国四发动机介绍培训课件

国Ⅳ发动机介绍2

国Ⅳ发动机介绍目录一、典型国四发动机技术路线二、SCR路线及主要零部件三、DOC+POC路线及主要零部件四、国四整车仪表3

典型国四发动机技术路线按照GB17691-2005要求,自2010年01月01日开始执行第Ⅳ阶段排放标准2008年03月，北京，轻型汽车及公交，实施国Ⅳ2009年11月，上海，轻型汽车及公交，实施国Ⅳ

环保总局要求2014年1月1日起严格执行国Ⅳ(工信部要求2015年1月1日起执行国Ⅳ)4

PM[g/kWh]NOx[g/kWh]PM[g/kWh]日本美国欧洲NOx[g/kWh]4523450.160.120.080.040.160.120.080.04EU3(2000)EU4(2005)EU5(2008)US2004US20072010JP2005JP2008JP200310.20国Ⅳ(2013)3国Ⅲ(2008)国Ⅱ(2003)中国国Ⅳ即将实施12国Ⅴ(未实施)典型国四发动机技术路线5

国Ⅲ发动机向国Ⅳ过渡的难点是PM和NOx排放同时大幅度降低。目前柴油机排放控制可分为三部分组成：机前处理，机内净化以及机外净化(后处理)。机前处理是通过改进燃油品质（如含硫量等），主要降低PM排放；

机内净化通过优化燃烧室，改进进气系统以及先进的燃油喷射技术等，以改善燃烧，减少PM和NOx生成。主要体现在机械泵向电控喷射方向发展。机外净化指利用各种过滤净化装置或催化转化器，对排气进行处理。目前国内研究和应用最广泛的主要后处理技术有SCR技术和EGR+DOC+POC技术。典型国四发动机技术路线6

典型国四发动机技术路线电控—高压共轨系统结构电控共轨燃油系统示意图7

典型国四发动机技术路线电控—单体泵系统结构电控单体泵燃油系统示意图8

典型国四发动机技术路线两种电控燃油喷射系统对比：高压共轨电控单体泵喷射压力低高多次喷射好差全转速内高压喷射好差喷油压力柔性控制好差噪声好差应用车辆中、轻型卡车，轿车中、重型卡车排放潜力好好系统复杂导致用户适应性差好燃油品质适应性差好可靠性差好维修成本高低对用户使用的便利性差好9

实现国Ⅳ的典型后处理技术措施典型国四发动机技术路线10

国四两种后处理技术路线的实现原理:EGR+DOC+POC技术：是将发动机排除的废气引入进气管，降低发动机进气氧气浓度，从而降低缸内燃烧温度，降低NOx排放。用颗粒捕捉器过滤掉发动机排气中的颗粒物。SCR技术：是将添蓝（浓度32.5%的尿素水溶液，纯净度极高，杂质含量标准专门规定）喷入发动机排气管，尿素受热水解成氨气，氨气和NOx在催化器的作用下反应生成无毒的氮气和水。该技术路线是用改进燃烧的方法，使发动机燃烧更高效更彻底，使颗粒排放降低到法规限值以内，然后用SCR后处理系统处理掉排气中NOx。典型国四发动机技术路线11

实现欧Ⅳ的技术措施之二：EGR+DOC+POC技术方面新发动机设计/EGR系统需要增加冷却系统容量需要高压燃油喷射系统需要适应高原性的开发应用方面需要含硫量低的燃油要考虑发动机和DPF系统的可靠性POC+DOC集成在消声器中优势相对SCR，发动机成本低整车改动小、配套方便使用过程简单劣势对燃油质量敏感，燃油硫含量≤350PPM使用油耗高于SCR典型国四发动机技术路线12

技术方面欧3标准的发动机设计需要高压燃油喷射系统需要尿素计量系统应用方面需要尿素基础设施不需要很高的燃油质量相对欧3，燃油消耗有所改进SCR耐久性通常较好催化转换器集成在消声器中优势对燃油质量不敏感使用油耗更低劣势发动机、整车增加成本高需要定期添加尿素尿素与燃油的使用比值是1：20尿素用1升，对应消耗20L燃油目前尿素价格8元/L即100公里消耗尿素大约在10元左右SCR后处理技术路线的特点典型国四发动机技术路线13

典型国四发动机技术路线两条后处理技术路线的对比序号项目EGR+DOC+POCSCR1增压系统需高增压系统补偿EGR造成的功率损失到欧Ⅴ甚至要到欧Ⅴ与欧Ⅲ同样的，增压系统两级增压到欧Ⅴ与欧Ⅲ同样的，增压系统2冷却系统冷却系统需加大冷却系统散热能力不需3润滑系统缸套摩擦副需重新设计需用HI-4级润滑油只需用CF-4级润滑油4燃油消耗率相对SCR油耗高10%左右相对欧三省油5%左右5还原剂不需需要尿素水溶液6成本低因增加尿素喷射系统，整机成本高7整车布置对整车布置空间要求低对整车布置空间要求高8油品要求高要求不高14

典型国四发动机技术路线在国4发动机技术路线上的选择：①客车、N2、N3类以上选择SCR路线为主（安装空间足够，油耗低，节约费用效果明显）；②乘用车、N1、N2类选择EGR+DOC+POC路线为主（安装空间紧张，油耗稍高，但购车成本节约明显）。15

SCR路线及主要零部件典型的SCR路线：16

SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：尿素喷射泵：

作用是为向排气管（混合器）定时提供定量、加压的添蓝。注意：

安装计量喷射泵时，应使压缩空气电磁阀接口在上部。应保证计量喷射泵清洁，灰尘、碎屑等异物进入计量喷射泵内部，会引起故障，严重时可造成泵停止工作，导致OBD系统报警并限制发动机动力输出。17

SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：催化消声器：

作用是催化氮氧化合物的还原反应、防止氨气泄漏和降低发动机的排气噪声，是SCR、氨气催化器和发动机排气消声器的集成体。

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SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：添蓝罐：用于盛装添蓝，整体材料为塑料。顶部装有传感器和加热器的集成体，传感器可感应液面高度和温度。19

SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：后处理控制单元（DCU）：功能是计算添蓝喷射量、化冰控制、催化器温度和添蓝液位液温传感器信号处理。注意：散热要求：在工作过程中会产生热量，必须保证散热良好；外部环境要求：DCU的布置位置应尽量高而且干燥，应避免DCU接触油、水以及腐蚀性液体；20

SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：添蓝喷嘴：作用是将计量喷射泵送来的添蓝与空气混合物顺流喷入排气管，并使喷出的添蓝均匀雾化。添蓝混合器：作用是使进入混合器的添蓝和排气气体较好的混合。注意：为避免在喷射单元的喷孔和支架区域可能产生的尿素沉积物堵塞喷孔，禁止在水平线以下安装喷嘴。喷嘴的方向与气流的方向应一致。21

SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：防冻液电磁阀：作用是通电打开电磁阀，为添蓝罐提供热的防冻液，防止添蓝罐、喷射泵内的添蓝结冰。注意：电磁阀朝上安装，管路的方向应与电磁阀上箭头一致。压缩空气滤清器：作用是过滤压缩空气中的杂质，为添蓝喷射泵提供纯净的压缩空气。注意：垂直安装，管路的方向应与滤清器箭头一致22

SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：

NOx传感器：用于测量催化器反应后NOx的浓度，其信号用于添蓝喷射的闭环控制和OBD功能。注意：排气中的水蒸气冷凝形成的液态水溅到传感器上或者积液浸泡传感器都会造成该传感器的损坏，应尽量使传感器安装孔位于催化消声器的上半圆位置。温度传感器：作用是为DCU提供消声器中排气温度信号。注意：

催化器前后温度传感器插接件不同，安装时请辨别催化器进出口温度传感器的位置。

图2-1-7催化器后温度传感器

图2-1-6催化器前温度传感器23

SCR路线及主要零部件SCR路线的主要零部件：添蓝：添蓝，32.5％尿素的水溶液。特点：无毒、无污染、无爆炸性、不易燃；有刺激性气味

使用适宜的运输与储存设备，不会对使用者造成不便

在50摄氏度以上容易结晶淅出

泄漏在大气中容易导致结晶，形成白色晶体。

具有腐蚀性，腐蚀软金属、某些聚合物及水泥，容器需用不锈钢、铝或聚乙烯材料在零下11摄氏度时开始结冰，如车辆在寒冷气候运行，可能需要加热罐/管路添蓝（尿素水溶液）成分（GB29518-2013）组份最小限值最大限值尿素质量百分比31.833.2密度（kg/cm3）

10871093的折射率1.38141.3843氨碱质量百分比0.2缩二脲质量百分比0.3乙醛（mg/kg）5不溶物（mg/kg）20磷（四氧化磷）（mg/kg）0.5钙（mg/kg）0.5铁（mg/kg）0.5铜（mg/kg）0.2锌（mg/kg）0.2铬（mg/kg）0.2镍（mg/kg）0.2铝（mg/kg）0.5镁（mg/kg）0.5钠（mg/kg）0.5钾（mg/kg）0.524

DOC+POC路线及主要零部件DOC+POC路线：25

DOC+POC路线的主要零部件：DOC+POC路线及主要零部件

EGR阀：将柴油机的一部分排气经冷却后再送回发动机气缸，参与燃烧过程，降低了混合气着火温度，同时，引入EGR后缸内混合气含氧量减少，使燃烧速率和放热速率减小，有效的降低NOx排放物的生成。EGR冷却器：将流经的废气通过热交换方式冷却至合适的温度后进入到发动机。26

DOC+POC路线的主要零部件：DOC+POC路线及主要零部件氧化颗粒捕集器：氧化颗粒捕集器集成了氧化催化器（DOC）和部分流微粒捕集器（POC）两个催化单元，其主要作用是催化转化发动机废气中的HC、CO等气态排放物、一部分可溶性有机物（SOF）及捕集排放物中的碳烟颗粒。DOC+PPF和消声器集成封装。注意：务必保证按照铭牌（或筒体）上标识的排气箭头方向安装该装置；27

DOC+POC路线的主要零部件：DOC+POC路线及主要零部件压差传感器：压差传感器可监控氧化颗粒捕集器压降变化情况，主要用于OBD诊断功能。注意：

为保证压差传感器中没有水汽凝结，接口应该尽量垂直向下安装。高压取气口与捕集器前端压力取样口连接,低压取气口与捕集器后端压力取样口连接。安装错误会导致整车故障灯点亮并启动减扭矩功能，进而影响整车正常运行。28

DOC+POC路线的主要零部件：DOC+POC路线及主要零部件空气质量流量计：空气质量流量计安装于整车空气滤清器与发动机进气歧管之间，可以测量进入发动机的新鲜空气流量，用于EGR系统的流量闭环控制及发动机瞬态过程冒烟限制控制。注意：空气质量流量计安装方向不能接反，应按照产品外壳上气流指示方向安装；空气质量流量计应远离高温器件，应避免受到电磁干扰。29

发动机故障灯：国四整车仪表打开电源总开关，将钥匙开关旋至ON档，检查发动机故障灯。发动机故障指示灯点亮后熄灭为正常，当点亮后，不熄灭，则表示发动机有故障。打开电源总开关，将钥匙开关旋至ON档，检查发动机硬件故障灯。发动机故障指示灯SVS点亮后熄灭为正常，当点亮后，不熄灭，则表示发动机硬件有故障。30

后处理硬件故障灯：国四整车仪表打开电源总开关，将钥匙开关旋至ON档，后处理硬件故障