两种技术路线的重型车整车载荷对排放的影响研究

摘要

本文以两辆符合国Ⅵ排放水平的重型车整车为研究对象，开展国Ⅵ重型车整车排放实验研究。实验在重型底盘测功机上进行，选取0%、25%、50%、75%和100%整车载荷为不同工况点，运行C-WTVC循环。两辆样车分别采用DOC+SCR+DPF+EGR和DOC+SCR+DPF的后处理技术路线，实验前首先对两辆样车进行重复性排放验证，确定两辆样车的数据一致性与工况跟踪性是否符合实验要求，并对两辆样车进行不同载荷下的阻力参数分析。将氮氧分析仪与 C VS全流稀释采样系统的采样设备并联安装，构建了符合本研究要求的实验系统。实验获得了不同整车载荷工况下的N O x、HC、CO等气体污染物的排放数据，测量了整车颗粒物质量及数量排放情况，利用氮氧分析仪对N Ox排放进行了细化分析并对N H3的排放进行了测量，同时采集了排气温度、N Ox原机排放、EGR流量等车辆基本运行参数。通过数据处理，分析了国Ⅵ重型车在不同载荷工况下N Ox和颗粒物的排放规律，以及N Ox主要组成成分N O、NO2和N2 O的排放规律。探讨了车辆气体和颗粒污染物排放受载荷变化的影响，以及不同技术路线车辆排放受载荷影响差异性。全文工作内容及所得的主要结论概括如下：
　　（1）通过两辆样车的气体污染物排放受载荷变化的影响研究发现，对于达到国Ⅵ排放标准的重型车整车，两种后处理技术路线重型车的HC和C O排放均不受载荷影响。未采用EGR技术的车辆，其NOx排放会随着载荷的增大而降低；采用EGR技术的车辆，NOx排放会随着载荷的增大先升高后降低。
　　（2）通过对NOx排放规律研究发现，在C-WTVC循环实验中，两种技术路线的重型车，其NOx排放均主要由循环起始前半段提供。在循环前500～800s，NOx排放占整个循环的80%以上，且这一比例会随着载荷的增大而增加。载荷通过影响排气温度，改变后处理 SCR催化器工作时间点来影响排放。采用不同技术路线车辆的排气温度受载荷影响不同，采用 EGR技术的车辆其排温上升快，但排气温度随载荷变化的波动范围小；未采用 EGR技术的车辆其排温上升慢，但排气温度随载荷变化的波动范围大。综合来看，未采用EGR技术的车辆，其NOx排放对载荷变化的影响比较敏感，较易受到载荷变化的影响；采用EGR技术的车辆，其NOx排放受载荷变化影响相对较小。
　　（3）通过对NOx原机排放研究发现，在同载荷工况下，NOx原机排放对后NOx的排放影响较大。在循环起始前几百秒，SCR催化器未开始高效转化，此时原机排放水平将直接影响整个循环的排放水平。
　　未采用EGR技术的车辆，其NOx原机排放随着载荷的增大而升高；采用EGR技术的车辆，其 NOx原机排放随着载荷的增大先升高后保持平稳。在不同载荷工况下，两技术路线的车辆，其 N Ox排放均主要受排气温度变化的影响，不受 N Ox原机排放随载荷变化趋势的影响。
　　（4）对NOx进一步分析，以及对NO、NO2和N2O的排放规律进行研究发现，两种技术路线的重型车， NOx各组成成分的排放最大值均会随着载荷的增大而升高，随着载荷的增大更容易出现极端排放情况。对于未采用 EGR技术的国Ⅵ重型车，其N2O排放量较低，N02排放略高；NO、NO2和 N2O的排放都会随着载荷的升高而降低，三者都主要生成于循环的前半段，与N Ox总量的排放趋势一致。采用EGR技术的国Ⅵ重型车，其 N2O排放量较高，NO2排放量极低，且N2O的排放趋势与 EGR流量具有对应一致关系。其中N O和N O2主要产生于循环的前半段，N2 O主要产生于循环的后半段。
　　（5）通过对颗粒物排放规律和受载荷变化影响研究发现，未采用EGR技术的车辆其颗粒物排放主要集中在 C-WTVC循环开始和末尾位置；采用 EGR技术的车辆，其颗粒物排放由整个循环提供。相对于未采用 EGR技术的车辆，其颗粒物排放极端情况较少，在整个循环内呈平稳波动状态，颗粒物排放值范围较小，排放比较稳定，受车辆行驶工况影响较小。未采用 EGR技术的车辆，其颗粒物排放随着整车载荷的变化呈逐渐下降趋势。采用 EGR技术的车辆，其颗粒物排放随着增和的增加先降低后升高。究其原因，低载荷时，少量的 EGR流量会使燃烧持续期变长，延长颗粒物的氧化时间。随着整车载荷的增加，EGR流量逐渐增加，会导致气缸内氧含量减少，燃烧情况变差，降低缸内温度，从而降低颗粒物的氧化速率。

目录

声明

第一章 绪论

1. 1 研究背景及意义

1. 2 重型车排放实验国内外发展和研究现状

1. 3 课题研究主要内容

第二章 重型车整车排放实验研究

2. 1 整车排放实验系统简介

2. 2 实验内容及实验方案

2. 3 实验数据分析

2. 4实验可靠性分析

2. 5 本章小结

第三章 整车载荷对于气体排放污染物影响研究

3. 1 国Ⅵ重型车整车NO x排放规律研究

3. 2 不同载荷工况下排气温度对排放的影响

3. 3 不同载荷工况下NO x原排对排放的影响

3. 4 不同载荷工况下EG R流量对排放的影响

3. 5氮氧化物各类成分的排放规律及受载荷影响研究

3. 6 本章小结

第四章 整车载荷对颗粒物排放污染物影响研究

4. 1 颗粒物数量排放规律

4. 2 不同技术路线的国Ⅵ重型车颗粒物排放受载荷影响

4. 3 本章小结

第五章 总结与展望

5. 1 全文工作总结

5. 2 研究展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文