车用发动机WHTC和ETC循环排放对比的试验研究

在发动机台架上针对不同的车用重型柴油机和天然气发动机进行了WHTC和ETC循环的排放测试,使用稀释采样分析方法测量了发动机在不同循环和初始温度条件下的污染物排放。结果表明,发动机原始状态和安装催化器后,WHTC和ETC循环的CO_2排放比值不超过105%。柴油机安装催化器后,WHTC和ETC循环的NOx排放比值大于2,明显高于两种循环的NOx原始排放比值。WHTC热启动循环的CO_2、NOx和PM原始排放水平与WHTC冷启动循环基本一致,而WHTC热启动循环的CO和THC排放比WHTC冷启动循环大约低10%～25%。安装催化器后,WHTC热启动循环的CO_2排放与WHTC冷启动循环基本一致,而其他排放物在WHTC热启动循环时的排放水平远低于WHTC冷启动循环。

重型车用发动机WHTC与ETC瞬态测试循环试验对比研究

针对我国原重型柴油机排放标准对道路实际工况覆盖不全面,尤其不能全面反映城市车辆长期低速低负荷状态,北京地标在原GB17691-2005基础上增加对城市用重型车的WHTC循环的要求。本文利用一台国IV排放水平的柴油机,试验分析了同是瞬态测试循环的WHTC与ETC工况点的差异,发动机负荷及工作状态的差异。总结了最终导致两个循环比排放量差异的原因,阐述了增加WHTC对改善城市车辆或发动机排放的意义,以及增加WHTC对排放后处理技术所形成的新的挑战。

不同控制策略条件下车用柴油机WHTC和ETC排放比对试验与研究

介绍了国内车用柴油机排放的发展现状和WHTC循环试验,通过采用不同控制策略条件下的柴油机样品进行WHTC和ETC循环试验,并对试验结果进行分析和比较,结合城市车辆的使用状况来说明WHTC循环试验的实际意义和发展趋势。

车用发动机WHTC试验NO_x排放测量结果的不确定度评定

试验针对车用发动机在WHTC循环试验中的NO_x污染物排放,根据试验程序和测量方法建立了NO_x排放的数学计算模型,并通过理论方法对模型中测量重复性、稀释排气流量、排气污染物浓度、NO_x湿度校正系数和实际循环功等各种参数的相对标准不确定度进行了分析,最终得到了NO_x排放的不确定度评定结果。结果表明,WHTC试验NO_x比排放量的合成相对标准不确定度为5%,满足标准法规对NO_x测量的精度要求。从不确定度的评定过程可以看出,在试验时要保证发动机和后处理系统状况良好,工作稳定,并在日常保养时加强定容稀释系统、排放分析系统和发动机测功机系统的标定和维护工作。

WHTC循环评价城市中柴油车尾气排放性能的适应性研究

城市道路路况复杂,汽车发动机大部分时间都工作在ETC循环测试区域以外的工况,从而造成法规排放特性测试结果与整车道路排放试验结果存在很大的差异。而WHTC循环作为欧Ⅵ排放标准中的发动机瞬态排放测试循环,在发动机转速、功率和怠速比例等循环特征参数方面与北京公交道路工况特征参数接近,相较ETC循环,WHTC循环试验结果能更好地反映北京城市公交车辆道路运行时的尾气排放特性。此外,利用WHTC循环试验结果进行发动机排放的调整和再标定,可有效调整发动机低速低负荷区域的污染物排放性能,改善现行法规排放测试区域以外工况点的排放状况。

柴油机WHTC冷起动过程SCR温度热管理技术研究

研究了低速低负荷工况下可变几何截面增压器(variable geometry turbocharger,VGT)开度、进气门晚关机构(retard intake valve closing auction,RIVCA)和后喷技术对提升选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理器温度的作用,并从温度提升幅度、发动机油耗率和排放等方面对各技术进行了分析比较。试验结果表明,采用后喷技术、增大VGT开度和利用进气门晚关可以有效提高SCR后处理器温度。但相比于后喷技术,增大VGT开度和运用进气门晚关技术造成的油耗损失较小。试验对后喷策略和VGT-RIVCA策略进行了全球统一瞬态试验循环(world harmonized transient cycle,WHTC)冷起动对比试验。试验结果显示,在使SCR后处理器的起燃时间缩减至循环第600s附近时,后喷策略造成的油耗损失为3.5%,而VGT-RIVCA策略造成的油耗损失仅为1.1%。在验证了VGT控制策略的优越性后,通过设定不同VGT开度的对比试验,最终得到了一套优化的VGT-RIVCA控制策略,运用该策略可以使SCR后处理器的起燃时间由1 300s缩减至540s,NOx排放量由1.78g/(kW·h)降低至0.929g/(kW·h),同时发动机油耗仅有1.4%的恶化。

WHTC工况下PN10和PN23计数器粒子数排放测量差异分析

为探究当前主流的PN23计数器与更先进的PN10计数器测量结果差异,选取一台符合国Ⅵ排放标准的柴油发动机进行世界统一瞬态循环(World Harmonized Transient Cycle,WHTC)工况排放试验。该发动机可配置两套标定功率数据。使用最小测试粒径分别为23 nm和10 nm的粒子数(Particulate Number,PN)计数器同时测取PN排放数,分析对比PN排放结果,并总结排放规律。结果显示:标定功率为316 kW和430 kW的WHTC循环PN10计数器粒子数排放结果比PN23计数器分别高约27.48%和27.46%;WHTC循环第1145 s后,PN10计数器粒子数浓度显著高于PN23计数器,中等以上负荷、稳定转速工况更利于23 nm以下粒子生成;转速高于1000 r/min时,PN10计数器测得的粒子数浓度比PN23计数器明显更高;随着负荷增加,直径为10~23 nm的粒子数浓度先增加后减少。发动机在上述工况下运行时,PN23计数器测量值显著低于PN10计数器,该差异最终导致循环排放结果相对不准确。

不同海拔下国六柴油机WHTC/WHSC测试循环的试验研究

针对某国六柴油机,采用进排气海拔模拟系统,开展不同海拔条件下柴油机WHTC/WHSC测试循环的试验研究,系统分析不同海拔高度对国六柴油机关键污染物排放的影响,研究柴油机WHTC/WHSC测试循环的异同。结果表明:随海拔升高,发动机循环功降低,且海拔越高,循环功较平原的降幅越大,4000 m海拔,降幅分别为21.1%、16.8%;柴油机关键污染物排放整体呈现增加趋势,其中CO与THC排放先减小后增加,主要与缸内氧含量及混合气均匀度有关;不同海拔下,WHTC/WHSC测试循环对CO、NOx、THC排放的检测能力差异性较小。

重型国Ⅵ柴油机N_(2)O排放特性试验研究

在三台满足国Ⅵ阶段排放标准的重型车用柴油机上进行了冷热态WHTC尾气N_(2)O排放特性试验研究,试验结果表明:冷热态WHTC试验中N_(2)O排放水平与NO_(X)相当,N_(2)O排放与排气温度有很高的相关性,冷态排放低于热态,冷热态间N_(2)O排放差异主要体现在I阶段。热态WHTC初期N_(2)O排放突增峰值与冷态循环末期后处理系统中残留的过量喷射尿素有关。低浓度尿素有助于降低N_(2)O排放,但同时也会导致NO_(X)排放增加。

实际道路工况和法规工况下中型柴油机排放特性的对比分析

分别按照北京城市客车的实际道路驾驶循环BJCBC和重型柴油机的法规试验循环ETC,对满足国Ⅲ标准的中型柴油机及装配相同型号柴油机的整车进行排放测试,研究试验工况对柴油机NOx和PM排放特性的影响。研究结果表明:试验工况的变化对PM粒径浓度分布、NOx瞬时排放浓度和瞬时排放率产生明显影响,而且BJCBC的排放评价结果远远偏离ETC的排放评价结果,所以在满足认证标准工况的基础上,应按照北京市典型工况对排放控制进行优化标定。

实际行驶工况下柴油车发动机负荷分布及排放

通过发动机电子控制单元测试发动机的转速、油门开度,研究排放满足欧3标准的某重型发动机在北京高速行驶工况下负荷分布特征,并基于发动机台架试验时的负荷特性数据计算出其功率消耗;同时结合车载排放系统的测试结果计算出该工况下的比功率排放量.试验表明,实际道路发动机的负荷分布特征和实验室法规工况差异较大,导致实际工况和法规工况下的排放数据差异大,尤其在NOx和PM两个指标方面.需重新匹配整车和发动机,使其能够工作在高效工作区域;或者采用符合我国实际道路运行工况的法规认证测试方法来控制车辆的道路排放,进而减少城市重型机动车NOx和PM的排放.

简易瞬态工况法测量准确度影响因素研究

论述国家颁布的在用汽油车排放标准中简易瞬态工况法(Vm as系统)的测试原理和测量系统组成,分别采用不同的底盘测功机、不同的测试模式进行试验,分析了影响Vm as测量汽车排气污染物准确度的因素。在进行大量试验的基础上,提出了为提高测量准确度和重复性,车辆在试验前应进行必要的预处理,使用电涡流测功机应该附加机械飞轮。

电控高压共轨柴油机燃用生物柴油的排放特性

针对一台大排量电控高压共轨柴油机,在发动机的结构和参数不作变动和调整的条件下,使用5种生物柴油混合燃料进行ESC稳态排放测试,研究了不同生物柴油含量的混合燃料对柴油机排放特性的影响。结果表明,随着混合燃料中生物柴油含量的增加,CO、PM和DS比排放量逐渐减少,同时HC和SOF比排放量稍有降低,NOx比排放量逐渐增加。B30燃料与B0相比,CO、PM和DS十三工况加权平均比排放量分别减少了46.0%、27.5%和44.2%,但NOx比排放量增加了10.9%。CO、PM和DS加权比排放量在大负荷工况下减少的幅度较大。

增压中冷压燃式发动机燃用柴油醇的十三工况排放特性

在应用自行研制的助溶剂解决了乙醇与柴油相溶性问题的基础上,进行了增压中冷压燃式发动机燃用E10柴油醇十三工况排放特性的试验研究。结果表明:与燃用0#柴油相比,燃用E10柴油醇的排放污染物HC、NOx、PM和SOF的比排放量有所增加,CO和DS的比排放量有所减少;中小负荷工况分担率的增加导致了多种排放污染物比排放量的增加;乙醇的高汽化潜热使缸内温度变低是比排放量增加的主要原因。提高中小负荷的进气温度可以适当提高缸内温度,从而降低CO、HC、PM和SOF的比排放量,但NOx比排放量会有所增加。

基于循环的缸内直喷乙醇HCCI燃烧的瞬态空燃比特性研究

考虑到HCCI燃烧模式对于循环间变动很敏感,基于瞬态CO_2/CO和HC排放测试仪,利用缸内直喷HCCI发动机台架,对乙醇HCCI燃烧循环间的排放及瞬态空燃比进行检测,并采用数学统计的方法分析连续循环的瞬态空燃比变化特性。研究结果表明:喷油量的变化对瞬态空燃比的波动影响最大,发动机转速和进气温度的影响依次降低;瞬态空燃比与缸内燃烧压力峰值显著相关,当瞬态空燃比上升时,缸压峰值降低,反之亦然。

柴油机瞬态试验循环的线性回归分析

介绍了柴油机排放的瞬态试验循环,引入了试验循环有效性判断的依据,并就某6缸发动机的瞬态试验循环进行了线性回归分析研究。在允许点删除前后、不同时间延迟及设定量设置值和执行值不同情况下针对转速、扭矩和功率循环特征参数进行了线性回归分析。结果表明:在包括允许删除工况点的条件下,负扭矩工况点对线性回归分析结果影响较大;设定值和实际反馈值的线性回归分析存在最佳延迟时间;试验过程中设定量的执行值偏离设置值使实际试验循环偏离目标试验循环较远,以致循环有效性不能得到正确评价。

非道路用柴油机瞬态行为分析和试验循环开发

针对车辆在水泥路、石块路、起伏路、沼泽路行驶采集的柴油机道路载荷数据,对齿杆位移与扭矩进行转换,设计了表征原始载荷数据总体瞬态特征的7个参数,包括转速变化率、扭矩变化率、功率、功率变化率、转速和扭矩、转速和扭矩变化率、扭矩和转速变化率,划分区间计算相对发生率确定了总体特征。采用x2校验和移动筛选的方法,从原始数据中选取了代表每种路面形式瞬态特征的微历程,进一步工程调整微历程中的部分数据段,确定了表征总体瞬态特征的最佳微历程。最后对微历程按任务比例组合形成了适合柴油机的瞬态加载试验循环。

基于同型号欧Ⅵ发动机的整车与台架排放测试差异性研究

重型汽车整车排放测试是未来中国第Ⅵ阶段法规的重要研究项目之一。以满足欧Ⅵ排放法规的柴油发动机及安装该型号发动机的重型汽车为研究对象,对比测试循环的工况特征,分别进行发动机台架热态WHTC试验和整车热态C-WTVC试验,采用同一套排放分析设备分析试验循环间气体污染物、颗粒物质量以及颗粒物数量的差异性。研究发现,两种测试循环工况存在很强的关联性,且两循环所有污染物排放均满足欧Ⅵ法规限值要求。但由于循环运行工况和试验条件的差异,CO2的比排放相差0.97%,NOx的比排放相差16.41%,颗粒物质量PM相差17.69%,颗粒物数量PN相差6.54%。

耐久试验中不同测试循环下排放规律研究

采用标准台架循环(SBC)和标准道路循环(SRC)两种方式,分别对催化器进行耐久试验,并在不同耐久里程时分别进行排放试验。采用SBC方式时,随耐久里程增加,CO排放无明显变化,NO_x明显增大,THC有小幅增大;CO瞬态曲线由单峰态变为双峰态,双峰态峰值小于单峰态峰值;NO_x为双峰态,第1个峰值总体上呈增大趋势,第2个峰值无明显规律;THC为明显的单峰态,峰值总体上呈增大趋势。采用SRC方式时,随耐久里程增加,CO排放明显增大,NO_x也呈增大趋势,THC先增大后减小;CO瞬态曲线始终为单峰态,峰值呈增大趋势;NO_x为双峰态,第1个峰值与第2个峰值总体上均呈增大趋势;THC为明显的单峰态,峰值先增大后减小。

小型单缸柴油机整机排放特性的试验与分析

以不同结构特点和用途的小型单缸柴油机为样机开展整机排放试验研究,得出同一台柴油机用不同的试验循环得出的柴油机整机排放值差异较大。同一台柴油机用含有25%负荷的五工况、六工况试验循环得出的整机CO、HC排放结果比无25%负荷的八工况试验循环得出的整机CO、HC排放结果分别高出约49%和40%;用八工况试验循环得出的移动用途柴油机NOX排放值较高,降低全负荷工况NOX排放值是排放达标的关键;对固定用柴油机需关注控制CO的排放量。小型柴油机应根据实际用途不同,按其排放特性优化燃烧参数,并对技术方案进行调整。