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。     

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...     

台架中冷气管长度对发动机排放影响的研究

为研究发动机台架中冷器出气口与发动机进气口之间的连接管(简称中冷气管)长度对发动机排放的影响,采用国家标准GB17691-2018 《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》规定的世界统一瞬态测试循环(World harmonized transient cycle,WHTC)进行相关试验研究。以整车中冷气管为基准,设计了2种发动机台架排放试验方案。第1种方案中冷气管长度大于整车中冷气管长度,第2种方案中冷气管长度等同于整车中冷气管。试验结果表明:2种试验方案的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)、碳氢化合物(HC)气态污染物测量结果相差不大:CO的偏差为1. 14%、NOx的偏差为2. 21%,HC的偏差为2. 61%;第2种方案的颗粒物(PM)比第1种方案的PM降低了67%左右。这表明台架中冷气管长度对发动机CO、NO_x、HC气态污染物排放几乎没有影响,但对PM排放影响较大。     

EGR对生物柴油/异丁醇混合燃料燃烧与排放的影响

在一台四缸四冲程水冷高压共轨柴油机上研究了生物柴油/异丁醇混合燃料在不同EGR率下的燃烧及排放特性.试验结果表明:随EGR率的升高,缸内压力和放热率峰值降低,燃料滞燃期延长,燃烧持续期先缩短后延长,NO排放与核模态颗粒物数密度降低;当EGR率小于6%时,CO和HC污染物的排放都保持在较低水平.相较于生物柴油,燃用混合燃料降低CO污染物的排放;随异丁醇掺混比例的增加,缸内压力与放热率峰值逐渐升高,CO排放降低,但HC与NO的排放逐渐升高,核模态颗粒物数密度升高,积聚态颗粒物数密度和颗粒物质量浓度有不同程度的下降.     

POC-轻型柴油车国Ⅲ/国Ⅳ后处理方案

POC（颗粒氧化催化转化器）是一种全新的柴油机后处理设计理念,在欧洲是为欧Ⅳ、欧Ⅴ阶段设计的,它可以捕捉并氧化部分颗粒物。其结构是使废气通过一个多褶皱而不堵塞的通道,它可以降低颗粒物中可挥发的有机成分,对颗粒物的转化效率可达到60％以上。除此之外,POC与后处理系统配合使用,可将90％以上的CO和HC转化成H2O和CO2。     

DOC/POC耦合对柴油机燃用欧Ⅲ/欧Ⅳ柴油尾气排放的影响研究

按照ESC 13工况测试循环,在1台4缸柴油机上进行DOC/POC耦合净化器对柴油机分别燃用欧Ⅲ/欧Ⅳ柴油后污染物净化效果的试验研究.结果表明,燃油油品差异对不装净化器的HC,CO和NOx排放影响极小.耦合净化器对HC和CO的净化率分别达到85％和90％.受油品含硫量影响,耦合净化器对欧Ⅲ柴油PM不起作用,反而会使PM排放增加22.3％,然而对欧Ⅳ柴油的PM可净化45％.综合来看,仍需对该净化器重新设计并优化柴油机燃烧系统才能使该发动机达到国Ⅳ排放标准.     

DOC/POC/SCR组合后处理技术在非电控柴油机排放上的应用研究

在一台经典非电控柴油机上进行了氧化催化剂(diesel oxidation catalyst,DOC)/颗粒氧化转化器(particle oxidation catalyst,POC)/选择性催化还原转化器(selective catalytic reduction,SCR)组合后处理排放控制研究以使其达到国-Ⅴ标准要求,对后处理单元的选择及排布进行了考察。试验结果表明:DOC+POC及SCR单后处理系统仅能使试验发动机排放污染物中颗粒物(PM)或NOx达到国-Ⅴ标准;而DOC/POC/SCR组合后处理系统则可使两种污染物排放均满足标准要求。SCR与DOC+POC排布顺序对污染物去除效率无明显影响。对POC的被动再生研究表明:DOC+POC系统需置于SCR系统前以使排气中NO2量满足POC的连续再生要求,且SCR系统后置也可降低其入口温度,减小温度对涂层的热老化影响。通过陶瓷POC的应用及结构优化设计使得组合后处理系统排气背压控制在25kPa之内,可减少对发动机性能影响。     

金属基POC降低轻型柴油机排放的试验研究

在柴油机试验台架上开展了金属基POC载体的应用研究,并与陶瓷基载体进行了对比。试验结果表明:在载体的体积及目数、涂层性质相同时,金属基载体POC在ESC测试循环中的平均排气背压比陶瓷基高15%左右;在ESC及ETC排放试验中,二者的发动机气态污染物排放值相差不多,但金属基载体POC的颗粒排放比陶瓷基POC要低很多,金属POC是陶瓷POC的57%(ESC循环下)和66%(ETC循环下);另外从最大颗粒物承载量来说,金属基POC是陶瓷基POC的1.5倍。     

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。     

内河船舶柴油机排放法规及应对措施试验研究

介绍了我国内河船舶柴油机气态污染物排放控制法规。选取某型内河船用主推进柴油机开展原机排放台架测试试验。基于法规限值要求,制定了降低该柴油机排放措施,即加装选择性催化还原系统。试验结果表明:该型柴油机在加装了SCR后处理系统后,排气污染物中CO、HC+NO_x比排放满足法规限值要求,且对柴油机油耗率、压降等性能影响较小。最后,对柴油机颗粒物排放处理措施进行了探讨,可为内河船舶柴油机排放治理技术路线的选择提供参考。     

高性能POC催化剂的开发及测试比对

制备了不同目数的金属颗粒氧化催化器(POC)催化剂Pt/Ce O2-Zr O2/Al2O3,及陶瓷POC催化剂,考察了POC的背压和整车排放性能,对比了金属POC及陶瓷POC在发动机排放实验中的效果,结果表明,陶瓷POC相对金属POC更能有效降低PM排放,对气体CO和HC也有较好的净化效果。     

改善DMCC发动机废气排放质量的研究

为找到全面降低柴油机排放的途径,研究了加装氧化催化转化器对柴油／甲醇组合燃烧（DMCC）发动机排放特性的影响,比较了不同工作模式下各污染物的排放量。试验结果表明,DMCC模式下NOx和碳烟排放下降幅度较大,但HC和CO排放增加较多,微粒比排放量也有所增加。经过氧化催化后,HC和CO得到了较大程度的降低,微粒（PM）经氧化后比原机也有所下降。DMCC经采用催化转化器后,废气质量得到改善,实现了同时降低柴油机的NOx和PM的目的。     

生物柴油/甲醇混合燃料对柴油机性能与排放的影响研究

在一台4缸直喷式柴油机上研究了超低硫柴油、生物柴油及后者与甲醇的混合燃料对发动机性能、气体及微粒排放的影响。生物柴油由餐饮废油制取,除单独使用外和甲醇按体积比90：10和80：20混合后使用。在最大扭矩转速1800 r.m in-1时,在5个不同负荷下,比较了不同燃料热效率及CO、HC、NOx以及微粒质量浓度,微粒的总数量及平均几何粒径。结果表明,和超低硫柴油相比,生物柴油及其和甲醇的混合燃料的热效率增加,NOx和微粒质量、数量浓度的排放降低,但HC、CO和NO2排放升高;同时,随着甲醇混合比例的增加,HC、CO和NO2的排放成比例增加,微粒的质量浓度及数量浓度进一步降低,热效率及NOx几乎保持不变。     

风冷非道路柴油机排放特性研究

利用车载排放检测仪(SEMTECH)和电子低压冲击仪(ELPI)进行了某非道路风冷非增压柴油机的气态污染物的测量和排放颗粒物粒径及质量分布特征研究.试验按照非道路柴油机排放标准规定的工况进行测量.试验结果表明:试验用非道路柴油机气态污染物中NOx的排放较差;微粒数量排放均成单峰对数正态分布,积聚模态微粒数浓度随负荷增加而增大,随负荷的减小积聚模态的粒径分布向小粒径方向移动,变化规律与车用柴油机相似,但粒径整体要大于车用柴油机;不同粒径微粒的质量呈双峰分布,分别对应积聚模态和粗粒子模态,积聚模态微粒对总质量排放的贡献较大,但与车用柴油机相比分担率有所不同.     

欧Ⅲ专用柴油和普通柴油排放结果的对比

简要介绍了柴油油品中影响排放的主要成分。通过具体实例,即用匹配GW2.8TC柴油机的皮卡车,分别用均不含添加剂的欧Ⅲ专用柴油和普通柴油在同等条件下按GB 18352.3—2005进行了轻型汽车常温下冷起动后排气污染物排放试验。并对排放物中的CO、NOx、HC和颗粒物PM进行了比较。     

EGR/EGC技术结合系统降低柴油机排放的研究

对柴油机的排放尾气NOx，CO，HC和PM等进行全面分析，探索设计了一套由EGR（废气再循环技术）和EGC（发动机机外废气净化技术）结合的系统，EGR技术可以有效降低NOx的排放，机外废气净化技术技术可以在有效除去PM的同时降低HC，CO的排放，该系统能在较宽的转速和负荷范围内有效降低废气排放，解决同时降低NOx与PM排放的矛盾，废气排放全面降低。     

引燃柴油量对甲醇/柴油双燃料发动机性能和排放的影响

在一台TY1100型直喷柴油机上,开展了引燃柴油量对柴油引燃甲醇双燃料发动机性能和排放影响的研究。试验结果表明:引燃柴油比例为28.9%~48.2%时,发动机可获得较好的动力性,甲醇质量掺比可达73.3%~83.2%。与原柴油机相比,双燃料发动机的碳烟排放大幅度下降,NOx排放降低,而HC和CO排放增加。高负荷时发动机有效热效率增加而CO排放基本相当。在同一引燃柴油量下,HC排放呈先增加后减少的趋势,增加引燃柴油量,可以提高发动机低负荷时的有效热效率和降低HC排放,但在全负荷时,会导致NOx排放增加。     

柴油机颗粒过滤器工作过程中捕集颗粒物的试验研究

对柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)进行了颗粒物(particulate matter,PM)在线捕集试验。通过发动机废气排放颗粒物粒径谱仪EEPS-3090分析了DPF对不同粒径PM的捕集特性;通过扫描电镜仪和热重分析仪探究了DPF前后端PM的堆积形貌及氧化特性。研究结果表明:DPF对大粒径颗粒物的捕集效果优于小粒径颗粒物,聚集态颗粒物基本被DPF完全拦截;DPF孔道过滤壁面的深层碳烟减小了微孔孔径,随着采样时间的增加,DPF对PM的捕集率升高。柴油机排气流经DPF后,逃逸出少量PM,以核态颗粒物为主。与DPF前端相比,后端PM的挥发性组分含量升高,元素碳的含量下降,氧化活性增强。     

模拟沼气发动机掺氢燃烧的试验研究

在一台改装的单缸柴油机上进行了模拟沼气掺氢燃烧的试验。模拟沼气由天然气含量为50%～80%,CO2含量为20%～50%组成,掺烧氢气的比例为10%～40%。结果表明,随着模拟沼气中CO2比例的增加,发动机动力性降低,排放污染物中CO和NOx排放减少,但HC排放增加。适当增加模拟沼气发动机的掺氢比例,发动机缸内最高压力和最大转矩升高,过多的掺氢比例会降低发动机的动力性。排放污染物中随着掺氢比例的增加,CO排放增多,HC排放减少,NOx排放量与模拟沼气中CO2的比例有关。     

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%。