1.国六排放测试循环介绍
排放测试循环是整车排放水平的一次大考，能否顺利通过也决定着新车是否获得进入市场进行销售的许可资格。国六采用全球轻型车统一测试循环WLTC排放测试循环（之后进一步引入实际道路排放要求RDE循环），该排放测试循环持续时间s。由低速段（low，s），中速段（Medium，s），高速段（High，s），超高速段（ExtraHigh，s）四部分组成。WLTC循环测试相比国五的NEDC循环有以下不同：
平均车速更高且瞬态加速更加激烈。
暖机过程当中瞬态加速更频繁
覆盖更广泛的发动机运行工况
怠速时间占比变短
测试要求加载质量增加
这些新的要求对发动机的排放特别是颗粒物排放提出了新的挑战，除此以外国六排放限值加严的同时还在国五的基础上增加了PN排放限值（6x个/km）要求。因此对发动机本体及系统设计提出更高要求的同时也对标定策略提出更高的挑战。
图1.国五及国六排放测试循环及限值对比
2.WLTC测试循环PN排放优化策略
2.1WLTC测试循环中PN的来源及优化策略
通常在台架PN优化过程当中，我们采用相应的标定试验以及经验选取最优的喷油器参数及发动机标定参数。这也为我们整个发动机打好了一个良好的基础。但仅仅这样还不够，因为在台架试验当中，发动机处于一个稳定的运行工况，边界条件较为稳定，而在排放循环当中（特别是WLTC循环相比于之前的NEDC循环更为激烈），发动机处于急速瞬态变化的过程当中，PN排放特性相比于稳态有所不同。如图2所示的GDI直喷发动机的Loadstep瞬态过程，驾驶员急踩油门，发动机负荷急剧增加，负荷上升导致喷油量增加，但发动机活塞温度则需要一定的上升时间，大量的燃油喷到温度较低的活塞上不能及时蒸发，因此相比同样负荷的稳态工况还会额外产生PN排放。而这种工况在瞬态加速更加激烈的WLTC循环当中较为普遍，也是WLTC中PN产生的主要因素之一，因此针对测试循环当中的动态工况，我们需要相对应的动态优化策略及软件改进对其进行优化。
图2.瞬态Loadstep过程对PN排放的影响
我们以国六排放中的WLTC循环为例，正如上一章节所介绍的WLTC循环一般分为四个阶段，分别是：低速段，中速段，高速段以及超高速段。阶段不同对PN排放的影响的机理有所不同：
2.1.1.低速段
a.PN的来源
该阶段为WLTC的第一个阶段，从发动机冷启动，催化器加热阶段到整个发动机暖机过程。由于此时发动机水温较低，因此也是PN排放的主要贡献阶段。该阶段当中，PN主要产生于发动机温度较低时所导致的燃油雾化不均匀以及因为水温（缸温）较低所导致的燃油湿壁严重。特别要注意的是，该阶段的初期三元催化器还没有起燃，也是其他气态排放物的主要生成阶段，因此在优化PN排放的同时也需要兼顾其他气态排放物的水平。
b.优化策略
低速段无论是启动催化器加热，还是之后的暖机过程，最大的问题也就是发动机水温（也意味着缸温和活塞温度）较低。为保证喷入的油能较好的雾化可以通过提高喷射压力以及灵活的多次喷射策略来加以保证。同时为了避免低温活塞湿壁所导致的PN排放，需要根据不同的水温及时更新对应的喷射模式和时刻。由于催化器加热过程的特殊性（点火角较为延后），相比正常工况燃烧较不稳定，在保证其他气态排放的水平的同时适当控制催化器加热的时间。
2.1.2.中高速段
a.PN的来源
通常达到中速段时，发动机水温已经达到90℃。这时需要主要考验发动机自身的设计（喷油器，喷雾，缸内流动等）以及相应的标定策略。在中高速段频繁的加速也是PN产生的原因之一，如何优化瞬态喷雾燃烧过程也是降低PN排放的主要方式之一。
b.优化策略
中高速段由于发动机已经热机，如果发动机在之前的稳态优化中表现良好，则PN的主要来源为频繁的加速工况，对于瞬态加速工况，通过控制混合气空燃比、喷射模式及时刻的灵活切换，可尽量降低频繁加速所导致的PN排放尖峰。同时，通过采用更高的喷油压力以及相应的喷油标定也有利于整体PN排放的降低。
2.1.3.超高速段
a.PN的来源
超高速段是整个WLTC当中负荷最大的阶段，在这个阶段瞬态加速过程（特别是s到s之间的加速段，发动机负荷短时间达到最大）成为PN产生的主要来源，而负荷增加所导致喷油量的增加，如果优化不好也会使得喷雾的碰壁量增加从而导致PN增加。
b.优化策略
超高速段急加速负荷指的是在短时间急剧增加较大的负荷，由于此时活塞温度升高速率追赶不及负荷变化，发动机需要及时识别急加速工况，采用多次喷射避免活塞湿壁，减少PN排放。而在该阶段中高负荷的工况下，除了喷油策略上的优化还需要特别注意尽量避免扫气过程所导致的缸内燃烧时混合气偏浓的情况。
图3.WLTC循环中产生PN排放的部分主要工况
2.2应用实例
基于搭载某国五发动机的整车，在发动机本体没有进行任何改进升级的基础上，通过本系列中介绍的喷油系统设计优化，台架光学分析及试验标定优化以及本章节的整车排放实验策略优化及软件改进，PN排放在WLTC测试循环中降低了90%，并顺利达到4~5x个/km左右。
图4.WLTC循环PN排放优化前后对比图
3.总结
通过这一个系列的介绍，相信大家对GDI汽油机的整套国六PN排放优化过程有一个初步的了解。在该整车PN优化过程中，联合电子基于内窥镜等光学测试方法的燃烧系统优化、高压喷油系统优化、整车标定优化均发挥了不可或缺的作用。但各个车企的发动机和车型特性以及所面临的问题不可能完全相同，因此联合电子秉承环保的理念，愿意利用自己的经验以及能力，为中国市场以及客户提供完善的国六解决方案，以面对即将到来的国六时代。
（来源：联合电子）
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