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· 優(yōu)化催化器
①提高貴金屬含量
②優(yōu)化催化器的布置位置,采用緊耦合催化器
③增加催化器目數(shù)(比如600目或750目)
④對(duì)于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),采用電子廢氣門或負(fù)壓控制廢氣門
· 優(yōu)化燃油系統(tǒng),改善燃油霧化
對(duì)于PFI 發(fā)動(dòng)機(jī)
①提高系統(tǒng)油壓,改善燃油霧化
②優(yōu)化噴射導(dǎo)向
③采用多孔噴油器
④采用雙噴油器
對(duì)于GDI發(fā)動(dòng)機(jī)
①提高最大系統(tǒng)油壓
②優(yōu)化噴射導(dǎo)向
·優(yōu)化空氣系統(tǒng)
①對(duì)于增壓發(fā)動(dòng)機(jī),增大發(fā)動(dòng)機(jī)滾流比,并合理選擇增壓器
②采用雙VVT,在冷機(jī)狀態(tài)下采用較大的氣門重疊角獲得更大的內(nèi)部EGR率,有效加熱混合氣,改善燃油霧化
·優(yōu)化匹配
①對(duì)于GDI發(fā)動(dòng)機(jī),合理匹配多次噴射,最大程度做好推遲點(diǎn)火角與怠速穩(wěn)定性的平衡,以加速催化器起燃
②對(duì)于GDI發(fā)動(dòng)機(jī),提高冷機(jī)階段的系統(tǒng)油壓,改善燃油霧化
③優(yōu)化氣門重疊角
降低PN排放措施
PFI發(fā)動(dòng)機(jī)PN排放的來源主要有以下三個(gè)方面:
1.進(jìn)氣氣閥內(nèi)表面及其閥座和燃燒室頂部油膜。PFI發(fā)動(dòng)機(jī)中,通常燃油被噴油器噴入進(jìn)氣道,在進(jìn)氣道內(nèi)同進(jìn)氣充量進(jìn)行混合。當(dāng)出現(xiàn)一些不利因素如噴油量較大,溫度較低時(shí),燃油和空氣混合不充分,容易在進(jìn)氣閥附近的進(jìn)氣道壁面形成較多的液態(tài)油膜堆積。當(dāng)進(jìn)氣閥打開時(shí),部分液態(tài)燃油隨進(jìn)氣氣流進(jìn)入氣缸內(nèi),分布在進(jìn)氣氣閥內(nèi)表面、進(jìn)氣氣閥閥座以及燃燒室頂部區(qū)域,當(dāng)燃燒發(fā)生時(shí),這些區(qū)域的液態(tài)燃油油膜不完全燃燒,是形成PN的主要來源之一。
2.排氣側(cè)氣缸缸壁油膜。在某些工況下開閥噴射,燃油噴霧和空氣氣流混合不充分,部分液態(tài)燃油顆粒被進(jìn)氣氣流帶到排氣側(cè)的氣缸缸壁積聚,形成液態(tài)油膜,后續(xù)不完全燃燒,形成顆粒排放物。
3.排氣側(cè)氣缸缸壁油膜。在某些工況下開閥噴射,燃油噴霧和空氣氣流混合不充分,部分液態(tài)燃油顆粒被進(jìn)氣氣流帶到排氣側(cè)的氣缸缸壁積聚,形成液態(tài)油膜,后續(xù)不完全燃燒,形成顆粒排放物。
PFI發(fā)動(dòng)機(jī)降低PN排放的措施
1.噴油器霧化設(shè)計(jì)優(yōu)化
當(dāng)PFI發(fā)動(dòng)機(jī)中燃油被噴入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道時(shí),同進(jìn)氣道中的空氣充分混合,隨后混合氣被吸入氣缸中參與后續(xù)的燃燒過程。中小負(fù)荷下,較少的噴油量被噴入進(jìn)氣道,在進(jìn)氣道內(nèi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行蒸發(fā),能夠和空氣充分混合,進(jìn)氣過程中較易形成混合充分均勻的混合氣,在后續(xù)燃燒中充分燃燒,產(chǎn)生的PN排放水平較低。這是PFI發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷條件下PN排放通常優(yōu)于GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的主要原因。但當(dāng)處于大負(fù)荷區(qū)域時(shí),隨著噴油量的增加,燃油在進(jìn)氣門附近形成越來越多的液態(tài)油膜,被帶入氣缸內(nèi)造成較高的PN排放。此時(shí),如何優(yōu)化噴油器噴霧形狀,促進(jìn)燃油噴霧和進(jìn)氣道空氣充分混合,就變得十分重要。
2.噴油時(shí)刻的優(yōu)化
在大負(fù)荷工況下,還可以通過對(duì)噴油器噴油時(shí)刻的優(yōu)化降低PN排放。通常PFI發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油時(shí)刻被控制在進(jìn)氣閥打開之前,燃油在進(jìn)氣道被噴射并和空氣混合,即所謂的閉閥噴射(CVI)。在大負(fù)荷工況下,可以嘗試開閥噴射的噴射策略(OVI),即當(dāng)進(jìn)氣閥打開開始進(jìn)氣過程時(shí),燃油同時(shí)噴入氣缸內(nèi)。這樣,可以利用燃油噴霧和進(jìn)氣氣流運(yùn)動(dòng)的配合達(dá)到混合氣良好混合的目的,以降低PN排放。
3.VVT控制的優(yōu)化
PFI發(fā)動(dòng)機(jī)的PN排放很大一部分來自于起動(dòng)和暖機(jī)過程,此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道壁面溫度較低,噴油器噴霧霧化條件較差,在冷的進(jìn)氣閥附近壁面產(chǎn)生較多的液態(tài)油膜積聚,成為大量顆粒排放物的來源。此時(shí),控制VVT產(chǎn)生較大的氣門重疊角,由于壓差的作用產(chǎn)生內(nèi)部EGR(廢氣再循環(huán))效應(yīng),反流的EGR氣體會(huì)沖刷進(jìn)氣閥上的液體油膜,使之蒸發(fā)和進(jìn)氣充量再次混合,達(dá)到減少油膜促進(jìn)混合氣混合的目的,最終降低PN排放。需要注意的是,加大氣門重疊角和內(nèi)部EGR,往往會(huì)造成燃燒的惡化,燃燒穩(wěn)定性降低。所以,采取此措施需要同時(shí)評(píng)估對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響,找到VVT控制的優(yōu)化點(diǎn),有效降低PN排放,同時(shí)也保證對(duì)燃燒的負(fù)面影響較小。
4.提高系統(tǒng)噴油壓力
提高系統(tǒng)噴油壓力,可以降低起動(dòng)和暖機(jī)時(shí)的PN排放。其機(jī)理是,提高系統(tǒng)噴油壓力,可以降低噴油噴霧油滴SMD,促進(jìn)混合氣的均勻混合過程,從而改善起動(dòng)和暖機(jī)過程中的PN排放。由于生產(chǎn)和測(cè)試條件的限制以及燃油系統(tǒng)耐壓能力的限制,系統(tǒng)壓力只能提高到一定限度,對(duì)排放的改善有限。另外,該措施對(duì)PN排放的改善程度因不同PFI發(fā)動(dòng)機(jī)而異。
5.大進(jìn)氣滾流比的進(jìn)氣道設(shè)計(jì)
研究發(fā)現(xiàn),PFI發(fā)動(dòng)機(jī)采用大滾流比的進(jìn)氣道設(shè)計(jì),能夠強(qiáng)化進(jìn)氣氣流運(yùn)動(dòng),增強(qiáng)燃油和進(jìn)氣充量的均勻充分混合,減少缸內(nèi)液態(tài)油膜的產(chǎn)生,從而降低PN排放。需要指出的是,對(duì)于自然吸氣的PFI發(fā)動(dòng)機(jī),進(jìn)氣道采用大滾流比設(shè)計(jì),可能降低全負(fù)荷工況下的進(jìn)氣效率,影響到最大扭矩的發(fā)揮,需要對(duì)兩個(gè)影響因素進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于增壓PFI發(fā)動(dòng)機(jī),由于增壓系統(tǒng)的幫助,對(duì)最大扭矩往往影響較小。
6.排氣后處理技術(shù)GPF(汽油機(jī)顆粒捕捉器)
和GDI發(fā)動(dòng)機(jī)類似,對(duì)于降低PN排放的后處理技術(shù),PFI發(fā)動(dòng)機(jī)也可以應(yīng)用GPF技術(shù)。GPF可以有效捕捉發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的顆粒物,從而降低PN排放。
GDI發(fā)動(dòng)機(jī)降低PN排放的措施
GDI發(fā)動(dòng)機(jī)PN排放的來源:GDI汽油機(jī)燃燒室內(nèi)顆粒物主要來源有兩類,一是噴油器端部的燃油濕壁,二是燃燒室壁面的燃油濕壁。這兩種燃油濕壁由于油膜不能完全蒸發(fā),均在燃燒過程中產(chǎn)生過濃的擴(kuò)散火焰燃燒,從而導(dǎo)致缸內(nèi)碳煙的生成??梢酝ㄟ^優(yōu)化噴油器的噴孔幾何形狀及內(nèi)流場(chǎng)、優(yōu)化噴霧油束與燃燒室的匹配、以及提高噴油壓力等方法,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的PN排放。
三、國六排放法規(guī)成本費(fèi)用增加分解
經(jīng)環(huán)保部測(cè)算:由國五升級(jí)到國六,輕型汽油車單車升級(jí)成本約需1200元,輕型柴油車單車升級(jí)成本約需500元,具體體現(xiàn)在:
四、國六法規(guī)提前實(shí)施影響總結(jié)
①提前實(shí)施國六標(biāo)準(zhǔn)的省市基本涵蓋了國內(nèi)汽車消費(fèi)的主要區(qū)域,這些區(qū)域最遲將在2019年7月提前實(shí)施國六,較國家規(guī)定(2020年7月1日)提前了一年;
②各汽車廠家需做好最遲2019年7月前國內(nèi)大部分城市提前實(shí)施國六的準(zhǔn)備;
③為了避免二次開發(fā),各汽車廠家可以考慮直接開發(fā)滿足國六b的發(fā)動(dòng)機(jī);
④能滿足國六的發(fā)動(dòng)機(jī)排量基本都在1.4L以上,隨著小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的增多,各車企需重點(diǎn)考慮小排量發(fā)動(dòng)機(jī)如何滿足國六標(biāo)準(zhǔn);
⑤隨著雙積分、限購限行及國六標(biāo)準(zhǔn)提前實(shí)施,后續(xù)部分地區(qū)和城市劃定“零排放試驗(yàn)區(qū)”成為可能,因此各汽車廠商需加快向新能源汽車轉(zhuǎn)型的步伐;
⑥對(duì)于二手車經(jīng)銷商,提前實(shí)施國六標(biāo)準(zhǔn)的地方政府,肯定會(huì)出臺(tái)更嚴(yán)格的政策,限制達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的二手車遷入,并且國五車型保值率將會(huì)大打折扣;
⑦對(duì)于消費(fèi)者,如果計(jì)劃購入新車,需開始考慮是否滿足國六標(biāo)準(zhǔn)或者可以考慮新能源汽車。