汽油直噴發動機排放研究與優化

張鵬飛， 劉甲一， 林萬國， 葛林杉， 杜立東

（一汽奔騰轎車有限公司奔騰開發院， 吉林 長春 130012）

《輕型汽車污染物排放限值及測量方法》 于2016年12月23日正式發布， 于2020年7月1日在全國范圍內實施。 同時為響應國家政策打贏藍天保衛戰， 國內的一些一線城市已于2019年7月1日起在部分地區率先實施， 從限值來看， 與國V 排 放 標 準 相 比， 第1 類 汽 油 車 國VI a 的CO 限 值 加 嚴30%， 其 他 污 染 物 的 限 值 不 變； 國VI b 的CO、 THC 和NMHC限值都降低了50%， NOx限值下降42%， PM限值下降33%。 且 自2020 年7 月1 日 起， 顆 粒 物 數 量 （Particulate Number， PN） 由過渡期的6×1012更新至6×1011， 在排放和油耗法規的雙重影響下， 小排量汽油直噴增壓發動機（Gasoline Direct Injection Turbo， GDIT） 的生存環境愈發艱難， 尤其是質量和阻力相對較大的車輛排放達標壓力更大。

本文通過對某搭載小排量直噴增壓發動機的SUV車型進行研究分析， 對整車控制參數進行優化， 最終滿足國VI b氣態排放物和顆粒物排放法規要求。

1 排放數據分析

1.1 WLTC工況分析

WLTC （ Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle） 循環被認為是反映車輛實際行駛情況的， 由4部分組成： 低速段、 中速段、 高速段和超高速段。 持續時間1800s， 理論行駛里程23.27km， 最高車速131.3km/h， 最大加速度1.67m/s， 平均車速46.5km/h， 詳細工況如圖1所示。

圖1 WLTC工況

低速階段平均車速為19km/h， 高速階段平均車速為56.6km/h， 超高速階段平均車速為92.3km/h， 這3個階段的平均車速是RDE工況下CO特征曲線的參考點。

1.2 發動機運行工況分析

由于WLTC循環瞬態工況較多， 對單位質量功率偏低的車輛非常不利， 表1為測試車輛相關參數， 不難看出該車型單位質量功率偏低，該車輛在WLTC工況下的發動機運行散點圖如圖2所示， 發動機轉速主要集中在3000r/min 以 下，部分工況發動機負荷已經接近該發動機外特性區間， 對排放控制非常不利。……