2017年第3期
国外内燃机
3L柴油机冷起动技术评价
【美】J.MiwaD.MehtaC,Koci
29
摘要：日益严格的排放法规要求现代荣油机后处理系统在起动后不久就必频变热并开始控制排放。介绍了几种新的专注于降低后处理激活温度的技术，但柴油机系统仍然需要向排气提供热能以便进行冷起动。研究评价了几种发动机技术，注重改善发动机系统向后处理系统提供热能，同时尽可能减小对燃油经济性和排放产生影响。研究在1台配有定制双图路废气再循环系统的现代共轨3L 案油机上进行。根据速度/负荷工况采用各种燃烧策略对该发动机低氮氧化物排放进行了标定。在本评价过程中，显示出具有强大潜力的技术包括涡轮旁通系统、排气门提前开启、停技术和发动机延迟起动技术。这些技术的性能通过1个发动机测试单元进行了比较，该测试单元通过编程模拟了 FTP-75试验循环的第一部分。
关键调：柴油机冷起动技术
后处理
0前言
近期的排放和燃油经济性标准持续推动提高燃油效率并降低尾气排放。最新修订的CAFE标准(公司平均燃油经济性标准)要求，CO，平均排放为 163g/mile?。柴油车可以有效满足车队平均燃油经济性标准，特别是大型运动型多功能车(SUV)车型。然而，柴油车面临的最大挑战之一是满足日益严格的气体排放标准。Tier3车队平均排放法规要求的气体排放显著下降，到2025车型年，氮氧化物(NO,）十非甲烷有机气体（NMOG）的排放量在 FTP-75试验循环下为30mg/mile。这一排放水平相当于比Tier2Bin5降低了80%。图1显示了 Tier3标准的分阶段计划。
为满足新的排放标准，需要进一步加强冷起动性能，因为大部分尾气排放是在冷起动过程中排出的。例如，图2显示了1辆Tier2Bin5汽车在 FTP-75试验循环的前两个阶段的NO，和HC累积排放量。从图中可以看出，大部分排放物是在FTP 75试验循环的第一个250s排出的，而且该车在约 175s后超出Tier3最终限值。
以前的研究-3表明，发动机标定可以改善冷起动性能，包括采用多次后喷、高温电热塞、进气节流和独特的催化剂配置。到目前为止的结果表明，可在冷起动过程中限制废气排放，然而，还需要进一步的工作以增加技术余量并评价各种策略对燃油效率的影响。
①为符合原著本意，本文仍沿用原文中的非法定单位——编注。万方数据
9e 1.4 3 1.2
1.0累计NO
玻度2
0.8+HC排放
00.6披度 04M Y0.2
八通环总计 Tier3
70
Tier2 Bins60
50 20 10
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
时间/s
a 0.12
0.10 0.08
ON 0.06
MMOG+ 0.04
0.02 2016
2018
+LDV和1类LDT
2.3,4类LDT和MDPV
2020
2022 年份
2024
2026
图1Tier3车队平均气体排放标准的分阶段计划
表明，NO,十NMOG的排放总量在2025年全面过渡到0.03g/mile
本文的研究重点是对改善1辆Tier2Bin5标定的3L柴油机冷起动性能的几种技术进行评价。这些技术的主要焦点是提高冷起动过程中废气的温度以改善催化剂的起燃特性。评价的技术包括具有不同配置的涡轮旁通技术、停缸技术、模拟起停技术的无息速运行，以及排气门提前开启（EEVO)技术。研究结果表明，大幅提高冷起动过程中的废气温度有助于降低尾气气体排放量。