第5期（总第238期） 2018年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
一种柴油机瞬态NOx估算模型
熊兴旺”，于津涛，高俊华”，张乐乐”，尚玉磊
No 5 (Serial No 238 )
Oct2018
（1中国汽车技术研究中心，北京1001762北京图康明斯发动机有限公司，北京102206）
摘要：在一台国五柴油机上，进行了原机ETC循环试验和200s急速试验。ETC试验结果表明：急速工况和非急速工况的NO，体积分数与过量空气系数之间可分别拟合为暴律型关系式；200s急速试验中，NO：体积分数估算值与试验值之间的相对误差在0一30s内逐渐减小，在30一170s内逐渐增大，170一200s内基本不变。利用拟合的经验公式构建瞬态NO：估算模型,ETC循环全过程验证结果表明：NO，体积分数和质量流量的估算值与试验值总体吻合较好，但在峰值处误差明显；循环累计质量估算值比试验值大4。
关键词：柴油机；氮氧化物；数学模型；数值计算 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 05 011
中图分类号：TK42152
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)05-0061-04
氮氧化物是柴油机主要排放污染物之一。氮氧化物生成的主要影响因素是缸内燃烧温度、缸内氧含量和燃烧持续时间。在瞬态工况下，柴油机缸内混合气变化剧烈，影响氮氧化物生成的变量，如喷油量、进气量、EGR率等之间也会互相影响3，因此难以单独对某个变量进行辨识以研究其对氮氧化物生成量的影响。建立瞬态柴油机氮氧化物排放模型有助于在台架标定过程中减少试验量，缩短标定时间。
黄粉莲等根据扩充Zeldovich机理和全局反应机理建立了热NO和瞬发NO模型4。C.Ericson 等通过建立换气准稳态模型及燃烧模型，结合Ze dovich机理计算NO，的方式建模"」。C.Ericson 等依据稳态工况下的试验值制作了NO，排放 MAP,并进行瞬态修正，建立了准稳态模型。此外，通过选取柴油机的多个运行参数作为输人变量，研究人员分别建立了神经网络模型了、偏最小二乘回归方法模型"、神经网络偏最小二乘法模型汀、线性/非线性自回归模型以及拟合经验公式模型[11-13]等柴油机NO，排放预测模型。
在瞬态工况下，过量空气系数处于动态变化过
程中，过量空气系数对于缸内燃烧温度、氧浓度等都有影响,因而过量空气系数对柴油机NO生成有重要影响。本研究基于ETC循环，研究了瞬态循环工况下过量空气系数与氮氧化物排放量之间的关系，选取ETC循环部分数据建立了瞬态NO，估算
收稿日期：2017-11-20；修回日期：2017-12-09
模型，并利用ETC循环全过程试验数据对模型进行了验证。
1试验系统与方案 1.1试验设备
试验发动机为采用EGR十DOC十DPF技术路线、满足国五排放法规的四冲程高压共轨增压中冷 4缸柴油机，总排量28L，标定功率87kW标定功率转速3200r/min，最大扭矩270N·m。
试验采用交流电力测功机系统，并使用AMA i60直采分析仪测量气态污染物排放，表1列出试验中所用的关键设备。
表1主要测试仪器及设备
设备名称
交流电力测功机燃油计量系统空气流量计量系统进气空调系统气态污染物分析仪进气空调
12试验方案
型号
A VL DynoRoad 204/8 Sx
AVL AVL735
AVL T-06AMFM1200A A VL T-06 ACM1600A A001
AVL AMA i6
AVL CONSYSAIR-1600
发动机拆除后处理设备，原机燃用国五柴油，按照标准GB17691—20054进行ETC循环试验。图1示出ETC循环试验中各工况点转速和扭矩。
作者简介：熊兴旺（1989—），男，工程师，硕士，主要研究方向为发动机排放与建模xiongxingwang126eom，