满足国V排放标准的组合后处理系统应用研究

在一台机械泵柴油机上开展了氧化催化剂(DOC)+颗粒氧化转化器(POC)+选择性催化还原转化器(SCR)组合后处理装置对排放的影响研究,考察了组合后处理装置的排列顺序。试验结果表明,DOC+POC及SCR单后处理系统都不能同时满足国V标准对PM和NO_x的限值要求;DOC+POC+SCR组合后处理装置方案能够使试验柴油机达到国V排放标准。通过对组合后处理装置和管路的优化使整体背压小于25 kPa,降低对柴油机经济性和动力性的影响。     

双级串联DOC+POC柴油机排放特性研究

为了应对"特京五"对颗粒物数目的要求,在一台满足国Ⅳ标准柴油机上,以国Ⅴ柴油原排试验结果为基准,对一组氧化型催化器(DOC)+微粒氧化催化转化器(POC)后处理和两组DOC+POC后处理串联时热态全球统一瞬态循环(WHTC)的气态污染物和颗粒物排放结果进行了对比研究。结果表明:单组DOC+POC的净化能力为颗粒物质量降低63%,颗粒物数目降低23%;两组DOC+POC串联可使颗粒物质量降低74%,颗粒物数目降低79%,并可以避免一组DOC+POC方案时颗粒物数量浓度瞬时排放超过原排的现象。采用两组DOC+POC串联方案时,燃用国Ⅲ柴油的排放结果与国Ⅴ柴油的排放结果基本持平,表明两组DOC+POC串联后处理方案可以克服燃油品质变差对颗粒物排放带来的不利影响。     

WP3四缸柴油机实现国Ⅳ排放的技术研究

首先以某一国Ⅲ柴油机为样机,增加结构优化后的废气再循环(EGR)系统,在未装备后处理装置前提下进行欧洲稳态测试循环(ESC)和欧洲瞬态测试循环(ETC)测试;然后在实验台架上对加装柴油机氧化催化器(DOC)和微粒氧化催化转化器(POC)后处理装置前后的柴油机进行ESC测试。实验结果表明,EGR系统和DOC+POC后处理同时使用才能有效降低NOx和颗粒物(PM)的排放,达到柴油机国Ⅳ排放标准。     

甲醇柴油双燃料发动机二氧化氮排放后处理方案研究

研究了柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalysts,DOC)方案和选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)与DOC的组合方案(SCR+DOC)对柴油机掺烧甲醇时排放的影响。试验结果表明,DOC促使NO2比例恢复至柴油机排放水平,且显著降低了甲醇排放,但对甲醛的净化效果不够理想;SCR+DOC方案在保持NO2比例处于柴油机常规水平的条件下,完全消除了双燃料发动机的甲醛和甲醇排放。针对各阶段NO2比例的变化现象,先后分析了燃烧温度和排气温度下相关可逆反应的标准吉布斯自由能变,阐明了各阶段的主要反应及进行方向。针对SCR+DOC方案促进甲醇完全氧化的可能原因,结合相关研究进行了讨论。     

满足美国EPATier4排放要求的非道路动力技术研究

首先以现有非道路机型4B2系列柴油发动机为基础机型,通过本体的优化设计后,将燃油系统从机械泵升级为电控高压共轨系统,并同时采用废气再循环(EGR)技术以及尾气后处理装置(氧化催化转化器(DOC)+颗粒氧化还原转化器(POC)),以满足美国环保局非道路车辆用柴油机排放标准第4阶段(EPA Tier4)排放限值的要求。     

不同海拔下柴油机氧化催化器与选择性催化还原系统对柴油机性能与排放的影响

基于柴油机高原试验台架,在80 kPa、90 kPa、100 kPa大气压力下进行了柴油机外特性试验,研究了不同海拔下加装柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst,DOC）与选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）系统对柴油机的进排气参数、动力性、经济性、燃烧性能及排放特性的影响。研究结果表明,加装DOC+SCR会使进气流量下降,排气背压升高,功率和转矩下降,油耗升高,排气温度升高,排气流量下降,而HC、CO、NOx与碳烟等污染物排放显著下降。不同海拔下加装DOC+SCR的影响程度也有所差异,尤其是对排气温度、排气背压、有效燃油消耗率与SCR转化效率的影响最为显著。加装DOC+SCR后,80 k Pa、90 k Pa、100 k Pa下的排气温度分别平均升高7.35%、7.21%、7.11%;排气背压分别平均升高28.02%、27.08%、26.81%;有效燃油消耗率分别平均升高1.64%、2.87%、2.94%;外特性工况下SCR最大转化效率分别为88.86%、86.11%、84.76%。     

DOC+DPF+SCR后处理系统对小型柴油机性能及排放的影响

对比无后处理的小型柴油机原机和氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)+颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)+选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术的柴油机性能和排放状态,测试排气管和DPF出口处NO_x排放中NO的体积分数。试验结果表明:与搭载DOC+DPF+SCR后处理的柴油机相比,原机的扭矩提高5～10 N·m,油耗无明显变化;原机NO_x排放中全部为NO,搭载DOC+DPF+SCR后,NO的体积分数随温度的升高逐渐降低,排温在500℃时,体积分数降至84%左右;相比于原机,搭载DOC+DPF+SCR后处理系统的小型柴油机在非道路稳态循环(non-road steady cycle,NRSC)试验中CO的比排放降低了97%,HC的比排放下降了86%,NO_x的比排放下降了70%,PM的比排放下降了80%。     

酸、碱性溶液浸泡对柴油机催化剂性能的影响

以车用柴油氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)/涂覆式颗粒捕集器(coated diesel particulate filter, DPF)/选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)为对象,研究酸、碱性溶液对各种柴油机后处理装置催化剂性能的影响。研究表明,DOC和DPF催化剂经酸、碱性溶液处理后性能无明显改变,SCR催化剂经酸性溶液处理后性能无明显改变,但经碱性溶液处理后低温转化效率及氨存储明显下降,SCR入口温度为180℃时催化剂转化效率下降6.8%,入口温度为250℃时氨存储降低4.5%。     

满足车用国Ⅳ排放标准的EGR与DOC技术的应用研究

为实现车用柴油机大流量废气再循环,研制了氧化催化转化器(DOC)后处理器与大流量冷却式废气再循环(L-CEGR)系统组成的排放控制新技术配置,并在11L车用发动机上进行了试验。试验结果表明:采用电控可变几何涡轮增压器(VGT)为主件的L-CEGR系统使NOx排放下降28.6%;采用160MPa高压喷射和进气优化后,PM排放降低74.4%,铂含量为0.55g/unit的DOC能使PM排放降低20%;柴油机各项排放指标均达到国Ⅳ标准,也符合NO2排放限值要求;L-CEGR与160MPa高压喷射等技术相结合,使发动机加权平均燃油消耗率降低3.5%。     

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。     

满足欧Ⅳ/Ⅴ排放法规的柴油机排气后处理技术

从车用柴油机的欧Ⅳ/Ⅴ排放法规出发,指出满足该法规必须采取排放后处理装置,介绍了用以处理NOx排放的稀NOx吸附器(LNT)和选择性催化还原装置(SCR),及控制颗粒物(PM)排放的氧化催化器(DOC)和PM过滤器(DPF),分析了这些后处理装置的主要技术特点及应用情况,并认为今后的后处理装置的发展趋势是不同后处理装置的综合使用。     

重型柴油车尿素SCR系统及其控制策略研究进展

对选择性催化还原(SCR)系统工作原理进行了介绍;提出了DeNOx系统催化器集成方案;分析了SCR控制系统面临的主要问题;重点介绍了传统SCR控制技术和先进的SCR控制技术,分析了不同控制方法的优缺点。已有研究结果表明:SCR控制系统主要面临SCR模型非线性问题、多时间尺度耦合控制问题、商业传感器测量问题。开环控制系统NOx转化效率可以达到60%～80%,仅满足国Ⅳ和国Ⅴ排放法规要求。而闭环控制系统具有更高的NOx转化效率,可以满足更为严格的排放法规要求。先进SCR控制技术具有良好的控制效果和鲁棒性,能更有效地控制NOx排放和NH3泄漏。发动机和后处理系统协同控制增加了后处理系统的可控性,可以进一步降低柴油车污染物排放。     

颗粒捕集器中沉积灰分对柴油机非常规污染物排放影响研究

针对柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)与催化型柴油机颗粒捕集器(catalyst diesel particulate filter,CDPF)组合的后处理系统,研究了在CDPF中沉积灰分对柴油机排气中醛酮污染物类、苯系污染物的影响。研究结果发现,随着沉积灰分的增加,CDPF前苯系污染物排放呈现U形变化趋势,在各个工况下,CDPF后排气中苯系污染物排放量与CDPF前相比均明显升高,苯系污染物各组分的排放量变化程度不同;存在灰分时,CDPF前的醛酮类污染物排放量与新鲜状态相比有明显增加,但CDPF后醛酮类污染物排放量呈明显下降趋势,并且醛酮类污染物物种发生变化。     

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。     

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。     

硫含量对配备POC的柴油机颗粒物排放影响研究

为研究颗粒氧化型催化器(particle oxidation catalyst,POC)装置对柴油中硫含量的适应性,选取硫含量分别为350×10~(-6)和50×10~(-6)的两种车用柴油,在柴油机上进行排放试验,并进行颗粒物中的离子成分分析。试验结果表明:采用POC技术进行排放控制的柴油机使用高硫柴油有可能大幅度增加排气颗粒物中硫酸盐排放,从而大幅度增加颗粒物的质量排放,增加的硫酸盐的质量等效H_2SO_4·7H_2O的质量;柴油的硫含量对NO_x排放的直接影响很小;改进POC系统中柴油氧化催化剂(diesel oxidation catalyst,DOC)的配方,如减少催化剂中贵金属的使用量,以减少SO_2转化为硫酸盐的比例,能有效降低使用高硫柴油柴油机的颗粒排放。     

采用不同后处理装置的柴油机减排效果分析

对分别安装DOC+ DPF和DOC+ POC后处理装置的两台柴油机进行了排放试验.在有/无后处理装置两种状态下,通过ESC试验对两台发动机常规污染物CO、HC、NOx和PM以及非常规污染物NO2和SO2的排放水平进行检测和对比分析,此外对全负荷烟度水平也进行了检测.试验结果表明:DOC+ DPF后处理装置对常规污染物的...     

基于模型的DPF再生温度控制策略开发及验证

为精确控制柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)的再生温度,避免因再生失控引起的DPF失效风险,在柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)和DPF组成的后处理系统上建立基于化学反应动力学原理的DOC温度模型,在温度模型和再生温度控制算法的基础上设计DPF再生温度前馈及反馈控制策略;利用发动机台架测试数据进行控制策略联合仿真,对控制参数进行系统整定及优化;通过发动机台架瞬态及稳态工况测试,验证控制策略的实际应用效果。仿真和台架试验结果表明：DPF再生温度控制策略具有很好的动态性能及稳态性能,最大峰值温度及燃油喷射量均控制在限定范围,可确保DPF实现高效可靠的再生。     

国六阶段车用柴油机尾气中N_2O排放特性的试验研究

以一台满足国六排放标准的车用柴油机为试验对象,通过对国六标准试验循环WHSC和WHTC中N_2O的排放特性进行分析和研究。结果表明:后处理的使用会增加柴油机N_2O排放,其中尿素的喷射与否更会显著地影响N_2O的排放;在WHSC和非再生模式WHTC循环中,N_2O在后处理中的产生主要发生在SCR中,循环浓度峰值的产生主要是由于泄露的NH3在ASC中的氧化。再生模式WHTC循环中,N_2O来自SCR及ASC,由于再生排气温度高且THC排放浓度高,DOC中的催化反应也是N_2O的重要来源。     

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...