國六柴油車發(fā)動機系統(tǒng)的匹配探討

梁小剛

摘 要：在國六汽車產(chǎn)品開發(fā)中，國六發(fā)動機系統(tǒng)的匹配是很重要的。本文通過介紹主要國六發(fā)動機的技術(shù)路線、外圍系統(tǒng)的組成部分和匹配內(nèi)容，對產(chǎn)品開發(fā)起到推進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：國六柴油車 發(fā)動機外圍系統(tǒng)

Study on Matching of Engine System of National Six Diesel Vehicles

Liang Xiaogang

Abstract：In the development of National six automobile products， the matching of national six engine system is very important. This paper introduces the technical route， components and matching content of the peripheral system of the main national six engine， which will promote the product development.

Key words：National six diesel vehicles? ?Engine peripheral system

1引言

國六柴油車主要裝配滿足國六b階段排放的發(fā)動機，目前以高壓共軌+EGR的發(fā)動機為主，后處理的技術(shù)路線采用DOC+DPF+SCR+ASC。在國六汽車產(chǎn)品開發(fā)中，外圍系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)若與整車匹配不好，就不能起到好的減少排放的作用。甚至?xí)黾佑秃模绊戃囕v的動力性。因此為使整車在性能不影響的情況下，排放尾氣滿足國六排放標(biāo)準(zhǔn)，就必須通過合理的設(shè)計，使后處理裝置對發(fā)動機燃燒后的尾氣進(jìn)行有效處理。

國六排放標(biāo)準(zhǔn)是國家第六階段機動車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，國六分為a階段和b階段。與a階段相比，在b階段，增加了整車試驗PN（粒子數(shù)量）要求，增加遠(yuǎn)程監(jiān)控車載終端要求，提升了海拔高度以及擴大了PEMS測試的載荷范圍。詳見表1。

排放污染物主要有HC（碳?xì)浠衔铮?、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通過更好的催化轉(zhuǎn)化器的活性層、二次空氣噴射以及帶有冷卻裝置的排氣再循環(huán)系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，控制和減少汽車排放污染物到規(guī)定數(shù)值以下的標(biāo)準(zhǔn)。

從圖1可以看出，從國五到國六，不但對NOx的排放要求更嚴(yán)，從2.0g/kWh降低到0.4g/kWh。而且對PM的排放也要求更嚴(yán)，從0.02g/kWh降低到0.01g/kWh。

2 發(fā)動機外圍系統(tǒng)的組成部分

國六的發(fā)動機外圍系統(tǒng)相比國五，發(fā)動機本體上增加了EGR系統(tǒng)，后處理器總成增加了DOC，DPF，ASC及相關(guān)的傳感器等零部件。涉及發(fā)動機系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)等都發(fā)生較大的變化。

2.1 發(fā)動機及懸置系統(tǒng)

進(jìn)氣節(jié)流閥、空氣流量傳感器、排氣節(jié)流閥、集成式后處理器總成、鑄鋁飛輪殼、降噪空壓機、發(fā)動機前后懸置軟墊、前后懸置支架等。

2.2 進(jìn)氣系統(tǒng)

空氣濾清器、進(jìn)氣穩(wěn)流裝置、進(jìn)氣流量傳感器、中冷器、進(jìn)氣溫度傳感器等。

2.3 排氣系統(tǒng)

排氣管總成（帶包裹層）、波紋管、后處理器總成支架等。

2.4 冷卻系統(tǒng)

進(jìn)出管、散熱器、中冷器、節(jié)溫器、膨脹水箱、電控硅油離合器風(fēng)扇等。

2.5 后處理器系統(tǒng)

從圖2中可以看出，后處理系統(tǒng)主要由尿素泵、尿素箱總成、尿素溶液、尿素品質(zhì)溫度傳感器等組成。

3 發(fā)動機外圍系統(tǒng)的匹配

國六發(fā)動機及外圍系統(tǒng)在設(shè)計時，要根據(jù)規(guī)劃的平臺系列車型，統(tǒng)一規(guī)劃零部件，盡可能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化，盡可能減少零部件的品種，保證生產(chǎn)的一致性。以下將主要系統(tǒng)在整車設(shè)計中的匹配做個簡要介紹：

3.1 發(fā)動機及懸置系統(tǒng)

國六發(fā)動機在整車布置時，一定要與周圍各系統(tǒng)留有足夠的空間，以保證在發(fā)動機啟動和運行過程中，相互之間的零部件不發(fā)生干涉，進(jìn)氣管、中冷管、線束等不被熱源烘烤，各油品的加注及觀察方便，管路走向布置合理美觀。

為提高車輛的舒適性，發(fā)動機懸置的布置選點，懸置軟墊的隔振都有了較高的要求，目前輕卡普遍采用A+D，中卡采用A+C，重卡采用A+B+D。

A：發(fā)動機前端 B：發(fā)動機后端 C：變速箱前端 D：變速箱后端

3.1.1 動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計的基本原則如下：

a.懸置系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)保證發(fā)動機與飛輪殼的連接面彎矩不超過發(fā)動機廠家的允許值;

b.懸置系統(tǒng)能夠支撐動力總成在整車上維持相對穩(wěn)定的空間定位，能在所有工況下承受動、靜載荷，并使發(fā)動機總成在所有方向上的位移處于可接受的范圍內(nèi)，不與底盤上的其它零部件發(fā)生干涉。同時在發(fā)動機大修前，不出現(xiàn)零部件損壞;

c.懸置系統(tǒng)減振墊、支架等零部件強度足夠，在各種極端工況和長期振動環(huán)境下系統(tǒng)可靠有效，懸置系統(tǒng)各零部件間固定連接的螺栓等配合防松性能好;

d.設(shè)計應(yīng)當(dāng)充分地發(fā)揮系統(tǒng)隔離發(fā)動機產(chǎn)生的振動向車架及駕駛室的傳遞作用，要求懸置系統(tǒng)各方向的解耦率和隔振率應(yīng)能滿足設(shè)計要求;

e.動力懸置系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)選取合適的剛度值，并具有適當(dāng)?shù)淖枘?。這樣既能滿足懸置的支撐還能將振動隔離的最小。

3.2 進(jìn)氣系統(tǒng)

重點是布置空濾器進(jìn)氣口的位置和管路的走向，注意進(jìn)氣口不能設(shè)計在車輛行駛時產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)，要防止吸入發(fā)動機艙產(chǎn)生的熱空氣，還要注意排水。重點是通過空濾器過濾后的空氣量是否滿足發(fā)動機的需求，同時進(jìn)氣溫度，壓力都會檢測，進(jìn)氣阻力是否過大等。

3.3 排氣系統(tǒng)

為保證國六PEMS測試結(jié)果符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，在設(shè)計排氣管路時，管路要盡可能的短，與增壓器排氣口的距離越近越好。排氣管路需保證密封，不允許漏氣（尤其是再生漏煙現(xiàn)象），防止再生燃油滲漏產(chǎn)生危險。因后處理總成的重量增加很多，對吊架的承載能力要求就比較高，而且還要注意因為后處理器總成重量增加而對車架腹面造成的承載力也要一并加強。另外重點還要看發(fā)動機燃燒后排出的廢氣經(jīng)過排氣管路是否順暢，是否排氣背壓過大影響發(fā)動機的動力，排氣的溫度是否散熱過快，排氣管路的長度過長對排氣溫度的影響等。

為防止排氣管路的硬連接損壞增壓器的排氣端口和后處理總成的進(jìn)氣端口，需要在有相對運動的部件之間增加波紋管。排氣管總成帶波紋管的密封性一定要好，泄漏率不能超過1.5SCFM@31KPa。排氣管從增壓器出口到后處理器總成的進(jìn)氣口溫度不得超過20℃。

3.4 冷卻系統(tǒng)

通過閉式循環(huán)冷卻來降低發(fā)動機的溫度，保證發(fā)動機在適宜的溫度下工作，發(fā)動機的理想工作溫度范圍為80℃～95℃之間。國六車型對緩速器的需求增多，要考慮產(chǎn)生的額外熱量，應(yīng)能通過冷卻防止發(fā)動機產(chǎn)生高溫引起限扭等故障。相比國五機型，國六增加了EGR系統(tǒng)對冷卻的要求要更高，散熱能力需求更大，看整車的冷卻能力是否適合發(fā)動機，過冷或過熱都不利于發(fā)動機的正常工作，因此整車熱平衡試驗就十分重要。

3.5 后處理系統(tǒng)

國六的后處理相比國五是變化最大的，為滿足國六b階段的排放限值要求，后處理在國五SCR的基礎(chǔ)上增加了DOC（Diesel Oxidation Catalyst 柴油機氧化催化器）、DPF（Diesel Particulate Filter 柴油機顆粒凈化器）、ASC（Ammonia Slip Catalyst 氨凈化催化器）。向尿素箱中加注的32.5%尿素溶液一定是正規(guī)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，若加注不合格溶液則會出現(xiàn)堵塞噴射泵，尿素噴嘴的風(fēng)險，還會導(dǎo)致SCR催化劑永久性中毒，造成催化轉(zhuǎn)化器效率降低。32.5%尿素溶液其冰點最低為-11.5℃，該濃度的尿素溶液對環(huán)境溫度有更好的適應(yīng)性。

國六車輛增加了駐車再生功能，主要作用是通過高溫?zé)糨d體里的細(xì)小顆粒物，防止堵塞載體。因再生過程中，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速會提升，排氣溫度非常高，可以達(dá)到600～800℃，為避免火災(zāi)，財產(chǎn)損失，以及人身傷害等嚴(yán)重事故的發(fā)生，需要記住如下內(nèi)容：

a.將車輛遠(yuǎn)離加油（氣）站，開啟駐車制動，停放在空曠無易燃物的區(qū)域;

b.后處理總成的排氣口不能離人過近，相互之間至少有1.5m的距離;

c.駐車再生開始時，禁止使用PTO充電設(shè)備，再生之前，必須將設(shè)備全部斷電;

d.整個再生過程，需要人員在現(xiàn)場觀察，確保再生順利進(jìn)行;

e.若有危險情況，請立即關(guān)閉再生，此時，排氣系統(tǒng)的高溫仍會持續(xù)3-5分鐘。

3注意事項

a.在布置環(huán)境溫度傳感器的位置時，推薦為駕駛室前面板處或后視鏡上;

b.切勿踩踏及拔插發(fā)動機上的傳感器及接插件，防止影響發(fā)動機的正常工作;

c.改裝過程中防止破壞線束完整性，如果線束有破損，注意保護(hù)防止漏電或進(jìn)水;

d.設(shè)計時注意防止發(fā)動機及其他涉及環(huán)保公開信息標(biāo)識被遮擋，避免上戶出現(xiàn)問題;

e.進(jìn)行焊接等帶電操作前需斷開ECU線束接插件，在插拔線束接插件前關(guān)閉總電源。

4 結(jié)論

本文通過介紹國六車輛排放的技術(shù)路線、國六發(fā)動機外圍重要系統(tǒng)的組成部分、外圍系統(tǒng)匹配注意事項等內(nèi)容，對國六產(chǎn)品在設(shè)計開發(fā)中起到借鑒指導(dǎo)的作用。近兩年來，各大主機廠都在加快國六產(chǎn)品的升級換代，開發(fā)滿足市場需求的拳頭產(chǎn)品，開展國六車輛的“三高”標(biāo)定，排放測試和可靠性的驗證工作，為國六產(chǎn)品全面進(jìn)入市場做好充分的準(zhǔn)備。

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