SCR柴油机WHTC和ETC排放特性对比的试验与研究-发动机室-王振宇

1、scr柴油机whtc和etc排放特性对比的试验与研究王振宇，景晓军，尹超，张琳中国汽车技术研究中心，天津300162摘要为验证scr柴汕机在whtc试验循环卜_的污染物排放，本文基丁一台国四scr车用柴汕机运行 ivhtc循环和etc循环试验，对比了发动机运行两种循环时的状态差异和排放特tt差异。试验结果衣明：该 柴油机运行wiitc循环的平均排气温度明®低于etc循环，循环功也只有etc循环的57. 5%。相比于etc循 环的排放情况,whtc循环的no，、ii以及co排放都明显要髙于etc循环，分别髙出81. 2%、34. 7%、69. 3%。 0）、排放略高，二者thc排放恭本

2、为苓。关键词:柴油机;scr： whtc； etc；排放对比comparative experiment study on emission characteristic of scr diselengine under whtc and etc cycleswang zhenyu, jing xiaojun, yin chao, zhang linchina automobile technology and research center，tianjin 300162i abstract | to evaluate the emissions of pollutants of scr di

3、esel engine under whtc test cycle，based on achina-iv diesel engine which equipetl with scr aftertreatment， whtc cycle and etc cycle were run. the differences of engine state and emission characteristic between the two cycles were compared. the results show that, compared with etc cycle,average exhau

4、st temperature and cycle work of whtc cycle is much lower. for the emission, nox pm and co emission of whtc cycle is evidently higher than etc cycle, 81.2%，34.7%, 69.3%, respectively. for both cycle, thc emission is almost zero.keywords： diesel，scr，whtc，etc，emission1前言由于城市车辆（特别是公交车和市政车 辆）实际运行的工况在国家标

5、准控制k域之 外，选用scr的柴油车在低速低温工况下 nox超标严莖，因此，2013年3刀1 u起， 北京市开始执行db11/964-2013车用压燃 式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染 物限值及测s方法地方标准，该标准在 gb17691 -2005规定的esc和etc测试循环 基础上，对国iv和国v阶段秉型午:辆增加了 whtc循环的测试要求，并且制定了各阶段 相应的排放限位要求1"2。济南汽车检测中心在db11/964-2013 标准制定过程中，对比丫北京公交实际道路 运行工况和etc、whtc循环工况在转速、 负衙和怠速吋间上的分配比例，对比结果如 表1所示，whtc循环在

6、三者的比例上都比 etc循环更接近于北京公交实际道路运行 工况o当前scr技术路线是重型柴汕车辆满 足现阶段国iv排放标准的主流技术路线，其 要求发动机在较商的排气温度卜'才能发挥 较好的转化效率31。相比etc循环，scr 柴油机运行whtc循环时，平均负荷较小、 平均排温较低，其排放水平将会冇所恶化。表1道路行驶与试验循环数据比较循环特征参数etcwhtc北京实际 道路工况平均发动机转速/额定转速573646.07平均发动机功率/额定功率311717.36怠速吋间/整个行驶时间61716.98ui前国内关于whtc循环的台架试验 还比较少，本文在不改变发动机任何标定策 略的前提下，

7、基于一台国ivscr柴汕机运行 了 whtc循环和etc循环，对比了两种循 环发动机的运行状态和排放特性差异。对于 探索当前满足国iv阶段etc排放限值的 scr柴油机进一步满足北京地标whtc循环排放现值的技水提供研究经验500图2 whtc和etc循环扭矩对比5000 1 0000 15000 20x)0 25000 30000 35000n侧(20 !s)20015010050(0。) 四窠基2试验装置和发动机试验发动机为配置scr后处理系统的 m1v柴汕机，其主要参数如表2所示。试验 所用设备主要有avl-puma全ft动控制软 件、avl电力测功机、avl735汕耗仪、 avl-am

8、a i60多组分气体分析仪，av- cvs i60伞流稀释系统和pss i60颗粒采样系统。表2试验发动机主要技术参数型式直列6缸、增压中冷供油方式电控单体泵排量/l11.97额定功率/转速 (kw/r/min)315/1900后处理型式scr排放标准国iv3试验方案db11/964-2013标准规定的whtc试 验包括冷态whtc循环、10分钟热浸期， 以及热态whtc循环三个部分。本文为了 更直观的对比不m循环对发动机运行状态 和排放特性的影响，whtc试验采用仅进行 热态whtc循环的方式进行。即发动机在 进行whtc循环和etc循环试验前，均在 额定功率点进行热机并将边界条件调整一 致

9、，保证循环开始前发动机运行状态相同。 4试验结果对比4.1发动机运行状态对比阁1、閔2和图3分别为发动机运行 whtc循环和etc循环的实际转速、扭矩 和排气温度的对比情况。山阉1可知,whtc 循环的转速普遍低于etc循环，在循环后 1200s尤为明显，whtc循环的平均转速为 1065r/min, etc 循环的平均转速 1333r/min。由图2和图3可知，在循环前1200s, whtc循环的扭矩和排气温度普遍低于 etc循环，循环后600s, whtc循环的扭 妍高于etc循环，排气温度也更高。总体 而言，whtc循环的均扭矩和t均排气温 度均低于etc循环。whtc循环的平均扭 矩为

10、445nm、平均排气温度221'c, etc循 环的t均扭矩为676nm、平均排气温度为285 °c。50co 10030 150to 20000 25000 50003 000时阆(20js)800-600-400-200-000-800-600-400-200-0-0(ce/j)霧i冬i 1 whtc和etc循环转速对比koo 10x0150cc51x0025003 3kw 35000时间(20 i)witc时间(20 s)(sm)囊图3 whtc和etc抛环scr前排温对比4.2排放特性对表3为whtc循环和etc循环的最终 加权排放和循环功对比情况。由表可知，满 足国

11、iv阶段etc排放限值的scr柴汕机， 在不改变任何标定策略的条件下运行 whtc循环，？40，和pm排放均明显变高， co和(：02排放也有所增长，ncuiipm排 放已不能满足db11 /964-2013规走的国iv阶试验循环noxcothcpmco2循环功g/kw hg/kw hg/kw hg/kw hg/kw hkw hwhtc4.6332.8920.0010.0385690.530.31whtc国iv限值3.74.00.550.03 etc2.557l .7080.0060.02858663.852.74etc wiv限值3.54.00.550.3 段限值要求。whtc循环的循环功只

12、有etc循环的60%左右。表3 whtc循环和etc循环的最终加权排放和循环功对比图4、图5和图6分别循环过程屮力 nox、co和thc排放浓度的对比情况。由 图4可知,循环前3()()s, whtc循环的nox 排放浓度明显高于etc循环，这可能是由 于该阶段发动机排气温度较低，scr转化效 率较低所致。整个循环过程屮，whtc循环 和etc循环的1(排放平均浓度较为接近， 分别为 19.38ppm 和 18.9ppm, whtc 循环 的nox最终排放较®主要足山于其循环功 较低所致。由于循环前300s的循环功比重 较小，该部分排放的人小对最终加权比排放 影响权重最人，降低该部分

13、排放水t足实现 nox排放满足whtc国iv限值的就耍途校。由阁5可知，相比于etc循环，whtc 循环的co排放浓度在循环前300s明显较 低，在循环后600s明显较高。凼图6可知， whtc循环和etc循环的thc排放浓度在 整个循环过程屮都较为接近。12090oc印whtc荽30(92)迻sov阁4循环过程屮10，排放浓度对比0 gcoo 12000180002400)30x)0360304003x0180002砌 3oxk)噸(20 i)ibjtnj (20、)403c02o0o0g0一)考0800x)0120x>1800024000300003©m0吋f"j

14、 (20 *s)循环过程屮co排放浓度对比etc8 6 4 2 01086420rol)运 s=l fgi)运養=10600012cd018003240003x)0036000时间(20一1 s)阁6循环过程中thc排放浓度对比4小结(1) 发动机运行whtc循环时，循环 过程屮的平均转速、平均扭矩和平均排气温 度都明显低于etc循环。(2) 满足国iv阶段etc排放限值的 scr柴汕机，在不改变任何标定策略的条件 下运行whtc循环，？40,、和pm排放均明 显增人，已不能满足db11/964-2013规定的 whtc循环国iv阶段限值要求；co和co2 排放也有所增长。(3) 山于whtc循环前300s循环功 比重较小，该部分排放水平较高，艽对敁终 加权比排放影响权秉最人，降低该部分排放