日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車測(cè)試網(wǎng)

  • 公眾號(hào)

    • 汽車測(cè)試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測(cè)試

燃?xì)庠龀淌交靹?dòng)車加載策略對(duì)NOx排放影響

2021-11-15 19:48:48·  來源：《內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)》  
　
天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于燃燒相對(duì)清潔在商用車領(lǐng)域的需求與日俱增，將其應(yīng)用于增程式混合動(dòng)力車可以有效提升整車經(jīng)濟(jì)性。典型發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段瞬時(shí)NOx排放30 s平均值小于5
天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于燃燒相對(duì)清潔在商用車領(lǐng)域的需求與日俱增，將其應(yīng)用于增程式混合動(dòng)力車可以有效提升整車經(jīng)濟(jì)性。典型發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段瞬時(shí)NOx排放30 s平均值小于550×10占比僅為99.6%，低于京VI法規(guī)要求的100%。本期推文筆者研究了典型增程式混合動(dòng)力燃?xì)廛嚨陌l(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段的運(yùn)行特征，并研究了啟動(dòng)階段加載時(shí)間和路徑對(duì)整車排放的影響和探索了不同加載策略對(duì)達(dá)標(biāo)京Ⅵ法規(guī)的潛力。

一、試驗(yàn)設(shè)備及方法

試驗(yàn)在一臺(tái)插電式增程式混合動(dòng)力燃?xì)廛嚿线M(jìn)行，整車裝配了玉柴YCS04N 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。按照中國典型城市公交循環(huán)(CCBC循環(huán))工況開展試驗(yàn)，其運(yùn)行工況如圖1所示，一個(gè)CCBC循環(huán)約為1 300 s。


圖1 傳統(tǒng)燃?xì)廛嚭吞烊粴庠龀淌交旌蟿?dòng)力車在實(shí)際道路工況的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性
典型天然氣增程式混合動(dòng)力車在實(shí)際道路工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)排放如圖2所示。通過對(duì)圖2中高NOx產(chǎn)生區(qū)域以及其對(duì)應(yīng)的實(shí)際空燃比進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)NOx瞬時(shí)排放值偏高的主要原因是：在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段和加載完成后，由于混合氣濃度不能精確控制，導(dǎo)致空燃比實(shí)際值與目標(biāo)值偏差大，催化器效率低，造成整車NOx排放高。因此，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加載策略進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以改善加載過程的空燃比控制。


圖2 天然氣增程式混合動(dòng)力車啟動(dòng)過程主要參數(shù)變化
試驗(yàn)用增程式混合動(dòng)力車典型的啟動(dòng)過程如圖3所示。在接收到整車發(fā)送的啟動(dòng)指令后，發(fā)動(dòng)機(jī)首先通過被拖轉(zhuǎn)成功啟動(dòng)并回到怠速工況點(diǎn)(即圖3 中t0段)，然后在怠速工況點(diǎn)工作較短時(shí)間后加載至發(fā)電工況點(diǎn)(即圖3中t1段)。為提升整車經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)盡量縮短t0段的時(shí)間占比，同時(shí)由于該時(shí)間段發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷小，NOx排放滿足京Ⅵ法規(guī)要求。在t1階段發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷同步上升，并在3 s內(nèi)從怠速點(diǎn)直接加載至發(fā)電工況點(diǎn)(轉(zhuǎn)速為1 500 r/min、90%負(fù)荷)。



圖3 增程式混合動(dòng)力車典型的啟動(dòng)過程
由于典型啟動(dòng)階段內(nèi)的NOx 排放高無法滿足京Ⅵ法規(guī)，因而針對(duì)t1加載階段設(shè)計(jì)了該階段內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷上升的不同策略(即不同加載時(shí)間和路徑)來研究其對(duì)整車排放的影響。圖4為設(shè)定的不同加載策略。加載策略A對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩同步上升，其中加載策略A有A1和A2兩種不同方案，A1為前面提到的典型快速加載路徑，總加載時(shí)間為3 s，而新設(shè)計(jì)的A2方案總加載時(shí)間從3 s 延長(zhǎng)至40 s。該設(shè)計(jì)是為了縮小實(shí)際空燃比相對(duì)目標(biāo)空燃比的偏離程度。與加載策略A不同的是，加載策略B 的設(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分時(shí)控制，先提升發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速至目標(biāo)轉(zhuǎn)速，再提升發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩至目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，各加載時(shí)間均為20 s，總時(shí)間仍為40 s。這不僅是為了使實(shí)際空燃比的控制更加穩(wěn)定，而且是為了控制發(fā)動(dòng)機(jī)的加載路徑遠(yuǎn)離高NOx生成區(qū)域，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)原排(沒有安裝后處理器時(shí)的排放)。


圖4 新設(shè)計(jì)的加載策略對(duì)應(yīng)的運(yùn)行工況對(duì)比

二、試驗(yàn)結(jié)果及分析

圖5為典型加載路徑(即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩同步上升)中不同加載時(shí)間下瞬時(shí)NOx排放和瞬時(shí)NOx排放30 s均值隨時(shí)間變化。加載時(shí)間3 s(即典型快速加載策略)由于加載時(shí)間過短，啟動(dòng)工況變換過于激烈，發(fā)動(dòng)機(jī)難以對(duì)混合氣濃度實(shí)現(xiàn)精確的控制，導(dǎo)致啟動(dòng)階段的NOx排放較高。當(dāng)延長(zhǎng)加載時(shí)間分別至20、30 和40 s 時(shí)，NOx排放明顯降低，且加載時(shí)間為40 s 時(shí)對(duì)應(yīng)的排放基本能達(dá)標(biāo)北京地區(qū)Ⅵ階段法規(guī)要求?？紤]到在啟動(dòng)階段進(jìn)一步延長(zhǎng)加載時(shí)間可能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性造成不利影響，且40 s加載時(shí)間對(duì)應(yīng)的NOx排放已基本滿足要求。因此，在研究中選擇加載時(shí)間為40 s 進(jìn)行不同加載路徑的設(shè)計(jì)和對(duì)比分析，希望通過加載路徑的優(yōu)化來進(jìn)一步降低NOx排放而不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和響應(yīng)性。


圖5 典型加載路徑中不同加載時(shí)間對(duì)NOx排放的影響
圖6為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的原排NOx萬有特性，可見路徑A(A1和A2)采用轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩同步提升的策略導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)NOx原排較高，難以滿足瞬時(shí)NOx的排放要求。相比路徑A，路徑B在初始加載階段(即提升轉(zhuǎn)速階段)由于發(fā)動(dòng)機(jī)NOx原排低，可以保證整車最終NOx排放滿足法規(guī)要求。同時(shí)，在運(yùn)行的后階段，由于前期工作時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣空燃比實(shí)際值逐漸接近目標(biāo)值，確保滿足催化器對(duì)混合氣濃度的需求，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)原排NOx也保持在較低水平，最終保證了整車NOx排放始終在較低水平。


圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)原排NOx萬有特性
不同加載策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際空燃比的影響如圖7所示。對(duì)于快速加載策略A1在啟動(dòng)加載階段，由于啟動(dòng)過程加載時(shí)間為3 s 過短，啟動(dòng)工況變換過于激烈，發(fā)動(dòng)機(jī)難以對(duì)混合氣濃度實(shí)現(xiàn)精確的控制，導(dǎo)致空燃比實(shí)際值與目標(biāo)值偏差大。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)后，空燃比需要重新進(jìn)入閉環(huán)控制，且空燃比達(dá)到閉環(huán)和自適應(yīng)穩(wěn)定需要一定的時(shí)間，因而難以滿足高效后處理器對(duì)混合氣濃度的控制精度要求。相對(duì)A1加載策略，A2策略保持加載路徑不變而延長(zhǎng)加載時(shí)間為3 s 至40 s。這明顯減小了發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣空燃比的實(shí)際值相對(duì)目標(biāo)值的波動(dòng)，更接近空燃比的控制目標(biāo)值，有助于整車NOx排放的改善。新設(shè)計(jì)的加載策略B相對(duì)策略A1不僅延長(zhǎng)了加載時(shí)間還改變了加載路徑。整體混合氣濃度波動(dòng)相對(duì)較小，特別是啟動(dòng)階段和加載完成后，進(jìn)一步確保了整車排放的合規(guī)性。


圖7 不同加載策略的實(shí)際空燃比
圖8為不同加載策略對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)NOx排放和瞬時(shí)NOx排放30 s平均值。發(fā)動(dòng)機(jī)采用常規(guī)快速加載策略A2在啟動(dòng)階段NOx排放偏高，主要是因?yàn)樵撾A段內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣空燃比實(shí)際值與目標(biāo)值差異較大，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)原排對(duì)整車最終尾氣排放有決定性作用。圖8a所示對(duì)于加載策略A2，混合氣濃度相對(duì)目標(biāo)值之間波動(dòng)的改善，顯著降低了啟動(dòng)階段和加載完成后的瞬時(shí)NOx排放峰值。而對(duì)于加載策略B，發(fā)動(dòng)機(jī)原排的降低和混合氣濃度控制的改善進(jìn)一步降低了啟動(dòng)階段的瞬時(shí)NOx排放峰值。從圖8a中還可以看出，加載策略B在加載完成后的NOx排放峰值已不存在，NOx保持在低排放水平。這主要得益于該策略對(duì)空燃比的影響(圖7)。綜上所述，相對(duì)于加載策略A1，新設(shè)計(jì)的加載策略A2和B通過改善發(fā)動(dòng)機(jī)原排和空燃比的控制降低了瞬時(shí)NOx排放，從而減小了瞬時(shí)NOx排放30 s平均值如圖8b所示。


圖8 不同加載策略瞬時(shí)NOx排放和瞬時(shí)NOx排放30 s平均值
表1對(duì)研究中3種不同加載策略下整車的排放數(shù)據(jù)相對(duì)于國Ⅵ和京Ⅵ的合規(guī)性進(jìn)行了綜合性的對(duì)比?？梢?，3種加載策略下，整車的NOx排放均能滿足國Ⅵ法規(guī)要求。這主要是因?yàn)樵龀淌交旌蟿?dòng)力車對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況單一，且工作穩(wěn)定，因而總體排放較傳統(tǒng)的燃?xì)廛囈?，更容易滿足國Ⅵ限值要求。然而，3 種不同加載策略中，只有加載策略A2和B 的NOx排放可以滿足京Ⅵ法規(guī)要求，并且策略B的排放優(yōu)于策略A2，這主要是啟動(dòng)階段排放差異造成的。從圖8可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過程中，NOx排放峰值主要出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)從停機(jī)到運(yùn)行至發(fā)電工作點(diǎn)的啟動(dòng)階段。在啟動(dòng)階段，策略A1的NOx瞬時(shí)峰值最高，高達(dá)1 076×10，對(duì)應(yīng)的NOx瞬時(shí)排放30 s 平均值高達(dá)786×10，無法滿足京Ⅵ法規(guī)對(duì)NOx瞬時(shí)排放的要求。策略A2的NOx排放值次之，分別為775×10和504×10。策略B的NOx瞬時(shí)排放和NOx瞬時(shí)排放30 s平均值最低，分別為538×10和271×10。

表1 3種不同加載策略整車NOx排放合規(guī)性對(duì)比

圖9為分析不同加載策略對(duì)整車HC和CO排放的影響，對(duì)不同加載策略對(duì)應(yīng)的后處理入口溫度進(jìn)行了對(duì)比。新設(shè)計(jì)的加載策略A2和B雖然稍微降低了后處理的入口溫度，但整體溫度能夠保持在400℃以上，滿足催化器高效轉(zhuǎn)化的床層溫度要求(大于400 ℃)。因此，HC和CO排放能很好地通過三元催化器進(jìn)行高效轉(zhuǎn)化控制。表2對(duì)比了3種不同加載策略相對(duì)于國Ⅵ排放限值的整車HC和CO排放。京Ⅵ相比于國Ⅵ法規(guī)對(duì)整車NOx瞬時(shí)排放有嚴(yán)格要求，而對(duì)HC和CO排放無更嚴(yán)的限值要求。通過高效TWC的轉(zhuǎn)化，3 種加載策略的整車HC和CO排放明顯低于國Ⅵ法規(guī)要求的排放限值，且加載策略B的HC和CO排放略優(yōu)于策略A1和A2。


圖9 不同加載策略的后處理入口溫度
表2 3種不同加載策略的整車HC和CO排放國Ⅵ法規(guī)性對(duì)比

三、結(jié)論

(1) 典型的快速加載策略(策略A1)存在空燃比控制精度差，啟動(dòng)階段NOx排放偏高而無法滿足京Ⅵ法規(guī)的關(guān)鍵問題；通過采用加載時(shí)間延長(zhǎng)至40 s的控制策略(策略A2)，對(duì)空燃比進(jìn)行優(yōu)化控制來穩(wěn)定降低啟動(dòng)階段的NOx排放，使整車NOx排放基本能滿足京Ⅵ法規(guī)要求，但相對(duì)NOx法規(guī)限值的裕度不大。
(2) 通過設(shè)計(jì)加載策略對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行分時(shí)控制(加載策略B)，能進(jìn)一步提升啟動(dòng)階段的空燃比控制精度，改善混合氣濃度相對(duì)控制目標(biāo)的一致性，這導(dǎo)致NOx排放得到進(jìn)一步的降低，使整車NOx排放不僅能夠滿足京Ⅵ法規(guī)要求，而且保證了足夠的限值裕度。
(3) 加載策略A2 和B 在滿足京Ⅵ法規(guī)的同時(shí)，由于啟動(dòng)階段時(shí)間占比較小，對(duì)整體經(jīng)濟(jì)性的影響很??；由于不同加載策略的后處理器入口溫度整體保持在400℃以上，滿足催化器高效轉(zhuǎn)化的床層溫度要求(大于400 ℃)，因而HC和CO排放能很好地滿足限值要求且策略B略低于策略A1和A2。

文獻(xiàn)來源
[1]朱 贊,鄧遠(yuǎn)海,官 維.燃?xì)庠龀淌交靹?dòng)車加載策略對(duì)NOx排放影響[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2021,(05):439-444.
 
分享到：
 
反對(duì) 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評(píng)論 0
滬ICP備11026917號(hào)-25