廖清睿，王鳳濱，車金濤，覃慶孔

摘要： 基于滿足國(guó)Ⅵb階段排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在配備低溫環(huán)境倉(cāng)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上開展WHTC循環(huán)排放測(cè)試。設(shè)置多個(gè)環(huán)境溫度，對(duì)比CO，HC，NOx，PN及PM的比排放結(jié)果。分析環(huán)境溫度、中冷后溫度、排氣溫度與排氣污染物的關(guān)系以及WHTC循環(huán)3個(gè)階段不同環(huán)境溫度下CO，HC，NOx和PN排放特性的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：環(huán)境溫度降低，NOx，CO和HC比排放值逐漸增加，PN比排放值總體減少，PM比排放值先減少后升高；環(huán)境溫度分別為-10 ℃和-15 ℃，且尿素凍結(jié)的狀態(tài)下，NOx比排放是尿素未凍結(jié)狀態(tài)的1.2倍和3.3倍；階段1、階段2工況下，NOx排放控制主要以DOC和EGR為主，階段3的大扭矩、大負(fù)荷工況則更依賴SCR；CO和HC比排放結(jié)果中環(huán)境溫度引起的差異主要發(fā)生于階段1工況。環(huán)境溫度-15 ℃和-20 ℃條件下，階段1至階段3的PN平均濃度均低于100 個(gè)/cm3。

關(guān)鍵詞： 重型柴油機(jī)；冷起動(dòng)；WHTC；排放測(cè)量

DOI： 10.3969/j.issn.1001-2222.2024.02.003

中圖分類號(hào)： U467.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B文章編號(hào)： 1001-２２２２（２０24）０2-００19-０7

溫帶地區(qū)四季分明，冬季溫度多數(shù)處于0 ℃以下。我國(guó)大部分國(guó)土處于溫帶地區(qū)，且世界近一半人口生活在溫帶范圍內(nèi)。同時(shí)，重型柴油車的排放污染在所有機(jī)動(dòng)車中占比最大。因此，冬季低溫環(huán)境下重型柴油車運(yùn)行所產(chǎn)生的排放污染不容忽視。

早在1989年的零下工程研討會(huì)上，R. E. Larson的研究成果就已表明車輛在低溫環(huán)境下的排放控制效果會(huì)大打折扣［1］，-7 ℃時(shí)的排放水平會(huì)是24 ℃時(shí)的3倍至4倍，此種條件下噴油相對(duì)過(guò)濃，且催化器的轉(zhuǎn)化效率會(huì)顯著降低，CO排放嚴(yán)重增加。近年來(lái)，低溫環(huán)境對(duì)機(jī)動(dòng)車排放的影響研究也在不斷擴(kuò)展。V. N. Matthaios等研究了英國(guó)各區(qū)域低溫天氣（5 ℃以下）和常溫天氣的車流的NO2排放差異［2］，發(fā)現(xiàn)低溫天氣下車流產(chǎn)生的NO2排放比常溫高64.5%。王猛、解難等基于轉(zhuǎn)鼓測(cè)試對(duì)直噴汽油車的顆粒物排放展開研究，發(fā)現(xiàn)-7 ℃環(huán)境溫度下，PN排放增加4倍［3］，-17 ℃環(huán)境溫度下顆粒物的數(shù)量、體積、表面積濃度均顯著增加［4］。孫遠(yuǎn)濤、肖建華基于發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試對(duì)汽油機(jī)的排放規(guī)律展開研究，發(fā)現(xiàn)催化器前HC和CO排放增加，NO排放降低，但催化器后上述污染物排放都有所增加［5-6］。除傳統(tǒng)汽油車外，也有學(xué)者對(duì)混動(dòng)汽車低溫環(huán)境顆粒物質(zhì)量濃度、粒徑分布開展研究［7］。

柴油車試驗(yàn)研究方面，郭勇、譚丕強(qiáng)等在實(shí)際道路上研究0 ℃左右環(huán)境下柴油車輛的排放規(guī)律，發(fā)現(xiàn)相對(duì)常溫而言，CO和NOx增加較為顯著，而PN增加不明顯［8-9］。N. Oliver［10］著重研究了輕型柴油車?yán)淦饎?dòng)的排放情況，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)載下，低溫使得燃燒穩(wěn)定性差，從而導(dǎo)致排放增加，且低溫使得EGR低于目標(biāo)值，也會(huì)導(dǎo)致NOx增加。李曉明［11］通過(guò)FLUENT軟件模擬柴油機(jī)在-40 ℃低溫環(huán)境條件下的運(yùn)行規(guī)律，發(fā)現(xiàn)低溫條件下缸內(nèi)燃燒的混合氣中心溫度更低，這是發(fā)動(dòng)機(jī)CO和PN原排增加的成因。陳龍等［12］基于柴油機(jī)臺(tái)架在低溫環(huán)境下運(yùn)行WHSC循環(huán)，發(fā)現(xiàn)尿素凍結(jié)會(huì)嚴(yán)重影響NOx的排放水平。

為了有效降低低溫環(huán)境下的污染物排放，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量關(guān)于提高催化器低溫性能的試驗(yàn)和研究，其中，主要以設(shè)計(jì)快速升溫機(jī)構(gòu)和研發(fā)高效的低溫反應(yīng)材料為主［13-16］。H. Y. Chen等［13］研究發(fā)現(xiàn)，Pd-BEA結(jié)構(gòu)催化器減排性能、持續(xù)時(shí)間、低溫存儲(chǔ)性能、高溫釋放性能及抗硫化性能最佳。任學(xué)成等［14］對(duì)冷起動(dòng)催化器DCSC開展研究，DCSC相比LNT而言，可以一直處于稀燃狀態(tài)并具有較好的低溫NOx捕集效果，且無(wú)需周期性加濃燃油。L. S. Duan等［16］研究發(fā)現(xiàn)，在DOC前布置電加熱器能明顯縮短WHTC循環(huán)中排溫達(dá)到200 ℃所需要的時(shí)間。

綜上，雖然目前有較多關(guān)于低溫環(huán)境機(jī)動(dòng)車排放的研究報(bào)道，但有關(guān)柴油機(jī)WHTC循環(huán)低溫排放研究的文獻(xiàn)較少，且尚未有關(guān)于低溫環(huán)境下尿素凍結(jié)前后排放差異的對(duì)比，環(huán)境溫度條件設(shè)置也不夠廣泛。我國(guó)重型車標(biāo)準(zhǔn)制定工作組已著手開展下一階段標(biāo)準(zhǔn)的制定研究，其中，低溫環(huán)境條件的設(shè)置范圍將會(huì)影響臺(tái)架測(cè)試、轉(zhuǎn)鼓測(cè)試、PEMS測(cè)試的排放結(jié)果范圍，需要足夠的數(shù)據(jù)支撐作為劃定依據(jù)。

本研究基于一臺(tái)滿足國(guó)Ⅵb階段排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在配備低溫環(huán)境倉(cāng)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上開展WHTC循環(huán)排放測(cè)試，設(shè)置多個(gè)環(huán)境溫度，對(duì)比CO，HC，NOx，PN及PM的比排放結(jié)果，將WHTC循環(huán)劃設(shè)為3個(gè)階段，分析環(huán)境溫度、中冷后溫度、排氣溫度與排氣污染物的相關(guān)性以及各階段不同環(huán)境溫度下的排放特性差異。

1試驗(yàn)方案

根據(jù)本研究試驗(yàn)測(cè)試需求，使用發(fā)動(dòng)機(jī)高低溫環(huán)境倉(cāng)模擬并控制低溫環(huán)境，使用表1所示設(shè)備測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、污染物排放濃度等。發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣測(cè)量點(diǎn)位于后處理系統(tǒng)之后，全段排氣管路采取必要的保溫措施。具體布置方案如圖1所示。

目前我國(guó)執(zhí)行國(guó)Ⅵb階段重型車排放標(biāo)準(zhǔn)，為確保試驗(yàn)條件的先進(jìn)性，選取滿足國(guó)Ⅵb排放標(biāo)準(zhǔn)且在市場(chǎng)上應(yīng)用較為廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象，該樣機(jī)與后處理系統(tǒng)的基本參數(shù)如表2所示。

為獲取更全面的測(cè)試數(shù)據(jù)以評(píng)估低溫冷起動(dòng)工況對(duì)排放特性的影響，將環(huán)境溫度分別設(shè)置為25，10，0，-5，-10，-15，-20 ℃，逐一運(yùn)行WHTC冷起動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)。上述7個(gè)環(huán)境溫度條件涵蓋了常溫、低溫、零下結(jié)冰、尿素凍結(jié)等情形。發(fā)動(dòng)機(jī)、后處理系統(tǒng)及其附件在達(dá)到設(shè)定溫度的環(huán)境倉(cāng)內(nèi)靜置至少12 h。在-10，-15，-20 ℃環(huán)境溫度條件下運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，選擇手動(dòng)拖轉(zhuǎn)起機(jī)，點(diǎn)火運(yùn)行正常后正式開始試驗(yàn)，拖轉(zhuǎn)時(shí)間不超過(guò)30 s。其中，-10，-15，-20 ℃環(huán)境溫度條件下尿素發(fā)生凍結(jié)，影響SCR正常工作，NOx排放受其影響較大。為研究尿素凍結(jié)前低溫環(huán)境分別對(duì)重型發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放的影響，在-10，-15，-20 ℃環(huán)境溫度條件下額外進(jìn)行一組試驗(yàn)，即在靜置階段尿素罐置于環(huán)境倉(cāng)外，在試驗(yàn)前10 min再將尿素罐連接至后處理系統(tǒng)。基于測(cè)取的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和排放污染物濃度數(shù)值，通過(guò)國(guó)Ⅵ重型車排放標(biāo)準(zhǔn)中的排放計(jì)算方法得到比排放數(shù)值，開展規(guī)律性分析。基于環(huán)境溫度、中冷后溫度、排氣溫度數(shù)據(jù)分析低溫環(huán)境下重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物的排放特性。

2排放試驗(yàn)結(jié)果

圖2示出各環(huán)境溫度下的NOx比排放結(jié)果。其中，在-10，-15，-20 ℃的環(huán)境溫度條件下分別測(cè)量了尿素凍結(jié)和未凍結(jié)狀態(tài)下的NOx排放。從總體趨勢(shì)來(lái)看，隨著環(huán)境溫度的逐漸降低，NOx比排放逐漸增大。在25 ℃的環(huán)境溫度下，NOx比排放為668.1 mg/（kW·h）；在環(huán)境溫度為-20 ℃，且尿素未凍結(jié)的狀態(tài)下，NOx比排放為1 182.9 mg/（kW·h），尿素凍結(jié)狀態(tài)下則為4 497.6 mg/（kW·h），是未凍結(jié)狀態(tài)的3.8倍。-10，-15 ℃環(huán)境溫度下，尿素凍結(jié)狀態(tài)NOx比排放分別是未凍結(jié)狀態(tài)的1.2倍和3.3倍。由此可見(jiàn)，環(huán)境溫度越低，尿素凍結(jié)對(duì)NOx排放的影響則越大。這是因?yàn)榄h(huán)境溫度越低，尿素罐中的尿素水溶液凍結(jié)速度越快，尿素罐中心溫度越低，尿素罐加熱模塊的解凍時(shí)間越長(zhǎng)，可能一個(gè)WHTC循環(huán)結(jié)束后都無(wú)法完成解凍。

圖3和圖4分別示出各環(huán)境溫度下的CO和HC比排放。可以發(fā)現(xiàn)，隨著環(huán)境溫度的降低，CO和HC比排放逐漸升高，其曲線近似二次函數(shù)，溫度越低，增幅越大。低溫環(huán)境一方面使得缸壁溫度降低，油氣混合物燃燒不完全，容易生成HC和CO；另一方面使得DOC反應(yīng)效率下降，導(dǎo)致HC和CO反應(yīng)量減少。與國(guó)Ⅵ限值對(duì)比發(fā)現(xiàn)，即使是-20 ℃環(huán)境溫度條件，CO和HC比排放分別未超過(guò)加權(quán)限值4 000 mg/（kW·h）和160 mg/（kW·h）。

圖5示出各環(huán)境溫度下PN比排放。從圖中可知，環(huán)境溫度從25 ℃降至0 ℃，PN比排放先減小后增大，在4×1010～5.5×1010 個(gè)/（kW·h）范圍內(nèi)。環(huán)境溫度為0 ℃以下，PN比排放隨著溫度降低而減??；環(huán)境溫度為-20 ℃時(shí)，PN比排放為2.49×109 個(gè)/（kW·h）。盡管試驗(yàn)室已采取了保溫措施，但環(huán)境溫度降低時(shí)，依然會(huì)對(duì)排氣管壁面和后處理系統(tǒng)表面溫度產(chǎn)生影響，使得顆粒物在管路中容易發(fā)生聚合現(xiàn)象，進(jìn)而使得PN降低。

各環(huán)境溫度條件下PM比排放結(jié)果如圖6所示。與圖5的PN比排放結(jié)果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，其與環(huán)境溫度的關(guān)系剛好與PN相反。環(huán)境溫度從25 ℃降至-5 ℃，PM比排放先略微增加后減小。環(huán)境溫度低于0 ℃時(shí)，環(huán)境溫度越低，PM比排放值越大。分析認(rèn)為，環(huán)境溫度在-5 ℃以上時(shí)，由于EGR率減小，PM總量有所下降；但當(dāng)環(huán)境溫度低于-5 ℃時(shí)，由于缸壁溫度越來(lái)越低，缸內(nèi)油氣混合物燃燒不完全的情況可能愈發(fā)嚴(yán)重，除了HC和CO容易生成之外，也會(huì)產(chǎn)生更多炭煙，PM總量隨之急劇上升。

3排放分析

3.1循環(huán)階段劃分

環(huán)境溫度、中冷溫度和排氣溫度一方面受到熱量累積的影響，另一方面受到發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化的影響，于是將WHTC循環(huán)分成3個(gè)階段展開對(duì)比分析。圖7示出WHTC循環(huán)3個(gè)階段劃分的示意圖。根據(jù)WHTC循環(huán)的3種特征，以怠速為界，分成3個(gè)階段。階段1為0～710 s，該階段內(nèi)扭矩波動(dòng)大，怠速較多，與車輛實(shí)際行駛當(dāng)中的市區(qū)行駛工況較為接近。階段2為711～1 150 s，該階段內(nèi)扭矩和轉(zhuǎn)速波動(dòng)相對(duì)較少，怠速僅有1處，與市郊或者快速路的行駛工況較為接近。階段3為1 151～1 800 s，1 500 s前扭矩、轉(zhuǎn)速波動(dòng)相對(duì)較大，與在高速路的加速過(guò)程較相似；1 500 s后扭矩、轉(zhuǎn)速波動(dòng)平緩，與在高速路穩(wěn)定行駛較相似。

計(jì)算3個(gè)階段的轉(zhuǎn)速和扭矩均值，結(jié)果如圖8所示?？傮w而言，隨著時(shí)間推移，3個(gè)階段的轉(zhuǎn)速、扭矩均值依序增加。階段1變化至階段2，轉(zhuǎn)速和扭矩分別增加了3.13%和5.69%；階段2變化至階段3，轉(zhuǎn)速和扭矩分別增加了18.49%和145.27%。

3.2排放試驗(yàn)溫度變化分析

試驗(yàn)中環(huán)境溫度的差異會(huì)對(duì)中冷出口溫度和排氣溫度產(chǎn)生影響，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒情況會(huì)發(fā)生變化，后處理的凈化效率也會(huì)因此而改變。

盡管試驗(yàn)中已通過(guò)環(huán)境倉(cāng)控制系統(tǒng)設(shè)置環(huán)境溫度恒定，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，可能會(huì)對(duì)環(huán)境溫度產(chǎn)生一定影響。整理數(shù)據(jù)并繪制WHTC循環(huán)3個(gè)階段平均環(huán)境溫度折線圖（見(jiàn)圖9），發(fā)現(xiàn)階段1至階段2，環(huán)境溫度最多升高0.8 ℃，出現(xiàn)在25 ℃的環(huán)境條件下；階段2至階段3，環(huán)境溫度最多升高4.9 ℃，出現(xiàn)在0 ℃的環(huán)境條件下。0 ℃以下條件的溫升總體較小，低于0.6 ℃。總體而言，試驗(yàn)中的環(huán)境溫度相對(duì)比較恒定，發(fā)動(dòng)機(jī)自身產(chǎn)生的熱量不會(huì)對(duì)環(huán)境溫度產(chǎn)生過(guò)大影響。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度影響發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒情況，最終對(duì)排放性能產(chǎn)生影響。進(jìn)氣溫度降低后，噴射過(guò)程中液態(tài)燃油量增加，放熱峰值延遲，速率加快，缸壓下降，最終使得原始排氣中的NOx和炭煙減少，HC和CO增加［17］。

各環(huán)境溫度條件下WHTC循環(huán)3個(gè)階段的中冷出口平均溫度如圖10所示。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩的增加，中冷出口溫度不斷升高。環(huán)境溫度越低，工況變化導(dǎo)致的中冷出口溫度升高越多。階段1至階段2，環(huán)境溫度0 ℃及以上時(shí)，中冷出口溫度溫升最大為4.0 ℃，環(huán)境溫度0 ℃以下時(shí)則為8.8 ℃；階段2至階段3，環(huán)境溫度0 ℃及以上時(shí)，中冷出口溫度溫升最大為5.1 ℃，環(huán)境溫度0 ℃以下時(shí)則為7.2 ℃。環(huán)境溫度越低，空氣密度越大，則缸內(nèi)吸入的空氣越多，在一定程度上反而會(huì)增大燃燒的放熱量，增加排氣的總能量，增壓器壓氣機(jī)出口溫度增加，使得中冷后溫度上升更快。

環(huán)境溫度影響發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣、燃燒等一系列過(guò)程，并且影響排氣系統(tǒng)的散熱速率。后處理系統(tǒng)入口的排氣溫度與后處理各單元的凈化效率息息相關(guān)。圖11示出WHTC循環(huán)3個(gè)階段各環(huán)境溫度下的平均排氣溫度。環(huán)境溫度0 ℃及以上時(shí)，階段1至階段2和階段2至階段3的溫升均在41.3～45.8 ℃的范圍內(nèi)，相對(duì)平均；環(huán)境溫度低于0 ℃時(shí)，階段1至階段2的溫升在51.2～54.2 ℃，溫升較快，階段2至階段3的溫升在34.7～37.1 ℃，溫升放緩。

分析認(rèn)為，階段2工況且環(huán)境溫度0 ℃以下時(shí)，相對(duì)其他溫度條件下的燃燒放熱量增加更多，使得排氣溫升較多；階段3工況較為穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速和扭矩適中，EGR比例增加，由于廢氣中水和CO2的比熱容較大，使得環(huán)境溫度0 ℃以下時(shí)的排氣溫度升高減緩。

圖12示出各環(huán)境溫度下WHTC循環(huán)前500 s排氣溫度。除了因環(huán)境溫度影響導(dǎo)致的排氣溫度固有的差異之外，觀察虛線框中所示的部分發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度越低，轉(zhuǎn)速或扭矩降低所導(dǎo)致的排氣溫度降低越快。此外，隨著時(shí)間推移，各環(huán)境溫度下的排氣溫度偏差逐漸減小。

3.3低溫環(huán)境污染物排放規(guī)律分析

圖13示出各環(huán)境溫度下WHTC循環(huán)3個(gè)階段的NOx平均濃度的變化?？傮w而言，從階段1至階段2，NOx平均濃度整體下降；階段2至階段3，除了-15 ℃和-20 ℃尿素凍結(jié)之外的其他狀態(tài)下NOx平均濃度基本保持一致。在階段1中，環(huán)境溫度越低，NOx平均濃度越高。WHTC循環(huán)前500 s排氣溫度的差異決定了后處理整體轉(zhuǎn)化效率的高低，溫度越高，轉(zhuǎn)化效率越高。在階段2中，除了-20 ℃環(huán)境溫度條件下NOx平均濃度接近50×10-6外，其余條件下NOx平均濃度接近0。階段2中各種環(huán)境溫度條件下排氣溫度接近，后處理轉(zhuǎn)化效率基本一致，且轉(zhuǎn)速、扭矩適中，怠速減少，EGR率升高，NOx生成量不高。-20 ℃環(huán)境溫度條件下排氣溫度最低，使其NOx平均濃度比其他環(huán)境溫度條件下的更高。在階段3中，轉(zhuǎn)速、扭矩顯著上升，NOx生成量增加，由于-15 ℃和-20 ℃環(huán)境溫度下尿素自然凍結(jié)，SCR無(wú)法正常工作，故NOx平均濃度急劇增加，分別達(dá)到264.3×10-6和364.3×10-6。-15 ℃和-20 ℃環(huán)境溫度下保持尿素正常噴射時(shí)NOx平均濃度則與其他環(huán)境溫度條件下的基本一致。由此可見(jiàn)，階段3的大扭矩、大負(fù)荷工況更依賴SCR控制NOx排放；階段1、階段2工況下NOx排放與SCR的工作狀態(tài)關(guān)系不大，DOC和EGR起主要作用，該工況下NOx排放與整體排氣溫度更相關(guān)。

圖14示出各環(huán)境溫度下WHTC循環(huán)3個(gè)階段CO平均濃度的變化。由圖可知，階段1中，環(huán)境溫度越高，CO平均濃度越低，規(guī)律性較強(qiáng)。階段2和階段3中，各環(huán)境溫度下的CO平均濃度基本一致，均接近0。由此可見(jiàn)，環(huán)境溫度所引起的CO排放差異主要發(fā)生于階段1工況。該工況排氣溫度和環(huán)境溫度梯度明顯，且排氣溫度均值不超過(guò)200 ℃，而CO的生成與在DOC內(nèi)的反應(yīng)分別受環(huán)境溫度和排氣溫度的影響較大。階段2和階段3中，排氣溫度均值超過(guò)200 ℃，DOC效率較高，CO反應(yīng)充分。

圖15示出各環(huán)境溫度條件下WHTC循環(huán)3個(gè)階段HC平均濃度的變化。階段1工況下，環(huán)境溫度越高，HC平均濃度越低，規(guī)律性較強(qiáng)。階段2和階段3工況下，所有環(huán)境溫度條件下HC平均濃度都低于2×10-6?？傮w來(lái)看，與CO平均濃度的變化相似，階段1總體排氣溫度低，HC的生成和氧化反應(yīng)受排氣溫度和環(huán)境溫度影響較大；階段2和階段3排氣溫度超過(guò)200 ℃，DOC內(nèi)的還原反應(yīng)相對(duì)充分，HC排放降低。

圖16示出各環(huán)境溫度條件下WHTC循環(huán)3個(gè)階段PN平均濃度的變化?？傮w而言，環(huán)境溫度越高，PN平均濃度越高。環(huán)境溫度-10～25 ℃條件下，階段1至階段3的PN平均濃度總體呈遞增趨勢(shì)。環(huán)境溫度-15 ℃和-20 ℃條件下，階段1至階段3的PN平均濃度均低于100 個(gè)/cm3，該條件下，因尿素凍結(jié)導(dǎo)致噴射異常，SCR不會(huì)形成多余的尿素結(jié)晶。此外，由于排氣溫度相對(duì)較低，顆粒物易發(fā)生聚合效應(yīng)，使得PN降低。

4結(jié)論

a） 環(huán)境溫度降低，NOx，CO和HC的比排放值逐漸增加，PN比排放值總體減少，PM比排放值先減少后升高；-10 ℃和-15 ℃環(huán)境溫度下，若尿素凍結(jié)，NOx比排放則是尿素未凍結(jié)狀態(tài)的1.2倍和3.3倍；

b） 根據(jù)WHTC循環(huán)的3種特征，以循環(huán)第710 s和第1 150 s的怠速工況為界分成3個(gè)階段，3個(gè)階段的環(huán)境溫度基本恒定；從階段1至階段3，低溫環(huán)境下的中冷出口溫度升高較快；從階段1至階段2，低溫環(huán)境下的排氣溫度升高較快；從階段2至階段3，低溫環(huán)境下的排氣溫度升高減緩；WHTC循環(huán)前500 s，環(huán)境溫度越低，轉(zhuǎn)速或扭矩降低所導(dǎo)致的排氣溫度降低越快；

c） 階段3的大扭矩、大負(fù)荷工況更依賴SCR控制NOx排放；階段1、階段2工況下主要由DOC和EGR控制NOx排放，該工況下NOx排放與整體排氣溫度更相關(guān)；CO和HC比排放結(jié)果中環(huán)境溫度所引起的差異主要發(fā)生于階段1工況；環(huán)境溫度-10～25 ℃條件下，階段1至階段3的PN平均濃度總體呈遞增趨勢(shì)；環(huán)境溫度-15 ℃和-20 ℃條件下，階段1至階段3的PN平均濃度均低于100 個(gè)/cm3。

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Cold Start Emission Characteristics of Heavy-Duty?Diesel Engine under WHTC Cycle

LIAO Qingrui1，WANG Fengbin1，2，CHE Jintao1，QIN Qingkong1

（1.China Automotive Technology and Research Center Co.，Ltd.，Tianjin300300，China;2.State Key Laboratory of Engines，Tianjin University，Tianjin300072，China）

Abstract： Based on a diesel engine that meets the China Ⅵb emission standard， WHTC cycle emission testing was conducted on an engine bench equipped with a low-temperature climatic chamber. Different simulated temperatures were set and the specific emission results of CO， HC， NOx， PN， and PM were compared. Then the relationships of ambient temperature， intercooled temperature and exhaust temperature with exhaust pollutants were analyzed， and the differences in CO， HC， NOx， and PN emission characteristics at different ambient temperatures during the three stages of WHTC cycle were also analyzed. The results showed that the specific emissions of NOx， CO， and HC gradually increased， while the overall specific emissions of PN decreased， and the specific emissions of PM first decreased and then increased with the decrease of ambient temperature. The NOx emissions under -10 ℃ and -15 ℃ in frozen urea state were 1.2 times and 3.3 times of those in unfrozen urea state. NOx emission control mainly relied on DOC and EGR at stage 1 and stage 2 and was more dependent on SCR under the high torque and load conditions of stage 3. The differences caused by ambient temperatures in the CO and HC specific emission results mainly occurred in stage 1. At -15 ℃ and -20 ℃ conditions， the average concentration of PN in stage 1 to stage 3 was below 100 unit/cm3.

Key? words： heavy-duty diesel engine；cold start；WHTC；emission measurement

［編輯： 潘麗麗］