柴油机Urea-SCR系统低温控制策略研究

从低温反应动力学的角度出发,建立了一种可适用于低排温工况的可嵌入式模型,对选择性催化还原(SCR)系统氮氧化物(NOx)排放进行准确描述。基于上述研究,提出了一种基于模型的控制策略,并利用Matlab/Simulink软件建立后处理控制单元(DCU)标定平台,以加速SCR系统的标定过程。最后,通过世界统一(WHTC)循环进行验证。试验结果表明:采用新策略可获得高NOx转化效率,同时能降低氨气(NH3)的泄漏量。     

基于固体SCR技术的柴油机NO_x排放特性试验研究

在安装有钒基催化剂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统的柴油机台架上,研究了尿素SCR系统与固体SCR系统的NOx排放特性。试验结果表明:固体SCR系统不会产生尿素结晶现象;中低排气温度下应用固体SCR技术可以改善柴油机NOx排放,低排气温度下尤其明显,平均效率比尿素SCR提高了6%;高排气温度下固体SCR系统与尿素SCR系统的NOx转化效率总体相当。     

柴油机SCR系统的试验研究与数值模拟

本文以32.5%的尿素水溶液作为还原剂,对SCR系统进行试验研究。使用YC4F115-40共轨柴油机,搭建了SCR台架测试系统,并且进行了试验分析和数据标定。在发动机台架上以2100r/min转速下的不同扭矩点进行NOx转换效率实验,并运用通用CFD软件FIRE数值解析了不同还原剂当量比下的NOx还原过程。台架试验和数值模拟结果表明,不同扭矩工况下NOx转换率都得到较理想的结果,尤其是稳定状态时可高达90%,并且控制n(NH3)/n(NO)比值在1.2时计算结果最好。     

安装SCR系统的国Ⅳ发动机排放特性研究

试验采用50×10-6和350×10-6两种不同硫含量的燃油,对装有SCR系统的发动机进行ETC和ESC测试,研究了SCR开启/关闭情形下的排放;并采用ELPI分析了在不同条件下颗粒排放差异的原因以及细颗粒的排放特性。试验结果表明:在使用不同硫含量的燃油条件下,NOx排放降低率均可以达到60%以上;SCR开启时,ETC下硫含量350×10-6比50×10-6的颗粒排放增加18%,ETC下颗粒排放均比ESC下增加30%~50%。在50%~70%负荷时,颗粒数目排放较低,低负荷和全负荷时颗粒排放较高,全负荷时最高;在负荷一定时,转速越高,颗粒排放浓度越高;使用低硫燃油,颗粒物质量排放较低,而数目排放却增多;多出的部分主要是粒径小于100 nm的超细颗粒。     

多次喷射改善柴油机噪声及污染物排放的试验研究

为研究多次喷射对柴油机噪声及排放特性的影响,针对一台电控共轨重型柴油机建立了试验测控系统,确定了噪声影响的评价指标.在不同的预喷射和后喷射条件下对燃烧噪声及NOx和PM排放的影响进行了试验.试验结果表明:对于标定点和B50点,预喷射的引入都改善了柴油机燃烧噪声;对于B50点,存在一个最佳预喷射方案,可以在改善NOx排放水平的同时不恶化PM排放;同样,存在一个最佳后喷射方案,在对NOx排放影响较小的同时极大地改善了PM的排放,但是燃油消耗率、排温稍有升高.     

船用中速柴油机SCR系统匹配与试验研究

通过一台船用中速柴油机与SCR系统的匹配与标定试验,设计了合理有效的性能优化调整方案;提出了降低综合运行成本的优化技术措施,并进行了配机试验。试验结果表明:柴油机排放水平由原机的TierⅡ标准提升至TierⅢ标准;在保证柴油机动力性不变的前提下,燃油经济性得到了改善,燃油消耗量下降3%~5%,考虑到还原剂尿素的消耗,综合运行成本下降2%~3%。研究结果表明:SCR具有有效降低NOx排放,且成本相对较低的优点,在船舶柴油机领域有广阔的应用前景。     

冷EGR技术对柴油机性能及排放的影响

通过在不同转速和负荷工况下进行的冷EGR试验,研究了冷EGR技术对降低柴油机NOx排放的有效性,同时对比分析了EGR开启和关闭时对柴油机性能和排放的影响.试验研究表明:冷EGR技术除了可以有效降低柴油机的NOx排放以外,还将对柴油机的进气流量、燃油消耗率、烟度、排温以及HC,CO等排放物产生影响,且这种影响随着EGR率和工况的不同而变化.     

SCR系统降低NOx排放ESC稳态循环试验研究

本文通过ESC试验验证自主开发的SCR系统降低NOx排放的能力.具体研究分为四部分:首先通过原机ESC排放试验得到原机NOx排放含量和尿素理论需求量;其次,在未加装SCR催化剂情况下,开启原装DCU控制尿素喷射得到NOx排放含量;再次,加装SCR催化剂并使用DCU控制尿素喷射,得出NOx排放含量试验结果.最后,加装SCR催化剂,通过自主研发的计量泵控制尿素喷射以提高SCR系统降低NOx排放的能力.     

天然气掺氢发动机的性能研究

以台架试验的方法,对不同负荷与点火提前角下天然气掺氢发动机的经济性和排放特性进行了研究,试验中使用了掺氢比为0%～40%的天然气掺氢混合燃料。试验结果表明,随着掺氢比的增加,燃气消耗率呈降低趋势,发动机的经济性得到明显的改善;在不同负荷下,随着掺氢比的增加,NOx与CO的排放都呈增加趋势,CH4的排放呈降低趋势。掺氢比一定时,随着点火提前角和掺氢比的增加,NOx、CH4与CO排放都呈增加趋势,优化点火提前角可以改善天然气发动机的排放。     

柴油机尿素SCR系统稳态及瞬态特性研究

利用自主开发的尿素SCR后处理系统在发动机台架上进行试验研究,研究了欧洲稳态循环工况点下的尿素SCR稳态性能,获得了气态污染物及微粒的排放特性,通过对瞬态工况的研究提出了瞬态控制修正参数.结果表明:催化剂温度和空速是影响尿素SCR系统性能的主要因素,两者在不同的工况下重要程度不同;尿素SCR不但可以降低NOx,还会降低HC排放,但同时也造成了CO的增多;钒基SCR催化剂可以部分降低微粒的排放,并改变其粒径分布特性;引入负荷阶跃比可以对柴油机瞬态工况NOx的排放量进行较好的修正,从而有效地减少氨泄漏.     

装载机排放试验方法研究

为简化非道路机械排放试验方法、缩短试验时间并准确判断试验结果,对某一配套162 kW发动机的5 t装载机按照排放标准要求进行实际作业循环排放试验。试验表明,装载机排放试验循环具有工况单一且稳定和选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)上游排温波动小的特性。在试验基础上分析不同试验时间对应的排放结果,可知缩短一定试验时间对结果的影响误差在3%以内;通过分析SCR上游排温对排放结果的影响,可以利用SCR上游排温范围对应的SCR转化效率快速评价试验结果,简化了试验方法。     

省煤器分级在提升700MW燃煤机组SCR脱硝系统投运率的应用研究与实践

通过实施省煤器分级改造来提高700 MW燃煤机组低负荷段SCR脱硝系统投运率的工程案例进行了研究分析。结果表明:改造后各负荷段(250 MW^700 MW)SCR入口烟气温度得到不同程度提高,且均满足SCR脱硝催化剂连续喷氨的参数要求,NO x排放浓度普遍降低,特别是低负荷段尤为明显,完全符合当前国家及地方环保要求;同时,锅炉排烟温度进一步降低,额定工况下锅炉效率略有提升,有效保证了机组的安全、经济、稳定运行。此外,改造后该机组每年可为电厂减亏1924万元。实践证明:该项技术改造方案取得了较好的工程效果,为国内采用SCR脱硝系统的燃煤机组有效解决低负荷段NO x的排放难题提供了可靠的技术参考。     

利用SCR技术降低柴油机NOx的试验研究

设计了尿素水溶液还原添加装置,并使用这套装置在发动机台架上进行了稀燃NOx选择催化还原（SCR）催化剂的性能评价试验,最后分析了SCR技术目前存在的问题。试验结果表明：在30000h^-1空速、排气温度为340～420℃范围的条件下,该催化剂的NOx转化率维持在90%以上,而在低温和高温下的转化率较低;随着尿素水溶液添加量的增加,催化剂NOx转化率提高,但同时会增加CO排放;当空速为50000h^-1时,催化剂性能略有所下降。     

基于ESC测试循环的SCR催化剂动态转化效率温度窗口研究

为了建立选择性催化还原转化器(SCR)台架评价结果与欧洲稳态测试循环(ESC)工况条件下的减排效果之间的联系,进行了催化剂动态转化效率试验,绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口,得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析,研究了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征,提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法,分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比(NSR)控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测,依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。     

Reduction of emissions in a biodiesel‐fueled compression ignition engine using exhaust gas recirculation and selective catalytic reduction techniques

This paper analyzes the emissions of a single‐cylinder diesel engine fueled with biodiesel, using selective catalytic reduction (SCR) and exhaust gas recirculation (EGR) techniques. The aim of this paper is to compare both EGR and SCR techniques, which were studied under different brake powers. Grape seed biodiesel was used as a test fuel. Experiments were performed by both techniques at different loads and rates to find out the performance change in the engine and the change in the emission rates using both the techniques. Then the observations from both the techniques were compared, concluding that both the techniques show a sufficient reduction in NOx. Using the abovementioned techniques, a reduction in hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO₂), nitrogen oxides (NOx), and smoke was observed. The EGR technique is more suitable for low‐load engine vehicles, as it affects the efficiency of the engine with an increase in the fuel consumption, whereas the SCR technique is suitable for high‐load engines, which do not affect the efficiency of the engine with a decrease in the fuel consumption.     

EGR冷却温度对重型柴油机性能及排放的影响

以一台配有废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)冷却系统和可变几何截面涡轮增压器的高压共轨重型柴油机作为研究对象,进行了EGR冷却温度对柴油机性能及排放影响的台架试验研究。结果表明:随着EGR冷却温度降低,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放均持续降低。而EGR冷却温度每降低1℃,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放在不同转速、负荷下降幅差异明显。燃油消耗率在中等转速、低负荷工况降幅最大,NOx排放和烟度在高转速、低负荷工况下降幅最大;在考虑到EGR冷却系统消耗的能量后,可以通过计算得到理论燃油消耗率。在兼顾燃油消耗率和排放性的原则下得到了各工况下EGR相对最优冷却温度,而所得到的相对最优EGR冷却温度正是各个试验工况下理论燃油消耗率最低的温度。     

测试循环与工况对摩托车排放的影响

研究摩托车工况法排放测试循环与工况对摩托车排放的影响。以FY125-3P电控摩托车为对象,进行国Ⅲ排放标准工况法排放检测,通过分析检测过程中CO、HC和NOx排放浓度的变化,研究测试循环、工况与CO、HC和NOx排放浓度的关系。研究结果表明：第一个测试循环对排放总量贡献率非常大。第一个测试循环中CO排放峰值主要出现在减速工况;NOx排放峰值出现在大负荷等速工况;HC排放峰值出现在减速和中等负荷工况,且发现如果检测过程出现熄火将导致CO排放值急剧增加。     

汽油机排放性能连续测量研究

使用AVL4000型五气分析仪连续测量了492QBW车用汽油机在多种稳定工况和启动工况下排气中有害成分CO，HC和NO的量。稳定工况试验结果表明：汽油机的转速和负荷都对CO，HC，NO排放产生影响，负荷变化对排放浓度变化的影响大于转速变化带来的影响；同时工况稳定情况下连续测量的一段时间内，各排气成分会产生一定波动，尤其是HC排放波动最大。冷启动、热启动试验结果显示，在启动过程中汽油机的CO和HC排放较高，尤其是冷启动时CO和HC排放出现峰值。     

改善热面点火天然气发动机起动和运转性能的研究

针对热面点火天然气机起动困难以及低负荷循环波动大、高负荷燃烧敲缸、Nox排放数值较高的问题,通过台架试验,分别研究了3种燃料添加剂、进气加热温度、隔热措施及热EGR对发动机起动和运转性能的影响.结果表明,采用3种添加剂、提高进气温度和燃烧室隔热,有利于天然气着火起动和稳定燃烧.采用热EGR有助于天然气发动机扩展功率范围并有利于降低Nox排放.