1 / 48

柴油引擎科技發展

柴油引擎科技發展. 和泰汽車 服務教育室 黃瑞昌 2008/10/28. 前言： 機動車輛污染排放是國內地區重要的空氣污染來源，其中柴油車的廢氣排放更是主要來源之一。 環保署自民國 76 年成立以來，便立即對柴油車的廢氣排放進行管制，並逐步加嚴排放標準。 於民國 96 年 1 月 1 日實施柴油車第四期排放標準。重型柴油引擎，主要加嚴項目是 NOx ，由三期排放標準之 5.0g/bhp-hr 改為 NMHC+NOx 為 2.4g/bhp-hr ；黑煙由三期排放標準之 35% 改為 25% 。 各期排放標準如表一所示。. 表一：各期排放標準.

tadhg
Download Presentation

柴油引擎科技發展

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 柴油引擎科技發展 和泰汽車 服務教育室 黃瑞昌 2008/10/28 1

  2. 前言： 機動車輛污染排放是國內地區重要的空氣污染來源，其中柴油車的廢氣排放更是主要來源之一。 環保署自民國76年成立以來，便立即對柴油車的廢氣排放進行管制，並逐步加嚴排放標準。 於民國96年1月1日實施柴油車第四期排放標準。重型柴油引擎，主要加嚴項目是NOx，由三期排放標準之5.0g/bhp-hr改為NMHC+NOx為2.4g/bhp-hr；黑煙由三期排放標準之35%改為25%。 各期排放標準如表一所示。 2

  3. 表一：各期排放標準 3

  4. 廠家陸續研發下列技術，以因應嚴峻環保法規及善盡社會責任。廠家陸續研發下列技術，以因應嚴峻環保法規及善盡社會責任。 4

  5. 系統圖 ＤＰＲ 可變氣嘴 渦輪增壓器 引擎協調 控制電腦 水冷式ＥＧＲ 共軌式燃油噴射系統 5

  6. 共軌式燃油噴射系統 主油泵－產生超高壓的燃油 共軌管－儲存超高壓的燃油（怠速：25Mpa～高速：180Mpa） 電磁式噴油嘴－精確控制噴射正時及噴射量 燃油以超高壓從噴油嘴噴出，霧化更好進而加快與空氣混合，提昇燃燒效率。所以大幅降低PM與NOx的產生，同時節省燃油消耗與降低引擎噪音。 電磁式噴油嘴 引擎ＥＣＵ 引擎ＥＣＵ 共軌管 共軌管 主油泵 主油泵 6

  7. 與傳統噴射系統比較 （SCV） 7

  8. 控制系統 控制 輸入訊號 電腦 電磁式噴油嘴 SCV閥 ECU 油門感知器 ・ 噴射量 ・ 噴射正時 NE 感知器 ・ 噴射率 G 感知器 ・ 噴射壓力 其他感知器 故障檢診 8

  9. 輸入訊號-Ne & G 感知器線路 9

  10. 輸入訊號- Ne & G 感知器脈衝正時圖 -先判斷第一缸，再依點火順序判斷其他缸 10

  11. 輸入訊號- 油門位置感知器 11

  12. 主油泵 SCV 柱塞 12

  13. 請點選! 影片 主油泵 13

  14. SCV 開度小－泵油量少→共壓管內油壓低 主油泵 燃油泵油量 14

  15. SCV 開度大－泵油量多→共壓管內油壓高 主油泵 • SCV 開度大－泵油量多→共壓管內油壓高 燃油泵油量 燃油泵油量 15

  16. SCV 開度可以調節泵油量以控制燃油壓力 主油泵 [燃油壓力控制] 燃油壓力感知器 共軌系統油壓 (回饋) SCV 引擎 ECU 曲軸位置感知器 控制 SCV 開度 計算目標噴射壓力 油門位置感知器 16

  17. 共軌管 • 儲存加壓的燃油，最高壓力180Mpa，相當水深18,000m處的壓力。 壓力限制器 共軌壓力感知器 17

  18. 以高壓噴射，得到良的好霧化 請點選! 影片 電磁式噴油嘴 電磁閥線圏 電磁閥線圏 來自共軌管 流回油箱 控制室 針閥彈簧 活塞 噴油嘴針閥 針閥彈簧 噴油嘴針閥 18

  19. 很細的噴油孔 (0.14 mm) →霧化更好 請點選! 影片 電磁式噴油嘴 [噴油嘴上面] 0.14 mm 19

  20. 噴射量修正：噴油嘴補償代碼 : 修正點 電磁式噴油嘴 噴油嘴補償代碼 QR 碼 修正代碼型式 (QR 代碼) 噴射量 修正作動脈衝 TQ 雷射記號 20

  21. EDU (電子驅動器單元) 功用：產生瞬間150V電壓 電壓 150V 0V 時間 噴油嘴 #1 IJT#1 INJ#1 引擎 ECU EDU #2 IJT#2 INJ#2 #3 IJT#3 INJ#3 #4 IJT#4 INJ#4 INJF IJF COM1 RINJ1 RINJ2 RINJ3 RINJ4 21

  22. 決定噴射量－引擎 ECU 比較基本噴射量和最大噴射量，取兩者較小者做為最終噴射量 燃油噴射量控制 引擎 ECU 補償值 燃油壓力 基本噴射量 EDU 比較 決定噴射期間 噴油嘴回饋值 最大噴射量 噴油嘴 22

  23. 基本噴射量 燃油噴射量控制 油門位置感知器 (VPA) 曲軸位置感知器 (Ne) 引擎 ECU 基本噴射量(在 ECU 內的圖形資料) + 基本噴射量修正 水溫感知器 (THW) 23

  24. 基本噴射量模態 燃油噴射量控制 : 油門踏板開度 (VPA) 噴射量 100%(全負荷) 50% 30% 20% 10% 怠速 引擎轉速 24

  25. 最大噴射量 燃油噴射量控制 曲軸位置感知器 (Ne) 水溫感知器 (THW) 燃油溫度感知器 (THF) 引擎 ECU 基本/最大噴射量(在 ECU 內的圖形資料) 燃油壓力感知器(PC, VPC) + 進氣量 進氣溫度感知器 (THA) 最大噴射量修正 渦輪壓力感知器 (PIM) 空氣質量計 (VG) 25

  26. 最大噴射量模態 燃油噴射量控制 進氣量 - 大 進氣量不同而改變的噴射量 噴射量 進氣量 - 小 引擎轉速 26

  27. 決定最終噴射量 VPA＝30%的範例 選擇基本噴射量 : 基本噴射量: 最大噴射量 燃油噴射量控制 [決定噴射量] 噴射量 選擇最低者 30% VPA 引擎轉速 27

  28. 決定最終噴射量 VPA＝100%的範例  選擇最大噴射量 : 基本噴射量: 最大噴射量 燃油噴射量控制 [決定噴射量] 噴射量 選擇最低者 100% VPA 引擎轉速 28

  29. 噴射期間 燃油噴射量控制 引擎 ECU 燃油壓力 基本噴射量 比較噴射量 決定噴射期間 EDU 噴油嘴補償值 噴油嘴回饋值 最大噴射量 噴油嘴 29

  30. 燃油噴射正時控制 油門位置感知器 (VPA) 曲軸位置感知器 (Ne) 引擎 ECU 基本噴射正時 進氣溫度感知器 (THA) + 渦輪壓力感知器 (PIM) 噴射正時修正 水溫感知器 (THW) EDU 噴油嘴 30

  31. 目標噴射燃油壓力 　－藉由 SCV 閥來控制共軌管內的燃油壓力 計算最終噴射量 燃油壓力控制 MAX 目標噴射燃油壓力 MIN 引擎轉速 (rpm) 31

  32. 燃油噴射量率控制 TDC 少量的燃油優先著火 [Delta 噴射] 燃燒過程 高噴射率 [先導噴射] 改進 噴射率 大量預先混合燃燒(NOx, 噪音) 少量預先混合燃燒 熱產生率 著火延遲 32

  33. 可變氣嘴渦輪增壓器 渦輪增壓器的氣嘴角度及增壓壓力皆由電腦精密控制，再搭配中間冷卻器將最適溫及密度的空氣壓在進氣行程時送入氣缸內。改善傳統渦輪增壓器在低中速增壓不足的缺點，進而提昇引擎在低中速的扭力。因此可節省燃油消耗及降低PM 與 NOx。 33

  34. 可變氣嘴渦輪增壓器-細部圖 進出廢氣 DC 馬逹 進入空氣 氣嘴葉片 位置感知器 減速齒輪 渦輪 驅動桿 連桿 全關止動器 氣嘴葉片 34

  35. Click! Movie 可變氣嘴渦輪增壓器-動畫 35

  36. 水冷式EGR 水冷式ＥＧＲ 36

  37. 水冷式EGR 高效率的水冷式EGR系統，使廢氣的溫度大幅降低後與新鮮空氣混合再導入燃燒室內。降低燃燒最高溫度，進而減少NOx排出量。 低溫廢氣 高溫冷卻水 低溫冷卻水 高溫廢氣 37

  38. ０．３ 冷卻式ＥＧＲ ○ ○ 高壓共軌 ０．２ EURO3 ＰＭ 　ｇ／ｋＷｈ ○ ＰＭ 低減効果95％以上 ＤＰＲ ０．１ EURO4 ○ ０ ２．０ ３．０ ４．０ １．０ ＮＯｘ　ｇ／ｋＷｈ DPR(柴油粒狀物降低系統 ) 38

  39. DPR(柴油粒狀物降低系統 ) 柴油粒狀物降低系統是設計將引擎排出的廢氣粒狀物吸附在DPR濾清器內，進而減少排出污染物。 此系統能自動再生，燒掉吸附在DPR濾清器內的粒狀物。 39

  40. DPR(柴油粒狀物降低系統 ) 電子控制式可變氣嘴渦輪 　＋中間冷卻器 電子控制式 ＥＧＲ系統 控制引擎 電腦 ECU DPR濾清器 ＤＰＲ是引擎、ＤＰＲ濾清器與 ECU組合的系統 電子控制式高壓 共軌噴射裝置 40

  41. 壁流式濾清器，所有廢氣經過高耐熱性陶瓷壁過濾壁流式濾清器，所有廢氣經過高耐熱性陶瓷壁過濾 DPR(柴油粒狀物降低系統 ) 濾清器構造、機能 觸媒濾清器剖圖 觸媒塗布 罐壓 （壓入部分） 氧化觸媒 放大圖 廢氣 捕集煤灰效率 ９５％以上 廢氣 41

  42. 氧化觸媒 觸媒濾清器 DPR(柴油粒狀物降低系統 ) 構成、機能 廢氣 廢氣 消音部 氧化觸媒 觸媒濾清器 ・捕捉煤灰 ・因昇温之故，使觸媒 活化將煤灰燃燒掉 ・淨化ＳＯＦ(可溶性有機物) ・ＨＣ(未燃燒燃油)通過觸媒，產生反應熱使廢氣昇温 42

  43. 應用此技術來執行DPR再生控制 DPR(柴油粒狀物降低系統 )-再生 活用高壓電子控制共軌式噴射系統 方法 原理 使用共軌系統進行後噴射 未燃燒燃料 壓縮 燃燒 膨脹行程 排氣 ＨＣ+Ｏ２ → ＣＯ２+Ｈ２Ｏ+反應熱 後部噴射 後噴射 主噴射 噴射正時 (氧化觸媒的化學反應） ＴＤＣ 曲軸轉角 43

  44. 再生控制概念 噴射量控制 800 ＤＰＦ床温度 700 目標600℃ 600 ③ ①：後部噴射昇温 ②：後噴射昇温 ③：再生控制 500 ＤＰＦ床温度　℃ ② 400 利用排気温度感知器作回饋控制 300 200 後噴射量 ① 100 0 經過時間 44

  45. 再生控制概念 DPR溫度控制 ECU控制DPR溫度大約在６００℃±５０℃ ７００℃以上、觸媒開始劣化 觸媒劣化界限 煤灰燃燒速度是５００℃以上會急速燒掉 煤灰燃燒速度快 0 250 300 350 400 450 500 550 600 700 650 ＤＰＲ温度　℃ 45

  46. 再生模式 2種清洗(再生)模式 浄化率９５％ 清洗模式 煤灰堆積一定量以上 時再生。 （１）自動再生 　　　走行中ＤＰＲ自動再生 將煤灰除去。 （都市内走行） 200km （高速走行） 500km 手動再生領域（150ｋｍ程度走行内） 煤灰堆積量 （２）手動再生（停車時） 因走行條件、道路狀況 　　　（塞車、波状運転、 　下坡等），自動再生無 法完成時，變成必要執 行。 走行中的自動再生領域 堆積 清洗 （再生） 走行距離 46

  47. DPR車輛的用油須知 使用的燃油、機油 §燃油 • 限使用低硫(超級)柴油(含硫量50 ppm或以下)。 • 未使用的話，排出廢氣會惡化、觸媒會劣化及白煙發生。 §機油 • 為了抑制DPR阻塞，要降低機油中的煤灰。 • 使用低煤灰機油(規格參照使用手冊)。 47

  48. 引擎協調控制電腦 引擎電腦匯集來自各系統的感知器信號並經運算後，統籌控制各系統作動，因而能大幅降低NOx、PM&CO2。 可變氣嘴 渦輪增壓器 ＤＰＲ 引擎協調 控制電腦 水冷式ＥＧＲ ＥＧＲ控制閥 共軌式燃油噴射系統 48

More Related