PDF《宣读交流》

5 的废气进行冷却,即冷却废气再循环系统. 目前常用的 EGR 阀的控制方式有两种: (1) 一种是真空度控制 EGR 阀的开关, 这种控制方式需要发动机提供一个真空源, 结构布置改动比较大,并且瞬态响应较慢. (2)一种是电动 EGR 阀,利用电机来 执行 EGR 阀的开关,瞬态响应较快. 考虑 4JB1 国Ⅳ柴油机需要进行瞬态循 环排放试验,并且发动机本体没有真空源, 还需要增加真空泵等零部件,因此 4JB1 国 Ⅳ柴油机采用了比较先进的电动 EGR 阀. 不同工况的 EGR 率会不同,根据排放 及性能需要进行标定,下面有详细的 EGR 率的标定.增加 EGR 阀后排放试验的结果 不在这里阐述, 将在下面排放标定章节详细 叙述试验结果. 3.6 排放标定 在发动机燃油系统、燃烧室、增压器、 EGR 等经过试验确定了最佳组合后,进行 详细的排放标定,主要进行的标定内容有: (1)轨压标定,标定时利用 HORIBA 的排放设备测量NOx 值, AVL415 测量烟度, 根据不同转速和扭矩下 NOx 值和烟度的变 化, 来优化不同扭矩和转速下的轨压, 优化 后的轨压分布见图 3. 图3轨压分布图 (2) 供油主喷角标定, 优化后供油主喷 角的分布见图 4. (3) 预喷标定, 优化后的预喷时间 MAP 见图 5. (4) EGR 率标定, 标定后的进气量 MAP 图见图 6. (5) 万有特性油量标定, 标定后的万有 特性曲线图见图 7. 图4供油主喷角分布图 图5预喷时间 MAP 图图6进气量 MAP 图图7万有特性曲线图 内燃机科技(上)

6 3.7 标定后的效果 3.7.1 发动机性能改善效果 (1)1000r/min 时的扭矩由国Ⅲ阶段的 180N・m 提升到 200N・m, 烟度小于 0.8FSN. (2) 在改善排放的基础上, 外特性最低 比油耗小于 215g/(kW・h),最低油耗区在 1500r/min 到1900r/min,在1800r/min 时比 油耗达到

210 g/(kW・h). (3)外特性涡前最高排温小于 700℃. 3.7.2 发动机排放效果 经过燃烧优化和精细标定后, 气体排放 已经达到国Ⅳ排放标准, 因此下一步改进主 要是针对颗粒排放采取措施, 目前比较有效 的先进的技术路线就是 DPF 和DOC+POC, 从成本和市场来考虑, 我们选择 DOC+POC 技术路线,下面就将详细介绍此技术路线. 表5标定后排放结果(不带后处理) ESC ETC ELR CO/(g/kW・h) 1.296 2.125 HC/(g/kW・h) 0.341 0.465 NOx/(g/kW・h) 3.05 3.09 PM/(g/kW・h) 0.059 0.064 烟度/1/m 0.21 3.7.3 发动机的噪声改善效果 由于在标定时采用了多次喷射措施, 并 且增加冷却 EGR 技术,使燃烧温度和压力 升高率降低,因此噪声也得到很大的改善, 怠速噪声由原来的 74Db(A)降到 70dB (A) ,额定点噪声也由原来的 98dB(A)降到95dB(A) . 3.8 DOC+POC 后处理技术 3.8.1 DOC 原理 目前常用的 DOC 是以堇青石蜂窝陶瓷 或铁铬铝合金作为载体, 以储量非常丰富的 稀土材料作为催化剂的助催化活性组分, 以 少量的贵金属作为主催化活性组份, 当柴油 车排放出的废气通过该净化器时, 当温度较 低时, 由于该催化剂具有独特的结构, 可以 将颗粒物中的 SOF 组份和 HC 化合物吸附 在催化剂表面, 当废气温度升高后, 催化剂 的温度也随之升高, SOF 和HC 会在催化剂 表面燃烧,转化为 CO2 和H2O 排放,同时 又恢复了吸附功能, 因而可以重复循环使用 并具有较长的使用寿命. 3.8.2 POC 原理 POC 是以一定丝径、一定网眼密度的 铁铬铝合金作为载体.经过特殊的结构设 计, 使得排气气流能尽可能多的延长与涂层 表面接触时间, 同时可以将一部分的颗粒物 捕集在载体上,而该种结构相比于壁流式 DPF 又不是完全的使气流从载体壁上流出, 从而使得在实际应用中不会发生明显堵塞. 上面所涂涂层主要是以稀土材料作为催化 剂的助催化活性组分, 以少量的贵金属作为 主催化活性组份, 当柴油车排放出的废气通 过催化剂时, 在温度较低时, 由于该催化剂 具有独特的结构,可以将颗粒物中的 SOF 组份和部分碳颗粒吸附在催化剂表面, 当废 气温度升高后,催化剂的温度也随之升高, SOF 会在催化剂表面燃烧,转化为 CO2 和H2O 排放,而前级 DOC 将发动机排气中的 NO 氧化成 NO2, 利用 NO2 去催化氧化催化 剂表面捕集的碳颗粒部分. 以此恢复了捕集 功能, 因而可以重复循环使用并具有较长的 使用寿命.POC 安装在 DOC 的后面. 3.8.3 POC 再生燃烧去除颗粒物的原理 在前级 DOC 催化器的氧化作用下, NO+O2→NO2,以及柴油机本身缸内的燃 烧,产生一定量的 NO2,NO2 进入 POC,在 含有贵金属的特殊化学涂层的催化作用下, NO2 分子键在较低温时(250℃左右)就可 断裂, 所需能量为 305kJ/mol, NO2→ NO+O2, 产生的 O 与被捕捉到的 C 颗粒燃烧,生成 CO2. 这就是 POC 在柴油机车辆中去除碳颗 粒的主要机理, 大部分的普通行驶工况都能 满足POC中的再生温度 (250℃起, 至500℃) , 4JB1 国Ⅳ柴油机开发