汽油机颗粒捕集器(GPF)台架性能研究

文章讨论了台架颗粒捕集器(以下简称GPF)原排标定、定温定氧燃烧模型、断油燃烧模型、不同碳量的燃烧速率、最大碳量的标定方法;并呈现了匹配某款发动机的GPF标定数据。文中提到了趋势法、仿真法对模型标定进行数据分析和优化,优化工作流程的同时保证整车标定模型准确度,降本增效,也为应对未来更严格的排放法规(例如正在研讨的国Ⅶ和欧Ⅶ)做技术积累。

汽油机颗粒捕集器驻车再生试验方案研究

本研究在颗粒捕集器为空载的情况下,针对不同的发动机转速进行完整的驻车再生试验。再通过发动机台架,或者在整车上进行快速累积碳颗粒至汽油机颗粒捕集器中,模拟汽车碳颗粒累积过多导致限扭的工况。最后再进行碳颗粒满载情况下的驻车再生试验,根据再生后的剩余碳量选择最为合适的驻车再生转速。结果显示:通过控制驻车再生的转速和再生时间,一方面可以保证碳颗粒被充分进行再生,有效地减小再生试验过程中的燃油损耗;另一方面较低的再生转速和较短的再生时间更为用户所接受。

直喷汽油机高效颗粒捕集器技术及控制策略研究

为了适应国家排放法规对汽油直喷发动机颗粒物监测粒径逐渐减小的要求,根据汽油直喷发动机排放开发目标,设计不同的汽油机颗粒捕集器(GPF)技术方案,通过发动机台架试验、转毂试验的测试选型确定捕集效率高、背压小的最优方案。建立了基于发动机原排和压差的GPF控制策略,结合GPF测试选型数据标定GPF碳载量模型、再生效率模型等,实现再生工况识别并协调再生控制。通过WLTC排放循环验证GPF控制策略,最优方案的捕集效率满足排放开发目标,有效降低了汽油直喷汽油机的颗粒物排放。

碳烟累积对汽油机颗粒捕集器性能的影响

文章简单介绍缸内直喷汽油机内颗粒物的生成机理、汽油机颗粒物捕集器的结构、工作原理,综述GPF内碳烟累积对GPF捕集效率、背压和再生性能的影响,并对GPF未来的发展进行展望。

小型通用汽油机颗粒物排放与汽油机颗粒捕集器净化研究

以一台小型发电机用汽油机为样机开展颗粒物排放特性研究,探究汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)对排气颗粒物的净化特性。设计六工况排放试验循环,测试汽油机在匹配与未匹配GPF两种状态下的颗粒物排放。研究发现原机颗粒物数量(particle number,PN)比排放为3.7×10^(12)个/(kW‧h),颗粒物质量(particulate mass,PM)比排放为2.2 mg/(kW‧h)。PN、PM排放均随负荷升高呈先下降再上升趋势,低负荷时排放浓度最高,中等负荷最低。粒径小于312.7 nm的PN之和占总PN的99.5%以上,大于312.7 nm的PM之和占总PM的91.4%~98.7%,表明超细微粒子数多,但质量占比小。PN排放浓度随颗粒物粒径增大而降低,而PM排放浓度在低负荷时随粒径增大先增加后降低再增加,中高负荷时则随粒径增大而增大。安装GPF对PN的综合净化率为73.7%,对PM的综合净化率为59.7%。GPF对粒径在50 nm以下的核态粒子的捕集效率高于粒径更粗的积聚态和粗糙态粒子。

灰分沉积特性对汽油机颗粒捕集器再生性能影响研究

基于某直喷式汽油机进行发动机后处理台架试验,研究不同灰分量汽油机颗粒捕集器(GPF)对发动机转矩影响和GPF前后端压差对比。利用三维计算流体动力学软件(CFD)建立GPF压降模型和再生模型,分析不同灰分分布系数和灰分量对GPF再生性能的影响。结果表明:灰分沉积质量与GPF压差呈正相关关系,在高转速工况下,灰分累积会降低发动机转矩影响其动力性;灰分全部分布于壁面,即灰分分布系数s=1时,会提高再生压降,降低再生性能,灰分累积过多会增加GPF再生压降,适量的灰分累积有利于提高再生峰值温度,促进碳烟再生氧化。

汽油机颗粒捕集器模型研究进展

汽油机颗粒捕集器(Gasoline Particle Filter,GPF)的捕集效率受多方面因素影响,分析了影响捕集效率的常见因素,并对其进行了简单的分类,把捕集器模型分为压降模型、质量能量守恒模型、效率模型和碳载模型,根据不同的因素建立对应的模型有利于展开对捕集效率定量化的研究,把影响因素量化后,根据量化结果采用不同的方法提高捕集效率、延长GPF使用寿命。

低温环境汽油机颗粒捕集器再生间隔里程评估方法

对汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)碳载量估算的温度修正方法,以及低温环境下的GPF再生间隔里程进行研究。利用发动机台架试验测量了GPF颗粒物再生反应速率,通过对数作图法拟合反应速率得到再生反应活化能,氧和颗粒物的反应活化能为81.6~91.4 kJ/mol,二氧化碳和颗粒物的反应活化能为159.2~218.9 kJ/mol。基于反应活化能计算了不同环境温度下颗粒物再生反应速率的修正系数;测量试验车低温冷启动阶段颗粒物累积速度,计算颗粒物排放的温度修正系数。以轻型车排放国六标准I型试验为基础,利用颗粒物再生反应速率和排放的温度修正系数对低温环境下GPF主动再生间隔里程进行了仿真。与寒区道路试验中获得的实际GPF颗粒物累积数据对比,仿真结果能较为准确地预测GPF在寒区不同工况下的颗粒物累积速度。试验和仿真结果均显示车辆低速行驶时GPF内颗粒物累积速度更易受低温环境影响。

国六轻型柴油车颗粒捕集器频繁再生问题分析

颗粒捕集器是轻型国六柴油车后处理系统的重要零件,每当被发动机排出的碳烟充满后都需要经过再生才能恢复正常,否则会出现排气背压增大、油耗高、发动机无力甚至无法启动的情况。但是,频繁再生又会带来油耗增加、机油稀释问题。本文基于颗粒捕集器的再生原理,分析了颗粒捕集器频繁再生的可能原因,并给出相应的处理办法,对汽车工程技术人员以及相关维修人员具有很大的借鉴意义。

汽油机颗粒捕集器的再生试验研究

基于一台1.5 L的涡轮增压汽油发动机,在发动机台架上进行汽油机颗粒捕集器的再生试验,以获得基于温度、氧流量、碳载量的碳颗粒物的再生燃烧速率试验数据。对试验数据进行分析处理,并在发动机台架上以及整车上进行了再生验证试验。结果表明:实际烧碳量与模型烧碳量的偏差精度在30%以内,满足匹配目标要求。

基于国六标准的汽油机颗粒捕集器(GPF)的试验研究

本文阐述了国六排放法规对直喷汽油机颗粒物的排放要求,介绍更加恶劣的WLTC测试循环。重点阐述了汽油机颗粒捕集器(GPF)的开发和试验过程,说明GPF在应对国六标准的后处理系统中的作用,为GPF的应用打下基础。

汽油机颗粒捕集器怠速再生过程整车热害测试研究

为改善怠速条件下汽油机颗粒捕集器(GPF)再生带来的热害问题,设计试验对怠速再生模式下的GPF排气温度变化和零部件热害情况进行了测试。结果表明:常用的单一控制点火提前角策略无法保证稳定的GPF入口排气温度,应增加排气温度精确控制逻辑;逐步降低排气温度,使尽可能多的零部件达到耐温要求,再对仍然未达标零部件采取局部隔热措施的方法可以较好地保证整车热害性能;关闭发动机罩进行GPF怠速再生时散热更优。

催化型汽油机颗粒过滤捕集器催化剂设计与应用性能研究

基于某市售1.6 L汽油缸内直喷(GDI)发动机轿车,进行底盘式汽油机颗粒过滤捕集器(GPF)/催化型汽油机颗粒过滤捕集器(CGPF)设计和性能研究,研究了不同涂覆量、涂覆工艺和贵金属含量设计对GPF/CGPF催化剂冷流背压、涂层形貌的影响,从而设计出低背压CGPF催化剂样品。通过对配备有国六标定系统的GDI汽油车进行系列全球统一轻型车测试循环(WLTC)工况排放试验,分别考察了加装底盘式GPF、CGPF及不同贵金属载量CGPF对尾气后处理排放的影响,并与采用原装紧密耦合式三效催化剂(TWC)时的排放性能进行对比分析。结果表明,加装GPF或CGPF配置,会对造成排气系统背压提升,但油耗变化不大;采用紧耦合式TWC+底盘式GPF/CGPF后处理集成净化系统,可有效解决单TWC布局下颗粒物数量(PN)超标问题;使用CGPF可在保证颗粒物捕集效果同时,较好发挥对气态污染物的处理作用,并使各个指标满足国六b排放要求;使用CGPF的催化剂后处理系统进行多次WLTC工况预处理运行,可有效提升其对颗粒物的捕集能力,使PN捕集效率从76.38%跃升至97.00%。

缸内直喷式汽油机颗粒物捕集器最新技术发展

基于《轻型汽车污染物排放限值及其测量方法(第六阶段)》排放标准正式推出的具体国情,阐述了汽油机颗粒物捕集器中积碳和灰分的生成机理和相应的质量估计模型,介绍了汽油机颗粒物捕集器的再生管理和温度保护机制,明确了捕集效率的计算。

炭载量对缸内直喷汽油机颗粒捕集器性能的影响

基于发动机试验台架研究了增压直喷式汽油机在稳态工况下不同炭载量对汽油机颗粒捕集器(GPF)捕集特性的影响。结果表明:GPF背压随炭载量增大不断升高,升高趋势由快趋缓,并且GPF背压与发动机运行工况密切相关,高转速和大负荷时,GPF背压上升趋势变快;不同炭载量下,GPF对于核态颗粒过滤效果优于积聚态颗粒,GPF炭载量低于再生限值时,GPF总过滤效率保持在98.71%以上。适中的GPF炭载量有助于提升其颗粒过滤效率,但炭载量过大反而会造成GPF颗粒过滤效率下降,对发动机动力性和燃油经济性不利。

某汽油车颗粒捕集器设计研究

在不改变现有直喷发动机的燃烧室设计以及燃油系统喷射压力的前提下,本文借鉴柴油机颗粒捕集器的工作原理,利用具有极小孔隙的壁流式物理结构的堇青石载体作为汽油机颗粒物捕集器(以下简称GPF)的过滤单元,对发动机尾气中的颗粒物进行捕集和转化,从而达到降低颗粒物排放的效果,使得直喷汽油机车的颗粒物数目满足欧六C及国六的排放限值6x1011#/km。本文针对影响捕集效率的各个因素,如:载体结构(目数、尺寸、孔隙率、微孔径),涂敷技术,整车布置位置,完成了5种不同的GPF设计应用方案。通过对不同GPF设计方案的整车排放试验,得到了最优的设计方案,并分析了不同因素对GPF捕集效率的影响。

加装颗粒物捕集器的城市公交车辆加载减速烟度和功率实验研究

为了验证柴油车颗粒物捕集器在公交车辆上的使用性能,采用柴油车加载减速工况法,分别测试了安装柴油车颗粒物捕集器前、后车辆的烟度和功率,分析了安装不同颗粒物捕集器后车辆烟度和功率产生变化的原因.分析结果表明:车辆安装同一过滤载体而不同再生方式的颗粒物捕集器后,随着行驶里程的增大,柴油机烟度降低率和功率都有所下降,烟度过滤效率取决于车辆技术状况和颗粒物捕集器的过滤性能;安装被动催化类捕集器的车辆功率受排气温度和催化剂影响较大,而安装主动再生类捕集器的车辆功率受再生效果影响较大.

汽油机颗粒捕集器(GPF)应用匹配参数研究

以某款配置汽油机颗粒捕集器(gasoline particle filter,GPF)发动机为研究对象,建立了基于博世BOASH MED17810平台的发动机GPF标定试验台架,分析了GPF中碳载量对发动机性能的影响,并研究了不同温度、不同氧流量、碳载量对GPF燃烧速率的影响规律,以及燃油中断时间对GPF温升变化的影响。试验结果表明:增加GPF后,发动机外特性扭矩比GPF原始无碳载量的扭矩低,功率降低约5 kW;温度越高、氧流量越大、载碳量越多,GPF燃烧速率越快。当GPF碳载量为5 g、燃油中断30 s时,GPT载体温度达到GPF材料的耐受温度阀值。

汽油颗粒捕集器(GPF)累碳及再生状态研究

为满足国Ⅵb排放法规,以某款配置颗粒捕集器(gasoline particle filter,GPF)的汽油机为研究对象,通过建立试验方法,研究了该款动力总成下的整车冷启动累碳水平,分析了城市工况、郊区工况、高速工况下的累碳水平,以及在主动再生和服务再生条件下的碳模型和功能情况。试验结果表明,对缸内直喷汽油机而言,冷启动是碳累积的主要工况,且累碳模型误差控制在30%以内,高速工况可以减少碳量累积;主动再生工况实际烧碳速率快,不存在颗粒捕集器堵塞的风险;标定结果显示,驻车怠速转速在3700 r/min时,即保证了积碳量在合理的时间内烧完,同时还能符合模型偏差要求。

直喷汽油机颗粒捕集器(GPF)灰分参数试验研究

为研究汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)中灰分(ash)含量对发动机性能、燃油耗、排气背压、颗粒物排放数量(particle number,PN)的影响,建立灰分累积模型,并以某款发动机作为研究对象,建立了发动机GPF耐久试验台架,验证灰分累积模型的合理性。通过试验,研究了灰分对发动机性能、燃油耗、排气背压、PN排放的影响规律,并分析了灰分随发动机有效运行时间的变化规律及其对GPF碳载量的影响。结果表明,随着灰分的增多,发动机扭矩和功率相比GPF无灰分时都降低,最大降幅达1.2倍,油耗增多,排气背压增大,最大增幅达1.1倍,PN排放先降低后升高;GPF过滤效率直线上升,灰分为30 g时,达到最大,碳载量减少,再生速率加快。为将灰分对发动机的影响降低到最小程度,应限定该发动机的GPF最大灰分量为30g。