ▲ 4DL1-18E4 ■ 6DLD-18 ★ 6DL1-32E4 ★ 6DL1-29E4 ★ 6DL1-26E4 ☆ 6DL2-35E4 ☆ 6DL2-32E4

　　5升

　　4升 2升▲ 4DB-100 ▲ 4DB- 80 4DB ▲ 4DLD-16 ▲ 4DLD-13

　　8升以上采用SCR技术 (喷尿素装臵)

　　4DLD(4V)

　　4DL1E4

　　6DLD(4V)

　　6DL1E4

　　6DL1E4

　　6DM2E4

　　6DN1E4

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　　电控高压共轨系统的优点 可以实现高压燃油喷射，目前喷射压力可达到160Mpa,正在发展喷 射压力达到180Mpa。

　　燃油喷射压力完全独立于发动机转速，在低速低负荷工况下同样可 以实现高压喷射，改善了发动机低速低负荷时的性能。 可以实现预喷射或多次预喷射，可以调节喷油速率及形状，实现理 想的喷油规律，对降低油耗和改善排放都有好处。 能自由的调节喷油定时和喷油量。 具有良好的喷射特性，可以优化燃烧过程，使发动机油耗、噪声、 烟度和排放等性能指标得到明显改善，同时有利于改进发动机的扭 矩特

　　性，实现低速大扭矩。 结构简单，可靠性好，适应性强，可在所有新老发动机上应用。 具有很高的控制自由度，很容易实现更低的排放(欧-4,欧-5)。

　　具有很高的可靠性。

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　　我厂国III车电控共轨系统与整车功能一起目前可以实现的功能： 优化柴油机/整车的动力性、经济性和排放

　　改善动力性 优化经济性 降低排放 增加柴油机/整车的可靠性、寿命 防止非法操作的异常损害 改善柴油机/整车的运行环境

　　延长整车的寿命 增加柴油机/整车操作的安全性 故障诊断OBD/EOBD 监测柴油机/整车的运行状态(超速、高原、油压、胎压等) 减轻操作负担，优化人机操作 巡航功能 简化复杂的操作过程

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　　电控共轨系统的结构和原理电控共轨燃油系统的优越性在于通过各种传感器检测出发动机的实 际运行状态，通过计算机的计算和处理，可以对喷油量、喷油时间、喷 油压力和喷油率进行最佳控制。

　　同时还可以实现以下功能；电气功能 选用不开通不报错 故 障 诊 断 功 能 发 动 机 副 停 车 巡 航 怠 速 微 调 选用不开通报错

　　功 率

　　车 型

　　怠 速

　　空 调

　　CAN 转 速 水 温

　　转 速 输 出

　　ECU 控 冷 制 起 起 动 动

　　排 气 制 动

　　CAN 油 压 油 耗

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　　电装ECD-U2共轨系统工作原理

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　　电控共轨系统主要部件有：高压油泵、高压油轨、高压油管、高压油 管接管、电控喷油器、传感器、低压油管、柴滤、油箱等。

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　　电控高压油泵压 力 控 制阀2

　　压 力 控 制阀1

　　高压油泵进油口 Φ16.2

　　高压油出油口

　　手 油 泵 手柄 手油 泵 高压油泵 进油口

　　高 压 油 出口1 PCV1 高 压 油 出口2 PCV2压力控制阀ECU接口 低压燃油回油 M181.5-6H

　　压力控制阀

　　输油泵进油口 Φ16.2 输 油 泵 进油口 输 油 泵 出油口 油泵润滑 油进口凸轮位臵传感器 接头

　　润滑油进油口

　　高 压 油 泵回油

　　输油泵 输油泵出油口 Φ16.2凸轮轴传感器 接口

　　6DL1电控高压油泵

　　6DF3电控高压油泵

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　　●

　　外部EGR系统组成

　　EGR系统由ECU、EGR阀、冷却器、各类传感器、线束 和连接管路组成。 ECU

　　EGR阀

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　　●

　　内部EGR

　　对凸轮轴进行了全新设计，在排气凸轮上增加一个 小凸轮，见图2,使排气门在进气循环中再打开一次， 利用排气脉冲，将部分废气重新引入气缸参与燃烧，实 现内部EGR,内部EGR具有用户不可调整的特点。12 10气门升程(mm)

　　进气气门升程 排气气门升程

　　8 6 4 2 0 -2 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 曲轴转角(度)

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　　4、非典国Ⅲ机(EGR)的特点

　　★ 能达到国Ⅲ排放，但无排放进一步升级的能力；★ 发动机相对成本低；

　　★ 发动机最高功率下降，经济性变差；★ 与国Ⅱ相比，安装尺寸基本相同、零部件通用性强，

　　对用户的使用要求基本一致，配套和维修方便。

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　　2、4DF3非典国Ⅲ系列柴油机简介 ◆ 采用配臵 龙口P7100高压喷油泵+8孔小孔径喷油器+专用涡 流比(1.7-1.8)的气缸盖 +专用燃烧室的活塞+专用气 缸体(增加EGR中冷器取水口和带真空油泵发电机的润 滑油油口)+外部废气再循环(EGR)技术。

　　◆ 功率覆盖范围4DF3-13E3F、14E3F、15E3F、17E3F

　　(130PS—170PS)。

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　　◆ 配套适应性

　　CA4DF3-13E3F与CA4DF2-13,CA4DF3-14E3F与 CA4DF2-16安装尺寸基本相同,区别仅是空压机和 起动机位臵对调以及发动机总长长了10mm。◆ 开发进度

　　目前一汽集团获得了130和140Ps排放报告， 预计4月份补齐CA4DF3-15E3F和17E3F机型的排放 报告，4中旬各功率都可以满足批量供货要求。

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　　3、6DF3非典国Ⅲ系列柴油机简介 ◆ 采用配臵 龙口P8500高压直列顶隙柱塞喷油泵+8孔小孔径 喷油器+专用飞轮和飞轮壳+内部废气再循环(IEGR) 技术。 ◆ 功率覆盖范围

　　6DF3-16E3F、18E3F、20E3F、22E3F、 24E3F(160PS—240PS),无260Ps机型。

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　　◆ 配套适应性

　　220Ps以

　　上功率结构布臵与原CA6DF2相同，仅 P8500油泵比原P7100油泵大一点，整车进油口位臵和 高压油管略有区别，其余均相同；200Ps以下功率段为 了实现最大限度与原CA6DF2D国Ⅱ机互换，重新进行了 结构改进，除了将空压机、起动机对调和发动机长了 10mm外，其余结构均相同。◆ 开发进度

　　全平台均已获得排放报告，220Ps以上可以实现批 量供货，200Ps以下机型4月中旬具备批量供货能力。

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　　4、6DL非典国Ⅲ系列柴油机简介 ◆ 采用配臵 P7100、PZ高压直列顶隙柱塞喷油泵、8孔小孔径 喷油器、内部废气再循环(IEGR)技术。 ◆ 功率覆盖范围 6DL1-26E3F、28E3F、31E3F (260PS—310PS), 6DL2-31E3F、 33E3F (310PS—330PS), 6DL1无320Ps机型，6DL2无350、370Ps机型。 ◆ 开发进度 已全部获得排放报告，并能够完全按照排放报告的 实际配臵批量供货和国家抽查的要求。

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　　三

　　推广策略采用真正的非典配臵，出厂状态采用经济性供油角度

　　■ 6DL系列柴油机

　　来保证油耗。该策略等同于国Ⅱ的出厂或共轨欧3的经济版，

　　应付国家的飞行检查也没有什么问题。■ 4/6F系列柴油机 原则上采用原国Ⅱ配臵更换喷油泵、喷油咀、增压器 的铭牌(和排放报告配臵统一)出厂，从性能上来说和国 Ⅱ相当。该策略难以应付国家飞行检查，理论上必须更换

　　迎检机才能通过。

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　　需要说明的是： 国Ⅱ阶段我厂的 F 系列四、六缸机存在两种状态，即

　　AKZ状态和CK机状态，4DF2-16/17、6DF2-24/26就是CK状态,4DF2-13、6DF2D-22以下功率均为AKZ状态，且6DF2D的行 程为115。

　　F 系列非典国Ⅲ均是在 CK 机状态下达到国Ⅲ的， AKZ 状态的发动机由于无法布臵 P8500/PZ 泵，所以没有该状态的 非典。各平台的缸径 X 行程统一为 110X125 。国Ⅱ的主流产 品 6DF2D 和 4DF2-13 均存在外型上和非典机较大差异的问题 ，假如用非典状态的柴油机进行设计更替，则整车总布臵 必须进行较大改动。

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　　型号

　　订货号

　　净功 率 246 258 272 258 258 228 228

　　标定 功率 249 270 288 270 270 239 239

　　形式核准号

　　系统

　　CA6DL2-33E3 CA6DL2-35E3 CA6DL2-37E3 CA6DL2-35E3U CA6DL2R-35E3 CA6DL2-31E3F CA6DL2-33E3F

　　L6320000 L6300000 L6310000 L6170000 L63A0000 L63K0000 L63J0000

　　CN CJ G3 01790271 、 CN CJ G3 0179001100 BOCH系统

　　气研FEUPI系统 油研电控共轨

　　内部EGR

　　CA6DL2-35E3F

　　L63M0000

　　258

　　261