中國重汽國三發(fā)動(dòng)機(jī)介紹2008-03-27中國重汽技術(shù)中心中國重汽WD615國Ⅲ柴油機(jī)技術(shù)背景產(chǎn)品主要性能及技術(shù)參數(shù)國Ⅱ、國Ⅲ及歐Ⅲ主要差異國Ⅲ售后服務(wù)流程主要內(nèi)容產(chǎn)品技術(shù)背景原WD615發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是中國重汽引進(jìn)奧地利STEYR公司整車技術(shù)中的重要組成部分。中國重汽是STEYR技術(shù)引進(jìn)的法律產(chǎn)權(quán)主體，中國重汽技術(shù)中心主導(dǎo)完成了技術(shù)消化吸收及國產(chǎn)化工作。中國重汽技術(shù)中心擁有完整齊全的WD615發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)資料。近年來，中國重汽對(duì)原WD615發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了諸多技術(shù)提升和新機(jī)型研發(fā)，WD615國Ⅲ共軌柴油機(jī)和WD615國ⅢEGR柴油機(jī)正是在原WD615發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)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(yàn)的設(shè)計(jì)師的支持，運(yùn)用三維有限元、WAVE燃燒分析、CFD流體動(dòng)力計(jì)算分析等先進(jìn)軟件和零部件測試設(shè)備，對(duì)機(jī)體和缸蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了質(zhì)的改進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能及技術(shù)參數(shù)機(jī)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(yù)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(jī)油燃油消耗比，%≤0.11m處噪聲，dB（A）≤97B10壽命，km1000000冷起動(dòng)溫度（帶進(jìn)氣預(yù)熱），℃-30曲軸旋轉(zhuǎn)方向（從自由端看）順時(shí)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(yán)格很多。測試方法不同，國Ⅱ柴油機(jī)采用ECER49十三工況法測試，而國Ⅲ柴油機(jī)采用ESC十三工況法（歐洲穩(wěn)態(tài)循環(huán)）和ELR（負(fù)荷煙度試驗(yàn)）進(jìn)行排放測試。單從法規(guī)技術(shù)角度考慮，國Ⅲ和歐Ⅲ完全一致。階段一氧化碳（CO）碳?xì)浠衔铮℉C）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(jī)技術(shù)路線及產(chǎn)品特點(diǎn)為了滿足相當(dāng)于國Ⅲ的排放法規(guī)，歐美和日本的重卡發(fā)動(dòng)機(jī)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(shù)路線來實(shí)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(jī)械式高壓油泵、每缸2氣門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械式高壓油泵的工作特點(diǎn)是：提供的是一個(gè)瞬時(shí)高壓，油量、噴油壓力、噴油時(shí)間不能自由調(diào)節(jié)，隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化，只能通過提前器，調(diào)速器，機(jī)械模塊式的控制，而且噴油壓力不穩(wěn)定，在低轉(zhuǎn)速時(shí)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(dá)160MPa，可實(shí)現(xiàn)每循環(huán)達(dá)五次的噴油及隨轉(zhuǎn)速、溫度、負(fù)荷、水溫、增壓壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)情況靈活并準(zhǔn)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(dòng)機(jī)的排放、噪聲、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平穩(wěn)性、低溫起動(dòng)性和汽車的操縱性能都達(dá)到最佳的匹配。電控高壓共軌系統(tǒng)在國Ⅲ共軌柴油機(jī)中增加了很多傳感器，此外還有一個(gè)ECU，相當(dāng)于一臺(tái)微型電腦，根據(jù)傳感器反饋的信號(hào)，通過各被控制參數(shù)的map標(biāo)定文件，計(jì)算出最佳的噴射量，噴射壓力，噴射正時(shí)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。電控高壓共軌系統(tǒng)WD615國Ⅲ共軌柴油機(jī)主要特點(diǎn)采用先進(jìn)的電控高壓共軌燃油系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)噴油壓力、噴油定時(shí)、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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，噴油量大小來設(shè)定一個(gè)最佳噴射壓力。噴油量調(diào)節(jié)：以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門開度為信號(hào)，由ECU計(jì)算出最佳噴油量，通過噴油器電磁閥的通電時(shí)間長短來控制噴油量。噴油時(shí)間調(diào)節(jié)：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷等參數(shù)調(diào)節(jié)噴油時(shí)間，即供油提前角。優(yōu)化配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用四氣門缸蓋設(shè)計(jì)。每缸四氣門的設(shè)計(jì)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(jī)主要特點(diǎn)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(yùn)用三維有限元、WAVE燃燒分析、CFD流體動(dòng)力計(jì)算分析等先進(jìn)軟件和零部件測試設(shè)備，對(duì)機(jī)體和缸蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，改善了熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷，大大提高了抗震動(dòng)性；連桿、活塞、活塞環(huán)、軸瓦等關(guān)鍵零部件在材料選用和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸上進(jìn)行了優(yōu)化，其抗熱沖擊和機(jī)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(dòng)機(jī)獲得了很高的動(dòng)力性能，在發(fā)動(dòng)機(jī)的排量不變的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率可達(dá)302kW即410馬力。4.低噪聲設(shè)計(jì)，1m噪聲降低到97dB（A）以下。降低燃燒噪聲：采用預(yù)噴的一個(gè)明顯好處就是降低噪聲。提前噴入缸內(nèi)的預(yù)噴油有充分的燃燒準(zhǔn)備時(shí)間，而預(yù)噴的油量很少，使得初期燃燒的預(yù)混燃?xì)夂苌佟＿@就大大改善了通常柴油機(jī)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(shí)電控共軌系統(tǒng)可以精確補(bǔ)償機(jī)械泵做不到的各缸油量的不平衡性，從而大大改善發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)。

提高抗振能力：氣缸體和曲軸箱的改進(jìn)設(shè)計(jì)充分加強(qiáng)了剛度,并經(jīng)三維有限元的振動(dòng)響應(yīng)分析以及實(shí)際測試,有效地降低了氣缸體總成的振動(dòng)與噪聲及噪聲的輻射。在零件的設(shè)計(jì)如搖臂罩等設(shè)計(jì)中充分地考慮了降噪的措施。另外，對(duì)原曲軸扭振系統(tǒng)進(jìn)行了分析，重新設(shè)計(jì)曲軸減振器，提高了減震效果。WD615國Ⅲ共軌柴油機(jī)主要特點(diǎn)

5.怠速減震控制

由于各氣缸與飛輪存在著機(jī)加工的偏差，噴油機(jī)構(gòu)向各缸噴油時(shí)產(chǎn)生的偏差，各缸燃燒爆壓的不均勻，導(dǎo)致六個(gè)缸的瞬時(shí)角速度有差異，所以低速特別是怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)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(shí)轉(zhuǎn)速的差異,自動(dòng)平衡各缸的噴油量,使各缸工作時(shí)的轉(zhuǎn)速完全一樣,而使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到非常平穩(wěn)的怠速。WD615國Ⅲ共軌柴油機(jī)主要特點(diǎn)6.冷起動(dòng)性能得到明顯提高。電控系統(tǒng)能自動(dòng)判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)處在起動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)氣溫和水溫的不同自動(dòng)調(diào)整提前角、噴油量以及進(jìn)氣預(yù)熱和后熱時(shí)間，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性能并明顯地減少了低溫起動(dòng)時(shí)未燃柴油冒白煙的傳統(tǒng)柴油機(jī)難以避免的問題。7.選裝JACOBS泄氣制動(dòng)系統(tǒng)，提高制動(dòng)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(shù)電控H泵基于預(yù)行程可電控調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，通過ECU對(duì)預(yù)行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制，可實(shí)現(xiàn)噴噴油定時(shí)的精確控制。H泵在PS8500噴油泵泵體基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)，可承受更高的泵端、嘴端壓力和滿足發(fā)動(dòng)機(jī)更大功率的需求；該泵采用先進(jìn)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(yù)行程等技術(shù)，能進(jìn)一步改善柴油機(jī)的綜合性能。H泵擁有預(yù)行程電控可調(diào)結(jié)構(gòu)，其供油預(yù)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(gè)控制滑套，滑套能沿柱塞工作面上下移動(dòng)，按柴油機(jī)不同工況的需要改變預(yù)行程。主要結(jié)構(gòu)元件：步進(jìn)電機(jī)、蝸輪蝸桿、ECU、傳感器、線束等。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況，ECU采集油門和轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)，查MAP圖，準(zhǔn)確得出一個(gè)預(yù)行程最佳位置。預(yù)行程控制桿的轉(zhuǎn)動(dòng)通過與預(yù)行程調(diào)節(jié)套相連接的撥桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)預(yù)行程控制滑套沿柱塞工作型面上下滑動(dòng)，使噴油泵預(yù)行程得以改變。通過ECU對(duì)預(yù)行程的控制，可以得到精確的噴油定時(shí)，使柴油機(jī)能在整個(gè)工作范圍內(nèi)達(dá)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(gè)字的縮寫，意思是廢氣再循環(huán)。它是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中有害氣體之一的氮氧化合物NOx所采用的機(jī)內(nèi)燃燒技術(shù)。柴油機(jī)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(yīng)，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?yàn)镹Ox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(duì)新鮮充量的稀釋也相應(yīng)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(jī)采用的方法是利用排氣壓力脈沖從排氣歧管中向進(jìn)氣管中導(dǎo)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(yàn)證明，把再循環(huán)的廢氣加以冷卻，即采用所謂冷EGR，可使進(jìn)入缸內(nèi)的新鮮空氣的損失減少，從而避免了大負(fù)荷燃油經(jīng)濟(jì)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(guān)式控制，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況，在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上標(biāo)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(jìn)氣溫度傳感器，進(jìn)氣壓力傳感器，水溫傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，油門傳感器，以及車輛制動(dòng)信號(hào)，來感知發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐。ECU通過一電磁閥控制氣缸的通斷氣，以達(dá)到控制EGR閥開關(guān)的目的。電控H泵+冷卻EGR系統(tǒng)EGR發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理示意圖電控H泵+冷卻EGR系統(tǒng)WD615EGR柴油機(jī)WD615國ⅢEGR柴油機(jī)主要特點(diǎn)采用電控直列泵，通過ECU對(duì)預(yù)行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制，可實(shí)現(xiàn)噴油定時(shí)的精確控制，最高噴射壓力可達(dá)150MPa，結(jié)合4氣門技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了較低的機(jī)內(nèi)PM排放。噴油泵預(yù)行程根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況標(biāo)定MAP，由ECU程控閉環(huán)工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)低速、部分負(fù)荷工況燃油得以充分燃燒，有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。采用了冷EGR（廢氣再循環(huán)）系統(tǒng)，ECU通過標(biāo)定MAP控制EGR閥開關(guān)，大大降低了NOx尾氣排放。綜上，WD615EGR柴油機(jī)主要有以下特點(diǎn)：國Ⅲ柴油機(jī)售后服務(wù)流程（暫行）隨著國III共軌發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)相比有較大改變，主要有以下幾點(diǎn)：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(jìn)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(jī)工作粗暴，噪音增加，油耗增大，排放