汽油機顆粒捕集器低溫環(huán)境失效診斷研究

付雨民，錢立運，王宏麗，趙海光，韋崇明

（1.中國環(huán)境科學研究院，北京 100012；2.標志雪鐵龍（中國）汽車貿(mào)易有限公司 上海分公司，上海 200233）

0 概述

顆粒物（particle matter，PM）是影響大氣環(huán)境質(zhì)量的重要污染物，機動車排放的顆粒物是大氣PM2.5污染的重要來源［1］。降低機動車排放是汽車保有量持續(xù)上升背景下［2］控制PM 排放總量的重要措施。研究表明汽油機顆粒捕集器（gasoline particulate filter，GPF）是保障車輛顆粒物數(shù)量排放滿足限值要求的重要技術手段［3-4］，據(jù)中國機動車環(huán)保信息公開平臺統(tǒng)計，截至2021年1月顆粒數(shù)量（particle number，PN）排放聲明值不超過6×1011個/km 的新生產(chǎn)輕型汽油車中，采用GPF 的占47.5%，且該占比逐年提高。

安裝GPF 的汽油機燃燒產(chǎn)生的顆粒物90% 以上會被GPF 捕集，可大幅減少最終排氣對環(huán)境的影響；但顆粒物在GPF 內(nèi)不斷累積會導致發(fā)動機排氣背壓增加進而影響車輛動力性和油耗。通常利用在線診斷（on-board diagnosis，OBD）系統(tǒng)持續(xù)對GPF的炭載量和工作狀態(tài)進行監(jiān)測，當炭載量達到閾值時通過調(diào)節(jié)發(fā)動機運行工況和空燃比、點火提前角等控制參數(shù)來實現(xiàn)PM 再生，確保GPF 持續(xù)有效工作。此外OBD 系統(tǒng)還能在GPF 載體被破壞或移除時發(fā)出報警，以便及時更換或重新安裝GPF，保證顆粒物排放始終滿足標準要求。

OBD 系統(tǒng)通常利用GPF 兩端壓差信號進行載體破壞或移除診斷，這種方法在低溫環(huán)境下易受車輛排氣管路結冰等外部條件干擾，導致診斷結果不可靠，因此國六標準允許OBD 系統(tǒng)在環(huán)境溫度低于-7 ℃時中斷監(jiān)測［5］。實際使用過程中車輛往往會在低于-7 ℃的環(huán)境下運行，汽油機燃燒特性會使低溫環(huán)境下的顆粒物排放量急劇增加［6-7］，此時GPF 內(nèi)炭粒累積速度也會明顯加快。……