EGR系统也叫废气再循环系统,该系统由EGR阀、控制器、EGR冷却器和EGR连接管路组成。工作原理是:将柴油机的一部分排气冷却后,再返回发动机气缸,参与燃烧过程。废气中有C02, H20,N2等,其中C02, H2O的比热容较高,这样可以增加发动机气缸内混合气的比热容,降低可燃混合气点火的缸内温度,使燃烧过程温度降低。同时,引入EGR后,缸内混合气氧的浓度降低,燃烧速度和放热速度减慢,以有效降低NOx排放物的生成。
金属颗粒捕捉器收集颗粒的工作原理是:直接捕捉无法通过载体通道的较大颗粒物;颗粒沿载体通道流动过程中,由于温度梯度,使小颗粒在低温表面被捕捉;载体通道表面的金属毡具有吸附能力,可以将表面的小颗粒捕捉,如图4所示。
3 SCR技术与EGR技术的比较
SCR技术的优点是:燃油经济性好;燃烧策略为提前喷油,减少了机油中含碳的比例;燃油喷射压力相对较低;对燃油中的含硫量敏感性较低。其缺点是:需要有尿素供应设施;需要防止氨气排泄的技术手段;需要降低发动机对润滑油的消耗;整个系统的布置空间较大。
EGR技术的优点是系统体积较小,布置空间要求不高,但其劣势是燃烧压力较高;燃油喷射压力较高;燃油中硫的敏感性强,超过50 ppm的硫含量不可接受;燃油滞后喷射,产生机油含碳问题等。
4发动机后处理系统的整个电气系统要求
后处理技术中的电气系统应首先对OBD故障性试验进行验证,其次再针对车辆的使用工况进行模拟试验,如模拟在沿海地区试验所进行的盐雾试验、高温试验;模拟在道路崎岖不平的道路上进行振动试验;模拟在北方寒冷的冬季气候下进行的低温试验等。然后还要考虑在高楼林立、电信拥挤的城市中面临的各种干扰信号的应对能力和自身的辐射能力,进行抗扰度及辐射发射性能试验,考核PCB(印刷电路板)的设计是否合理。同时,要模拟假设各电器件同时中断的情况下,发动机ECU及后处理DCU的应对能力,最后还要考虑搭载发动机进行可靠性试验,验证各发动机及后处理系统的电器件是否安装可靠,性能是否仍然满足要求。
综合上述的考虑因素,后处理技术的电气系统试验项目规定如下。
4.1基本性能试验
1)标准符合性试验满足我国环保部颁发的HJ437-2008《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车车载诊断(OBD)系统技术要求》。
2)故障性试验对其故障现象进行重现,以检查电控单元的控制策略是否合理。
4.2环境试验
1 )高温试验在高温状态下,带电检查发动机电控系统是否满足故障性试验。
2)低温试验在低温状态下,带电检查发动机电控系统是否满足故障性试验。
3)振动试验在定频和扫频状态下,带电检查发动机电控系统是否满足故障性试验。
4)冲击试验在冲击试验台上,带电检查发动机电控系统是否满足故障性试验。
5)盐雾试验在盐雾试验箱内,带电检查发动机电控系统是否满足故障性试验。
6)抗扰度及辐射发射性能试验检查发动机后处理电控单元DCU抗扰性及其PCB板设计是否合理。
7)抛负载试验将全部负载断开,检查发动机后处理电控单元DCU在断开负载时的性能指标。
4.3可靠性试验
可靠性试验是指在发动机台架试验中,验证发动机上各电器件是否安装可靠,性能是否仍然满足技术指标。
5后处理系统中计量泵总成的电气系统试验
由于计量泵总成是后处理系统中的关键部分,该总成内包含有尿素液位、温度传感器、温度传感器、加热电磁阀等电器件,因此,针对计量泵总成这个电气系统也必须进行试验验证,具体项目及要求如下。
5.1电气负荷试验
1)一般规定频率和时间±5%,电压±0.2 V,电阻士10%"
2)直流供电电压功能状态应达到ISO 16750-1《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验》定义的A级。
3)过电压功能状态应达到ISO 16750-定义的B级。
4)叠加交流电压功能状态应达到ISO 16750-1定义的A级。
5)供电电压缓降和缓升在供电电压范围内,功能状态达到ISO 16750-定义的A级,在供电电压范围外,达到定义的D级。
6)供电电压中断功能状态应达到ISO16750-1: 2006定义的B级。
7)反向电压恢复正常的熔断器连接后,功能状态应达到ISO 16750-1: 2006定义的C级。
8)参考(模拟)搭铁和供电补偿功能状态应达到ISO 16750-定义的A级,即被测试DUT没有故障也无闭锁效应。
9)开路试验功能状态应达到ISO 16750-定义的C级。
10)短路保护信号电路的功能状态应达到ISO 16750-1定义的C级。负载电路中,所有电子保护输出端应能承受短路电流且在切断短路电流后能恢复正常工作,功能状态应达到ISO 16750-定义的C级。
11)(绝缘)耐电压功能状态应达到ISO 16750-1定义的C级,试验时不得出现击穿和电弧。
12)绝缘电阻应大于10 MΩ。
5.2环境试验
高温性能试验、低温性能试验、温度变化试验、温度/湿度组合循环试验、振动试验、冲击试验、盐雾试验都应按ISO 16750-1《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验》中的相应试验方法规定进行。
5.3 EMC试验
1)电源传导线干扰试验按ISO 7637-2《道路车辆.传导和祸合引起的电干扰.第2部分:仅沿电源线瞬间电传导》中的相应试验方法规定进行。
2)信号线干扰试验按ISO 7637-3《道路车辆.传导和藕合引起的电干扰.第3部分:通过电容藕合和电感藕合经由非电源线线路的瞬间电传输》中的相应试验方法规定进行。
3)射频抗扰试验按以下规定进行试验:ISO11452-1《道路车辆.窄带辐射的电磁能量产生的电干扰的部件试验方法.第1部分:总则和术语》,ISO11452-2第2部分“吸波屏蔽外壳”,ISO 11452-3第3部分“横向电磁模式(TEM)元件”,ISO 11452-4第4部分“大容量电流注入(BCI)” , ISO 11452-5第5部分“微波带状线”。
4)静电放电的抗骚扰性试验按ISO 10605《道路车辆静电放电产生的电干扰的测试方法》中的相应试验方法规定进行。
5)射频骚扰试验按GB 18655《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》中的相应试验方法规定进行。
6结束语
柴油发动机的后处理技术目前是单一的SCR技术、EGR技术,未来随着全球对环境保护提出的更高尾气排放指标,发动机技术将可能是二者的结合,或者是产生新型的柴油发动机。因此,发动机系统的控制策略及标定策略将更加严格,发动机电气系统的要求也会不断加强和提高,其验证项目和指标将会变得更加重要。