东风康明斯发动机国四电控机介绍.ppt

东风康明斯发动机欧四电控发动机产品介绍2009-3-5主要内容主要内容n 国四发动机ISDISL产品的背景及基本特性n 国三与国四的技术性能优势比较n 主要马力分布及项目进度介绍n SCR的工作原理介绍n 后处理及附件清单后处理及附件清单n 典型的整车布置方案2基本背景采用康明斯现有ISDe 系列基础结构，在ISDe国三发动机基础上，通过对燃油系统和控制系统的升级，应用康明斯CES的SCR后处理技术开发实现的ISDe系列国四产品。ISDe系列国四机型开发也是康明斯全球Equinox项目的一部分，是康明斯为欧5，巴西欧4和中国国四开发的具有统一性能和结构的电控发动机。因此产品同时向欧5靠近，以利升级。采用康明斯现有ISLe 系列基础结构，在ISLe国三发动机基础上，通过对燃油系统和控制系统的升级，应用康明斯CES的SCR后处理技术开发实现的ISLe系列国四产品。ISLe系列国四机型开发也是康明斯全球Rainbow项目的一部分，是康明斯为欧5，巴西欧4和中国国四开发的具有统一性能和结构的电控发动机。因此产品同时向欧5靠近，以利升级。国四电控发动机在开发中充分考虑了中国的道路、气候等运行环境，以满足长期中国市场的应用和要求。发动机部分可以直接采用现有国三工艺设备和零部件供应商。ISD发动机ISL发动机共同特点3满足国四排放要求的电控发动机系列满足国四排放要求的电控发动机系列ISDe4n6缸缸n24气门气门.6.7升排量升排量n210-300马力马力n最大扭矩最大扭矩1100牛牛.米米n高压共轨燃油系统高压共轨燃油系统n满足国四标准满足国四标准ISLe4n6缸缸n24气门气门.8.9升排量升排量n290-400马力马力n最大扭矩最大扭矩1700牛牛.米米n高压共轨燃油系统高压共轨燃油系统n满足国四标准满足国四标准4ISDe Product Architecture康明斯发动机康明斯发动机产品结构产品结构Equinox ISDe-Euro 4Common platform 4.5/6.7l Bosch HPCR 1800bar Crin 3.0CM2150E controller140-300PSSCR Aftertreatment BASF catalyst Gen 2.5 air driven doserOpen loop NOx sensor OBD1+SCR Aftertreatment Ccatalyst+slip cat.Gen 2.5 air driven doserClosed loop NOx sensorOBD2Remus ISDe-Euro 3Common platform 4.5/6.7lBosch HPCR 1600 bar Crin 1.6CM2150C controller140-285PSEquinox ISDe-Euro 5Common platform 4.5/6.7l Bosch HPCR 1800bar Crin 3.0CM2150E controller140-300PSu欧四和欧五相对于欧三来讲,ECM电控特性相同,但是增加了支持CES后处理 和OBD功能。5ISDe国四发动机的架构排量（国排量（国III，国，国IV）4.5l(4 cyl)6.7L(6cyl)基础机基础机Endeavour（CM850国IV）Remus （CM2150国III）排放达标能力排放达标能力Euro 4 Euro 5(仅改变标定和后处理）排放控制技术排放控制技术SCR选择性催化还原缸盖和活塞缸盖和活塞缸盖：0.7 DCS，和国III相同活塞：ISB 07 Piston，和US 2007项目相同ECM和控制和控制CM2150E 双核模块，在国III基础上升级，增加存储能力，软件增加了OBD功能。燃油系统燃油系统高压油泵：Bosch CP3.3NH-MD,国三为系统压力：1800 bar,国III为1600bar喷油器：CRIN 3，国III为CRIN1.6增压器增压器HE221-4Cyl/HX35W，和欧III型号相同后处理系统后处理系统集成的排放处理系统带一个Nox传感器，满足OBD1+要求压缩空气驱动的尿素喷射泵CES开发喷射算法和喷嘴外形尺寸外形尺寸国四发动机和国三发动机相同，应用选件通用6ISDe 国四 性能上得到的益处性能上得到的益处大幅提高扭矩相对国三ISDe高达17%的改进6 缸最大扭矩1100 Nm4 缸最大扭矩 760 Nm功率提高6 缸最大功率 300 ps4 缸最大功率 200 ps ISDe4 除完成一般运行试验外，DCEC发动机内部整车考核100万公里,后期终端客户试验里程为350万公里,确保发动机的使用可靠性;发动机整车三高试验(高温高原高寒),能保证发动机具备广泛的应用范围.发动机完全具备国三的控制特性发动机外围尺寸与国三保持一致7ISDe 欧4益处 提高扭矩Euro450060070080090010001100120010001200140016001800200022002500Engine Speed(RPM)Torque(Nm)Euro 3 ISDe275Euro IV ISDe4 30035040045050055060065070075010001200140016001800200022002500Engine Speed(RPM)Torque(Nm)Euro 3 ISDe170Euro IV ISDe4 1854 Cylinder6 Cylinder8ISDe 欧4 成本优势成本优势极大地改进了燃油经济性相对国三ISDe 降低 7%将尿素的消耗计算在内，如行驶 50,000 英里，油耗的降低相当于每年节省800英镑（英国）保养间隔的改进使用CH-4以上的润滑油，可保证发动机的良好运行并延长更换周期对使用者所处环境及其成本的贡献低排放更低的周期运行成本9ISLe Product Architecture康明斯发动机产品结构Rainbow ISLe-Euro 4Common platform8.9lCummins CCR Pump 1600bar Crin 3.0CM2150E controller290-400PSSCR Aftertreatment HT catalyst Gen 2.5 air driven doserOpen loop NOx sensor OBD1+SCR Aftertreatment Ccatalyst+slip catGen 2.5 air driven doserClosed loop NOx sensorOBD2Romulus ISLe-Euro 3Common platform 8.9LCummins CCR Pump 1600 bar Crin 1.6CM2150C controller290-375PSRainbow ISLe-Euro 5Common platform 4.5/6.7lCummins CCR Pump 1600bar Crin 3.0CM2150E controller290-400PSu欧四和欧五相对于欧三来讲,ECM电控特性相同,但是增加了支持CES后处 理和OBD功能。10ISLe国四发动机的架构排量排量8.9l(6 cyl)基础机基础机Gryphon（US 2007项目）Romulus（国三全球平台）排放达标能力排放达标能力Euro 4 Euro 5(仅改变标定和后处理）排放控制技术排放控制技术SCR选择性催化还原缸盖和活塞缸盖和活塞缸盖和国三相同活塞将采用铝活塞ECM和控制和控制CM2150E 双核模块，在国III基础上升级，增加存储能力，软件增加了OBD功能。燃油系统燃油系统采用Cummins高压油泵，系统压力和欧三相同采用CRIN 3 喷油器TurbochargerHX40W同国三型号相同同国三型号相同后处理系统后处理系统集成的排放处理系统带一个Nox传感器，满足OBD1+要求压缩空气驱动的尿素喷射泵CES开发喷射算法和喷嘴外形尺寸外形尺寸国四发动机和国三及未来国五发动机相同，应用选件通用11ISLe4 发动机是一个用于多重卡车用发动机关键特性的理想动力符合符合重型卡车的特性及耐久性重型卡车的特性及耐久性外型尺寸紧凑，重量轻外型尺寸紧凑，重量轻对于对于9升发动机来说具有最大的功率重量比升发动机来说具有最大的功率重量比燃油经济性燃油经济性与国3发动机相比燃油经济性提高了5-7%与采用EGR系统的欧4发动机相比经济性估计提高8%低噪声低噪声发动机可直接升级到欧发动机可直接升级到欧5排放潜力排放潜力2009年年9月开始月开始 批量生产批量生产12ISDe国四和国三机型对照表(Truck&Coach)国四国四国三国三机型额定功率最大扭矩四缸机型功率最大扭矩ISDe140 401402500rpm550NmTISDe140 301402500rpm450NmTISDe160 401602500rpm600NmTISDe160 301602500rpm600NmTISDe180 401802500rpm700NmTISDe180 301802500rpm650NmTISDe200 402002500rpm760NmTISDe200 302002700rpm550NmT六缸ISDe185 301852500rpm700NmTISDe210 402102500rpm800NmTISDe210 302102500rpm800NmTISDe230 402302500rpm900NmTISDe230 302302500rpm900NmTISDe245 402452500rpm950NmTISDe245 302452500rpm925NmTISDe270 402702500rpm970NmTISDe270 302702500rpm970NmTISDe285 402852500rpm1020NmTISDe285 302852500rpm970NmTISDe300 403002500rpm1100NmT13ISDe国四和国三机型对照表(Bus)国四国四国三国三机型额定功率最大扭矩四缸机型功率最大扭矩ISDe140 411402300rpm550NmBISDe160 411602300rpm600NmBISDe185 411802300rpm700NmBISDe185 311802500rpm650NmBISDe210 412102300rpm800NmB六缸ISDe210 312102500rpm800NmBISDe230 412302300rpm900NmBISDe230 312302500rpm900NmBISDe245 412452300rpm950NmBISDe245 312452500rpm925NmBISDe270 412702300rpm970NmBISDe270 312702500rpm970NmB14ISLe国四和国三机型对照表(Truck、Coach&Bus）国四国三机型额定功率最大扭矩机型额定功率最大扭矩ISLe290 40290ps2100rpm1050NmTISLe290 30290ps2100rpm1050NmTISLe290 41290ps2100rpm1050NmBISLe290 31290ps2100rpm1050NmBISLe315 40315ps2100rpm1200NmTISLe310 30310ps2100rpm1200NmTISLe310 41310ps2100rpm1200NmBISLe325 40325ps2100rpm1350NmTISLe325 30325ps2100rpm1350NmTISLe325 41325ps2100rpm1350NmBISLe325 31325ps2100rpm1350NmBISLe340 40340ps2100rpm1425NmTISLe340 30340ps2100rpm1425NmTISLe360 40360ps2100rpm1550NmTISLe360 30360ps2100rpm1550NmTISLe375 40375ps2100rpm1550NmTISLe375 30375ps2100rpm1550NmTISLe400 40400ps2100rpm1700NmT15200720082009ISDe CM2150 CN4 Program Schedule项目主计划1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3QUK EquinoxM0M005/07M1M109/07M1.1/M2M1.1/M201/08M3M304/08M4M408/08M5M510/08M6M609/09DCEC M1.1M1.104/07M2M209/07M3M303/08M6M609/09M4M408/08M5M510/08AlphaAlphaBuildBuildFreezeFreezeBetaBetaBuildBuildFreezeFreezeLtdLtdBuildBuildFreezeFreezeM2M211/07M2.2M2.21/08 6 Cyl.Certification(Jun)4 Cyl.Certification(Aug)RAPID Truck Test Field Test Hot Climate/High AltitudeCold ClimateOBD Certification M3.1M3.105/08 Engine PPAP Aug-Oct M0.1Jun 07M1JuL 07M2Nov 07M3.1Apr 08M4JuL 08M5Aug 08Focus(CES)16Field Test ISLe CN4 Program Schedule产品开发计划产品开发计划M3M308/08BetaBetaM2M204/08M4M41/09M5M505/09M1M101/08Ltd Ltd ProdProdM6M610/09FullFullProdProdM0M005/07Cummins Confidential RestrictedCummins Confidential RestrictedAlphaVerifiedM3AlphaBld StartConceptBld StartStableArchitectStableDesignBetaBld StartBetaVerifiedM4FullProdPGMWrapLimitedProdM2M5M1M6LimitedProd BldSignCharterM0OctNovDecJan2008FebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec2010Q1Q2Q3Jan2009FebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec2007SepAlphaAlphaRAPID Truck Running OBD TuningSource Approval TestEuro 4 Ratings Dev.Cold ClimateWet-Hot ClimateDry-Hot Climate/High Altitude CES PPAP CapableCertification Engine PPAP Capable17尿素喷入高温排气后分解为氨和二氧化碳（160 C）:(NH2)2CO+H2O 2NH3+CO2 SCR的作用是基于氧化氮与氨按照下列化学式的催化转化:4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O8NH3+6NO2 7N2+12H2O排气排气SCR催化器催化器尿素喷嘴尿素喷嘴欧四技术欧四技术SCRSCREuro418SCRSCR系统示意图系统示意图系统示意图系统示意图AdBlueAdBlue 储存罐储存罐储存罐储存罐尿素泵尿素泵系统功能警告灯系统功能警告灯压缩空气供给压缩空气供给发动机排气发动机排气尿素喷射尿素喷射温度传感器温度传感器SCR 本体本体排气尾管排气尾管分散区域分散区域计量泵计量泵进气流量传感器进气流量传感器Nox 传感器传感器2007欧四技术欧四技术:N N N N2 2 2 2+H+H+H+H2 2 2 2O OO O消耗量约为消耗量约为消耗量约为消耗量约为燃油的燃油的燃油的燃油的 5%5%5%5%Euro419AdBlue-尿素介绍n尿素与水混合成尿素与水混合成32.5%溶液溶液标准：标准：ISO22241无毒、无污染、无爆炸性、不易燃无毒、无污染、无爆炸性、不易燃透明液体，有淡氨水气味，透明液体，有淡氨水气味，在农业、医药、食品及化妆品中广泛采用的原料，使用适宜的运输与储存设备，不会对使用者造成不便。使用适宜的运输与储存设备，不会对使用者造成不便。详细信息详细信息 http:/ http:/www.yara.co.ukEuro4n尿素潜在问题尿素潜在问题 泄漏泄漏 泄漏导致结晶泄漏导致结晶 盐盐 腐蚀腐蚀 危害软金属、某些聚合物及水泥危害软金属、某些聚合物及水泥 容器需用不锈钢、铝或聚乙烯材料容器需用不锈钢、铝或聚乙烯材料 温度为零下温度为零下11摄氏度时开始结冰摄氏度时开始结冰 20OBD-车载诊断系统车载诊断系统u确保确保SCR正确使用正确使用,向驾驶员提供故障提示向驾驶员提供故障提示;u提供诊断接口及软件系统支持提供诊断接口及软件系统支持;u可用诊断工具检查可用诊断工具检查OBD历史故障；历史故障；21尾气处理器（尾气处理器（EGP）u有3个串联单元，氨扩散器，催化器，消声装置；u氨扩散器将氨分散在催化器表面u催化器进行NOx转化，最低反应温度为200C；u消声装置是消除排气噪声u安装在距增压器排气口14m处；u不能承受超过硫含量3000ppm燃油；22AdBlue供给罐供给罐u用量相当于燃油消耗量的：-欧4 为5%-欧5 为7%u罐体标出体积，以便在ECM设定时容易识别；u材料为：不锈钢，镁铝合金，中高密度聚乙烯；u不透明，使驾驶员无法看到液位，这样当诊断为空时还有一定的量，避免吸入空气；u罐通大气，有一定的膨胀空间，通气孔设计要防止结晶堵塞；u目前没有防止因车辆翻滚后，不许尿素泄露的法规。u加注口设计要防止液体溅出，腐蚀其它部件；欧洲汽车制造商协会（ACEA）正在制定加注口标识，并有警示司机加注正确的液体；u罐有排放口可定期维护，出口有70微米的滤清器过滤罐内杂质；23罐传感器罐传感器u罐内要有液位和温度传感器，详细要求见AEB；u具有系统诊断，空罐监测，液位显示及报警等；u向泵发出指令确定给泵流量，估计尿素的用量；u启动罐加热器，检测是否工作或过热；u温度低于0开始加热，一直到7 保持加热。尿素罐和传感器尿素罐和传感器放气孔放气孔 浮子浮子 温度传感器温度传感器24管路管路u管路要求有足够的强度，不能被吸瘪；u供给管的流量25L/h,推荐的管内径6mm;u回流管推荐的管内径4mm;u罐和泵尽量靠近，减少截流和空气残留影响；25计量泵计量泵u计量泵是高精密部件u计量泵耗气量17.522L/min.要考虑空压机的泵气量与负荷率；u要防止脏空气进入，有专门滤清器（5微米）；u正常工作耗电量32瓦，内部加热器工作时200瓦,u峰值时300瓦，最长工作时间30秒；u供气压力范围612巴；Euro426Euro427SCRSCR系统零部件喷嘴系统零部件喷嘴与计量单元连接与计量单元连接喷孔喷孔安装位置距后处理器入口不少于750mm;安装与排气管中心线垂直的方向，不易受损位置28X=X=前后前后Y=Y=侧面对侧面侧面对侧面错误错误 X XZ=Z=高度高度n在汽车长度方在汽车长度方向向 必须垂直安装必须垂直安装n不得低于尿素不得低于尿素罐罐 最低液面最低液面最长为最长为12m正确正确计量泵、尿素罐及喷嘴相对位置29SCR系统与系统与Adbule的气候考虑的气候考虑uAbdul在-11开始结冰，推荐保持在高于冰点15，即4；u用电加热或发动机冷却液加热；0开始加热到7关闭；u推荐的最高工作温度60，正常与环境温度接近；u要提供10%的膨胀空间；30雨帽雨帽尿素罐尿素罐 低使用量低使用量典型的垂直布置典型的垂直布置 （道路清扫车与公交客车）（道路清扫车与公交客车）计量泵计量泵布置方案布置方案Euro431后置客车后置客车Euro432Euro433Euro43435