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。     

汽油机掺醇燃烧甲醛排放及后处理适应性研究

进行了电喷汽油机燃用汽油和多种不同掺混比例甲醇汽油的试验研究,使用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测量了普通三元催化器前后的甲醛排放。试验结果表明:甲醛排放量随掺醇比例、转速的增加而增大,随扭矩的增加先减少后增加;三元催化器对甲醛排放的催化转化效率随着掺醇比例的增加而减小;燃用M30以下低比例甲醇汽油时,催化器对甲醛排放的催化转化效率在多数工况都能达到85%以上,受工况影响并不明显;燃用M50以上中高比例甲醇汽油时催化器对甲醛排放的催化转化效率受工况影响较大,随着发动机转速、扭矩的增加而增加,在低转速低负荷下催化效率下降明显。     

分子筛对汽油机冷起动HC排放捕集效果研究

利用发动机台架模拟汽车冷起动工况,研究了不同结构和尺度的沸石分子筛对汽油机冷起动HC捕集过程的影响,并提出了评价HC捕集器性能的指标。根据捕集器与三效催化转化器的串联应用效果,指出了两者之间匹配的重要性。研究结果表明,颗粒型沸石分子筛的大小对HC捕集过程影响不大;而整体蜂窝型捕集器的HC捕集效果明显优于颗粒型捕集器,具有很大的研究潜力。     

欧洲稳态测试循环工况下微粒捕集器的流场分析

结合欧洲稳态测试循环工况（ESC）,对目前广泛应用的壁流式蜂窝陶瓷微粒捕集器建立CFD仿真模型,研究其静压力分布、速度分布、碳颗粒浓度分布规律,预测其对再生反应的影响,并对比分析ESC几种工况下的流场状况及捕集效率,模拟结果显示高速工况下的微粒捕集器内流场速度和排气背压较大,并拥有较好的捕集效率。     

轻型汽油车国六后处理OBD系统开发

基于快速原型的思想,开发了一套轻型汽油车国六后处理OBD系统。该系统的硬件由NI PXI平台定制而成,能够对三效催化器(TWC)和汽油机颗粒捕集器(GPF)集成后处理系统的传感器信号和发动机工况参数进行采集和通信;在Matlab/Simulink中开发了基于神经网络的故障诊断模型和基于状态机的故障决策模型,将模型进行代码生成并下载到实时控制器运行;在上位机PC中通过VeriStand软件,进行系统定义文件的配置和交互界面的设计,实现了系统状态的实时监控。分别通过台架试验和整车转鼓试验对后处理OBD系统进行功能性验证。结果表明,所开发的快速原型系统能够在台架稳态工况和实际驾驶循环中正确诊断出后处理部件的故障,并进行合理的故障决策。     

电喷汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料的排放及催化转化特性研究

研究了多点电喷汽油机燃用不同掺混比的甲醇汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能。研究结果表明:在汽油机参数未做任何调整的情况下,甲醇对催化器前的CO、HC和NOx排放及其催化转化效率的影响与汽油机的转速、负荷和空燃比控制策略有关;随着甲醇汽油混合燃料中甲醇含量的增加,未燃甲醇的排放量变化不大,甲醛排放量增大,乙醇的排放量略有降低,乙醛的排放量很低并基本保持不变;醇、醛类排放经过三效催化转化器后基本接近零排放水平。     

不同海拔下国六柴油机性能试验研究EI北大核心CSCD

基于高原环境模拟试验台架,研究了不同海拔下国六柴油机全负荷和40%负荷工况下的动力性、经济性及排放特性,同时探讨了4 000 m海拔下发动机持续运行在低转速大负荷工况柴油机颗粒物捕集器(DPF)堵塞的可能性。结果表明:全负荷和40%负荷工况下随着海拔的上升,发动机的进气流量、空燃比、有效热效率,排气氧浓度、排气压力呈非线性减小,有效燃油消耗率、排气温度、NO排放呈不同幅度增加;动力性、经济性下降明显,排放性能恶化;全负荷工况对海拔的变化更加敏感,特别是低转速和高转速的性能降幅较大;国六柴油机在4 000 m海拔下持续运行在低转速大负荷工况,DPF内大量颗粒物沉积但再生困难,较短时间内被堵塞。     

A Study on the Effects of MMT on the Performance of Gasoline Direct Injection Engine

对装有缸内直喷(GDI)汽油机的瑞麒G5轿车分别进行了道路试验和代表极限使用工况的发动机台架试验,研究了甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)对缸内直喷汽油机性能的影响.结果表明:排气温度较高的缸内直喷汽油机使用含MMT汽油时,三效预催化器容易堵塞,堵塞物中约50％为锰.除预催化器外,燃烧室、气门和氧传感器等均覆盖有锰沉积物.模拟极限使用工况140km/h车速下运行250h后,催化器约40％表面被堵塞,排气背压增加40％.     

EGR对轻型柴油机超细颗粒排放的影响

基于1台匹配废气再循环(EGR)系统的轻型柴油机,在中低负荷下研究了EGR对发动机超细颗粒排放的影响.研究发现:各工况下,随EGR率的增大,颗粒排放中核模态颗粒数量浓度在各粒径下有所减少,核模态颗粒排放数量速率和质量速率有减少趋势,且在最大扭矩转速的低负荷工况更加明显;积聚态颗粒数量浓度在各粒径下都增加,积聚态颗粒排放数量和质量速率也都增加,且中负荷时更加明显,而积聚态颗粒数量浓度峰值粒径基本没有改变.随EGR率的增大,总的超细颗粒排放数量速率在最大扭矩转速的低负荷工况减小,而其他工况都明显增加.由于积聚态颗粒总质量浓度占超细颗粒总质量浓度比例达99%,所以超细颗粒排放质量速率也都增加,几何平均粒径也都明显增大.在低负荷较低EGR率和中负荷较大EGR率时,过高的喷油压力都将使超细颗粒排放数量速率增加.     

柴油机微粒捕集器瞬态再生特性仿真

建立了基于柴油机微粒捕集器主动再生的GT-Power仿真模型,针对2 200 r/min、100%和1 400 r/min、50%两种典型工况,对捕集器瞬态再生特性进行了研究。计算结果表明：柴油机由高转速、大负荷变为低转速、小负荷的瞬态工况下,微粒捕集器再生时,载体各端温度曲线呈双峰状,载体壁面峰值温度与稳态相比大大升高;且工况变化时间越短,这种现象越明显。     

DOC+DPF对柴油机颗粒物排放特性的影响研究

以某型高压共轨柴油机为研究对象,研究试验样机加装DOC+DPF后处理装置对其颗粒排放特性的影响。结果表明:试验样机连接DOC+DPF后,颗粒物排放显著降低,在中高转速下,转化率平均在97%以上;在中低转速DOC+DPF对积聚态颗粒净化效率高于核模态颗粒,在1030rpm下,颗粒物总数量下降89%,总质量下降33%;在1200rpm下,颗粒物总数量下降96%,总质量下降77%。在1030rpm和1600rpm除了70%负荷外,DOC+DPF前的NO2/NOX比值都高于DOC+DPF后的,DOC+DPF后的NO2/NOX比值随负荷增加先减小后增加。     

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MOUDI采样装置的186FA柴油机微粒物粒径分布特性研究

利用微孔沉积式碰撞采集器(MOUDI)进行了非道路用186FA柴油机排气微粒的采集和排气微粒物质量浓度粒径分布特性研究。研究发现:中高负荷工况下,柴油机排气微粒质量浓度粒径分布呈现近似的对数正态分布特性,而且随着负荷增大峰值粒径向小粒径方向偏移;各粒径级微粒质量浓度随负荷的增大而增大,中高负荷时增大趋势显著;积聚模态及粗粒子模态微粒质量浓度随烟度的增大均有增大的趋势,积聚模态微粒增大趋势相对明显;同一负荷率条件下,积聚模态微粒质量浓度基本随转速的升高而降低;中高负荷时微粒质量平均直径在0.32～0.56μm之间,低负荷时向大粒径级方向发展。     

三效催化转化器压力损失对发动机性能的影响

采用计算流体动力学软件对三效催化转化器(TWC)流场和压力损失进行了数值模拟，并对原机与安装TWC后发动机的特性曲线进行了对比试验。结果表明：发动机的转速越高，即TWC的入口流速越大、流速分布越不均匀，压力损失越大；压力损失使发动机的排气背压升高，引起充气效率下降；高速时充气效果明显下降，发动机的动力性和燃油经济性降低。     

Experimental Investigation of Impacts of Injection Timing and Pressure on Combustion and Particulate Matter Emission in a Spray-Guided GDI Engine

A detailed investigation of the impact of injection timing and injection pressure on combustion and particles of a spray-guided GDI engine was conducted, under different engine operating conditions. The results indicated that, more proportion of large particles were emitted when increasing engine load, and the peak of accumulation mode particles moved toward smaller size when rising engine speed. With retarding the injection timing, the in-cylinder pressure and heat release rate rose first and then dropped at 2000 rpm, but they continuously rose at lower or higher speed conditions. The total particles concentration curves at all cases showed a trend of U-shape, and the corresponding timing of the lowest particles concentration advanced as the engine speed or load increased. The minimum value of emitted particles first rose and then fell when increasing load at 2000 rpm conditions, and it continuously rose when increasing speed at 40 Nm conditions. Generally, injection pressure did no sensitively affect combustion process except that it showed a relatively strong impact at low load conditions. However, particulate matter could be effectively inhibited by elevating fuel pressure from 5.5 to 11.5 MPa at all cases. In detail, the total particles concentration continuously fell at low speed and mid speed-high load cases, but it showed a rose trend when further increase fuel injection pressure at mid speed-low load and high-speed conditions.     

柴油—生物柴油—乙醇发动机烟度与微粒排放特性研究

通过发动机台架试验,研究了燃用柴油—生物柴油—乙醇混合燃料(BE-D)、柴油时的烟度和微粒的排放规律。结果表明:BE-D燃料相比柴油自由加速烟度低18%,中高转速全负荷下的排气烟度低36%~56%;BE-D燃料相比柴油的微粒排放在中高转速、大负荷下低43%~58%,但低速下由于有机碳氢微粒的排放量增加,BE-D燃料的排气微粒浓度较柴油高。     

进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一,但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀,研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明:进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显;柴油机进气节流后缸内压力下降,缸内平均燃烧温度、机械效率升高,滞燃期延长,燃烧始点后移;中低转速小负荷工况,随着节流程度的增加,燃油消耗率和烟度增加;高转速小负荷工况,一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500r/min,29N·m工况,保持EGR阀全开,随着节流程度的增加,NOx和烟度出现同时下降趋势,当空气流量由191.4kg/h降至140.6kg/h时,燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%,58.1%,27.3%,排温提升了42.5%。     

PFI汽油机排气微粒数浓度及粒径分布研究

在不同转速和负荷下,用快速微粒光谱仪(DMS500)对PFI汽油机排气微粒的数浓度和粒径分布进行了测量.结果表明:在中低负荷下,PFI汽油机产生的微粒几乎全部为纳米级核模态粒子,随着负荷的增加,微粒数浓度单调增加,并且峰值粒径向粒径增大方向迁移;微粒的几何平均直径(GMD)和中位直径(CMD)都是随着负荷的增加而逐渐增...