不同技術(shù)路線柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)排放特性研究

1、 中汽中心科研課題研究報(bào)告不同技術(shù)路線柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)排放特性Emission Characteristic of Diesel Engines with Different Technical Routes Running WHTC Cycle課題編號(hào)：13142309承擔(dān)部門：試驗(yàn)所課題負(fù)責(zé)人：尹超完成日期：2013年5月目 錄第一章 研究背景和試驗(yàn)方案41.1 歐洲重型柴油車輛排放測(cè)試循環(huán)的發(fā)展41.2 北京市地方標(biāo)準(zhǔn)采用WHTC循環(huán)的背景61.3試驗(yàn)方案81.3.1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和測(cè)試系統(tǒng)91.3.2 WHTC試驗(yàn)流程10第二章 SCR柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)的排放特性122.1 試

2、驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和研究?jī)?nèi)容122.2 WHTC與ETC排放對(duì)比122.2.1 濰柴WP5.200E40發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比122.2.2 福田戴姆勒OM457LA.IV/4發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比142.3 冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)與熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)對(duì)比152.3.1 冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)差異152.3.2 冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排放差異192.4 本章小結(jié)21第三章 DOC+POC柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)的排放特性223.1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和研究?jī)?nèi)容223.2 WHTC與ETC排放對(duì)比223.2.1雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比223.2.2揚(yáng)柴YE4

3、DB1-40發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比233.3冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排放差異243.4 本章小結(jié)26第四章 DPF柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)的排放特性274.1試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和研究?jī)?nèi)容274.2 WHTC與ETC排放對(duì)比274.2.1福建奔馳651955發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比274.2.2卡特彼勒C18IVH發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比284.3冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排放差異294.4 本章小結(jié)31第五章 總結(jié)與展望32參考文獻(xiàn)33附件34摘要本課題對(duì)采用SCR、EGR+DOC+POC，以及EGR+DOC+DPF三種不同技術(shù)路線的6臺(tái)柴油機(jī)進(jìn)行了DB11/964-2013規(guī)定的WH

4、TC試驗(yàn)和GB17691-2005規(guī)定的ETC試驗(yàn)。每種技術(shù)路線參與試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)均為兩臺(tái)，其中一臺(tái)滿足GB17691-2005規(guī)定的ETC試驗(yàn)國(guó)四限值，但尚未針對(duì)WHTC試驗(yàn)進(jìn)行專門標(biāo)定，另一臺(tái)滿足DB11/964-2013規(guī)定的WHTC試驗(yàn)第四階段限值。對(duì)比了不同后處理技術(shù)路線發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)的排放差異，冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的差異，以及冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)的排放差異，檢測(cè)項(xiàng)目包括常規(guī)氣態(tài)污染物和顆粒物。試驗(yàn)結(jié)果表明：無論采用哪一種后處理技術(shù)路線，WHTC試驗(yàn)各種污染物的排放普遍高于ETC試驗(yàn)；對(duì)于采用SCR后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，SCR的主要作用是可以

5、明顯降低WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)的NOx排放，但ETC試驗(yàn)NOx的轉(zhuǎn)化效率高于WHTC試驗(yàn)。采用SCR或EGR+DOC+POC后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，盡管滿足GB17691-2005第四階段ETC排放限值，但若不針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，將難以滿足DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值；采用EGR+DPF后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于ETC試驗(yàn)排放本身很低，甚至滿足GB17691-2005第五階段限值，盡管WHTC試驗(yàn)排放有所增大，但依然較容易滿足DB11/964-2013第四階段限值。冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)差異主要體現(xiàn)在機(jī)油溫度、循環(huán)水溫和排氣溫度三個(gè)參數(shù)上，其

6、中機(jī)油溫度和循環(huán)水溫的差異主要體現(xiàn)在循環(huán)前600s，循環(huán)1000s以后二者基本無差異，排氣溫度的主要體現(xiàn)在循環(huán)的前400s，之后二者基本無差異。無論采用哪一種后處理技術(shù)路線，冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)各種污染物的排放普遍高于熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)，其中CO、THC和NOx排放差異較大，發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)PM排放影響較小。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；SCR；DOC+POC；DPF；WHTC第一章 研究背景和試驗(yàn)方案1.1 歐洲重型柴油車輛排放測(cè)試循環(huán)的發(fā)展目前我國(guó)機(jī)動(dòng)車排放法規(guī)主要沿用歐洲法規(guī)體系，歐洲自1988年4月起，開始以88/77/EEC指令控制裝于總質(zhì)量大于3.5噸柴油車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物，基于發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)

7、架進(jìn)行測(cè)試認(rèn)證。1991年10月發(fā)布91/542/EEC指令對(duì)88/77/EEC進(jìn)行了修訂，規(guī)定從1992年起分階段實(shí)施歐和歐階段排放法規(guī)。1999年發(fā)布了1999/96/EC的歐盟議會(huì)和理事會(huì)指令，該指令規(guī)定了歐、歐和歐各階段排放標(biāo)準(zhǔn)以及EEV（增強(qiáng)型環(huán)境友好機(jī)）排放標(biāo)準(zhǔn)1,2。2009年6月頒布595/2009（EC）指令，制定了歐階段的排放法規(guī)3。表1-1為各階段排放法規(guī)的實(shí)施時(shí)間和排放測(cè)試循環(huán)。表1-1 歐洲重型柴油車輛各階段排放法規(guī)測(cè)試循環(huán)實(shí)施階段實(shí)施日期排放測(cè)試循環(huán)歐以前1988.4.1 穩(wěn)態(tài)13工況歐1992.7.1穩(wěn)態(tài)13工況歐1995.10.1穩(wěn)態(tài)13工況歐2000.10ES

8、C、ETC歐2005.10ESC、ETC歐2008.10ESC、ETC歐2012.12.31ESC、ETC、WHSC、WHTC 表1-2為穩(wěn)態(tài)十三工況的循環(huán)定義，圖1-1、圖1-2分別為ESC和ETC的循環(huán)工況示意圖，ESC為穩(wěn)態(tài)循環(huán)、ETC為瞬態(tài)循環(huán)4。表1-2 穩(wěn)態(tài)13工況循環(huán)工況號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷百分比工況號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷百分比1怠速/8額定轉(zhuǎn)速1002中間轉(zhuǎn)速109額定轉(zhuǎn)速753中間轉(zhuǎn)速2510額定轉(zhuǎn)速504中間轉(zhuǎn)速5011額定轉(zhuǎn)速255中間轉(zhuǎn)速7512額定轉(zhuǎn)速106中間轉(zhuǎn)速10013怠速/7怠速/圖1-1 ESC試驗(yàn)循環(huán)工況示意圖圖1-2 ETC試驗(yàn)循環(huán)工況示意圖表1-3和圖1-3分別

9、為WHSC試驗(yàn)循環(huán)（穩(wěn)態(tài)）和WHTC的循環(huán)（瞬態(tài)）工況示意圖。WHSC和WHTC循環(huán)是WP.29（世界汽車法規(guī)協(xié)調(diào)論壇）下設(shè)的污染與能源工作組（GRPE）考慮了歐盟、美國(guó)、日本和澳大利亞重型柴油車的典型實(shí)際行駛工況，根據(jù)9輛輕卡、20輛重卡、1輛臥鋪車、18輛牽引車、11輛公交車的路譜數(shù)據(jù)來制定的，其盡可能真實(shí)的反映了世界范圍內(nèi)重型發(fā)動(dòng)機(jī)道路實(shí)際運(yùn)行情況5。WHSC循環(huán)類似于ESC循環(huán)，均為13個(gè)穩(wěn)態(tài)工況組成；WHTC循環(huán)類似于ETC循環(huán)，均為1800s的瞬態(tài)試驗(yàn)工況。表1-3 WHSC試驗(yàn)循環(huán)序號(hào)歸一化轉(zhuǎn)速（%）歸一化負(fù)荷（%）工況時(shí)間（s）（包括20s過渡時(shí)間）10021025510050

10、3552525045570755351005062525200745707584525150955501251075100501135502001235252501300210總計(jì)-1895圖1-3 WHTC循環(huán)工況示意圖1.2 北京市地方標(biāo)準(zhǔn)采用WHTC循環(huán)的背景北京市于2008年7月在全國(guó)范圍內(nèi)率先對(duì)公交、環(huán)衛(wèi)和郵政等重型柴油車輛實(shí)施了國(guó)四階段地方排放法規(guī)，2013年7月1日起，規(guī)定所有的重型車必須滿足國(guó)四階段排放法規(guī)6。表1-4為北京市重型柴油車輛排放法規(guī)實(shí)施進(jìn)程、各階段的實(shí)施時(shí)間，以及所采用的排放測(cè)試循環(huán)。表1-4 北京市重型柴油車輛排放法規(guī)實(shí)施情況實(shí)施階段實(shí)施對(duì)象實(shí)施日期排放測(cè)試循環(huán)

11、國(guó)三階段所有重型柴油車輛2005.12.30ESC、ETC國(guó)四階段公交、環(huán)衛(wèi)用途重型柴油車輛2008.7.1ESC、ETC2013.3.1ESC、ETC、WHTC所有重型柴油車輛2013.7.1ESC、ETC、WHTC國(guó)五階段公交、環(huán)衛(wèi)用途重型柴油車輛20137.1ESC、ETC、WHTC所有重型柴油車輛待定由上表可知，北京市于2013年3月1日首次開始采用WHTC循環(huán)作為重型柴油車輛的排放測(cè)試循環(huán)。在原有ESC和ETC排放測(cè)試循環(huán)基礎(chǔ)之上增加WHTC循環(huán)的主要背景如下。自2008年7月對(duì)公交環(huán)衛(wèi)用途重型柴油車輛實(shí)施國(guó)四階段排放法規(guī)以來，北京市環(huán)保局聯(lián)合北京理工大學(xué)、中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，通過

12、車載排放測(cè)試設(shè)備（OBM）對(duì)公交環(huán)衛(wèi)車輛的實(shí)際道路排放水平進(jìn)行了大量的測(cè)試，測(cè)試對(duì)象覆蓋滿足國(guó)三和國(guó)四排放等級(jí)的車輛。通過此方法考察過去幾年國(guó)四排放法規(guī)實(shí)施效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分滿足國(guó)四階段ESC和ETC循環(huán)排放限值的柴油車輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)的排放水平甚至高于滿足國(guó)三階段的柴油車輛5。一方面，這是由于車輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況與法規(guī)認(rèn)證要求的ESC和ETC循環(huán)工況差別較大，制造商通過標(biāo)定ESC和ETC循環(huán)工況的排放實(shí)現(xiàn)了較低的排放，但車輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)依然有很多工況不在ESC和ETC循環(huán)工況覆蓋范圍內(nèi)，這些工況的排放由于沒有法規(guī)的要求而未進(jìn)行標(biāo)定，排放較差，因此滿足國(guó)四階段排放法規(guī)的車輛，實(shí)際運(yùn)行時(shí)排放水平不

13、一定好于國(guó)三車輛。另一方面，當(dāng)前國(guó)四柴油機(jī)普遍采用了排氣后處理裝置，而裝配大功率柴油機(jī)的公交車輛，其后處理主要采用SCR系統(tǒng)。眾所周知，當(dāng)前SCR系統(tǒng)只有在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度較高時(shí)，才能發(fā)揮較好的轉(zhuǎn)化效率。而公交車實(shí)際運(yùn)行的工況負(fù)荷小、排溫低，若不能實(shí)現(xiàn)對(duì)氮氧化物的有效轉(zhuǎn)化，其排放水平極有可能比國(guó)三發(fā)動(dòng)機(jī)更高。為此，北京市于2013年3月1日頒布實(shí)施了地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/964-2013車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物限值及測(cè)量方法(臺(tái)架工況法)，在原有ESC和ETC循環(huán)基礎(chǔ)上，增加WHTC循環(huán)作為排放認(rèn)證項(xiàng)目。WHTC循環(huán)是歐重型柴油車排放法規(guī)的測(cè)試循環(huán)之一，相比于ESC和ETC循

14、環(huán)，其工況更接近車輛的實(shí)際運(yùn)行工況。從而要求制造商對(duì)更接近公交環(huán)衛(wèi)車輛實(shí)際運(yùn)行的低負(fù)荷工況進(jìn)行排放標(biāo)定，有效的降低車輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)的排放。表1-5為北京市公交實(shí)際道路工況與WHTC和ETC循環(huán)工況的對(duì)比情況5。表1-5 北京市公交實(shí)際道路工況與WHTC和ETC循環(huán)工況的對(duì)比ETCWHTC北京市實(shí)際道路工況平均發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/額定轉(zhuǎn)速（%）573646.07平均發(fā)動(dòng)機(jī)功率/額定功率（%）311717.36怠速時(shí)間/全部行駛時(shí)間（%）61716.981.3試驗(yàn)方案當(dāng)前為了滿足國(guó)四階段的排放法規(guī)，柴油機(jī)普遍采用了尾氣后處理裝置，后處理技術(shù)路線主要包括SCR、EGR+DOC+POC，以及EGR+DOC+DP

15、F。目前國(guó)內(nèi)以SCR技術(shù)路線應(yīng)用最為廣泛，普遍應(yīng)用于大、中、小各種功率段的柴油機(jī)，而EGR+DOC+POC和EGR+DOC+DPF技術(shù)路線主要用于中小功率段的柴油機(jī)。日美等國(guó)則以EGR+DOC+DPF技術(shù)路線為主。北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/964-2013車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物限值及測(cè)量方法(臺(tái)架工況法)出臺(tái)以后，各種后處理技術(shù)路線柴油機(jī)都必須滿足相應(yīng)的WHTC循環(huán)排放限值后方可在北京市進(jìn)行銷售。WHTC循環(huán)和ETC循環(huán)同為瞬態(tài)循環(huán)，但前者循環(huán)工況的平均轉(zhuǎn)速和平均負(fù)荷都要小于ETC循環(huán)，循環(huán)功和循環(huán)平均排氣溫度會(huì)降低。對(duì)于采用SCR技術(shù)路線的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于排溫的降低SCR

16、的轉(zhuǎn)化效率會(huì)下降，NOx排放可能會(huì)增大7；但對(duì)于EGR+DOC+POC和EGR+DOC+DPF技術(shù)路線的柴油機(jī)，相關(guān)試驗(yàn)研究還比較少，有必要進(jìn)行大量的對(duì)比試驗(yàn)來考察。本課題對(duì)采用SCR、EGR+DOC+POC，以及EGR+DOC+DPF三種不同技術(shù)路線的6臺(tái)柴油機(jī)進(jìn)行了DB11/964-2013規(guī)定的WHTC試驗(yàn)和GB17691-2005規(guī)定的ETC試驗(yàn)。每種技術(shù)路線參與試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)均為兩臺(tái)，其中一臺(tái)滿足GB17691-2005規(guī)定的ETC試驗(yàn)國(guó)四限值，但尚未針對(duì)WHTC試驗(yàn)進(jìn)行專門標(biāo)定，另一臺(tái)滿足DB11/964-2013規(guī)定的WHTC試驗(yàn)第四階段限值。對(duì)比了不同后處理技術(shù)路線發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行WH

17、TC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)的排放差異，冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的差異，以及冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)的排放差異，檢測(cè)項(xiàng)目包括常規(guī)氣態(tài)污染物和顆粒物。1.3.1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和測(cè)試系統(tǒng)表1-6為參與試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)清單。表1-6 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)清單發(fā)動(dòng)機(jī)來源后處理技術(shù)路線排放等級(jí)濰柴WP5.200E40SCRDB11/964-2013第四階段福田戴姆勒OM457LA.IV/4SCRGB17691-2005第四階段雷沃IE4D160-e4EPEGR+DOC+POCDB11/964-2013第四階段揚(yáng)柴YE4DB1-40EGR+DOC+POCGB17691-2005第四階段福建奔馳651955EGR

18、+DOC+DPFDB11/964-2013第四階段卡特彼勒C18IVHEGR+DOC+DPFGB17691-2005第四階段由于本課題采用的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量較多，每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)周期比較分散，所有的比對(duì)試驗(yàn)并不是在同一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)上完成的，包括全流稀釋采樣系統(tǒng)和部分流稀釋采樣系統(tǒng)兩種。但對(duì)于同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的所有試驗(yàn)均在同一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)上完成的。圖1-4和1-5分別為全流稀釋采樣系統(tǒng)和部分流稀釋采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖1-4 全流稀釋采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖1-5 部分流稀釋采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3.2 WHTC試驗(yàn)流程 DB11/964-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的WHTC試驗(yàn)規(guī)程包括冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)、20分鐘熱浸期，以及熱啟動(dòng)

19、WHTC循環(huán)三個(gè)部分。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，開始冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)前，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)在額定工況調(diào)整好的進(jìn)氣阻力、中冷后溫度、中冷前后壓差、排氣阻力等邊界條件。之后采用自然冷卻的方式，在2030之間的環(huán)境溫度下至少冷卻6小時(shí)，直到發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑液、冷卻液和后處理系統(tǒng)溫度都達(dá)到2030環(huán)境溫度范圍內(nèi)以后，才可以開始冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)。完成冷啟動(dòng)循環(huán)后立即進(jìn)行10±1min熱浸期作為發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)循環(huán)的預(yù)處理，熱浸期試驗(yàn)室環(huán)境溫度應(yīng)處于2331之間。熱浸期結(jié)束后運(yùn)行熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)。試驗(yàn)結(jié)果處理方式如公式（1）所示： （1）式中：WHTCresult：各排放物組分最終試驗(yàn)結(jié)果，g/kw·h；mco

20、ld：冷啟動(dòng)循環(huán)各排放物組份的質(zhì)量，g/循環(huán)；mhot：熱啟動(dòng)循環(huán)各排放物組份的質(zhì)量，g/循環(huán)；mact，cold：冷啟動(dòng)循環(huán)的實(shí)際循環(huán)功，kw·h；mact，hot：熱啟動(dòng)循環(huán)的實(shí)際循環(huán)功，kw·h。第二章 SCR柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)的排放特性2.1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和研究?jī)?nèi)容表2-1為試驗(yàn)所用SCR發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)。其中濰柴WP5.200E40發(fā)動(dòng)機(jī)滿足DB11/964-2013第四階段限值，福田戴姆勒OM457LA.IV/4發(fā)動(dòng)機(jī)未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行標(biāo)定，只滿足GB17691-2005第四階段限值。本課題對(duì)濰柴WP5.200E40發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了帶后處理的WHTC和ETC

21、試驗(yàn),以及原機(jī)的WHTC和ETC試驗(yàn)，對(duì)福田戴姆勒OM457LA.IV/4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了帶后處理的WHTC和ETC試驗(yàn)。表2-1 SCR發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)濰柴WP5.200E40福田戴姆勒OM457LA.IV/4型式直列4缸、增壓中冷直列6缸、增壓中冷供油方式高壓共軌電控單體泵排量/L4.7611.97額定功率/轉(zhuǎn)速（kW/r/min）147/2300313.2/1900后處理型式SCRSCR排放標(biāo)準(zhǔn)DB11/964-2013第四階段GB17691-2005第四階段2.2 WHTC與ETC排放對(duì)比2.2.1 濰柴WP5.200E40發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比濰柴WP5.200E40

22、發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行了標(biāo)定，其滿足DB11/964-2013第四階段的排放限值。圖2-1、2-2、2-3和2-4分別為WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)CO、THC、NOx和PM的排放對(duì)比情況，同時(shí)包括原機(jī)和帶后處理系統(tǒng)兩種情況下的排放對(duì)比。由圖2-1至2-4可知，原機(jī)情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行WHTC試驗(yàn)時(shí)的CO、THC、NOx和PM的排放均明顯高于ETC試驗(yàn)，這可能是由于相比于ETC循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)時(shí)平均轉(zhuǎn)速和平均負(fù)荷更低，燃料燃燒不如ETC循環(huán)充分，從而導(dǎo)致排放惡化。安裝SCR后處理系統(tǒng)以后，WHTC和ETC試驗(yàn)NOx排放均明顯下降，CO、THC和PM排放均略有上升，但WHTC試驗(yàn)的

23、各種污染物的排放結(jié)果依然高于ETC試驗(yàn)。SCR系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)于降低NOx排放。WHTC試驗(yàn)時(shí)，SCR系統(tǒng)對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化效率為67%，ETC試驗(yàn)時(shí)，NOx的轉(zhuǎn)化效率為84%。這可能是由于ETC循環(huán)的平均排氣溫度更高，從而實(shí)現(xiàn)了SCR更好的轉(zhuǎn)化效率。安裝SCR后處理系統(tǒng)以后，WHTC試驗(yàn)CO、THC、NOx和PM的排放分別為ETC試驗(yàn)的5.8倍、3.7倍、2.3倍和1.1倍。圖2-1 WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)CO排放對(duì)比圖2-2 WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)THC排放對(duì)比圖2-3 WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)NOx排放對(duì)比圖2-4 WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)PM排放對(duì)比2.2.2 福田戴姆勒OM457L

24、A.IV/4發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比福田戴姆勒OM457LA.IV/4發(fā)動(dòng)機(jī)滿足GB17691-2005第四階段限值，但其尚未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，圖2-5為該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行ETC試驗(yàn)和WHTC試驗(yàn)的排放對(duì)比情況。由圖可知，相比于ETC試驗(yàn)，WHTC試驗(yàn)的CO、NOx和PM排放均明顯較高，其中NOx和PM排放超出了DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值。該發(fā)動(dòng)機(jī)兩種循環(huán)THC排放均基本為零。WHTC試驗(yàn)CO、NOx和PM的排放分別為ETC試驗(yàn)的1.8倍、1.8倍和1.3倍。圖2-5 福田戴姆勒發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC和ETC循環(huán)的排放對(duì)比2.3 冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)與熱啟動(dòng)WH

25、TC循環(huán)對(duì)比對(duì)于采用SCR技術(shù)路線的柴油機(jī)，在進(jìn)行WHTC試驗(yàn)時(shí)，冷啟動(dòng)循環(huán)開始前發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體和后處理系統(tǒng)基本處于2030的室溫狀態(tài)，而熱啟動(dòng)循環(huán)開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體和后處理系統(tǒng)溫度會(huì)較高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)時(shí)，后處理的轉(zhuǎn)化效率會(huì)存在較大差異。本節(jié)基于濰柴WP5.200E40發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的WHTC試驗(yàn)，研究冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)與熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)差異和排放差異。2.3.1 冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)差異圖2-6至2-13依次為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)時(shí)，進(jìn)氣溫度、中冷后溫度、機(jī)油溫度、循環(huán)水溫、排氣背壓、排氣溫度、進(jìn)氣量、油耗量的差異對(duì)比。

26、由圖2-6至2-13可知，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)的狀態(tài)差異主要體現(xiàn)在進(jìn)氣溫度、機(jī)油溫度、循環(huán)水溫和排氣溫度。由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度由進(jìn)氣空調(diào)設(shè)定，進(jìn)氣溫度的差異與循環(huán)的冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)并無關(guān)系，故不考慮其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響。因此，導(dǎo)致冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)排放差異的參數(shù)主要是機(jī)油溫度、循環(huán)水溫和排氣溫度。由圖2-8和2-9可知，在循環(huán)的前600s，冷啟動(dòng)循環(huán)機(jī)油溫度和循環(huán)水溫明顯低于熱啟動(dòng)循環(huán)，1000s以后，二者基本無差異。機(jī)油溫度和循環(huán)水溫度低，會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒溫度降低，進(jìn)而影響燃料燃燒情況，導(dǎo)致排放差異。因此，可以預(yù)測(cè)這兩個(gè)參數(shù)導(dǎo)致的排放差異也主要體現(xiàn)在循環(huán)的前600s。由圖2-11可知，

27、冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)排氣溫度的主要體現(xiàn)在循環(huán)的前400s，之后二者基本無差異。因此，可以預(yù)測(cè)冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)SCR對(duì)NOx的減排差異也主要體現(xiàn)在循環(huán)前400s。圖2-6 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度的對(duì)比圖2-7 中冷后溫度的對(duì)比圖2-8 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度的對(duì)比圖2-9 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水溫的對(duì)比圖2-10 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓的對(duì)比圖2-11 SCR后處理前排氣溫度的對(duì)比圖2-12 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的對(duì)比圖2-13 發(fā)動(dòng)機(jī)油耗量的對(duì)比2.3.2 冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排放差異圖2-14為冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)加權(quán)比排放的對(duì)比情況。圖2-15至2-17分別為循環(huán)過程中CO、THC和NOx的實(shí)時(shí)濃度

28、排放對(duì)比情況。由圖2-14可知，冷啟動(dòng)循環(huán)CO和THC排放明顯高于熱啟動(dòng)循環(huán)，由圖2-15和2-16可知，這種差異主要體現(xiàn)在循環(huán)前600s，可見由于冷啟動(dòng)循環(huán)前600s循環(huán)水溫和機(jī)油溫度較低，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒溫度較低，燃油燃燒不充分，CO和THC排放較高。由圖2-14可知，相比于冷啟動(dòng)循環(huán)，熱啟動(dòng)循環(huán)NOx排放也有所降低，由圖2-17可知，這種差異主要體現(xiàn)在循環(huán)前400s，這主要是由于冷啟動(dòng)循環(huán)前400s排氣溫度較低，SCR轉(zhuǎn)化效率較低，導(dǎo)致冷啟動(dòng)循環(huán)NOx排放較高。由圖2-14可知，冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)PM排放差異較小，可見對(duì)于SCR發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷熱狀態(tài)對(duì)PM排放的影響較小。圖2-1

29、4 冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)排放對(duì)比圖2-15 CO排放濃度的對(duì)比圖2-16 THC排放濃度的對(duì)比圖2-17 NOx排放濃度的對(duì)比2.4 本章小結(jié)（1）無論是原機(jī)和帶后處理情況，對(duì)于針對(duì)WHTC進(jìn)行了標(biāo)定的循環(huán)濰柴WP5.200E40 SCR柴油機(jī)，WHTC試驗(yàn)各種污染物排放都要高于ETC試驗(yàn)；SCR系統(tǒng)的主要作用是可以明顯降低WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)的NOx排放，但ETC試驗(yàn)的轉(zhuǎn)化效率更高。（2）采用SCR后處理系統(tǒng)的福田戴姆勒OM457LA.IV/4發(fā)動(dòng)機(jī)滿足GB17691-2005第四階段限值，但其尚未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，其WHTC試驗(yàn)的CO、NOx和PM排放都明顯高于ET

30、C試驗(yàn)，二者THC排放基本為零；該發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC試驗(yàn)NOx和PM排放超出了DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值。（3）對(duì)于采用SCR后處理系統(tǒng)的濰柴WP5.200E40發(fā)動(dòng)機(jī)，冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)差異主要體現(xiàn)在機(jī)油溫度、循環(huán)水溫和排氣溫度三個(gè)參數(shù)上；其中機(jī)油溫度和循環(huán)水溫的差異主要體現(xiàn)在循環(huán)前600s，循環(huán)1000s以后，二者基本無差異；排氣溫度的主要體現(xiàn)在循環(huán)的前400s，之后二者基本無差異。（4）對(duì)于采用SCR后處理系統(tǒng)的濰柴WP5.200E40發(fā)動(dòng)機(jī)，冷啟動(dòng)循環(huán)CO和THC排放明顯高于熱啟動(dòng)循環(huán)，這種差異主要體現(xiàn)在循環(huán)前600s；熱啟動(dòng)循環(huán)NOx排放也有

31、所降低，這種差異主要體現(xiàn)在循環(huán)前400s；冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)PM排放差異較小。第三章 DOC+POC柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)的排放特性3.1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和研究?jī)?nèi)容表3-1為試驗(yàn)所用DOC+POC發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)。其中雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)滿足DB11/964-2013第四階段限值，揚(yáng)柴YE4DB1-40發(fā)動(dòng)機(jī)未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行標(biāo)定，只滿足GB17691-2005第四階段限值。本課題對(duì)兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)均進(jìn)行了WHTC和ETC試驗(yàn)。表3-1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)來源雷沃IE4D160-e4EP揚(yáng)柴YE4DB1-40型式直列4缸、增壓中冷直列4缸、增壓中冷供油方式高壓共軌高壓共

32、軌排量/L3.994.087額定功率/轉(zhuǎn)速（kW/r/min）116/250097/2600后處理型式EGR+DOC+POCEGR+DOC+POC排放標(biāo)準(zhǔn)DB11/964-2013第四階段GB17691-2005第四階段3.2 WHTC與ETC排放對(duì)比3.2.1雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行了標(biāo)定，其滿足DB11/964-2013第四階段的排放限值。圖3-1為該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行ETC試驗(yàn)和WHTC試驗(yàn)的排放對(duì)比情況。由圖可知，相比于ETC試驗(yàn)，WHTC試驗(yàn)的CO、THC和NOx排放均明顯較高，但PM排放基本一致。W

33、HTC試驗(yàn)CO、THC和NOx的排放分別為ETC試驗(yàn)的1.5倍、1.7倍和1.3倍。圖3-1 雷沃發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC循環(huán)排放對(duì)比3.2.2揚(yáng)柴YE4DB1-40發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比揚(yáng)柴YE4DB1-40發(fā)動(dòng)機(jī)滿足GB17691-2005第四階段限值，但其尚未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，圖3-2為該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行ETC試驗(yàn)和WHTC試驗(yàn)的排放對(duì)比情況。由圖可知，相比于ETC試驗(yàn)，WHTC試驗(yàn)的CO、THC、NOx和PM排放均明顯較高，其中THC和PM排放超出了DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值。WHTC試驗(yàn)CO、THC、NOx和PM的排放分別為ETC試驗(yàn)的2.8

34、倍、6.4倍、1.2倍和1.4倍。相比于針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行了標(biāo)定的雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)，揚(yáng)柴YE4DB1-40發(fā)動(dòng)機(jī)ETC試驗(yàn)和WHTC試驗(yàn)各種污染物的排放差距更大，尤其是CO、THC和PM排放。圖3-2 揚(yáng)柴發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC循環(huán)排放對(duì)比3.3冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排放差異本節(jié)基于滿足DB11/964-2013第四階段限值的雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)，研究DOC+POC發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行WHTC試驗(yàn)時(shí)冷啟動(dòng)循環(huán)與熱啟動(dòng)循環(huán)的排放差異。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)時(shí)，排溫、水溫，以及機(jī)油溫度等運(yùn)行狀態(tài)差異與SCR發(fā)動(dòng)機(jī)類似，故本節(jié)不再對(duì)比冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)

35、動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的差異，直接對(duì)比冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)的排放差異。圖3-3為冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)排放對(duì)比。圖3-4至3-6分別為循環(huán)過程中CO、THC 和NOx的實(shí)時(shí)排放對(duì)比情況。由圖3-3可知，相比于熱啟動(dòng)循環(huán)，冷啟動(dòng)循環(huán)CO、THC和NOx排放均較高，但PM排放相當(dāng)。由圖3-4至3-6可知，熱啟動(dòng)循環(huán)CO和THC排放較低主要體現(xiàn)在循環(huán)前800s，熱啟動(dòng)循環(huán)NOx排放較低主要體現(xiàn)在循環(huán)前400s。此外，對(duì)于DOC+POC發(fā)動(dòng)機(jī)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱狀態(tài)對(duì)PM的排放影響較小。圖3-3 冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)排放對(duì)比圖3-4 CO排放濃度的對(duì)比圖3-5 THC排放濃度的對(duì)比圖3-6

36、 NOx排放濃度的對(duì)比3.4 本章小結(jié)（1）采用DOC+POC后處理系統(tǒng)的雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)WHTC循環(huán)進(jìn)行了標(biāo)定，滿足DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值，WHTC試驗(yàn)的CO、THC和NOx排放均明顯高于ETC試驗(yàn)，但PM排放基本一致。（2）采用DOC+POC后處理系統(tǒng)的揚(yáng)柴YE4DB1-40發(fā)動(dòng)機(jī)滿足GB17691-2005第四階段限值，但其尚未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，WHTC試驗(yàn)的CO、THC、NOx和PM排放均明顯高于ETC試驗(yàn)；該發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC試驗(yàn)THC和PM排放超出了DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值，CO排放也接近限值

37、。（3）對(duì)于采用DOC+POC后處理系統(tǒng)的雷沃IE4D160-e4EP發(fā)動(dòng)機(jī)，相比于熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)，冷啟動(dòng)循環(huán)CO、THC和NOx排放均較高，但PM排放相當(dāng)。熱啟動(dòng)循環(huán)CO和THC排放較低主要體現(xiàn)在循環(huán)前800s，NOx排放較低主要體現(xiàn)在循環(huán)前400s，發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱狀態(tài)對(duì)PM的排放影響較小。第四章 DPF柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)的排放特性4.1試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和研究?jī)?nèi)容表4-1為試驗(yàn)所用DPF發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)。其中福建奔馳651955發(fā)動(dòng)機(jī)滿足DB11/964-2013第四階段限值，卡特彼勒C18IVH發(fā)動(dòng)機(jī)未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行標(biāo)定，只滿足GB17691-2005第四階段限值。本課題對(duì)兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)

38、均進(jìn)行了WHTC和ETC試驗(yàn)。表4-1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)來源福建奔馳651955卡特彼勒C18IVH型式直列4缸、增壓中冷直列6缸、增壓中冷供油方式高壓共軌單體泵排量/L2.14318.1額定功率/轉(zhuǎn)速（kW/r/min）110/3800470/1900后處理型式EGR+DOC+DPFEGR+DOC+DPF排放標(biāo)準(zhǔn)DB11/964-2013第四階段GB17691-2005第四階段4.2 WHTC與ETC排放對(duì)比4.2.1福建奔馳651955發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比福建奔馳651955發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行了標(biāo)定，其滿足DB11/964-2013第四階段的排放限值。圖3

39、-1為該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行ETC試驗(yàn)和WHTC試驗(yàn)的排放對(duì)比情況。由圖可知，相比于ETC試驗(yàn)，WHTC試驗(yàn)的CO排放明顯較高，NOx和PM排放也有所增大，二者THC排放基本為零。圖4-1福建奔馳發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC循環(huán)排放對(duì)比4.2.2卡特彼勒C18IVH發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC排放對(duì)比卡特彼勒C18IVH發(fā)動(dòng)機(jī)滿足GB17691-2005第四階段限值，但其尚未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，圖4-2為該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行ETC試驗(yàn)和WHTC試驗(yàn)的排放對(duì)比情況。由圖可知，相比于ETC試驗(yàn)，WHTC試驗(yàn)的CO、THC、NOx和PM排放均明顯較高，但都滿足DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值。該

40、發(fā)動(dòng)機(jī)采用了先進(jìn)的周期性再生DPF和EGR技術(shù)，ETC試驗(yàn)排放本身很低，甚至滿足GB17691-2005第五階段限值。因此，盡管WHTC試驗(yàn)排放有所增大，但依然能夠滿足DB11/964-2013第四階段限值。圖4-2 卡特彼勒發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC與ETC循環(huán)排放對(duì)比4.3冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排放差異本節(jié)基于滿足DB11/964-2013第四階段限值的福建奔馳651955發(fā)動(dòng)機(jī)，研究DPF發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行WHTC試驗(yàn)時(shí)冷啟動(dòng)循環(huán)與熱啟動(dòng)循環(huán)的排放差異。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)時(shí)，排溫、水溫，以及機(jī)油溫度等運(yùn)行狀態(tài)差異與SCR發(fā)動(dòng)機(jī)類似，故本節(jié)不再對(duì)比冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的差異，

41、直接對(duì)比冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)循環(huán)的排放差異。圖4-3為冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排放對(duì)比。由圖可知，冷啟動(dòng)循環(huán)CO排放明顯高于熱啟動(dòng)循環(huán)，NOx和PM排放也略高，二者THC排放基本為零。圖4-4至4-5分別為循環(huán)過程中CO和NOx的實(shí)時(shí)排放對(duì)比情況。由圖可知，冷啟動(dòng)循環(huán)CO和NOx排放較高主要體現(xiàn)在循環(huán)前600s，這可能是由于冷啟動(dòng)循環(huán)前600s缸內(nèi)燃燒溫度和后處理系統(tǒng)溫度較低所致。圖4-3 冷啟動(dòng)循環(huán)和熱啟動(dòng)循環(huán)排放對(duì)比圖4-4 CO排放濃度的對(duì)比圖4-5 NOx排放濃度的對(duì)比4.4 本章小結(jié)（1）采用DPF后處理系統(tǒng)的福建奔馳651955發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)WHTC循環(huán)進(jìn)行了標(biāo)定，滿足D

42、B11/964-2013第四階段WHTC排放限值，相比于ETC試驗(yàn)，WHTC試驗(yàn)的CO排放明顯較高，NOx和PM排放也有所增大，二者THC排放基本為零。（2）采用DPF后處理系統(tǒng)的卡特彼勒C18IVH發(fā)動(dòng)機(jī)滿足GB17691-2005第四階段限值，但其尚未針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，相比于ETC試驗(yàn)，WHTC試驗(yàn)的CO、THC、NOx和PM排放均有所增大，盡管如此，該發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC試驗(yàn)各項(xiàng)污染物依然滿足DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值。（3）對(duì)于采用DPF后處理系統(tǒng)的福建奔馳651955發(fā)動(dòng)機(jī)，冷啟動(dòng)循環(huán)CO排放明顯高于熱啟動(dòng)循環(huán)，NOx和PM排放也略高，二者THC排

43、放基本為零；冷啟動(dòng)循環(huán)CO和NOx排放較高主要體現(xiàn)在循環(huán)前600s，發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱狀態(tài)對(duì)DPF發(fā)動(dòng)機(jī)PM排放影響較小。65第五章 總結(jié)與展望本文對(duì)分別采用SCR、DOC+POC和DPF三種主流減排后處理技術(shù)路線的柴油機(jī)進(jìn)行了WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)，對(duì)比了每一種技術(shù)路線發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC試驗(yàn)與ETC試驗(yàn)的排放差異和冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)與熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)的排放差異，總結(jié)了不同技術(shù)路線柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)的排放特性，主要得出如下結(jié)論：（1）無論采用哪一種后處理技術(shù)路線，WHTC試驗(yàn)各種污染物的排放普遍高于ETC試驗(yàn)；對(duì)于采用SCR后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，SCR的主要作用是可以明顯降低WHTC試驗(yàn)和ETC試驗(yàn)

44、的NOx排放，但ETC試驗(yàn)NOx的轉(zhuǎn)化效率高于WHTC試驗(yàn)。（2）采用SCR或EGR+DOC+POC后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，盡管滿足GB17691-2005第四階段ETC排放限值，但若不針對(duì)WHTC循環(huán)工況進(jìn)行專門的標(biāo)定，將難以滿足DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值；采用EGR+DPF后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于ETC試驗(yàn)排放本身很低，甚至滿足GB17691-2005第五階段限值，盡管WHTC試驗(yàn)排放有所增大，但依然較容易滿足DB11/964-2013第四階段限值。（3）冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)差異主要體現(xiàn)在機(jī)油溫度、循環(huán)水溫和排氣溫度三個(gè)參數(shù)上，其中機(jī)油溫度和循環(huán)水溫

45、的差異主要體現(xiàn)在循環(huán)前600s，循環(huán)1000s以后，二者基本無差異，排氣溫度的主要體現(xiàn)在循環(huán)的前400s，之后二者基本無差異。（4）無論采用哪一種后處理技術(shù)路線，冷啟動(dòng)WHTC循環(huán)各種污染物的排放普遍高于熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)，其中CO、THC和NOx排放差異較大，發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)PM排放影響較小。由北京市公交實(shí)際道路工況與WHTC和ETC循環(huán)工況的對(duì)比可知，WHTC循環(huán)工況更接近于公交實(shí)際道路工況，因此WHTC試驗(yàn)的排放結(jié)果將更能體現(xiàn)車輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)的排放情況。本課題研究不同技術(shù)路線柴油機(jī)進(jìn)行WHTC試驗(yàn)的排放特性，掌握不同技術(shù)路線國(guó)四柴油機(jī)滿足DB11/964-2013第四階段WHTC排放

46、限值的難點(diǎn)所在。此外，考察了滿足DB11/964-2013第四階段WHTC排放限值的柴油機(jī)進(jìn)行ETC試驗(yàn)的排放情況，驗(yàn)證了WHTC試驗(yàn)對(duì)于約束柴油車輛排放的實(shí)際效果。參考文獻(xiàn)1 豪彥. 歐、美、日、中國(guó)汽車排放法規(guī)J. 汽車與配件,1999, 11:34362 劉伏萍. 淺析重型發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)J. 北京汽車, 2008, 10: 21233 (EC) No 595/2009 on type-approval of motor vehicles and engines with respect to emissions from heavy duty vehicles (Euro VI) a

47、nd on access to vehicle repair and maintenance information and amending Regulation (EC) No 715/2007 and Directive 2007/46/EC and repealing Directives 80/1269/EEC,2005/55/EC and 2005/78/EC4 GB17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)III、IV、V階段）S.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005: 11145 車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車?yán)鋯?dòng)排氣污染物

48、排放限值及測(cè)量方法（征求意見稿）編制說明6 DB11/964-2013車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物限值及測(cè)量方法(臺(tái)架工況法)S.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013:17 陶建忠.利用選擇性催化還原反應(yīng)（SCR）降低車用柴油機(jī)氮氧化物的技術(shù)研究D.山東大學(xué)博士學(xué)位論文，2008附件發(fā)表論文情況統(tǒng)計(jì)：編號(hào)論 文 / 專 著 題 目發(fā)表刊物發(fā)表/出版日期1高壓共軌柴油機(jī)燃用煤制柴油的性能和排放研究?jī)?nèi)燃機(jī)工程待刊2出京試驗(yàn)對(duì)國(guó)五SCR柴油機(jī)性能和排放的影響汽車工程待刊3DOC+POC發(fā)動(dòng)機(jī)燃用不同基準(zhǔn)燃油尾氣排放的影響研究車用發(fā)動(dòng)機(jī)待刊4SCR柴油機(jī)運(yùn)行WHTC循環(huán)和ETC循環(huán)的排放

49、特性對(duì)比尚未發(fā)表5SCR柴油機(jī)運(yùn)行冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)WHTC循環(huán)排放特性差異尚未發(fā)表高壓共軌柴油機(jī)燃用煤制柴油的性能和排放研究尹超，王鳳濱，李騰騰中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300300摘要 基于一臺(tái)未經(jīng)任何改動(dòng)的高壓共軌柴油機(jī)，對(duì)間接液化煤制柴油（FT，F(xiàn)ischer-Tropsch diesel）、直接液化煤制柴油（DDCL，diesel from direct coal liquefaction），以及國(guó)4石化柴油進(jìn)行了性能和排放的對(duì)比研究。分別對(duì)三種油樣進(jìn)行了外特性試驗(yàn)、ESC（European steady state cycle）和ETC（European transient cycl

50、e）試驗(yàn)。結(jié)果表明：相比于國(guó)4柴油，F(xiàn)T柴油的動(dòng)力性有所下降，但燃油經(jīng)濟(jì)性有所提高；穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)循環(huán)下，F(xiàn)T柴油對(duì)顆粒物（PM）減排水平均達(dá)到50%左右，二氧化碳（CO2）有所降低，氮氧化物（NOx）在穩(wěn)態(tài)下有所降低，一氧化碳（CO）在瞬態(tài)下大幅降低。相比于國(guó)4柴油，DDCL柴油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放的影響較小。關(guān)鍵詞：煤制柴油，動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，排放中圖分類號(hào): TK428.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：APerformance and Emissions of High Pressure Common Rail Diesel Engine Fueled with diesel from coal li

51、quefactionYin Chao，Wang Fengbin，Li TengtengChina Automobile Technology and Research Center，Tianjin 300300，ChinaAbstract Power performance, fuel economy and emissions are tested with three diesel fuels, namely a synthetic diesel from indirect coal liquefaction also known as Fischer-Tropsch diesel, a

52、synthetic diesel from direct coal liquefaction called DDCL for short, and traditional petroleum diesel. Full-load power test, ESC(European Steady Cycle) and ETC(Eeropean Transient Cycle) emission tests are performed using a high pressure common rail diesel engine which without any modification. The

53、results show that, compared with petroleum diesel, power performance of FT diesel is deteriorated, but fuel economy is improved, for both ESC and ETC emission test, PM emissions reduction are more than 50%, CO2 emissions decrease slightly, NOx emissions decrease a little for ESC test, and CO emissio

54、ns decrease remarkably for ETC test. For DDCL diesel, there are little influence to power performance, fuel economy, and emissions compared with petroleum diesel.Keywords：Diesel from Coal Liquefaction, Power performance, Fuel Economy, Emissions 尹超（1987-），男，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)椴裼蜋C(jī)排放法規(guī)和排放測(cè)試技術(shù)。E-mail：yinchao

55、1前言目前，車用柴油的生成主要依賴于石油，隨著石油資源的不斷減少，尋找其替代能源刻不容緩1。我國(guó)石油資源匱乏、煤炭資源豐富，通過發(fā)展煤炭液化產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)車用燃料，緩解對(duì)石油的依賴，無疑是保證國(guó)家能源安全最有效的手段2。煤炭液化（CTL，coal to liquid）技術(shù)可以分為間接液化和直接液化兩大類。煤的間接液化是以煤氣化制備的合成氣為原料，在一定的溫度和壓力下，定向的催化合成烴類燃料和化工原料的工藝，也稱為費(fèi)托合成；煤的直接液化是煤在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?，催化加氫裂化生成液體烴類，并脫除煤中氮、氧和硫等雜質(zhì)元素的工藝3。目前，通過間接液化可以生產(chǎn)具有十六烷值高、無硫、低芳香烴含量等特點(diǎn)的煤制柴油（費(fèi)托柴油）；通過直接液化可以生成低硫、低凝固點(diǎn)的柴油，但十六烷值較低，但可以通過添加劑進(jìn)行改善4。Paul W. Schaberg等5在2000年發(fā)表SAE論文對(duì)比了南非沙索地區(qū)生產(chǎn)的費(fèi)托柴油、美國(guó)加州柴油，以及美國(guó)2-D柴油用于重型柴油機(jī)瞬態(tài)循環(huán)試驗(yàn)的排放結(jié)果，相比于加州柴油和2-D柴油，費(fèi)托柴油可以大幅降低PM、CO和THC排放，對(duì)NOX排放也有所降低。國(guó)內(nèi)王真等