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专家解析,如何让二手30装载机的柴油机达到国三排放标准

提问者:二手装载机 浏览: 7 2019-01-25

自2016年4月1日起,所有制造、进口和销售的非道路移动机械不得装用不符合第三阶段排放要求的柴油机。从整体考虑,面对日趋紧张的能源短缺以及环境污染问题,如何将高能耗、高污染的经济增长方式转变成低能耗、低排放为标准的可持续性发展低碳经济。从个人考虑,如何让二手30装载机的柴油机达到国三排放标准。

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个人二手装载机行家
推荐于:2019-01-25 08:54:05
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一直以来,工程机械就以能耗高、排放差的形象存在于大家心中,调研信息显示,工程机械马力大油耗较高,因此,如何解决工程机械能耗高、排放差等问题,将会成为工程机械行业未来发展的重要方向。今天小编就让专家为大家解析如何让二手30装载机的柴油机达到国三排放标准

专家解析,如何让二手30装载机的柴油机达到国三排放标准

要实现柴油机高能效低排放,需要尽可能提升燃油喷油压力,并且还要实现更精准地控制喷油压力、喷油率、喷油量、喷油时间,同时还要设法控制缸内燃烧温度,对尾气进行处理等,这些变化通过使用电控高压共轨燃油系统得以实现。但同时也带来柴油发动机系统结构上的变化,需要发动机增加复杂的电控系统。

目前,为实现国三非道路,柴油机路线有以下几种:机械泵+电控EGR、高压共轨、电控单体泵和电控EGR,其中高压共轨、电控单体泵和电控泵喷嘴这三种技术的共同特点是应用电子技术对燃油喷射系统进行精确控制,而机械泵不能实现精准的喷油,也不能降低柴油机本体的排放,只能通过EGR废气再循环,因此很难实现排放满足要求。电控高压共轨系统喷油压力柔性可调,在不同工况下都可确定最佳喷油压力和多次喷射,并可以控制喷油时间、喷油量及喷油速率,与其他柴油机燃油系统相比具有明显的优越性。经过以上对比,本文主要是在一款东方红6105柴油机本体上通过增加共轨燃油系统,使柴油机达到国三排放。

电控高压共轨燃油喷射系统突出的优点主要体现在以下几个方面:

a.技术成熟,使用范围广;通过ECU精准控制喷油泵、轨和喷油器,柴油机的燃油喷射压力高,喷油量均匀,雾化好,因此柴油机的噪声降低,可以获得更高的升功率,在各种道路和非道路柴油机上均有应用。

b.柴油机的燃油消耗量降低,效率升高。使用先进的燃油共轨系统后,可以对柴油机的排放较好的改善。

c.喷油压力不再受柴油机的转速和喷油量,喷油量有电子控制单元控制,可以实现定时、定量精准喷油。自动调节喷油压力和喷油量,准确控制喷油时间,并且可以实现预喷、主喷和后喷多次喷射。

1.柴油机参数

柴油机基本参数

在保证此款6105柴油机主体结构不发生重大改变和维持功率指标不变的原则下,用电控高压共轨系统代替原机械喷油系统,降低废气中CO、HC+NO和PM的排放量,使其满足非道路第三阶段排放标准,并改善燃油经济性。

2.试验设备

发动机工况由洛阳南峰CUM3A型综合测控装置调节;FCMM-2型燃油消耗测量仪用以测量油耗;柴油机排放使用日本HORIBA公司的MEXA-7100D排气分析仪,用以测量发动机排气中的不同气体含量;排气烟度由FQD-102烟度计测量。

3.柴油机设计

⑴ 结构设计

为了保证柴油机的通用性,原则上柴油机外形不做重大更改,柴油机的标定功率与原机保持一致,,除燃油系统发生变化外,进排气和进出水位置与原机保持一直,空滤和消声器布置在柴油机上方,结构紧凑,适应性强,满足装机要求。本着从整机结构和开发成本低的角度出发,使用箱式进气管,将轨和线束布置到进气管上,喷油泵装载原来齿轮室后端,更加小巧,喷油器选用现有的博世喷油器。通过电控喷油器可以定时、定量、持续的向燃烧室喷油,这一点是传统喷油器无法实现的,因此需要更改原机型喷孔布置方式,优化匹配燃烧室.以满足整机开发使用要求,实现电控喷油器的喷油正时控制精确、喷油速率和喷油压力柔性可控,通过实现多达5次喷射,最高喷射压力可达160MPa,并且可以实现精准控制油量和快速断油。由于喷油压力的提高,如果喷油器参数不变,油束射程将会增加,经验表明贯穿度在1.05时,可以达到最佳性能及排放需求。

⑵ 燃油系统结构

高压共轨系统均采用博世系统,油泵前面布置两级柴油滤清器,低压管路管径要求不小于12mm,高压油路管径不小于3.2mm。燃油供给系统主要由高压油泵、共轨管和喷油器组成。工作原理:高压油泵将燃油加压成高压油后供入共轨管内,共轨管把高压油分配给各个喷油器,存储在共轨管内的高压燃油在适当时刻通过喷油器喷入发动机气缸内,此过程可以通过电控单元控制。

燃油系统结构图

电控部分是博世ECU和各种传感器组成。ECU负责控制六个缸电控喷油器,兼带OBD故障诊断功能,同时接收各传感器的信号,借助于喷油器上的电磁阀,可根据工况要求进行柔性调节,为不同工况提供所需的最佳喷射压力,并可以独立控制喷油正时、喷油脉宽和喷油规律。共轨系统的这些优点,既可以减少污染物的排放,又能提高柴油机的动力性和经济性。

4.性能试验

⑴ 轨压测量

通过测量不同转速下柴油机的轨压、主喷脉宽和持续角,对比各个数值,测量结果均达到预期设计要求,满足柴油机各种工况的使用要求。

⑵ 动力性

动力性对比

由图可知,匹配高压共轨系统后,柴油机外特性曲线上,功率和扭矩均优于原机,尤其在1500-1900转,功率远远高于原机,最大除为1700转,比原机功率大10kw。说明搭载高压共轨系统后,柴油机的喷油压力升高,雾化变好,有利于燃烧,动力性自然变好。

⑶ 排放测试

排放测试结构

由表可知,搭载共轨喷油系统的柴油机排放中CO为1.2g/kwh,与国三标准标准相比,余量达到76%;HC+Nox为3.2g/kwh余量为20%;PM为0.12g/kwh,余量为60%。由试验结果可知,此柴油机满足国三排放要求。

5.可靠性试验

本次产品开发主要是燃油系统升级,柴油机本体结构也未发生实质性改变,因此综合考虑仅对共轨系统进行1000小时台架耐久试验,试验重点检测高压油泵供油效率、汁量阀流鲢特性和溢流阀特性以及共轨管的开启压力和密封特性。共轨管轨压值显示,共轨管工作正常,检测值无漂移,密封性良好。

6.结论

6.1此款东方红6105柴油机在搭载博世高压共轨燃油系统后,经过排放测试,污染物中HC+NOx值为3.2g/kwh,CO为1.2g/kwh,PM为0.12g/kwh,满足非道路三阶段排放标准;

6.2经过匹配后,柴油机的轨压、主喷脉宽和喷油角度均达到预期设计要求,满足柴油机性能;

6.3柴油机动力性和经济性均优于原机。

综上所述二手装载机专家通过设计柴油机的结构,匹配燃油系统, 最终实现柴油机结构变化最小的基础上,满足其动力性、经济性均优于原柴油机, 排放达到国三排放标准。专家给出的设计方案怎么样?柴油机排放不达标的机友们赶快行动起来吧。希望专家的讲解能给大家收获。