锡柴EGR柴油机产品介绍

两种技术路线的对比
◆ SCR优点

可实现较高功率
◆ SCR缺点
AdBlue 需机外设施 需要基础设施（非必须） 使用成本优势取决于尿素溶液价格 系统的成本较高 体积、重量大，整车需要较大安装空间
低发热量，对整车冷却系无额外要求
发动机结构相对简单 改善燃油经济性 对燃油品质要求不高
国内技术路线采用情况
国内目前已经获得国Ⅳ环保公告的柴油机中，绝大多数采用SCR技术路线 。主机厂家和用户选择SCR技术最主要的原因是： ①采用SCR技术的国Ⅳ、国Ⅴ柴油机燃油经济性好（未考虑尿素消耗）； ②SCR国Ⅳ、国Ⅴ柴油机对燃油和机油的要求较低。
但是在市场上SCR国Ⅳ柴油机的实际使用中也暴露出一些问题： ①低温排放性能差。尿素在零下11 度会结晶，在长江以北区域必需加装 解冻装臵，进一步增加了成本。且在城市运行工况经常达不到尿素起喷温度， 实际排放污染更严重。 ②随整车携带的尿素溶液一般一次性可供行驶用5,000~10,000km，如尿 素的供应出现问题，会导致OBD报警限行。 而EGR+DOC+POC技术则没有上述使用问题，只要发动机厂家能够提升 发动机本机的性能，通过更先进的机内净化技术得到更好的发动机原始排放， 再通过EGR+DOC+POC技术降低颗粒排放，则无疑也能适应中国地域宽广， 使用环境多样化的特点。
对燃油品质要求高（低含硫量）
国外技术路线采用情况
欧洲大部份选择SCR 作为主流的技术路线；美国则主要选择EGR+DOC+DPF 技术路线。 欧洲重型车选用SCR，轻型车和公交车选用EGR+DOC+DPF 的趋势很是明显。 重型车之所以选择SCR 路线来满足欧Ⅳ/欧Ⅴ排放标准，主要是出于成本因素（欧 洲的燃油价格很高）。但是还有部分地区仍然规定未加装DPF 的车辆不得进入市区。 而目前美国主要采用主动再生EGR+DOC+DPF技术来满足US2007排放法规。 原因在于，美国的燃油价格比较低，尿素供应系统及其相关基础设施建设尚未健全； 同时，US2007HDD标准提出了新车240,000 km无维修的要求，这也在一定程度上 阻止了SCR技术在美国的应用，因为使用SCR技术约每5,000km，就要添加一次尿 素。但最近美国EPA发布了认证SCR技术的轻型和重型柴油车申请排放证书程序 （EPA-HQ-OAR-2006-0886-0002），表明美国市场也开始使用SCR技术。 对于要求更高的欧Ⅵ以及美国EPA2010排放标准，单纯的靠SCR或者EGR+ DOC+DPF技术都很难达到要求，必须把两者相结合才能满足要求。最近，戴姆勒 宣布其Blue Tec系统将采用SCR技术以满足美国EPA2010标准；而康明斯近日也宣 布在其中型柴油机上使用SCR技术以满足EPA2010。
4DX23-E4R柴油机主要结构参数
项 型式 进气方式 燃烧方式 燃烧室型式 气缸套型式 供油系统 目 结构参数 直列、四缸、水冷、四冲程、二气门 增压中冷 直接喷射 ω型 干式 BOSCH-CB18-16共轨系统
缸径×冲程
排量 压缩比 后处理
102×108
3.86 L 17:1 EGR+POC
4DX23-E4R柴油机主要性能参数
型 额定功率 kW 最大净功率 kW 额定转速 r/min 最大扭矩 N.m 扭矩转速 r/min 全负荷最低油耗g/kw.h 加权油耗g/kW.h 296 324 号
4DX23-100E4R 4DX23-110E4R 4DX23-120E4R 4DX23-130E4R 4DX23-140E4R
76 74
NOx排放，从而满足国Ⅳ乃至国Ⅴ排放法规对于PM和NOx的限制。
废气再循环（EGR）+ DOC或DPF 先通过EGR系统将NOX 排放减低到标准要求以下，之后利用 DOC（氧化催化转化器）或者DOC+DPF（颗粒物过滤器）将PM（总 颗粒物）减低到排放标准以下。 DPF分为主动再生和被动再生两种形式，国Ⅳ阶段可以通过采用 EGR+DOC+POC（流通式颗粒捕集器 ）被动再生型技术达到排放标 准。
CA4DLD-E4R平台柴油机
CA4DLD平台柴油机是拥有完全知识产权，其排放指标、排气烟 度满足国Ⅳ具备国Ⅴ潜力，其经济性、动力性在国内开发或引进的柴 油机中处于优势。 是中、轻型客车、载货车，中、轻型低排放卡车、非道路车辆及 固定动力的理想配套动力。
4DLD-E4R柴油机主要结构参数
项 型式 进气方式 燃烧方式 燃烧室型式 气缸套型式 供油系统 目 结构参数 直列、四缸、水冷、四冲程、四气门 增压中冷 直接喷射 ω型 湿式 DENSO（1800bar）共轨系统
燃油泵采用法兰安装方式，固定于前端齿轮室上。
柴油机的轮系布臵在柴油机的前端，采用成熟的结构布臵方式并采用斜齿轮，有效地降低 噪声，提高传动力矩。机油泵由原凸轮轴驱动的斜插式形式优化成前端齿轮驱动。 结合EGR技术方案，冷却水单侧进水优化成双侧进水；
EGR技术方案采用电动EGR、国产POC+DOC，同时增加后处理压差传感器随车附件。
锡柴国Ⅳ技术特点
以节能为目标, 充分优化机内净化潜力 采用综合机外净化技术，适应国Ⅳ、国Ⅴ环保法规和国内市场现状， 全系列产品采用SCR和EGR+DOC+POC双技术路线 自主开发“集成化”技术，降低关键零部件成本 性能个性化，增强产品竞争力，提高企业效益 掌控产品核心技术，实现可持续自主发展
锡柴EGR技术特点
缸径×冲程
排量 压缩比 后处理
108×120
4.4 L 17.5:1 EGR+POC+DOC
4DLD-E4R柴油机主要性能参数
型 额定功率 kW 号 4DLD-13E4R 98 96 450 4DLD-14E4R 105 103 2500 450 1300～1700 ≤202 ≤218 18 530 600 4DLD-15E4R 112 110 4DLD-17E4R 127 125
4DX23-140E4R柴油机性能曲线
203
2.5 2.0
450
202
206
SOOT_E [FSN]
1.5 1.0 235 230 225 220 215 0.5 0.0 -0.5
400
227
350
205 205
FUELCOSP [g/kW.h]
300
215 217
Torque [Nm]
210 205 200
锡柴为适应排放开发的需求，自主开发了基于热端布臵的EGR及 控制系统，主要特点：
EGR蝶阀热端布臵：发动机瞬态响应性能较冷端布臵的EGR阀明显
改善。 EGR阀采用智能电机驱动：瞬态过程的EGR控制更加准确，响应速
度较气动控制的EGR系统快得多。
EGR气体混合前进行充分冷却：混合后的温度处于较低水平，发动 机的排放，油耗，烟度，加速响应，NOx及PM排放均得到改善。 EGR自主集成开发：核心资源不受其他竞争对手控制，成本相对较 低，竞争优势明显。 热端EGR蝶阀及控制系统的开发，为该系列机型国Ⅴ以上排放技术 的继续升级打下基础。
40 20
100
Torque [Nm]
0
250 300 300
300
50
0 1000
1200
1400
1600
1800 2000 Speed [rpm]
2200
2400
2600
2800
4DX23柴油机采用BOSCH CRS2-16共轨系统，主要包括：电控喷油泵（ CB18-16）、， 高压油轨（ HFRN2-16 ）、喷油器（CRI2-16）及线束、传感器、ECU（ EDC17CV54
◆热端EGR阀缺点 相同流量下由于废气温度高，所需体积
更大 由于有耐高温要求，系统的成本较高
◆ 冷端EGR阀优点 可避免冷却措施，结构布臵容易 EGR阀温度相对较低，变形小，泄露量
更低 无耐高温要求，成本较低
◆冷端EGR阀缺点 EGR阀前废气总体积大，不利于柴油机
瞬态响应性能 EGR冷却器中长期有废气，易产生积垢 与腐蚀 EGR冷却器中长期有废气，给冷却系统 增加了不必要的负担
NOx
NOx
5 4 3 2 1
[g/kWh]
JP 2005
1 0.04 0.08 0.12
2
3
4Байду номын сангаас
5
[g/kWh]
国Ⅳ(2013) 国Ⅲ(2008) 国Ⅱ(2003)
JP 2008
日本
JP 2003
0.16 0.20
中国
典型国Ⅳ技术路线
NOx和PM的折衷趋势
两种技术路线简述
选择性催化还原（SCR） SCR系统是通过机内净化降低PM排放，然后利用SCR系统降低
TORQUE [Nm]
140 120 100 80 60
250
210
210 220
215
200
Power [kW]
215
220
230
220
150
230
230 250 250
500 450 400 350 300 250 200 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 Speed [rpm]
对机油品质要求不高
◆ EGR+DOC/DPF优点

系统购臵成本低 催化器体积小，整车易布臵 重量轻，可增加整车有效负载 排放控制无需新建基础设施 使用成本低（不需要添加尿素）
◆ EGR+DOC/DPF缺点
燃油消耗率高 最高功率的限制 高发热量（较国3提高25%以上），需
要加大冷却系统
enhance）等；
EGR系统采用热端布臵，有利于减少阀积炭、动态响应快，有利于排放控制。 采用铝合金带内冷油道的活塞，活塞材料采用BH135。 连杆采用胀断式结构。 配气机构采用侧臵布臵方式，结构紧凑，传动可靠。 进排气管异侧，对进排气组织及整车的匹配有利。 发动机的前后悬臵布臵在机体及飞轮壳上，有效保障柴油机的稳定及工作的可靠。
锡柴EGR技术特点
◆ 热端EGR阀优点 在急加速过程中，可以临时关闭EGR阀
，从而减少废气的膨胀空间，能够有效利 用柴油机低速时的脉冲增压，提高稳态的 低速扭矩，这有利于柴油机取得较好的瞬 态响应性能 在稳态工况中，能够降低中低负荷的烟 度 由于经过热端阀的废气温度更高，有效 防止了密封面处的积垢 减少了冷凝酸液对EGR冷却器中的腐蚀
83 81
90 88 2800 343 1800-1960 ≤210 ≤250
98 96 380
105 103 450
最大允许爆压MPa
机油燃油消耗比 使用环境 满足排放法规 允许海拔高度 B10寿命
16
≤0.2% -25-45℃ 满足GB17691-2005 第四阶段排放法规 ≤2000m 200,000公里
最大净功率 kW
额定转速 r/min 最大扭矩 N.m 最大扭矩转速 r/min 外特性最低燃油耗 g/kW.h 加权油耗 g/kW.h 最大允许爆压 MPa
机油燃油消耗百分比 %
使用环境 满足排放法规 允许海拔高度
≤0.2
-25~45℃ 满足GB17691-2005 第四阶段排放法规 ≤2000m
锡柴四缸国四排放技术对策
一汽锡柴
2014年5月
一、锡柴国IV 排放控制技术路线 二、锡柴EGR路线国IV产品介绍
国Ⅳ标准实施时间
PM [g/kWh]
美国
US 2004
0.16 0.12 0.08
欧洲
EU 3 (2000) EU 4 (2005)
US 2007 2010
0.04 EU 5 (2008)
噪声dB(A)
B10寿命
≤94
500,000公里
CA4DLD-17E4R 柴油机性能曲线
外特性
140 120 100 80 650 600
TORQUE [Nm] POWER [kW]
万有特性
700
600
198 201
195 195
198 202 195 217
60 40 20
210
500
550 500 450 400 350 300
CA4DLD热端EGR阀及控制系统专利示意图 EGR冷却器
EGR阀总成
控制电机
连杆机构
一、实现国IV 排放技术路线 二、锡柴国IV产品介绍
4DX23-E4平台柴油机
4DX系列柴油机是在原国Ⅲ机基础上对缸体、缸盖、曲轴等零部 件进行重点强化，对进排气系统、润滑系统、冷却系统进行重点优化， 采用BOSCH系统达到国Ⅳ标准，其整体品质比国Ⅲ机有较大提升。 是3吨轻型载货车， 6～7米前/后臵轻型客车、公交车、校车及底 盘的理想配套动力。