杰纳分享|适用于配备汽油颗粒捕集器车辆

发表时间: 2020-11-24 14:04:30

作者: 杰纳

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汽油机颗粒捕集器(GPF)是汽车行业的新生事物。***款安装了GPF的量产汽车是2014年上市的梅赛德斯奔驰S500
汽油机颗粒捕集器(GPF)是汽车行业的新生事物。***款安装了GPF的量产汽车是2014年上市的梅赛德斯奔驰S500,此后,GPF被广泛应用于全球汽车品牌和车型中。


 
 
GPF的普及主要有以下三个方面的原因:
 
***汽油缸内直喷(GDI)发动机的普及。GDI发动机通过直接向汽缸中注入燃油实现更高的燃油效率和动力,但其缺点是,与进气道喷油(PFI)发动机相比,GDI发动机会产生更多的碳质颗粒。
 
第二,除颗粒物质量(PM)外,还引入了颗粒物数量(PN)限值作为汽车颗粒物排放的衡量标准。该标准目前适用于轻型柴油和GDI发动机,但不适用PFI发动机。从影响健康的角度看,颗粒物数量比颗粒物质量更具相关性。
 
第三,欧六实际驾驶排放标准(RDE)的实施。未安装GPF的大多数GDI发动机都不能满足该标准的PN限值要求,因此GPF已成为欧洲GDI发动机的标配。

 
未来中国和欧洲法规的变化将使GPF很快成为所有汽油车的标准配置,包括PFI和混合动力汽车。
 
GPF由陶瓷材料制成,并包含贯穿整个过滤器的纵向通道。这些通道的壁面上有许多小孔并在两端交替封口。该结构迫使过滤器进气口处的尾气通过有小孔的通道壁到达排气口。这样一来,尾气中携带的颗粒将通过下列三种方式被通道壁截留
 
.布朗扩散
.截留
.惯性

 
除了捕获燃烧产生的颗粒外,尾气中携带的发动机油产生的颗粒也会被GPF截留,并在通道壁上形成灰分层,从而影响发动机的性能,我们将在下文中详细探讨该问题。
 
由于颗粒物尺寸***限值还将进一步降低,即从23纳米降至10纳米,因此,下一代GPF需要进一步提升过滤效率。不幸的是,由于发动机油产生的颗粒物大多数在10纳米至23纳米范围内,这就会使GPF更容易被机油灰分堵塞。
 
发动机油和GPF
 
在最初阶段,机油在通道壁上产生的灰分层可提高过滤效率。只需少量的灰分层即可观察到这一效果。然而,一旦灰分层大量堆积,它们便会产生严重的长期堵塞,从而影响性能和效率(在路博润与康宁合作开展的研究中,测得的性能和效率损失为5%)。此外,灰分的成分也会影响堵塞,因为其结构可能是多孔的,也可能是无孔的。减少SAPS(硫酸盐灰分、磷、硫)含量,对于长期保持合规的机油排放至关重要。
 
现实意义
 
为了收集灰分沉积对GPF车辆造成的长期影响数据,路博润与康宁环境技术公司开展合作,对上海的九辆出租车开展了一次道路测试。在测试过程中,每辆出租车的行驶里程都达到了16万至20万公里。每辆车都加装了GPF,并配有1.4升涡轮增压GDI发动机。
 
这些出租车被分成三组,每组三辆车,每组选择三种发动机油中的一种进行测试。所有机油的粘度都为0W-20,但其灰分含量从0.79到1.32重量百分比不等。通过改变清净剂的结构,特别是机油中钙和镁的含量,就可以改变灰分含量。在整个测试过程中,我们对GPF堵塞情况不断进行监测(通过背压),并每隔10000公里测量一次机油消耗量,每隔50000公里测量一次GPF集灰量。***,我们通过一系列补充的分析技术找到过滤后灰分积留的位置,对GPF的灰分捕集情况有了详细且***的了解。

 
测试结果与预期一致:机油的灰分含量越高,GPF捕集的灰分也越多,而灰分含量越低,捕集的灰分也越少。捕集灰分的增加导致排气背压升高。具体来说,背压的升高是由于GPF通道壁上的灰分层较厚,以及堵塞在GPF通道末端的灰分层较长所导致的。
 
测试结束时,我们测量了各发动机的相对动力下降和燃油效率,结果表明,与高灰分机油相比,使用低灰分机油的发动机在动力方面高了4.5%,在油耗方面低了5.5%。


 
我们的观点
 
 
研究发现,低SAPS发动机油对减少GPF长期堵塞有显著效果,有助于维持设备的性能和效率;与后处理系统兼容的高性能发动机油对于维持发动机和后处理系统(包括GPF)的终生***运行至关重要。



文章来源:路博润,文章不代表本平台观点,仅供参考。感恩原创作者,版权归原作者所有,如若侵权,烦请平台留言删除。
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汽油机颗粒捕集器(GPF)是汽车行业的新生事物。***款安装了GPF的量产汽车是2014年上市的梅赛德斯奔驰S500
汽油机颗粒捕集器(GPF)是汽车行业的新生事物。***款安装了GPF的量产汽车是2014年上市的梅赛德斯奔驰S500,此后,GPF被广泛应用于全球汽车品牌和车型中。


 
 
GPF的普及主要有以下三个方面的原因:
 
***汽油缸内直喷(GDI)发动机的普及。GDI发动机通过直接向汽缸中注入燃油实现更高的燃油效率和动力,但其缺点是,与进气道喷油(PFI)发动机相比,GDI发动机会产生更多的碳质颗粒。
 
第二,除颗粒物质量(PM)外,还引入了颗粒物数量(PN)限值作为汽车颗粒物排放的衡量标准。该标准目前适用于轻型柴油和GDI发动机,但不适用PFI发动机。从影响健康的角度看,颗粒物数量比颗粒物质量更具相关性。
 
第三,欧六实际驾驶排放标准(RDE)的实施。未安装GPF的大多数GDI发动机都不能满足该标准的PN限值要求,因此GPF已成为欧洲GDI发动机的标配。

 
未来中国和欧洲法规的变化将使GPF很快成为所有汽油车的标准配置,包括PFI和混合动力汽车。
 
GPF由陶瓷材料制成,并包含贯穿整个过滤器的纵向通道。这些通道的壁面上有许多小孔并在两端交替封口。该结构迫使过滤器进气口处的尾气通过有小孔的通道壁到达排气口。这样一来,尾气中携带的颗粒将通过下列三种方式被通道壁截留
 
.布朗扩散
.截留
.惯性

 
除了捕获燃烧产生的颗粒外,尾气中携带的发动机油产生的颗粒也会被GPF截留,并在通道壁上形成灰分层,从而影响发动机的性能,我们将在下文中详细探讨该问题。
 
由于颗粒物尺寸***限值还将进一步降低,即从23纳米降至10纳米,因此,下一代GPF需要进一步提升过滤效率。不幸的是,由于发动机油产生的颗粒物大多数在10纳米至23纳米范围内,这就会使GPF更容易被机油灰分堵塞。
 
发动机油和GPF
 
在最初阶段,机油在通道壁上产生的灰分层可提高过滤效率。只需少量的灰分层即可观察到这一效果。然而,一旦灰分层大量堆积,它们便会产生严重的长期堵塞,从而影响性能和效率(在路博润与康宁合作开展的研究中,测得的性能和效率损失为5%)。此外,灰分的成分也会影响堵塞,因为其结构可能是多孔的,也可能是无孔的。减少SAPS(硫酸盐灰分、磷、硫)含量,对于长期保持合规的机油排放至关重要。
 
现实意义
 
为了收集灰分沉积对GPF车辆造成的长期影响数据,路博润与康宁环境技术公司开展合作,对上海的九辆出租车开展了一次道路测试。在测试过程中,每辆出租车的行驶里程都达到了16万至20万公里。每辆车都加装了GPF,并配有1.4升涡轮增压GDI发动机。
 
这些出租车被分成三组,每组三辆车,每组选择三种发动机油中的一种进行测试。所有机油的粘度都为0W-20,但其灰分含量从0.79到1.32重量百分比不等。通过改变清净剂的结构,特别是机油中钙和镁的含量,就可以改变灰分含量。在整个测试过程中,我们对GPF堵塞情况不断进行监测(通过背压),并每隔10000公里测量一次机油消耗量,每隔50000公里测量一次GPF集灰量。***,我们通过一系列补充的分析技术找到过滤后灰分积留的位置,对GPF的灰分捕集情况有了详细且***的了解。

 
测试结果与预期一致:机油的灰分含量越高,GPF捕集的灰分也越多,而灰分含量越低,捕集的灰分也越少。捕集灰分的增加导致排气背压升高。具体来说,背压的升高是由于GPF通道壁上的灰分层较厚,以及堵塞在GPF通道末端的灰分层较长所导致的。
 
测试结束时,我们测量了各发动机的相对动力下降和燃油效率,结果表明,与高灰分机油相比,使用低灰分机油的发动机在动力方面高了4.5%,在油耗方面低了5.5%。


 
我们的观点
 
 
研究发现,低SAPS发动机油对减少GPF长期堵塞有显著效果,有助于维持设备的性能和效率;与后处理系统兼容的高性能发动机油对于维持发动机和后处理系统(包括GPF)的终生***运行至关重要。



文章来源:路博润,文章不代表本平台观点,仅供参考。感恩原创作者,版权归原作者所有,如若侵权,烦请平台留言删除。
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