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%。     

电喷系统控制对轻型汽油车油耗的影响

面对日益严格的油耗及排放法规要求,整车电喷系统控制需要兼顾排放性、经济性、动力性和驾驶性。本文选取一辆轻型汽油车,搭载1.5L自然吸气发动机,通过调整电喷系统控制数据,进行WLTC(国六排放循环)油耗试验,研究电喷系统控制数据对轻型汽油车油耗的影响。     

基于WLTC测试循环的颗粒数量排放特性及其与发动机工况的关联性研究

对WLTC测试循环整车的颗粒物数量排放分析结果表明低速段排放占比高,尤其在前50 s的起动阶段,瞬态排放达到WLTC循环的最大峰值;在50～1 800 s阶段,颗粒物数量排放随工况变化趋于稳定。基于颗粒物数量排放分布特性,提出了基于台架开环实时控制系统的WLTC循环前50 s瞬态工况模拟以及基于聚类分析得到11个工况点对WLTC 50～1 800 s台架稳态模拟的测试方法。结果表明:台架模拟前50 s试验工况及控制参数与整车一致性较好,颗粒物数量排放与整车结果偏差为4. 2%,基于聚类分析50～1 800 s得到11个工况点的颗粒物数量排放结果相对整车试验偏差为8. 7%。与整车实测结果一致,满足工程开发评估要求。     

WLTC和CLTC-P循环工况及其排放污染物和油耗分析

当前中国轻型车排放和油耗认证循环工况正处于NEDC(New European Driving Cycle,新欧洲驾驶循环)和WLTC(Worldwide Light-duty Test Cycle,全球统一轻型车辆测试循环)并行、CLTC(China Light-duty Vehicle Test Cycle,中国轻型汽车行驶工况)逐步导入的特殊时期。对WLTC和CLTC-P(China Light-duty Vehicle Test Cycle-Passenger,中国乘用车行驶工况)进行分析,对比两种不同驾驶工况的特点,并选取同一辆车进行WLTC和CLTC-P排放污染物和油耗测试,对两种循环下排放和油耗测试结果进行比较,分析不同工况下整车排放和油耗特性,为后续整车开发和标定提供工程参考。     

WLTC工况下颗粒物排放特性研究及优化

以全球轻型汽车测试循环(WLTC)为基础,研究了不同阶段颗粒物数量的分布特性,对发动机原始颗粒物排放进行优化,并在整车WLTC排放测试中进行了验证和进一步优化。结果表明:喷油时刻、喷油压力、喷油比例、喷油次数等因素对涡轮增压直喷(GDIT)发动机的颗粒物排放产生影响;通过发动机原始排放优化,以及在不同工况下使用多次喷射等策略能够大幅降低颗粒物排放量,满足排放法规限值要求;随着行驶里程的增加,WLTC测试颗粒物排放呈下降趋势。     

汽油车GPF耐久排放特性的试验研究

依照国六标准GB18352.6-2016,对一辆装备GPF的国六轻型直喷汽油车,采用标准道路循环(SRC)在整车耐久转鼓上运行16万km耐久试验,每间隔1万km里程进行国六I型排放试验。结果表明:随耐久里程增加,PN/PM排放明显降低,其他排放污染物略有上升,CO_2变化不明显。跑行至5万km时,PN排放比0km时下降了两个数量级,并在后续的耐久跑行中趋于稳定。在WLTC排放测试循环的4个速度段中,低速段(Low)对PN排放的贡献权重最大。     

轻型车颗粒物质量排放和颗粒物数量排放的转鼓试验CSCD

为了定量评价国产轻型车的颗粒物排放,测量了55辆中国内地轻型车的单位行驶里程颗粒物质量(PM)排放和颗粒物数量(PN)排放。使用激光凝聚颗粒物计数和滤纸采样称重方法,对于轻型柴油车、缸内直喷(GDI)汽油车和多点电喷(MPI)汽油车,在转鼓试验台上进行循环工况试验。结果表明:汽油车的颗粒物排放水平明显低于国4柴油车,汽油车的PM和PN排放平均值分别约为国4柴油车平均值的6%和5%。MPI汽油车的PN排放值低于GDI汽油车约1个数量级。"全球统一轻型汽车测试循环(WLTC)"的高车速、长加速的工况条件,会加剧MPI和柴油车的颗粒物数量排放。GDI汽油车在冷机阶段的PN排放峰持续时间长,在后续的加速动态工况条件时会出现明显的峰值排放。     

汽车发电机效率优化方向研究

2025年国家要求燃油车实现平均油耗4L/100km的目标,同时测试循环由NEDC测试方法改为WLTC测试法,整车的油耗和排放计算更加严苛。发电机作为内燃机上扭矩需求较大的附件,发电机的效率优化措施对降低油耗及排放会有着明显的效果。本文通过对发电机改用高效二极管,定子绕线和散热等方面优化提升发电机效率。同时,提高发电机效率可作为降低整车油耗解决方案之一。     

轻型汽油车实际道路行驶工况与实验室工况油耗对比分析

选择两台满足国六排放标准的轻型汽油车在进行了WLTC和NEDC循环工况下的实验室工况试验,并对其按照RDE测试规程进行了实际道路行驶工况试验,探讨实际道路行驶工况的油耗结果与实验室工况油耗的对比。用碳平衡的方法计算各工况油耗,结果表明实际道路行驶工况的油耗结果和实验室工况结果偏差都在5%之内,WLTC工况与实际道路行驶工况之间的偏差更小。在低速阶段实际行驶油耗与实验室差异较大,而在高速阶段,WLTC循环工况油耗与实际道路油耗很接近。     

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。     

国六标准转鼓滑行法的排放和油耗分析

国六标准中滑行法底盘测功机阻力设定在国五标准迭代法基础上增加了固定运转法,不同滑行法可能导致整车排放和油耗试验中转鼓加载力不同,进而影响整车排放和油耗结果。针对两种驱动形式车辆,分别采用两种滑行方法（固定运转法、迭代法）进行WLTC (Worldwide Light-Duty Test Cycle,全球统一轻型车辆测试循环)工况常温冷启动气体污染物排放和油耗试验,对比结果差异,为后续整车转鼓试验的开发提供参考。     

测试循环对国五轻型汽油车低温排放的影响研究

本文中使用国V汽油在底盘测功机上对4辆不同技术路线的直喷、非直喷轻型汽油车进行了测试循环对低温尾气排放影响的试验研究,测试循环包括欧洲的ECE、美国的FTP75和最新的世界统一循环WLTC。重点研究了循环对汽油车在低温环境下CO,THC/NMHC和NOx排放及油耗的影响,并对车辆冷起动瞬态排放进行了分析。结果表明,循环对汽油车低温CO,THC/NMHC和NOx排放影响明显,针对不同技术路线车辆总体上这几种污染物排放从高到低依次为ECEWLTC3FTP75,说明相同限值下,欧V和国V循环低温排放控制较严,美标循环较为宽松。研究还发现,70%以上低温排放主要产生在车辆冷起动后的100s内,且第一个怠速时间和第一个加速度是影响整个循环排放量的主要因素。     

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。     

不同空燃比对整车GPF售后再生效率影响研究

<正>排放法规的进一步加严,使得国内汽车制造企业面临巨大挑战。当前汽车制造企业迫切需要解决的问题是如何降低汽车尾气中污染物的排放值。笔者主要是基于一辆搭载1.5T缸内直喷发动机的试验车进行实验,进行不同空燃比对整车GPF售后再生效率影响研究。2016年,国家环保局牵头制订了堪称史上最严格的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》。该法规不仅对尾气中的气态有害物质的排放限值进行了大幅度的下降,同时针对全部汽油车的颗粒物排放进行了要求,其中包括颗粒物的排放质量限值及颗粒物排放数量,均制定了严格的限制。     

轻型汽车实际道路行驶与实验室工况污染物排放对比研究

选择6辆满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的轻型汽油车和柴油车进行了在WLTC和NEDC循环工况下的试验室排放试验,并对其中的4辆车按照RDE测试规程进行了实际道路排放测试。结果表明:在实际道路行驶条件下,汽油车CO和柴油车NO_x排放严重超过标准限值,高排放主要出现在车速大于60km/h的郊区和高速公路段,瞬时排放量会随着车速和加速度的升高而增大;部分汽油车在WLTC工况的超高速段中出现了很高的CO排放,而WLTC工况THC的排放则小于NEDC工况;4辆汽油车在NEDC工况和WLTC工况下PN排放都超过标准限值,而柴油车的PN排放和所有车辆的PM排放都小于标准限值。建议国Ⅵ车型开发时应重点关注汽油车的CO,PN排放以及柴油车的NO_x排放。     

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。     

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。     

基于发动机在环的驾驶风格对C-WTVC油耗排放影响

随着标准法规对整车油耗标准的加严,在开发前期,很难评估发动机台架开发是否满足整车油耗排放法规的限值要求,同时由于整车上不同模式的驾驶风格对排放和油耗的影响无法被单独剥离进行评估,因此,在此背景下基于中国重型商用车瞬态循环工况,通过发动机在环系统进行台架模拟试验,从车速和发动机转速的模拟跟随结果来看,整车工况能够被准确复现出来,油耗结果 EIL系统与整车转毂对比循环加权油耗偏差1.63%,NOx原排循环结果偏差0.91%,从精度结果上证明可通过发动机在环的测试方法进行整车的模拟验证。基于以上研究结果分别测试了动力性与经济性两种驾驶风格对油门踏板的修正（0～50%油门踏板对应扭矩输出动力性修正比经济性修正扭矩增加6%～8%）对中国重型商用车瞬态循环结果的影响相对原始数据,动力性风格修正,循环加权油耗上升0.34%,加速度平均值上升0.48%,NOx原排循环结果上升1.65%,经济性风格修正,循环加权油耗降低1.2%,加速度平均值降低0.24%,NOx原排循环结果降低5.26%,所以在开发过程中需要考虑到不同驾驶风格模式对法规限值的覆盖性。     

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.