柴油机排气组分对低温等离子体转化NO的影响

自制了介质阻挡放电型低温等离子体反应器,设计了低温等离子体柴油机模拟排气处理系统,研究了低温等离子体作用下O2、C3H6和水蒸气对NO氧化转化的影响及NO在N2中的还原转化.研究表明:NO在N2气氛中的还原转化率低,能耗大;模拟气中存在O2时,NO向N2的还原转化率降低,NO向NO2的氧化转化率大幅提高;排气中的H2O在低温等离子体作用下生成OH强氧化性粒子,促进NO向NO2的氧化转化;HC的存在可提高NO向NO2的氧化转化,并能有效降低NO向NO2的转化能耗.总之,在柴油机富氧排气环境中,低温等离子体很难直接将NO转化为N2,但可有效地将NO氧化为NO2及硝酸盐,为催化剂催化还原NOx创造条件.     

低温等离子体净化柴油机尾气的技术路线分析

根据柴油机排放污染物的特点,在研究低温等离子体特点的基础上,利用化学反应动力学原理分析了利用低温等离子体净化NOx、PM、HC、CO的可行性,介绍了采用低温等离子体净化柴油机尾气的技术路线中各阶段的化学反应机理。结合现阶段柴油机所使用的排气后处理技术,设计了低温等离子体辅助SCR提高低温工况下净化效率较低的技术方案,对比分析了利用低温等离子体直接再生DPF和间接再生DPF两种方案的可行性及优缺点。在已经采用的四效催化转化技术方案的基础上,分析了基于低温等离子体的柴油机四效催化转化技术方案的优势及仍然存在的问题。研究表明,低温等离子体在净化柴油机尾气方面,具有转化效率高、处理彻底、无二次污染等优势,是值得推广利用的一项技术。     

柴油机的排放控制技术(第18届国际内燃机会议论文综合介绍之四)

<正> 1 前言近些年来,柴油机的排气已成为污染环境的主要排放源。据测量分析,柴油机的排气中含有NOx、SOx、碳烟微粒、HC和CO等,另外还有一些金属如As、Pb、Cd和Be等。 NOx中最常见的有NO、NO_2,也有N_2O、NOxOy。NO_2是有毒化合物,会使人产生肺气肿,NO会在大气中进一步氧化成NO_2。NO和NO_2还对烟雾和酸雨的产生起作用。SOx中主要是SO_2,也有SO_3。SO_2对人体的呼吸系统有害,SO_2和SO_3均会引起     

CO对NH3还原NO过程的影响与机理研究

为揭示CO对NH₃还原NO过程的影响,在不同CO体积分数下对NH₃还原NO过程进行了实验与模拟研究。实验结果表明：无氧气氛中存在CO时,对1 400℃以下NO还原率无显著影响;CO可提高1 400℃以上的NO还原率。在低氧体积分数条件下,CO的存在能扩展NH₃还原NO反应的温度窗口,使其在1 400℃以上仍保持高NO还原率。在高氧体积分数条件下,CO仅使最佳脱硝温度向低温移动,并使脱硝温度窗口变窄。模拟结果表明：在无氧及低氧体积分数条件下,1 400℃以上时CO可促进NH₂与CO反应生成HNCO,随后HNCO转化为NCO后将NO还原,增强了NO还原过程;高氧体积分数条件下,CO可在较低温度下促进OH、O等基团产生,保证NH₂生成及其还原NO过程进行;但温度升高会加快CO与OH反应产生H,H与O₂反应产生大量O,加速了NH₂氧化,导致NO还原率迅速降低。     

SO2对柴油车尾气中CO和HC在Pt/γ-Al2O3上催化氧化的影响

在固定床流动反应器中用程序升温反应(TPR)研究了SO2对模拟柴油机排气中HC和CO在新鲜Pt催化剂和400℃硫化Pt催化剂作用下的催化氧化行为的影响。结果表明，反应气中的SO2阻碍新鲜Pt催化剂对HC和CO的催化氧化，而硫化催化剂对C3H8的催化转化有促进作用。SO2及其氧化产物SO3在催化剂表面的化学吸附导致新鲜催化剂对HC和CO的催化性能下降，Pt催化剂和涂层载体γ-Al2O3界面的硫化物种在400℃下能够促进C3H8的催化氧化。     

氧化型柴油催化器(DOC)与重型柴油机匹配应用及性能研究

氧化型柴油催化器(DOC)是重型柴油机重要的后处理之一。研究结果表明,HC和CO在DOC催化剂表面的氧化率都在90%以上,空速越高,转化效率越低;调节进气节气门开度是十分有效的排气热管理手段,减小节气门开度可以显著提高发动机排温,小负荷工况下更明显;较高的HC和CO浓度或较高的排温都会影响DOC催化剂表面NO氧化反应速率。适当控制节气门开度,可实现DOC入口温度250℃以上时HC正常起燃,即发生充分的氧化反应。     

燃气轮机联合循环启动过程排烟NO-NO2转化研究

本文针对部分燃气轮机联合循环机组在启动和低负荷运行时冒黄烟的现象,通过实验和理论计算方法研究温度、烟气成分等因素对燃机排烟中NO向NO_2转化的影响。研究表明,在燃气轮机透平排气的典型温度(500~650℃)和组分条件下,排气中的CO含量高会导致NO在2 s内快速的转化为NO_2,即在启动或低负荷条件下燃烧不完全是燃机排气产生黄烟的重要原因之一。     

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。     

分解炉内贫氧高CO2燃烧条件下挥发分NO生成机理

基于GRI3.0详细动力学反应机理数据库,采用生成速率分析方法,从化学反应动力学角度分析水泥分解炉内煤粉挥发分贫氧燃烧时低温、高浓度CO2条件下挥发分NO生成机理及挥发分中HCN转化生成NO的主要转化路径.分析结果表明,煤粉在过量空气系数为0.8的贫氧燃烧条件下,分解炉内高浓度CO2气氛会促进NO生成,增大NO的排放浓度;850～950℃温度范围内,CO2体积分数为0%～35%条件下挥发分NO生成的主要机理反应式为N+O2(→)NO+O、HNO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO;高体积分数CO2通过推进反应FINO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO促进NO生成;其中HNO是NO生成过程中最重要的活性含氮中间产物,对NO生成起主要的贡献作用;HCN氧化生成NO的主要反应路径为HCN先转化生成NHi,再进一步转化生成HNO活性含氮中间体,最终生成NO.     

当量比燃烧天然气发动机铑基三效催化器次生污染物研究

建立了一种适用于当量比燃烧天然气发动机的Rh基三效催化器(TWC)整体模型,研究了排气温度和组分对TWC系统次生污染物N2O和NH3生成特性的影响。结果表明：N2O主要在起燃和低温(400～605 K)下通过CO还原NO反应生成;高温状态下(>850 K)NH3通过H2还原NO反应生成,H2来源于蒸汽重整(SR)和水煤气变换(WGS)反应。H2浓度的增加促进了N2O和NH3生成,高温下N2O会与H2发生还原反应,导致N2O有所降低。H2O和CH4对N2O和NH3生成的影响随着温度变化而变化。在一定温度范围内,随着O2浓度的增加,NH3生成大幅降低;高温下高O2浓度会促进N2O生成。研究还发现,排气中O2浓度在4000 × 10-6左右时,排温控制在580～850 K,能实现N2O和NH3近零排放。     

柴油机尾气中二氧化氮的测量方法及其排放特性研究

分析了目前柴油机尾气中NO2测量方法及排放特性的现状,并在一台高压共轨增压中冷柴油机上进行了NO2排放试验。试验结果表明化学发光分析仪CLD和紫外分析仪NDUV均可用于柴油机NO2排放的测量,连续再生捕集器CRT的使用增加了柴油机的NO2排放以及NO2占NOx百分比。     

柴油添加剂降低燃油消耗率及排放的试验研究

在Y4100Q自然吸气柴油机试验台架上使用0#柴油及加入6种不同添加剂的0#柴油,对两者进行比较。给出了柴油机排放物CO,HC,NOX,PM及燃油消耗率的测试结果。分析了排放物的生成机理及不同成分或不同量的添加剂对柴油机排放和燃油消耗率的影响。     

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。     

Experimental investigation of the influence of blending on engine emissions of the diesel engine fueled by mahua biodiesel oil

The present article elaborates on the various emission characteristics of mahua oil with diesel fuel in a diesel engine at various blending conditions. Experimental investigation results are studied for various parameters such as exhaust emission of carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and oxides of nitrogen (NO) gases and exhaust gas temperature. Results show that residual oxygen, CO, HC, and NO emission were the lowest for mahua biodiesel compared with diesel. The experimental results proved that the use of mahua oil biodiesel as fuel in the diesel engine is a viable alternative to diesel fuel. Mahua biodiesel oil may be beneficial in decreasing greenhouse gas emissions without any engine modification. Mahua oil has the possibility of becoming a sustainable fuel source as biodiesel.     

文曲利管排气再循环系统在涡轮增压柴油机上的应用研究

以一台 D6 114涡轮增压柴油机为研究对象 ,采用了一套带文曲利管的排气再循环系统进行了试验研究。试验结果表明 ,该系统在高工况下能克服平均排气压力低于平均进气压力的困难 ,方便地实现排气再循环。研究了在不同工况下柴油机的 NOx 排放、烟度和比油耗随 EGR率的变化规律以及 EGR的冷却效果对 NOx 排放的影响     

车用柴油机节能潜力的能质分析方法与试验研究

在热平衡分析基础上建立了柴油机能质分析的平衡计算模型,并以WD615(162kW)型车用柴油机为对象进行了试验研究,对比分析柴油机工作过程中的能质分布规律和节能潜力。结果表明:在冷却水及排气能量利用之前,柴油机的热平衡规律和有效能利用率一致。在柴油机最大扭矩点(约1 600r/min),系统有效功占总热量的百分比达到最大值,效率、冷却水和排气的可用能比例也达到最大,约有17%的可用能还未得到利用。不可逆燃烧、有限温差传热和摩擦损耗等因素降低了系统能量的能级,减少柴油机系统的损同时梯级利用排气及冷却水能量,是车用柴油机节能的可行手段。分析方法也为柴油机的效率评价提供了一种新的参考方案。     

柴油机性能对排气背压的敏感性研究

通过发动机台架试验,研究了排气背压对柴油机性能的影响,绘制了参数敏感度曲线,得到了排气背压对柴油机性能参数影响的敏感度排序,并对各参数敏感度变化进行了比较分析。为汽车排气系统设计和参数选择提供了依据。     

机车柴油机有害排放试验与预测

基于在北京怀柔北机务段所进行的机车柴油机的水阻试验,将实时监测获得的大量数据进行处理,找到了CO、NO、NO2、NOx的浓度与转速和功率之间的关系,建立了数学模型,为预测机车柴油机污染物的排放情况提供了理论依据。     

增压柴油机排气系统结构参数的仿真优化

运用GT—POWER软件建立了增压柴油机工作过程仿真模型,深入研究了排气系统结构参数（包括排气管直径、长度、截面变化）对柴油机性能的影响。并基于优化理论,以有效功率为优化目标,分别在标定工况和最大扭矩工况对排气管路结构参数进行了优化计算,为排气管的进一步优化设计提供了依据。     

Investigating the emissions during acceleration of a turbocharged diesel engine operating with bio-diesel or n-butanol diesel fuel blends

Control of transient emissions from turbocharged diesel engines is an important objective for automotive manufacturers, since stringent criteria for exhaust emission levels must be met as dictated by the legislated transient cycles. On the other hand, bio-fuels are getting impetus today as renewable substitutes for conventional fuels (diesel fuel or gasoline), especially in the transport domain. In the present work, experimental tests are conducted on a turbocharged truck diesel engine in order to investigate the formation mechanism of NO (nitric oxide) and smoke under various accelerating schedules experienced during daily driving conditions. To this aim, a fully instrumented test bed was set up in order to capture the development of key engine and turbocharger variables during the transient events using ultra-fast response instrumentation for the instantaneous measurement of the exhaust NO and smoke opacity. Apart from the baseline diesel fuel, the engine was operated with a blend of diesel fuel with 30% bio-diesel, and a blend of diesel fuel with 25% n-butanol. Analytical diagrams are provided to explain the behavior of emissions development in conjunction with turbocharger and fueling response. Unsurprisingly, turbocharger lag was found to be the main culprit for the emissions spikes during all test cases examined. The differences in the measured exhaust emissions of the two bio-fuel/diesel fuel blends, both leading to serious smoke reductions but also NO increases compared with the baseline operation of the engine were determined and compared. The differing physical and chemical properties of bio-diesel and n-butanol against those of the diesel fuel, together with the formation mechanisms of NO and soot were used for the analysis and interpretation of the experimental findings concerning transient emissions.