某国四发动机冒黑烟市场问题攻关

许高杰（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）



某国四发动机冒黑烟市场问题攻关

许高杰
（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某国四排放的轻卡在特定工况时会出现冒黑烟的情况。经过调查，攻关，顺利解决市场问题。

轻卡；发动机；冒黑烟

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.087

CLC NO.: U469.6+1Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-253-02

引言

随着社会不断的发展，环境污染问题日益严重，其中汽车尾气污染是不可忽视的一环。因此国家于2015年全国全面实行国四排放。用户在使用我公司某款国四车型时，发现在低档位急加速时，消声器会冒出明显可见的黑烟，不满足当地的环保政策，需要进行整改。

1、原因分析

该款车型是当年上市的新款车型，在实验测试过程中并未发现冒黑烟的情况出现。同时，在发动机台架测试中，发动机排放水平完全能达到国家第四阶段汽车尾气污染物排放法规的要求。我们分析可能是由于用户的使用工况与实验室条件不同造成的。

2、原因查找

2.1发动机技术路线说明

该款车型使用的发动机技术路线为EGR+DOC+POC来达到国四排放标准，是使用废气再循环来降低尾气中的氮氧化物，并通过DOC和POC来降低颗粒物（PM）浓度。一般实际应用中，DOC和POC是封装在一起的，这样便于整车布置和售后维护。

在前级DOC催化器的氧化作用下，NO与O2结合成NO2，加上柴油机本身缸内燃烧产生一定量的NO2。NO2进入POC，在含有贵金属的特殊化学涂层的催化作用下，NO2分子键在较低温度（250℃左右）时断裂，所需能量为305kJ/mol，产生的O与被捕捉到的C颗粒燃烧，生成CO2。DOC发生作用需要一定的温度，如果温度过低，则不会产生催化作用，但温度过高，也会产生大量硫酸盐，让催化器失效。使用EGR+DOC+POC技术路线实现国四排放的车辆，用户在使用较长时间后，因为后处理中不断会积碳，最终会导致后处理失效。然后就需要进行后处理的维护保养，或者更换。

2.2用户车辆使用情况调查

经过调查，发现该车辆是从正规渠道购买，并正常保养，而且是购买半年以内的新车。除了冒黑烟之外，并没有其他故障。用户用车主要是在城区和城郊之间运送货物，由于当地交通情况不佳，车速最高不超过50km/h，平均车速在35km/h左右。而且由于红灯较多，需要频繁地起步加速。导致在一档升二档、二档升三档急加速时，消声器会冒出清晰可见的黑烟。

2.3后处理DOC布置位置调查

由于DOC和POC的催化反应需要一定的温度，所以DOC在排气系统的布置位置需要尽可能的靠近发动机排气口，以获得足够高的排气温度。经过调查，故障车的DOC处理器距离排气口约1050mm，属于正常距离。而且更靠近排气口的位置发动机空间较小，很难再缩短二者之间的距离。

为了确认DOC和POC在使用过程中发挥作用的时间，我们在实验室模拟了用户使用情况下DOC处排气温度，并测试了给前排气管增加保温包裹后DOC前端废气的温度变化。试验结果表明，在一档、二档情况下，由于车速不高，发动机转速较低，DOC前端废气温度达不到催化反应的临界温度。导致DOC和POC中积碳，最终会有黑烟从消声器中冒出。低速时后处理中的积碳，需要在高转速和车速情况下，利用高温废气将后处理中的积碳催化燃烧。这叫做后处理再生。前排气管增加包裹后，废气温度确实有一定的上升，但是不明显，并不能根本性解决一二档排气温度低的问题。所以这个方案不能作为主要的解决方法。

2.4发动机生产一致性调查

柴油机冒黑烟是一个普遍出现的现象，在以往低排放等级的柴油机中经常会发生。大家已经总结发现了很多会造成这一故障的问题点。主要有进气不良，喷油提前角及喷油量不正确，排气被压过大，柴油机气门间隙不均等等。针对这些可能存在的问题点，我们逐个进行了仔细地排查。结果并没有在我们的车上发现有此类的问题存在。

3、整改对策

3.1高温燃烧法

由于用户在低速工况下使用较多，导致后处理积碳超过限额容量，最终导致后处理来不及处理，尾气中有黑烟出现。高温燃烧法就是针对此种情况，做出的一项整改对策。具体方案就是用户在使用一段时间之后，挂三档以上档位，发动机转速保持在2500转/分钟，保持半个小时。利用发动机高转速产生的高温废气，将后处理中的积碳一次性清除干净，并有利于后处理的再生。经过试验验证，本方案可以有效降低后处理中碳的含量。但是这种方案会浪费用户的燃油经济性，不能作为本次市场问题的主要处理对策。

3.2刷新标定数据法

本次市场问题故障为一档升二档、二档升三档急加速时有黑烟冒出，在平时匀速行驶时并没有黑烟。所以可以调整发动机标定策略，通过车速、发动机转速对应关系判断变速箱档位，适当减小在相应档位急加速时发动机喷油量来减少尾气中的PM含量。

经过重新刷写ECU数据，调整特殊工况的发动机喷油量和喷油提前角，可以有效解决用户急加速工况下的冒黑烟问题。因为调低了喷油量，从理论上来说，整车的动力性会变差，经济性会变好。通过转毂试验，动力性只有略微下降，如下图所示，整个降低在2%以内。在实际驾驶过程中没有明显感觉。

4、结论

通过重新标定发动机喷油量数据和喷油提前角，可以有效解决用户低档位急加速时发动机冒黑烟的问题。市场问题得以有效解决。

[1]余志生.《汽车理论》.第五版.机械工业出版社,2011年1月.

[2]王望予.《汽车设计（第4版）》.机械工业出版社,2011年6月.

[3]张欣.《车用发动机排放污染与控制》.北京交通大学出版社,2014年2月.

[4]付百学.《汽车发动机电子控制技术》.北京理工大学出版社,2011年11月.

[5]赵航.《车用柴油机排放后处理技术》.中国科学技术出版社,2010年3月.

China four light truck black smoke problem research

Xu Gaojie
（Anhui Jianghuai Automotive Co.,Ltd.,Anhui Hefei 230601）

Four emissions of light trucks in particular conditions will appear black smoke.After investigation,research,and successfully solve the market problems.

light truck; engine; black smoke

U469.6+1

A

1671-7988（2016）08-253-02

许高杰（1986-），男，助理工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，从事轻型商用车底盘开发工作。