基于PEMS测量的SSCR系统整车道路排放测试研究

基于车载排放测试系统进行SSCR系统国Ⅴ重型柴油车实际道路排放测试研究。SSCR后处理系统使用前后整车NO_x排放特征的比较显示:对比原NO_x排放,在市区工况下,SSCR系统可降低61.3%的NO_x排放,在高速工况下可以降低85.3%的NO_x排放。测试研究表明:安装有SS-CR系统的国Ⅴ重型柴油车在实际道路工况下NO_x排放符合国ⅤPEMS标准(送审稿)。     

不同海拔下国Ⅴ柴油机的性能和排放

对一台满足国Ⅴ排放要求的柴油机,分别在1 700m、2 200m、3 000m海拔高度下采用可移动式发动机台架和车载设备,进行了高原实地的排放测试。原机测试结果表明,随着海拔的升高,缸内进气量减少,燃烧恶化,最高燃烧压力下降,比油耗增加,CO排放升高,NO_x排放下降;海拔的升高对尾气排放具有降低氧含量和提高燃烧温度的双重作用,其中降低氧含量对高海拔排放的影响更大。采用后处理装置后,NO_x排放虽有所下降,但由于发动机企业出于成本考虑减少尿素喷射量,使NO_x排放仍超出国Ⅴ法规限值。     

重型柴油车配置对实际道路NO_x排放的影响

通过实际道路排放试验和模拟仿真,研究分析车辆配置、车型、负载、排气管等因素对整车排放的影响。结果表明:变速箱、驱动桥的传动比不同时,相同车型、相同运行工况的整车排放不同;车速对发动机排放和整车排放的影响不同,车速为78 km/h和82 km/h时,发动机的NO_x排放相差18%,整车NO_x排放相差26%; NO_x排放与负载有关,并得到牵引车和客车排放与负载关系的经验公式;排气管长度影响排气温度,排气管每增加1 m,排气温度降低12～20℃。研究成果可以为整车性能开发提供参考。     

重型柴油车实际道路NO_x排放预测模型研究

基于便携式车载排放测试系统(portable emission measurement system,PEMS),对某型号重型柴油车进行实际道路排放测试,分别利用车辆比功率(VSP)和车辆牵引力(VA)对NO_x排放值进行拟合。以这两个因子作为输入参数,应用自适应学习速率法改进后的双隐含层反向传播(BP)神经网络来训练和预测NO_x的排放情况。与原BP网络预测情况相比,预测值与实际值的皮尔逊相关系数提高了0.113 6,相对误差降低了0.662 1%,改进后的神经网络预测准确度有所提升,泛化能力较强,可以用于该款重型柴油车NOx排放的实时预测,具有一定的工程应用价值。     

发动机排气热管理试验研究

在发动机台架上,围绕进气节流阀和排气蝶阀对排气温度的影响开展试验研究。结果表明:稳态工况下,进气节流阀的升温效果好于排气蝶阀,采用进气节流阀最大温升可达46℃,而采用排气蝶阀仅25℃;排放循环过程中,进气节流阀或者排气蝶阀对原机氮氧化物(NO_x)排放的影响较小,进气节流阀不仅升温效果好,而且油耗也稍低于排气蝶阀,采用进气节流阀平均温升可达60℃,而采用排气蝶阀仅28℃。     

国六天然气发动机排放技术方案分析

分析天然气发动机尾气中污染物控制方法,对比天然气发动机满足国六排放标准不同排放技术方案的优缺点,确定理论空燃比-三元催化-废气再循环技术方案是当前天然气发动机排放的最优技术方案.通过发动机台架进行冷、热态全球统一态测试循环(world harmoized transient cycle,WHTC)排放试验以及实际道路排...     

配气正时对中速柴油机NO_x排放影响

本文采用数值仿真软件建立船用8340型中速柴油机燃烧室有限元模型,并对其进行了验证。在该模型基础上,针对进气正时对充量系数、缸内温度、压力及NO_x排放的影响进行计算研究并初步研究米勒循环对NO_x排放影响。结果表明:进气正时提前,缸内充量系数增大,最大爆发压力升高,可提高发动机动力性能,但NO_x排放也会随之增加;米勒循环的使用能有效降低柴油机NO_x排放。     

中冷器模拟器冷却介质对柴油机性能影响的研究

以某重型柴油机为研究对象,探究了10～40℃范围内、热态全球统一瞬态循环(WHTC)下不同中冷器模拟器冷却介质温度对发动机性能的影响。研究结果表明:中冷后发动机平均进气温度与中冷器模拟器冷却介质温度成明显的正相关;发动机进气量随冷却介质温度的升高而逐渐减小,最大偏差为2.9%;涡后排气温度随冷却介质温度的升高而逐渐增大,最大偏差为6.0%;平均燃油消耗量受冷却介质温度的影响较小;发动机原始NO_x排放随冷却介质温度的升高而逐渐增加,最大偏差为11.5%;而系统NO_x排放则随冷却介质温度的升高逐渐减小,最大偏差为6.4%。     

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。     

环境湿度对柴油机NO_x及Soot排放特性的影响

采用发动机台架试验和数值模拟相结合的方法,进行了某重型柴油机在不同进气湿度下的排放特性研究,探索了进气湿度对柴油机燃烧和排放的内在机制,并确定了进气湿度对柴油机排放特性影响的范围.结果表明:进气湿度对燃烧和排放的影响主要体现在进气湿度变化导致缸内环境氧浓度、工质比热容、水煤气反应以及高温离解自由基能力等情况发生变化.进气温度为30,℃时,氮氧化物(NO_x)排放随着进气湿度的增加迅速降低,直至接近0;进气湿度的含湿量达到27.20,g/kg(D30)前,碳烟(soot)排放缓慢增加;当进气湿度超过D30后,soot排放出现一个拐点,随着进气湿度的增加而大幅上升.在饱和湿空气下,当进气温度较低时,进气温度对燃烧的影响比进气湿度明显,进气温度越高,放热率峰值越大,NO_x排放增大,soot排放减小;当进气温度达到15,℃后,进气湿度对燃烧和排放的影响开始显现;随着进气温度的提高,饱和湿空气含湿量迅速增大,当进气温度达到25,℃后,进气湿度对燃烧的影响显著增强,使缸内最高燃烧温度和最高爆压都逐步降低,NO_x排放逐渐减为0,soot排放逐步增大.     

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.     

重型柴油车道路测试方法不确定因素影响研究

用于重型车道路排放测量的车载法在测试样本量、测试路况顺序和路况构成比例方面具有不确定性。为研究这些不确定因素,选取两辆重型柴油车进行道路排放测试,依据功基窗口法分析其对整车NO_x比排放的影响程度。研究结果表明,针对不同ETC循环功倍数的测试样本量,车辆1和车辆2的各样本量NO_x比排放分别有0.216,0.408 g/(k W·h)的波动;测试路况顺序的差异会导致车辆1和车辆2的NO_x比排放分别有0.854,0.438 g/(k W·h)的波动;路况构成比例允许的±5%偏差内,高速路况占比50%,且市区路况占比25%时,NO_x比排放最高,而高速路况占比60%时最低。两种路况构成比例下车辆1和车辆2的NO_x比排放分别有0.45,0.18 g/(k W·h)的降低。     

联合GT及Matlab的柴油机虚拟标定

基于某款欧Ⅵ重型柴油机和GT-Power软件搭建相应的虚拟发动机模型,并进行标定,进行性能预测并验证预测精度。根据自主开发软件和欧Ⅵ法规要求,计算排放区域并选择合理的工况点,进行试验设计(DoE)。利用虚拟发动机预测DoE点的性能及排放。基于Matlab软件的基于模型标定(MBC)工具箱,结合拟定的各排放点及排放循环的排放物控制范围,进行满足原机排放要求及经济性最优的虚拟标定。最终在完全脱离发动机试验的情况下获取优化的电控参数脉谱。     

某插电式混合动力汽车高原实际行驶排放试验研究

为降低高原低温边界环境下插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)实际行驶污染物排放(real driving emissions, RDE),采用车载便携式排放测试设备对某PHEV车型开展RDE测试,基于排放测试结果,优化发动机控制单元、整车控制单元控制策略降低冷起动、过渡工况的排放,并对优化后的PHEV进行RDE测试验证。结果表明：优化后,RDE测试总行程的NO_x、PN排放较优化前分别下降52.5%、75.2%,市区行程的NO_x、PN排放分别下降70.3%、51.6%,且NO_x、PN的符合性因子均小于2.1,满足国六b要求。PHEV实际道路排放与传统车型存在较多不同,需要从多工况、多控制器角度出发优化排放,满足环保标准要求。     

进气相对湿度诱使车用柴油机氮氧化物报警问题研究

为了明确进气相对湿度对携带Urea-SCR装置的柴油车辆氮氧化物(NOx)排放的影响,首先选取某车用柴油机的A25工况,以KIVA 3V和Chemkin为研究平台,对进气相对湿度影响NOx排放的情况进行定性分析,发现进气相对湿度降低使柴油机进气比热容减小,引起缸内最高燃烧温度上升和高温持续期延长,促进了NOx生成;然后将进气相对湿度作为试验变量组织了发动机台架试验,发现进气相对湿度与机内NOx生成量为线性关系,进一步选取发动机稳态测试循环工况(怠速除外)分别针对进气相对湿度的影响进行了量化分析,并求解了进气相对湿度与机内NOx生成量关系曲线的斜率,从而确定了表征两者关系的曲线;最后基于进气相对湿度和机内NOx生成量的关系曲线,通过插值的方式对进气相对湿度的影响进行定量分析。研究结果表明:进气相对湿度从60%(对应发动机排放型式认证要求)降至20%(对应晴朗天气),欧洲稳态测试循环(European steady cycle,ESC)循环NOx比排放升高了1.48g/(kW·h),与车载诊断报警设置的裕量(1.50g/(kW·h))非常接近,因此有必要针对SCR装置控制系统增加相应的补偿环节,抵御进气相对湿度改变对车用柴油机NOx排放的扰动作用。     

天然气发动机多点顺序喷射技术的开发研究

介绍天然气发动机多点顺序喷射系统的开发研究，试验在原F913C柴油机上进行，对原机的进气系统和燃烧系统进行了改进，采用高能点火。电控系统精确控制点火时刻、燃气喷射量，通过三元催化剂控制排放。发动机通过了动力性和排放的测试，达到了动力性要求并满足欧Ⅱ排放标准。     

煤制柴油发动机燃烧系统参数优化匹配

基于K15柴油机实验台架,利用仿真软件GT-POWER建立柴油机整机仿真模型,研究进气支管长度、喷油器喷孔直径和喷油提前角三因素匹配对发动机燃用F-T柴油时扭矩和NO_x排放量的影响,通过极差分析和方差分析确定因素主次关系,给出相应的最优匹配方案。研究表明:进气支管长度和喷油孔直径对柴油机扭矩和NO_x排放量的影响较大,喷油提前角对两者的影响较小。为使F-T柴油能在发动机上高效使用,在不损失过多动力的情况下可以降低NO_x排放量,最终确定的优化方案为A_2B_3C_1 250 mm-0.30 mm-4℃A(进气支管长度-喷油孔直径-喷油提前角)。     

基于车载排放法商用车排放影响因素研究

为研究商用车实际道路排放试验的影响因素,基于便携式排放测量系统(portable emission measurement system,PEMS)测试技术,进行多组车载排放试验。通过试验数据定性分析试验工况、整车速比、整车载荷、试验海拔等对整车PEMS测试结果的影响。研究表明,整车变速箱、后桥配置存在最佳速比匹配区间,稳定的驾驶工况有利于整车排放,高海拔地区排放变差,且高负荷工况恶化严重,整车载荷、空气湿度与排放结果呈负相关。并从排放检测试验过程、整车配置、整车ECU数据等方面对试验数据进行分析,确定试验条件变化影响整车后处理转化效率和发动机燃烧性能,导致发动机排放性能变化。     

国六重型柴油–液化天然气车实际道路排放特性研究

利用便携式排放测试系统（portable emission testing system, PEMS）分别对4辆典型重型柴油车和4辆典型重型液化天然气（liquefied natural gas, LNG）车开展实际道路排放测试,并利用功基窗口法与行程平均法分析其实际道路NO_x、CO、CO₂和颗粒数量（particulate number, PN）排放特性。结果表明：排放后处理技术路线能够有效控制国六重型柴油车在实际道路工况下的NO_x、CO和PN排放;但LNG车的CO排放存在超排放限值的风险,部分LNG车存在NO_x排放超过限值的现象,而PN排放则存在较大不确定性,部分LNG车的PN排放较高。在碳排放方面,LNG车实际道路CO₂比排放较柴油车降低6%~18%,有较为明显的减碳优势。     

E85乙醇汽油对发动机排放及燃烧影响研究

从试验及匹配角度出发,对燃烧E85与E0的发动机的排放及燃烧相关参数进行对比研究。结果表明:E85的HC、CO排放在各种工况下都优于E0;NO_x排放在中小转速、中小充气效率下好于E0,其他转速、充气效率下NO_x排放显著增加;E85燃烧放热速度快于E0;E85发动机全工况无爆震,实际点火角可以做到最优点火角。所得到的结果可作为E85发动机设计及发动机标定的依据。