國六排氣管上有9個傳感器，排溫就有4個
發(fā)布時間：10/27/2021 6:18:20 AM
2019年7月1日，《重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》法規(guī)正式出臺，通常稱之為“國六”，該法規(guī)可以說是目前世界上最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)之一。2020年7月1日，國六排放法規(guī)正式對城市車實(shí)施，屆時國六將大范圍普及，所以對于各車企、發(fā)動機(jī)廠或售后維修是一個不小的挑戰(zhàn)，在設(shè)計(jì)制造上必須做出相當(dāng)大的改變。博世對于國六的策略，重點(diǎn)肯定是跟排放直接相關(guān)的后處理上了，上下游氮氧傳感器采用閉環(huán)控制，更加精準(zhǔn)地控制尿素噴射量。并且在對于PM顆粒物的處理上，博世也下了大功夫，采用DPM+DPF的技術(shù)，更加高效地燃燒掉PM顆粒物。“國六”相比于之前的“國四”、“國五”有著更為嚴(yán)格的NOx、PM顆粒物等排放限值，并新增了對于粒子數(shù)量（PN）與NH3的排放要求。
上圖為“國六”法規(guī)對于NOx和PM的限制，NOx被限制在不能超過0.4g/KWh，PM顆粒物被限制在不能超過0.01g/KWh。
注：表中WHSC循環(huán)為穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)循環(huán)，WHTC為瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)。上面簡單介紹了一下國六法規(guī)和博世在國六階段應(yīng)用的新技術(shù)，那么下面就從傳感器的角度，帶大家具體了解一下，博世在后處理系統(tǒng)中出了哪些改變與創(chuàng)新。在國四、國五階段，車上只裝一個下游氮氧傳感器，主要作用用來檢測尾氣中的NOx值，而尿素的消耗是一個開環(huán)控制形式，跟氮氧傳感器檢測的氮氧值沒有關(guān)系。
而在國六階段，博世采用兩個氮氧傳感器，上游氮氧傳感器安裝在DOC前，用于測量發(fā)動機(jī)原排的NOx含量。這是因?yàn)樵贒OC中，會發(fā)生NO轉(zhuǎn)化為NO2的反應(yīng)，而氮氧傳感器對于NO很敏感，對NO2則不敏感，為了防止測量不準(zhǔn)確，所以將上游氮氧傳感器安裝在DOC上游。下游氮氧傳感器安裝在排氣管最末端，測量發(fā)動機(jī)尾氣中NOx含量，同時反饋NOx用來調(diào)節(jié)尿素噴射量（防止尿素多噴或少噴）實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，這也是跟國四、國五階段不同的地方。
在國六階段，博世為了嚴(yán)格把控排放物，又在排氣管最末端安裝了一個PM傳感器，其作用是檢測排放尾氣中的PM顆粒物，并將相應(yīng)的信號傳輸給ECU來進(jìn)行OBD和PM的監(jiān)控。從外觀上看，PM傳感器和氮氧傳感器很相似，而且PM傳感器與ECU的信號也是通過CAN線進(jìn)行傳輸?shù)摹?/span>
PM傳感器采用12V/24V供電，其主要部件是由加熱器、基質(zhì)（包含電極）控制模塊等組成，在傳感器正常工作時，基質(zhì)上的電極已經(jīng)加電工作，這時在正負(fù)電極之間產(chǎn)生磁場，當(dāng)有廢氣流過電極時，細(xì)小的顆粒物就在磁場力的作用下，被吸附在電機(jī)的兩側(cè)。
隨著時間的推移，當(dāng)正負(fù)電極間的顆粒物越積越多，正負(fù)電極之間被導(dǎo)通。當(dāng)正負(fù)之間被導(dǎo)通后，正負(fù)極之間產(chǎn)生電流，隨著堆積物越來越多，電流也就越來越大，當(dāng)電流達(dá)到某一個閾值時，完成一個檢測循環(huán)。檢測循環(huán)的時間的長短，可以判定尾氣中碳煙顆粒的濃度。PM 傳感器與氮氧傳感器一樣，也需要待露點(diǎn)釋放后才能工作，當(dāng)露點(diǎn)釋放且有測試需求時，PM 傳感器先進(jìn)行加熱再生以燃燒前一個測試循環(huán)累計(jì)的顆粒物。
壓差傳感器在國四、國五階段已經(jīng)應(yīng)用，想必大家也十分熟悉。其安裝在DPF兩端，檢測DPF兩端壓力差，從而判斷DPF是否有堵塞或移除的情況。
在國六階段，博世依然采用的是三線式的壓差傳感器。但是與國五階段不同的是，在博世國六系統(tǒng)中，壓差傳感器并不是用來計(jì)算煙度的累計(jì)值的，而是對DPF進(jìn)行故障性檢測。
對于博世國六的后處理改變，恐怕最大的要數(shù)排溫傳感器了，竟然從1個上游排溫傳感器增加到了4個排溫傳感器。究竟為什么加了這么多？這就帶您一探究竟。
這就不得不提到在國六階段，博世采用的一種新系統(tǒng)——DPM+DPF。我們知道，在之前DPF已經(jīng)在部分輕卡上使用了，但是滿足不了國六的標(biāo)準(zhǔn)，所以博世推出了自己的DPM+DPF技術(shù)。
DPF 主動再生，最重要的限制條件是 DPF 的進(jìn)口溫度，當(dāng)進(jìn)口溫度高于 600℃時，DPF 主動再生就會進(jìn)行。DPM 的作用就是使 DPF 的進(jìn)口溫度達(dá)到 600℃以上。
當(dāng)溫度小于350~400°C時，發(fā)動機(jī)通過缸內(nèi)措施（進(jìn)氣閥、調(diào)節(jié)噴油提前角等）將DOC前端溫度提升至350°C左右以充分激活DOC的轉(zhuǎn)換效率。階段二：提升進(jìn)入到 DPF 的廢氣溫度。當(dāng)檢測到排氣溫度高于 350-400℃時，DPM 系統(tǒng)在 DOC 上游噴射燃油。噴射的燃油在尾管內(nèi)和尾氣充分混合以形成充分均勻的分布狀態(tài)，混合狀態(tài)的燃油在 DOC 尾部 1 燃燒將尾氣溫度加熱至 600℃左右，DPF 捕捉的顆粒物在高溫下燃燒消除。當(dāng)Soot值已經(jīng)達(dá)到再生請求條件并且系統(tǒng)無故障時，DOC前端溫度T4＞250°C時，DPM系統(tǒng)就會向排氣管中噴油。T4溫度決定DPM什么時候開始工作，而DPM噴射量也與T4、T5溫度有關(guān)。
T6和T7是我們所熟悉的上游排溫傳感器和下游排溫傳感器，在國四國五階段已經(jīng)有應(yīng)用，其中T6是配備SCR系統(tǒng)的車型必須裝配的傳感器，而T7有些系統(tǒng)會裝配，有些則不會裝配。一般情況下，上游排溫要比下游排溫高20~40°C，所以這些不裝配T7的車型的下游排溫是通過T6測得的上游排溫標(biāo)定的。
在國六階段，博世采用雙排溫傳感器的形式，兩者協(xié)同檢測判斷SCR系統(tǒng)的工作條件（建壓、噴射的起噴/停噴溫度），從而可以更準(zhǔn)確的控制計(jì)算尿素噴射量。在國四、國五階段，氧傳感器應(yīng)用較少，一般只在部分裝有TVA的車型上有所裝配，而在國六階段，N1類車輛（最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量不超過3500kg的載貨車輛）會裝配氧傳感器。
氧傳感器安裝在排氣管前端，測量發(fā)動機(jī)原排放中的氧含量，進(jìn)而控制燃燒的空燃比和EGR率。
柴油機(jī)的燃燒多數(shù)工況都是稀燃且空燃比寬泛，廢氣中有一部分空氣并未參入燃燒而隨廢氣排除，這部分未參與燃燒的空氣與廢氣一起直接通過 EGR 計(jì)算，導(dǎo)致進(jìn)入氣缸的有效EGR 率低于期望值，而實(shí)際空燃比高于期望值。為了解決空氣管理系統(tǒng)存在的問題，現(xiàn)將氧傳感器引入，從理論上準(zhǔn)確計(jì)算柴油機(jī)的實(shí)際 EGR 率和空燃比，以提高燃燒控制精度，剔除環(huán)境的影響，以達(dá)到簡化控制的目標(biāo)，有效控制 NOx 的排放。