载货车国六尾气处理技术

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时间将仍需要外购动力系统。这就要求独立发展的轻型柴油机企业,必须 21
加快产品结构的再调整,以获得新的发展机会和空间。
四、营销体系与服务体系变化
3、柴油机由过去的纯机械系统,发展 为机电一体化,智能化。
售后服务也由过去的“扳手+螺丝 刀”模式变为现在的故障诊断仪、数字 万用表以及工具箱的模式。
对服务人员的要求也大幅度提高, 能看懂电器原理图、熟悉电控系统控制 原理、了解后处理系统已成为服务人员 的基本技能。
国三技术路线
随着国家排放法规的日益严格,国内各柴油机企业根据自身特点 对上述诸多柴油机新技术均开展了一定的研究开发,并不同程度地获 得了应用,推动我国车用柴油机产品从传统技术向现代先进技术过 渡。
从国二到国三是一次跳跃式发展,由机械控制系统转为电子控制 系统。
国内轻型柴油机国Ⅲ技术路线为电控燃油系统+EGR技术。
载货车国六尾气处理技术
国六轻卡技术
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国六实施,先小型车后重型车 自2019年7月1日起,在河南等等省行政区域内—— 销售和注册登记的轻型汽车应符合《轻型汽车污染物 排放限值及测量方法(中国第六阶段)》 (GB18352.6-2016)6a或6b阶段标准要求; 生产、进口、销售和注册登记的燃气汽车应符合《重 型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶 段)》(GB17691-2018)6a或6b阶段标准要求; 销售和注册登记的公交、邮政、环卫等城市用途重型 柴油车应符合《重型柴油车污染物排放限值及测量方 法(中国第六阶段)》(GB17691-2018)6a阶段标 准要求。
动机排放尾气流经POC时,一部分发动机排气直接进入开放的孔道并排入大 气, 而另一部分排气进入后端封闭的通道中, 这样这部分排气中的颗粒物被 POC捕获收集在壁上, 从而达到降低柴油尾气颗粒物排放的要求。 POC(颗粒氧化催化转化器)主要通过催化氧化方式降低废气中颗粒的含量。
这种后处理装置与DPF和SCR相比,产品体积最小,而且不需要消耗额外燃油进 12
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自2020年7月1日起,在河南省行政区域内所有生产、 进口的公交、邮政、环卫等城市用途重型柴油车应符 合《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第 六阶段)》(GB17691-2018)6a阶段标准要求。 8月1日前,非国六汽车能上牌 对于大多数私家车车主来说,影响最大的就是, 2019年7月1日起,国五排放的车将不再允许在河南 销售,违规者将依法受到严格处罚。
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一、轻型载货车用柴油机排放法规
排放法规
我国从2000年开始执行车用柴油机排放标准,截止今年已执行到 国四阶段,2019年开始实施国VI排放标准。
柴油车单车排放量 下降趋势
排放削减率/%
0.0% -50.0% -100.0%
CO NOx PM HC
HC PM NOx CO
一氧化碳 碳氢化合物 氮氧化物
国内供应商的技术和产品并不成熟,产品性能尚有待于完善,而且自
主品牌的某些产品尚在实验室阶段,距离商品化还有一定的时间和很长的
路要走,国内主要柴油机产品的国IV技术路线基本还是采用国外背景的核心
零部件供应商。
3、成本与价格问题
目前国内轻型柴油机的主要使用人群还是个体经商户、农民等,其主
要还是作为谋生的手段或工具来用,主要考虑其功能性的需求,对产品价
轻型柴油机市场的竞争格局基本形成,一是具有欧系和日系血统的整 车企业自产的发动机,如江铃、庆铃、南京依维柯、东风朝柴等;二则是 中外合资企业,如大柴、福田康明斯等,第三是本土自主品牌企业,包括 全柴、玉柴、锡柴、云内、莱动和扬柴等。从产销量上看,主要以本土自 主品牌发动机为主。
这几年,国内卡车市场正处于成长期,市场竞争激烈,主流企业对于 动力配套的认识也进入一个新阶段,越来越重视动力体系的建设,对高端 发动机做了细致的战略规划,比如福田汽车、江淮汽车等。对于产销规模 不是很大,自建发动机项目无法达到规模经济的汽车企业而言,很长一段
燃油系统:主要以高压共轨技术、电控单体泵技术、电控VE泵技
术为主。
共轨
单体泵
VE泵
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
国三技术路线
① 采用电控高压共轨技术
提高燃油喷油喷射压力,通过对燃油喷射的灵活控制,改善燃烧、降低废气 中的颗粒物排放。
② 电控单体泵技术
燃油喷射由各自的独立喷射单元来完成。控制喷油正时和喷油量,从而达到 提升柴油机排放性能的目的。
出于对后处理成本、开发标定难易程度以及整车布置空间考虑,我 国轻型柴油机更侧重于EGR+DOC+POC路线,来满足国四排放标准。
燃油系统选择高压共轨或者电控单体泵均能满足法规要求,但共轨 燃油系统排放一致性更容易控制。
N1类(<3.5T)轻卡以及皮卡柴油机,采用VP泵(全电控VE泵) +EGR+DOC/双DOC的技术路线,满足整车国四排放要求。
1100bar 一般 优 优 一般
达标容易 ++
电控高压共轨 压力时间控制式
14500bar 优
一般 优 优
达标容易 +++
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
国四技术路线
国4产品的开发基本上采用两种技术方案:一是SCR技术通过优化缸 内燃烧过程尽量控制颗粒产生,再机外后处理采用尿素溶液对氮氧化物 进行选择性催化还原;另一是EGR+DPF技术,通过废气再循环在机内抑制 氮氧化物的产生,再机外后处理采用颗粒捕集器减少颗粒排放。 由于SCR体积较大需要占据较大的整车布置空间,而且成本较高,目前国 内重型柴油车采用此路线较普遍。
行再生。
二、轻型载货车用柴油机技术发展
国五技术路线
N2类(总质量>3.5T)国V技术路线有两种: 第一种后处理技术为EGR+DOC+DPF; 第二种后处理技术为DOC+SCR。 N2类京V技术路线——由于北京环保对颗粒数(PN)的严格要求, 详见京环发【2014】67号,两种: 第一种后处理技术为EGR+DOC+DPF; 第二种后处理技术为DOC+SCR+DPF。
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
国四技术路线
DOC+POC后处理器
工作原理:
DOC的主要作用: DOC是一种氧化型催化转化器,能够通过氧化作用净化柴油发动机尾气排放
中的CO/HC和颗粒物中的SOF部分。 氧化NO生成NO2,用于POC的碳处理。 POC主要作用: POC是一种部分流式(直通式)圆形蜂窝状的陶瓷载体颗粒捕集器。柴油发
③ 电控VE泵
通过转速和油门位置信号,调整喷油正时从而达到排放控制目的。
④ EGR技术
废气再循环装置(EGR)是将排气的一部分返回进气系统,减缓燃烧速率、降低
燃烧最高温度从而抑制NOx生成的装置。
为了将更大量的废气回流到进气系统中,我公司采用了高性能的EGR冷却器来冷
却废气,使得混合后的进气温度和燃烧温度进一步降低,再通过标定推迟喷油正
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
国六技术路线
采用技术: 冷却EGR VGT增压器 空空中冷 电子节气门 DOC+DPF 压差传感器 排温传感器 NOx传感器 尿素喷射泵 尿素箱 尿素混合器
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三、技术发展存在问题
1、油品问题:
目前,国内多数城市尚未实现国四油的供应,柴油品质差、柴油标准
的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要,对柴油机技术的发展以及各种
国六技术路线
颗粒个数限值的新要求导致壁流式DPF成为满足欧六要求的必需装置 NOx下降幅度又要求EGR和SCR技术的采用 因此EGR+SCR +DPF是达到欧6阶段排放要求的主流技术(部分N1类轻型发 动机采用EGR+DOC+DPF能够满足排放要求)
N2类ESC/ETC排放限值
N2类WHSC/WHTC欧六排放限值
格和使用成本敏感,在国Ⅳ产品核心零部件国产化率不高,成本大幅上
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涨、后期使用和维修成本过高的背景下,国4及更高标准产品在此类人群中
推广存在难度。
三、技术发展存在问题
4、发动机标定技术: 目前,满足柴油机国V及更高排放要求的后处理路线为DPF和SCR两种技
术路线,国内柴油机企业大部分没有完全掌握国V的标定技术,而如果同燃 油系统来合作开发,开发费用都在千万元以上,因此先进的标定技术(尤 其是DPF主动再生技术)也是制约现阶段国内柴油机制造企业技术发展升级 的一道屏障。
SCR工作原理:
SCR又叫选择性催化还原,SCR转化器的 催化作用具有很强的选择性,氮氧化物 的还原反应被加速。
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
国五技术路线 国V两种技术路线对比
国五后处理 解决方案
优点
缺点
EGR+DOC+DPF系统
DOC+SCR系统
可升级到EU6
进气系统简单(无需EGR&节气 门)
新技术、 改善柴油机排放措施的应用造成障碍,也是排放标准推迟的主要
原因。(但新一届政府大力推行的一系列政策,油品质量已得到较大改
观)
2、关键零部件问题
目前国4核心零部件主要是国外企业在国内设立独资公司的国外零部件
供应商,很少有合资企业,之所以采用独资方式,是因为这种投资方式可
以保证技术的长期垄断性,可以为其带来超额的垄断利润。
适合京五
使用成本较DPF低4-7%(包括燃 料+尿素消耗)
布置空间小
标定难度小
发动机冷却能力无需改变
进气系统复杂(EGR+节气门)满足京五&EU6需要增加DPF
对燃油硫含量敏感
需要有较大的整车布置空间
高比油耗
尿素加液站的基础建设
标定难度大
发动机冷却能力需加强(尤 其是EGR冷却能力)
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
时,并适当增加EGR率,大幅降低NOx,使4A/4B发动机达到欧IV排放工程目标
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
国三技术路线
燃油系统 控制类型 最高喷射压力 噪声 油品的适应性 燃油耗 可靠性 排放一致性 成本
三种技术路线的对比
电控VE泵 位置控制式
1100bar 一般 优 优 一般
达标困难 +
电控单体泵 时间控制式
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三、技术发展存在问题
5、发动机结构 国V以上发动机强化程度非常高,通常升功率能达到45KW/L左右,因此
也要求发动机结构设计采用更先进的技术(如下)。然而目前国内企业的 先进发动机主要技术来源有如下几种,要么直接引进先进发动机的生产许 可,要么花费高昂费用请AVL、FEV技术咨询公司进行开发,要么测绘国外 发动机进行逆向设计。因此缺乏先进发动机结构设计能力,也是技术发展 存在的问题。 高强度、低变形量的发动机本体结构; 高流量系数,低涡流比的四气门缸盖; 减小气门传动机构往复运动质量的双顶置凸轮轴设计; 消除气门间隙的滚子摇臂,液压挺住; 传动机构更为紧凑的链传动和带传动设计
0.46
2.0
0.02 2018年1月1号
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
车用柴油机技术路线
排放标准
国二
国一
国四
国三
电控燃油系统 EGR 增压中冷
高压共轨 增压中冷 后处理
直列泵 S型喷油器 自然吸气
直列泵 P型喷油器Fra Baidu bibliotek增压中冷
2000
2003
2008
2013
7
年份
二、轻型载货车用柴油机技术发展
20
四、营销体系与服务体系变化
1、高端轻卡发动机是市场发展趋势 随着国家政策法规要求轻型柴油机实现达标排放,用户要求其要有良
好的经济性、动力性和舒适性,催生了中高端轻柴这两年的快速发展,从 目前来看此类产品主要为江铃、庆铃、福田、南汽等自产自销发动机。
中高端发动机产品研发周期长、生产资金投入大、生产成本高,但产 品毛利也高,符合经济社会发展的方向,是轻型柴油机行业发展到一定阶 段的必然趋势。 2、竞争格局形成
N1类国V技术路线 N1类整车由于排放标准《GB 18352.5-2013 轻型汽车污染物排放 限值及测量方法》增加了PN(颗粒物数量)要求,所以必须采用 EGR+DOC+DPF技术路线。
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二、轻型载货车用柴油机技术发展
国五技术路线
DPF工作原理:
DPF又称微粒捕集器,即采用过滤材料对排气进 行过滤捕集,是一种物理性的降低排气颗粒方 法,过滤效率可达90%以上,颗粒会积存在过滤 器内,导致发动机背压升高,当压力损失达到一 定值,需要进行燃烧除去颗粒物以达到再生捕集 器目的。
实施阶段 (CO)
(HC) (NOx)
颗粒物 (PM)
执行日期
第Ⅰ阶段
4.5
1.1
8.0
0.61 2000年9月1日
第Ⅱ阶段
4.5
1.1
7.0
0.15 2003年9月1日
第Ⅲ阶段
2.1
第Ⅳ阶段
1.5
0.66 0.46
5.0
0.10 2008年1月1号
3.5
0.02 2013年7月1号 5
第Ⅴ阶段
1.5
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