萬 霞
(深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車與交通學(xué)院,廣東 深圳 518055)
柴油機(jī)具有效率高、油耗低、動(dòng)力性好的特點(diǎn),但是,柴油機(jī)的排放比汽油機(jī)問題突出,尤其NOX和PM的排放[1,2].
為了降低柴油車的排放,一方面通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改善缸內(nèi)燃燒,控制排放,另外,采用不同技術(shù)路線的缸外排氣后處理技術(shù),如采用DPF降低PM,采用SCR降低NOX等.實(shí)踐表明,加裝DPF短時(shí)間內(nèi)效果明顯,顆粒物減排量可達(dá)90%以上[3,4],但采取該技術(shù)也有一定的弊端,比如:產(chǎn)品選擇使用不當(dāng)時(shí),不僅會(huì)影響改善效果,而且產(chǎn)品可能也會(huì)出現(xiàn)堵塞、燒毀等問題,同時(shí),在用車的改造費(fèi)用較高.
本研究針對(duì)在用老舊柴油巴士,采取發(fā)動(dòng)機(jī)大修的方法,滿足降低排放的同時(shí)可降低資源消耗[5],對(duì)老舊柴油巴士的減排有一定的適用性.
實(shí)驗(yàn)采用車載測試系統(tǒng)(PEMS),由SEMTECH-DS車載排放分析儀和ELPI氣溶膠粒子測試儀組成.圖1為該實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)原理圖:待測車輛從排氣管排出的全部尾氣,通過連接管道,被送入EFM(廢氣流量計(jì))進(jìn)行廢氣總流量、排氣溫度的測量;EFM 在氣體中取樣,并傳遞到SEMTECH-DS,分析一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、顆粒物的瞬時(shí)排放.取樣的氣體進(jìn)行稀釋后,ELPI對(duì)氣溶膠粒子的濃度與分布進(jìn)行分析.同時(shí),車輛上安裝有GPS可以測得車輛行駛速度、溫度傳感器可以測得環(huán)境空氣溫濕度,這些信號(hào)就會(huì)傳遞給SEMTECH-DS.與SEMTECH-DS和ELPI同時(shí)連接的電腦可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制(即調(diào)零、標(biāo)定、監(jiān)控)和數(shù)據(jù)采集等.
圖1 公交巴士車載測試系統(tǒng)組成
實(shí)驗(yàn)選擇2部使用5年或40萬公里以上,沒經(jīng)過大修,且動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性下降比較明顯,排放冒黑煙的公交巴士.選取車輛的參數(shù)見如表1.
表1 測試巴士參數(shù)
根據(jù)GB/T3799.2-2005的技術(shù)要求,結(jié)合企業(yè)實(shí)際的維修經(jīng)驗(yàn),本研究對(duì)2部柴油巴士發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的大修項(xiàng)目包括:
2.3.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)修理
氣缸組件的修理:更換濕式缸套;更換活塞、活塞銷、活塞環(huán)、連桿、連桿瓦組件;檢測曲軸,視情修理或更換,更換主軸瓦.
2.3.2 配氣機(jī)構(gòu)修理
更換凸輪軸、凸輪軸瓦、挺杯、進(jìn)氣閥、排氣閥、氣門油封、氣門座圈、氣缸墊;檢修挺桿、搖臂、氣門彈簧、缸蓋.
2.3.3 燃油供給系統(tǒng)修理
噴油器總成:視情檢修校驗(yàn),更換總成或更換噴油器偶件;
高壓泵:視情修理,更換修理包;更換燃油粗濾器、燃油細(xì)濾器.
2.3.4 進(jìn)排氣系統(tǒng)
蝸輪增壓器,視情修理或更換;更換進(jìn)排氣支管墊;中冷箱,視情修理.
研究選擇北環(huán)大道及彩田路出梅林關(guān)的一段坡路作為測試路段,測試時(shí)速包括勻速時(shí)速10 km/h、30 km/h;選擇南光高速,測試勻速70 km/h的工況.
參考車輛的核定載重量,本研究測試車輛配重4000 kg.
在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后,測試柴油巴士在北環(huán)大道、彩田路上坡段和南光高速的CO排放明顯改善,除了一輛測試車輛在上坡路段CO反常升高外,其他路段都有大幅度降低,改善程度在28.6%-88.7%之間.
測試車輛粵B E5570在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 CO平均排放因子下降了28.6%;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后CO平均排放因子下降了58.4%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后CO平均排放因子下降了83.5%;在南光時(shí)速70 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后CO平均排放因子下降了62.6%,如表2和圖2.
表2 E5570發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后CO平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖2 E5570大修前后CO平均排放因子對(duì)比
測試車輛粵B C7962在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后CO平均排放因子下降了64.4%;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后CO平均排放因子下降了 88.7%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后CO平均排放因子上升了69.0%;在南光時(shí)速70 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后CO平均排放因子下降了50.3%,如表3和圖3.
表3 C7962發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后CO平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖3 C7962大修前后CO平均排放因子對(duì)比
在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后,測試柴油巴士在北環(huán)大道、彩田路上坡段和南光高速的 NOX排放也有一定程度改善,但是改善幅度相對(duì)較?。?/p>
測試車輛粵B E5570在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 NOX平均排放因子下降了29.8%;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后NOX平均排放因子下降了 1.2%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后NOX平均排放因子下降了3.4%;在南光時(shí)速70 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后NOX平均排放因子下降了10.5%,如表4和圖4.
表4 E5570發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后NOX平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖4 E5570大修前后NOX平均排放因子對(duì)比
測試車輛粵B C7962在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后NOX平均排放因子下降了13.5%;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后NOX平均排放因子下降了 4.2%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 NOX平均排放因子下降了 28.3%;在南光時(shí)速70 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后NOX平均排放因子下降了17.3%,如表5和圖5.
表5 C7962發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后NOX平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖5 C7962大修前后NOX平均排放因子對(duì)比
在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后,測試柴油巴士在北環(huán)大道、彩田路上坡段的HC排放也有明顯改善,改善程度在15%-36.4%之間.在南光高速的HC排放較低,沒有明顯改善.
對(duì)比平均排放因子可知,測試車輛粵 B E5570在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后HC平均排放因子下降了30.8%;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 HC平均排放因子下降了15%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后HC平均排放因子下降了29.4%;在南光高速上,發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后的HC平均排放因子數(shù)值較低,如表6和圖6.
表6 E5570發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后HC平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖6 E5570大修前后HC平均排放因子對(duì)比
測試車輛粵B C7962在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 HC平均排放因子下降了36.4%;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后HC平均排放因子下降了18.2%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 HC平均排放因子下降了33.3%;在南光高速上,發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后的HC平均排放因子數(shù)值較低,如表7和圖7.
表7 C7962發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后HC平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖7 C7962大修前后HC平均排放因子對(duì)比
在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后,測試柴油巴士在北環(huán)大道、彩田路上坡段和南光高速上的PM排放改善非常明顯,改善程度最高值甚至高達(dá)91.4%.
測試車輛粵B E5570在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 PM 平均排放因子下降了40.0%;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后PM平均排放因子下降了78.6%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后 PM 平均排放因子下降了83.3%;在南光時(shí)速70 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后PM平均排放因子下降了75.0%,如表8和圖8.
表8 E5570發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后PM平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖8 E5570大修前后PM平均排放因子對(duì)比
測試車輛粵B C7962在北環(huán)大道時(shí)速10 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后PM平均排放因子無顯著變化;在北環(huán)大道時(shí)速30 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后PM平均排放因子下降了 91.4%;在彩田路上坡段,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后PM平均排放因子下降了26.0%;在南光時(shí)速70 km/h區(qū)域,發(fā)動(dòng)機(jī)大修后PM平均排放因子下降了35.3%,如表9和圖9.
表9 C7962發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后PM平均排放因子對(duì)比(單位:g/km)
圖9 C7962大修前后PM平均排放因子對(duì)比
測試車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)大修前后,柴油巴士在北環(huán)大道、彩田路上坡段和南光高速的 CO、NOX、HC、PM排放均有不同程度改善,其中,由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒狀況的提升,CO和PM的排放水平改善最為明顯.PM排放程度的改善,意味著黑煙的減少,在黑煙最容易出現(xiàn)的工況重載、爬坡條件下,兩部測試車輛黑煙分別降低了 26%和83%.表明發(fā)動(dòng)機(jī)大修對(duì)降低車輛黑煙排放有顯著效果.
深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2021年3期