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。     

柴油机WHTC循环NO_x控制和热管理技术研究

本文介绍了WHTC排放测试循环的背景,以一台3.8L柴油机为试验样机,对其运行WHTC循环以及现行国标GB17691-2005中的欧洲瞬态排放测试循环(ETC)的试验工况进行了对比分析,通过对测试工况的转速、扭矩分布状况,后处理排气温度分析,来为排放控制策略的制定探索可行的方向。本文基于试验样机对进气节流、排气节流,从进排气的方面措施对发动机排气温度的影响进行分析。     

低速小负荷下提高柴油机排气温度的措施

介绍城市用重型车全球统一瞬态试验循环的背景,指出提高发动机低速小负荷时的排气温度对提高SCR系统催化剂的效率有重要意义;以某型柴油机为试验样机,通过试验对比研究带增压器发动机和自然吸气发动机在低速小负荷时对发动机排气温度及排放的影响。试验研究发现,在低速小负荷工况下相比于带增压器的柴油机,处于自然吸气状态的柴油机能够提升排气温度,转速越高负荷越大,提温能力越明显;小负荷时自然吸气有利于降低油耗率,并且自然吸气对降低NOx排放有利。     

某国六柴油机NO_x排放测试分析

针对国六排放标准与开发目标,在发动机台架上进行瞬态循环(world harmonized transient cycle,WHTC)、稳态循环(world harmonized steady state cycle,WHSC)、非标准工况(world harmonized not-to-exceed,WNTE)测试,检测发动机在不同工况时NO_x、NH_3和颗粒数(particle number,PN)排放情况。结果表明,WHTC冷、热态循环时选择性催化还原(selective catalyst reduction,SCR)前端NO_x排放相差不大,冷态时SCR转化效率低于热态,转化效率为84. 1%; WHSC和WNTE循环SCR前端NO_x排放接近,明显小于WHTC循环排放值,SCR转化效率均超过98%。各循环工况的NO_x、NH_3和PN排放均在法规限值以内。     

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在1100单缸直喷式柴油机上燃用DME的发动机试验研究结果。研究表明：通过增加循环供油量可使柴油机燃用DME后恢复到原机略低，同时缸内最大爆发压力降低，发动机碳烟排放为零，HC和CO排放比原机略高，NOx排放比原柴油机降低约50%以上，供油提前角减少，缺内最大爆发压力降低，NOx排放可进一步大幅度降低，但HC排放略有升高；加大喷孔直径，缸内爆发压力升高，NOx排放升高，HC和CO排放在中低负荷相差不大，但在大负荷工况有所升高。     

基于欧-Ⅵ柴油机排气热量管理主动控制措施研究

利用发动机台架试验研究了中低负荷稳态工况下进气节流阀、喷油提前角、喷射压力和后喷等排气热量管理主动控制措施对排气温度的影响,并基于欧-Ⅵ排放法规要求的瞬态测试循环(world harmonized transient cycle,WHTC)验证排气温度提升的效果。稳态试验结果表明:与进气节流阀不工作时相比,在进气节流阀开度约15%~20%时排气温度提高了140℃左右,NOx排放减小,PM排放和燃油消耗率均增大;喷油提前角和喷射压力的改变对排气温度影响较小,对NOx排放、PM排放和燃油消耗率影响较大;后喷角度和后喷油量的合理匹配,可以提高排气温度约70℃。WHTC测试循环试验结果表明:排气温度在整个循环内均得到有效提升,怠速工况和低负荷工况提升尤为明显。     

基于发动机性能试验的CO2排放模型分析

在“双碳”目标指引下，为确定汽车企业的碳排放水平，对单一发动机CO₂排放计算方法开展分析。基于发动机性能曲线，通过插值模拟法构建单一发动机CO₂排放模型，实现单一发动机CO₂排放的量化计算。以5台某国六重型柴油机为研究样本，采用5种插值模拟法，计算发动机在全球统一稳态循环(WHSC)工况与全球统一瞬态循环(WHTC)工况下的CO₂排放量。同时，根据稳态工况与瞬态工况的计算精度差异，分析不同插值模拟法对不同发动机工况的适应性。分析结果表明：在稳态工况下，最近邻插值法的计算偏差最大，不同插值模拟的瞬态工况偏差基本一致，相对偏差均在5%以内；5种插值模拟法都可以很好地应用于CO₂排放的量化计算。     

基于虚拟标定技术研究柴油机燃油消耗率和NOx排放的鲁棒性

在虚拟标定台架上进行了涡轮增压器废气旁通阀门开启特性和文丘里管压差信号偏移对柴油机燃油消耗率和氮氧化物排放影响的研究,揭示了上述两种因素分别作用下的发动机性能排放的鲁棒性.结果表明:大负荷工况下,废气旁通阀门开启特性正向偏移使泵气损失增大,燃油消耗率显著恶化,在偏移量为10 kPa时,全球统一重型发动机瞬态试验循环(WHTC)平均燃油消耗率相比标准状态升高0.68%;文丘里管压差信号偏移导致实际再循环废气流量变化,发动机原机(不加装后处理系统)氮氧排放变化显著.压差信号偏移量与瞬态测试循环平均燃油消耗率与氮氧排放呈线性变化规律,其中燃油消耗率变化随偏移量正向增大而降低,在偏移量为4 kPa时燃油消耗率相比标准状态降低0.23%;氮氧化物排放与压差信号偏移量呈线性正相关关系,偏移量为4 kPa时循环平均氮氧化物排放升高8.61%.     

机电联合控制LPG-柴油双燃料增压发动机的研究

对增压柴油机燃用 L PG-柴油双燃料、采用 2种机电联合控制方案进行了较为深入的研究 ,对比分析了原柴油机和机电联合控制 L PG-柴油双燃料发动机的动力性、燃料经济性和碳烟、NOx、CO、HC排放。机电联合控制方案 1的试验研究表明 :掺烧 L PG后 ,可以显著地降低柴油机的碳烟排放 ;但在小负荷范围内 ,燃料消耗率略有增加 ,HC、CO排放增加较多。机电联合控制方案 2的试验研究表明 :双燃料发动机和原柴油机外特性相比 ,转矩几乎不降低 ,燃料消耗率略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx、CO排放变化不大 ,HC排放增加 ;双燃料发动机和原柴油机负荷特性相比 ,燃料消耗率在小负荷范围内持平而在中等以上负荷略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx 排放变化不大 ,HC、CO排放在小负荷范围内基本相同而在中等以上负荷略有增加。     

增压柴油机掺烧二甲醚的实验研究

通过在D6114ZLQB柴油机上进行对比实验,研究了D30混合燃料对柴油机性能的影响,并通过优化发动机系统参数,寻求在柴油机上燃用D30混合燃料的最佳排放.实验结果表明:在对原机供油系统进行优化调整后,增大循环供油量,能够保持原机的动力性;优化后与原柴油机水平比较,碳烟排放在中、高负荷时降低明显,在转速为1800r·min(-1)时降幅达到87.8%;在整个负荷范围内Nox排放平均降低20%左右;而HC排放在中、低负荷下较高,但在所有工况下排放均优于柴油.