賀捷

摘要：本工作針對某公司PEMS排放試驗中NOX排放超標問題，對其發(fā)動機在2020年和2017年兩種不同EGR冷卻器的情況下的發(fā)動機排放進行比較，分析得到2020年發(fā)動機所存在的問題為EGR冷卻器冷卻效率不足導(dǎo)致NOX的排放量超標。本工作基于現(xiàn)有EGR冷卻器進行了結(jié)構(gòu)改進，冷凝隔板由原來的8層改成為9層。通過對改進后的樣件與原有的EGR冷卻器排放實驗結(jié)果對比中發(fā)現(xiàn)使用了改進后的EGR冷卻器的發(fā)動機NOX排放量基本穩(wěn)定在1.7～2.4 g/kW·h，符合國家標準（≤4 g/kW·h），對現(xiàn)階段PEMS排放超標的問題提供了可行性方案。

關(guān)鍵詞：EGR冷卻器;冷凝隔板;NOX;PEMS

Abstract： In view of the problem of NOX emission exceeding the standard in the PEMs emission test of A company. In this work， the engine emissions of two different EGR coolers in 2020 and 2017 are compared. The analysis shows that the problem of the engine in 2020 is that the cooling efficiency of the EGR cooler is insufficient， which leads to the excessive NOX emission. Based on the existing EGR cooler， the structure of the condensing baffle is changed from 8 layers to 9 layers. Comparison of the data of the improved sample and the original cooler， it is found that the NOX emission of the improved cooler is basically stable at 1.7～2.4 g/kW·h， which met the national standard （≤4 g/kW·h）， and it provides a feasible scheme for the problem that the PEMS emission exceeds the standard at present.

Key words： EGR cooler;condensing separator;NOX;PEMS

1? 簡介

隨著我國經(jīng)濟的飛速增長，人民對現(xiàn)有的生活水平要求越來越高，汽車成為人們最常用的交通工具，而伴隨機動車保有量的越來越多，汽車尾氣污染問題日漸凸顯[1-3]。汽車尾氣中含有大量污染物，如一氧化碳、碳氫化合物等化學(xué)物質(zhì)，嚴重危害環(huán)境和人們生命健康安全[4-6]。如何采取行之有效的措施減少機動車尾氣排放帶來的危害成為現(xiàn)階段的焦點[7-10]。

基于對某公司汽車尾氣排放超標問題跟蹤，本工作對此公司汽車進行了2次整車PEMS試驗，測得的NOX排放結(jié)果分別為6g/kW·h和6.2g/kW·h，而國家第五階段柴油機要求的NOX排放限值為4g/kW·h，實驗結(jié)果不符合要求。核查了整車進、排氣管路與量產(chǎn)狀態(tài)的差異，以及發(fā)動機漏氣情況和增壓器狀態(tài)，均未發(fā)現(xiàn)異常。于是安排了量產(chǎn)發(fā)動機進行臺架復(fù)測，發(fā)現(xiàn)當前的量產(chǎn)狀態(tài)發(fā)動機臺架實驗中NOX排放值遠高于2017年產(chǎn)品定型階段。檢查發(fā)動機配置后發(fā)現(xiàn)EGR冷卻器狀態(tài)已經(jīng)變更，廠家由原來的浙江銀輪變更為全椒南屏。之后臺架分別進行了南屏量產(chǎn)狀態(tài)、浙江銀輪定型狀態(tài)排放測試，結(jié)果南屏量產(chǎn)狀態(tài)發(fā)動機未通過測試，而原浙江銀輪定型狀態(tài)發(fā)動機滿足要求。

本工作在現(xiàn)有全椒南屏冷卻器的基礎(chǔ)上對冷卻器中的冷凝隔板進行了改進，由原來的8層冷凝隔板改為9層。對改進后的冷卻器進行實驗，測得NOX含量的范圍基本穩(wěn)定在1.7～2.4g/kW·h之間，而國家的標準范圍在4g/kW·h以下，由此可得本工作基本上符合國家標準。

2? 實驗過程

EGR冷卻器廠家為浙江銀輪的2017年發(fā)動機PEMS排放符合要求，而廠家為全椒南屏的2020年發(fā)動機PEMS排放超標。通過實驗核對兩種發(fā)動機的數(shù)據(jù)狀態(tài)、進氣系統(tǒng)、進氣量和EGR冷卻器之間的不同，分析問題所在，并建立優(yōu)化處理方案。

2.1 ECU數(shù)據(jù)狀態(tài)核對

在對2020年發(fā)動機（EGR冷卻器為全椒南屏）設(shè)備的數(shù)據(jù)與2017年發(fā)動機（EGR冷卻器為浙江銀輪）設(shè)備的數(shù)據(jù)比較過程中，發(fā)現(xiàn)升級部分僅與OBD、碳載模型相關(guān)，而空氣系統(tǒng)部分的數(shù)據(jù)標定沒有更改。并且在通過與開發(fā)階段的數(shù)據(jù)比對后，也沒有發(fā)現(xiàn)明顯異常點。

2.2 進氣系統(tǒng)核對

比較2020年和2017年發(fā)動機進氣管路后發(fā)現(xiàn)，兩種發(fā)動機的進氣管路并無明顯的差異。

2.3 臺架進氣量核對

比較兩種發(fā)動機臺架進氣量可以看出排放區(qū)內(nèi)臺架進氣量新數(shù)據(jù)整體與2017年相近，僅個別點最大相差在28kg/h左右。同時對比NOX和Soot比排放發(fā)現(xiàn)在排放區(qū)域內(nèi)2020年發(fā)動機NOX的排放量整體大于2017年數(shù)據(jù)，并且在2800rpm大負荷區(qū)域越加明顯，最大相差3g/kW·h。排放區(qū)域內(nèi)2020年發(fā)動機設(shè)備Soot排放量整體略高于2017年。由此得出2020年發(fā)動機PEMS排放不合格主要是NOX的排放量較高。

2.4 EGR冷卻器狀態(tài)核對

比較全椒南屏與浙江銀輪EGR冷卻器排放量后發(fā)現(xiàn)，相同工況下EGR關(guān)閉時NOX排放基本一致，EGR開啟時浙江銀輪NOX排放符合要求，全椒南屏NOX排放超標。在發(fā)動機上安裝EGR上下游溫度傳感器進行換熱功率測試，在相同工況NOX排放一致的情況下，EGR下游溫度全椒南屏整體比浙江銀輪高了50℃以上。與產(chǎn)品廠家溝通后，得知發(fā)動機在量產(chǎn)階段水路和水泵等零部件沒有更改，故暫將問題鎖定在EGR冷卻器上。

3? 改進過程

通過1、2小節(jié)的分析，2020年發(fā)動機的PEMS排放量存在問題，主要是由于發(fā)動機更換了EGR冷卻器冷卻效率不足導(dǎo)致發(fā)動機NOX的排放量超標，故在此狀態(tài)下對發(fā)動機的EGR冷卻器進行結(jié)構(gòu)改進。將現(xiàn)有狀態(tài)下全椒南屏中冷器的冷凝隔板由8層（圖1（a））改為9層（圖1（b））。

4? 結(jié)果與討論

改進型EGR冷卻器在原型號基礎(chǔ)上冷凝隔板由8層增至9層，實驗測定冷卻器上下游溫度差后發(fā)現(xiàn)改進后的EGR冷卻器上下游溫差較原型號有較大改善，整體EGR上下游溫差高出50℃左右。

表1為對比新南屏、全椒南屏和浙江銀輪在不同轉(zhuǎn)速和扭矩情況下發(fā)動機污染物排放量，表1中數(shù)據(jù)顯示三種EGR冷卻器Soot排放量范圍大致相同，符合DPF后處理系統(tǒng)的發(fā)動機原始排放要求，全椒南屏和浙江銀輪的NOX排放量范圍分別在1.9～4.3g/kW·h和1.7～2.3g/kW·h之間，改進后的南屏樣件NOX排放量范圍基本穩(wěn)定在1.7～2.4g/kW·h。由此可以看出改進后的南屏樣件NOX排放量與浙江銀輪相似。國家規(guī)定NOX排放量低于4g/kW·h，因此改進后的新南屏樣件NOX排放量符合規(guī)定。

5? 結(jié)論

本文通過對某公司汽車在2020年和2017年兩種不同發(fā)動機在進行比較，分析了兩種發(fā)動機的數(shù)據(jù)狀態(tài)、進氣系統(tǒng)、進氣量和冷卻器等影響發(fā)動機排放量的因素。得到2020年發(fā)動機全椒南屏EGR冷卻器的冷卻效率不足導(dǎo)致NOX的排放量超標。因此在現(xiàn)有的全椒南屏冷卻器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)改進，冷凝隔板由原來的8層改成9層。對改進后的樣件進行實驗測定，并于與原全椒南屏和浙江銀輪數(shù)據(jù)進行對比，改進后的銀輪NOX排放量基本穩(wěn)定在1.7～2.4g/kW·h，國家標準為4g/kW·h以下。對現(xiàn)階段某公司PEMS排放超標的問題提供了可行的改進方案。

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