应对环保挑战：内燃机减排技术与测试标准的演变

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近年来，随着环境保护意识的提升，尤其是对温室气体排放的关注度陡增，其中二氧化碳（CO2）在全球温室气体中占比高达65％，交通部门则贡献了约28％的全球CO2排放量，主要源自石油产品的燃烧。为响应减排需求，各国政府不仅对内燃机设定了严格的CO2限制，并大力推行电动汽车政策，如欧盟已将2020年乘用车平均CO2排放限值降至95克/公里，并预计至2030年基于内燃机车辆的比例将缩减到59%。

1. 提升燃油经济性：鉴于内燃机在混合动力系统中的广泛应用，改进燃油经济性显得至关重要。柴油发动机凭借其较高的压缩比和稀薄燃烧技术，在热效率方面较汽油发动机更具优势，成为通过创新技术满足减排目标的有力竞争者。

2. 应对污染物排放挑战：尤其自大众排放丑闻以来，柴油发动机所排放的氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）备受关注。面对欧盟日趋严格的排放法规，从1992年起就涵盖了碳氧化物（CO）、氮氧化物（NOx）、总烃（THC）及颗粒物等多种污染物，且排放限值逐年收紧。

3. 瞬态工况下的排放控制：随着真实驾驶条件的模拟要求增强，欧洲新行驶循环（NEDC）被引入以评估瞬态工况下的排放情况，并在后续的标准中进一步升级为全球统一的轻型车辆测试程序（WLTP），极大地增加了制造商通过排放测试的难度。

1. 废气再循环（EGR）系统的优化：在不同工况下调整EGR率是关键，尤其是在低负荷时可接受高达50%甚至更高的EGR率，而在高负荷下受限于废气中氧气不足和惰性成分增加，需精确设定EGR边界条件。高压环EGR（HPEGR）和低压环EGR（LPEGR）以及双环EGR（DLEGR）等配置各具特点，其中HPEGR结构简单、响应快速，而LPEGR有助于缓解VGT耦合效应。

2. 涡轮增压器技术的发展：涡轮增压器作为提高发动机输出功率的关键装置，其类型包括但不限于可变几何涡轮增压器（VGT）、多级涡轮增压器、增压器/涡轮增压器组合及可变几何压缩机（VGC）。电辅助涡轮增压器（EAT）虽能显著改善低负荷响应和减少泵送损失，但设计与制造成本较高。

3. 气门正时与升程控制：类似汽油发动机上的可变气门控制（VVA），柴油发动机也探索了气门正时及升程的变化，如排气冲程或进气冲程期间重新开启进气或排气门（2IVO和2EVO），这些策略有助于降低排放并优化冷启动性能。

1. 瞬态排放特性分析：现代实时排放分析仪的进步使得研究人员能够获取柴油发动机在瞬态工况下的逐循环排放数据。在加速或减速过程中，EGR阀的控制轨迹和进气混合气组成变化对排放峰值产生直接影响，尤其是NOx和颗粒物的过冲现象。

2. 测试循环的演进：传统的NEDC循环因无法准确反映实际驾驶条件而导致实测排放与认证排放之间存在较大差距。为解决这一问题，新的全球协调的轻型车辆测试循环（WLTP）应运而生，它由四个速度阶段构成（低速、中速、高速和超高速），更全面地涵盖了各种实际驾驶情景，包括更多发动机加速、减速过程及较低稳态条件。

小编建议：相较于NEDC，WLTP测试循环及其配套程序在测试条件和规定上进行了多项改进，更加严格和真实地反映了实际驾驶条件下的燃油消耗和排放（RDE）。对于发动机而言，WLTP涉及更复杂的瞬态场景，要求发动机在更广泛的运行范围内表现出良好的燃油经济性和排放性能。对比研究显示，NEDC循环远不能如实体现真实的行驶循环特征。