柴油引擎科技发展.ppt

1,柴油引擎科技發展,和泰汽車服務教育室黃瑞昌2008/10/28,2,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。,3,表一：各期排放標準,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。,5,可變氣嘴渦輪增壓器,引擎協調控制電腦,共軌式燃油噴射系統,水冷式,系統圖,6,引擎,共軌管,主油泵,電磁式噴油嘴,引擎,共軌管,主油泵,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。,7,（SCV）,與傳統噴射系統比較,8,電腦,ECU,輸入訊號,油門感知器,控制,電磁式噴油嘴SCV閥,故障檢診,NE感知器,G感知器,噴射量,噴射壓力,噴射正時,噴射率,其他感知器,控制系統,9,輸入訊號-Ne&G感知器線路,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,11,輸入訊號-油門位置感知器,12,SCV,柱塞,主油泵,13,主油泵,14,SCV開度小泵油量少共壓管內油壓低,主油泵,燃油泵油量,15,SCV開度大泵油量多共壓管內油壓高,燃油泵油量,主油泵,SCV開度大泵油量多共壓管內油壓高,燃油泵油量,16,SCV開度可以調節泵油量以控制燃油壓力,控制SCV開度,共軌系統油壓(回饋),油門位置感知器,SCV,引擎ECU,燃油壓力感知器,曲軸位置感知器,計算目標噴射壓力,燃油壓力控制,主油泵,17,共軌壓力感知器,壓力限制器,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。,18,以高壓噴射，得到良的好霧化,噴油嘴針閥,活塞,電磁閥線圏,流回油箱,來自共軌管,針閥彈簧,針閥彈簧,噴油嘴針閥,控制室,電磁閥線圏,電磁式噴油嘴,19,很細的噴油孔(0.14mm)霧化更好,0.14mm,噴油嘴上面,電磁式噴油嘴,20,噴射量修正：噴油嘴補償代碼,QR碼,噴油嘴補償代碼,雷射記號,修正代碼型式(QR代碼),修正作動脈衝TQ,噴射量,電磁式噴油嘴,21,噴油嘴,INJF,#1,#2,#3,#4,引擎ECU,EDU,RINJ4,RINJ3,RINJ2,RINJ1,電壓,時間,150V,0V,IJT#1,INJ#1,IJT#2,IJT#3,IJT#4,IJF,INJ#2,INJ#3,INJ#4,COM1,EDU(電子驅動器單元),功用：產生瞬間150V電壓,22,燃油噴射量控制,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,引擎ECU,EDU,噴油嘴,基本噴射量,最大噴射量,燃油壓力,補償值,噴油嘴回饋值,決定噴射期間,比較,23,基本噴射量,引擎ECU,基本噴射量(在ECU內的圖形資料),基本噴射量修正,油門位置感知器(VPA),曲軸位置感知器(Ne),水溫感知器(THW),+,燃油噴射量控制,24,基本噴射量模態,噴射量,引擎轉速,怠速,10%,20%,30%,50%,100%(全負荷),:油門踏板開度(VPA),燃油噴射量控制,25,最大噴射量,進氣量,引擎ECU,基本/最大噴射量(在ECU內的圖形資料),最大噴射量修正,曲軸位置感知器(Ne),空氣質量計(VG),水溫感知器(THW),渦輪壓力感知器(PIM),進氣溫度感知器(THA),燃油溫度感知器(THF),燃油壓力感知器(PC,VPC),+,燃油噴射量控制,26,最大噴射量模態,引擎轉速,進氣量-小,噴射量,進氣量不同而改變的噴射量,進氣量-大,燃油噴射量控制,27,決定最終噴射量VPA30%的範例選擇基本噴射量,引擎轉速,噴射量,30%VPA,選擇最低者,決定噴射量,燃油噴射量控制,28,決定最終噴射量VPA100%的範例選擇最大噴射量,引擎轉速,決定噴射量,噴射量,100%VPA,選擇最低者,燃油噴射量控制,29,噴射期間,引擎ECU,EDU,噴油嘴,基本噴射量,最大噴射量,比較噴射量,噴油嘴回饋值,噴油嘴補償值,決定噴射期間,燃油壓力,燃油噴射量控制,30,引擎ECU,油門位置感知器(VPA),曲軸位置感知器(Ne),+,EDU,噴油嘴,噴射正時修正,基本噴射正時,渦輪壓力感知器(PIM),水溫感知器(THW),進氣溫度感知器(THA),燃油噴射正時控制,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,目標噴射燃油壓力,引擎轉速(rpm),MAX,MIN,燃油壓力控制,32,燃燒過程,噴射率,熱產生率,著火延遲,少量預先混合燃燒,先導噴射,高噴射率,Delta噴射,少量的燃油優先著火,TDC,大量預先混合燃燒(NOx,噪音),改進,燃油噴射量率控制,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。,34,DC馬逹,連桿,氣嘴葉片,渦輪,氣嘴葉片位置感知器,全關止動器,進入空氣,減速齒輪,進出廢氣,驅動桿,可變氣嘴渦輪增壓器-細部圖,35,可變氣嘴渦輪增壓器-動畫,36,水冷式,水冷式EGR,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。,高溫廢氣,低溫廢氣,低溫冷卻水,高溫冷卻水,38,DPR(柴油粒狀物降低系統),39,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。,DPR(柴油粒狀物降低系統),40,電子控制式可變氣嘴渦輪中間冷卻器,電子控制式系統,電子控制式高壓共軌噴射裝置,DPR濾清器,控制引擎電腦,ECU,是引擎、濾清器與ECU組合的系統,DPR(柴油粒狀物降低系統),41,濾清器構造、機能,觸媒塗布,觸媒濾清器剖圖,放大圖,廢氣,氧化觸媒,廢氣,捕集煤灰效率,以上,罐壓,（壓入部分）,DPR(柴油粒狀物降低系統),42,構成、機能,消音部,觸媒濾清器,氧化觸媒,淨化(可溶性有機物)(未燃燒燃油)通過觸媒，產生反應熱使廢氣昇温,捕捉煤灰因昇温之故，使觸媒活化將煤灰燃燒掉,廢氣,廢氣,DPR(柴油粒狀物降低系統),43,活用高壓電子控制共軌式噴射系統,原理,未燃燒燃料,(氧化觸媒的化學反應）,+反應熱,方法,使用共軌系統進行後噴射,曲軸轉角,燃燒,排氣,噴射正時,主噴射,膨脹行程,壓縮,後噴射,後部噴射,DPR(柴油粒狀物降低系統)-再生,44,再生控制概念,噴射量控制,0,100,200,300,400,500,600,700,800,經過時間,床温度,目標600,床温度,後噴射量,利用排気温度感知器作回饋控制,：後部噴射昇温：後噴射昇温：再生控制,45,DPR溫度控制,ECU控制DPR溫度大約在,250,300,350,400,450,500,550,600,煤灰燃燒速度快,温度,0,650,700,煤灰燃燒速度是以上會急速燒掉,以上、觸媒開始劣化,觸媒劣化界限,再生控制概念,46,再生模式,2種清洗(再生)模式,煤灰堆積量,走行距離,（都市内走行）200km,（高速走行）500km,堆積,清洗（再生）,清洗模式,（）自動再生走行中自動再生將煤灰除去。,（）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。,煤灰堆積一定量以上時再生。,浄化率,走行中的自動再生領域,手動再生領域（150程度走行内）,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