掺混含氧燃料对柴油机氧化催化器+催化型柴油机颗粒捕集器氧化及再生特性的影响

为了研究掺烧含氧燃料对柴油机排放及柴油机氧化催化器(DOC)耦合催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)后处理系统低温氧化特性与再生特性的影响,基于一台4缸高压共轨柴油机,选取国五柴油、15%生物柴油-柴油(D85B15)、15%正戊醇-柴油(D85P15)、20%正戊醇-柴油(D80P20)作为燃料,在1 900m海拔环境下进行了试验。研究表明:在外特性工况下,与柴油相比,燃用D85B15和D85P15的柴油机动力性略有下降,燃用D85P15的柴油机有效热效率最高。燃用D85B15的NO_x排放略低于柴油,最高降低3.33%;而D85P15的NO_x排放有所增加,最高增加2.85%。在低负荷工况下燃用国五柴油时DOC+CDPF对CO的转化效率明显高于燃用D80P20时,2 000r/min时燃用柴油时CO转化效率高达96.8%,而D80P20只有36.9%。低速高负荷工况下燃用国五柴油与D80P20时,DOC对排气温度的提升作用均比较明显,平均提升41.8℃和42.5℃。燃用D80P20时DOC+CDPF压差升高较慢,压差最高比燃用国五柴油低6kPa,DOC后端平均温度比燃用国五柴油高10℃。柴油机燃用D80P20在高负荷尤其是低转速高负荷时可有效降低颗粒物排放,降低DOC+CDPF压差。     

柴油机加装柴油机氧化催化器和催化型颗粒 捕集器装置性能评定试验研究

为了研究加装柴油机氧化催化器(DOC)和催化型颗粒捕集器(CDPF)装置的柴油机性能,探讨DOC与CDPF的净化效率和再生特性随试验循环数的变化规律,搭建了柴油机高原试验台,并按13试验循环进行了性能评定试验。结果显示,在全负荷工况下,随着试验循环数的增加,发动机的进气量、转矩、功率和油耗均比未装DOC和CDPF的原机略有下降。同时,在排气后处理装置的后端,烟度和CO排放均趋向零,而NO_2排放增加,NO排放减少。将第1试验循环与第13试验循环进行比较后可以发现,DOC和CDPF的前端温度均比后端低,而排气后处理装置经13试验循环后仍具有较高的净化效率。与原机相比,加装排气后处理装置的发动机,经性能评定试验后的外特性有所下降,但在排气后处理装置后端的烟度和CO排放趋近于零,而NO_2/NO比例随发动机转速增加先升后降。此外,DOC和CDPF的后端温度低速时上升明显,后随转速升高而降低,直至趋于稳定,而CDPF的压差随转速增加先升后降。此时,捕集效率和再生效率仍保持较高水平。     

后处理技术与生物柴油耦合作用对公交车排放特性的影响

基于车载排放测试系统对一辆国Ⅲ柴油公交车耦合使用后处理技术与生物柴油的排放特性进行了研究,研究结果表明:单独使用柴油机氧化催化转化器(DOC)的CO、THC的减排尚可,分别达40.4%和42.4%,PN和PM的减排效果较差,仅为53.2%和51.0%;单独使用催化型连续再生颗粒捕集器(DOC+CDPF),CO和THC分别降低58.7%和72.0%,PN和PM分别降低96.7%和96.9%;DOC及DOC+CDPF对公交车CO_2和NOx影响不显著。DOC以及DOC+CDPF与生物柴油混合燃料B20(生物柴油体积占比20%)耦合使用后,对CO、THC、PN和PM的减排效果进一步提升,前者分别达53.9%、50.6%、60.1%和59.6%,后者分别高达71.0%、82.0%、98.6%和97.3%。两者对CO_2和NO_x影响仍不显著。     

基于生物柴油发动机的不同后处理装置颗粒物数量排放特性

基于一台燃用生物柴油BD20的发动机开展台架试验,利用EEPS粒径谱仪研究了发动机无后处理装置及使用DOC、DOC+POC和DOC+CDPF等后处理装置时排气颗粒物数量和粒径分布等排放特性。研究结果表明:DOC主要可降低粒径30~50nm的细小颗粒物数量,POC在DOC的基础上可进一步降低细小颗粒物数量,但对粒径较大颗粒物数量的控制作用不强,CDPF可明显降低粒径大于10nm的颗粒物的数量;DOC、DOC+POC和DOC+CDPF均降低了总颗粒物数量排放,对颗粒物数量的转化率分别为5%~35%、15%~35%和80%~99%,其中POC和CDPF所分担的转化率分别为5%~25%和55%~95%,采用CDPF是全面高效降低生物柴油发动机颗粒物数量排放的后处理技术手段。     

生物柴油发动机的催化型连续再生系统的仿真研究

建立了CCRT系统模型,并根据试验参数对模型进行了标定。分别比较了不同工况下,燃用B20、BD50、BD100时DOC对常规排放气体的转化效率以及CPF的颗粒物再生情况。发现:DOC对NO的转换效率各工况差别较大,主要受排气温度影响;对CO及HC整体转化效率处于较高水平,去除效果较为理想。平衡时CPF内残留的颗粒物质量随转速升高而增加,随负荷增加而减少;低负荷、高转速工况是CPF再生效果最差的工况。随着生物柴油掺混比例的上升,DOC的NO_2出口浓度及NO转化效率上升,而对DOC的HC和CO去除效果影响较小; CPF残留颗粒物质量在高转速区域有所下降,而在中低负荷区域有所上升。主要原因是燃用生物柴油引发的排气温度降低和颗粒物排放降低。低负荷、高转速工况下,燃用BD50时CPF的再生效果最佳。     

不同后处理装置生物柴油发动机颗粒多环芳烃排放

基于一台高压共轨柴油机,利用台架试验采样和离线分析,研究了燃用生物柴油混合燃料BD20使用不同后处理装置(DOC、DPF和CDPF)对柴油机的颗粒多环芳烃(PAHs)排放特性、成分和毒性的影响。研究结果表明:燃用生物柴油混合燃料BD20引起了柴油机颗粒物中PAHs质量比升高和颗粒物毒性增强;不同后处理装置均降低了柴油机的颗粒PAHs排放和毒性,DOC可降低颗粒PAHs排放约30%,使颗粒物毒性降低约20%;DPF和CDPF可去除排气中大部分颗粒PAHs,使颗粒物毒性降低60%以上,使排气毒性降低85%以上,可有效地实现对生物柴油发动机颗粒PAHs排放和毒性的控制。     

DOC/DOC+CDPF对重型柴油机气态物排放特性的影响研究

基于AVL-PEUS傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究柴油机氧化型催化器(DOC)、柴油机氧化型催化器耦合催化型颗粒捕集器(DOC+CDPF)对重型柴油机一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(THC)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO_2)和二氧化硫(SO_2)气态物排放特性的影响。研究结果表明:相比单独的DOC,DOC+CDPF对CO具有更低的起燃温度,在催化剂活性位上THC比CO具有较强的吸附强度和活性位竞争优势,因此具有比CO更低的起燃温度;DOC和DOC+CDPF均能不同程度地减少NO、增加NO_2、减少总NO_x排放,减少NO的主要途径是氧化机理;在催化剂中添加氧化铈(CeO_2)能有效实现稀燃储硫、富燃释放硫的效果,增强催化剂的抗硫能力。     

国六新型催化型柴油机微粒捕集器低温被动再生特性研究

基于自行搭建的柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst, DOC）+催化型柴油机微粒捕集器（catalytic diesel particulate filter, CDPF）的试验台架,开展了碳化硅（SiC）及堇青石CDPF被动再生平衡点温度试验,并测试了DOC新鲜件及老化件对载体被动再生平衡点温度的影响,对两种材料CDPF进行了低温条件下的被动再生特性试验。试验结果表明：炭载量5 g/L时,SiC CDPF被动再生平衡点温度约为295 ℃,堇青石CDPF约为310 ℃;DOC老化件对SiC CDPF被动再生平衡点温度无明显影响,但会导致其被动再生效率降低;未加装DOC时,SiC CDPF被动再生平衡点温度上升至355 ℃,且会导致载体内部温度轴向及径向上产生较大温差,大大降低其再生效率（仅为5%）;炭载量5 g/L、入口温度325 ℃时,SiC CDPF被动再生效率仅为48.9%,再生速率为2.9 g/h,而堇青石CDPF被动再生效率为75.2%,再生速率为11.5 g/h,后者在该温度附近被动再生特性更优。     

电控共轨柴油机应用柴油/乙醇组合燃烧的气体排放及燃料经济性

采用柴油/掺水乙醇组合燃烧(DECC)方式对一台电控高压共轨的增压中冷发动机开展了气体排放特性的研究.结果表明,采用DECC方式能大幅度减少共轨发动机的NOx排放.排气系统加装氧化催化转换器(DOC)可以消除随之增加的HC和CO排放,使其排放值甚至比燃用纯柴油的原机还低,排气烟度也得到了改善.对甲醛和乙醛等非常规气体的...     

重型柴油机欧Ⅵ后处理系统构型方案试验研究

以柴油机氧化催化器(DOC)、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原催化器(SCR)及氨氧化催化器(ASC)为研究对象,利用发动机台架,对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NO_x转化效率、NH_3泄漏、N_2O排放、颗粒(PM)排放、颗粒数(PN)排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明:两种构型方案下的PM及PN排放基本一致;DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NO_x转化效率和颗粒物被动再生效果,该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO_2/NO_x摩尔比起到调控作用,使其更有利于SCR的反应,同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量,SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大;而DOC-SCR-CDPF构型方案下,CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏,但会产生较高的NO_2和N_2O排放。     

聚甲氧基二甲醚掺混比对柴油机性能及柴油机氧化催化器+催化型柴油机颗粒捕集器后处理系统的影响

以加装了柴油氧化型催化器(DOC)+催化型颗粒捕集器(CDPF)后处理系统的D30型高压共轨柴油机为研究机型,将聚甲氧基二甲醚(PODE)以0％、10％、30％三种体积比掺入柴油(分别记为P0、P10、P30)进行发动机台架试验,研究PODE掺混比对柴油机性能和后处理系统的影响.研究表明:负荷工况下,PODE掺混比越大...     

Effects of a DOC+DPF system on emission characteristics of China Π engineering vehicle diesel engine and influence factors of trapping efficiency of PM for DOC+DPF system

To evaluate the emission characteristics of engineering vehicle diesel engine effectively and find a suitable emission control strategy, the emission characteristics experiment of China ?? engineering vehicle diesel engine was conducted with and without DOC+ DPF. The experiment took high-idling, low-idling, and free-acceleration as testing conditions, and used NanoMet3 particulate analysis system to measure PM mass concentration, number concentration and mean particle size. The gaseous emissions (NOx, NO₂, CO, HC) were analyzed by flue gas analyzer Testo350. The results showed that the PM emission characteristics of engineering vehicle diesel engine improved observably under three different conditions With DOC+ DPF. PM mass emissions reduced by over 85%, and PM number emissions were more than reduce of 90%. The metabolic characteristics of PM mean particle size were sample A < sample B < sample C and high-idling < low-idling < free-acceleration. NOx concentration was not influenced obviously by DOC+ DPF, but NO₂/NOx value increased. Besides, DOC+ DPF made CO emissions decreased by 85% and HC emissions decrement between 50%~80% under different conditions. DOC + DPF could improve the emission characteristics of engineering vehicle diesel engine efficiently, which was easily affected by diesel quality and equipment working hours.     

Influence of pentanol and dimethyl ether blending with diesel on the combustion performance and emission characteristics in a compression ignition engine under low temperature combustion mode

Dimethyl ether (DME) and n-pentanol can be derived from non-food based biomass feedstock without unsettling food supplies and thus attract increasing attention as promising alternative fuels, yet some of their unique fuel properties different from diesel may significantly affect engine operation and thus limit their direct usage in diesel engines. In this study, the influence of n-pentanol, DME and diesel blends on the combustion performance and emission characteristics of a diesel engine under low-temperature combustion (LTC) mode was evaluated at various engine loads (0.2–0.8 MPa BMEP) and two Exhaust Gas Recirculation (EGR) levels (15% and 30%). Three test blends were prepared by adding different proportions of DME and n-pentanol in baseline diesel and termed as D85DM15, D65P35, and D60DM20P20 respectively. The results showed that particulate matter (PM) mass and size-resolved PM number concentration were lower for D85DM15 and D65P35 and the least for D60DM20P20 compared with neat diesel. D60DM20P20 turned out to generate the lowest NO_x emissions among the test blends at high engine load, and it further reduced by approximately 56% and 32% at low and medium loads respectively. It was found that the combination of medium EGR (15%) level and D60DM20P20 blend could generate the lowest NO_x and PM emissions among the tested oxygenated blends with a slight decrease in engine performance. THC and CO emissions were higher for oxygenated blends than baseline diesel and the addition of EGR further exacerbated these gaseous emissions. This study demonstrated a great potential of n-pentanol, DME and diesel (D60DM20P20) blend in compression ignition engines with optimum combustion and emission characteristics under low temperature combustion mode, yet long term durability and commercial viability have not been considered.     

喷油策略耦合EGR对柴油机燃烧过程与CDPF再生性能的影响

以匹配了可变截面几何增压系统(VGT)的D19高压共轨柴油机为研究机型,采用GT-Power和AVL FIRE构建了一维热力学整机模型和催化型微粒捕集器(CDPF)三维仿真模型,针对3 000r/min、50%负荷工况,研究了喷油策略耦合废气再循环(EGR)对燃烧过程和CDPF再生性能的影响。研究表明:随主喷定时提前,有效燃油消耗率(BSFC)先降后升,排气温度降低,排气流量与氧浓度变化则较小,排气中一氧化氮(NO)增加,CDPF再生速率逐渐降低,颗粒物残余量、压降与CDPF出口端二氧化氮(NO_2)同时增加;随EGR率增大,BSFC和排气温度升高,排气流量、排气氧浓度、排气中NO浓度则同时降低。在主喷定时较晚时,随EGR率增大,CDPF再生速率先升后降,颗粒物残余量先降低后略升高;而在主喷定时较早时,随EGR率的增大,CDPF再生速率降低,颗粒物残余量增多。在主喷定时较晚时,提高喷油压力使BSFC和排气温度明显降低;而在主喷定时较早时,提高喷油压力导致BSFC反而快速增加。此外,随喷油压力提高,排气流量与氧浓度变化较小,排气中NO浓度增加,CDPF再生速率逐渐减小,颗粒物残余量、压降和CDPF出口端NO_2排放同时升高。总体上,相比喷油压力,主喷定时对CDPF再生过程影响更大。     

柴油机DPF驻车再生排气热管理策略试验研究

在一台非道路国四高压共轨柴油机上,利用试验台架研究颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)驻车再生过程中不同排气热管理策略对氧化型催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度及排放的影响。结果表明,合适的再生转速、节气门关闭角度及喷油参数对提升DOC入口温度、降低DOC入口未燃HC效果显著。研究结果可以对柴油机DPF驻车再生排气热管理策略的制定和优化提供指导。     

NTP技术降低柴油机PM排放及低温再生DPF的研究

针对柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)传统再生方法的缺陷,根据低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)放电理论,探索了NTP低温再生DPF技术。从化学反应动力学角度探讨了基于NTP技术的DPF再生反应机理,并利用现代测试分析技术研究了NTP对颗粒物(particulate matter,PM)质量粒径分布、微观形貌、碳结构及表面官能团演变的作用规律。建立NTP技术再生DPF的试验系统,对已捕集PM的DPF进行再生试验研究。通过监测PM的氧化分解产物CO、CO2的体积分数和DPF的内部温度,结合DPF的背压变化,研究不同再生初始温度下的PM氧化分解特性和DPF再生特性,并考察NTP技术对DPF再生的安全性。研究结果表明,NTP技术可有效分解柴油机排气中的PM,显著降低DPF的再生温度,且无需催化剂。这为DPF再生提供了新的研究途径。     

新型多碳醇-柴油燃料在发动机上的应用研究

本试验在一台S195柴油机上进行,试验结果表明,新型混合燃料的油耗率比纯柴油要高,但随负荷的增大,这种差距呈下降趋势。新型混合燃料在较大工况范围都保持较低的CO排放量。两种新型燃料的HC排放曲线呈相同的规律,绝大部分工况下,新型混合燃料的HC排放要高于纯柴油。新型混合燃料的NOx排放比纯柴油低,并且随燃料中碳原子数的增加,NOx排放进一步降低。新型混合燃料的碳烟排放比纯柴油低,BL20D80燃料对碳烟排放的改善要优于HL20D80燃料。