基于PEMS的重型柴油车尾气污染物排温敏感性试验研究

围绕国Ⅴ重型柴油车排放气态污染物排温敏感特性规律开展相关研究工作。研究中,基于便携式车载排放测试系统(PEMS)获取典型国Ⅴ重型柴油车实际道路工况下排气系统尾管温度及主要气态污染排放物的瞬态特征。进一步,以瞬态排放因子为关键评价指标,采用温度分段平均法获得目标车主要气态污染物排温敏感特性,结果显示:随排气温度升高,NOx排放总体呈下降趋势,CO和HC排放总体呈先下降后上升趋势。研究表明,国Ⅴ重型柴油车道路工况下排气污染物受排气温度影响显著。     

废气处理水箱对防爆柴油机的性能影响

以某型防爆柴油机为例,对其进行加装废气处理水箱前后的外特性和十一工况对比试验,测出防爆柴油机输出扭矩、输出功率与十一工况下废气中主要成份CO、NO_X及HC含量、排气温度与油耗率,从而得出废气处理水箱对防爆柴油机动力性、排放特性与经济性的影响。测试结果显示:加装废气处理水箱后,动力性有所降低,在最大扭矩处,输出扭矩和输出功率均下降2.3%;CO排放量在高负荷工况下有所增加,最大增幅为24.9%;_排放有很大的改善,最大排放降幅为19.5%;HC排放量变化不大;排气温度不高于60℃,降温效果显著;油耗率最大增加4.6%,经济性下降。     

二次空气喷射系统对V型汽油机排放及油耗影响的研究

为了达到降低发动机排放及油耗的目的,在发动机冷起动阶段使用一种向排气歧管内喷射二次空气的方法,并研究二次空气喷射系统对冷态发动机排放及油耗的影响。试验结果表明,二次空气喷射系统的应用能有效降低发动机冷起动阶段HC及CO的排放,同时不使油耗增加。     

重型发动机氨排放特性的台架试验研究

在发动机台架上进行了ESC、ETC和WHTC循环的排放测试,使用可调谐激光二极管气体分析仪测量了10台重型发动机催化器后的氨排放水平。研究结果表明,以理论空燃比燃烧的气体机在WHTC循环三效催化器达到起燃温度后有氨排放产生,市郊工况中的高速加浓工况有助于氨排放的产生。对于使用SCR技术的柴油机,其氨排放与NO_x排放是互逆的,柴油机的氨排放水平远低于NO_x排放。柴油机在冷态WHTC循环的氨排放低于热态,氨排放峰值出现在市郊工况。     

运动模式下车辆排放和燃油经济性分析

按照轻型车国五和国六标准中常温冷启动排放和实际行驶污染物排放(Real Driving Emission)试验规程,使用定容稀释排放测试系统和便携式车载排放设备(PEMS)对9辆样车进行了运动模式和普通模式下排放和油耗测试。结果表明:运动模式下THC排放结果要低于普通模式;NOx在两种模式下排放结果无规律性;NEDC工况下CO的结果变化不大,WLTC工况下运动模式明显大于普通模式,且一些车辆会出现运动模式下CO排放剧烈增加的现象;运动模式下油耗结果均大于普通模式,平均增加30%,NEDC工况比WLTC工况表现明显,低速工况比高速工况表现明显;两种模式在WLTC工况上的差异更接近实际道路。建议重点关注车辆运动模式下CO排放以及低速工况下的油耗。     

基于国六排放标准的天然气发动机试验研究

在发动机排放试验台上，对一台天然气发动机按照国六排放标准和国五排放标准分别进行了WHTC 循环试验和ETC 循环试验，进行了气体污染物排放的比较研究。结果表明，WHTC 循环条件下，冷启动试验的CH₄和NO_x排放高于热启动试验，NH₃排放低于热启动试验。冷启动试验的CH₄、NO_x排放量占冷+热加权试验结果的比重分别为47.10%和48.92%，与WHTC循环冷启动+热启动试验加权结果相比，ETC循环试验的CH₄和NO_x排放有显著的下降，NH₃排放有一定的增加。     

柴油机WHTC循环排气热管理之后处理技术研究

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)的试验工况进行了后处理排气温度对比分析,造成WHTC循环NOX排放的主要原因就是发动机在循环过程中排气温度偏低,SCR后处理系统工作条件不佳。因此能够提高或保持后处理器的温度,选择更高效适用的后处理是我们研究的方向,本文基于后处理保温措施,后处理的选择对排放的影响进行分析。     

基于国六标准工况的车用柴油机N2O排放特性研究

以1台4缸国六车用柴油机为研究对象,搭建排放测试系统,进行了国六阶段WHSC循环和冷热态WHTC循环试验,研究了标准循环工况下N2O的排放特性.研究表明:原机排放中N2O排放极低,但使用后处理系统后N2O的排放量会大幅增加;WHSC循环中,从大负荷变化为小负荷时会形成N2O排放峰值,在怠速工况下N2O排放量很小;在WH...     

边界条件对车用柴油机油耗、排放的影响研究

以某车用柴油机为研究对象,对其特征工况进行自定义,通过调节额定工况边界条件,基于正交试验理论,对边界条件进行划分,并对不同工况下油耗、原机排放进行了测试。试验表明,在各自定义工况下,进气负压、中冷后温度、排气背压的增加,均会引起比油耗的增加;进气负压、排气背压增加引起NOx比排放减少,中冷后温度增加引起NOx比排放增加。     

重型柴油城市车辆实际道路冷启动排放特性研究

为研究车辆实际道路车载尾气检测设备（PEMS）测试排放评估方法,选取了1辆重型柴油城市车辆,分别进行3次不同载荷的实际道路PEMS测试。试验结果表明,以冷却液温度到达30℃、70℃界定发动机冷启动和热态,从累计排放量上看,虽然冷启动时长占比最大仅为6.8%,但是NOx排放在冷启动阶段达23.7%～82.4%,其排放不可忽略;分析冷启动阶段的窗口功率比、比排放和选择性催化还原技术（SCR）前温度的关系,提出基于国六b阶段的功基窗口法排放计算方法,冷启动阶段取所有窗口中的最大比排放值,热态以10%功率阈值以上为有效窗口,取有效窗口比排放的90%分位值作为热态排放,冷、热态分别设置权重系数为0.14和0.86,加权求和得到车辆实际道路行驶比排放。通过不同排放水平的3组试验结果分析,相比现行重型国六排放标准采用的设置功率阈值的功基窗口法,NOx比排放升高25%以上,所以将冷启动纳入计算的新的排放评价方法会加大排放测试的通过难度。     

中冷后进气温度对重型柴油机NOX排放性能的影响分析

中冷后进气温度是影响选择性催化还原(SCR)转化效率的重要因素。文章以一台某厂家重型柴油机为研究对象,在发动机台架测试系统上运行世界统一瞬态循环(WHTC)工况,通过全流稀释采样系统(CVS)检测排气中原机NO_X排放值以及SCR催化器后的NO_X排放值。结果表明,当排气温度为42～62℃时,提高中冷后进气温度能够有效提高增压中冷柴油机的排气温度,但也使得原始排气中的NO_X排放值增大;排气温度的提升使得SCR的转化效率得以提升,但由于原始排气中NO_X排放值的增大,SCR的转化效率呈现先增大后减少的趋势。     

浸车温度对WLTC中轻型车油耗的影响

针对即将实施的新油耗测试循环,采用不同的浸车温度,在底盘测功机上对一台满足国六排放标准的车辆进行WLTC(World-wide Harmonized Light-duty Test Cycle,全球统一轻型车测试循环)油耗测试。重点分析了WLTC中第一阶段中决定待测车辆油耗的3种排气污染物二氧化碳、一氧化碳和未燃碳氢的排放。结果表明,随着测试循环的进行,车辆运行状况趋于稳定,不同浸车温度条件下排气污染物的生成量也趋于相近,不同浸车温度对二氧化碳、一氧化碳和未燃碳氢3种排气污染物以及油耗的影响差异主要体现在低速段,除此之外,相比于二氧化碳在整个低速段持续大量生成,一氧化碳和未燃碳氢则主要在冷启动后、测试循环开始20s左右达到峰值。研究发现,相同试验条件下,采用较高浸车温度(26℃)比采用较低浸车温度(23℃)更有利于轻型车在WLTC中的油耗测试。     

GDI发动机二次喷射策略对油耗和排放影响的试验研究

通过改变某款GDI汽油发动机二次喷射策略,在2800rpm,13.5bar工况下研究了二次喷射比例和喷油时刻对油耗、排放的影响。试验结果表明:适当的二次喷射策略有利于优化发动机经济性和排放;二次喷射的比例和喷油时刻影响混合气的形成,可燃混合气形成的优劣程度直接影响燃烧和排放中炭烟生成,可通过优化策略控制CO和HC排放;二次喷射影响缸内温度,温度升高NOx排放增大。     

大型柴油机DPF被动再生特性的试验研究

通过台架试验研究了不同废气再循环（EGR）率及不同排气节流阀开度对柴油机颗粒过滤器（DPF）被动再生的影响规律,对比了在世界协作瞬态循环（WHTC）工况前900s瞬态工况下开关EGR阀对DPF耐久特性的影响,并研究了驻车再生的效果。试验结果表明,EGR率及排气节流阀开度通过影响排气温度及排气NO2浓度影响DPF被动再生速度;正常WHTC工况前900s耐久循环下DPF碳载量不断增大,关闭EGR阀后进行WHTC工况前900s耐久循环后,DPF碳载量不断减少;驻车再生能够有效降低DPF碳载量。     

进气节流对柴油机性能和排放影响的试验研究

针对柴油机在进行国六排放标准试验时,WHTC循环试验中排气温度低,部分工况点达不到后处理器的起喷温度,SCR催化转化效率不佳的问题,在1台带有节气门的柴油机上开展了试验,研究了进气节流对柴油机排气温度、空燃比、排放和燃油消耗率等的影响。结果表明:低负荷时,节气门关度在0%～40%时,进气节流对柴油机性能和排放影响较小;节气门关度在40%～65%时,进气节流可以明显提高柴油机小负荷时的排气温度,且不会使发动机不透光烟度、CO、THC、NO_x显著增加;当节气门关度超过70%时,进一步增加节气门关度能迅速提升排气温度,但是会使发动机排放严重恶化,燃油消耗率迅速升高。     

柴油机排气管长度对排气温度影响的试验研究

柴油机增压器出口到后处理装置之间的排气管长度影响排气温度,从而影响了SCR后处理装置的工作效率。在发动机台架上进行了排气管长度对排气温度影响的试验研究,结合ETC和WHTC排放循环,对比了排气管是否包裹保温材料对排气温度的影响。试验表明:排气管长度越长,排气温度下降越快,最大温降高达19%,对NOx排放影响也越大,NOx排放相对国家标准增加59%;增加保温材料能维持一定的排气温度,但温降最大也达到8%,NOx排放相对国家标准增加23%。     

不同运行模式及测试循环下重型混合动力汽车排放特性试验研究

以一台重型混合动力自卸车为研究对象，采用底盘测功机和便携式排放测试系统（PEMS）开展了不同运行模式（纯发动机模式和混合动力模式）和不同测试循环（C-WTVC和CHTC）下车辆排放特性试验研究，结合工况特征参数分析了车辆的排放表现。结果表明：相同的测试循环时，试验车辆混合动力模式下NOx排放量较纯发动机模式高，而CO排放量较纯发动机模式低；相同的运行模式时，纯发动机模式下，CHTC工况NOx排放量较C-WTVC工况高，而混合动力模式下，C-WTVC工况NOx排放量较CHTC工况高，纯发动机模式下，CO排放集中于低速小负荷工况，而混合动力模式下，CO排放集中于高速大负荷工况。     

柴油机SCR系统控制策略研究与软件设计

为有效地降低柴油机排气污染物NO_x,结合模块化设计思想,在Matlab/Simulink环境下完成SCR控制软件的开发。软件主要包括数据管理模块、SCR状态模块、尿素量计算模块和任务模块,其中尿素量计算模块采用基本尿素喷射量计算、尿素量修正和闭环反馈调节的组合方式提高尿素量计算精度。软件经代码生成后刷写至SCR控制器DCU中,在试验台架上完成ESC和WHTC循环测试。试验结果表明:在ESC和WHTC试验循环下,NO_x转换效率分别高于79.09%和72.35%,经催化还原后排放值分别低于1.836g/(kW·h)和2.147g/(kW·h),满足国Ⅴ法规的限值要求。     

WHSC/WHTC与ESC/ETC测试循环的试验比较与研究

相比于之前广泛采用的ESC/ETC测试循环,WHSC/WHTC测试循环在工况设置方面有了很大改变,尤其突出了对低速低负荷工况的侧重。为了研究两种测试循环的不同,通过在发动机台架上分别运行两种测试循环并采集数据,分析它们对发动机排放指标的影响,比较两种测试循环的排气温度不同,重点研究了平均排温和升温过程,从而定量分析了它们在排温、排放等方面的不同。     

柴油机SCR后处理控制策略开发与研究

为选择性催化还原技术提出了还原剂喷射的控制策略。它根据原机NOx排放浓度脉谱、排气温度和空速脉谱等计算还原剂的喷射速率。分别通过试验研究了NH3/NOx比值、排气温度和空速对NOx转化率和氨泄漏浓度的影响以及SCR催化剂的氨吸附和脱附特性,并根据研究结果,分别确定稳态和瞬态工况下尿素溶液喷射的控制方案,因而实现了ESC稳态循环和ETC瞬态循环下的控制目标。此外,冷机起动试验表明,该阶段的排气温度低,NOx排放浓度较高,故应采取措施减少低温工况下NOx的排放。