GPF对实际行驶污染物排放的影响研究

基于一辆国五升级以应对国六排放标准的TGDI车辆,通过车载排放测试系统研究了安装/未装GPF在实际行驶(RDE)测试工况下排放的变化,以探究GPF对RDE污染物排放的影响,并对TGDI车辆国六升级进行建议。结果表明:安装GPF可有效过滤PN排放,尤其在低转速、高负荷的发动机运行工况,可将PN排放降低两个数量级,PN捕获效率超过99%;对于TGDI车辆而言,安装GPF后RDE总行程的PN排放降低到未装GPF时的2.5%以下,因此GPF成为此类车辆可否满足国六排放测试的关键后处理装置;在国五TGDI车辆升级国六过程中,仅升级GPF可能会引起其他污染物排放(如NOx)的恶化,对于本车而言,安装GPF影响了RDE行程中催化器温度,最终导致总行程NOx排放的上升。     

发动机颗粒排放和再生频率对汽油机颗粒捕集器效率的影响

汽油机颗粒捕集器(GPF)是1种重要的排放后处理系统,能使汽油缸内直喷(GDI)发动机达到现行的排放标准。现行标准规定的非挥发性颗粒物直径大于23.0nm。然而,随着排放法规的逐渐严格,GPF过滤效率需要进一步提高,并且可能会对直径低至10.0nm的非挥发性颗粒物排放进行限制。GPF过滤效率取决于在发动机运行期间聚集在GPF上的炭烟量。在车辆运行期间,当排气温度足够高且含有足够的氧气时,GPF通常是“被动”再生的。研究了发动机废气颗粒数排放(PN)和GPF再生频率对GPF过滤效率的影响。采用2种GPF技术,分别在2台发动机台架上进行了测试,并匹配2台量产车在转毂台架上进行了测试。试验发动机颗粒物排放数量分布的带宽很广,几乎达到1个数量级,更具实际排放代表性。GPF的过滤效率通过符合规定的颗粒数系统(非挥发性颗粒直径大于23.0nm、下限为2.5nm)的粒子计数器,以及差分迁移率光谱仪进行测量计算获得。结果显示,GPF有规律地达到可再生的条件,并且GPF的平均驾驶循环过滤效率高度依赖于发动机颗粒物排放量;当发动机颗粒物排放量增加约1个数量级时,GPF的过滤效率显著提高。研究表明,根据发动机颗粒物排放量选择合适的GPF技术非常重要。     

润滑油灰分对GPF过滤效率影响的试验研究

基于润滑油掺烧快速老化方法,在发动机台架上研究灰分对GPF背压和发动机动力性的影响;基于世界统一的轻型车测试循(WLTC)整车试验和实际道路测试(RDE)研究了灰分对GPF过滤效率的影响.结果表明:灰分沉积会提高发动机的排气背压,降低发动机的动力性,60 g灰分量时背压最大升高8.8 kPa,扭矩下降3.7 N·m;WLTC工况第一阶段PN排放贡献率大于90％,且WLTC和RDE工况少量灰分即可显著提高GPF对PN的过滤效率,3 g灰分量下过滤效率可达96.6％;过滤效率随着灰分量的增加而增大,60 g灰分样件的PN过滤效率达到99.6％.     

PFI发动机灰分载量对GPF的影响研究

基于一台装有汽油机颗粒物捕集器(GPF)的1.4T进气道燃油喷射(PFI)发动机研究了发动机在不同负荷下的原始颗粒物排放特性和不同灰分载量对GPF过滤性能的影响。结果表明:在中小负荷下,发动机排放的颗粒物主要为核模态,在大负荷下,则存在粒径10～25 nm的核模态和100～200 nm的积聚模态颗粒物;灰分载量对GPF的工作特性有较大影响,灰分载量为0的GPF对颗粒物的捕集率约为85%,而灰分载量为5 g/L的GPF捕集率达97%;发动机排气背压、温度和燃油消耗率随GPF灰分载量的增加而提高,灰分载量为20 g/L时的燃油消耗率相比灰分载量为0时提高了3%～7%。     

捷豹/路虎Ingenium I63.0L汽油发动机与轻混MHEV技术介绍(五)

正六、汽油排放碳粒过滤器(GPF)1.汽油排放碳粒过滤器为满足CN6b(中国)排放法规,Ingenium I6 3.0L汽油发动机现在排气系统中使用汽油排放碳粒过滤器(GPF)。GPF用于收集燃烧过程产生的剩余颗粒物(PM)。汽油发动机产生的PM比柴油发动机要小,但是研究表明,即使微量的颗粒也会对健康造成不利影响。法规要求越来越严格地控制排气管排放。     

润滑油灰分对直喷汽油车GPF性能影响的试验研究

为开发汽油车颗粒捕集器(GPF)快速老化方法,评价GPF的耐久特性,分别在发动机与整车转鼓台架上试验研究了GPF的快速积灰方法和GPF对缸内直喷(GDI)汽油车颗粒物排放、背压、油耗的影响,最后用CT与XRF对灰分的分布与成分进行了分析。结果表明:GPF的积灰效率会随着时间变化逐步上升,最终达到30%左右的稳定值;装有GPF的整车在世界统一的轻型车测试循环(WLTC)下可满足国六颗粒物排放限值要求;随着灰分的不断积累,GPF对颗粒物质量(PM)与数量(PN)仍旧可以保持较高的过滤效率,分别为82%和99%;灰分累积对GPF的背压上升会有一定的影响,最大为6.5 kPa;在WLTC循环测试下GPF内的灰分增加对整车油耗影响并不明显,最大为1.25%;灰分主要组成物质为CaO和P_2O_5,主要沉积在GPF末端特别是在中心区域,为总含量的71.2%。     

2020年全球汽车发动机效率提升和排放控制的发展动向(下)

在欧洲和中国,尽管下一轮排放法规将要求大幅度提高颗粒过滤器的过滤效率,但目前汽油机颗粒过滤器已经是轻型车的1项较成熟的技术。     

WLTC工况下汽油机颗粒捕集器性能研究

通过AVL BOOST软件设计缸内直喷汽油机后处理系统模型,即三元催化转化器以及汽油机微粒捕集器(Gasoline particulate filter,GPF)的组合模型。研究了WLTC(Worldwide Light-duty Test Cycle)循环工况对该模型的HC转化效率以及汽油机微粒捕集器的捕集效率和压降的影响。结果表明:在WLTC循环工况下三元催化转化器HC转化效率在90%上下浮动,汽油机微粒捕集器的压降受排气流量影响较大,压降线图与排气流量线图基本一致。GPF的颗粒捕集效率可以稳定在90%。GPF压降平均值在1～2 kPa之间,最高压降为5.5 kPa,满足GPF压降要求。     

轻型汽油车实际行驶污染物排放的影响因素

为了研究车辆冷起动、行程动力学参数和不同数据处理方法对实际行驶排放(RDE)试验的影响,本文利用4辆轻型汽油车进行试验研究,通过CO2移动平均窗口法和欧6新方法进行排放计算。结果表明:冷起动对CO和NOx排放影响偏差均在10%以内,对于未装配汽油机颗粒捕集器(GPF)车辆的市区PN排放影响偏差最大可达32.25%,在国6车型标定时应重点关注。相对正向加速度(RPA)与PN排放成正相关,与CO、NOx排放相关性不明显;v*apos,95(速度与正向加速度乘积按升序排序的第95个百分位取值)与CO、PN排放成正相关,与NOx排放成负相关,与CO和PN的相关系数大于与NOx的相关系数。对于同一个有效行程的污染物排放计算结果,欧6新方法大于CO2移动平均窗口法,欧6新方法能更加真实地反映车辆在RDE试验中的污染物排放水平。     

汽油颗粒捕获器与机动车污染物排放

随着GDI发动机的广泛使用和机动车颗粒污染物排放法规的日益加严,GPF将大量应用。本文阐述了汽油颗粒捕获器(GPF)的应用特点,分几个部分介绍了汽油颗粒捕获器GPF的应用背景、应用领域、系统布置和工作特性,尽管车辆的颗粒物排放会随着驾驶工况、燃油系统结构、测量方法,以及后处理系统布置等有所不同,但采用GPF都能够在整车寿命期内,使车辆排放完全满足6×1011个/km的法规限值要求,且GPF的过滤效率会随着车辆使用里程的增长而提高。涂覆催化剂的GPF,能够提高GPF的过滤效率,且部分替代三元催化剂的功能,GPF的使用也能够满足未来更严格颗粒物排放的法规要求。     

缸内直喷式汽油机在实际行驶排放条件下的颗粒物排放

为满足全球统一的轻型车试验程序、实际行驶排放标准，最终实施的颗粒数(PN) 排放限值已成为缸内直喷式汽油机开发的重点。介绍了行驶动力学和温度等因素作为在实际行驶排放条件下的主要因素及其对缸内直喷式汽油机颗粒物排放的影响。     

汽油机颗粒物捕捉器(GPF)的碳载模型计算介绍

汽油机颗粒物捕捉器(GPF)能有效地捕集汽车排气中的颗粒物,其过滤效果可接近90%。EMS通过对车辆运行过程中碳颗粒(soot)的生成速率以及系统控制再生过程的碳颗粒(soot)的燃烧速率积分计算,进而计算出GPF中累积的颗粒物的质量。因此对碳颗粒的累积质量及再生质量的计算极其重要。     

基于法规的柴油发动机颗粒物数量排放测试研究

采用满足欧Ⅵ颗粒数量(PN)测试要求的AVL489颗粒计数器,对3台不同机型的柴油机进行了ESC,ETC和WHTC循环试验,并测量了PN排放情况。结果表明:在不同机型和不同试验循环下,PM(颗粒物质量)和PN排放的相关性较高;DOC+POC后处理可有效降低PN排放;热起动WHTC循环的PN排放比冷起动高,但差异很小;PN排放随转速的升高和负荷的加大而增高。     

基于法规的柴油发动机颗粒物数量排放测试研究EI北大核心CSCD

采用满足欧Ⅵ颗粒数量(PN)测试要求的AVL489颗粒计数器,对3台不同机型的柴油机进行了ESC,ETC和WHTC循环试验,并测量了PN排放情况。结果表明:在不同机型和不同试验循环下,PM(颗粒物质量)和PN排放的相关性较高;DOC+POC后处理可有效降低PN排放;热起动WHTC循环的PN排放比冷起动高,但差异很小;PN排放随转速的升高和负荷的加大而增高。     

EGR和微粒过滤器降低排放的试验研究

对废气再循环(EGR)与微粒过滤器(DPF) 技术降低柴油机NOx与PM排放进行了试验研究,通过对运用EGR技术的系统在不同工况下的排放试验,观察柴油机在不同负荷下NOx、烟度的变化,进而算出EGR率,得出最佳EGR率与负荷的关系;对微粒过滤器进行过滤再生试验,研究不同时间、不同调节阀开度对再生温度的影响,以提高微粒过...     

康宁排放控制领域的新工厂正式量产

<正>康宁公司近日为其位于安徽省合肥新站高新技术产业开发区的环境科技新工厂举办了量产仪式。该工厂主要生产用于汽车排放控制系统的载体和颗粒过滤器。生产初期致力于满足客户对康宁汽油颗粒过滤器(GPF)产品线——Corning~?DuraTrap~?GC过滤器的     

机外净化技术对 GDI 发动机颗粒排放的影响

通过缸内直喷汽油机颗粒测量试验,研究了怠速工况、最大扭矩工况及常用工况下三效催化器（TWC）和汽油机用颗粒捕集器（GPF）对发动机尾气中颗粒数量浓度及质量浓度的处理效率。结果表明：在低转速小负荷工况,三效催化器与颗粒捕集器对颗粒具有较高的处理效率;随着转速与负荷的增加,两者的处理效率均下降,三效催化器对颗粒处理能力明显降低,而颗粒捕集器整体保持较高的捕集效率;当二者联合工作时,在常用行驶工况下对颗粒的捕集效率达到80％以上。在高转速大负荷工况,由于尾气空速增加,颗粒捕集器捕集效率下降导致整个后处理系统对颗粒的处理效率降低。     

缸内直喷汽油机颗粒捕集器低温冰堵问题试验研究

为解决中国北方地区冬季低温条件下汽油机颗粒捕集器(GPF)吸水导致结冰堵塞的问题,针对低地板和紧耦合两种布置形式,通过设定不同的发动机起动温度、起动运行时间及起动运转次数对GPF结冰堵塞进行定性判断,对水分累计量和吸水效率进行定量分析,并对GPF内部温度场模型的建立进行了试验研究,结果表明,优化标定数据可缓解冰堵风险,紧耦合布置形式是GPF冰堵的最终解决方案。     

柴油机发展适应环保要求

众所周知柴油机有比汽油机优越的动力性和燃油经济性。从环保角度看,柴油发动机的工作原理属于富氧燃烧,排放的一氧化碳(CO)比汽油机少;柴油作为燃料被高压喷入燃烧室后雾化均匀,燃烧充分,碳氢化合物(HC)的排放又较汽油机少得多;至于氮氧化物(NOx)的排放,由于车辆负荷的不同而不同,一般来说,柴油发动机在负荷较小时排放量比汽油发动机高,而在大负荷下,又远低于汽油发动机;另外在加剧温室效应方面,柴油发动机的作用比汽油机低45％。但柴油机颗粒排放     

2021款路虎新极光发现运动1.5L I3发动机技术亮点(四)

(接上期)六、排气系统1.汽油排放碳粒过滤器(GPF)在实行CN6b排放法规的中国市场,Ingenium I31.5L汽油发动机在排气系统中配备汽油排放碳粒过滤器(GPF)。GPF如图40所示,它用于收集燃烧过程产生的剩余颗粒物(PM),GPF和三元催化器组合在一个单元中。GPF采用基质是堇青石,这是一种合成陶瓷。GPF工作示意图如图41所示,一半基质布置在进口通道上,而另一半布置在出口通道上。当废气流过过滤器时,通向出口的路径被堵塞,这就迫使气体流过基质壁,导致PM沉积在基质材料中。