天然气发动机国5排放技术方案
天然气发动机氨排放控制应用研究
第42卷第1期2021年2月内燃机工程Chinese Internal Combustion Engine EngineeringVol.42No.1February2021文章编号：1000—0925(2021)01—0047—06420008天然气发动机氨排放控制应用研究张腾1,2,谭建伟2,田茂军3,韩文涛。
，周伟伟1,李云强"(1.潍柴西港新能源动力有限公司，潍坊261061,2.北京理工大学机械与车辆学院，北京100081；3.中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122；4.潍柴动力股份有限公司，潍坊261061)Application Study on NH3Emission Control of Natural Gas EnginesZHANG Teng1'2,TAN Jianwei2,TIAN Maojun3,HAN Wentao4,ZHOU Weiwei1,LI Yunqiang4(1.Weichai Westport Co.,Ltd.,Weifang261061,China?2.School of Mechanical and Vehicular Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China;3.China Automotive Engineering Research Institute Co.,Ltd.,Chongqing401122,China；4.Weichai Power Co.,Ltd.,Weifang261061,China)Abstract:Using a natural gas engine emitted to CN VI emission standard,the engine's emission data under normal operating conditions were collected by a full-flow dilution system,and the influence of excess air ratio, catalyst temperature,and CO and NO X emission concentrations on NH3emissions was analyzed.And on this basis, several methods for controlling NH3emission were proposed.Results show that when the excess air ratio is greater than0.965,NH3emission will gradually decrease>while CO emission has a greater impact on NH3emission,causing NH3emission to show a positive growth with increased CO concentration within a certain range.However,there is no obvious relationship between NH3emission and NO X emission.Moreover,when the three-way catalytic(TWC) converter system is wrapped with thermal insulation material,NH3emission decreases with the increase of catalyst temperature.In view of this,among the3kinds of technologies for controlling NH3emission from natural gas engines,it is currently recommended to use two-stage TWC technology to control the NH3emissions of natural gas engines.When an applicable ammonia slip catalyst(ASC)can be successfully developed to eliminate NH3escaped from TWC aftertreatment system,the use of TWC plus ASC will be a preferred solution for the emission control of natural gas engines in the future.摘要：选择满足国六排放标准的天然气发动机，用全流稀释排放设备采集了发动机常用工况的排放数据并分析了发动机过量空气系数、催化器温度及发动机尾气中CO、N(X等污染物体积浓度对NHs排放的影响并提出控制NR排放的方法。
中国重汽天然气国五汽耗高的处理方案
中国重汽天然气国五汽耗高的处理方案天然气作为清洁能源，在我国得到了广泛的应用。
中国重汽生产的天然气国五标准车型，在为广大用户提供环保、高效运输工具的同时，部分用户反映汽耗较高。
本文将针对这一问题，提供一些处理方案，以帮助用户降低汽耗，提高运营效率。
一、车辆检查与维护1.定期检查气路系统：确保气路系统无泄漏，提高天然气的利用率。
如发现泄漏，应及时修复。
2.检查火花塞：火花塞是点燃混合气的重要部件，需定期检查并更换磨损严重的火花塞。
3.保养空滤器：空气滤清器对发动机的保护至关重要，需定期清洁或更换，以保证发动机进气顺畅。
4.检查轮胎气压：保持轮胎气压在规定范围内，避免因气压不足导致的滚动阻力增加，从而降低汽耗。
5.定期更换机油：机油对发动机的保护和降低汽耗具有重要作用，需定期更换。
二、驾驶习惯与技巧1.平稳加速：避免急加速、急刹车，保持车速稳定，有助于降低汽耗。
2.合理使用空调：空调的使用会增加发动机负荷，提高汽耗。
在气温适宜的情况下，尽量使用自然通风。
3.减少不必要的负重：车辆内不要携带不必要的重物，减轻车辆负担，降低汽耗。
4.合理规划路线：提前了解路况，避免拥堵，减少等红灯时间，提高行驶效率。
三、车辆升级与优化1.更换节能轮胎：使用低滚动阻力的轮胎，可降低汽耗。
2.安装尾翼：尾翼有助于减小空气阻力，提高车辆行驶稳定性，降低汽耗。
3.优化发动机参数：在保证动力性能的前提下，适当调整发动机参数，降低汽耗。
4.采用轻量化设计：在不影响安全的前提下，采用轻量化设计，减轻车辆自重，降低汽耗。
四、使用天然气替代燃料1.选择合适的替代燃料：如液化天然气（LNG）等，其热值高，汽耗相对较低。
2.了解替代燃料特性：不同替代燃料的使用方法和性能参数有所不同，需充分了解并掌握。
综上所述，针对中国重汽天然气国五车型汽耗高的问题，用户可以从车辆检查与维护、驾驶习惯与技巧、车辆升级与优化以及使用天然气替代燃料等方面进行改进。
潍柴天然气发动机结构及工作原理.
燃气控制系统
减压器
zCNG发动机专用部件，将压缩天然气压 力由存储状态调节至8 bar左右。
z天然气从高压变低压的需要吸收大量的 热量，有一水腔，与发动机水路相连，利 用发动机的冷却液加热。
z平衡管接头，与发动机进气管连接，可 以动态调节出口压力，提高燃气供气系统 的反应速度。
z电磁阀，燃气管路上的安全开关，控制 天然气的通断。
ECU标定数据中包含了失火极 限以防止最初的失火。
天然气发动机技术特点
潍柴天然气发动机主要采用美国伍德沃德公司OH2.0系统，主要技术特点如下： 1、采用电子脚踏板，改善了发动机的驾驶性能。 2、燃气喷射、点火角度、空燃比、发动机负荷全部采用电控单元ECU控制。ECU根据电子脚 踏板输出的电压信号，确定电子节气门的开度，再根据发动机负荷、发动机转速、进气压力 、燃气压力和温度等参数计算燃气喷射量，确定点火角度。 3、发动机稳定运行时采用闭环控制，使实际空燃比和理论空燃比一致。 4、燃气进气方式为电控单点喷射，供气及时、停气干脆。 5、具有加速加浓功能。 6、采用防喘振技术，发动机大负荷急松脚踏板时，ECU根据减速信号，激活燃料切断功能， 在切断燃料供给的同时，电子节气门保持一定的开度，消除了因节气门关闭而引起增压器喘 震的可能性。 7、增压器带废气控制阀，采用电控放气。 8、具有超速保护功能。 9、电钥匙打开后，如果没有转速信号，燃气管路的电磁阀会自动关闭。 10、具有故障自我诊断功能。
压燃
压缩比
相位转速信号 采集 燃料空气混合
排温
国IV后处理装 置 电控系统
12 信号发生器（相位传感器）
混合器、节气门 高
增压器、排气管、进排气门座等优化 三元催化器
目前为美国伍德沃德系统
国Ⅴ天然气发动机产品推介(载货车)
四、国Ⅴ天然气发动机推介
该系列发动机系我公司生产销售近3 万台的成熟机型，产品持续从国二、国三、 国四到国五不断升级，具有广泛的市场基 础、客户认可度高，市场配件供应充足， 与各排放平台产品通用性高。适宜于配装：
轻型载货车、教练车、市政专 用车、城市物流车及相应吨位 的其他各型专用车。
四、国Ⅴ天然气发动机推介
二、国Ⅴ天然气发动机产品规划
现我公司推出的国Ⅴ天然气发动机产 品功率覆盖80马力（59KW）到280马力 （206KW），同时还推出了满足国Ⅳ排放 标准的汽油机6100，能够满足5到16米的 公交客车、5到12米公路客车、皮卡、微 型卡车、轻、中、重型载货车、专用车、 工程机械、发电机组及其他非道路行驶动 力需求。
三、国Ⅴ天然气发动机技术特点
六、我公司的天然气发动机产品从国 Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ到现在的国Ⅴ以来，一直 坚持产品高延继性的开发思路，升级后的 产品零部件通用性高，配件供应充足； 七、自产发动机外形安装连接尺寸与 原有的国Ⅳ产品通用，通过集团整合开发 的天然气发动机与原柴油机的安装连接尺 寸通用，整车匹配性好，配件供应充足；
一、国Ⅴ产品技术路线选择
天然气发动机国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ污染物排放限值对比
一、国Ⅴ产品技术路线选择
根据排放法规GB17691对于各控制排 放污染物的排放限值指标方面看，天然气 发动机从国Ⅳ排放升级到国Ⅴ排放限值仅 将Nox（氮氧化合物）排放从国Ⅳ 排放限 值的3.5g/KW.h降低到了2.0g/KW.h，其 他污染物的排放限值指标均维持了国Ⅳ排 放限值指标。基于对排放法规的认真解读 并通过技术分析，我们共准备了三种技术 路线进行有关的技术研发：
三、国Ⅴ天然气发动机技术特点
三、针对中国燃气市场环境而独特结 构设计的燃气喷嘴，通过了国Ⅳ批量应用 和不断改进完善，实现了喷嘴的高性能与 高可靠性的完美结合； 四、燃气供应和发动机管理控制系统 实现了全面国产化，性价比高、使用维护 保养成本低、配件供应快捷充足； 五、采用了符合法规要求的OBD系统， 并结合发动机管理控制系统专门设计的手 持诊断仪，故障判断和维修更加方便快捷；
中重型柴油机国4、国5技术路线分析
４ 结 束 语
我 国正在 积 极 地实 施更 为 严 格 的排 放 法规 ， 特 别 是制 定 了中重 型柴 油 车 的排放 标 准， Ｓ Ｃ Ｒ 催 化 净 化 技 术是 柴 油 机尾 气 污染 治 理 最有 效 的技 术 之一 。
个增 大 了冷却 器 确实存 在 困难 。
３ 技 术 路 线 的对 比分 析
欧洲 ， 系统成 本大 约为 车辆 成本 的 ３ ％一 ５ ％
的缺 点 是 ： 如 果 废气 中有硫 的话会 将 硫 转 化 为硫 酸 盐 。 只有燃 油 中 的硫含 量 低 于 ２ ０ ｐ ｐ ｍ时 （ 假 设 不包 括燃 油 中所含 的硫 的情 况 下 。 发 动机 排 放 的 微粒 物
使用 Ｅ Ｇ Ｒ系统 的 另一个 问题 是 ：从 Ｅ Ｇ Ｒ冷 却 系传 出的热 量 会转 移 到 发动 机 的 水循 环 系 统 ， 如 果
车辆 的 水 冷器 要符 合 欧 Ⅳ标 准 ， 其 水 冷 能 力 就要 增 加３ ０ ％， 要符 合 国 ５标 准就 要 增 加 ５ ０ ％。但 是 对 于 中 国 的卡 车 来 说 ， 车辆上的空间是有限的 ， 要 安 装
首先 在燃 油 经 济性 方 面 ， 在 国 ４标 准上 看 ， Ｓ Ｃ Ｒ
系统 较 Ｅ Ｇ Ｒ ＋ Ｄ Ｐ Ｆ系统节 省 ３ ％～ ５ ％的燃 油 。在 国 ５
但是， 要 使 该 技术 在 我 国得 到 广 泛 应 用 ， 还 存 在 很
多 问题 。 首 先 是 成 本 问题 ， Ｓ Ｃ Ｒ 技术其实 比 Ｄ Ｐ Ｆ技 术 更 为复杂， 还 需 要 有 效 的 防 止 氨 气 排 泄 的 技 术 策
５ ０ ｐ ｐ ｍ 的水 平 ， 理想 情况 要求 达 到 ｌ Ｏ ｐ ｐ ｍ－ １ ５ ｐ ｐ ｍ 的 水平 。
达到国家机动车排放标准第五阶段型式核准排放限值的新机动车型和发动机型(第18批)
附件3达到国家机动车排放标准第五阶段型式核准排放限值的新机动车型和发动机型（第18批）序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号一、压燃式发动机1 潍柴动力股份有限公司 WP7.270E50 CN CJ G5 01370010-00二、气体燃料点燃式发动机1 东风南充汽车有限公司 NQ100AN5 CN RJ G5 04000012-00 NQ160CN5 CN RJ G5 04000008-00 NQ170FN5 CN RJ G5 04000014-00 NQ190DN5 CN RJ G5 04000013-00 NQ190FN5 CN RJ G5 04000015-00 NQ210FN5 CN RJ G5 04000016-00 NQ230FN5 CN RJ G5 04000011-00 NQ240HN5 CN RJ G5 04000004-00 NQ280HN5 CN RJ G5 04000001-00 NQ80AN5 CN RJ G5 04000017-00三、装用气体燃料点燃式发动机的重型车1 安徽安凯汽车股份有限公司HFF6114K06C1客车 CN ZR G5 Z2 00080014-00HFF6114K06C1客车 CN ZR G5 Z2 00080014-01HFF6114K06C2客车 CN ZR G5 Z2 00080015-00HFF6114K06C2客车 CN ZR G5 Z2 00080015-01HFF6115K06C1客车 CN ZR G5 Z2 00080016-00—64—序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号1 安徽安凯汽车股份有限公司HFF6115K06C1客车 CN ZR G5 Z2 00080016-01HFF6115K06C1客车 CN ZR G5 Z2 00080016-02HFF6115K06C2客车 CN ZR G5 Z2 00080017-00HFF6115K06C2客车 CN ZR G5 Z2 00080017-01HFF6115K06C2客车 CN ZR G5 Z2 00080017-02HFF6121K40C1客车 CN ZR G5 Z2 00080012-00HFF6121K40C1客车 CN ZR G5 Z2 00080012-01HFF6121K40C2客车 CN ZR G5 Z2 00080013-00HFF6121K40C2客车 CN ZR G5 Z2 00080013-01HFF6121K40C3客车 CN ZR G5 Z2 00080010-00HFF6121K40C3客车 CN ZR G5 Z2 00080010-01HFF6140K07C2特大型豪华客车CN ZR G5 Z2 00080011-002 北京市清洁机械厂 BQJ5160GXEDL吸粪车 CN ZR G5 Z2 01310003-003 北汽福田汽车股份有限公司BJ6123C7BTD-1城市客车 CN ZR G5 Z2 00390017-00BJ6123C7BTD-1城市客车 CN ZR G5 Z2 00390017-01BJ6123C7BTD-1城市客车 CN ZR G5 Z2 00390017-02BJ6123C7BTD-1城市客车 CN ZR G5 Z2 00390017-03BJ6123C7BTD-1城市客车 CN ZR G5 Z2 00390017-04BJ6852U6ACB-1客车 CN ZR G5 Z2 00390016-00BJ6902U7ACB-1客车 CN ZR G5 Z2 00390015-00BJ6902U7ACB-1客车 CN ZR G5 Z2 00390015-014 成都客车股份有限公司CDK6122CA1R城市客车 CN ZR G5 Z2 02310001-00 CDK6122CS2R城市客车 CN ZR G5 Z2 02310002-00 CDK6182CA1R铰接城市客车 CN ZR G5 Z2 02310003-00 CDK6182CH1R铰接城市客车 CN ZR G5 Z2 02310004-00—65—序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号5 丹东黄海汽车有限责任公司DD6129B12N城市客车 CN ZR G5 Z2 01470005-006 东风汽车公司DFS4160GLN半挂牵引汽车 CN ZR G5 Z2 00770001-00DFS4160GLN半挂牵引汽车 CN ZR G5 Z2 00770001-01 7 东风汽车有限公司 EQ4250GD5N半挂牵引车 CN ZR G5 Z2 02370001-018 金华青年汽车制造有限公司JNP6100DNV1豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550007-00JNP6120FNV豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550009-00JNP6120FNV3豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550010-00JNP6122DNV豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550011-00JNP6122DNV豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550011-01JNP6122DNV1豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550006-00JNP6122DNV1豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550006-01JNP6127FNV1豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550008-00JNP6127FNV3豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550012-00JNP6127NV豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550013-00JNP6127NV豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550013-01JNP6127NV1豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550014-00JNP6127NV1豪华客车 CN ZR G5 Z2 00550014-019 金龙联合汽车工业(苏州)有限公司KLQ6109GAC5城市客车 CN ZR G5 Z2 00340008-00KLQ6109GCHEV1B城市客车 CN ZR G5 Z2 00340007-00KLQ6119GQC5城市客车 CN ZR G5 Z2 00340011-00KLQ6119GQC5城市客车 CN ZR G5 Z2 00340011-01KLQ6129GQC5城市客车 CN ZR G5 Z2 00340009-00KLQ6129GQC5城市客车 CN ZR G5 Z2 00340009-01KLQ6895GQC5城市客车 CN ZR G5 Z2 00340010-00—66—序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号10 奇瑞商用车(安徽)有限公司SQR4252N6ZT2牵引汽车 CN ZR G5 Z2 01560001-00SQR4252N6ZT4牵引汽车 CN ZR G5 Z2 01560002-00SQR4252N6ZT4牵引汽车 CN ZR G5 Z2 01560002-01SQR4252N6ZT4牵引汽车 CN ZR G5 Z2 01560002-0211 厦门金龙联合汽车工业有限公司XMQ6101AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230039-00XMQ6101AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230039-01XMQ6101AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230040-00XMQ6101AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230040-01XMQ6110ACN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230024-00XMQ6110ACN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230024-01XMQ6113AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230041-00XMQ6113AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230041-01XMQ6113AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230044-00XMQ6113AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230044-01XMQ6113BYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230045-00XMQ6115AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230018-00XMQ6115AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230018-01XMQ6117AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230042-00XMQ6117AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230042-01XMQ6117AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230043-00XMQ6117AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230043-01XMQ6120BCN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230019-00XMQ6120BCN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230019-01XMQ6125AYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230006-02XMQ6125AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230007-02—67—序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号11 厦门金龙联合汽车工业有限公司XMQ6125CYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230010-02XMQ6125CYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230011-02XMQ6127AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230035-00XMQ6127AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230035-01XMQ6129CYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230020-00XMQ6129CYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230020-01XMQ6129CYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230020-02XMQ6129CYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230021-00XMQ6129CYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230021-01XMQ6129CYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230021-02XMQ6129FYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230022-00XMQ6129FYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230022-01XMQ6129FYN5B客车 CN ZR G5 Z2 00230022-02XMQ6129FYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230023-00XMQ6129FYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230023-01XMQ6129FYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230023-02XMQ6141AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230036-00XMQ6141AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230036-01XMQ6759AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230033-00XMQ6759AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230034-00XMQ6770AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230037-00XMQ6770AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230037-01XMQ6801AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230038-00XMQ6801AGN5城市客车 CN ZR G5 Z2 00230038-01XMQ6802AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230031-00—68—序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号11 厦门金龙联合汽车工业有限公司XMQ6802AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230032-00XMQ6859AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230029-00XMQ6859AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230030-00XMQ6898AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230025-00XMQ6898AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230025-01XMQ6898AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230025-02XMQ6898AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230026-00XMQ6898AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230026-01XMQ6898AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230026-02XMQ6998AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230027-00XMQ6998AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230027-01XMQ6998AYN5C客车 CN ZR G5 Z2 00230027-02XMQ6998AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230028-00XMQ6998AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230028-01XMQ6998AYN5D客车 CN ZR G5 Z2 00230028-0212 郑州宇通客车股份有限公司ZK6109HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770016-00ZK6109HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770016-01ZK6109HN5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770017-00ZK6109HN5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770017-01ZK6116HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770018-00ZK6116HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770018-01ZK6116HN5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770019-00ZK6116HNA5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770020-00ZK6117HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770022-00ZK6117HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770022-01—69—序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号12 郑州宇通客车股份有限公司ZK6117HN5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770021-00ZK6117HN5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770021-01ZK6119HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770024-00ZK6119HN5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770024-01ZK6119HN5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770023-00ZK6119HN5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770023-01ZK6120NG5城市客车 CN ZR G5 Z2 01770012-00ZK6121HNQ5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770025-00ZK6121HNQ5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770025-01ZK6121HNQ5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770026-00ZK6121HNQ5Z客车 CN ZR G5 Z2 01770026-01ZK6125HNGB城市客车 CN ZR G5 Z2 01770013-00ZK6125HNGB城市客车 CN ZR G5 Z2 01770013-01ZK6126HNY5E客车 CN ZR G5 Z2 01770028-00ZK6126HNY5E客车 CN ZR G5 Z2 01770028-01ZK6126HNY5E客车 CN ZR G5 Z2 01770028-02ZK6126HNY5S客车 CN ZR G5 Z2 01770029-00ZK6126HNY5S客车 CN ZR G5 Z2 01770029-01ZK6126HNY5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770027-00ZK6126HNY5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770027-01ZK6126HNY5Y客车 CN ZR G5 Z2 01770027-02ZK6180HNG2铰接城市客车 CN ZR G5 Z2 01770007-02ZK6180HNG2铰接城市客车 CN ZR G5 Z2 01770007-03ZK6808HN2Y客车 CN ZR G5 Z2 01770031-00ZK6808HN2Y客车 CN ZR G5 Z2 01770031-01—70—序号 企 业 名 称 车 辆 型 号 名 称 型 式 核 准 号12 郑州宇通客车股份有限公司ZK6808HN2Z客车 CN ZR G5 Z2 01770030-00ZK6808HN2Z客车 CN ZR G5 Z2 01770030-01ZK6820HNG2城市客车 CN ZR G5 Z2 01770014-00ZK6820HNG2城市客车 CN ZR G5 Z2 01770014-01ZK6908HN2Y客车 CN ZR G5 Z2 01770032-00ZK6908HN2Y客车 CN ZR G5 Z2 01770032-01ZK6908HN2Z客车 CN ZR G5 Z2 01770033-00ZK6908HN2Z客车 CN ZR G5 Z2 01770033-01ZK6932HNG2城市客车 CN ZR G5 Z2 01770015-0013 中国重汽集团济南卡车股份有限公司ZZ1257M4647E1L载货汽车 CN ZR G5 Z2 09100077-02ZZ1257M5847E1L载货汽车 CN ZR G5 Z2 09100078-02ZZ4257N25C7E1L牵引汽车 CN ZR G5 Z2 09100027-02ZZ4257N25C7Q1C牵引汽车 CN ZR G5 Z2 09100063-03ZZ4257N3847E1LB牵引汽车 CN ZR G5 Z2 09100028-02ZZ4257N3847E1LH牵引汽车 CN ZR G5 Z2 09100041-02ZZ4257N3847Q1CH牵引汽车 CN ZR G5 Z2 09100065-03ZZ5257CCYM4647E1L仓栅式运输车CN ZR G5 Z2 09100079-02ZZ5257CCYM5847E1L仓栅式运输车CN ZR G5 Z2 09100080-02ZZ5317CCYN3867E1LH仓栅式运输车CN ZR G5 Z2 09100036-02—71—。
国六排放天然气发动机的开发
CHEN Benlin 1，YUAN Weibo 2，WANG Shu 1，WANG Guohua 1(1.Chongqing CAERI Power Technology Co.，Ltd.，Chongqing 401122，China ；2. China Automobile Engineering Research Institute ，Chongqing 401122，China )Abstract :In this paper, a diesel engine was transformed into a natural-gas-premixed engine with single-point injection. The engine adopted the technical route of the equivalence-ratio combustion without exhaust gas recirculation (EGR ) plus the three-way catalytic converter. By matching the optimized calibrations of the supercharger, the three-way catalytic converter and the electronic control system, the emission test was carried out according to the world harmonized transient cycle (WHTC ). The results show that the dynamic performance and fuel economy of the developed China VI natural gas engine meet the design targets, and the emissions meet the requirements of GB 17691—2018 Limits and Measurement Methods for emissions from diesel-fueled heavy-duty Vehicles (China VI ).Keywords :natural gas engine; emissions; three way catalyst; stoichiometric operation收稿日期：2020-06-01 改稿日期：2020-06-15基金项目：重庆市科学技术委员会重点产业共性关键技术创新专项（cstc2017zdcy-zdyfX0097）参考文献引用格式：陈本林，袁卫波，王 舒，等：国六排放天然气发动机的开发 [J ]. 汽车工程学报，2021，11(1)：47-52.CHEN Benlin ，YUAN Weibo ，WANG Shu ，et al. Development of China VI Emission Natural Gas Engine [J ]. Chinese Journal of Automotive Engineering ，2021，11(1)：47-52. (in Chinese )近年来，我国的经济高速发展，对石油的需求越来越大，由此产生了能源短缺和环境污染问题。
中国重汽天然气发动机介绍
woodward系统喷嘴。 系统喷嘴。
更可靠 继承了WD615柴油机独特的框架式结构 柴油机独特的框架式结构， 继承了WD615柴油机独特的框架式结构，加强型的机 体强度高；涡后排温低；严格的质量管理体系、 体强度高；涡后排温低；严格的质量管理体系、主要配套件 选用国际品牌或国内一流供应商的产品保证了整机的可靠性； 选用国际品牌或国内一流供应商的产品保证了整机的可靠性； 更环保 由于天然发动机的排气中没有颗粒物， 由于天然发动机的排气中没有颗粒物，因此在排放试 验中不需要测量排气颗粒物， 验中不需要测量排气颗粒物，而柴油发动机的排放试验则对 排气颗粒物有严格的要求， 排气颗粒物有严格的要求，通过此问题可以说明在排放标准 相同的情况下天然发动机比柴油机更环保. 相同的情况下天然发动机比柴油机更环保.采用完全拥有自 主知识产权的加强型机体，有效减少振动和降低噪音。 主知识产权的加强型机体，有效减少振动和降低噪音。达到 国四排放。 国四排放。
四气门结构：通过WAVE燃烧模拟及 燃烧模拟及CFD流体 四气门结构：通过WAVE燃烧模拟及CFD流体 动力学计算，采用四气门进、 动力学计算，采用四气门进、排气系统使燃气分布 更为均匀，充气系数更高，燃烧更充分， 更为均匀，充气系数更高，燃烧更充分，有效降低 燃气消耗量。 燃气消耗量。同时四气门结构有力于火花塞的中间 布置，更利于点火。 布置，更利于点火。
3、续驶里程的计算 CNG发动机 CNG发动机 80LCNG气瓶可充 标方天然气；（充气压力为 80LCNG气瓶可充16标方天然气；（充气压力为20MPa） 气瓶可充16标方天然气；（充气压力为20MPa） 120LCNG气瓶可充 标方天然气；（充气压力为 120LCNG气瓶可充24标方天然气；（充气压力为20MPa） 气瓶可充24标方天然气；（充气压力为20MPa） 140LCNG气瓶可充 标方天然气。（充气压力为 140LCNG气瓶可充28标方天然气。（充气压力为20MPa） 气瓶可充28标方天然气。（充气压力为20MPa） 注意：加气站加气压力可能达不到20MPa.一般为18MPa。 注意：加气站加气压力可能达不到20MPa.一般为 一般为18MPa。 CNG整车标配气瓶： CNG整车标配气瓶：8×140L+4×80L； 整车标配气瓶 140L+4×80L； 4×120L+4×80L； 120L+4×80L； 4×140L+4×80L； 140L+4×80L； 以8×140L+4×80L为例：充满天然气后为288标方。 140L+4×80L为例：充满天然气后为288标方。 为例 标方 LNG发动机 LNG发动机 1L LNG≈600L CNG(标准状态下) CNG(标准状态下 标准状态下) 以整车标配450L液化气瓶计算，加满气可达400L LNG,折算 以整车标配450L液化气瓶计算，加满气可达400L LNG,折算 液化气瓶计算 CNG约为 CNG约为240标方。 约为240标方 标方。
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天然气发动机国5排放技术方案
440.550.55 3.52 1.1 1.100.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
CO （g/kWh ）NMHC （g/kWh ）NOx （g/kWh ）CH4（g/kWh ）
ETC 测试
国四排放国五排放 对于燃气发动机，GB17961规定国5标准相对国4只是对NOx 排量提出了更低的要求，其它指标不变。
天然气发动机国5标准主流的技术方案：
稀薄燃烧+氧化型后处理+电控系统（宽域氧传感器）
稀薄燃烧：过量空气系数λ=1.3~1.6之间
优点：
9稀燃改善排放：随着过量空气系数增大，燃烧速度变慢，温度降低，降低了排放中的NOx含量，使得后处理可以采用氧化型催化器处理HC、CO。
稀薄燃烧
优点：
9燃料经济好，过量空气系数比热大，燃烧温度低，并可适当提高压缩比，提高热效率。
9可靠性高：排气温度低，零部件耐久性得以提高。
稀薄燃烧
特点：
¾稀燃对点火系统有高的要求：采用高能点火系统
¾稀燃需要宽域氧传感器，实现闭环控制
¾为弥补由于稀燃造成的有效燃料少的现象，一般配合增压（电控）中冷加大总的进气量
宽域氧传感器
9用在稀薄燃烧发动机中，在全空燃比范围内起作用，能精确反馈空燃比9参与ECU内部的闭环控制，精
确控制燃烧空燃比
发动机本身的设计参考
采用高能火花塞后气缸盖部的气道涡流优化
活塞设计优化，降低爆燃倾向
气门和座圈的抗磨损改进
EGR（是否采用取决于缸内燃烧的优化水平）
凸轮轴优化设计
……
总结：
推荐的国5排放技术方案：
稀薄燃烧
宽域氧传感器闭环控制
增压中冷
高能电子点火
氧化型催化后处理。