电控欧3技术的发展与应用 上海柴油机股份有限公司副经理 彭立新

目录 国内外排放标准情况简介； 满足欧3排放的相关技术； 上柴电控CRS柴油机的开发与产业化

国内外排放标准及其推进日期 Euro 3 Euro 4 JP09 JP05 JP03 当今日期 资料来源: 戴克

排放标准在欧洲与中国的实施: 欧0到欧5 PM g/kWh NOx g/kWh 中国： 2000 2003 2007 2010 2013 1988 1992 1995 2000 2005 2008 1988 1992 1995 2000 2005 2008 0,7 0,4 0,15 0,10 0,02 14,1 9,0 7,0 5,0 3,5 2,0 EURO 0 1 2 3 4 5 EURO 0 1 2 3 4 5 PM g/kWh NOx g/kWh 中国： 2000 2003 2007 2010 2013 中国： 2000 2003 2007 2010 2013

欧洲排放标准指标值 Type approval according EURO III…..V – manufacturers have to fulfill both tests EEVS – extra low emission vehicles (enhanced environmentally friendly vehicles)

欧3/欧4试验循环标准: ESC标准 nlo nhi % Engine power Engine speed 100 % 70 % 50 % nhi nlo A = nlo + 0.25(nhi - nlo) B = nlo + 0.50(nhi - nlo) C = nlo + 0.75(nhi - nlo) Source: DieselNet.com

欧3/欧4试验循环标准: ELR标准 The test consists of a sequence of three load steps at each of the three engine speeds A (cycle 1), B (cycle 2) and C (cycle 3), followed by cycle 4 at a speed between speed A and speed C and a load between 10% and 100%, selected by the certification personnel. Speeds A, B, and C are defined in the ESC cycle. Smoke measurement values are continuously sampled during the ELR test with a frequency of at least 20 Hz. Source: DieselNet.com

欧3-欧5试验循环标准: ETC标准 汽车试验标准 Part one represents city driving with a maximum speed of 50 km/h, frequent starts, stops, and idling. Part two is rural driving starting with a steep acceleration segment. The average speed is about 72 km/h Part three is motorway driving with average speed of about 88 km/h. Source: DieselNet.com

欧3-欧5试验循环标准: ETC标准 发动机试验标准 Engine speed Engine torque Source: DieselNet.com

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满足各级排放标准的发动机技术 Euro 5 Euro 2 PM [g/kWh] Euro 3 Euro 4 NOx [g/kWh] . 2 . 2 增压中冷 + 燃烧过程改善 Euro 2 0.15 电控技术+ 高压喷射 + 改善燃烧过程 PM [g/kWh] Euro 3 . 1 1. 增高喷射压力 ＋废气再循环 2. PM后处理 Euro 4 0.02 Euro 5 氮氧化物后处理 . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 NOx [g/kWh]

满足排放要求的喷油和燃烧技术 Ideal RoHR -60 -120 tdc 60 120 Cylinder Pressure in bars Rate of Heat Release (RoHR) kJ/kg o crank Rate of Injection (RoI) cu mm/ o crank Ideal RoHR -60 -120 tdc 60 120 Peak cylinder pressure controlled to avoid a high peak temperature and so reduce the rapid formation of Nitric Oxide in lean mixtures. A moderate peak rate of heat release reduces combustion noise, so pilot injections and/or IRC are required. Small pilot followed by a larger “filler”. Abrupt termination at low pressure reduces soot. 资料来源: 德尔福

相关燃烧系统技术研究结果 资料来源: AVL

电控高压共轨技术，CRS 喷射压力高，可达到1800 Bar； 喷射压力、定时独立于发动机转速和工况； 可以实现多次喷射； 无需对机体和缸盖进行改动； 驱动扭矩及其振动小（机械泵的1/4），发动机噪声低； 精细化生产,实现各缸油量的独立效正； 电子电器系统与整车全面整合； 完善的故障诊断系统。

单体泵技术，EUP 普通单体泵 集成式单体泵

单体泵技术与共轨技术的比较 共轨优势: 与欧2柴油机的继承性好, 除油系统以外的所有零部件都可以通用 低速喷油压力高, 发动机低速扭矩大 多次喷射, 能实现欧4/欧5 排放标准 油泵凸轮扭振小发动机噪声低 单体泵优势: 油系统本身与机械泵继承性好, 用户心里障碍小 原始喷油规律好燃烧噪声低 最高喷油压力高

两种单体泵技术的比较 集成式单体泵与普通单体泵的比较 集成式泵的优势: 与机械泵柴油机通用性好, 减少了发动机制造成本的增加 集成式泵的劣势: 高压油管长, 限制了压力提高, 不利喷油规律的优化 油泵凸轮扭矩波动大, 激发发动机齿轮室噪声 使用附加的油泵凸轮轴, 故障率和制造成本提高

多次喷射极为困难, 德尔福用每缸两套电磁阀的方案 EUP与CR两种喷油系统的比较 对柴油机性能的影响 高压共轨 普通单体泵 集成式单体泵 喷油压力 油耗，烟度 180 Bar,与转速无关 > 200 Bar, 低速压力低 180 Bar, 低速压力低 喷油率的控制 噪声，NOx 矩形, 用预喷控制燃烧噪声 三角形, 满足对初期燃烧过程的要求 多次喷射 实现欧4的必要条件 可轻易实现多次喷射(5次) 多次喷射极为困难, 德尔福用每缸两套电磁阀的方案 对发动机设计的影响 继承性，开发、制造、服务成本 发动机零部件完全通用 缸体重新设计, 通用性差 对燃油质量的要求 油嘴对燃油质量要求高 油泵对燃油质量要求高 喷油系统成本 比机械喷油系统成本高 与高压共轨相当 比普通单体泵成本高

不同喷油系统的发展趋势 资料来源：德尔福 1 2 3 4 5 6 7 LIGHT DUTY MEDIUM DUTY HEAVY DUTY 1 2 3 4 5 6 7 LIGHT DUTY MEDIUM DUTY HEAVY DUTY FIE turnover (incl. ECM) for Diesel engine (30 to 600 BHP) in b$ b$ 4.4 b$ 5.3 b$ 6.8 b$ 0.7 b$ 1.1 b$ 1.1 2000 2005 2010 2000 2005 2010 CR EUI EUI/EUP Rotary CR + Intensifier 2000 2005 2010 Inline/MUP HEUI b$ 2.0 b$ 2.6 b$ 2.8 资料来源：德尔福

目录 国内外排放标准情况简介； 满足欧3排放的相关技术； 上柴电控CRS柴油机的开发与产业化

上柴整机开发技术 欧3 欧2 欧1 增压中冷, 高压喷射 电控CRS喷射, 燃烧系统优化 VNT,EGR,DPF,SCR 当前实测 SCR, DPF, ??? 当前实测 欧3 欧2 欧1

上柴公司电控CRS柴油机开发 2003年首台电控共轨柴油机点火成功； 2004年完成发动机欧3排放性能开发, 和整车标定； 2005年完成数台电控共轨柴油机与整车的联合标定； 相继完成的整车匹配单位共5家，10个车型。包括卡车、汽车吊车、牵引车、客车等各种车型； 完成电控柴油机产业化生产基地的建设，具有1000台/年 的小批生产能力。 首台电控欧3发动机、整车的开发，联合了电装、日野两公司进行，历时22月。 6CK-3系列柴油机覆盖230-280PS范围，同时6CLSK/6CLK/4CK/4CKS等系列化电控柴油机的开发将满足用户不同需求。

电控CRS柴油机与整车集成 整车和发动机的动力系统优化匹配(发动机特性调试的灵活性)； 整车电子电器系统匹配: 巡航、电子控制的排气制动、起动保护设置、ABS/ASR的最佳化、CAN仪表、电子自动变速箱、故障自动处理（报警、回家等）， 电子油门、刹车、离合器、空调、暖机等开关的全面参与和整机控制； 整车标定技术，通过与日野整车厂商的全面合作，展握整车电控后的标定技术。

电控CRS柴油机与整车集成, 车辆电子电器系统 车辆电器系统 车辆电子系统

电控CRS柴油机与整车集成, 整车标定

在发动机出厂前，使用电子修正的手段对电控喷油器喷射一致性进行修正。 电控柴油机的产业化, 生产管理系统 QR 码内容： 电装零件号 配件厂零件号 生产号 机型号 喷油修正量 BBC码 QR码 在发动机出厂前，使用电子修正的手段对电控喷油器喷射一致性进行修正。

电控柴油机的产业化, 生产管理系统 EOL工作内容： 写入QR码到ECU； 写入发动机标定数据到ECU； 写入编码信息到ECU供管理追踪；

电控柴油机的产业化,售后服务 为确保电控欧3柴油机的售服能够得以解决，上柴公司独立开发了电控单元的故障诊断系统，便于售服人员使用。 故障诊断工具硬件： 笔记本； 电脑连接转换工具； 故障诊断工具软件，上柴自主开发，自主知识产权。