了解认识柴油发动机燃油排放 国三标准

柴油机喷油技术的发展
燃烧过程是柴油机工作的“核心”，而喷油系统对燃烧过程及其工作品质， 特别是对排放的污染物种类及数量起着重要的作用。因此，对柴油机喷油系统 的研究一直成为研究者们的关注热点。 柴油机喷油技术经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操纵式喷油这 两个发展阶段。而现代电控喷油技术的崛起，则应归功于计算机技术和传感检 测技术的迅猛发展。目前电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制 型。 共轨式电控燃油喷射技术正是属于后者。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动 供油的原理，而是通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷 油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁阀的开启与闭合，定时、定量 地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比 和良好的雾化，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。
国Ⅲ排放WP6系列柴油机结构介绍
燃油系统
采用BOSCH的CPN2.2高压共轨燃 油系统，能够提供最高1600Bar的 喷油压力，结合ECU的调整可以实 现喷油量与正时的灵活控制，达 到低排放与低油耗
国Ⅲ排放WP6系列柴油机结构介绍
电控装置
采用BOSCH的电控单元，具有稳定的系 统处理能力；多层次的系统保护和纠错 措施，提高发动机的可靠性和安全性 采用CAN和K总线可以实现与整车电控 单元的自由通信，更人性化地实现整车 故障诊断和报警处理
WP6结构特点
WP6的燃油系包括：粗滤器、高压油泵、高压油管、共轨管、喷油器 电控系统包括：ECU、线束（两根）、传感器（6个）、油量计量单元 气缸盖：喷油器的安装尺寸变了 气缸体：为安装共轨管、粗滤器等增加了凸台和安装孔 标配放气阀增压器 取消了火焰预热装置，增加了电加热装置 活塞及活塞环改变为适应国Ⅲ需要的活塞及活塞环 因安装传感器改动的部位：飞轮、飞轮壳（转速传感器），进气管（进气压力传 感器），出水管（水温传感器），垫块（机油压力传感器）
国Ⅲ排放WP6系列柴油机结构介绍
WP6国Ⅲ柴油机是潍柴动力自主研发，采用BOSCH公司先进的高压 共轨系统，对燃烧系统、进排气系统进行了全新的设计
传承DEUTZ柴油机的技术优势，满足国Ⅲ排放，经济性、可靠性、 排放和噪声等技术指标居国内领先水平
国Ⅲ排放WP6系列柴油机结构介绍
WP6柴油机
国Ⅲ排放WP6系列柴油机结构介绍
国际柴油机先进技术同步更新
设立潍柴动力欧洲研发中心，同国际知名柴油机研发机构联合开 发，保证技术同步更新，保持与先进零部件制造商良好的合作关 系。 电控共轨系统全球同步更新，保证技术领先性。
潍柴动力 欧洲研发中心
产品可靠性技术特点
线上设备全部由局域网相连，进行计算机管理，可以实时 掌握生产状态。 整条线包括50台加工中心、8台智能机器人、5台精加工中 心和三座标测量机，设备全部由德国HELLER 、丰田工机公 司TOYODA进口。
产品可靠性技术特点
全自动刚性加工生产线
全线引进国际一流 智能自动化生产设备。 生产节拍：生产一 台发动机仅用时2.1 分钟。
产品可靠性技术特点
全自动装配生产线
采用自动装配、自
动测量设备。 采用自动智能AGV 输送机器人。 可满足国III、国 IV发动机的大批量装 配生产需要。
国Ⅲ排放WP6系列柴油机结构介绍
２．采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油嘴间相互影响小，喷射 压力控制精度较高，喷油量控制较准确。 ３．高速电磁开关阀频响高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大， 并且能方便地实现预喷射、后喷等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和 降低废气排放提供了有效手段。 ４．系统结构移植方便，适应范围宽，不像其它的几种电控喷油系统，对柴油 机的结构形式有专门要求；尤其是高压共轨系统，均能与目前的小型、中型及重 型柴油机很好匹配，因而市场前景看好。
从以上可以看到，柴油机共轨式电控燃油喷射技术是 一种全新的技术。它集成了计算机控制技术、现代传感检 测技术以及电子控制结构于一身。以下结合我们过去对柴 油机的认识和现在电控柴油机的特点讲述，我们意欲使学 员对计算机技术在电控柴油机应用中有切实体会。
实践中操控柴油机，机器 会有转速高低的变化，把油门 定在某一位置，柴油机会在相 应的转速平稳运转，这是大家 熟悉的情况。可是—柴油机基 本工作原理是以四冲程完成一 个工作循环，很容易理解。柴 油机四个冲程，每一冲程完成 的时间是不一样的，而且每一 个冲程的完成也不是匀速的， 但是由严格的规律。所谓非匀 速，时间单位是非常小的，人 是无法感受的。过去理论上了 解，没有应用性非匀速测试装 置。
欧Ⅲ排放法规与欧Ⅱ排放法规相比，CO排放将由4.0g / kW· h降到 2.1g/kW· HC排放将由1.1g/kW· h, h降到0.66g/kW· NOx排放将由 h。 7.0g/kW· h降到5.0g/kW· h。PM排放由0.15g/kW· h降到0.10g/kW· h。 欧洲重型车用柴油机排放法规
油车NOx和颗粒的排放量分别约占全部车辆相应排放总量的75%
和98%。
目前，我国中重型载货车基本上都已实现柴油化，承担着我 国公路货运的重要任务柴油车对我国的环境影响越来越大。近年 来，在排放法规的推动下，我国车用柴油机的技术水平已有了明 显的提高，大多数过去国内自行开发的一些机型都已能达到欧Ⅰ 或欧Ⅱ排放标准，并已成为我国发动机行业走自主开发道路的一 个成功典范。 为了创造一个洁静的生活环境，我国正在加紧制定欧Ⅲ排放 法规。基本预测认为，我国最迟将会在2008年前实施欧Ⅲ排放法 规。
柴油机喷油技术经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操 纵式喷油这两个发展阶段。而现代电控喷油技术的崛起，则应归功 于计算机技术和传感检测技术的迅猛发展。目前电控喷油技术已从 初期的位置控制型发展到时间控制型。
共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统，将 喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压 油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压实现精确控 制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴 油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的 缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于共轨管压力和 电磁阀开启时间的长短.
共轨系统的特点
柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控 制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。它不仅能达到较高的喷 射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且能实现预喷射和后喷，从而优化喷 油特性形状，降低柴油机噪声和大大减少废气的排放量。该技术的主要特点是： １．采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十 分方便，并且可控参数多，益于柴油机燃烧过程的全程优化。
潍柴动力国III商用车发动机产品规划
197kW 132kW WP7 155kW 247kW WP10 WP6 110kW 50 100
WP4
WP12 235kW
353kW
110kW
WP5
蓝擎高端配置
WP12 276kW 323kW
176kW
132kW 150 200 250 300
蓝擎标准配置
350 400 kW
曲轴转速传感器
原理：电磁感应 功能：1、曲轴（发动机）转速 2、曲轴上止点位置
曲轴转速传感器
1 2 3 4 5 6
飞轮齿孔
1 2 3 4 5 6
Байду номын сангаас
电压信号
整形后信号
可以看出柴油机的非匀速变化数字信号被电脑读取， 是轻松的事情。而非匀速的规律性被电脑识别，所以 ECU在发动机每一工作瞬间都会计算了解气缸的工作情 况。
。
共轨式电控燃油喷射技术正是属于后者。该技术不再采用传统
的柱塞泵脉动供油的原理，而是通过共轨直接或间接地形成恒定的 高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高 速电磁阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃 烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以 及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。
1998.10
2000.10 2005.10
欧Ⅴ
欧Ⅵ
1.5
0.46
2.0
1.36
0.02
0.02
0.5
2008.10
2012 ?
前言
实现更高效、更清洁的燃烧，是两大世界性问题——能源 和环境问题对内燃机提出的永远要求。
目前世界上汽车已成为可吸入颗粒和NOx排放的主要污染源。
在一些国家和地区，车用柴油机排放在发动机对环境排放贡献 度要达到70%左右。如据报道，日本直喷式柴油机载货车NOx排 放量约占其全部车辆NOx排放总量的34%；其颗粒排放量约占全 部车辆颗粒排放总量的71%。我国香港地区的测试表明，2001柴
排放 法规 欧Ⅰ CO (g/kW.h) 4.5 HC (g/kW.h) 1.1 NOx (g/kW.h) 8.0 PM (g/kW.h) 0.36 烟度 执行 时间 1993.10
欧Ⅱ
欧Ⅲ 欧Ⅳ
4.0
2.1 1.5
1.1
0.66 0.46
7.0
5.0 3.5
0.15
0.10 0.02 0.8 0.5
现代柴油机对燃油系统及其控制装置的要求
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 高压喷射或超高压喷射 灵活的喷油压力控制 喷油速率控制：预喷射，分段喷射，快速停油 灵活的喷油定时控制 与运行工况相匹配的喷油量、增压压力和喷油定时 与温度相关的启动油量 与负荷相关的怠速控制 整个产品寿命中的小公差，高精度
为此共轨式电控燃油系统是理想的选择
实现更高效、更清洁的燃烧，是两大世界性问题——能源和 环境问题对内燃机提出的永远要求。 从八十年代起，随着电控技术的成熟，汽油机传统的机械化 油器和机械点火定时机构分别被电控多点汽油喷射系统以及电子 点火定时系统所取代。由于对点火定时、喷油量、喷油定时等参 数实现了更灵活的控制，其经济性、动力性和排放均有了很大的 改善。 对于柴油机，传统的机械供油系统越来越难以满足日趋苛刻 的排放法规、经济性以及舒适性的要求，正逐步被功能完善的电 控燃油系统取代。除喷油量和喷油定时外，对喷油压力、喷油速 率(预喷射量、多次喷射)以及EGR等参数随发动机运行工况进行 合理控制，被证明是改善柴油机复杂的排放折衷问题、提高综合 性能的有效手段。
凸轮轴相位传感器
原理：电磁感应
相位确定：采用（n+1）齿定位
同步信号
机械控制燃油系统的柴油机，供油提前角对机械性能的影响非常重要，对柴 油机维修检测时供油提前角会时常涉及。对于供油提前角的理解和处理能体现一 个维修人员的水平。 所谓提前角是因为柴油喷入汽缸到发火有一个准备期，但各种工况下准备期 是不一样的，机控柴油机的供油提前角在机械全过程的工作中是矛盾的。有用提 前器缓解矛盾的措施，但机控柴油机供油时间的矛盾是无法从根本上解决的。
了解认识国三柴油机
潍柴动力股份有限公司 2013年8月4日
前言
发动机只要工作，就会从排气口排出废气。废气 对环境的危害是客观存在的。采用一些技术措施，就 会减少废气中有害气体的含量。为此要制定一个标准 ，国二国三是我们国家对公路柴油机制定的排放法规 。过去经常听到国二国三的叫法——欧二，欧三排放 标准在发动机行业认同度较高。我们国家根据我国具 体情况，依据欧二，欧三标准，制定了国二，国三排 放法规。
潍柴动力国Ⅲ系列柴油机 结构特点
现有的欧Ⅲ系统 UPS单体泵 电控单体泵
电控泵喷嘴
电控高压共轨燃油喷射
UIS泵喷嘴
CRS共轨燃油喷射系统
潍柴动力国III商用车发动机产品规划
潍柴动力在商用车动力领域经过二十年的探索和研究， 对该领域发动机的环保性、动力性、经济性、可靠性等 方面有了更深层次的理解。 按照中国政府对发动机动力排放法规阶段要求的时 界限，对潍柴动力商用车发动机产品进行了规划。 间
潍柴动力国III商用车发动机产品规划
随着国内环境保护力度的不断加强，对机动车排放要求越来越 严格，排放标准不断提升，预计2008年开始实行机动车第三阶 段排放标准： 实施时间 2000年 2002年 20062008年 国III 2010年 2012年
排放标准
国I
国II
国IV
国V
北京、深圳已经在06年率先实行国III排放标准；广东全省、沈 阳、厦门07年1月1日起全面实施国III排放标准，其它地区预计 08年全部执行。