降低起燃工况碳氢排放的方法.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·25·降低起燃工况碳氢排放的方法TheMethodtoDecreasetheHydrocarbonEmissionofLightupCondition林思聪LINSi-cong；吴坚WUJian；李钰怀LIYu-huai；吴威龙WUWei-long；秦博QINBo（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州511434）（GACAutomotiveEngineeringInstitute，GuangZhou511434，China）摘要:推迟点火提前角

2、受限于燃烧稳定性，通过减少缸内残余废气、加快燃烧速度可以提高燃烧稳定性，结合缸内混合气的优化，可以降低起燃工况下碳氢排放。Abstract:Retardtheignitionanglewillbelimitedbythecombustionstability,toreducetheresidualgasandacceleratethecombustionspeedcanhelptoincreasethecombustionstability,andtocombinewiththeoptimiZationofairf

3、uelmiXtureincylindercandecreasethehydrocarbonemissionincatalyticconverterlightupcondition.关键词:燃烧稳定性；起燃；残余废气；混合气Keywords:combustionstability；lightup；residualgas；miXture0引言成燃烧不完全甚至失火，其结果反而恶化碳氢排放。如图近年来我国乘用车排放法规日益严格，2019年将实2所示，随着点火提前角的推迟，碳氢排放明显减小，但同[1]施第六阶段排放标准，新标

4、准中将采用WLTC测试循环，时燃烧稳定性逐渐变差。因此点火提前角的推迟量受燃烧并在6b阶段将碳氢排放物限值减小至50mg／km，给汽油稳定性边界的限制。发动机及后处理系统设计带来巨大的挑战。如图1所示，在汽车排放工况循环测试中，前60s的碳氢排放量占总碳氢排放量的70％以上。这个阶段的碳氢排放主要为发动机冷起动与催化器起燃前的发动机的原始排放，由于催化器还未起燃，对碳氢的催化转化效率非常低。因此降低催化器起燃前的碳氢排放与加快催化器的起燃速度是发动机设计的重点。图2点火提前角与燃烧稳定性、碳氢排放的关系在排放循环测

5、试中，发动机完成起动后立即进入催化器起燃控制，此时车辆还未开始行驶，发动机处于怠速工况，通常会控制发动机转速于1200r／min，以兼顾催化器起燃速度及驾驶体验，此时发动机的负荷为1bar的BMEP，用于发电机发电。当发动机负荷小于2bar时，燃烧稳定性会明显变差，负荷越小燃烧稳定性就越差。目前发动机设图1NEDC循环中碳氢排放占比分布计更多地采用零部件的优化设计、新的涂层技术、低粘度1推迟点火受限于燃烧稳定边界[5]机油以及附件系统优化等减小摩擦的技术，大大地减小采用推迟点火提前角、提高发动机负荷、提高发动机发动

6、机摩擦，这使催化器起燃工况中发动机的IMEP更转速、偏稀空燃比控制、提高发动机水温等方法均可以降小，燃烧稳定性更差，进一步限制起燃工况中点火提前角[2-4]低碳氢排放，但是在车辆实际应用中，发动机负荷是由的推迟量。实际驾驶需求决定的，不可以额外提高，而提高发动机转所以提高起燃工况燃烧稳定性成为降低整车碳氢排速会引起NVH的问题与较差的客户体验，发动机水温的放的关键。提升不仅依赖于发动机热管理系统，而且在短暂时间内提2提高起燃工况燃烧稳定性升是很困难的。所以推迟点火提前角成为了降低未燃碳氢2.1减小缸内残余废气排放与

7、加快催化器起燃的重要手段。缸内残余废气会对新鲜混合气产生稀释作用，使得反但较迟的点火提前角会导致发动机燃烧的不稳定，造应物浓度降低，会降低反应速度使燃烧速度变慢，加大燃·26·内燃机与配件[7]烧的不稳定性。缸内残余废气量受气门正时影响较大，尤其是排气门关闭相位与进气门开启相位。对于催化器起燃工况，发动机的负荷很小，进气道压力为负压，排气道压力约为1个大气压。如果进气门开启相位过早，由于进气道压力低于缸内压力，会导致缸内废气进入进气道，这部分废气会在下一个进气冲程中被吸入气缸，加大缸内残余废气量。如果排气门关闭相位

8、过迟，由于其他气缸的排气干涉作用，会将排气道中的废气推回气缸，导致缸内残余废气量的增加。因此对于催化器起燃工况，采取排气门提前关闭、进气门在排气门关闭后才打开的控制策略，可以最大程度降低缸内残余废气。如图3所示，当排气门关闭相位采用330度即提前30度关闭、进气门开启相位采用363度时，缸内残余废气较少，可以获得较好的燃烧稳定性。当排气门关闭相位迟于330度