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單缸共軌、柴油引擎介紹

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Presentation Transcript

  1. 汽車修護科教學檔案 單缸共軌、柴油引擎介紹

  2. SVC介紹 所謂SCV閥,英文字義為“SECTION CONTROL VALVE”係由引擎控制電腦ECM,依責任(Duty)比,控制SCV電樞作動,藉由與電樞聯動作動的汽缸阻塞燃料通路的量,控制燃料進入SUPPLY PUMP高壓柱塞流量。 ・當SCV在OFF的狀態、流量汽缸會因回拉彈簧被壓住。通路完全打開,供應燃料(全量排出)。 ・如果SCV是ON、活門打開,就會供應依責任(Duty)比的SCV的開口面積份的燃料。

  3. 二代新共軌噴射系統概述 為了因應使用燃料壓力的高壓化(120→160Mpa),採用共軌噴射系統。 ■共軌高壓供油泵 supply pump ・因應高壓化 ・壓力控制方式的變更(排出側控制→進入側控制) PCV(幫浦・控制・活門)→SCV(吸入・控制・活門) ■噴射器(Injector) ・因應高壓化 ・因應ID碼化 ■共軌噴射總成 ・因應高壓化

  4. 共軌高壓供油泵的油路控制流程 所謂SCV型 以往的PCV型是進油到柱塞容積滿(最大量),以PCV控制需要的量,排到共軌(排出側控制),所以返回量很多,驅動損失大。因此只要吸入必要量後全量排出,就不需要不必要的進油,可以減輕供油泵的驅動損失,因此採用進入側控制(SCV型)。

  5. 早期(10年前)的柴油引擎確實構造簡單,以四缸柴油引擎而言也只過多個噴射泵而已,沒有電子點火系統,也沒火星塞分電盤之類的電器結構,其餘就和汽油引擎機械結構差不多。因為柴油引擎是靠壓縮空氣產生高溫點燃霧狀的柴油,所以根本用不到電的東西。早期(10年前)的柴油引擎確實構造簡單,以四缸柴油引擎而言也只過多個噴射泵而已,沒有電子點火系統,也沒火星塞分電盤之類的電器結構,其餘就和汽油引擎機械結構差不多。因為柴油引擎是靠壓縮空氣產生高溫點燃霧狀的柴油,所以根本用不到電的東西。 但是隨著2007年起,因為歐規四期柴油引擎排氣法規的實施(超嚴苛,幾乎排氣呈現無臭無味低公害),絕大部份的柴油引擎都要配裝VGT可變渦輪增壓器(一顆約值6~7萬塊台幣),另外還須加裝尾氣過濾裝置DPD或稱DPF(價格約5萬元),另外所有噴油嘴都要改成和汽油引擎控制方式一樣的電磁式噴油嘴(每支約1~2萬台幣),其噴射控制系統都要改成和汽油引擎燃料噴射系統一樣的電腦化控制(大約需3~4萬),其它如高壓油泵….等,光這些系統就夠您荷包大失血,最後談到引擎本體結果也和汽油引擎一樣,設計成DOHC每缸4個汽門且為了應付高扭力、高震動力的摧殘,通常柴油引擎做的比汽油引擎更堅固,我們都知道一分錢一分貨的道理,所以說,柴油引擎製造成本高於汽油引擎至少一倍以上。   此外談到保養費,為了保護VGS或DPF系統,通常都必須使用特殊的原廠指定低灰份機油(LOW ASH OIL),才不致造成DPF阻塞,故相對的保養費也增加1/2以上,且保養週期必須縮短,以防止機油裂化。算一算『引擎構造簡單,保養費較便宜』這個名詞應用在當今的汽油引擎才對 ! 另順便一提DPF(柴油微粒消除裝置)屬消耗品,一般約8-10萬公里就要換新哦

  6. 柴油引擎有害排放物及其危害: 柴油引擎的有害排放物是造成大氣污染的一個主要來源,隨著環境保護問題重要性的日趨增加,降低柴油引擎有害排放物這一目標成為當今世界上柴油引擎發展的一個重要方向。 柴油引擎排氣中包含各種成分,其基本成分是二氧化碳(CO2),水蒸氣(H2O),過剩的氧氣(O2)以及存留下來的氮氣(N2)等。他們是燃料和空氣完全燃燒後的產物,從毒物學的觀點看,排氣中的這些成分是無害的,除上述基本成分外,柴油引擎排氣中還含有不完全燃燒的產物和燃燒反應的中間產物,包括一氧化碳(CO),碳氫化合物(HC),氮氧化合物(NOX),微粒(PM)及醛類。這些成分的總和在柴油引擎排氣中所占的比例雖然還不到1%,但它們大部分是有害的,或有強烈刺激的臭味,有的還有致癌作用,因此被列為有害排放物。為了減少柴油引擎排放對大氣的污染,各廠家普採用降低有害排放物的控制技術如下:

  7. 控制方法之一:電子控制式高壓共軌燃油噴射系統控制方法之一:電子控制式高壓共軌燃油噴射系統 柴油引擎降低排放污染的對策主要是改善燃燒,而噴射系統性能是影響柴油引擎燃燒過程的關鍵因素,要改進傳統的由柱塞泵式噴射泵浦系統難度較大,電子控制式高壓共軌燃油噴射系統正是順應上述需求而誕生,且正得到了很大發展。它被世界內燃機行業公認為二十世紀三大突破之一。高壓共軌噴射系統是建立在直噴技術、預噴射技術和電子控制技術基礎之上的一種全新概念的噴射系統。 它主要有高壓泵,附帶調壓閥的共軌管,附帶電磁閥的噴油器,ECM(電子控制單元)和各種感測器組成高壓共軌系統。不再用柱塞泵分配供油原理,而是用一個設置在噴油泵和噴油器之間的具有較大容積的共軌管,把高壓油泵輸出的燃油蓄積起來並經平抑壓力波後,再透過各高壓油管輸送到噴油器上,由噴油器上的電磁閥的動作,控制噴油的開始和終止。電磁閥作動的時刻決定噴油正時、噴油作動持續時間和共軌壓力,進而控制噴油量。由於系統採用壓力時間式燃油計量原理,因此又可稱為壓力時間控制式燃油噴射系統。高壓共軌噴射系統的特點為:噴油壓力的建立與噴油過程無關;噴油壓力、噴油過程和噴油持續時期不受負荷和轉速的影響;噴油正時與噴油計量完全分開,可以自由調整每缸的噴油量和噴油始點;能實現預噴射,快速停噴和多段噴射功能。 因此高壓共軌噴射系統透過對噴油要素的強化控制,讓柴油引擎燃燒更充分,從而減少燃燒中有害物的形成,使柴油引擎的有害物排放,和冷起動性能都得到很大改善。 (本圖摘錄自日本DENSO SP3 PUMP訓練資料)

  8. 控制方法之二: 高容量冷卻的排氣再循環系統 (Exhaust gas Recirulation system)  排氣再循環系統是將柴油引擎產生的廢氣的一小部分再送回氣缸。由於柴油引擎中殘餘的氧氣較多,當送回汽缸的排氣與新鮮空氣混合後,該過程將導致氣缸內氧氣濃度降低,使燃燒速度減慢,燃燒溫度下降,從而減少有害成分氮氧化物(NOx)的形成。 目前各廠家的做法,利用渦輪增壓器的驅動渦輪前方排氣管回收引擎排出廢氣,並將其引入中間冷卻器冷卻之後,再導入汽缸內以降低燃燒溫度。另為了擴大廢氣再循還工作範圍,更有效地降低氮氧化物(NOx)和微粒(PM)排放,且燃油消耗量不增加,2007年生產的柴油車必須將傳統的渦輪增壓器改變為全效的可變口渦輪,讓引擎低速運轉時,一樣能讓渦輪增壓器發揮最大效能。

  9. 控制方法之三:渦輪增壓附中間冷卻器技術 所謂增壓,就是增加進入柴油引擎汽缸內的空氣密度。中冷則是將壓縮後的空氣的溫度降低。因此,柴油引擎採用渦輪增壓附中間冷卻器系統後,滯燃期縮短,在烯火焰熄滅區內積存的燃油量較少,從而減少排氣中有害成分碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOX)的生成。目前,增壓方法主要增壓方式採排氣渦輪增壓器,系統是由渦輪機和壓氣機組成,它與引擎沒有機械傳動聯繫,當引擎排出的廢氣經排氣管進入渦輪,對渦輪作功,渦輪葉輪與壓氣機葉輪同軸,從而帶動壓氣機吸入外界空氣並壓縮後送至柴油引擎進氣管。 渦輪增壓附中間冷卻器柴油引擎在壓氣機出口和柴油引擎進氣管入口之間增設中間冷卻器(簡稱中冷器),使壓縮後的空氣的溫度下降,密度增大。增壓中冷可以在柴油引擎的熱負荷不增加甚至降低,以及機械負荷加不多的前提下,大幅度地提高柴油引擎的功率,降低有害物的排放。

  10. .控制方法之四:DPD(柴油引擎排氣微粒處理器系統DieseI Particulate Defuser) 日本五十鈴公司於2004年4月發明可大幅度降低PM排放的柴油引擎排氣微粒處理器DPD系統,所謂DPD系統是以排氣後處理技術為核心,採用排氣節氣門,通過電子控制共軌柴油高壓噴射系統,針對燃料噴射和排氣溫度進行嚴格控制,使積累粒狀污染物質(PM) 自動燃燒,DPD自動再生重複使用的排氣後段處理系統。 DPD(柴油引擎微粒捕集器),可將排氣中微粒捕捉不使其排出機外,再利用催化劑、氧化器、燃燒器等進行分解、燃燒。這利裝置可將柴油引擎排氣中有害物微粒減少70%~90%。後段再由整體式陶瓷材料結構和陶瓷纖維捕集微粒等。

  11. 結論: 通過2007年柴油引擎四期環保法規降 低有害物排放最佳對策: 1.採用電子控制式高壓共軌燃油噴射系統 2.追加大型冷卻器 EGR排氣再循環系統 3.採用中間冷卻器之可變渦輪增壓器 4.加裝柴油引擎排氣微粒後段處理系統, 簡稱DPD(DieseI Particulate Defuser) 共軌高壓供油泵高壓柱塞藉由偏心凸輪(eccentric cam)旋轉,環形凸輪將柱塞A往上壓。柱塞B因彈簧的力量被拉往與柱塞A相反的方向。結果柱塞B吸入燃料、柱塞A將燃料壓送到共軌的結構。

  12. 中華民國2007年柴油車四期廢氣排放控制系統保證事項中華民國2007年柴油車四期廢氣排放控制系統保證事項 中華民國95年10月1日實施柴油引擎汽車車輛排氣管制標準〞規定:表一:廢氣排放系統耐久保證規格明細表 種類N1:為了良好的運輸,車輛被設計及製造成總重不超過3.5噸。 種類N2:為了良好的運輸,車輛被設計及製造成總重在3.5噸至12噸之間。 種類M3:為了乘客的運輸,車輛被設計及製造成,除了駕駛座之外還包含超過八個人的座位,以及總重在5噸以上。  針對車輛的容量,除了駕駛之外還超過22位乘客的,有下面三種等級的車輛。 等級Ⅰ:車輛被製造成附有立位乘客區域,來允許頻繁的乘客變動。 等級Ⅱ:車輛被製造成主要是為了坐位乘客的運輸,以及被設計成允許在通道中立位乘客的運輸,以及/或者在一個區域不超過這個空間內提供兩排雙坐位。 等級Ⅲ:車輛被製造成專門為了坐位乘客的運輸。 針對車輛的容量,除了駕駛之外不超過22位乘客的,有下面兩種等級的車輛。 等級A:車輛被設計來運送立位乘客,這個等級的車輛有座位以及有提供立位乘客。 等級B:車輛不被設計來運送立位乘客,這個等級的車輛沒有提供立位乘客。 一、如表一中所示使用年限,以先達到者為準。若在廢氣排放系統保證範圍內有任何零件損壞,可由車輛製造原廠進行零件之修理或更換。

  13. 二、使用者保證責任: a.       車輛使用者有維護性能的責任,本保證需在車輛製造原廠公認的修護手冊的正常操作下。 b.      在維護方面發生的相關問題,需保留並紀錄起來。 c.       當有任何問題存在,您需將車輛開往車輛製造原廠委任之經銷商自營工廠修理。 d.      若您的車輛是因為濫用、疏失、不當維護或不正確的修改,車輛製造原廠可自行取消您的保證範圍,不得異議。 三、有以下情況發生時將不履行保證義務: a. 因為不當修改、誤用、不正確調整以及燃油使用不合廠家規定等。 b. 車輛各部操作、保養項目未依駕駛服務手冊記載內容實施者。 其他項目的相關規定,請參照車輛製造原廠駕駛服務手冊。 注意:本保證僅限於符合四期環保標準車輛,若為三期環保標準車輛,並不適用本保證事項。 以上僅供參考,詳請參考環保署網站