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锡柴国Ⅲ柴油机培训教材一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂第一部分国Ⅲ排放标准介绍及其背景国Ⅲ排放标准介绍及其背景柴油机排放达到国Ⅲ所需采用的手段柴油机电控技术的发展历程及优点第一部分国Ⅲ排放标准介绍及其背景背景之一全球环境状况的持续恶化，内燃机是环境污染的罪魁祸首之一，其产生的废气中包含大量的CO，NOX，HC化合物和没有完全燃烧的炭烟（ParticleMetal）等有害物，给大气和生活环境造成极大污染。因此控制发动机的废气排放是目前面临的紧迫任务之一。背景之二由于汽车大量增加，从汽车尾气排放到大气中的污染物也大量增加。1960年，美国加州制订了世界上第一个汽车尾气地方性法规，并于1965年7月开始实施，称加州标准。1992年，欧盟出台了ECER49，即欧洲I号标准，对汽车尾气NOX、CO、HC、PM以及烟度进行全面限制。美国、欧洲、日本柴油机排放标准的最新进展计划标准实施时间NOX（g/kw·h）PM（g/kw·h）I19985.40.13II20042.70.13美国阶段III20071.580.014III20005.00.10IV20053.50.02欧洲V20082.00.02新短期20004.50.49日本新长期20053.380.18国III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阶段标准执行时间。标准实施时间NOXg/kw·hPMg/kw·hHCg/kw·hCOg/kw·h烟度m-1国I20008.00.361.14.54.02.11.51.5－II20047.00.151.1－III20075.00.100.660.8IV20103.50.020.460.5V20122.00.020.460.5柴油机排放达到国Ⅲ所需采用的一些手段必须采用增压中冷技术√（欧Ⅱ已实施）嘴端压力至少1300巴的燃油喷射√（欧Ⅱ已实施）比欧II发动机更为充分的气缸内换气过程（四气门技术）√优化的燃烧室涡流形成（小涡流比的缸盖）√带有能精确控制喷油时间、喷油形式的电子控制燃油喷射系统（电控共轨技术）√带有冷却装置的排气再循环系统（欧Ⅳ采用）可选装催化转化器和颗粒捕捉器等后处理装置（欧Ⅳ采用）机油（API）：项目欧I欧II欧III欧IVEN590-1993EN590-1999EN590-2000EN590-2005十六烷值≮49495151硫含量ppm≯200050035050•采用满足国III要求的柴油、机油柴油（EN590）：项目欧I欧II欧III欧IV等级CD（CE）CF-4CH-4CI-4高且精准的燃油喷射系统由于国III排放需要通过严格控制气缸内的燃烧放热规律来实现排放指标，这就要求严格控制燃油系统在柴油机的不同工况、在一次喷油的过程中严格按规定油量、规定的供油方式形式进行每一个循环的喷油，毫无疑问这种精准的喷射决不是目前所用的机械控制的直列泵所能实现的。目前国际上通行的是采用电调、电控技术。国外大量的试验研究和整机开发经验表明，一个高于1300巴的燃油喷射压力是欧III柴油机的昀起码条件，为建立如此高的喷射压力通常采用的手段有以下几种：z可变预行程电调直列泵（带有TICS结构）；z高品质的分配泵；z每缸独立设置的单体泵；z每缸独立工作的泵喷咀；z把单体泵集成起来的新型直列泵；z电控高压共轨系统。发动机电控技术的发展历程早在上个世纪70年代，人们就开始研究发动机电子控制技术来替代机械控制，到目前为止，已经研究并生产出许多功能各异的柴油机电子控制技术，大部分已经产品化并投放市场。这期间经历了三代：第一代：位置控制系统第二代：时间控制系统第三代：时间－压力控制系统（电控高压共轨系统）第一代柴油机电控燃油喷射系统——位置控制系统。这种系统的主要特点是保留了大部分传统的燃油系统部件，如喷油泵－高压油管－喷油嘴系统和喷油泵中齿条、齿圈、滑套、柱塞上的螺旋槽等零件，只是用电子伺服机构代替机械式调速器来控制供油滑套或燃油齿条的位置，使得供油量的调整更为灵敏和精确。这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的TICS系统。第二代柴油机电控燃油喷射系统——时间控制系统。这种系统可以保留原来的喷油泵－高压油管－喷油器系统，也可以采用新型高压燃油系统。其喷油量和喷油定时是由电脑控制的强力高速电磁阀的开闭时刻所决定：电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷油结束。即喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭时间的长短，因此可以同时控制喷油量和喷油定时。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，对喷射定时和喷射油量控制的自由度更大。第三代柴油机电控燃油喷射系统——时间－压力控制系统，也称电控高压共轨系统。这种系统包括了高压共轨系统和中压共轨系统。这是20世纪90年代国外昀新推出的新型柴油机电控喷油技术。该系统摈弃了传统的泵－管－喷嘴的脉动供油方式，代之用一个高压油泵在柴油机的驱动下，连续将高压燃油输送到共轨管内，高压燃油再由共轨送入各缸喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。第四部分电控共轨柴油机介绍——共轨篇国III柴油机电控共轨总体布置电控共轨及其优点电控共轨系统的结构和原理高压油泵高压油轨高压油管高压油管接管电控喷油器低压油管燃油滤清器国III柴油机电控共轨总体布置进气压力传感器加机油口油气分离器燃油温度传感器进气温度传感器转速传感器喷油泵起动机油底壳放油螺栓空调压缩机燃油滤清器发电机共轨管进气口水温传感器出水口6DL1-32E3电控高压共轨系统这是一种近十年刚发展出来的新型燃油系统，但技术已经相当成熟，轨压可达到1600巴（bar)，而且控制柔度非常大，可用于欧III及以上排放要求，非常具有发展前途。电控高压共轨系统在结构上主要有高压油泵、高压共轨管、高压油管、喷油器、ECU及各类传感器组成。由于其工作特点，高压油泵的驱动力矩通常只相当直列泵的1/3～1/5，外型尺寸也不大。电控共轨系统的主要组成部分更适于大批量生产。生产批量越大，生产成本越低。国内的采购可通过BOSCH、DENSO采购。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。电控高压共轨系统具有昀低的成本。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昀佳控制。电装ECD-U2共轨系统工作原理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、低压油管、柴滤、油箱等。锡柴6DL1-32E3共轨系统部件组成图输油泵进油口输油泵出油口手油泵油泵润滑油进口高压油泵回油凸轮位置传感器接头高压油出口1PCV1高压油出口2PCV2压力控制阀2压力控制阀1手油泵手柄高压油泵进油口电控高压油泵压力控制阀低压燃油回油M18×1.5-6H润滑油进油口凸轮轴传感器接口高压油泵进油口Φ16.2高压油出油口输油泵出油口Φ16.2输油泵输油泵进油口Φ16.2压力控制阀ECU接口6DL1电控高压油泵6DF3电控高压油泵输油泵进油口输油泵进油口输油泵出油口，到柴滤高压油泵进油口高压油泵出油口，到共轨管高压油泵出油口，到共轨管油泵回油口油泵回油口油泵高压油管燃油温度传感器4DL1电控高压油泵4DF3电控高压油泵手油泵：用于燃油喷射系统部件更换后油路排空气。输油泵：位于高压油泵的左侧，与高压油泵集成在一起，提供高压油泵一定压力的燃油。低压燃油进、出油口：油泵的左侧有三个低压燃油接头，两个较低，位于输油泵上；一个较高，靠近油泵的高压油出口。输油泵上靠机体内侧的一个为输油泵的进油，应与燃油柴油初级滤清器出口相连，外侧为输油泵出油，应与柴油精滤器的进油口相连。靠近高压油出口的为高压油泵进油，应与柴油精滤器的出口相连。高压油泵：HP0型高压油泵有两个高压柱塞泵，靠飞轮端为油泵1，靠前端为油泵2。分别由两个三个土缘的凸轮驱动，按时将六缸所需要的燃油供应给高压油轨。压力控制阀（PCV）：位于油泵上部的两个黄色阀体，分别控制两个泵的供油量与供油时刻。两个电磁阀分别各对应一个线束插头，靠飞轮端为阀1（PCV1），靠前端为阀2（PCV2）；其作用是调整共轨管内的燃油压力。其方法是调整供油泵供入共轨管内的燃油量。高压油出口：两个高压油出口，分别与轨的两个入口对应。油泵为机油润滑，在油泵前端有一个润滑油进油接头。凸轮轴位置传感器（Gsensor）：凸轮轴位置传感器用于判断发动机第1缸压缩上止点的到来时刻，作为喷油的基准信号，在曲轴转速传感器故障时可以维持发动机跛行功能。HP0型高压油泵内部集成了一个凸轮轴位置传感器和一个相应的信号盘。凸轮轴位置传感器的插头在油泵正面中部位置。a柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔；b柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压燃油经控制阀流回低压腔；c在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油路被切断，柱塞腔中的燃油被压缩，燃油经出油阀进入高压油轨。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的；d凸轮经过昀大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。高压油泵工作过程流量限制阀高压油进油口压力限制阀轨压传感器油轨固定孔高压共轨管：轨压限制阀进油接口×1出油接口×4轨压传感器高压共轨管的作用：共轨管将供油泵提供的高压燃油经稳压、滤波后，分配到各喷油器中，起蓄压器的作用。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高压油轨中的压力波动控制在5Mpa之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。z将高压油泵输出的高压油储集在共轨油腔内，维持ECU所设定的共轨压力。z向各缸喷油器供应高压燃油。z轨压限制阀：当共轨压力超过共轨管所能承受的昀高压力时，轨压限制阀会自动开启，将共轨压力降低到约30Mpa。z流量限制阀（FlowDamper）：在轨的上部有六个流量限制阀，分别与六个缸的高压油管相连。当某一缸的高压油管有泄漏或喷油器故障而导致燃油喷射量超过限值时，流量限制阀会动作，切断该缸的燃油供应。z高压油进油口：轨的外侧有两个进油口，分别与高压油泵的高压油的出油口相连。z轨压传感器：轨压传感器位于共轨的右侧，带有一个线束插头。流量限制阀作用：¾在非常情况下需要阻止喷油器常和开持续喷油。为达到这一目的要求，一旦从轨道输出的油量超过规定的水平，流量限制阀就关闭通往这一喷油器的高压油路。连接：¾流量限制阀两端带外螺纹，连接在轨道和