國三發(fā)動機培訓資料

中國重汽國三發(fā)動機介紹2008-03-27中國重汽技術中心中國重汽WD615國Ⅲ柴油機技術背景產(chǎn)品主要性能及技術參數(shù)國Ⅱ、國Ⅲ及歐Ⅲ主要差異國Ⅲ售后服務流程主要內(nèi)容產(chǎn)品技術背景原WD615發(fā)動機技術是中國重汽引進奧地利STEYR公司整車技術中的重要組成部分。中國重汽是STEYR技術引進的法律產(chǎn)權主體，中國重汽技術中心主導完成了技術消化吸收及國產(chǎn)化工作。中國重汽技術中心擁有完整齊全的WD615發(fā)動機技術資料。近年來，中國重汽對原WD615發(fā)動機進行了諸多技術提升和新機型研發(fā)，WD615國Ⅲ共軌柴油機和WD615國ⅢEGR柴油機正是在原WD615發(fā)動機基礎上同世界上著名的RICARDO公司共同研發(fā)而成的，得益于RICARDO公司龐大的數(shù)據(jù)庫和富有經(jīng)驗的設計師的支持，運用三維有限元、WAVE燃燒分析、CFD流體動力計算分析等先進軟件和零部件測試設備，對機體和缸蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了質(zhì)的改進。發(fā)動機主要性能及技術參數(shù)機型WD615.92WD615.93WD615.95WD615.96WD615.99型式直列、水冷、四沖程、增壓中冷、電控高壓共軌/EGR&電控預行程氣缸數(shù)6缸徑x行程，mm126x130排量，L9.726額定功率，kW（Ps）196（266）213（290）247（336）276（375）302（410）額定轉(zhuǎn)速，r/min2200最大扭矩，N.m11001160135015001700最大扭矩轉(zhuǎn)速，r/min1100~1600外特性最低比油耗，g/kWh≤195壓縮比17.5發(fā)火順序1-5-3-6-2-4氣門數(shù)，Val/Cyl4最高空車轉(zhuǎn)速，r/min2420±50怠速轉(zhuǎn)速，r/min600±50機油燃油消耗比，%≤0.11m處噪聲，dB（A）≤97B10壽命，km1000000冷起動溫度（帶進氣預熱），℃-30曲軸旋轉(zhuǎn)方向（從自由端看）順時針國Ⅱ、國Ⅲ及歐Ⅲ主要差異—排放法規(guī)排放物限值不同，國Ⅲ排放限值較國Ⅱ嚴格很多。測試方法不同，國Ⅱ柴油機采用ECER49十三工況法測試，而國Ⅲ柴油機采用ESC十三工況法（歐洲穩(wěn)態(tài)循環(huán)）和ELR（負荷煙度試驗）進行排放測試。單從法規(guī)技術角度考慮，國Ⅲ和歐Ⅲ完全一致。階段一氧化碳（CO）碳氫化合物（HC）氮氧化物（NOx）顆粒物（PM）ELR煙度g/kWhg/kWhg/kWhg/kWhm-1Ⅱ4.01.17.00.15-Ⅲ2.10.665.00.100.8Ⅳ1.50.463.50.020.5Ⅴ1.50.462.00.020.5EEVs1.50.252.00.020.15EEVs-extralowemissionvehicles(enhancedenvironmentallyfriendlyvehicles)中國重汽國Ⅲ柴油機技術路線及產(chǎn)品特點為了滿足相當于國Ⅲ的排放法規(guī)，歐美和日本的重卡發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)主要采用電控直列泵、單體泵、泵噴嘴和共軌系統(tǒng)。中國重汽WD615國Ⅲ通過如下兩種技術路線來實現(xiàn)：電控高壓共軌、電控H泵+冷卻EGR。電控高壓共軌系統(tǒng)WD615國Ⅱ燃油系統(tǒng)采用機械式高壓油泵、每缸2氣門結(jié)構(gòu)設計，機械式高壓油泵的工作特點是：提供的是一個瞬時高壓，油量、噴油壓力、噴油時間不能自由調(diào)節(jié)，隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化而變化，只能通過提前器，調(diào)速器，機械模塊式的控制，而且噴油壓力不穩(wěn)定，在低轉(zhuǎn)速時難以得到較高的噴油壓力。WD615國Ⅲ共軌燃油系統(tǒng)采用了電裝公司的新一代共軌燃油系統(tǒng)，最高共軌壓力可達160MPa，可實現(xiàn)每循環(huán)達五次的噴油及隨轉(zhuǎn)速、溫度、負荷、水溫、增壓壓力和發(fā)動機和汽車的運轉(zhuǎn)情況靈活并準確地調(diào)整噴油量、噴油次數(shù)、共軌壓力和提前角，使發(fā)動機的排放、噪聲、動力性、經(jīng)濟性、平穩(wěn)性、低溫起動性和汽車的操縱性能都達到最佳的匹配。電控高壓共軌系統(tǒng)在國Ⅲ共軌柴油機中增加了很多傳感器，此外還有一個ECU，相當于一臺微型電腦，根據(jù)傳感器反饋的信號，通過各被控制參數(shù)的map標定文件，計算出最佳的噴射量，噴射壓力，噴射正時來控制發(fā)動機的運行狀態(tài)。電控高壓共軌系統(tǒng)WD615國Ⅲ共軌柴油機主要特點采用先進的電控高壓共軌燃油系統(tǒng)，可實現(xiàn)噴油壓力、噴油定時、噴油量和噴油速率的完全柔性調(diào)節(jié)。噴油壓力調(diào)節(jié)：利用共軌壓力傳感器測量共軌內(nèi)燃油壓力，反饋給ECU,控制PCV閥來調(diào)節(jié)油泵的供油量，從而控制共軌壓力，即噴射壓力。此外還可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，噴油量大小來設定一個最佳噴射壓力。噴油量調(diào)節(jié)：以發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油門開度為信號，由ECU計算出最佳噴油量，通過噴油器電磁閥的通電時間長短來控制噴油量。噴油時間調(diào)節(jié)：根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，負荷等參數(shù)調(diào)節(jié)噴油時間，即供油提前角。優(yōu)化配氣機構(gòu)設計，采用四氣門缸蓋設計。每缸四氣門的設計及噴油器中置使噴油分布更均勻,充氣系數(shù)更高,有利于優(yōu)化燃燒組織過程及降低排放。WD615國Ⅲ共軌柴油機主要特點最大功率提升，功率提升到410馬力。依靠RICARDO公司龐大的數(shù)據(jù)庫支持，運用三維有限元、WAVE燃燒分析、CFD流體動力計算分析等先進軟件和零部件測試設備，對機體和缸蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了全新設計，改善了熱負荷和機械負荷，大大提高了抗震動性；連桿、活塞、活塞環(huán)、軸瓦等關鍵零部件在材料選用和關鍵結(jié)構(gòu)尺寸上進行了優(yōu)化，其抗熱沖擊和機械沖擊的能力大幅提升。另外，由于采用第二代電控共軌噴油系統(tǒng)及四氣門結(jié)構(gòu),其結(jié)果是優(yōu)良的燃燒和充氣使發(fā)動機獲得了很高的動力性能，在發(fā)動機的排量不變的情況下,發(fā)動機的最大功率可達302kW即410馬力。4.低噪聲設計，1m噪聲降低到97dB（A）以下。降低燃燒噪聲：采用預噴的一個明顯好處就是降低噪聲。提前噴入缸內(nèi)的預噴油有充分的燃燒準備時間，而預噴的油量很少，使得初期燃燒的預混燃氣很少。這就大大改善了通常柴油機不可避免的初期燃燒峰值很高而有很大的燃燒噪聲的固有問題；同時電控共軌系統(tǒng)可以精確補償機械泵做不到的各缸油量的不平衡性，從而大大改善發(fā)動機震動。

提高抗振能力：氣缸體和曲軸箱的改進設計充分加強了剛度,并經(jīng)三維有限元的振動響應分析以及實際測試,有效地降低了氣缸體總成的振動與噪聲及噪聲的輻射。在零件的設計如搖臂罩等設計中充分地考慮了降噪的措施。另外，對原曲軸扭振系統(tǒng)進行了分析，重新設計曲軸減振器，提高了減震效果。WD615國Ⅲ共軌柴油機主要特點

5.怠速減震控制

由于各氣缸與飛輪存在著機加工的偏差，噴油機構(gòu)向各缸噴油時產(chǎn)生的偏差，各缸燃燒爆壓的不均勻，導致六個缸的瞬時角速度有差異，所以低速特別是怠速時發(fā)動機振動非常厲害，工作不穩(wěn)定。而電控系統(tǒng)能根據(jù)各缸工作時轉(zhuǎn)速的差異,自動平衡各缸的噴油量,使各缸工作時的轉(zhuǎn)速完全一樣,而使發(fā)動機達到非常平穩(wěn)的怠速。WD615國Ⅲ共軌柴油機主要特點6.冷起動性能得到明顯提高。電控系統(tǒng)能自動判斷出發(fā)動機處在起動狀態(tài)，并根據(jù)氣溫和水溫的不同自動調(diào)整提前角、噴油量以及進氣預熱和后熱時間，大大提高了發(fā)動機的冷起動性能并明顯地減少了低溫起動時未燃柴油冒白煙的傳統(tǒng)柴油機難以避免的問題。7.選裝JACOBS泄氣制動系統(tǒng)，提高制動功率，改善了汽車的安全性。電控H泵+冷卻EGR系統(tǒng)電控H泵技術電控H泵基于預行程可電控調(diào)節(jié)為基礎，通過ECU對預行程調(diào)節(jié)機構(gòu)的控制，可實現(xiàn)噴噴油定時的精確控制。H泵在PS8500噴油泵泵體基礎上進一步加強，可承受更高的泵端、嘴端壓力和滿足發(fā)動機更大功率的需求；該泵采用先進的等壓出油閥結(jié)構(gòu)、函數(shù)凸輪型線及在工作過程中可連續(xù)改變預行程等技術，能進一步改善柴油機的綜合性能。H泵擁有預行程電控可調(diào)結(jié)構(gòu)，其供油預行程可在一定范圍內(nèi)由ECU程控調(diào)節(jié)。柱塞副的柱塞上安裝一個控制滑套，滑套能沿柱塞工作面上下移動，按柴油機不同工況的需要改變預行程。主要結(jié)構(gòu)元件：步進電機、蝸輪蝸桿、ECU、傳感器、線束等。根據(jù)發(fā)動機的不同工況，ECU采集油門和轉(zhuǎn)速傳感器信號，查MAP圖，準確得出一個預行程最佳位置。預行程控制桿的轉(zhuǎn)動通過與預行程調(diào)節(jié)套相連接的撥桿機構(gòu)，帶動預行程控制滑套沿柱塞工作型面上下滑動，使噴油泵預行程得以改變。通過ECU對預行程的控制，可以得到精確的噴油定時，使柴油機能在整個工作范圍內(nèi)達到最優(yōu)化的性能。電控H泵+冷卻EGR系統(tǒng)冷卻EGR原理EGR是ExhaustGasRecirculation三個字的縮寫，意思是廢氣再循環(huán)。它是針對發(fā)動機排氣中有害氣體之一的氮氧化合物NOx所采用的機內(nèi)燃燒技術。柴油機燃燒過程的平均過量空氣系數(shù)雖然比較大，但因混合氣成分不均勻，局部燃燒溫度仍很高，所以生成大量的NOx

，廢氣再循環(huán)（EGR）就是通過回引部分廢氣與新鮮空氣共同參與燃燒反應，利用廢氣中含有大量的惰性氣體（CO2、N2、H2O等）具有較高的比熱容這一特性，來降低NOx的生成。因為NOx的生成是高溫富氧，而廢氣的引入，一方面使混合氣熱容量增大，造成相同量的混合氣升高，同樣溫度所需熱容量增大，從而降低最高燃燒溫度；另一方面，廢氣對新鮮充量的稀釋也相應降低了氧的濃度，從而有效的抑制了NOx的生成。中國重汽WD615柴油機采用的方法是利用排氣壓力脈沖從排氣歧管中向進氣管中導入一些經(jīng)過冷卻的廢氣，與新鮮空氣混合，使之再次燃燒，作用為降低混合氣的含氧濃度、吸收燃燒釋放出的熱量，使燃燒速度減慢、燃燒溫度降低，便減少了NOx的生成數(shù)量。試驗證明，把再循環(huán)的廢氣加以冷卻，即采用所謂冷EGR，可使進入缸內(nèi)的新鮮空氣的損失減少，從而避免了大負荷燃油經(jīng)濟性和排氣煙度的惡化。電控H泵+冷卻EGR系統(tǒng)EGR閥的控制目前我們的EGR系統(tǒng)是開關式控制，根據(jù)發(fā)動機的實際運行工況，在發(fā)動機試驗臺架上標定出EGRmap圖，確定各種工況EGR閥的啟閉狀態(tài)。ECU（電控單元）通過進氣溫度傳感器，進氣壓力傳感器，水溫傳感器，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，油門傳感器，以及車輛制動信號，來感知發(fā)動機的各種狀態(tài)，來控制EGR閥啟閉。EGR閥是通過氣缸控制，氣源取自制動系統(tǒng)儲氣罐。ECU通過一電磁閥控制氣缸的通斷氣，以達到控制EGR閥開關的目的。電控H泵+冷卻EGR系統(tǒng)EGR發(fā)動機工作原理示意圖電控H泵+冷卻EGR系統(tǒng)WD615EGR柴油機WD615國ⅢEGR柴油機主要特點采用電控直列泵，通過ECU對預行程調(diào)節(jié)機構(gòu)的控制，可實現(xiàn)噴油定時的精確控制，最高噴射壓力可達150MPa，結(jié)合4氣門技術，實現(xiàn)了較低的機內(nèi)PM排放。噴油泵預行程根據(jù)發(fā)動機的實際運行工況標定MAP，由ECU程控閉環(huán)工作，使發(fā)動機低速、部分負荷工況燃油得以充分燃燒，有效改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。采用了冷EGR（廢氣再循環(huán)）系統(tǒng)，ECU通過標定MAP控制EGR閥開關，大大降低了NOx尾氣排放。綜上，WD615EGR柴油機主要有以下特點：國Ⅲ柴油機售后服務流程（暫行）隨著國III共軌發(fā)動機的市場保有量的增加，電控系統(tǒng)維修工作也日益增加，維修工作與EUROII機相比有較大改變，主要有以下幾點：更換噴油器。利用診斷工具判斷某一只噴油器損壞后，需要進行更換，更換后，需要把新噴油器的QR碼寫入ECU，否則可能造成柴油機工作粗暴，噪音增加，油耗增大，排放