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%。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

基于RDE试验的车用发动机工作状态和排放浅析

在北京、重庆和昆明地区开展了轻型汽油车RD E试验,在满足当前法规RD E要求的前提下,研究了驾驶行为对轻型汽油车发动机工作载荷和真实道路排放的影响.研究结果表明:与WLTC工况下发动机的工作载荷相比,RDE试验发动机工作载荷区域更宽;RDE试验过程中激烈驾驶会引起燃油保护加浓,燃油保护加浓会导致CO排放随着激烈程度的增大非线性升高;基于平原WLTC循环的CO2特性曲线在高原地区开展RDE试验时,RDE试验窗口的正常性难以通过;冷起动阶段的排放远高于起动后的排放,起动阶段的排放物应纳于标准检测范围并予以规范.     

基于发动机冷却需求的热管理控制模型研究

针对电气化冷却系统发动机冷却精确控制问题，基于发动机台架相关试验数据，利用GT-Suite仿真平台搭建发动机热管理模型，并与整车模型耦合成整车热管理模型；根据该冷却系统的特点，提出基于发动机冷却需求精确控制的热管理控制模型。利用模型在环的方式验证该控制模型的可行性，并针对“电子水泵+温控模块”和“机械水泵+温控模块”两种方案在WLTC和RDE循环工况进行对比分析，结果表明：在WLTC循环工况中，电子水泵在暖机阶段前200 s可实现冷却系统零流量，使得缸盖温度上升更快，WLTC循环油耗降低约0.2%;在RDE循环工况中，“电子水泵+温控模块”技术方案中，温控模块开度变化较为稳定，可有效减小发动机水温振荡，并提高温控模块寿命。     

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。     

颗粒物沉积对不同cDPF过滤效率的影响

针对某13L国六柴油机,选用四种不同材质、不同涂层的cDPF方案进行台架WHTC、WHSC循环试验,研究颗粒物沉积对PN过滤效率的影响。结果表明：灰分涂层cDPF对PN的过滤效率最高,颗粒物沉积对其过滤效率无明显提升;颗粒物沉积能有效提高WHTC循环SiC材质、堇青石材质cDPF的PN过滤效率,对WHSC循环无明显改善。