缸内直喷汽油机GPF过滤特性研究

以装有汽油机颗粒过滤器(GPF)的2.0L缸内直喷增压汽油机(TGDI)为研究对象,研究了转速、负荷变化对发动机颗粒排放特性的影响,以及不同排温和不同灰分量对GPF的PN过滤效率的影响。结果表明:TGDI汽油机颗粒物排放随着负荷的增加呈现明显的先下降后上升的"U"型趋势。GPF再生过程中会出现GPF后PN数大于GPF前PN数的现象。灰分层的积累使汽油机颗粒过滤器过滤机理中的拦截沉积作用增强,过滤效率会随之增大。     

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%。     

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％.     

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。     

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。     

柴油机DOC+CDPF系统的过滤和再生性能试验研究

基于氧化催化转化器(DOC)+催化型颗粒捕集器(CDPF)系统开展了发动机台架试验,对比系统前后的颗粒物粒径分布,获得了系统的过滤效率,同时也测量了该系统在各稳态工况下的再生效率.研究结果表明:该系统对颗粒物的过滤效率在发动机的各个工况均能达到95%以上;系统前的颗粒物数量浓度呈单峰分布,主要为核模态;系统后颗粒物数量浓度呈双峰分布,峰值分别在10 nm和150 nm左右,且10 nm左右波峰峰值最大;再生效率随着再生温度的升高呈上升趋势,测试系统的起燃温度在250℃以下;再生效率均随着再生时间的增加而增加,但在再生后期明显变缓;在较高的再生温度时,颗粒担载量增大将有利于提高再生速率.     

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%。     

汽油机颗粒捕集器怠速再生过程整车热害测试研究

为改善怠速条件下汽油机颗粒捕集器(GPF)再生带来的热害问题,设计试验对怠速再生模式下的GPF排气温度变化和零部件热害情况进行了测试。结果表明:常用的单一控制点火提前角策略无法保证稳定的GPF入口排气温度,应增加排气温度精确控制逻辑;逐步降低排气温度,使尽可能多的零部件达到耐温要求,再对仍然未达标零部件采取局部隔热措施的方法可以较好地保证整车热害性能;关闭发动机罩进行GPF怠速再生时散热更优。     

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。     

基于发动机在环的重型柴油车实际道路细小颗粒物排放特性研究

本文中选取了一台7.8L的重型柴油机,在发动机台架上运行WHSC(世界统一稳态循环)、冷热态WHTC(世界统一瞬态循环),并通过发动机在环的方法在发动机台架上运行重型柴油车实际道路(PEMS)循环,采用能够同时测量PN10(10 nm以上颗粒物数量)和PN23(23 nm以上颗粒物数量)的颗粒计数器等设备测量了细小颗粒...     

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。     

纳米铜润滑油添加剂对柴油机颗粒排放的影响

采用热重-质谱联用技术(TG-MS)和台架试验方法,研究了纳米铜颗粒对柴油机炭烟颗粒的燃烧催化作用.研究发现,纳米铜对炭烟颗粒燃烧具有优异的催化能力,其可使碳的完全氧化燃烧温度从580℃ 降低到520℃.柴油机台架试验表明,纳米铜润滑油添加剂使颗粒物(PM)、CO和HC排放量分别减少了99.0％,81.3％,33.3％.研究结果表明,纳米铜颗粒可促进碳化合物的完全燃烧,有效减少燃料中PM、CO和HC的排放,抑制并逐步消除发动机燃烧室中的积碳.     

汽油颗粒过滤器结构原理与常见故障分析

<正>国六排放标准相较于国五排放标准，不仅对一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物的排放有更加严格的要求，而且还对汽油发动机排放的颗粒物数量有了具体要求。因此，各大主机厂陆续推出安装了汽油颗粒过滤器（GPF）的车辆来减少颗粒物的排放，从而满足排放要求。     

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。     

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。     

汽油机颗粒捕集器（GPF）台架性能研究

文章讨论了台架颗粒捕集器（以下简称GPF）原排标定、定温定氧燃烧模型、断油燃烧模型、不同碳量的燃烧速率、最大碳量的标定方法;并呈现了匹配某款发动机的GPF标定数据。文中提到了趋势法、仿真法对模型标定进行数据分析和优化,优化工作流程的同时保证整车标定模型准确度,降本增效,也为应对未来更严格的排放法规（例如正在研讨的国Ⅶ和欧Ⅶ）做技术积累。     

面向控制的DPF再生效率建模和试验研究

对柴油机颗粒物捕集器(DPF)的再生效率进行实时和准确的在线预估,可为DPF热再生结束的控制提供判断依据,是实现DPF系统化和高效应用的重要功能。本文基于热再生过程中DPF内碳烟颗粒的氧化反应机理探讨并建立了DPF再生效率计算模型,通过发动机台架试验对模型的化学反应动力学参数进行了校核和辨识,从而得到DPF内碳烟颗粒热再生氧化反应的反应级数为α=1与活化能参数为E_a=107.5 kJ/mol。台架稳态工况和车辆在实际道路行驶工况的试验结果表明,再生效率模型最大计算误差为5.6%,较好满足实际应用需求,为DPF热再生中准确判断再生结束的时机提供了参考。     

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。     

汽油车和天然气汽车颗粒物排放特性研究

利用颗粒物数量测试仪器ELPI对瞬态循环下的汽油车和天然气汽车的颗粒物排放进行了测量研究,研究结果表明:汽油车排放的颗粒物明显多于天然气汽车,两种燃料车辆排放的颗粒物中粒径小于70nm的颗粒物均占绝对优势,占总排放量的80%～90%;大于200nm的颗粒物在总排放颗粒物中占的比例非常小;颗粒物数量排放浓度与车辆速度基本成正比例关系,颗粒物数量排放随速度的增加而增加;在车辆速度大于70km/h后,颗粒物数量排放随车速急剧增加.     

铁基燃油添加剂对柴油机颗粒排放影响的试验研究

基于发动机试验台架,对柴油中添加微量的铁基燃油添加剂进行了试验,从颗粒物数量浓度和粒径的分布特性、排气烟度、颗粒物的氧化特性等方面研究了燃油添加剂对柴油机颗粒物排放的影响。研究结果表明：燃油添加剂能降低柴油机排气温度和排气烟度。加入添加剂后,核模态颗粒数量浓度增加,峰值粒径也增加;积聚态颗粒数量浓度无明显变化;颗粒物总数量浓度增加,但添加剂浓度对颗粒数量浓度影响较小。添加剂使颗粒物中SOF含量增加,同时也使得微粒的氧化表观活化能和起燃温度都降低。