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满足国六标准的汽油机颗粒捕集器(GPF)的试验研究
| 论文题名： | 满足国六标准的汽油机颗粒捕集器(GPF)的试验研究 |
| 关键词： | 颗粒捕集器;背压测试;整车排放试验;汽油机 |
| 摘要： | 缸内直喷汽油机采用类似于柴油机的供油技术，使得发动机的燃烧效率大幅提升，提高了发动机的动力性和燃油经济性，同时降低了CO2的排放，因此在市场上占有的份额不断增加。但分层燃烧工况由于混合气的浓度分布不均匀，导致缸内直喷汽油机的颗粒物排放明显增加。随着国六排放法规的发布，不仅颗粒物质量PM的限值降低为3mg/km，还增加了对颗粒物数量(PN)的控制，规定PN不得高于6×1011个/km。传统的后处理系统不能满足国六标准的要求，汽油机颗粒捕集器(GPF)是解决颗粒物排放问题最有效的尾气后处理技术。本文基于国六标准对汽油机颗粒捕集器进行试验研究，在发动机台架实验室测试了GPF的背压性能，由于GPF会增加排气系统的背压，重点分析了低背压颗粒捕集器涂覆方案的选择。在整车排放实验室测试GPF的排放性能，分析GPF在国六汽油车上应用的可能性。 首先，介绍了国六排放法规，对汽油机颗粒物的排放有了严格的限制，颗粒捕集器在汽油机上的应用必定会越来越广泛。分析了各种过滤体材料和再生技术的优劣，堇青石是目前最好的颗粒捕集器载体材料。GPF的再生方式中，被动再生比较简单，但在必要时需要主动再生。主动再生的方式为加浓断油，需要增加控制策略。介绍了GPF的布置方式，主要有紧耦合布置(CC)和后置式布置(UF)。 其次，在发动机台架实验室，GPF总成安装在1.5TGDI发动机上进行台架背压测试，在外特性曲线下测量背压，功率和扭矩等的变化。随着转速的升高，GPF对排气系统背压的影响越来越大，在转速为5000r/min时，有GPF的排气系统背压比无GPF的高了约12kPa。分析三种不同涂覆方案的试验数据，方案C的GPF背压和排气背压均为最低，且功率和扭矩性能较优。C方案排气系统背压较低，有利于降低整车油耗，是最优的选择。 最后，在整车排放实验室测试颗粒捕集器的排放性能。GPF不仅对颗粒物的捕集效果显著，涂覆有贵金属的GPF还可以催化转化气体污染物，有效减少汽车各项污染物的排放。GPF的贵金属涂覆量越高，对排气污染物的控制效果越好，但较高的涂覆量不仅会提高成本，还会使排气背压增加。GPF的两种主要布置方式中，后置式布置对颗粒物的捕集效果优于紧耦合布置，背压的增加也较小，在选择布置方式时应优先选择后置式。在WLTC测试循环下测得的汽车油耗高于NEDC测试循环。GPF后置式布置对汽车油耗的增加较小，紧耦合布置的汽车油耗更高。综上，GPF可在国六后处理系统中发挥巨大作用。 |
| 作者： | 李配楠 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 程晓章 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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