林　帆

[摘要]通過研究NEDC循環(huán)工況下整車的瞬態(tài)排放情況，分析研究減速斷油及怠速停機(jī)過程中，氧濃度及溫度的變化對整車排放性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，減速斷油過程中，由于沒有燃油噴射，新鮮空氣被直接排入排氣管，造成排氣管內(nèi)氧濃度的增加，并且，減速斷油及怠速停機(jī)會(huì)造成排氣管及催化器溫度的降低，造成催化器轉(zhuǎn)化率的下降，使發(fā)動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)后排放惡化。

[關(guān)鍵詞]混合動(dòng)力 瞬態(tài)排放 催化器 轉(zhuǎn)化效

中圖分類號：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310117－02

一、引言

進(jìn)入21世紀(jì)，越來越高的油價(jià)引發(fā)了人們對于未來能源安全的擔(dān)心，各國政府及全球各大汽車生產(chǎn)廠商紛紛加大投入研發(fā)新能源汽車，但現(xiàn)階段能成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的只有混合動(dòng)力汽車。而Start/Stop控制模式的混合動(dòng)力技術(shù)方案因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉，將會(huì)被越來越多的汽車廠商采用。

Start/Stop控制模式對燃油經(jīng)濟(jì)性的改善相當(dāng)顯著，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)的頻繁起停會(huì)惡化整車的排放，尤其在擁堵的城市路況。

本文主要考察了輕度弱混混合動(dòng)力汽車DFCO及怠速停機(jī)過程對整車排放的影響。

二、試驗(yàn)工況及試驗(yàn)條件

試驗(yàn)采用的車型為采用Start/Stop控制模式的輕度混合動(dòng)力汽車，可以實(shí)現(xiàn)怠速停機(jī)、加速助力、智能充電、制動(dòng)回收等功能。

試驗(yàn)在AVL排放試驗(yàn)用輪鼓試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，工況為NEDC循環(huán)，如圖1所示。為了研究瞬態(tài)排放結(jié)果，采用AVL公司的模態(tài)尾氣采集設(shè)備，分別采集催化器前后兩端的尾氣，并在催化器前后兩端排氣管處分別安裝了氧傳感器。

利用ETAS公司的LA4 Lambda Meter來采集排氣的氧濃度，同時(shí)，為了測量排氣溫度，分別在催化器前后兩端排氣管及催化器本體上安裝K型熱電偶，熱電偶直徑1mm，且去掉前端絕緣層，最大限度的保證熱電偶的響應(yīng)時(shí)間。試驗(yàn)設(shè)置示意圖如圖2。

三、試驗(yàn)結(jié)果及分析

（一）循環(huán)累積排放量

累積排放量為研究瞬態(tài)排放的有效方法，可以看出排放值在何時(shí)突變。圖3、4、5分別為HC、CO、NOx的累積排放量，由圖中可以看出，HC、CO的累積排放量在發(fā)動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)后的加速過程中增加明顯，尤其是CO，而NOx在高速時(shí)段累積排放會(huì)有較大的提高，造成這些現(xiàn)象的原因是因?yàn)樵诩铀俣危捎谶^濃的噴油及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，使得HC、CO排放惡化，而HC、CO濃度的增加有助于NOx的轉(zhuǎn)化，與傳統(tǒng)車不同的是，由于存在減速斷油及怠速停機(jī)，造成了氧濃度及溫度的變化，必然影響排放物的轉(zhuǎn)化效率，使得混合動(dòng)力車在重起動(dòng)后的累積排放值比傳統(tǒng)車增加明顯。

如圖6所示為4個(gè)測點(diǎn)的溫度在NEDC循環(huán)工況下的變化情況，其中，T1為催化器前排氣管內(nèi)溫度，T2為前催化器載體溫度，T3為后催化器載體溫度，T4為催化器后排氣管內(nèi)溫度，測點(diǎn)示意圖見圖1。從圖6中可以看出，在DFCO過程中，由于排出的為新鮮空氣，T1、T4的值明顯下降，在停機(jī)過程中，由于沒有排氣，強(qiáng)制對流換熱減弱，溫度下降并不明顯；T2的波谷較之T1有延遲，T3的波谷較之T2又有延遲，這是由于在反應(yīng)初期，由于排氣熱量大部分被催化器前段吸收，因此，催化器前部溫度比后部溫度高，隨著反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，前部反應(yīng)所放出的熱量流向后部并被后部載體吸收，因此后部的溫度要高于前部溫度，加之催化器載體熱容量較大，熱量的吸收和釋放需要一個(gè)過程，因此T2、T3的值較之T1有所延遲。

四、結(jié)論

NEDC循環(huán)工況下，由于混合動(dòng)力的怠速停機(jī)功能，使得發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)，雖然相比冷起動(dòng)過程，熱起動(dòng)的排放要少很多，但是由于DFCO及停機(jī)過程氧濃度升高及催化器溫度下降，導(dǎo)致催化器轉(zhuǎn)化效率降低，進(jìn)而會(huì)影響最終排放結(jié)果；由于NEDC循環(huán)工況怠速停機(jī)時(shí)間只有20S，催化器溫度還不足以降到起燃溫度以下，但在擁堵的城市工況，怠速停機(jī)時(shí)間有可能超過2min，如果環(huán)境溫度也相對較低的情況下，催化器溫度極有可能降到起燃溫度以下，造成排放的急劇惡化。通過本文的研究，找出影響混合動(dòng)力車排放的關(guān)鍵因素，對下一步研究混合動(dòng)力車的控制策略，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)提出了試驗(yàn)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Bradley Glenn,Gregory Washington and Giorgio Rizzoni.“Operation and Control Strategies for Hybrid Electric Automobiles”.SAE paper.2000-01-1537,April.2000.