共軌導讀
國四排放階段以前對於柴油機來說燃油的控制一直是主要的手段，而進氣的控制在國四甚至在國五排放水平以前一直只是輔助控制手段，所以柴油機的燃油控制精度一直是遠遠高於氣體的控制精度。但是隨著國六排放法規的實行，對空氣的控制已經是“勢在必行”，本期小軌帶大家走進國六的進氣路控制。
為什麼要到國六階段踩會實施對空氣控制呢？簡單的來說就是單單依靠燃油控制已經滿足不了法規的要求了。
燃油空氣混合氣溫度需要在藍色著火線右側才能著火燃燒，而作為柴油機最主要排放物的顆粒與氮氧化物顆粒燃燒時應儘量避開生成區域，對應圖中的灰色和紅色區域。國六柴油機想要正常燃燒又要避開排放物生成區域，實際就只剩上圖綠色所圍成的區域是我們期望的燃燒控制區。要讓柴油機的燃燒精確的控制在極小的期望控制區間，僅僅靠燃油的控制是滿足不了要求的，這時空氣控制系統就應運而生了。
有了空氣控制，燃燒的空燃比、EGR率將變為可控了，空燃比可以控制燃燒的煙度和氮氧化物生產， EGR率可以控制燃燒的溫度、速度也有利於控制氮氧化物生產，燃油和空氣聯合控制時燃燒更趨向於我們控制的區域。
為了滿足空氣控制，在國六系統中又加了哪些“新玩意”？一起來探究吧。
01
氧傳感器
在國四、國五階段，柴油機並沒有加入氧傳感器，在國六階段，部分廠家將在排氣管上加上氧傳感器。氧傳感器的主要作用是檢測尾氣中的氧含量，進而控制燃燒的空燃比和EGR率。
氧傳感器的關鍵部件為一個平板傳感器單元。該單元是基於能斯特傳感器原理，並集成測量元件和加熱器。氧傳感器採用二氧化鋯介質，該介質在高溫下（約650℃）會進行氧離子電解傳遞，從而產生電壓。
由於該特性，基於二氧化鋯的氧傳感器可以確定不同氣體間的氧氣體分壓（氧濃度差）。氧傳感器測量介質一側暴露到尾氣流中，另一側暴露到參照物中，通常使用環境空氣作為氧傳感器的參照物。
一般常見傳感器通常直接從單獨氣路將空氣引到傳感器，參照空氣中可能會含有源自CO2、C0、水、油或燃料蒸汽等汙染物風險。為解決以上問題，博世氧傳感器通過使用信號模擬，在傳感器內部密封空間中建立了一個虛擬的元氧氣參照物，以滿足傳感器對參照物的需求。
對於國六輕卡，其氧傳感器的安裝位置如下：
通過氧傳感器測量的氧含量對節氣門和增壓器實行閉環控制，進而精確控制進氣量。
02
節氣門
節氣門在國四、國五部分小車上有裝配，首先沒有普及，其次並沒有實行精確的進氣空氣控制。
對於國六系統，為了實現高效的燃燒，噴射量必須與發動機氣缸內的空氣供應量完全匹配。在發動機中，燃燒室內的空氣供應量有電子節氣門通過減少或增加節氣歧管橫截面進行調節。空氣管理系統驅動電子執行器進行絕對精確的空氣供應量調節。
在國六車中，都裝配有DPF系統，節氣門還可以通過開度，提高進入DPF中的廢氣溫度，進而控制DPF還原的進行。
03
增壓器
對於國四、國五階段來說，發動機配置了可變截面增壓器和不可變截面增壓器，不可變截面增壓器，對於進氣量採用開環控制。
對於可變截面增壓，對於進氣量採用閉環控制，以需求的增壓壓力和傳感器反饋的實際增壓壓力做閉環控制，與EGR閥類似，也會做基於發動機轉速、負荷預做控制處理，通常說以預控制和閉環控制計算的壓力的目標開度。在國六中，增壓器和節氣門相結合，實現精確控制的目標。
3.1
可變截面增壓器工作原理
可變截面渦輪增壓器的結構如下圖，其核心部件就是噴嘴環，噴嘴環由噴嘴葉片組成，這些葉片都由電子控制系統控制，能夠圍繞各自樞軸轉動。當改變噴嘴環葉片的角度，廢氣進入渦輪的速度和角度都會變化，同時將改變渦輪最小流通截面大小，渦輪的轉速就會變化，壓氣機出口端增壓壓力會跟著改變。
對於可變截面增壓器，通過改變噴灌出口截面積來調節增壓壓力。當發動機低速運行時，縮小噴管出口截面積，使噴管出口的排氣量增加，渦輪機轉速隨之升高，增壓壓力和供氣量都相應增加；當發動機高速工作時，增大噴管出口截面積，使噴管出口的排氣流減速，渦輪機的轉速相對降低，這樣增壓器將不會超速，增壓壓力也不至於過高。
在國六階段部分的增壓器上會加裝渦輪增壓轉速傳感器。
轉速傳感器檢測尾氣渦輪增壓器的轉速，為渦輪增壓系統的有限管理提供關鍵輸入參數。
轉速傳感器帶有集成電路的電感式測量傳感器。這樣，不必在渦輪增壓器的壓縮上打通孔（只需盲孔）就可以對壓縮機輪速度進行測量。這樣可以避免洩漏和空氣擾動，同時確保殼體結構緊湊。專門開發的ASIC能夠放大傳感器中的模擬信號，並將其轉換成適合控制單元的頻率信號，整合到傳感器中的保護電路可優化電磁兼容性。
轉速傳感器信號輸入為空氣控制路的閉環控制提供了數據支撐和依據。
3.2
雙渦輪增壓器
在國六階段部分廠家會選用雙渦輪增壓的進氣系統。
上圖所示為串聯式雙渦輪增壓系統，當工作時，空氣首先進入小增壓器，也就是低壓壓氣機，空氣經壓縮，溫度和壓力提高後流入中冷器或大增壓器，流入大增壓器的空氣實現再度增壓，兩級增壓之後的空氣經中冷後進入發動機氣缸。燃燒後的廢氣則先經過大的增壓器，做工後的廢氣再依次進入小渦輪增壓器做功。兩級增壓能夠大幅提升發動機的升功率和低速扭矩，又能在高速運轉時，達到最大功率輸出。
04
進氣溫度壓力傳感器
在國六階段同時裝配的有進氣壓力溫度傳感器，和在國四、國五基本相同，在這裡就不做過多的贅述了。
05
進氣流量傳感器和EGR閥
對於在國六進氣系統中的進氣流量傳感器和EGR閥，和國四、國五系統中基本一致，在這裡就不和大家做過多的贅述了。
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