基于国五发动机满足国六排放标准的技术措施探讨

为了研究现有排放控制技术发动机在国六排放标准下的排放特性,基于一台满足国五排放采用选择性催化还原(SCR)技术路线的发动机,分别进行了国五标准的欧洲稳态测试循环(ESC)、欧洲瞬态测试循环(ETC)和国六标准的世界统一稳态测试循环(WHSC)、世界统一瞬态测试循环(WHTC)测试。结果表明:采用SCR路线的国五发动机颗粒物(PM)、粒子数量(PN)排放均远远超出国六限值,因此,对于国六发动机开发来说,加装柴油颗粒捕集器(DPF)是必要的。与此同时,对于较为苛刻的国六限值,该发动机NO_x排放较高,需进一步改善后处理系统,做好热管理,保证SCR较高的转化效率和反应速率。对于所有的测试循环,总碳氢(THC),CO等排放较低,满足要求。     

重型车国六法规和中国工况发动机测试循环的差异分析

选取一台满足国六排放标准的柴油发动机,开展基于国六法规发动机测试循环(WHSC和WHTC)以及中国工况发动机测试循环(CHSC和CHTC)的测试.结果表明:运行中国工况的发动机稳态和瞬态测试循环,转速、转矩和功率回归分析的结果均满足国六法规的要求.对于该发动机,稳态循环的NOx、PM和THC污染物,CHSC比WHSC分...     

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...     

汽油直喷发动机颗粒捕集器技术应用研究

本文基于国六排放法规对汽油直喷发动机颗粒物排放的要求,针对某型车的排放开发目标,选择汽油机颗粒捕集器(GPF)后置式技术方案,并进行GPF结构设计。通过计算不同排气流量和温度下GPF结构参数与压差的相互关系,确定GPF载体壁厚和孔隙率。在转鼓试验台上进行WLTP循环的排放验证试验,结果表明,GPF的颗粒物转化效率可达78%,颗粒物数量低于排放限值30%,满足实际应用的工程目标。     

非道路柴油机气态污染物测量的不确定度研究

本文旨在研究非道路柴油机气态污染物排放测量的不确定度,非道路柴油机在发动机台架上运行了5次非道路稳态循环试验(NRSC),采用全流稀释采样系统和排放分析仪,对NO_x和HC排放进行测量,并对测量结果进行不确定度分析。将NO_x比排放的不确定度通过3个分量(NO_x质量流量、发动机功率、NO_x湿度校正系数)进行A类、B类不确定度评定。将HC比排放的不确定度通过2个分量(HC质量流量、发动机功率)进行A类、B类不确定度评定。研究结果表明:NO_x的比排放扩展不确定度为0.2471g/(kW·h),置信概率为95%;HC的比排放扩展不确定度为0.0017g/(kW·h),置信概率为95%。二者不确定度的最大贡献者是背景校正浓度重复性测量引入的A类不确定度,即发动机和后处理状态的稳定性对排放结果的不确定度影响较大。     

重型国六发动机细颗粒物数量排放特性

选取了满足目前国六排放标准的重型柴油机和天然气发动机，在发动机台架上运行冷热态世界统一瞬态循环（world harmonized transient cycle， WHTC），同时测量直径10 nm以上颗粒物数量（particle numbers with diameter above 10 nm， PN10）和直径23 nm以上颗粒物数量（particle numbers with diameter above 23 nm， PN23）。结果表明：该柴油机的PN10比排放比PN23高35.3%~105.4%；而天然气发动机PN10比排放较PN23高84.8%~1 400.0%，PN10和PN23的瞬态排放变化规律基本一致。天然气发动机冷起动时排气温度较低，且混合气加浓导致PN排放非常严重。尤其是对于高热值天然气，冷态WHTC下10 nm~23 nm的PN排放占总PN排放的93.3%，天然气发动机细颗粒物数量排放亟待进行管控。     

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。     

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。     

增压直喷汽油机细小颗粒物排放特性研究

在一辆国六增压直喷、未安装颗粒捕集器的汽油车上分别采用常温(23℃)全球轻型车统一测试循环(worldwide harmonized light vehicles test cycle,WLTC)、常温(23℃)RTS95和低温(0℃)实际道路排放(real drive emission,RDE)测试循环对粒径在23nm以上和10nm以上的颗粒物数量排放进行了同步测试研究,以研究增压直喷汽油车的细小颗粒物(粒径10nm～23nm)排放特性。结果表明,在常温WLTC、RTS95及低温RDE循环测试中,10nm以上颗粒物的数量排放比国六标准规定的23nm以上颗粒物分别高32.4%、30.4%和15.6%。无颗粒捕集器时,急加速、减速和怠速工况细小颗粒在总颗粒物排放中的占比明显增加;冷起动和暖机阶段细小颗粒物的排放占比很低。细小颗粒主要在车辆充分暖机和三元催化器(three-way catalyst,TWC)起燃后产生;较低的环境温度并未引起细小颗粒物的明显增加。     

满足欧七排放法规PN10要求的重型柴油机优化分析

2022年11月发布的欧洲第七阶段排放法规（以下简称“欧七排放法规”）草案对汽车尾气排放中固体悬浮微粒数量（PN）的检测方法和排放限值都做了修改，这对于满足中国第六阶段排放法规（以下简称“国六排放法规”）的汽车带来了新的挑战。以某款重型柴油机为例，对其进行全流程发动机台架试验，在世界统一瞬态循环（WHTC）工况下，对比国六排放法规与欧七排放法规对于PN限值的差异。通过对比PN排放，明确催化器后不同粒径颗粒物（PM）的来源，并通过改变尿素喷射频率和优化选择性催化还原（SCR）混合器，控制PM的生成，从而降低PN排放，以满足欧七排放法规。     

轻型汽车排放开发方法的研究

提出了一种利用发动机台架稳态工况的排放值预测轻型车转鼓试验整车测试循环排放值的方法,利用发动机台架上15个代表工况点的相关排放值、循环当量时间、后处理器效率以及整车冷车启动状态的修正系数4个参数,计算推导出整车冷车启动测试循环的排放值,试验测试结果表明,根据发动机稳态试验结果预测的整车排放结果与整车实测结果基本一致,节省了整车试验成本和轻型车排放开发时间。     

基于发动机稳态工况预测轻型车排放研究

主要研究了在不具备整车测试的条件下,怎样通过台架发动机稳态工况的排放值来预测轻型车整车排放.重点通过分解整车NEDC循环,计算与整车行驶工况相对应的发动机稳态运行工况点,然后按照频次统计法进行权重系数分配,进而筛选出14个稳态工况来代替整车市区15工况加市郊13工况的测试循环.通过对14个稳态工况NOx排放物的测试与计算,并与实车NEDC循环排放测试结果进行对比,对比结果表明,该模型基本满足预测轻型车排放的要求.     

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.     

柴油机排放颗粒物试验研究

为了适应国六阶段柴油机排放的要求,对某柴油机进行排放颗粒物台架试验,研究和测试进气相对湿度、进气阻力、排气背压、介质温度等参数对排放颗粒物的影响,并用同一台样机验证试验的有效性,试验结果表明:进气阻力、排气背压、介质温度3个参数对试验结果有一定影响,其中排气背压对试验结果影响较大,进气相对湿度对柴油机排放颗粒物排放基本无影响。研究成果有助于对减少柴油机颗粒排放的研究、设备故障的排查和管理。     

锅炉反平衡热效率测算的不确定度分析

给出了锅炉反平衡热效率测试的不确定度分析模型,包括分析过程、计算公式及合成标准不确定度和扩展不确定度的计算方法等。通过实例计算,对影响锅炉反平衡效率测试结果的不确定度因素进行了分析,讨论了降低反平衡法测试不确定度的方法。提出实际测试结果应根据不确定度分析结果,以不确定度小的测算结果为准。     

发动机台架试验比油耗测量不确定度评定与表示

发动机台架试验中比油耗(BSFC)的测量结果直接关系到发动机性能的评定,针对比油耗测量不确定度评定的实际要求,根据测量不确定度评定与表示的方法,建立了发动机比油耗测量不确定度的数学模型并分析了误差来源,求得了比油耗数学模型中各分量的标准不确定度、合成不确定度、有效自由度及扩展不确定度的评定结果和表示方法,为类似发动机台架试验中测量结果的不确定度评定提供了参考和方法。     

涡轮增压器优化匹配降低某车用轻型柴油机排放的试验研究

某493车用轻型柴油机排放未达到要求,通过增压器优化匹配,开展理论分析计算、优化设计和试验研究等,最终该发动机各项排放指标均达到要求。研究结果表明,降低发动机中高转速时的涡前压力与增压压力压差,则可改善发动机扫气,提高发动机扭矩,降低燃油消耗率,可降低发动机稳态循环(ESC)排放加权比油耗、颗粒(PM)排放,可降低发动机瞬态循环(ETC) PM排放;加大涡轮增压器涡轮箱喉口截面积可降低涡前压力与增压压力压差。采用优化后的方案5增压器,发动机ESC,ETC和负荷烟度试验(ELR)循环测试值均达到了相应法规要求,满足了发动机开发目标要求。     

甲醇增程式发动机起动燃料切换控制策略对PM、PN排放的影响

甲醇燃料是一种绿色、低碳、清洁能源.在自主研发的甲醇增程式发动机(低温起动时采用汽油作为燃料)上进行了 GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)中规定的WHTC排放试验循环测试,通过试验研究起动燃料切换控制策略对PM、PN排放的影响.结果表明:合理的燃料切换,有助于抑制污染物中颗粒物的...     

NOx传感器测量天然气发动机NOx排放的试验研究

基于一台满足国六标准的当量比天然气发动机和一款氧化锆氮氧传感器,在发动机排放测试台架上采用稳态和瞬态循环,进行了使用氮氧传感器测量当量空燃比天然气发动机三元催化器后NOx浓度的试验研究.结果表明,当发动机尾气中的NOx浓度低于50×10-6时,氮氧传感器测得的NOx浓度结果偏高,可信度差.由于氮氧传感器测得的低浓度(特...     

柴油机DPF后颗粒物排放研究

在一台满足欧Ⅵ排放标准的柴油机上燃用国Ⅴ柴油,带柴油机颗粒捕集器(DPF)进行了欧洲稳态循环(ESC)、欧洲瞬态循环(ETC)、全球统一稳态循环(WHSC)和全球统一瞬态循环(WHTC)试验。试验结果表明:在试验循环的瞬态过程中,发动机排气经过DPF后,较大的排气背压变化率绝对值峰值仍会导致排气中出现颗粒物数量浓度瞬时峰值。ESC循环试验中平均粒径[50nm,80nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的90%,WHSC中平均粒径[60nm,110nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的87%,ETC在平均粒径[10nm,70nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的80%,WHTC在平均粒径[10nm,40nm]和[50nm,60nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的85%。