重型柴油发动机瞬态工况排放试验研究

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车用柴油机WHTC与ETC瞬态测试循环排气温度及排放对比试验研究

0引言随着世界范围内环境污染问题的加剧，法规对发动机排放的要求日剧严苛，其不止表现在各排放指标限值的不断降低，同样表现在所采用的测试循环逐渐从稳态工况扩展至瞬态工况，从只关注热机工况排放扩展至冷启动和暖机工况。

发动机排放测试采用瞬态循环主要基于两方面考虑，一方面有研究表明，瞬态工况占发动机实际运行工况的50%以上[1，2]，加入瞬态循环下发动机排放的测试与控制可以有效避免台架开发与产品应用之间的脱节，另一方面进行瞬态测试循环更有利于发动机参数标定技术的开发，避免在稳态工况下进行大量不同参数组合模式的测试，极大地减少发动机标定工作量[3]。

发动机排放测试加入对冷启动和暖机工况下排放的考虑主要是因为发动机在冷启动和暖机工况下会出现发动机燃烧恶化、后处理工作效率下降等现象，其排放远高于热机状态[4]，而发动机在实际工作过程中将不可避免地出现冷启动和暖机工况，因此在排放测试中考虑冷启动和暖机工况下的排放将更能代表发动机实际工作状态下的排放特性。

我国车用发动机排放法规的制定很大程度上借鉴了欧洲车用发动机排放法规的制定，其中针对重型柴油机的瞬态排放测试循环先后采用了ETC [5]（European Transient Cycle ，欧洲瞬态循环）和WHTC [6]（World HarmoniousTransient Cycle ，世界统一瞬态测试循环）两种，而后者更是成为欧VI 及国VI 排放法规用以对发动机进行瞬态排放测试的主要循环。

本文基于不同型号的柴油机进行试验，对柴油机在WHTC 和ETC 循环下的排气温度、气态污染物（NO X 、HC 、CO ）及颗粒物（PM ）排放进行对比分析，为控制城市汽车污染物排放和柴油机节能减排研究提供技术支持和研究经验。

1试验台架及试验方法1.1试验发动机及台架本文拟分析柴油机在WHTC 和ETC 循环下的排气温度及气态污染物、颗粒物排放对比，选取两台不同型号的发动机进行对比试验，以期使对比结果拥有更普遍的适用性，试验用发动机主要参数及排放控制策略如表1所示。

柴油机排放检测分析实验报告

柴油机尾气排放实验报告学院/专业：化工学院/化学工程与工艺学号：06112595姓名：吕富元指导教师：唐力中国矿业大学机电实验中心柴油机尾气排放测量实验报告一、基本情况记录表名称柴油机型号S195生产企业莱恩（中国）动力科技有限公司额定功率9.8Kw气缸排列形式及数量单缸3层直列发动机冷却方式水冷起动方式电打火燃料柴油测量设备名称废气分析仪测量环境温度278K型号NHA-406 大气压97Kpa生产企业北京华运安特科技有限责任公司相对湿度38%二、实验照片柴油机尾气排放测量实验报告三、测量结果序号测量项目过量空气系数λ测量结果CO(%) CO2(%) O2(%) HC(×10-6 ) NO(×10-6 )1 正常各废气浓度5.200 0.12 2.67 16.82 14 /2 加速各废气浓度4.910 0.05 2.98 16.88 3 /四、测量结果分析及实验体会从这次试验得知，柴油机的基本构造和工作原理，看到了工作时的气缸带动轴，从而发动车。

结果表明，在一定正常工作约2000r/min内，柴油机工作效率较高，排放废气相对较少。

但总的来说，其效率远远低于人们的期望值，污染空气、酸雨，严重影响了人们的生活，也给一些古建筑物群体造成不同程度的损害，可以加入甲醇等烃类物质增加其O含量或添加乳化剂，以此来提高燃烧效率，减少污染物，可以用尾气处理器，但这也增加成本，而且有一定的浪费，可以改进在增加一个尾气处理循环系统，使可燃物再循环，释放其他废气，一方面可以提高柴油利用率，减少资源浪费，另一方面又可以是污染物HC、CO 等循环，减少对大气的污染。

减少大气污染，从实际出发。

实验一发动机排放实验

实验一发动机排放实验一、实验目的1、了解发动机废气分析仪的工作原理与操作方法2、了解发动机废气排放的国家标准3、掌握发动机废气排放的实验方法4、分析实验用发动机的排放情况二、实验原理及方法1、发动机有害排放物的生成机理汽车发动机在燃烧过程中产生的有害成分主要为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NO x）、硫化物（SO x）、铅化物和微粒等。

1）、氮氧化合物（NO x）根据高温NO反应机理，产生NO的三要素是温度、氧浓度和反应时间，即在足够的氧浓度条件下，温度越高和反应时间越长，则NO的生成量越大。

2）、一氧化碳（CO）CO是一种不完全燃烧的产物，CO的生成主要受混合气浓度的影响，在过量空气系数φa＜1的浓混合气工况时，由于缺氧使燃料中的C不能完全氧化成CO2，CO作为其中间产物生成。

3）、炭氢化合物（HC）汽车排放的HC来自未燃的燃油和润滑油。

不同排放法规对HC排放的定义有所不同，如表1所示，可分为总碳氢化合物（THC，Total Hydrocarbon），非甲烷碳氢化合物（NMHC，Non Methane Hydrocarbon）以及非甲烷有机气体（NMOG，Non Methane Organic Gas）。

包括中国、日本和欧洲各国在内的大部分国家，都将总碳氢化合物作为HC排放的评价指标。

表1 不同排放法规对HC的定义HC在柴油机和汽油机中的生成机理有所不同，这主要是因为两者的工作过程和燃烧方式不同，以下分别进行介绍。

（一）HC在汽油机中的生成机理在以预均匀混合气进行燃烧的汽油机中，HC与CO一样，也是一种不完全燃烧（氧化）的产物，因而与过量空气系数φa有密切关系。

1、不完全燃烧2、壁面淬熄效应3、壁面油膜和积碳的吸附（二）HC在柴油机中的生成机理由于柴油机的燃烧是扩散燃烧，燃油在燃烧室内的停留时间要比汽油机短得多，绝大部分工况得过量空气系数远大于汽油机，因而其混合气浓度梯度极大，局部区域的φa可在0～∞之间，周边区域φa趋向于∞，几乎没有燃油（尤其是小负荷时），因而受淬熄效应和油膜及积碳吸附的影响很小，这是柴油机HC排放低于汽油机的原因。

不同技术路线柴油机运行WHTC循环排放特性研究

中汽中心科研课题研究报告不同技术路线柴油机运行WHTC循环排放特性Emission Characteristic of Diesel Engines with Different Technical Routes Running WHTC Cycle课题编号：13142309承担部门：试验所课题负责人：尹超完成日期：2013年5月目录第一章研究背景和试验方案 (4)1.1 欧洲重型柴油车辆排放测试循环的发展 (4)1.2 北京市地方标准采用WHTC循环的背景 (6)1.3试验方案 (8)1.3.1 试验发动机和测试系统 (9)1.3.2 WHTC试验流程 (10)第二章SCR柴油机运行WHTC循环的排放特性 (12)2.1 试验发动机和研究内容 (12)2.2 WHTC与ETC排放对比 (12)2.2.1 潍柴WP5.200E40发动机WHTC与ETC排放对比 (12)2.2.2 福田戴姆勒OM457LA.IV/4发动机WHTC与ETC排放对比 (14)2.3 冷启动WHTC循环与热启动WHTC循环对比 (15)2.3.1 冷启动和热启动循环发动机运行状态差异 (15)2.3.2 冷启动和热启动循环发动机排放差异 (19)2.4 本章小结 (21)第三章DOC+POC柴油机运行WHTC循环的排放特性 (22)3.1 试验发动机和研究内容 (22)3.2 WHTC与ETC排放对比 (22)3.2.1雷沃IE4D160-e4EP发动机WHTC与ETC排放对比 (22)3.2.2扬柴YE4DB1-40发动机WHTC与ETC排放对比 (23)3.3冷启动和热启动循环发动机排放差异 (24)3.4 本章小结 (26)第四章DPF柴油机运行WHTC循环的排放特性 (27)4.1试验发动机和研究内容 (27)4.2 WHTC与ETC排放对比 (27)4.2.1福建奔驰651955发动机WHTC与ETC排放对比 (27)4.2.2卡特彼勒C18IVH发动机WHTC与ETC排放对比 (28)4.3冷启动和热启动循环发动机排放差异 (29)4.4 本章小结 (31)第五章总结与展望 (32)参考文献 (34)附件 (35)摘要本课题对采用SCR、EGR+DOC+POC，以及EGR+DOC+DPF三种不同技术路线的6台柴油机进行了DB11/964-2013规定的WHTC试验和GB17691-2005规定的ETC试验。

重型柴油车污染物排放量计算方法比较分析

第18卷第12期装备环境工程2021年12月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·19·重型柴油车污染物排放量计算方法比较分析张红玉，王华（32392部队，昆明 650222）摘要：目的计算大功率大吨位级重型柴油车的污染物排放量。

方法根据《公路隧道通风设计细则》和世界道路协会（PIARC）2012年技术报告，分别计算32 t重型柴油车的污染物排放量和稀释污染物所需的通风量，对比分析两种计算方法的差异。

结果对《公路隧道通风设计细则》中柴油车的车型系数和海拔高度系数提出建议。

根据世界道路协会（PIARC）2012年技术报告，在0~2000 m低海拔地区，国产32 t柴油车的CO、NO x和烟尘排放量分别为88.6、166.0 m3/(h·veh)和84.2 m2/(h·veh)，如果考虑NO x的空气污染，稀释单辆国产32 t柴油车排放污染物所需空气量约为33 000 m3/h；如果不考虑NO x的空气污染，所需空气量约为28 000 m3/h。

结论结合工程实际，建议大功率大吨位级重型柴油车的污染物排放量根据世界道路协会（PIARC）2012年技术报告进行计算。

关键词：大功率大吨位级；重型柴油车；污染物排放量；通风量中图分类号：TJ81 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2021)12-0019-06DOI：10.7643/issn.1672-9242.2021.12.004. All Rights Reserved.Comparative Analysis for Calculating Methods of HGV EmissionsZHANG Hong-yu, WANG Hua(Unit 32392 of PLA, Kunming 650222, China)ABSTRACT: The purpose of this paper is to calculate vehicle emissions from high power and large tonnage diesel vehicle. Ac-cording to “Guidelines for Design of Ventilation of Highway Tunnels” and the report provided by The World Road Association(PIARC) in 2012, the pollutant emissions of 32 t heavy-goods diesel vehicles and ventilation volume required to dilute pollut-ants are calculated respectively, and the differences between the two calculation methods are compared and analyzed. Proposereasonable suggestions for vehicle type factor and altitude factor for “Guidelines for Design of Ventilation of Highway Tunnels”.According to the report provided by PIARC in 2012, in 0~2000 m altitude area the emissions of CO, NO x and PM from domes-tic 32 t diesel vehicle are 88.6, 166.0 m3/(h·veh) and 84.2 m2/(h·veh) respectively. The air volume flow necessary for pollutantdilution is about 33,000 m3/h if air pollution of NO x is considered. If not, 28,000 m3/h is required. Combined with project ex-perience, it is suggested the report provided by PIARC in 2012 should be the suitable method for calculating high-power andlarge-tonnage HGV emissions.KEY WORDS: high power and large tonnage; HGV; vehicle emission; ventilation收稿日期：2021-06-15；修订日期：2021-08-20Received：2021-06-15；Revised：2021-08-20作者简介：张红玉（1985—），女，硕士，高级工程师，主要研究方向为防护工程设计。

柴油机EGR系统稳态及瞬态性能研究

第一章绪论
(2) 进气节流式 EGR系统节流式 EGR系统的结构如图1-2 所示该系统利用节流阀的节流使进气管产生这是因为柴油机处在大负荷工况时 , 负压来引导废气再循环,并可以根据柴油机负荷的不同来调节 EGR率的大小,小负荷时用较高的EGR率,大负荷时用较低的 EGR 率阀的气流也较小为了满足动力性的要求,要使节流阀开度大,而且增压后的进气压力高,因此流经 EGR 当柴油机工作在小负荷工况时,柴油机的空燃比大,允许节流阀开该装置结构简单,具有很高的实用性,但节流阀的节度小,以保证较大的废气回流量
表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担
学位论文作者签名陈源源
日期
2006 年 2 月 20 日
上海交通大学学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文
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上海交通大学硕士学位论文
第一章绪论
(4) 带文丘里混合器的 EGR系统文丘里式EGR系统见图1-4所示,该系统根据文丘里管的原理制作而成,文丘里管由收缩段和扩散段所组成, 利用文丘里管缩口处气体流动产生的真空负压来引导废气循环该装置的布置简单而且文丘里混合器制造简单,成本低,适于大批量应用
从后置冷却器出来的空气左边流进用钛合金制作涡轮叶片不断调节输出端
连接于文丘里混合器顶端的小管子输送无废气的压缩空气进入 EGR控制阀与 VGT配合 ECM 操纵切断进入气缸废气流量 ECM监控涡轮便于在该

某柴油机WHTC循环试验研究

1 试验边界及研究方法
表 2 发动机试验边界
项目
参数
大气压力/kPa
101.3
环境温度/益
25
环境湿度/%
45
排气背压/kPa
50
SCR催化效率
65%
试验样机为高压共轨柴油机，最高可达到 1800bar，发
动机基本参数见表1 所示。
W H TC循环和热态循环中的排放物的差异进行了详细的
根据车辆本身的硬件能力及实际使用环境，包括车辆研究。在冷态 W H TC循环下，由于进气流量较低，燃油雾
பைடு நூலகம்
O2 + n 寅 n o + O
200益的区间，超出部分累计时间长度为180s ，约占整个区
N + OH 寅 NO + H
间长度的 1/3左右，此时的 S C R 系统已经介入，但对 NOx
NO + H2O 寅 NO2 + OH
的催化效率低、催化时间短；从第 1200s开始到试验结束，
Internal Combustion Engine & Parts
• 33 •
某柴油机 W H T C 循环试验研究
陈玮;王超;赵小虎;赵龙
(安徽江淮汽车股份有限公司，合肥 230601)
摘要：本文分析了 WHTC循环的特点，探讨了冷、热态WHTC循环的排放标定策略，同时对某京五SC R 柴油机进行了试验研究，验证了轨压、新鲜进气量等燃烧参数对S C R 入口温度的影响，最终调整后的燃烧参数后WHTC循环平均温度达到238益，同时对后处理进行了热管理，最终整个WHTC循环平均温度达到256益，SCR后处理效率达到7 1 % ，该结果满足了京五阶段WHTC循环排放对 S C R 转化效率的要求。

瞬态工况下EGR率测量方法的研究_朱昌吉

条件为 : EGR气体和新鲜空气混合过程为绝热混
合 ,不计散热损失。
测温传感器为有高响应性的热线 ,热线温度
传感器结构见图 2。热线焊接在细钢针的两个尖
图 2 热线传感器结构简图 F ig. 2 Struture d iagram of therma l sen sor
2 过渡工况数据采集系统
(吉林大学汽车工程学院 , 吉林长春 130022)
摘要 : 稳态工况 EGR率的测量通常采用测量 CO2 浓度的方法 ,在瞬态工况下 CO2 分析仪存在响应滞后的问题 ,提出利用热力学能量守恒原理 ,通过测量 EGR混合前后的气体温度 ,计算出基于质量比率的 EGR 率 ,并对测量精度进行了分析 ,与目前国内外通用的测量 CO2 的浓度来计算 EGR 的方法进行了比较。温ห้องสมุดไป่ตู้法测量的 EGR率基本上可以满足瞬态下 EGR 率的测量要求。关键词 : 过渡工况 ; EGR; EGR率瞬态测量中图分类号 : TK421 文献标志码 : A
境大气中 CO2 的体积分数来确定的。其计算公式为 [ 10 ]
ηEGR
< < = - CO2in
CO 2h
<CO 2out
×1000 /0
式中 : <CO2in为进气总管内气体 CO2 的体积分数 ;
<CO2h为周边环境大气中 CO2 的体积分数 ; <CO2out
为排气中 CO2 的体积分数。
图 8所示加 EGR 阶跃过程空气的响应时间为 0. 45 s, EGR 的响应时间为 0. 55 s, EGR 的响应时间不会超过空气的响应时间 ,可以认为与实
图 6 热线标定曲线 F ig. 6 Ca libra ting curve of therma l sen sor

车用国六柴油机氧化亚氮（N2O）排放特性研究

HT250 型电力测功系统、FQ3100DP 型油耗仪、INCA 电
的 NOx 发生副反应生成 N2O
I60 FT SII 型傅里叶变换红外分析仪等设备组成，对发
反应生成的 HC 会在 DOC 贵金属催化剂表面与排气中
［4］
；相比于铁沸石和矾基
SCR 催化剂，铜沸石催化剂更易于生成 N2O［5］；在 SCR
渐缩小，由于 SCR 入口排气温度达到 190℃，尿素喷射
系统开始工作，较低温度下 NH4NO3 受热分解生成 N2O，
且生成速率随着温度升高逐渐加快。1 000 s 以后，随着
SCR 入口排温差距缩小，冷热态 WHTC 的 N2O 排放趋
于一致；循环 1 300 s 以后，由于 SCR 入口温度过高，
气空调、中冷水恒温控制系统、冷却水温控制系统来控
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2023 年第 11 期
总第 318 期
制发动机各项边界条件，发动机台架试验系统示意图
见图 1。
值，其中最大峰值为 265×10-6。循环 0~210 s，排气中
N2O 体积分数先上升后下降，SCR 入口温度在 260 ℃左
右，据此推测 N2O 主要来源为 SCR 催化剂表面 NH4NO3
（19）：4665-4681
［4］Kamasamudram K，Henry C，Currier N，et al N2O formation and miti⁃
图 6 热态 WHTC 后处理前后 N2O 排放
gation in diesel aftertreatment systems［C］SAE Paper 2012-01-1085
测试试验
车用国六柴油机氧化亚氮（N2O）排放特性研究

柴油机瞬态工况原理

柴油机瞬态工况原理1.1引言压燃式（柴油机）发动机最具吸引力的特点是其出色的燃油效率，汽车用柴油机的燃油效率可以达到40%，大型二冲程船用主机和发电机组甚至可以达到50%。

因此，与额定指标相似的点燃式发动机相比，在整个工作范围内，装备柴油机的车辆明显地具有较低的燃油消耗率和二氧化碳排放。

这样在车辆的整个使用寿命里可以节省很多的费用。

另外，柴油机空燃比变化灵敏度低、节流、转矩高、气缸内压力和温度峰值高的特点，支持各种增压方案的应用。

表1.1 从1930到1996年重型卡车用柴油机特征参数最大功率（KW）70-110 107-132 140-154 283-304 309-441最大扭矩（Nm）520-1010 620-1050 680-760 1285-1300 1850-2700排量容积（L）8.5-16.6 8.3-11.6 9.7-12.7 11.5-18.3 12.1-18.3 年代1930s 1955/6 1960 ca.1985 1996(欧Ⅱ)经过这些年来的发展，现在绝大多数压燃式发动机是增压中冷的。

表1.1数据显示，在过去的70年重型卡车的发动机功率明显提高。

输出功率翻了两番，柴油机的排量和转速也有了适度的增加（这主要是燃烧过程和燃料质量改善）。

不同的是，柴油机输出功率的增加主要是靠增压或超高增压实现的，这使发动机功率增大、体积减小，从而使装配在车辆上的发动机更紧凑（尺寸减小）。

涡轮增压对柴油机是有益的，不仅因为增压提高了制动功率，还因为增压可以改善燃油经济性并减少CO2排放。

这主要归功于涡轮增压可以改善工作过程、提高机械效率以及高效的进排气工作。

另外，在某些工况下，还可以减轻废气和噪声污染。

因此，涡轮增压柴油机是如今大中型动力机械（卡车、铁路机车、非道路移动机械、船舶推进、发电机组等，如图 1.1）的最理想动力。

此外，在竞争激烈的汽车市场其市场份额也在不断增加。

事实上，在欧盟市场，柴油机的市场份额已经可以和汽油机相提并论，并且在美国也引起了高度注意，相信这种趋势会继续下去1。

基于WHTC循环的柴油机瞬态工况烟度排放研究

收稿日期：2018－10－10作者简介：张清鲁（1988—），男，硕士，助教，主要研究电控柴油发动机性能标定。

E-mail ：549630836@ 。

DOI ：10.19466/ki.1674－1986.2019.02.005基于WHTC 循环的柴油机瞬态工况烟度排放研究张清鲁，任锦玲，隋振富（山东科技职业学院汽车工程系，山东潍坊261053）摘要：为了研究电控高压共轨柴油机的瞬态烟度排放，根据环保法规中要求的WHTC 瞬态循环，将其转化成试验发动机循环工况。

通过运行试验柴油机的WHTC 循环试验，分析柴油机瞬态过程中烟度排放过大的原因。

基于原因分析，建立瞬态轨压模块进行降烟度排放试验。

通过提取WHTC 循环片段标定瞬态轨压值进行验证。

试验结果表明：通过标定瞬态轨压可以明显降低瞬态过程中的烟度排放，发动机整个WHTC 循环烟度排放也能明显降低。

关键词：瞬态过程；烟度；WHTC ；标定；循环试验中图分类号：D470文献标志码：B 文章编号：1674－1986（2019）02－019－06Study on Smoke Emission of Diesel Engine under Transient Operating ConditionsBased on WHTC CycleZHANG Qinglu ，ＲEN Jinling ，SUI Zhenfu（Department of Automotive Engineering ，Shandong Vocational College of Science ＆Technology ，Weifang Shandong 261053，China ）Abstract ：In order to study the transient smoke emission of the electronically controlled high pressure common rail diesel engine ，according to WHTC （world harmonized transient cycle ）transient cycle in environmental protection laws and regulations ，WHTC cycle was transformded into operating cycle of the tested engine．The cause of excessive smoke emission during the transient process of diesel engine was analyzed by the WHTC cycle test of a diesel engine．According to the analysis reason ，the smoke reduction test was carried out by establishing transient rail pressure module．The transient orbital pressure value was calibrated by extracting WHTC cycle segment for verification．The test results show that the smoke emission in the transient process can be significantly reduced by the calibration of transient rail pressure ，and the smoke emission of the whole WHTC cycle can also be significantly reduced．Keywords ：Transient process ；Smoke ；World harmonized transient cycle ；Calibration ；Cycle test0引言在国家“金山银山不如绿水青山”的号召下，在国内汽车保有量突破2.9亿辆之际，研究和降低汽车排放污染物成为很重要且见效显著的一种途径。

基于GT-POWER柴油机稳态工况下排放性能仿真研究

Ｏ引言
节能与减排是现在全球面临的严峻问题。为了满足安全排放法规．需要提高发动机的动力性、
燃机工作过程计算模型，可预测稳态或瞬态的发动机性能，如：所有管路段的流量和流速，系统的温度
和压力，发动机充气效率、功率、扭矩，燃烧率模型，汽油机ＮＯ的排放，柴油机ＮＯ和微粒排放［２ห้องสมุดไป่ตู้１。也可以用于发动机动力系统的控制系统分析，适用于
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｐｔｉｏｎｓｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｉｎｊｅｃｔｉｏｎｔｉｍｉｎｇａｎｄｉｎｊｅｃｔｏｒｎｏｚｚｌｅｈｏｌｅａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｎ．
ｃｏｎｔｒｏｌｅｎｇｉｎｅｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｎｇ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄａｐａｒａｍｅｔｅｒ
［文献标志码］Ａ
［文章编号］１６７３ — ３１４２（２０１３）１１－００２５ — ０５
ＤｉｅｓｅｌＥｍｉｓｓｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｉｎＳｔａｂｌｅＯｐｅｒａｔｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＧＴ－ＰＯＷＥＲ

国六阶段重型柴油机开闭式曲轴箱通风系统排放特性研究

文章编号：2095－6835（2022）14－0099－03国六阶段重型柴油机开/闭式曲轴箱通风系统排放特性研究刘冰（招商局检测车辆技术研究院有限公司，重庆400000）摘要：重型柴油机国六排放标准对曲轴箱排放提出了明确的要求，曲轴箱排放受到人们越来越多的关注。

以一台四缸增压中冷柴油机为对象，探究开/闭式曲轴箱系统的重型柴油机在国六标准循环下的排放特性。

研究结果表明，在WHTC冷态、WHTC热态、WHSC这3种循环中常规气体污染物CO、NO x、THC都表现为开式排放高于闭式，而非常规气态污染物NH3则表现为仅冷态循环下开式高于闭式；3种循环中在开/闭模式下PM和PN排放差异巨大，其中开式PM排放是闭式的5倍左右，PN则能达到数10倍；在开/闭2种模式下，WHTC循环的比油耗开式明显高于闭式，而WHSC循环中开/闭式比油耗几乎一致。

关键词：曲轴箱排放；开/闭式；柴油机；国六标准中图分类号：TK423文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2022.14.0321研究背景发动机运行时，高温高压的气体会通过活塞与气缸之间的间隙窜入曲轴箱中。

这些废气中含有大量的水蒸气及未燃碳氢会对机油造成稀释和氧化，从而影响发动机的可靠性。

因此，国六以前绝大部分车用柴油机和非道路柴油机都采用开式曲轴箱通风系统，即曲轴箱废气通过油气分离器后气体直接排入大气。

开式曲轴箱通风系统可以避免废气再进入气缸燃烧对增压器及后处理系统的影响[1]，而且结构简单无需维护。

但随着生态环境部于2018年正式发布重型柴油车国六排放标准，对车用柴油机曲轴箱通风系统提出明确要求[2]。

标准要求企业可以采用开式或闭式曲轴箱通风系统，如果采用闭式系统则不允许将曲轴箱废气排入大气，企业需采用强制通风系统将曲轴箱废气引入燃烧室二次燃烧燃烧。

二次燃烧可以避免曲轴箱窜气对大气的直接污染，但窜气中机油的燃烧会产生大量微粒，其中的纳米级微粒会对人体造成严重伤害[3-4]。

重型商用车工况法油耗试验浅析

重型商用车工况法油耗试验浅析作者：刘亚飞来源：《科协论坛·下半月》2013年第07期摘要：重型商用车工况法油耗是一个全新的检测项目，在国际上也是一个比较前沿的课题。

以GB/T 27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》为基础，对重型商用车工况法油耗的试验方法进行简明扼要的概括和总结。

依托试验积累，对车辆准备、阻力及惯量设定、车辆加载、驾驶员操作等影响因素进行分析，并提出合理化建议。

关键词：重型商用车工况法油耗中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）007-024-021 前言近年来，我国汽车工业发展迅猛，继2009年成为世界第一大汽车产销国后，一直稳坐头把交椅，2012年，我国汽车产销量更是双双突破1900万辆。

随着环保节能的呼声越来越高，在技术标准方面，乘用车及轻型商用车从2001年开始，制定和修订了一系列标准，在推动汽车节能技术进步方面发挥了积极的作用。

而作为我国道路运输特别是客货运输的主体的3.5吨以上的重型商用车，其油耗标准GB/T 12545.2-2001《商用车辆燃料消耗量试验方法》由于制定年代较早，技术内容较为陈旧，且采用模态试验工况，已不能适应当前重型商用车技术发展的需要。

因此，国家制定了GB/T 27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》，于2012年1月1日正式执行。

由于重型商用车种类多、质量跨度范围大，滑行试验方法特殊，加上试验使用的重型转鼓价格昂贵，国内从事该项试验的机构并不多，故对标准的理解可能存在误区。

笔者在大量试验的基础上，对工况法油耗试验进行了简明扼要的概括和总结，对试验过程的技术要点进行了总结分析，供大家参考。

2 车辆试验工况循环分类GB/T 27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》以世界重型商用车辆瞬态循环（WTVC，World Transient Vehicle Cycle）为基础，调整加速度和减速度形成的C-WTVC驾驶循环为试验工况，适用于最大总质量超过3500 kg的燃用汽油或柴油的重型商用汽车（仅包含运输类，不包括专用作业类、全轮驱动类产品），按照用途和使用条件将车辆分为半挂牵引车、自卸汽车、货车（不含自卸汽车）、城市客车和客车（不含城市客车）五大类，由于车辆特性和使用条件不同，试验工况也不同，在进行道路行驶阻力滑行时初始速度要求也不一致，其差别如表1所示。

车用柴油机瞬变工况性能劣变及其控制策略

02
开发智能控制算法
应用先进的控制算法可以实现对发动机的精确控制，提高发动机的性能和可靠性。
03
实现与车辆其他系统的协同控制
将发动机控制系统与车辆其他系统（如变速器、制动系统等）进行协同控制，可以实现整车的优化控制，提高车辆的性能和安全性。
04
车用柴油机瞬变工况性能劣变试验研究
试验方案与试验条件
采用多孔燃烧室
多孔燃烧室可以增加燃油与空气的接触面积，促进混合气的形成和燃烧。
采用可变压缩比技术
可变压缩比技术可以根据发动机的负荷和转速自动调整压缩比，以实现最佳的燃烧效果。
开发智能控制系统
01
采用先进的传感器技术
应用先进的传感器技术可以实时监测发动机的工作状态和运行参数，为控制策略提供准确的数据支持。
分析瞬变工况下影响柴油机性能的主要因素，如进气系统、燃油喷射系统、冷却系统等。
探讨瞬变工况下柴油机性能劣变的机制，包括燃烧过程的不稳定、部件磨损加剧、油膜剥离等。
05
车用柴油机瞬变工况性能劣变控制策略优化
控制策略优化的必要性
提高燃油经济性
优化控制策略可以降低燃油消耗，提高车辆的燃油经济性。
实验优化
通过实验手段，对不同的控制策略进行测试和比较，选择最优的控制策略。
控制策略优化实例分析
案例一
某重型商用车企业通过优化控制策略，使得车辆在城市工况下的燃油消耗降低了10%。
案例二
某柴油机制造商通过优化控制策略，成功降低了某型号柴油机的排放污染物。
06
车用柴油机瞬变工况性能劣变控制策略展望
数据采集
通过测量仪器实时采集柴油机的运行数据，包括转速、负载、燃油消耗量、排放物浓度等。

柴油机瞬态试验循环的线性回归分析

０７３）３０６（中国北方发动机研究所，山西大同
摘要：介绍了柴油机排放的瞬态试验循环，引入了试验循环有效性判断的依据，就某６缸发动机的瞬态试验并
循环进行了线性回归分析研究。在允许点删除前后、同时间延迟及设定量设置值和执行值不同情况下针对转不
值偏离设置值使实际试验循环偏离目标试验循环较远，致循环有效性不能得到正确评价。以关键词：油机；态试验循环；性回归分析；放柴瞬线排中图分类号：Ｋ２Ｔ４７文献标志码：Ｂ文章编号：０１２２（０００ — ０２０１０—２２２１）５０５—４
速、矩和功率循环特征参数进行了线性回归分析。结果表明：包括允许删除工况点的条件下，扭在负扭矩工况点对
线性回归分析结果影响较大；定值和实际反馈值的线性回归分析存在最佳延迟时间；验过程中设定量的执行设试
收稿日期：０００ — ９２１ — ６２；修回日期：２１ — ９２０００ — ６
图２瞬态试验循环归一化
作者简介：树德（９９）男，士，冀１７一，硕主要研究方向发动机排放和ＥＵ标定；ｈｄａｅ＠１６ｃｍ。Ｃｓｕｉｎｒ２．ｏ

重型柴油机国VI与国V法规比对研究

国Ｖ排放法规采用了ＥＳＣ稳态试验循环（表隹增加了非标准循环。非标佳循环要求包括发动机
１），而国Ｖｌ排放法规则采用了全球统一的重型车台架试验（ＷＮＴＥ）和整车实际道路车载排放试验
稳态测试循环，即ＷＨＳＣ（ＷｏｒｌｄＨａｒｍｏｎｉｓｅｄ（ＰＥＭＳ）２个方面。
国Ｖｊ标；佳中的ＷＨＳＣ和国Ｖ标准的ＥＳＣ均是排放测试（表３）。
１３工况，但它们的工况点和相应的权重均不同：
ＰＥＭＳ车辆试验路线应包括：市区路、市
ＷＨＳＣ＠工况点负荷更低，而ＥＳＣ工况点相对负荷郊路和高速路，上述３种道路类型，应根据车辆
ＴｒａｎｓｉｅｎｔＣｙｃｌｅ）。
于Ｍ１、Ｎ１类车辆为９Ｏｋｍ／ｈ）。市区路车辆平
区墨匠圄圆函圃
ＲＥＳＥＡＲｃＨｌ研究
表１国ＶＥＳＣ试验循环
表２国ＶｌＷＨＳＣ试验循环
工况号转速规范例％
１
ｏ
２
５５
３
５５
４
５５
５
３５
６
２５
７
４５
于２０１９年７月１日开始实施。
出现了发动机在标准循环工况下达到标准限值，在
标；佳循环工况以外排放控制装置不起作用或效率很
测试循环比对
稳态测试循环比对
低，导致重型汽车在实际道路行驶时排气污染物超标的现象。为了防止和避免这种现象出现，国Ｖｌ标

基于简易瞬态工况法的在用汽油车排放特性试验研究

车用发动机VEHICLE ENGINE No.1(Serial No.252)Feb.2021第1期（总第252期）2021年2月基于简易瞬态工况法的在用汽油车排放特性试验研究高冬冬，罗马吉，刘成（武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北武汉430070）摘要：以2009年捷达车1.6L自然吸气汽油机为研究对象，搭建汽车尾气测试转鼓试验台架，安装自主研发的EGR系统和市售的三元催化器控制装置，结合GB18285—2018《汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》中简易瞬态工况法进行排放试验，综合评价了以上排放控制技术对在用轻型汽油车排放特性的影响。

结果表明：发动机引入EGR气体后，NO’排放明显下降，随着EGR阀开度不断增大，NO#排放下降幅度也逐渐增加，CO和HC排放呈现先降低后升高趋势；更换三元催化器后，有害排放污染物中CO、HC和NO’明显降低，CO排放近乎零排放，催化转化效果极其明显；三元催化器结合EGR系统后，有害污染物排放均有所降低，在EGR阀开度2%〜10%范围内，随着EGR阀开度增大，NO’排放明显减低，CO和HC排放略有上升的负面效果因三元催化器净化而抵消。

关键词：汽油车；简易瞬态工况法;废气再循环;催化转化器;排放特性DOI：10.3969/j.issn.l001-2222.2021.01.015中图分类号:TK417文献标志码：B文章编号：1001-2222（2021）01-0087-06随着我国经济的快速发展，汽车保有量与日俱增，汽车作为一种移动污染源，排出的有害气体不仅影响着人类的生存环境，同时也给人们的生活健康带来了危害。

2019年中国环境保护部发布［叮的《中国机动车环境管理年报》表明，全国机动车CO、HC、NO’和PM的污染物排放总量初步核算达到4065.3万t,其中，CO排放3089.4万t,HC排放36&8万t,NO’排放562.9万t,PM排放44.2万t o 汽车是机动车大气排放污染物的首要承担者，为此我国制定了一系列环保法规，限制在用轻型汽油车有害污染物的排放，如2019年5月1日起施行的GB18285—2018】2］《汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》。

发动机瞬态排放特性(精)

.1 发动机的稳态排放特性3.1.1 汽油机的稳态排放特性图3-1、图3-2和图3-3分别为一台比较有代表性的排量为2L 的4气门现代车用进气道电子喷射汽油机的CO 、HC 和NO X 稳态排放特性图。

各种排放均用比排放量（比排放量指每千瓦小时所排放出的污染物的质量）表示。

实际上，发动机有害排放物对大气污染的程度，不仅取决于其排放浓度x i (ppm)，而且还取决于其质量排放量G i （g/h ），二者之间的关系为：310-⨯=i i g i x V G ρ （3-1）式中： V g -排气容积流量(m 3/h)；ρi -污染物的密度(kg/m 3)。

图 3-1 汽油机CO 比排放特性图 3-2 汽油机HC 比排放特性图3-3 汽油机NOx比排放特性对于量调节的汽油机来说，其排气容积流量既与转速有关，也与负荷有关。

因此，其污染物排放量的变化规律是不同于污染物浓度的。

由图3-1可见，为了满足三效催化转化器高控制在1.0左右，效率工作的要求，现代车用汽油机在常用的部分负荷区将过量空气系数a所以CO的排放较低，而在负荷很小时，为了保证燃烧的稳定，混合气被适当的加浓，从而导致了CO的排放略有上升。

当工作负荷接近全负荷时，为了使发动机能发出较大的功率和转矩，混合气被显著加浓，从图中可以看到，CO的比排放量开始急剧升高，而绝对排放浓度和质量则上升更快。

图3-2表示了车用汽油机未燃HC排放量的变化趋势。

从图中可见HC的变化趋势和CO 比较相似，中等负荷时比排放量较小，大负荷和小负荷时相对增加。

但有两个不同之处：一是HC在全负荷时其排放没有像CO那样显著增加，只是稍有增加，基本和中等负荷时保持同一水平；二是小负荷时HC比排放量随负荷的减小增加的程度更加明显。

CO和HC生成机理不同可以解释造成这种两种情况的原因。

在大负荷时采用过浓的混合气来提供更大的功率和转矩，这时氧气相对较少，燃料不可能完全氧化，从而生成大量的CO，而HC的排放主要来自淬熄等多相因素，每循环绝对排放量的变化是不大的，当汽油机转速一定时，随着负荷增加，空燃比增大，混合气变稀，排气中HC比排放量下降。

重型商用车发动机测试用典型工况编制说明

《重型商用车发动机测试用典型工况》编制说明一、工作简况1.1任务来源《重型商用车发动机测试用典型工况》团体标准是山中国汽车工程学会批准立项。

文件号中汽学函【2018】号，任务号为：2018-28。

本标准由中国汽车工程学会XX分会提出，我起草。

1.2编制背景与目标降低汽车尾气排放，是汽车行业必须要面对和解决的问题。

重型商用车的节能和污染物防治是我国机动车绿色发展的重要措施，随着国家的能耗排放法规日趋严格，重型商用车辆在节能减排技术优化上面临更大挑战。

重型商用车的排放是通过发动机台架试验进行间接认证的，其中发动机测试工况是台架试验的必需输入参数。

U前，我国重型商用车发动机台架试验所使用的工况是欧洲ETC瞬态循环和ESC稳态循环，国内相关研究表明，我国车辆实际运行中的发动机转速、负荷分布特征与以上循环差异较大，从而导致了实际工况下的排放数据和法规工况下的认证结果存在较大偏差。

本标准提供一种更加符合我国重型商用车实际运行惜况，且能够较好地代表其发动机运行悄况的重型商用车发动机测试工况。

1.3主要工作过程本标准由中国汽车技术研究中心有限公司进行起草，于2017年开始学习，密切跟踪欧洲、美国和日本等国家的发动机工况开发方法和体系构成。

2018年4月份, 成立工况开发方法论研究组，通过多轮讨论并邀请国内主流整车、发动机和零部件有关专家进行指导，最终于2018年6月确定发动机测试工况的开发方法论。

2018年6月27日在昆明召开了 "中国工况”系列标准立项审查会，会议上由中国汽车技术研究中心有限公司对本标准的任务来源、技术内容、编制说明等进行了简要介绍，并宣布成立标准起草组。

于2018年4月至2018年11月，按照方法论开发了由发动机瞬态和稳态试验循环组成的重型商用车发动机测试工况。

2018年11月至12月进行了标准草案编写工作；2019年1月份对草案进行了申报、修改及讨论。

起草组通过验证已有分析结果进一步优化工况，2019年6月30日形成征求意见稿。