汽油直喷发动机满足RDE要求的系统化解决方案

现代汽车必须满足越来越严格的油耗及排放法规要求，而满足扩展环境条件（如环境温度及海拔高度）下的实际驾驶循环（RDE）将更加困难。从NEDC到WLTP再到RDE，要求整车在发动机整个运行工况下以及各种环境条件下都必须满足排放法规要求。为保证颗粒物排放（PN）的符合性，未来绝大部分车辆都将采用GPF技术。

但即使采用GPF技术，降低发动机的原始PN排放仍将是重要的开发任务。特别是要掌握发动机-7℃冷机工况下的排放规律需要进行大量的开发工作。这样在采用GPF后两次再生之间的时间间隔才会更长。大陆350bar喷射系统针对PN排放进行了优化。进一步降低PN排放的核心是环境温度在-7℃及更低的温度时如何应对。通过优化喷油器设计、多次喷射策略并采用新的冷启动策略，颗粒物排放可以降低到原来的1/5。单独使用多次脉冲喷射可以延长GPF再生的间隔时间。

在低车速工况下进行GPF再生的挑战非常大，特别是在底盘下安装GPF时。由于发动机舱的安装空间有限，未来很多车辆将采用底盘下安装的GPF。由于离发动机较远，底盘下安装的GPF温度会比紧耦合GPF低140°左右。为此，大陆引入了二次空气喷射系统、将空气喷入三元催化器和带涂层的GPF之间。采用该系统后使得在城市工况低速行驶时GPF的再生成为可能。采用加浓混合气和二次空气策略，在不影响驾驶性和舒适性的前提下GPF可以被加热到300℃以上。

降低泵气损失和混合动力技术的采用，用于清除炭罐的压力差被降低了，可用于炭罐脱附的时间也被减少了，通过λ传感器判定炭罐中HC载荷的时间也变得越来越短。同时，世界范围内对蒸发排放法规的要求变得越来越严格，这直接导致了提高炭罐脱附率的要求。为此大陆开发了一套包括主动脱附泵和HC传感器的系统，该系统可迅速确定炭罐的HC载荷并提高脱附速率。通过在脱附泵前后分别安装压力传感器，确定炭罐HC载荷的成本更低、鲁棒性也更好，使得这一主动脱附系统（APS）得到了扩展，同时也避免了采用HC传感器。

通过将GPF再生系统和最新开发的炭罐脱附集成构成一成本效率最好的系统。该系统的采用使得在任何歧管压力下都可以进行炭罐脱附，通过测量HC浓度，脱附率可以实现在40L/min内和发动机运行工况无关，这对于实现发动机无节流工作和混合动力功能是非常重要的。

智能网联技术在未来也可以被用来解决排放问题。车辆和外界的实时互联功能使得引入一种新的算法成为可能，并具有进一步降低油耗和排放的潜力（文中Figure 15）。最简单的应用是将现有的导航系统和发动机控制连接起来，现在所有的导航系统都具有基于实时交通情况计算预计到达时间的功能。如果导航路线包括一段郊外路段，就可以通过交通情况和路况确定最佳的GPF再生时间。混合动力车辆由于可以实现工况点转移，因此其利用车辆互联功能的自由度更大。

Figure 15: Emissions reduction potential during GPF regeneration through vehicleconnectivity.

总之，采用系统化方法将成为未来解决排放问题的重要手段，包括喷射系统和喷射策略的优化、排气系统的布置、二次空气及主动炭罐脱附泵的使用和集成以及智能网联技术等。企业应根据自己的实际情况提前进行相关的技术储备。