梁小剛

摘 要：在國(guó)六汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的匹配是很重要的。本文通過(guò)介紹主要國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)路線、外圍系統(tǒng)的組成部分和匹配內(nèi)容，對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)起到推進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：國(guó)六柴油車 發(fā)動(dòng)機(jī)外圍系統(tǒng)

Study on Matching of Engine System of National Six Diesel Vehicles

Liang Xiaogang

Abstract：In the development of National six automobile products， the matching of national six engine system is very important. This paper introduces the technical route， components and matching content of the peripheral system of the main national six engine， which will promote the product development.

Key words：National six diesel vehicles? ?Engine peripheral system

1引言

國(guó)六柴油車主要裝配滿足國(guó)六b階段排放的發(fā)動(dòng)機(jī)，目前以高壓共軌+EGR的發(fā)動(dòng)機(jī)為主，后處理的技術(shù)路線采用DOC+DPF+SCR+ASC。在國(guó)六汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，外圍系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)若與整車匹配不好，就不能起到好的減少排放的作用。甚至?xí)黾佑秃?，影響車輛的動(dòng)力性。因此為使整車在性能不影響的情況下，排放尾氣滿足國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，就必須通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，使后處理裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的尾氣進(jìn)行有效處理。

國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家第六階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)六分為a階段和b階段。與a階段相比，在b階段，增加了整車試驗(yàn)PN（粒子數(shù)量）要求，增加遠(yuǎn)程監(jiān)控車載終端要求，提升了海拔高度以及擴(kuò)大了PEMS測(cè)試的載荷范圍。詳見(jiàn)表1。

排放污染物主要有HC（碳?xì)浠衔铮?、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通過(guò)更好的催化轉(zhuǎn)化器的活性層、二次空氣噴射以及帶有冷卻裝置的排氣再循環(huán)系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，控制和減少汽車排放污染物到規(guī)定數(shù)值以下的標(biāo)準(zhǔn)。

從圖1可以看出，從國(guó)五到國(guó)六，不但對(duì)NOx的排放要求更嚴(yán)，從2.0g/kWh降低到0.4g/kWh。而且對(duì)PM的排放也要求更嚴(yán)，從0.02g/kWh降低到0.01g/kWh。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)外圍系統(tǒng)的組成部分

國(guó)六的發(fā)動(dòng)機(jī)外圍系統(tǒng)相比國(guó)五，發(fā)動(dòng)機(jī)本體上增加了EGR系統(tǒng)，后處理器總成增加了DOC，DPF，ASC及相關(guān)的傳感器等零部件。涉及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)等都發(fā)生較大的變化。

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)及懸置系統(tǒng)

進(jìn)氣節(jié)流閥、空氣流量傳感器、排氣節(jié)流閥、集成式后處理器總成、鑄鋁飛輪殼、降噪空壓機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置軟墊、前后懸置支架等。

2.2 進(jìn)氣系統(tǒng)

空氣濾清器、進(jìn)氣穩(wěn)流裝置、進(jìn)氣流量傳感器、中冷器、進(jìn)氣溫度傳感器等。

2.3 排氣系統(tǒng)

排氣管總成（帶包裹層）、波紋管、后處理器總成支架等。

2.4 冷卻系統(tǒng)

進(jìn)出管、散熱器、中冷器、節(jié)溫器、膨脹水箱、電控硅油離合器風(fēng)扇等。

2.5 后處理器系統(tǒng)

從圖2中可以看出，后處理系統(tǒng)主要由尿素泵、尿素箱總成、尿素溶液、尿素品質(zhì)溫度傳感器等組成。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)外圍系統(tǒng)的匹配

國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)及外圍系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)規(guī)劃的平臺(tái)系列車型，統(tǒng)一規(guī)劃零部件，盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化，盡可能減少零部件的品種，保證生產(chǎn)的一致性。以下將主要系統(tǒng)在整車設(shè)計(jì)中的匹配做個(gè)簡(jiǎn)要介紹：

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)及懸置系統(tǒng)

國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)在整車布置時(shí)，一定要與周圍各系統(tǒng)留有足夠的空間，以保證在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中，相互之間的零部件不發(fā)生干涉，進(jìn)氣管、中冷管、線束等不被熱源烘烤，各油品的加注及觀察方便，管路走向布置合理美觀。

為提高車輛的舒適性，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的布置選點(diǎn)，懸置軟墊的隔振都有了較高的要求，目前輕卡普遍采用A+D，中卡采用A+C，重卡采用A+B+D。

A：發(fā)動(dòng)機(jī)前端 B：發(fā)動(dòng)機(jī)后端 C：變速箱前端 D：變速箱后端

3.1.1 動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則如下：

a.懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)與飛輪殼的連接面彎矩不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家的允許值;

b.懸置系統(tǒng)能夠支撐動(dòng)力總成在整車上維持相對(duì)穩(wěn)定的空間定位，能在所有工況下承受動(dòng)、靜載荷，并使發(fā)動(dòng)機(jī)總成在所有方向上的位移處于可接受的范圍內(nèi)，不與底盤(pán)上的其它零部件發(fā)生干涉。同時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前，不出現(xiàn)零部件損壞;

c.懸置系統(tǒng)減振墊、支架等零部件強(qiáng)度足夠，在各種極端工況和長(zhǎng)期振動(dòng)環(huán)境下系統(tǒng)可靠有效，懸置系統(tǒng)各零部件間固定連接的螺栓等配合防松性能好;

d.設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分地發(fā)揮系統(tǒng)隔離發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)向車架及駕駛室的傳遞作用，要求懸置系統(tǒng)各方向的解耦率和隔振率應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)要求;

e.動(dòng)力懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)選取合適的剛度值，并具有適當(dāng)?shù)淖枘帷＿@樣既能滿足懸置的支撐還能將振動(dòng)隔離的最小。

3.2 進(jìn)氣系統(tǒng)

重點(diǎn)是布置空濾器進(jìn)氣口的位置和管路的走向，注意進(jìn)氣口不能設(shè)計(jì)在車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)，要防止吸入發(fā)動(dòng)機(jī)艙產(chǎn)生的熱空氣，還要注意排水。重點(diǎn)是通過(guò)空濾器過(guò)濾后的空氣量是否滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，同時(shí)進(jìn)氣溫度，壓力都會(huì)檢測(cè)，進(jìn)氣阻力是否過(guò)大等。

3.3 排氣系統(tǒng)

為保證國(guó)六PEMS測(cè)試結(jié)果符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，在設(shè)計(jì)排氣管路時(shí)，管路要盡可能的短，與增壓器排氣口的距離越近越好。排氣管路需保證密封，不允許漏氣（尤其是再生漏煙現(xiàn)象），防止再生燃油滲漏產(chǎn)生危險(xiǎn)。因后處理總成的重量增加很多，對(duì)吊架的承載能力要求就比較高，而且還要注意因?yàn)楹筇幚砥骺偝芍亓吭黾佣鴮?duì)車架腹面造成的承載力也要一并加強(qiáng)。另外重點(diǎn)還要看發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后排出的廢氣經(jīng)過(guò)排氣管路是否順暢，是否排氣背壓過(guò)大影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，排氣的溫度是否散熱過(guò)快，排氣管路的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)對(duì)排氣溫度的影響等。

為防止排氣管路的硬連接損壞增壓器的排氣端口和后處理總成的進(jìn)氣端口，需要在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間增加波紋管。排氣管總成帶波紋管的密封性一定要好，泄漏率不能超過(guò)1.5SCFM@31KPa。排氣管從增壓器出口到后處理器總成的進(jìn)氣口溫度不得超過(guò)20℃。

3.4 冷卻系統(tǒng)

通過(guò)閉式循環(huán)冷卻來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的溫度下工作，發(fā)動(dòng)機(jī)的理想工作溫度范圍為80℃～95℃之間。國(guó)六車型對(duì)緩速器的需求增多，要考慮產(chǎn)生的額外熱量，應(yīng)能通過(guò)冷卻防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高溫引起限扭等故障。相比國(guó)五機(jī)型，國(guó)六增加了EGR系統(tǒng)對(duì)冷卻的要求要更高，散熱能力需求更大，看整車的冷卻能力是否適合發(fā)動(dòng)機(jī)，過(guò)冷或過(guò)熱都不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，因此整車熱平衡試驗(yàn)就十分重要。

3.5 后處理系統(tǒng)

國(guó)六的后處理相比國(guó)五是變化最大的，為滿足國(guó)六b階段的排放限值要求，后處理在國(guó)五SCR的基礎(chǔ)上增加了DOC（Diesel Oxidation Catalyst 柴油機(jī)氧化催化器）、DPF（Diesel Particulate Filter 柴油機(jī)顆粒凈化器）、ASC（Ammonia Slip Catalyst 氨凈化催化器）。向尿素箱中加注的32.5%尿素溶液一定是正規(guī)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，若加注不合格溶液則會(huì)出現(xiàn)堵塞噴射泵，尿素噴嘴的風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)導(dǎo)致SCR催化劑永久性中毒，造成催化轉(zhuǎn)化器效率降低。32.5%尿素溶液其冰點(diǎn)最低為-11.5℃，該濃度的尿素溶液對(duì)環(huán)境溫度有更好的適應(yīng)性。

國(guó)六車輛增加了駐車再生功能，主要作用是通過(guò)高溫?zé)糨d體里的細(xì)小顆粒物，防止堵塞載體。因再生過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)提升，排氣溫度非常高，可以達(dá)到600～800℃，為避免火災(zāi)，財(cái)產(chǎn)損失，以及人身傷害等嚴(yán)重事故的發(fā)生，需要記住如下內(nèi)容：

a.將車輛遠(yuǎn)離加油（氣）站，開(kāi)啟駐車制動(dòng)，停放在空曠無(wú)易燃物的區(qū)域;

b.后處理總成的排氣口不能離人過(guò)近，相互之間至少有1.5m的距離;

c.駐車再生開(kāi)始時(shí)，禁止使用PTO充電設(shè)備，再生之前，必須將設(shè)備全部斷電;

d.整個(gè)再生過(guò)程，需要人員在現(xiàn)場(chǎng)觀察，確保再生順利進(jìn)行;

e.若有危險(xiǎn)情況，請(qǐng)立即關(guān)閉再生，此時(shí)，排氣系統(tǒng)的高溫仍會(huì)持續(xù)3-5分鐘。

3注意事項(xiàng)

a.在布置環(huán)境溫度傳感器的位置時(shí)，推薦為駕駛室前面板處或后視鏡上;

b.切勿踩踏及拔插發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器及接插件，防止影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作;

c.改裝過(guò)程中防止破壞線束完整性，如果線束有破損，注意保護(hù)防止漏電或進(jìn)水;

d.設(shè)計(jì)時(shí)注意防止發(fā)動(dòng)機(jī)及其他涉及環(huán)保公開(kāi)信息標(biāo)識(shí)被遮擋，避免上戶出現(xiàn)問(wèn)題;

e.進(jìn)行焊接等帶電操作前需斷開(kāi)ECU線束接插件，在插拔線束接插件前關(guān)閉總電源。

4 結(jié)論

本文通過(guò)介紹國(guó)六車輛排放的技術(shù)路線、國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)外圍重要系統(tǒng)的組成部分、外圍系統(tǒng)匹配注意事項(xiàng)等內(nèi)容，對(duì)國(guó)六產(chǎn)品在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中起到借鑒指導(dǎo)的作用。近兩年來(lái)，各大主機(jī)廠都在加快國(guó)六產(chǎn)品的升級(jí)換代，開(kāi)發(fā)滿足市場(chǎng)需求的拳頭產(chǎn)品，開(kāi)展國(guó)六車輛的“三高”標(biāo)定，排放測(cè)試和可靠性的驗(yàn)證工作，為國(guó)六產(chǎn)品全面進(jìn)入市場(chǎng)做好充分的準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉維信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[2]李興虎.柴油車排氣后處理技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2016.