柴油引擎科技发展

*,柴油引擎科技發展,和泰汽車,服務教育室 黃瑞昌,2008/10/28,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。,表一：各期排放標準,可變氣嘴,渦輪增壓器,共軌式,燃油噴射系統,水冷式,EGR,引擎協調控制,ECU,DPR,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。,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,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。,（SCV）,與傳統噴射系統比較,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,輸入訊號,-Ne&G,感知器線路,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,輸,入,入,訊,訊,號,號,-,油,門,門,位,位,置,置,感,感,知,知,器,器,SCV,柱,塞,塞,主,油,油,泵,泵,請點選,!,影片,主,油,油,泵,泵,SCV,開,度,度,小,小,泵,泵,油,油,量,量,少,少,共,壓,壓,管,管,內,內,油,油,壓,壓,低,低,主,油,油,泵,泵,燃油,泵,泵油,量,量,SCV,開度,大,大,泵,泵油,量,量多,共壓,管,管內,油,油壓,高,高,燃油,泵,泵油,量,量,主油,泵,泵,SCV,開度,大,大,泵,泵油,量,量多,共壓,管,管內,油,油壓,高,高,燃油,泵,泵油,量,量,SCV,開度,可,可以,調,調節,泵,泵油,量,量以,控,控制,燃,燃油,壓,壓力,控制,SCV,開度,共軌,系,系統,油,油壓,(,回饋,),油門,位,位置,感,感知,器,器,SCV,引擎,ECU,燃油,壓,壓力,感,感知,器,器,曲軸,位,位置,感,感知,器,器,計算,目,目標,噴,噴射,壓,壓力,燃油,壓,壓力,控,控制,主油,泵,泵,共軌,壓,壓力,感,感知,器,器,壓力,限,限制,器,器,共軌,管,管,儲存,加,加壓,的,的燃,油,油，,最,最高,壓,壓力,180Mpa,，相,當,當水,深,深,18,000m,處的,壓,壓力,。,。,以高,壓,壓噴,射,射，,得,得到,良,良的,好,好霧,化,化,噴油,嘴,嘴針,閥,閥,活塞,電磁,閥,閥線,圏,圏,流回,油,油,箱,箱,來自,共,共軌,管,管,針閥,彈,彈簧,請點選,!,影片,針閥,彈,彈簧,噴油,嘴,嘴針,閥,閥,控制,室,室,電磁,閥,閥線,圏,圏,噴油孔,6,或,8,噴射壓力,180 MPa,電壓,150 V,電磁,式,式噴,油,油嘴,很細,的,的噴,油,油孔,(0.14mm),霧化,更,更好,請點選,!,影片,0.14mm,噴油,嘴,嘴上,面,面,電磁,式,式噴,油,油嘴,噴射,量,量修,正,正：,噴,噴油,嘴,嘴補,償,償代,碼,碼,QR,碼,噴油,嘴,嘴補,償,償代,碼,碼,雷射,記,記號,修正,代,代碼,型,型式,(QR,代碼,),:,修正點,修正,作,作動,脈,脈衝,TQ,噴射,量,量,電磁,式,式噴,油,油嘴,噴油,嘴,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,IJ,T#,3,IJT#4,IJF,INJ#2,INJ#3,INJ#4,COM1,EDU(,電子,驅,驅動,器,器單,元,元,),功用,：,：產,生,生瞬,間,間,150V,電壓,燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,決定,噴,噴射,量,量,引,引擎,ECU,比較,基,基本,噴,噴射,量,量和,最,最大,噴,噴射,量,量，,取,取兩,者,者較,小,小者,做,做為,最,最終,噴,噴射,量,量,引擎,ECU,EDU,噴油,嘴,嘴,基本,噴,噴射,量,量,最大,噴,噴射,量,量,燃油,壓,壓力,補償,值,值,噴油,嘴,嘴回,饋,饋值,決定,噴,噴射,期,期間,比較,基本,噴,噴射,量,量,引擎,ECU,基本,噴,噴射,量,量,(,在,ECU,內的,圖,圖形,資,資料,),基本,噴,噴射,量,量修,正,正,油門,位,位置,感,感知,器,器,(VPA),曲軸,位,位置,感,感知,器,器,(Ne),水溫,感,感知,器,器,(THW),+,燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,基本,噴,噴射,量,量模,態,態,噴射,量,量,引擎,轉,轉速,怠速,10%,20%,30%,50%,100%(,全負,荷,荷,),:,油門,踏,踏板,開,開度,(VPA),燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,最大,噴,噴射,量,量,進氣,量,量,引擎,ECU,基本,/,最大,噴,噴射,量,量,(,在,ECU,內的,圖,圖形,資,資料,),最大,噴,噴射,量,量修,正,正,曲軸,位,位置,感,感知,器,器,(Ne),空氣,質,質量,計,計,(VG),水溫,感,感知,器,器,(THW),渦輪,壓,壓力,感,感知,器,器,(PIM),進氣,溫,溫度,感,感知,器,器,(THA),燃油,溫,溫度,感,感知,器,器,(THF),燃油,壓,壓力,感,感知,器,器,(PC,VPC),+,燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,最大,噴,噴射,量,量,模態,引擎,轉,轉速,進氣,量,量,-,小,噴射,量,量,進氣,量,量不,同,同而,改,改變,的,的噴,射,射量,進氣,量,量,-,大,燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,決定,最,最終,噴,噴射,量,量,VPA,30%,的範,例,例,選擇,基,基本,噴,噴射,量,量,引擎,轉,轉速,噴射,量,量,30%VPA,:,基本噴射量,:,最大噴射量,選擇,最,最低,者,者,決定,噴,噴射,量,量,燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,決定,最,最終,噴,噴射,量,量,VPA,100%,的範,例,例,選擇,最,最大,噴,噴射,量,量,引擎,轉,轉速,決定,噴,噴射,量,量,噴射,量,量,100%VPA,:,基本噴射量,:,最大噴射量,選擇,最,最低,者,者,燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,噴射,期,期間,引擎,ECU,EDU,噴油,嘴,嘴,基本,噴,噴射,量,量,最大,噴,噴射,量,量,比較,噴,噴射,量,量,噴油,嘴,嘴回,饋,饋值,噴油,嘴,嘴補,償,償值,決定,噴,噴射,期,期間,燃油,壓,壓力,燃油,噴,噴射,量,量控,制,制,引擎,ECU,油門,位,位置,感,感知,器,器,(VPA),曲軸,位,位置,感,感知,器,器,(Ne),+,EDU,噴油,嘴,嘴,噴射,正,正時,修,修正,基本,噴,噴射,正,正時,渦輪,壓,壓力,感,感知,器,器,(PIM),水溫,感,感知,器,器,(THW),進氣,溫,溫度,感,感知,器,器,(THA),燃油,噴,噴射,正,正時,控,控制,目標,噴,噴射,燃,燃油,壓,壓力,藉,由,由,SCV,閥來,控,控制,共,共軌,管,管內,的,的燃,油,油壓,力,力,目標,噴,噴射,燃,燃油,壓,壓力,引擎,轉,轉速,(rpm),計算最終噴射量,MAX,MIN,燃油,壓,壓力,控,控制,燃燒,過,過程,噴射,率,率,熱產,生,生率,著火,延,延遲,少量,預,預,先,先混,合,合燃,燒,燒,先導,噴,噴射,高噴,射,射率,Delta,噴射,少量,的,的燃,油,油優,先,先著,火,火,TDC,大量,預,預先混,合,合燃,燒,燒,(NOx,噪音,),改進,燃油噴,射,射量率,控,控制,可變氣,嘴,嘴渦輪,增,增壓器,渦輪增,壓,壓器的,氣,氣嘴角,度,度及增,壓,壓壓力,皆,皆由電,腦,腦精密,控,控制，,再,再搭配,中,中間冷,卻,卻器將,最,最適溫,及,及密度,的,的空氣,壓,壓在進,氣,氣行程,時,時送入,氣,氣缸內,。,。改善,傳,傳統渦,輪,輪增壓,器,器在低,中,中速增,壓,壓不足,的,的缺點,，,，進而,提,提昇引,擎,擎在低,中,中速的,扭,扭力。,因,因此可,節,節省燃,油,油消耗,及,及降低,PM,與,NOx,。,DC,馬逹,連桿,氣嘴葉,片,片,渦輪,氣嘴葉,片,片,位,位置,感,感知器,全關止,動,動器,進入空,氣,氣,減速齒,輪,輪,進出廢,氣,氣,驅動桿,可變氣,嘴,嘴渦輪,增,增壓器,-,細部圖,Click,!,Movie,可變氣,嘴,嘴渦輪,增,增壓器,-,動畫,水冷式,水冷式,EGR,水冷式,EGR,高效率,的,的水冷,式,式EGR系統,，,，使廢,氣,氣的溫,度,度大幅,降,降低後,與,與新鮮,空,空氣混,合,合再導,入,入燃燒,室,室內。,降,降低燃,燒,燒最高,溫,溫度，,進,進而減,少,少NOx排出,量,量。,高溫廢,氣,氣,低溫廢,氣,氣,低溫冷,卻,卻水,高溫冷,卻,卻水,冷卻式,EURO3,高壓共軌,EURO4,低減効果,95以上,DPR(,柴油粒,狀,狀物降,低,低系統,),柴油粒,狀,狀物降,低,低系統,是,是設計,將,將引擎,排,排出的,廢,廢氣粒,狀,狀物吸,附,附在,DPR,濾清器,內,內，進,而,而減少,排,排出污,染,染物。,此系統,能,能自動,再,再生，,燒,燒掉吸,附,附在,DPR,濾清器,內,內的粒,狀,狀物。,DPR(,柴油粒,狀,狀物降,低,低系統,),電子控,制,制式可,變,變氣嘴,渦,渦輪,中間,冷,冷卻器,電子控,制,制式,系,系統,電子控,制,制式高,壓,壓,共軌噴,射,射裝置,DPR,濾清器,控制引,擎,擎,電腦,ECU,是引擎,、,、,濾清,器,器與,ECU,組,組合的,系,系統,DPR(,柴油粒,狀,狀物降,低,低系統,),濾清器,構,構造、,機,機能,壁流式濾清器，所有廢氣經過高耐熱性陶瓷壁過濾,觸媒塗,布,布,觸媒濾,清,清器剖,圖,圖,放大圖,廢氣,氧化觸,媒,媒,廢氣,捕集煤,灰,灰效率,以,以上,罐壓,（壓入,部,部分）,DPR(,柴油粒,狀,狀物降,低,低系統,),構成、,機,機能,觸媒濾清器,氧化觸媒,消音部,觸媒濾,清,清器,氧化觸,媒,媒,淨化,(,可,可溶性,有,有機物,),(,未燃燒,燃,燃油,),通過觸,媒,媒，產,生,生反應,熱,熱使廢,氣,氣昇温,捕捉煤,灰,灰,因昇,温,温之故,，,，使觸,媒,媒 活,化,化將煤,灰,灰燃燒,掉,掉,廢氣,廢氣,DPR(,柴油粒,狀,狀物降,低,低系統,),活用高,壓,壓電子,控,控制共,軌,軌式噴,射,射系統,應用此技術來執行,DPR,再生控制,原理,未燃,燒燃料,(,氧化觸,媒,媒的化,學,學反應,）,）,+,+,+反,應熱,方法,使用共,軌,軌系統,進,進行後,噴,噴射,曲軸轉,角,角,燃燒,排氣,噴射,正時,主噴射,膨脹行,程,程,壓縮,後噴射,後部噴,射,射,DPR(,柴油粒,狀,狀物降,低,低系統,)-,再生,再生控,制,制概念,噴射量,控,控制,0,100,200,300,400,500,600,700,800,經過時,間,間,床,床温度,目標600,床,床温度,後噴射,量,量,利用排,気,気温度,感,感知器,作,作回饋,控,控制,：,後部噴,射,射昇温,：後,噴,噴射昇,温,温,：再,生,生控制,DPR,溫度控,制,制,ECU,控制,DPR,溫度大,約,約在,250,3