不同路线国IV车用重型柴油机非常规排放试验研究

采用AVL全流采样系统对3台国IV车用重型柴油机进行了ESC、ETC循环试验,研究了分别采用DOC+POC、DOC+DPF和SCR 3种不同技术路线时发动机NO2、SO2、NH3、HCHO和NOx的排放特性。结果表明,无论是ESC循环还是ETC循环,3种技术路线下的CO、HCHO、NH3排放依次恶化,NO2在NOx排放中的比例依次明显下降,但SCR路线在油耗和CO2排放方面具有相对优势。

非道路国四柴油机后处理系统加速耐久试验设计

为保证在精准考核的前提下缩短非道路国四后处理系统可靠性考核的时间,设计加速耐久试验,将后处理系统的加速耐久试验与整车系统的耐久试验相关联,从热应力疲劳和振动疲劳两方面对非道路后处理系统的可靠性进行加速考核,并以某推土机为例进行试验验证。试验结果表明:设计的试验损伤不低于实际工作全寿命损伤,热疲劳和振动疲劳加速试验可以有效缩短验证时间,提高开发效率。

车用柴油机燃用棕榈生物柴油的颗粒物排放特性研究

在满足国Ⅳ排放法规的车用柴油机上研究了燃用不同掺混体积比例的棕榈油生物柴油的颗粒物排放特性.试验中棕榈油生物柴油的掺混比例分别为0%、10%、20%、50%和100%,采用DMS500型快速颗粒光谱仪测试分析了发动机在外特性和负荷特性时的颗粒物数量浓度、质量浓度及粒径分布.研究结果表明:随生物柴油掺混比例的增加,颗粒物质量浓度降低.燃用生物柴油后颗粒物的数量浓度在大负荷明显降低,中小负荷呈升高趋势.生物柴油的排气颗粒物呈核态和凝聚态的双峰分布特征,核态数量浓度所占比例高于柴油,凝聚态的质量浓度所占比例略低于柴油.生物柴油颗粒物的几何平均直径小于柴油.

基准柴油对DOC+POC国Ⅳ发动机SO_2和NO_2排放的影响研究

采用高硫含量和国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ标准硫含量的基准柴油,在发动机台架上进行国Ⅳ DOC+POC柴油机的ESC和ETC测试,并利用FTIR气体分析仪对SO2和NO2排放进行测量。对比研究了有、无DOC+POC下柴油机的SO2和NO2排放特性。结果表明,DOC+POC后处理可有效减小SO2的排放,稳态循环下高硫柴油SO2平均降低56%,国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ柴油分别降低29.89%、30.32%和27.81%;瞬态循环下SO2排放无明显趋势;与原机相比,稳态ESC和瞬态ETC的NO2排放均增加。

国Ⅳ柴油机颗粒物与颗粒态多环芳烃排放特征

针对一台轻型柴油机,采用国Ⅳ柴油,在不使用和使用后处理装置的条件下,进行ESC循环工况（分别记为ESC-0、ESC-DP）和ETC循环工况（分别记为ETC-0、ETC-DP）下的发动机台架测试.每次测试用一对滤膜采集颗粒物,采样前后分别称重以确定颗粒物质量,进而计算排放因子.用气相色谱-质谱联机（GC-MS）分别分析每张滤膜上颗粒物的多环芳烃（PAHs）组分.ESC-0、ESC-DP、ETC-0、ETC-DP的颗粒物排放因子分别为0.12,0.05,0.48,0.16 g/（k W？h）;相应的PAHs排放因子分别为69,35,174,76μg/（k W？h）.后处理分别使颗粒物和PAHs减排56%-68%和49%-56%.总PAHs中,三环PAHs占比重最大（64%±9%）.PHE在总PAHs中占比重最大（54%±9%）.PAHs的分布与其物理化学特性、柴油中的芳烃含量有关.PAHs特征比值FA/（FA＋PY）为0.37-0.51.

国四轻卡柴油机满足WHTC排放限值的策略及实验研究

对某款排量为3L的国-IV轻卡柴油发动机满足WHTC排放的技术路线进行了台架试验研究。试验机配置有EGR-DOC-POC排放控制系统。针对WHTC的循环特性及排放限值的挑战,提出如下减少试验机WHTC排放的控制策略:1)优化各WHTC工况点的喷油提前角,EGR率,EGR响应及轨压以减少燃烧中NOx的生成;2)对高颗粒排放工况增加后喷,通过优化后喷参数使在主喷油期生成的大部分颗粒及其它不完全燃烧产物在缸内氧化;3)对加速工况设置烟度限制以减少加速时瞬态喷油量和缸内空气量的不同步性,使燃烧得以在较高的瞬态过量空气系数下进行,从而有效地抑制加速工况碳烟的生成。试验机在实施优化控制策略后,冷态和热态试验均满足WHTC排放的限值,冷热循环的加权平均后的颗粒排放仅为0.028 g/(k W·h),低于北京市和环保部的限值0.030g/(k W·h)。台架试验数据证明,提出的排放优化策略是可行及实用的。

CA4DC发动机国4排放标定研究

结合CA4DC发动机国4排放开发工作,在没有增加后处理设备的开发阶段,对EGR开度、共轨系统轨压、主喷提前角、预喷油量等分别进行了标定,在此基础上,对CA4DC样机各参数进行综合优化试验,结果显示NOx,CO,HC均达到国4排放标准要求,PT值降到0.035 g/(kW.h),已达到阶段目标的要求,发动机性能得到明显改善。

CA4DC2-10E4皮卡国Ⅳ排放样车的开发

匹配CA4DC2-10E4电控共轨柴油机的丹东曙光大柴神皮卡,在整车底盘测功机的排放台架上,开展了氧化型后处理器、EGR冷却器和优化标定的试验研究。试验结果表明,样车排放达到了国Ⅳ标准,整车排放循环工况百公里油耗仅为8L。

CA4DC2-12E4柴油机的机油耗开发

对于CA4DC2-12E4国Ⅳ排放柴油机的机油耗开发,它是通过控制缸孔变形,优化缸套网纹和改进活塞环的措施来实现。试验结果表明:优化后的样机标定功率机油燃油比为0.1%,满足工程目标0.2%的要求。

应用SCR后处理实现车用柴油机国IV排放

选择性催化还原(SCR)技术是实现柴油机超低NOx排放最有效的后处理方法之一。本研究采用一台电喷单体泵柴油机,通过燃烧优化使PM排放满足国IV排放要求。为降低原机较高的NOx排放,采用开环控制策略开发一套电控单元控制尿素溶液喷射,通过将32.5%的尿素溶液定量喷射到排气管,提供还原剂,与柴油机排气中的NOx发生选择性还原反应,生成N2和H2O,实现降低NOx排放的目的。由于选择催化还原方法的NOx转化效率高,通常采用开环控制即能实现国IV排放。本研究通过标定实验获得发动机的原机NOx排放、排气温度、排气流量、单位尿素溶液流量的NOx降低量等脉谱,并将其写入电控单元。通过这些脉谱和当前的发动机转速、负荷信号及催化器进出口的温度信号,电控单元可计算出当前工况需要的尿素喷射量。采用该方法,在稳态和瞬态循环工况,研究了SCR后处理的NOx转化效率、氨泄漏及尿素溶液消耗量特性。结果表明,稳态循环ESC、瞬态循环ETC中,NOx平均转化效率分别达到65.2%、65.3%,氨排放小于5ppm;可溶性有机成分(SOF),实验表明,PM减少主要是由于SOF在氧化单元中发生氧化反应;对ETC循环中尿素消耗量的分析表明,采用本研究开发的尿素溶液计量单元及配套本实验使用的发动机的柴油车,运行100km大约消耗32.5%尿素溶液2L。

在用国Ⅳ柴油公交车CCBC颗粒物排放特性

以1辆在用国Ⅳ柴油公交车为研究对象,在重型底盘测功机上进行中国典型城市公交循环(CCBC循环)排放试验,分析了该车CCBC循环的发动机工况特点,研究了PM_(0.1)、PM_(0.1~2.5)、PM_(2.5~10)等3个粒径段的颗粒物数量和质量排放特性。研究结果表明:该国Ⅳ柴油公交车CCBC循环的发动机转速集中在600~1 338r/min,转矩集中在0~400N·m,说明该国Ⅳ柴油公交车CCBC循环的发动机工况以低速低转矩为主;该国Ⅳ柴油公交车CCBC循环PM_(0.1)、PM_(0.1~2.5)、PM_(2.5~10)颗粒物数量排放因子分别为(1.21±0.07)×10^(13)、(2.82±0.3)×10^(12)、(1.66±0.07)×10~9个/km,可吸入颗粒物PM_(10)数量排放中81.2%为粒径小于等于0.1μm的超细颗粒物PM_(0.1),且CCBC循环所有工况的PM_(0.1)数量排放占PM_(10)数量排放的比例超过70%;CCBC循环PM_(0.1)、PM_(0.1~2.5)、PM_(2.5~10)颗粒物质量排放因子分别为(0.71±0.05)、(20.24±1.51)、(105.50±4.49)mg/km,可吸入颗粒物PM_(10)质量排放中83.4%为粒径大于2.5μm的细颗粒物PM_(2.5~10),且CCBC循环所有工况的PM_(0.1~2.5)与PM_(2.5~10)质量之和占PM_(10)质量排放的约90%;CCBC循环中,车辆从怠速开始起步加速过程排放的超细颗粒PM_(0.1)数量、质量占可吸入颗粒物PM_(10)的数量及质量排放比例随着车速的上升而增大,数量比例最高达94.8%,质量比例最高达13.0%;车辆由加速过渡到匀速并进一步过渡到减速行驶时几乎不产生PM_(2.5~10)颗粒质量排放;车辆减速时排放的可吸入颗粒物PM_(10)数量、质量排放急速下降,颗粒物质量主要以PM_(2.5~10)为主;CCBC循环车辆怠速、加速、匀速、减速4种行驶工况中,加速行驶工况产生的PM_(0.1)、PM_(0.1~2.5)、PM_(2.5~10)颗粒数量、质量排放比例超过4种工况的颗粒物数量、质量排放总量的60%。