国六汽车尾气排放控制技术研究
摘要:在汽车生产与销售高速发展的同时,也带来了日益严峻的环境问题,对城市与地区大气污染造成了很大的压力。在这种情况下,我国的机动车排放标准不断提高,并且不断更新。本文以国六排放标准的内容为基础,对其进行了解释,并与我国市场上的车型情况相结合,提出了满足国六排放标准的几点想法,从而让车辆能够更好地对尾气排放进行控制。
关键词:汽车生产;环境问题;机动车排放标准;国六;控制
1.汽车尾气排放及控制措施综述
尾气排排放的主要污染物分别为一氧化碳、碳氢化合物、氮级化物,其大气污染分担率分别达到71.5%,72.9%,3.8%,是大城市大气环境中最常见的一类污染物,也是影响大气环境质量的重要因素之一。废气净化系统由催化净化系统、曲轴箱通风系统、燃料蒸发控制系统、废气再循环及二次空气系统等组成。
2.国五、国六排放法规要求对比
在排放系统中,变化的主要因素有:试验工况的变化。《国五标准》 I号测试采用的是 NEDC工况,分为两个工况,一个工况在城市工况,两个工况在郊区工况下进行,总时间为1180秒。《国六标准》的 I类测试,使用的是 WLTC模式,分为低速、中速、高速和超高速四个阶段,总时间为1800秒,最高时速为131公里每小时。其次,就是各种标准的提高,国六 A的标准中, CO的标准提高了25%,国六 B的标准提高了50%,而代表汽车耐久性的标准也提高了50%。此外,还需要将微粒添加到自然吸入的发动机中;新增了车辆真实行驶尾气排放测试,以及国六 b期的正式实施等内容。
3.《国六标准》具体内容解读
3.1测试循环的变化
与以往的国四、国五 NEDC试验工况相比,《国六标准》中的 WLTC试验工况更加宽泛,同时也更加难以达到燃油经济性和排放性要求。理论上来说,这两个试验的结果都是一样的,只不过 WLTC试验更符合实际情况,国六a的限值并没有太大的变化,但因为国内的试验并没有严格按照标准来,所以大部分的试验都是按照标准来的,有些试验还需要一些“特殊数据”来验证。我们在前期研究中发现,我国汽车在 WLTC工况下,在同等工况下,与 NEDC
工况相比, WLTC工况下,其排放值要比 NEDC工况下高1.5-10倍;而欧洲 EU对欧洲汽车的抽样调查表明,多数汽车在 WLTC工况下,两个工况下的排放值相差不大,尤其是高端汽车,其排放值更是接近《国六标准》。
3.2测功机阻力的确定
《国五标准》中,测力器的加载阻力采用“路面滑动”或“表格查”方法,对于“表格查”方法是一种非常有效的方法,但也因此造成了测力器的加载阻力与实际工况存在很大差异。但《国六标准》中已没有了查表的方法,而是采用了路面打滑、计算和风洞试验等方法。(1)以相应的汽车特性为基础的路面负荷计算公式;(2)诸如转矩计法、车载风速仪法、路面负载矩阵汽车系列以及风洞法等附加路面负载测定方法。测功装置的阻力测定比较复杂,需要较多的条件,但是它能够更好地反映汽车的真实状况。这种变化在很多时候都会增加汽车的燃油消耗和排放量。
3.3循环工况手动档车型换档点
在《国五标准》中,以 NEDC循环为基础,以速度为基础来确定换挡点(所有的手动挡车辆
的换挡点均相同)。但《国六标准》对换挡点没有规定,需要通过测试车与发动机性能来确定换挡点(不同类型的换挡点不同),从而影响了手动档车的换挡选择与换挡点的确定,使得测试过程十分繁琐,若能获得更好的换挡特征,将有利于污染物的排放。
3.4自然吸气的发动机增加颗粒物的要求
《国六标准》中对自然吸气发动机的微粒提出了新的要求,理论上来说,自然吸气发动机的微粒是最小的,而 GDI发动机的微粒则是最大的,但是经过调查之后,我们却发现,很多自然吸气发动机的微粒都很高,有的甚至已经超过了排放标准。这一般都是因为发动机的制造技术太过落后,或者是因为零部件不够精确,所以需要对发动机或者后处理设备进行优化,以降低微粒的排放。
汽车风洞4.对整车满足国六排放标准提出一些建议措施
根据《国六标准》的规定,再加上目前国内的催化器和电喷发动机厂商,国内的汽车都能达到国六的要求,但还需要进一步的升级和升级。优化催化剂配方,提高贵金属的用量;对电喷雾匹配、 OBD校准进行了进一步的优化;此外,还需对发动机进行更新、重新匹配、校准;在进行耐久性测试时也要注意。
4.1动力系统需要升级,重新匹配、标定
从目前国产发动机的情况来看,大部分国产汽车的自然吸气发动机,都难以达到《国六标准》的要求。所以,可以根据需要对发动机系统进行升级,例如升级直喷增加发动机、混合动力等,目前来看,混合动力是当前的一种发展趋势。
4.2优化催化剂配方、增加贵金属含量
(1)升级欧六催化剂技术。在国六标准下,如果直接使用国五工艺,将无法达到最大寿命极限的要求。本项目拟采用贵金属配方优化、涂层技术升级等方法,提高 Rh,从而实现对 NOx的高效利用。根据供货商的调查,S6 a级只需要对催化剂进行优化和提升,而S6 b级的贵金属量将会是S5级的两倍。(2)提升催化器的氧气储存容量,增加 NOx/CO在不同工况下的转化效率。WLTC在运行过程中存在着大量的变化,其瞬态 HC/NOx比例还有待进一步提高。(3)催化器结构调整。为了提高 WLTC的冷起动排放,必须考虑集流式密联接(与目前的密联接相比,与发动机更接近)。(4)载流子类型选择。对背压进行了全面的分析:载流子容积比大于1.0;采用高目数的薄壁支架,可以大大增大覆膜面积;减少热容量,使加热速度快,有利于低温点火;在同样的壁厚下,更大的孔径代表更强的承载力。
4.3优化电喷匹配的标定
目前,国内最大的几家电喷系统供应商,都还没有完成国六系统的研发,还在研发中,我们可以继续关注他们的技术进步。同时,随着《国六标准》要求的不断提高,再加上电喷发动机生产企业的资金有限,汽车企业尤其是汽车企业必须尽快进行国六发动机的研发。
4.4耐久性试验的注意事项
相比于《国六标准》要求的需要在实际车辆上进行的耐久性测试,国六标准的耐久性测试可在公路上进行,也可在台架上进行,也可采用建议的退化系数。采用退化因子可以大大减少产品的申报时间,但也会给产品上市后的一致性检查带来较高的风险。建议,在新车或者搭载的新发动机正式投放市场之前,最好先进行实车的耐久测试。但是,因为实车的耐久里程比较长,所以在整个测试的过程中,都要对车辆的状态保持高度的关注。例如,在早期,因为发动机的高压电线松脱,发动机失火,如果没有得到及时的维修,就会造成催化剂的损坏,到了后期,催化剂的排放可能会大幅度的下降,催化剂会被堵塞,甚至是破碎,从而导致耐久测试无法进行下去。以往,本人参与维修测试的某些车型,由于车辆状况较差,在后2万公里的时候,后处理系统处理后的尾气几乎达到了超标的程度。这就需要司机经常保养
和检查汽车后处理系统,并且在开车的时候也要多留意汽车的状况,以便能够及时的到问题并进行修理。
结束语
随着《国六标准》的不断推进,我国的机动车排放标准越来越严格,必须要有较高的排放标准,因此,本文就《国六标准》中涉及到的废气排放方面作了简要的分析,并就如何更好地适应国六排放标准提出了几点看法,以期为我国国六车型的研制起到一定的指导作用。
参考文献
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