不同路线国Ⅳ车用重型柴油机非常规排放试验研究

采用AVL全流采样系统对3台国Ⅳ车用重型柴油机进行了ESC、ETC循环试验,研究了分别采用DOC+POC、DOC+DPF和SCR 3种不同技术路线时发动机NO2、SO2、NH3、HCHO和NOx的排放特性.结果表明,无论是ESC循环还是ETC循环,3种技术路线下的CO、HCHO、NH3排放依次恶化,NO2在NOx排放中的比例依次明显下降,但SCR路线在油耗和CO2排放方面具有相对优势.     

前置DOC对SCR系统柴油机NO_x排放的影响

对装配前置DOC和无DOC的SCR系统柴油机进行稳态和瞬态试验,研究了前置DOC在不同循环状态下对NOx排放的影响。结果表明:前置DOC能显著提高SCR入口处NO2与NOx的体积比V(NO2)∶V(NOx),加速SCR反应,提高NOx转化效率,改善NOx排放;在ESC非怠速工况下,DOC对V(NO2)∶V(NOx)的影响会随着排气中氧含量和排气温度、空速的提高逐渐降低;温度超过一定范围时,NH3对O2的选择性突然提高,V(NO2)∶V(NOx)对NOx转化效率的影响将减小;DOC内氧化反应产生的热量有限,不足以提高SCR入口处排气温度,而DOC陶瓷载体的储热特性在瞬态循环下会对SCR入口温度产生一定影响,但这并不是改善NOx排放的主要原因。     

国Ⅳ柴油车NO2排放特性研究

采用多组分排放分析仪对一辆装有DOC后处理器的国Ⅳ柴油汽车的NO2排放进行了测试,研究了柴油机冷、热起动条件下DOC前后NOx排放中NO2的含量及其排放特性.结果表明,DOC前,NEDC循环下柴油机热起动时NO2与NOx排放均增高,冷起动和热起动时NO2占NOx的比例市区工况均高于市郊工况;DOC后,NOx排放基本不变...     

高效发动机实现超低氮氧化物尾气排放的对策

研究考虑将选择性催化还原(SCR)系统置于柴油机氧化型催化器(DOC)上游,使上游催化系统快速起燃,以实现在整个复合联邦测试规程(FTP)和坡道实验规程(RMC)期间实现低于0.07 g/(kW·h)的氮氧化物(NOx)排放目标。对发动机机外NOx水平、排气温度,以及上下游SCR之间的剂量水平进行权衡比较。针对N2O形成和NH3逃逸,对NOx转化效率进行比较。研究结果显示,即使使用“超低NOx”后处理系统和“2027NOx”发动机标定,如果目标尾管NOx限值为0.027 g/(kW·h),在冷态FTP工况下,最初260s内的累积尾管NOx排放也超过了整个复合FTP工况期间所允许尾管NOx排放量,故需要另外采取措施才能达到此尾管NOx排放水平。改进SCR配方,在低于180℃的低温下实现高于50%的NOx转化率。在达到高NOx转化之前,需要更少NH3储存的SCR配方,让还原剂较早起效是降低尾管NOx排放量的潜在方法。     

基准柴油对DOC+POC国Ⅳ发动机SO_2和NO_2排放的影响研究

采用高硫含量和国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ标准硫含量的基准柴油,在发动机台架上进行国Ⅳ DOC+POC柴油机的ESC和ETC测试,并利用FTIR气体分析仪对SO2和NO2排放进行测量。对比研究了有、无DOC+POC下柴油机的SO2和NO2排放特性。结果表明,DOC+POC后处理可有效减小SO2的排放,稳态循环下高硫柴油SO2平均降低56%,国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ柴油分别降低29.89%、30.32%和27.81%;瞬态循环下SO2排放无明显趋势;与原机相比,稳态ESC和瞬态ETC的NO2排放均增加。     

国Ⅳ柴油机SO_2排放特性试验研究

在发动机台架上进行了某国Ⅳ柴油机的ESC测试,并利用FTIR气体分析仪对其SO2排放进行测量。对比了有无DOC+POC两种情况下发动机的SO2排放特性,分析了发动机进气方式、供油提前角和EGR率等参数对SO2排放的影响。结果表明,SO2与燃油消耗量之间有较好的相关性,DOC+POC后处理可有效减少常规污染物(NOx除外)和SO2的排放,增加进气压力和推迟供油可降低SO2的排放量。     

NSR催化技术的开发和应用

根据柴油发动机的不同情况和排放特点,现有五种NOx国Ⅳ解决方案(见表1),方案一为DOC、二为DOC+POC、三是SCR、四是DOC+DPF,第五个是NSR(NOx——StorageReduction Calalyst)路线,我们研发的NSR技术已成功应用于稀燃汽油车。技术路线分析不管采用DOC还是DOC+POC或者NSR都可以实现国Ⅳ的排放,但是选择某种路线还是要根据原     

满足国Ⅴ排放的重型柴油机排气后处理技术

研究了国外重型发动机在欧Ⅳ到欧Ⅴ阶段(或US2007到US2010)的技术路线,并探讨国内重型柴油机达到国Ⅴ排放可采用的排气后处理技术方案。由于柴油机排放物PM与NOx存在折中效应,为达到国Ⅴ排放标准,应采用组合式后处理技术。在各种后处理技术方案中,SCR+DOC+DPF/POC和EGR+DOC+DPF是两种主要的技术措施,而LNT+DOC+DPF技术对排气中的S特别敏感。     

2012柴油机节能减排技术发展论坛系列报道NSR催化技术的开发和应用

根据柴油发动机的不同情况和排放特点,现有五种NOx国Ⅳ解决方案(见表1),方案一为DOC、二为DOC+POC、三是SCR、四是DOC+DPF,第五个是NSR(NOx——Storage Reduction Calalyst)路线,我们研发的NSR技术已成功应用于稀燃汽油车.     

国产车用尿素可替代性试验研究

使用商业钒基SCR催化转化器和某国Ⅳ重型柴油机,在AVL发动机台架上对3种国产车用尿素进行了相互替代性试验,研究中考虑了不同尿素对SCR催化转换器的起燃特性、动态响应、NOx转化率和NH3泄漏等性能的影响。试验排气温度为160～440℃,n(NOx)∶n(NH3)(物质的量之比)从0.8变化到1.2。研究发现:相同条件下3种尿素对SCR系统起燃温度基本没有影响,ESC和ETC循环NOx转化率都在70%以上,同时对其他常规气态排放和NH3泄漏没有明显影响,可以互相替代使用;相同条件下,单位体积尿素溶液中尿素含量越高,SCR系统动态响应越快,ESC和ETC循环NOx转化率越高。     

柴油机DOC+SCR系统NO_x转化效率影响因素研究

为了研究柴油机DOC+SCR系统NO_x转化效率的影响因素,利用AVL Boost仿真软件对催化器的化学反应过程进行了数值仿真及试验验证。结果表明,建立的仿真计算模型能很好地模拟DOC+SCR系统的催化反应过程。DOC+SCR系统中,NO_x的最佳转化温度范围为280℃~500℃,在最佳反应温度范围内,排气流量对DOC+SCR系统的NO_x转化效率基本没有影响,前置DOC在保证排气中NO/NO_2的比例不同时,NO_x转化效率都能保持在较高水平,排气中NO_2占比的增加对NO_x转化效率的提升作用非常小。     

柴油发动机满足欧Ⅵ排放排气后处理技术分析

<正>随着排放法规的逐步加严,仅依靠机内净化技术已不能达到法规限值要求,还必须使用排气后处理技术来控制污染物。参考国外柴油发动机从欧Ⅴ到欧Ⅵ阶段的技术路线,由于柴油机排放物PM与NOx存在折中效应,为达到欧Ⅵ排放标准,应采用组合式后处理技术。在各种后处理技术方案中,SCR+DOC+DPF/POC和EGR+DOC+DPF是两种主要的技术措施。     

不同路线国Ⅴ车用重型柴油机微粒物中SOF和PAHs的对比研究

采用AVL全流采样(CVS)系统,对2台国Ⅴ车用重型柴油机进行了ESC和ETC循环试验,并利用气相色谱—质谱联用仪等设备对颗粒物中的可溶性有机物(SOF)和多环芳烃(PAHs)进行了分析。通过对比采用DOC+DPF和SCR两种技术路线柴油机的SOF和PAHs及其组分,对它们的排放特性进行了研究。研究发现,无论是ESC循环下还是ETC循环下,DOC+DPF路线发动机PM排放中SOF含量以及PAHs排放总浓度都要明显低于SCR路线发动机,PM中菲和芘的浓度会降低一半以上。     

分子筛型SCR对车用柴油机排放改善的试验研究

商用车柴油机多采用DOC+SCR的后处理系统来满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的要求,而不同类型SCR的催化特性对最终污染物排放影响也不同。试验获取了一支铜基分子筛型SCR,基于1台2.8L柴油机和一支钒基SCR,运行了车用柴油机稳态循环(ESC)和瞬态排放循环(ETC),研究并分析了其对柴油机污染物的减排特性。结果表明,相较于钒基SCR,运行ETC循环时分子筛型SCR对发动机NOx和PM排放的减排效率分别提升19%和33%;分子筛型SCR对NOx的低温转化效率更高,且由于对排气流量不敏感,在高空速工况下其转化效率显著高于钒基SCR;分子筛型SCR对颗粒物个数的减排效率弱于钒基SCR,达7%以上,容易将大质量颗粒物分解为小质量颗粒物;两种SCR均对CO和HC具有一定的减排效果,减排率可达20%左右。     

微粒氧化催化器与催化型燃油添加剂联合降低重型柴油车微粒排放的试验研究

在低、中、高3种转速及不同扭矩的工况下对重型柴油车进行了PM排放试验,对比了微粒氧化催化器(POC)+柴油机氧化催化剂(DOC)和POC+燃媒催化型燃油添加剂两种PM净化方案。试验研究表明,添加剂最佳添加质量分数为90×10-6,添加剂可替代DOC与POC联合净化PM,并得到较为理想的净化效果。     

满足低排放车第3阶段排放法规要求的柴油车排气后处理系统的优化研究

采用稀氮氧化物(NOx)捕集器(LNT)+选择性催化还原(SCR)的复合排气后处理系统,使柴油车满足低排放车第2阶段及特低排放车70标准的要求。同时使燃油耗最小化。通过对LNT功能性及LNT+SCR复合排气后处理系统特点进行分析,建立一种不同于现有LNT系统的新型控制策略。在温度不低于200℃的条件下,SCR能够提供最稳定的NOx转化效率。对LNT的浓气再生进行优化,从而减缓其老化,并使燃油耗最小化。在SCR无法净化NOx期间,快速加热策略与原始NOx还原之间的优化匹配使LNT的NOx转化效率达到最大化。研究采用相当于15万mile1全生命周期的台架老化催化剂。在高速公路行驶循环中,SCR的转化率通常很高,此时可通过使LNT的降NOx量最小化及提高发动机燃烧效率来改善燃油经济性。为复合排气后处理系统的优化提供一种解决办法,获得能够满足美国环境保护署(EPA)15万mile排放法规要求的试验结果。还发现,能够满足海平面EPA美国联邦试验工况(FTP-75)排放法规的LNT+SCR系统,也能够满足高海拔条件下高速公路排放法规的要求。     

大型尿素选择性催化还原系统车辆在使用过程中的排放性能变化

在底盘测功器上,对3辆采用尿素选择性催化还原(SCR)系统的车辆进行测试,3辆试验车均符合日本新长期排放法规的限值要求。随着催化剂性能的老化,这些试验车辆会排放出大量的氮氧化物(NOx)。SCR催化剂性能老化的原因之一是碳氢化合物中毒,而这可以在运行30min后,或是在更高负荷的运行工况下得以恢复。通过抑制SCR系统前段氧化催化转化器的性能老化以促进NO2形成,可以改善车辆在行驶10万km或更长里程后的NOx排放性能。     

蜂窝载体负载V_2O_5-WO_3/TiO_2NH_3-SCR试验研究

针对一使用SCR技术满足欧Ⅳ排放标准的柴油机排气特征,在连续流动固定床反应器上利用NH3作还原剂对一纳米级V2O5-WO3/TiO2催化剂的选择性催化还原NO进行了试验研究,分析了不同温度、空速、NH3与NO物质的量比对NOx转化性能的影响。试验结果表明,温度对催化还原性能的影响最大。在低温下,NOx的转化效率很低,随着反应温度的升高,NOx转化率随之急剧升高,在300℃~450℃范围内达到较高的NOx转化效率;随着NH3与NO物质的量比的增加,还原效率并未明显增加,但NH3的氧化和泄漏越来越严重;空速对低温还原效率也存在影响。     

柴油机燃用麻疯树油甲酯的氮氧化物排放特性

研究了柴油机燃用麻疯树油甲酯的NOx排放特性。以1台轻型车用直喷式柴油机为试验样机,分别燃用6种不同生物柴油掺混比例的混合燃油,研究总的NOx排放以及NO,NO2,N2O等NOx主要组分的排放特性。结果表明,燃用各种混合燃油的NOx排放曲线形态较为接近,低负荷时差异较小,随负荷增加,排放差异增大。NOx排放以NO和NO2为主,NO排放随着负荷上升而增加,NO在总NOx排放中始终占有最高比例。NO2排放也占有相当比例,在低负荷时较高,随着负荷增大浓度降低,大负荷高温不利于NO2的生成。N2O排放量极低,在中低负荷时有一定生成量,高负荷N2O排放几乎为0,缸内稀燃低温有利于N2O排放的生成。在同一稳定工况下,随生物柴油混合比的提高,NOx,NO,NO2比排放量呈线性增加,N2O比排放量呈线性降低。发动机燃烧生物柴油后,NOx及其组分NO,NO2和N2O的排放量发生改变,而各自的排放变化规律并未发生变化。     

柴油机选择性催化还原系统NOx传感器的NH3交叉敏感性研究

针对选择性催化还原(SCR)系统中NOx传感器对NH_3的交叉敏感性问题,通过对发动机台架试验数据进行分析,研究了排气温度、氨氮比和空速3个因素对传感器交叉灵敏度的影响,建立了与3个影响因素相关的SCR催化剂反应模型,提出了一种SCR催化剂下游NO_x排放水平和NH3泄漏量的预测方法。Simulink仿真与发动机台架试验结果表明,该方法在一定程度上可有效预测NO_x传感器的准确性。