浅谈柴油机满足国Ⅳ两条技术路线

近年来,随着人们对环境保护的日趋重视,世界各国对内燃机废气排放的要求变得越来越严格,轻型柴油车开始实施国IV标准。目前由于机内排放控制并不能完全起到净化效果,因此对已排出燃烧室但尚未排到大气中的废气进行处理,采取机外控制技术显得很有必要。PM和NOx是柴油机主要排放污染物,如何同时降低这两种尾气组成,达到国Ⅳ排放水平,是当今世界柴油机技术的难点和研究热点。本文介绍目前国内满足柴油机国Ⅳ排放标准的SCR和EGR DPF/DOC两种主流技术路线。通过对比分析两种系统的原理和优缺点得出适合国内发展的路线,并浅谈未来柴油机排放控制的发展方向。     

国4重型柴油机技术路线待定

经过这几年的发展，国内柴油机企业已能适应排放标准，很多企业已在开发符合国4排放标准要求的产品，而国4排放标准对柴油机来讲，是一个技术的转折点。国4标准之前，柴油机排放可以通过机内净化技术来解决污染物的排放控制，达到相应的标准，而从国4开始，除了改进燃油喷射系统、优化燃烧过程等机内净化措施外，还必须增加机外后处理装置才能使排放达标。欧洲主要采用了两条技术路线：其一是SCR（选择性催化还原）技术路线，它是通过优化喷油和燃烧过程，尽量在机内控制微粒的产生，在机外后处理过程，采用尿素溶液对氮氧化物进行选择性催化还原；其二是EGR＋DPF（废气再循环加微粒捕集器）技术路线，它以废气再循环为基础，在机内抑制氮氧化物的产生，在机外后处理过程中采用微粒捕集器对微粒进行微粒捕捉。     

我国中重型柴油机主要生产企业排放达标控制策略对比分析

1概述为了应对即将到来的排放升级,国内发动机企业均在加快推出满足国Ⅳ标准的产品。与2008年的两条主流国Ⅲ路线——"高压共轨"和"直列泵+EGR"不同,目前国内主要中重型柴油机企业在国Ⅳ路线的选择上则主要为"高压共轨+SCR"。1.1重、轻型机路线各异根据国外经验,目前车用柴油机可以选择的国Ⅳ排放控制技术路线有四种,分别是SCR(选择性催化还原)、EGR(废气再循环)+DOC(氧化催化器)、EGR+DOC+POC(颗粒氧化催化器)以及EGR+DOC+DPF(颗粒捕集器),后三种路线也有专家统称为EGR+路线。目前     

不同技术路线的国Ⅲ商用车对柴油机润滑油的影响

目前国内满足国Ⅲ排放的商用车主要有废气再循环(EGR)、高压共轨、电控单体泵、电控泵喷嘴等技术路线.不同技术路线的减排原理完全不同,因此对润滑油的影响也就不同.本文以添加同一种柴油机润滑油的2种技术路线(目前市场上应用较多的EGR和高压共轨技术)的国Ⅲ车辆为研究对象,通过行车路试,采样分析,探索不同技术路线的国Ⅲ商用车对柴油机润滑油的影响.     

对车用柴油机国IV以上技术路线的思考

为降低柴油机的排放污染,使柴油机达到国IV以上排放要求,参考国际柴油机的排放技术,目前,主要有2条技术路线可供选择,即SCR技术路线和EGR技术路线。文章对这2种技术路线从结构特点、工作原理、优缺点进行比较分析,结果表明,柴油机在我国近期和远期,不同的车型应采取不同的技术方案,为我国柴油机达到国IV以上排放标准提供了参考。     

国IV重型卡车SCR系统及车用尿素溶液解析

车用尿素是重卡达标的必备产品国内柴油机生产厂家为达到日趋严格的国家机动车污染物排放标准,从国IV开始,除采取改进燃油喷射系统、优化燃烧过程等机内净化措施外,还增加了机外后处理装置。目前,国内满足国IV排放标准的主流技术路线主要有2种：一是机内优化燃烧＋选择性催化还原（SCR）路线;二是废气再循环（EGR）＋柴油微粒捕捉器／氧化催化转换器（DPF／DOC）路线。由于采用SCR技术的国IV柴油机具有改动小、燃油要求较低等优点,更适应国内目前柴油品质相刈较差、含硫量较高的现状,且燃油经济性比EGR技术好,在技术升级连续性上具有优势;此外,SCR系统的催化器耐久性好且不存在堵塞的风险,因此,国内重卡生产厂家为应对国IV排放标准要求,大多都采用了SCR的后处理技术。但使用SCR后处理技术的柴油车必须添加尿索溶液作为催化还原剂对尾气中的氮氧化物进行处理,通过车用尿素溶液与SCR技术的共同作用,在优化柴油机性能和减少燃料消耗的同时,还可以显著降低成本（通常车用尿素溶液的平均消耗量约为柴油消耗量的5％）。     

SCR中国行业 标准制定与排放控制体系初步建设探讨

我国将于2013年7月1日正式实施国IV排放标准.在中、重型汽车(货车和客车)中为达到国Iv排放标准的技术路线都采用直喷式柴油机、涡轮增压中冷、1600bar高压燃油喷射系统和废气后处理SCR系统.在满足国IV排放标准时不需采用微粒捕集器.我国北京、上海、广州等都已提前实施国IV排放标准,而北京和上海将于2012年和2013年分别提前实施国V排放标准.国内在大型旅游客车、城市公交车和高端重型货车上都已采用废气后处理SCR系统,因此,制定SCR有关标准已提到日程上来.在这次"2012柴油机节能减排技术发展论坛"上,上海内燃机研究所计维斌高工介绍了中国制定选择性催化还原(SCR)有关标准的情况.     

SCR中国行业标准制定与排放控制体系初步建设探讨

我国将于2013年7月1日正式实施国Ⅳ排放标准。在中、重型汽车(货车和客车)中为达到国Ⅳ排放标准的技术路线都采用直喷式柴油机、涡轮增压中冷、1600bar高压燃油喷射系统和废气后处理SCR系统。在满足国Ⅳ排放标准时不需采用微粒捕集器。我国北京、上海、广州等都已提前实施国Ⅳ排放标准,而北京和上海将于2012年和2013年分别提前实施国Ⅴ排放标准。国内在大型旅游客车、城市公交车和高端重型     

柴油机SCR与EGR+两大排放控制技术路线研发生产和应用成本对比分析

为了满足欧Ⅳ～欧Ⅵ排放法规,欧美中重型商用车及柴油机企业主要采用了两条排放控制技术路线:其一是"优化燃烧+SCR(选择性催化还原)"技术路线,简称SCR路线;其二是"EGR+DOC/DPF/POC(废气再循环+柴油氧化催化器/柴油颗粒过滤器/颗粒氧化催化器)"技术路线。两种技术路线各有优缺点,笔者在近期发表的"欧Ⅳ及之后中重型柴油机排放控制两大主要技术路线对比评介"一文中有过很详细的介绍,在此不再赘述。下面仅就两种技术路线的研发生产和应用成本进行对比分析。     

SCR技术的控制原理

即将实施的机动车国。。王小战。排放标准,对柴油机提出了更为苛刻的废气排放和节能要求,为了达到国Ⅳ排放标准．可通过SCR技术降低发动机的NOx排放,这是内燃机排放控制领域的技术突破。本文以康明斯ISk发动机为例．介绍选择性催化还原（SCR）技术的基本原理。     

Exhaust nanoparticle emissions from internal combustion engines: A review

This paper reviews the particle emissions formed during the combustion process in spark ignition and diesel engine. Proposed legislation in Europe and California will impose a particle number requirement for GDI (gasoline direct injection) vehicles and will introduce the Euro 6 and LEV-III emission standards. More careful optimization for reducing particulate emission on engine hardware, fuel system, and control strategy to reduce particulate emissions will be required during cold start and warm-up phases. Because The diesel combustion inherently produces significant amounts of PM as a result of incomplete combustion around individual fuel droplets in the combustion zone, much attention has been paid to reducing particle emissions through electronic engine control, high pressure injection systems, combustion chamber design, and exhaust after-treatment technologies. In this paper, recent research and development trends to reduce the particle emissions from internal combustion engines are summarized, with a focus on PMP activity in EU, CARB and SAE papers and including both state-of-the-art light-duty vehicles and heavy-duty engines.     

国六排放天然气发动机的开发

将柴油机改造为点燃式单点集中喷射预混天然气发动机。该发动机采用无废气再循环EGR的当量比燃烧+三元催化器的技术路线,通过匹配增压器、三元催化器和电控系统的优化标定,按全球统一瞬态循环WHTC进行排放试验。结果表明,所开发的国六天然气发动机动力性和燃料经济性达到设计指标,排放满足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)》的要求。     

车用天然气发动机技术与性能研究

把天然气发动机分为均质混合气预混合燃烧型和非均质扩散燃烧型 ,详细分析了前者的燃烧特点与排放性能 ,指出了采用天然气高压缸内直喷技术的必要性。高压缸内直喷天然气发动机的燃烧过程以非均质扩散燃烧为主 ,因而热效率高 ,最大平均有效压力达到甚至超过同型柴油机 ,NOx 排放低而且无可见烟度排放     

一种天然气发动机尾气净化技术路线探索

为使天然气发动机满足现阶段排放要求,主流企业均采用当量燃烧+EGR+TWC技术路线,文章通过研究一种提高天然气发动机进气量的燃烧及相应的尾气净化技术,同样可以满足排放要求,且发动机无需EGR,结构简单,气耗更低,同时有效降低整车热负荷,为重型天然气发动机满足更高排放要求提供新的解决思路。     

Operating strategy for gasoline/diesel dual-fuel premixed compression ignition in a light-duty diesel engine

Environmental problems have become a major issue for diesel engine development. Although emission aftertreatment systems such as DPFs (diesel particulate filters), LNTs (lean NOx traps) and SCR (selective catalytic reduction) have been used in diesel vehicles, the manufacturing cost increase caused by this equipment can be hard to be control. Thus, it is better for engine emissions to be reduced by improving the combustion system. A dual-fuel combustion concept is a recommended method to improve a combustion system and effectively reduce emissions. Low reactivity fuel including gasoline and natural gas, which was supplied to the intake port by the FPI (port fuel injector), improved the premixed air-fuel mixture conditions before ignition. Additionally, a small amount of high reactivity fuel, in this case diesel, was injected into the cylinder directly as an ignition source. This dual-fuel combustion promises lower levels of NOx (nitrogen oxide) and PM (particulate matter) emissions due to the elimination of local rich regions in the cylinder. However, it is challenging to control the dual-fuel combustion because the combustion stability and efficiency deteriorate due to the lack of ignition source and reactivity. Thus, it is important to establish an appropriate dual-fuel operating strategy to achieve stable, high efficiency and low emission operation. As a result of this research, a detailed operating method of dual-fuel PCI (premixed compression ignition) was introduced in detail at a low speed and low load condition by using a single cylinder diesel engine. Engine operating parameters including the gasoline ratio, a diesel injection strategy consisting of multiple injectors and timing, the EGR (exhaust gas recirculation) rate and the intake pressure were controlled to satisfy the low ISNOx (indicated specific NOx) and PM emissions levels (0.21 g/kWh and 0.1 FSN, 0.040 g/kWh, respectively) as per the EURO-6 regulation without any after-treatment systems. The results emphasized that a well-constructed dual-fuel PCI operating strategy showed low NOx and PM emissions and high GIE (gross indicated fuel conversion efficiency) with excellent combustion stability.     

国Ⅳ柴油机压缩空气辅助喷射SCR系统

针对柴油机满足国Ⅳ排放标准需要,探讨柴油机尾气净化的2种可选技术途径。得出SCR技术适合我国市场发展结论。并介绍国Ⅳ柴油机压缩空气辅助喷射SCR系统的组成及工作原理。     

柴油机多环芳香烃排放规律的研究

选用色谱－质谱联用中的选择离子检测技术研究了柴油机多环芳香烃放规律，分析了苯并药芘来源，并采用１３工况法测定了１４种曲环芳香烃物质的比排放量。结果表明，多环芳香烃排放量随着工况的改变有很大的变化；苯并芘完全是在燃料燃烧过程中的；有较多苯环的多环芳香地烃比排放量小，而具有较少苯环的多环芳香烃比排放量大。     

轿车动力柴油化的技术措施探析

介绍了电控泵喷嘴、电控高压共轨喷油系统、可变几何涡轮技术、4气门技术、冷却废气再循环、燃烧系统和排气后处理等工作原理以及对轿车柴油机性能的影响,分析了实现柴油机轻量化等技术措施对整车性能的重要性。文中还列举了当前国内外典型的几种先进的轿车用柴油机的性能和技术特点,指出轿车柴油化是未来轿车动力的发展方向。     

客车柴油机排放及其控制技术

阐述客车用柴油机污染的产生及有害排放的组成以及当今世界排放法规体系;分析并比较柴油机排放控制的电控燃油喷射和后处理技术,对满足更高排放法规的柴油机排放控制技术路线进行探讨。     

CA6110ZLA5N2柴油/天然气双燃料发动机的开发

为了达到欧Ⅱ排放法规要求和满足日益增长的对代用燃料发动机的需求,开发了一种以天然气和柴油为燃料的CA6110ZLA5N2双燃料发动机。该发动机采用增压中冷技术,匹配新型高效增压器,采用单点电控喷气系统,采取空燃比、天然气和柴油供给量精确控制的稀薄燃烧方式,增设用于天然气废气的特殊催化器,使该发动机不仅具有原柴油机的动力性,而且排放可满足欧Ⅱ标准的要求。