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1、毕 业 论 文课题名称跃进客车底盘污染物排放控制案例分析系/专 业 机械工程学院/汽车检测与维修技术班 级汽维0911学 号0901083109学生姓名指导教师： 2012年6月1日摘 要本文从讲述汽车污染现状入手，逐步深入地介绍柴油发动机在排放控制运用了哪些技术，并对跃进客车底盘在污染物排放控制上进行案例分析。主要内容有：我国城市汽车尾气污染现状及趋势、汽车尾气排放对人体健康造成的影响、汽车污染物及来源、柴油机排放介绍、废气再循环（EGR）系统、NOX的机外净化技术、微粒机外净化技术。然后通过几个跃进客车底盘实际案例来分析阐述现如今客车在降低排放污染物上已取得的进步。最后提出了努力发展研制柴
2、油机欧排放技术路线，为未来汽车污染的有效控制指明了有效的途径。关键词: 污染物，排放，控制,案例分析Abstract This article from the car pollution status quo, gradually in-depth introduction diesel engine emission control application in which technologies, and to leap forward bus chassis in the control of pollutant discharge to carry on case analysis
3、. The main contents are: the city of our country automobile exhaust pollution and trend, vehicle exhaust on human health impacts, vehicle pollutants and sources, diesel engine emissions, exhaust gas recirculation ( EGR ) system, NOX out engine purification technology, particle external purification
4、technology. Then through several Yuejin chassis actual case analysis on now coach in reducing emissions pollutants has made progress. Finally, put forward to develop the development of Diesel Electronic Euro IV emission and technical route, for the future of automobile pollution control points out t
5、he effective way.Keywords: The pollutant, emissions, control, case analysis 窗体底端目 录第1章 绪论11.1本课题研究现状11.2本课题现有技术及我国尾气污染现状11.3跃进客车底盘现有技术介绍2第2章 汽车污染物及来源42.1汽车排放污染介绍42.2汽车排放主要污染物及危害42.2.1一氧化碳（CO）42.2.2碳氢化合物（HC）52.2.3氮氧化物（NOX）62.2.4颗粒（PM）6第3章 跃进柴油机排放控制技术73.1柴油机排放介绍73.1.1柴油机排放特点73.1.2柴油机排放难点73.2排气（废气）再循环（
6、EGR）系统73.2.1工作原理73.2.2柴油机EGR的类型83.3 NOX的机外净化技术103.3.1选择性催化还原技术103.3.2 NOx 存储还原催化系统103.4三效催化转化器113.5微粒机外净化技术123.5.1微粒的捕集技术123.4.2微粒捕集器的再生技术13第4章 跃进客车底盘排放控制案例分析154.1案例1 NJ6580YFD1国III客车底盘排放控制154.1.1 NJ6580YFD1客车底盘简介154.1.2 电控直列泵+EGR技术排放控制154.1.3电控直列泵+EGR系统发动机经济技术优势164.2 案例1 NJ6681YFD1国客车底盘排放控制174.2.1
7、NJ6681YFD1客车底盘简介174.2.2共轨式电控燃油喷射技术排放控制的原理184.2.3共轨式电控燃油喷射技术的特点与现状184.3案例3 NJ6721YFD2国客车底盘排放控制204.3.1 NJ6721YFD2客车底盘简介204.3.2电控单体泵喷油系统排放控制214.3.3电控单体泵排放控制的优越性22第5章 总 结23谢 辞24参考文献25第1章 绪论1.1本课题研究现状进入21世纪，汽车污染日益成为全球性问题。随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，它对世界环境的负面效应也越来越大，尤其是危害城市环境，引发呼吸系统疾病，造成地表空气臭氧含量过高，加重城市热岛效应，使城市环境转
8、向恶化。有关专家统计，到21世纪初，汽车排放的尾气占了大气污染的3060%。随着机动车的增加，尾气污染有愈演愈烈之势，由局部性转变成连续性和累积性，而各国城市市民则成为汽车尾气污染的直接受害者。1.2本课题现有技术及我国尾气污染现状随着改革开放的进一步深化和经济的持续发展，我国的汽车保有量越来越大且年平均增长较快(2012年保有量已达1.99亿辆，其中汽车8500多万辆，每年新增机动车2000多万辆)。随着汽车总量增加，其产生的尾气污染也越来越严重。随着城市煤烟污染逐步得到控制，汽车尾气污染逐渐凸现出来，成为城市大气污染的主要污染源。根据我国现阶段经济发展的形势和现有的技术水平，在短时期内，我
9、国的汽车尾气污染还会有进一步加剧的趋势。面对严峻的汽车尾气污染形势，世界各国都在积极防治汽车尾气污染。美、日、欧洲的发达国家已经取得了巨大的进步，欧美发达国家排放变化如图1.1，他们已经拥有了先进的低污染汽车制造技术、高效的尾气控制技术和完善的尾气污染控制法律法规体系。图1.1欧美的发达国家排放变化我国在这方面起步较晚，还存在以下几方面问题。（1）对尾气进行有效净化的技术基础落后我国到1997 年才在北京、上海和广州率先使用无铅汽油，到2000 年才在全国全面实现汽油无铅化。因此各种汽车催化净化技术、装置的运用受到限制，造成我国机动车单车尾气排放量大。据报道，我国国产车的碳氢化合物(HC)、一
10、氧化碳(CO)、氧化氮(NOX)分别是1992 年美国新车排放量的14.5倍、11.8倍、3.3倍。（2）有关尾气防污惩治的法律法规体系零散，未形成系统我国于1987 年制订的大气污染防治法中虽有关于机动车尾气污染控制的原则性规定，但由于当时有关的国际公约和一些国家的法律没有规定关于机动车的监督管理问题，同时，我国缺乏相关的经验和配套法规，也未有关于汽车尾气排放的相关排放标准和监测手段。因此，我国的汽车尾气排放实际上处于无控制状态。直到2000年修改的大气污染防治法才比较多地体现有关机动车尾气污染控制的规定，该次修正案设立专章对机动车进行管理，体现了全程控制的思想，从机动车制造、在用车使用和维
11、修、燃油质量、监督检查等几个方面分别作了规定。就机动车排放标准而言，我国现行的排放标准基本上是参考欧洲、美国和日本的排放法规的基础上制订的，但控制水平较低。我国在2000 年1 月1 日实施(欧1 号)的汽车尾气排放标准，欧洲在1992 年左右就实施了。（3）机动车尾气排放的管理体制存在较多问题机动车排放管理体制存在很多问题，如未明确各有关单位的职责，尤其是环保部门的职责范围，使对不合格车辆的抽检、治理、处罚难以实现，除汽车尾气污染控制比较发达的少数几个城市外，多数城市的环保部门没有对汽车维修行业进行统一的监督管理。体现为多部门管理，各个部门沟通不足，管理力度不够。承担主要治理任务的环保部门基
12、本没有参与汽车维修行业的监督管理；在管理中又存在很多漏洞，如检测设备不符合要求，检测质量没有保证，数据不可靠等；对在用车的年检、路检和抽检中只有少数城市是公安环保联合实施的，大部分的城市环保部门没有参与。这些都需要在相关制度中明确给予规定。我国虽然在汽车尾气污染控制方面存在一些不足，但也具有很好的控制治理条件。一方面，自从2000 年大气污染防治法修改以来，我国的汽车尾气污染控制观念逐渐被广泛接受，污染控制净化技术也取得了较大的发展；一方面，在经济全球化的今天，我国完全可以借鉴利用发达国家日趋成熟的汽车排放控制技术及其法律制度。但在借鉴吸收的同时应加强自身特色的法律法规的建设，因为制度规范对技
13、术进步起着引导作用，有怎样的排放法规就要求有怎样的汽车排放控制技术和相应的燃油，二者缺一不可。所以，我国在进行汽车尾气污染控制的过程中要侧重加强控制的对策，尤其是法律控制对策的研究。1.3跃进客车底盘现有技术介绍经过多年的发展与创新，跃进客车底盘全面更新换代，升级为达到国家有关部门更新等级标准的现代化高科技产品，目前跃进客车底盘有5.5米9米六个大系列，近200个品种。当今世界客车最先进的技术及装置如ABS、空气悬架、电涡流缓速器等均被广泛运用于跃进底盘上。跃进底盘选装的顶尖发动机已能轻松达到欧III标准。用跃进顶级底盘改装的公路客车及公交客车完全能达到交通部和城建部颁发的最高标准。跃进在天然
14、气、液化石油气、电能等动力在客车底盘上的运用推广也处于国内领先地位。公司产品主要涉及多种客车底盘，主要产品有村村通系列，旅游客运系列，校车系列，前公交系列，后置公交系列，CNG系列。在污染物排放控制上主要采用高压共轨柴油机，涡轮增压柴油机，电控单体泵柴油机，EGR柴油机，选择性催化还原系统，NOX的机外净化技术，微粒机外净化技术等。第2章 汽车污染物及来源2.1汽车排放污染介绍汽车排气污染指汽车排放的有害气体引起的空气污染，如图2.1。汽车的排放污染物主要包括：二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOX )、微粒物(由碳烟、铅氧化物等重金属氧化物等组成)和硫化
15、物等。图2.1汽车尾气污染这些污染物由汽车的排气管、曲轴箱和燃油系统排出。分别称为尾气排放污染物、曲轴箱污染物和燃油蒸发污染物。在空气污染的排放分担率中，汽车尾气所占比重越来越大，80年代以来。在车辆密度高度集中的城市，汽车尾气排放对空气的污染尤为严重。汽车排放的尾气占大气污染的3060。空气污染物中，CO是城市大气中数量最多的污染物，约占大气污染物总量的l3。发达国家城市空气中的CO有80是汽车排放的121。目前我国许多大城市的情况与此类似，国际卫生组织2001年公布的一份报告表明，在十大污染严重的城市中，我国占据了7个。虽然目前我国城市汽车保有量处于较低的水平，但汽车排放污染的分担率却居高
16、不下。因此导致城市污染严重，美国的汽车保有量为214亿辆，在城市大气污染中汽车排放污染的分担率仅为55；我国的城市大气污染中汽车排放污染的分担率却比美国高出十几个至几十个百分点，2001年，北京市的汽车CO排放分担率为841，重庆市的CO排放分担率为795，2005年我国汽车尾气排放在城市大气污染中的分担率达到了79。汽车排放污染严重危害了人类的生存环境，因此，必须严格控制汽车的排放污染。2.2汽车排放主要污染物及危害2.2.1一氧化碳（CO）（1）CO理化性质为无色、无嗅、无味的气体。分子式C-O。分子量28.01。相对密度0.793(液体)，熔点-205，沸点-1915，自燃点60889。
17、与空气混合物爆炸限1275。遇热、明火易燃烧爆炸。在400700。CO分解为碳和二氧化碳。（2）形成原因汽油机主要是由可燃混合气过浓造成的。柴油机主要是由燃烧室内部缺氧或温度过低造成的。（3）危害CO从呼吸道吸入后，通过肺泡进入血液，它和血液中的血红素蛋白(Hb)的亲和力比氧高200300倍，很容易与之生成碳氧血红素蛋白(COHb)，使血液的输氧能力大大降低。同时碳氧血红素蛋白(COHb)的解离速度比氧合血红蛋白的解离慢3600倍，且碳氧血红素蛋白(COHb)的存在影响氧合血红蛋白的解离，阻碍了氧的释放，导致低氧血症，引起组织缺氧，造成脑血液循环障碍，损害中枢神经系统。为保护人体不受伤害，国家
18、标准规定大气环境中24小时CO平均浓度不超过510PPM(体积比)，具体的CO对人体危害见表2.1所示。表2.1 CO对人体的危害CO(ppm)CO()中毒程度对人的危害1000.01慢性中毒长期接触(每天数小时)使人头痛、乏力，慢性中毒记忆力减退、失眠1600.0164000.04轻度中毒1小时后头痛、头晕、疲倦、恶心6000.068000.08中度中毒1小时后心悸、呼吸困难甚至昏厥10000.1重度中毒l小时后呼吸困难、昏迷阵发性抽搐40000.4100001.02.2.2碳氢化合物（HC）（1）碳氢化合物（HC）性质HC包含有烷烃、烯烃、苯、醛、酮、多环芳烃等100200多种复杂成分。其
19、中不饱和的非甲烷碳氢对环境和人类健康有较大的危害。烯烃对人体粘膜有刺激，经代谢转换变成对基因有毒的环氧衍生物，也是生成光化学烟雾的重要物质。（2）形成原因汽油机主要是因为低温缸壁的冷激作用，使火焰消失；电火花太弱，不能点燃混合气；进排气门重叠期间，新鲜混合气泄漏；曲轴箱窜气，汽油箱或化油器浮子室内汽油蒸发等。柴油机主要是混合气形成不良或温度过低而形成。（3）危害醛类气体对眼睛、呼吸道和皮肤有强烈的刺激作用，当浓度超过一定指标后会引起头晕、恶心、红血球减少、贫血等。芳烃对血液和神经系统有害，特别是多环芳烃及其衍生物是强烈的致癌物质。2.2.3氮氧化物（NOX）（1）氮氧化物（NOX）性质氧化物有
20、一氧化氮（NO，无色）、二氧化氮（NO2，红棕色）、笑气（N2O）、五氧化二氮（N2O5）等，其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物（NOX）常指NO和NO2。（2）形成原因NO是在燃烧过程的高温条件下生成的，其生成量取决于氧的浓度、温度及反应时间。废气排入大气后形成NO2。（3）危害NO吸入人体后会造成中枢神经系统障碍。NO2会造成血液中血红蛋白变性，使血液输气能力下降，轻则引起呼吸异常、胸痛、恶心、咳嗽，重则导致肺气肿，直至死亡。此外，它还易于HC在阳光紫外线的作用下，产生素性很大的光化学烟雾。2.2.4颗粒（PM）（1）形成原因碳烟是由烃类燃
21、料在高温缺氧条件下裂解生成的。（2）危害0.1mm以下的微粒对人体的危害最大，吸入肺叶后会吸附在肺细胞上，其中可溶性有机物、多环芳香烃等是致癌物质。第3章 跃进柴油机排放控制技术3.1柴油机排放介绍柴油机排放主要是指柴油机排出的废气.废气的数量和成份是由进入气缸的燃料和空气柴油机的结构参数、工况及燃烧过程等因素决定的。3.1.1柴油机排放特点（1）无燃油蒸发排放问题；（2）与汽油机相比，HC和CO排放量少得多，而NOX排放处于同一量级,如表3.1。（3）有颗粒物（PM）排放问题。3.1.2柴油机排放难点（1）废气总是处于氧化氛围（过量空气系数大于1）中，NOX难以还原；（2）排气温度明显低于汽
22、油机的排气温度，碳烟难以氧化；（3）排气中含有大量的SOx和微粒，容易导致催化剂中毒。表3.1柴油机与汽油机排气成分对比类别排气成分及排氧量/%NOXO2HCCOH2汽油车排气0.050.150.20.50.030.080.31.00.10.3柴油车排气0.040.086150.010.050.010.080.010.053.2排气（废气）再循环（EGR）系统3.2.1工作原理（1）NOX产生的条件1）高温。2）多氧。废气中含有大量的 CO2和水蒸气等接近于化学惰性气体，将其导入气缸后稀释缸内混合气，和水蒸气等接近于化学惰性气体，将其导入气缸后稀释缸内混合气，氧浓度相应降低。从而缓解了激烈燃烧
23、反应。CO2不能燃烧但能吸收热量，还能减少 NOX 的生成。（2）NOX产生的特点1）通过EGR降低NOx的机理与汽油机不同2）汽油机引入EGR后的空燃比不变；3）柴油机引入EGR后减少了进缸空气量，空燃比减小3.2.2柴油机EGR的类型车用增压柴油机的EGR系统分为外部EGR方式和内部EGR方式两种。外部EGR方式又根据进、排气管的联接方式不同分为低压回路方式和高压回路方式。（1）外部EGR方式1）低压回路方式直接联接压气机7入口端和废气涡轮5出口端来实现EGR的方法,见图3.1。由于压气机7的入口处为负压，而废气涡轮5出口压力为正，所以通过联接适当的EGR回流管6，就可以很容易地实现EGR
24、。但由于这种方式的废气直接流过压气机7和中冷器8，所以易造成压气机的腐蚀和中冷器的污染等。1凸轮(主凸轮) 2专用凸轮 (EGR用凸轮) 3排气门 4阀门 5废气涡轮6回流管 7压气机 8中冷器图3.1 低压回路方式2）高压回路方式直接联接压气机后的中冷器 8出口端和废气涡轮5入口端来实现EGR，见图3.2。由于这种EGR方式的废气不流过压气机和中冷器，所以不存在对压气机和中冷器的腐蚀和污染问题；但可实现的EGR率取决于排气压力和进气压力之差。特别是在中、大负荷时，由于增压进气压力提高，所以很难实现EGR。1凸轮(主凸轮) 2专用凸轮 (EGR用凸轮) 3排气门 4阀门 5废气涡轮6回流管 7
25、压气机 8中冷器 9空气流量计图3.2高压回路方式（2）内部EGR方式工作循环见图3.3，在进气管和排气管中气流的压力脉动都很大。在这种压力脉动的作用下，使某一缸在进气过程中，其排气门处出现正压波。此时，如果能再次开启排气门，就可实现EGR。 在排气凸轮中除控制排气所需凸轮1(主凸轮)以外，又增设内部EGR专用凸轮2(EGR用凸轮)。通过这种机构，在进气过程中的适当时刻再次开启排气门3，使排出的废气回流到气缸内部，以实现EGR。内部EGR系统不需要排气节流，所以不影响泵气损失，因而对经济性无影响， 同时不需要EGR阀以及EGR管路等，所以结构比较简单。 1凸轮(主凸轮) 2专用凸轮 (EGR用
26、凸轮) 3排气门 4阀门 5废气涡轮6回流管 7压气机 8中冷器图3.3内部EGR方式3.3 NOX的机外净化技术3.3.1选择性催化还原技术选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction, SCR）是指利用尾气中有机物为还原剂或添加还原剂，在氧浓度高出NOX浓度两个数量级以上条件下，高选择性地优先把NOX还原为N2。其催化过程通常采用NH3和HC作为还原剂。（1）NH3选择性催化还原采用NH3作为还原剂进行催化还原NOX（NH3-SCR）的主要反应如（2.1）；（2.2）所示。4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O （2.1）6NO2+8NH3 7N2+12
27、H2O （2.2）该系统已广泛应用于固定源发动机，如船舶等大型柴油机上，主要是因为NH3-SCR催化剂在潮湿、富氧和含硫条件下具有较高的活性和较长的使用寿命。由于使用了腐蚀性很强的NH3或氨水，对管路和设备的要求高，造价昂贵；氨的加入比例要求精确控制，过量或未反应的NH3易造成二次污染。 （2）HC选择性催化还原（HC-SCR）利用HC作为还原剂进行选择性催化还原NOX（HC-SCR）的催化剂可分为金属氧化物、贵金属和分子筛三大体系。该技术目前还不成熟其催化反应式：NO+HC+O2N2+CO2+H2O3.3.2 NOx 存储还原催化系统NOx储存还原催化剂净化原理,见图3.4。图3.4 NOx
28、储存还原催化剂净化原理NSR应用于柴油机存在两个问题：一是柴油机不可能始终在浓混合气工况下运行二是催化剂容易硫中毒前者可以通过较高的废气再循环（EGR）、空气节流、喷射策略的修正以及增加HC等来解决，而硫中毒问题则必需采用脱硫燃料或减少润滑油中的硫。 当发动机在稀燃状态工作时，排气中过量的氧和NOx储存过程中释放的活性氧直接把过滤在陶瓷载体上的微粒氧化。当发动机在化学计量或浓混合气状态下运转时，仅有NOX存储过程中释放的活性氧氧化微粒。也就是说，PM无论在哪一种状态下都能被氧化，而NOX只有在浓混合气状态下才被还原。DPNR系统应用在低硫（质量分数小于50106）柴油车上，可长期保持高的净化率
29、，净化效率可达95以上。即使在启动条件下，同时催化去除PM-NOX效率也可达到80以上。DPNR是一个简单、紧凑催化剂转化系统，并与最新开发的共轨、电子控制燃油喷射技术相配合集成于发动机上。3.4三效催化转化器三效催化器，如图3.5，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳
30、；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。图3.5催化转化器结构示意图（2）要求废气转化效率与空燃比存在相应关系，如图3.6，空燃应比控制在理论空燃比附近。图3.6废气转化效率与空燃比关系（3）催化转换器1）催化转换器是利用催化剂的作用将排气中的CO 、 HC和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置。2）催化剂：金属铂、钯和铑；稀土材料。3）氧化催化转换器：只将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O4）三效催化转换器：把NOx还原为氮(N2)和氧(O 2)，而CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2O。排气经过三效催化转换器之后，部分未被氧化的CO和HC
31、继续在氧化催化转换器中与供入的二次空气进行氧化反应。（4）催化转换器的使用条件1）装用催化转换器的发动机只能使用无铅燃料。如果使用加铅燃料，铅覆盖在催化剂表面特使催化剂失效。2）仅当温度超35时，催化转换器才起催化反应。温度较低时，转换器的转换效率急剧下降。3）必须向装有三效催化转换器的发动机供给理论混合比的混合气，才能保证三效催化转换器有较好的转换效果。 3.5微粒机外净化技术3.5.1微粒的捕集技术微粒的捕集主要有静电吸附法、过滤捕集法和离心分离法。研究表明，微粒过滤器（又称微粒捕集器）是最有价值的收集方式。其过滤器形式及部分特性见表3.2，它主要是通过扩散、沉积和撞击机理来过滤捕集柴油机
32、排气中微粒的。积存在过滤器上的微粒，在合适的温度和氧化气氛中一旦开始氧化燃烧，温度可高达2000以上，很容易将陶瓷载体烧熔。表3.2过滤器形式及部分特性过滤器类型过滤方式过滤效率壁流式蜂窝陶瓷体表面过滤6095泡沫陶瓷体体过滤4070管式过滤器表面过滤7099金属丝网体过滤2050金属纤维毡表面过滤5080过滤器材料常用陶瓷蜂窝、陶瓷纤维和金属纤维，见图3.7，考虑到寿命问题，陶瓷载体的最高工作温度一般应控制在1000以下。滤芯的选择和过滤器的再生控制技术是微粒过滤系统及再生系统中的关键性环节。图3.7微粒捕集器的过滤材料3.4.2微粒捕集器的再生技术过滤器的再生是捕集器必须解决的关键问题之一
33、，如果捕集器捕集的颗粒不定期清除，就会发生滤芯堵塞以致柴油机背压急速上升的现象，影响柴油机的性能。过滤器再生的方法主要是微粒氧化，而微粒氧化的要素是高温、富氧和氧化时间。实际柴油机排气温度一般小于500，特别是一些在城市工况运行的共交车的排温甚至在300以下。捕集器再生的关键性问题是降低平衡点温度，该温度状态下微粒形成和氧化的速度相等，此时背压较恒定，系统处于平衡状态。平衡点温度与流速、微粒成分、NOX含量、含硫浓度、碳烟形成以及发动机、燃料的参数有关。（1）催化再生过滤器系统在过滤器载体上涂附催化剂，其目的是为了降低微粒氧化反应的活化能，使化学反应在较低的温度下进行，从而实现微粒与氧的催化转
34、化反应。如涂有铂的催化过滤器可以降低微粒的氧化温度，使微粒在300左右氧化。这使微粒再生可能性提高，但并不能覆盖所有机动车辆的运行工况。（2）燃料添加剂催化再生过滤器系统燃料添加剂是一种溶于燃料的催化剂，如铈、铁/锶和铂/铈的混合物，在发动机中燃烧后进入排气，和微粒一起由过滤器捕集。这使得微粒和催化活性成分密切接触，相当于在微粒中加入催化剂，来降低微粒的再生温度。缺点是催化剂随着机动车辆排气排入大气中危害人类健康。（3）连续再生过滤器再生系统连续再生过滤器是由氧化器和微粒捕集器组成。CRT的原理如下图3.8，当柴油机排气通过氧化催化转化器时，温度在200600条件下，CO和HC首先几乎全部被氧
35、化成CO2和H2O，NO被转化成NO2。然后，NO2氧化微粒捕集器中的微粒生成CO2，而NO2又被还原为NO，从而达到再生的微粒的目的。应该注意该系统只能应用在低硫柴油机上，因为氧化催化剂可使硫氧化而增加微粒的数量。另外，轻型载重车没有足够的NOX排气来氧化碳烟微粒。图3.8 CRT的原理（4）辅助加热再生过滤器系统为了使捕集器微粒氧化，目前有各种方法来加热催化剂提高再生温度，包括直接电加热、微波加热、在缸内或排气中喷油助燃等产生热，提供一个高温反应条件，促使微粒在高温下与废气中的氧发生氧化反应。但这些方法附加装置多，因而成本高、系统的可靠性较差。第4章 跃进客车底盘排放控制案例分析4.1案例
36、1 NJ6580YFD1国III客车底盘排放控制4.1.1 NJ6580YFD1客车底盘简介（1）NJ6580YFD1国III客车底盘如图4.1，特点概述如下：1）经典车型，技术成熟可靠2）通用化设计，配件通用性高，维修方便3）动力选择多，（发动机YZ4DA9-30，4DW93-84E3F）可满足不同用途需求4）标配依维柯车桥，承载更好 图4.1 NJ6580YFD1国III客车底盘（2）扬柴YZ4DA9-30发动机介绍如图4.2所示YZ4DA9-30 发动机，采用电控直列泵+EGR技术，发动机是直列、水冷、四冲程形式。图4.2 YZ4DA9-30 发动机4.1.2 电控直列泵+EGR技术排放
37、控制电控直列泵+EGR技术全称为机械式电控直列泵燃油喷射系统（见图4.3）和冷却的电控EGR(废气再循环)技术。该技术是由发动机ECU(电控单元)进行控制，通过进气温度传感器、进气压力传感器、水温传感器、发动机转速传感器、油门传感器以及车辆制动信号来感知发动机的各种状态，从而控制EGR控制阀的开度和废气再循环比率，引回部分废气与新鲜空气共同进入发动机气缸内参与燃烧，既降低气缸内的燃烧温度，又有效控制高温富氧条件下NOx的生成，从而降低发动机废气中的NOx含量。图4.3电控直列柱塞泵系统系统采用电控供油速率燃油喷射泵，通过ECU对预行程调节机构的控制，来实现对喷油量、喷油定时和喷射压力的精确控制
38、。该泵拥有预行程电控可调结构，其供油预行程可在一定范围内由ECU全程电控调节，按柴油机不同工况的需要改变预行程。通过ECU对预行程的控制，可以得到精确的喷油定时和喷射压力。同时配合油门位置传感器，使油量控制更精确，从而保证柴油机可在整个工作范围内达到最优化的经济性能和排放性能。该泵采用适用于欧排放要求的8孔低惯量喷油器，具有工作可靠、性能好、适应性广泛等特点，可以有效改善4.1.3电控直列泵+EGR系统发动机经济技术优势（1）开发周期短，技术开发和匹配成本低;（2）单机成本优势明显;（3）油品适应性好，维护和维修费用低，用户使用成本低;（4）燃油喷射系统与原国机械喷油泵结构类似，维修保养方便;
39、（5）EGR系统设有控制阀和峰值单向阀，可控制不同负荷时的EGR率。目前，国内只有中国重汽宣称拥有权威部门认可的电控直列泵+EGR技术的国发动机。而一汽研发的内置式EGR国发动机已经通过台架试验，并上报申请核准。玉柴、上柴、锡柴和潍柴等企业也都在开发EGR发动机。4.2 案例1 NJ6681YFD1国客车底盘排放控制4.2.1 NJ6681YFD1客车底盘简介(1) NJ6681YFD 国客车底盘如图4.4，特点概述如下：1）采用IVECO动力总成，动力强劲，技术成熟2）采用双弯少片簧设计，整车可实现二级踏步3）SOFIM发动机，油耗低4）产品已全面升级，匹配更合理，噪音低，稳定性好图4.4
40、NJ67001LMGG国客车底盘(2)索菲姆SOFIM8140.43S发动机介绍索菲姆SOFIM8140.43S3共轨增压柴油发动机，如图4.5，采用电子共轨喷射系统，克服了传统柴油机喷射系统在高速、大负荷时喷射压力高，而低速、小负荷时喷射压力不足的缺陷，实现了良好的油气混合，使低转速时扭矩提高。同时共轨喷射系统实现电子控制，可以精确地控制燃油喷射量和喷射时间，完全优化了燃烧过程，系统通过芯片控制发动机的喷射时间及喷射量，以达到与整车的最佳匹配，实现低油耗。厂家公布的60km等速油耗是百公7升。排放达到欧洲III号标准。该发动机的峰值功率是92kW/3600rpm，最大扭矩是285Nm/180
41、0rpm。图4.5索菲姆SOFIM8140.43S发动机4.2.2共轨式电控燃油喷射技术排放控制的原理为了降低排放中的微粒，要求特别高的喷射压力。索菲姆8140.43S柴油发动机如图4.6（采用博EDCMS6.3）电控共轨系统，它能适应柴油机高度复杂的控制需要，最高喷射压力可达135MPa，最高转速可达6000r/min。其中，“燃油轨（共轨）”是储存燃油的公共油轨，它使喷射时间能够自由地组织，完全与系统压力独立。“高压泵”用来生成喷射压力，它和燃油的喷射过程是独立的，生成的高压燃油被储存在共轨中等待着喷射。“电磁喷油器”具有预喷功能，在主喷之前1%秒内，少量的燃油被喷进了气缸压燃，预加热燃烧
42、室。预热后的气缸使主喷射后的压燃更加容易，缸内的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧，将缸内温度增加200250，降低了排气中的碳氢化合物。“电子控制单元ECU”是共轨系统的控制中心，它计算需要的燃油喷射量、喷射始点和喷射压力，控制喷油器中的电磁阀的动作，使得每一气缸的燃油喷射始点是完全独立控制的。图4.6索菲姆8140.43S柴油发动机电控共轨系统4.2.3共轨式电控燃油喷射技术的特点与现状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。该技术的主要特点是： （1）采用先进的电
43、子控制装置及配有高速电磁开关阀； （2）采用共轨方式供油； （3）高速电磁开关阀频响高，控制灵活； （4）系统结构移植方便，适应范围宽。 这一技术的研究与开发热点在于： （1）如何解决高压共轨系统的恒高压密封问题； （2）如何解决高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀问题； （3）如何解决高压共轨系统的多 MAP （三维控制数据表）优化问题； （4）如何解决微结构、高频响电磁开关阀设计与制造过程中的关键技术问题。 共轨式电控燃油喷射技术对环境保护的促进作用 共轨式燃油喷射技术有助于减少柴油机的尾气排放量，以及改善噪声、燃油消耗等方面的综合性能；它在有利于地球环境保护的同时，也必将
44、促进柴油机工业、汽车工业及与之相关工业的发展。4.3案例3 NJ6721YFD2国客车底盘排放控制4.3.1 NJ6721YFD2客车底盘简介（1）NJ6721YFD2国客车底盘如图4.7，特点概述如下：1）采用加强型前后桥，全面提升承载能力2）结构简练，改装方便3）电控单体泵发动机，绿色环保，燃油经济性高4）少片簧、质量轻，运动噪音小，改善整车行驶平顺性与稳定性，从而提高舒适性 图4.7 NJ6721YFD2国客车底盘（2）扬柴YZ4D130-41 发动机介绍YZ4D130-41发动机，如图4.8，采用德尔福电控单体泵系统加SCR系统，发动机是直列、水冷、四冲程，增压中冷的进气行式。图4.8
45、所示YZ4D130-41发动机4.3.2电控单体泵喷油系统排放控制单体泵指一个气缸一个油泵，这里的油泵指的是高压油泵，或称为喷油泵。在国内外都已成熟应用的电控单体泵技术，主要包括一个带有出油控制阀的高压油泵、机械喷油器，以及连接所需的燃油管路、滤清系统。其基本结构为：将油泵柱塞驱动与发动机配气机构所需凸轮轴整合为一体，从而实现油泵到喷油器的燃油管路最短化。发动机工作时则通过发动机周围安装众多的传感器以侦测发动机状态，对喷入气缸的喷油量、喷油正时进行精确、柔性的控制。如图4.9电控单体泵喷油系统工作过程，通过电子系统和油泵结构设计的优化进而实现对喷油气缸喷油压力的提高，从而改善发动机的燃烧工作过
46、程，在有效降低发动机排放水平的同时，改善发动机燃油经济性和噪声特性。图4.9电控单体泵喷油系统工作过程电控单体泵主要技术特征是其油泵与配气机构共用一根凸轮轴，使结构得到最大程度的简化，并缩短了油泵出油口到喷油器的管路距离。由于在油泵出油口加装的能够精确进行燃油计算、时间控制的电磁阀，因而能够对喷油正时和喷油量进行较为精确的控制，有利于燃烧过程的优化。因为油泵提升压力原理与直列泵类似，所以其喷油规律为“三角形”的前缓后急的特征，一定程度上有利于燃烧过程的优化，最高压力可达到18002000bar。但由于油泵压力和发动机转速成正比，低转速区域压力较低，因而不利于柴油机低速时燃烧性能的提高。在国排放要求阶段，喷油器的喷油开启方式仍是依靠弹簧压力控制。进入国阶段，需将机械式喷油器改成电控喷油器，形成双电磁阀单体泵系统，燃油喷射压力相应提高到2500bar，并采用系统一致性控制，来优化整个喷射过程，并且可以实现多次喷射。在对发
