车用柴油机微粒排放法规与控制技术

1柴油机排气微粒的危害性 柴油机具有良好的燃油经济性、动力性、耐久性和排放性等优点,汽车柴油化已成为国际潮流.与汽油机相比,柴油机有害气体HC、CO的排放量相当低,柴油机的CO排放大约只有汽油机的1/10,柴油机的NOx排放量和汽油机处于同一数量级,但柴油机微粒排放约为汽油机的30～80倍.因此,微粒排放已经是制约柴油车发展的最主要因素之一.     

基于Boost的柴油机微粒捕集器(DPF)性能分析

柴油机微粒排放控制技术已成为柴油机技术发展中的核心之一。文中探讨了微粒捕集器的捕集机理、过滤体材料特性以及再生技术。并利用AVL Boost软件建立模型,仿真分析了发动机的排气温度和柴油机微粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)的过滤孔密度对DPF的最高温度、排气背压和排气碳烟量的影响,提出了柴油机微粒捕集器设计优化的方法。     

车用直喷柴油机稳定工况下排气微粒与烟度的关系

本文通过测量一台车用直喷柴油机５０个工况下的微粒排放和烟度，得出了排气微粒及其干组份与滤纸烟度之间的关系以及微粒的可溶组份与排气中气排气中气态总碳氢 之间的关系，并且回归成经验公式 。     

共轨柴油机排气后处理系统实时仿真模型

柴油机从欧Ⅲ排放标准发展到欧Ⅳ排放标准需要增加排气后处理系统,对排气后处理系统的建模和仿真将是欧Ⅳ柴油机控制系统开发流程中的重要环节。介绍了排气后处理系统的发展状况,针对柴油机控制系统开发建立了排气后处理系统模型,包括氧化催化器和微粒过滤器两个模块,模型根据能量守恒和化学动力学原理建立。对后处理模型进行了硬件在环仿真,对微粒过滤器的再生策略进行了分析。     

车用直喷式柴油机排气微粒与消光式烟度的关系

通过测量两台典型车用柴油机48个工况下的微粒排放与消光式烟度，得出了排气微粒、微粒干组份以及微粒的可溶组份与消光式烟度之间的关系，并回归成经验公式。     

柴油机排气微粒后处理系统的研制

论述了自行开发研制的以过滤体微波再生技术为基础的柴油机排气微粒后处理系统的总体组成、工作原理、设计原理及设计思想。详细分析了微粒过滤器的结构设计及微波再生系统的特点。试验结果表明，微粒后处理系统对柴油机排气微粒具有一定的净化效果，净化率在５０％～７５％。     

泡沫陶瓷过滤器微粒捕集特性分析

根据柴油机排气微粒过滤的试验结果，对泡沫陶瓷过滤体的过滤机理及特性进行了论述，对泡沫陶瓷过滤体的过滤效率和排气背压有较大影响的几种主要因素进行了分析，为柴油机排气微粒后处理系统的优化设计提供基础。     

柴油机微粒捕集器再生技术

与汽油机相比,柴油机产生的有害气体H C、CO排放量相当低,一般只有汽油机的几十分之一,柴油机NOx排放量和汽油机处于同一数量级,但柴油机微粒排放约为汽油机的30～80倍.因此,微粒排放是柴油机的显著特点.研究已经证实排气微粒能引起慢性肺炎,并加重支气管炎.美国环保局(EPA)的试验证明,吸附在微粒表面的可溶性有机物(SOF)具有诱变作用,其组分的90%以上为致癌物质.绝大多数排气微粒的粒径在0.01～0.1μm之间,能长时间悬浮在大气中,很容易通过呼吸系统进入肺泡中并沉积下来,较小的微粒甚至可以进入血液中,对人体健康的威胁更大.     

国内柴油机车及柴油机排放物控制法规制定浅析

文章简要地介绍研究了国内外柴油机排放控制现状和发展，分析比较了国际上现行排放测试方法及技术，为合理控制和科学监测我国汽车柴油机的排气污染物排放，制定适合我国国情的汽车柴油机排气污染物排放限值和测试方法法规，确立了法规制定原则和技术方案。     

柴油机微粒生成及控制技术

在总结柴油机微粒排放的生成机理的基础上,分析了影响柴油机微粒生成的各种因素。通过对柴油机微粒各种净化方式的比较,总结指出了柴油机微粒处理的发展趋势。     

车用柴油机变工况下排气微粒的测量

研制了一种在发动机台架上进行柴油机变工况下排气微粒测量的测试系统。该系统主要由普通测功机和微粒稀释取样袋等组成。用此系统可进行柴油机恒转速扭矩、恒扭矩变转速和转速与扭矩成比例变化等模式变工况的微粒测量。试验结果表明柴油机在不同变工况模式下的微粒和有各自不同的变化规律。     

车用柴油机微粒排放测量的稀释取样系统

介绍了目前国内外用于柴油机排气微粒 (PM)测试的稀释取样系统的工作原理 ,并对其优缺点进行了比较。全流稀释取样系统费用高 ,但能满足世界各国排放法规的要求 ,能对PM排放进行精确测量 ;部分流稀释取样系统投资小、应用广泛     

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EGRDPF／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。     

柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油混合燃料的试验研究,分析了掺混不同比例生物柴油时柴油机的燃烧与排放性能.结果表明,与燃用纯柴油相比,燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程,大幅降低HC、CO的排放,但同时会引起NOx排放量的增大;燃用生物柴油可大幅降低微粒排放,且随柴油中掺混生物柴油比例的增大,降低程度也逐渐增大.     

负荷控制方式对甲醇发动机性能影响的试验研究

在1台2L柴油机改装的点火式甲醇发动机上分别采用节气门、节气门联合EGR以及单纯EGR的方式来控制发动机负荷,试验负荷选择了全负荷的50%和75%,过量空气系数保持在1附近,调整点火角,进行动力性和排放性试验。研究发现:两种负荷下都是采用节气门联合EGR控制负荷时发动机的动力性和经济性最好;两种负荷下的HC排放随控制方式的不同而不同,但均为节气门控制负荷时HC排放最低;两种负荷下的CO排放随控制方式的不同而不同,但都是节气门控制负荷时CO排放最高;两种负荷下的NOx排放规律相似,均为节气门开度越大,NOx排放越低。     

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.     

柴油机排气后处理技术

伴随着柴油机排放标准的日益严格 ,柴油机排气后处理愈来愈受到重视。介绍了柴油机排气PM和NOx 控制技术的进展情况及存在问题 ,并提出了今后的努力方向     

基于PEMS的混合动力客车发动机启动/停止对排放影响的研究

在中国典型城市公交循环工况下,采用车载排放测试技术,以纯柴油模式的怠速排放水平作为比较基准,对某一大型混合动力客车发动机的启动/停止(S/S)对排放特性的影响进行了研究.试验结果表明:从排放总量上看,混合动力汽车的HC、CO、NO_x、CO_2和PM的排放量都比纯柴油模式低;而混合动力模式S/S阶段的HC、CO和NO_x的排放量要比纯柴油模式怠速排放量低;但是PM排放量相反,混合动力发动机在启动和停止时都出现排放峰值;从控制PM排放量来说,该混合动力客车停机时间应长于7s.     

EGR回路喷甲醇在柴油机上的应用研究

在YC6A220C柴油机上进行了进气道喷甲醇结合EGR的试验研究,在保持原柴油机动力性基本不变的基础上,研究了在不同负荷下,选用不同的EGR率和不同甲醇消耗率对原机的动力性、经济性、NOx和炭烟排放的影响。研究结果表明:单纯地使用EGR对于降低NOx效果比较明显,但是难以同时降低炭烟的排放,尤其当EGR率超过30%时,随着EGR率或者负荷的增加炭烟也急剧增加。向回路喷入适量甲醇后,不但可以保证NOx排放减少,而且炭烟排放也可以大幅度降低。在1 500r/min(最大扭矩转速)下,在EGR率为20%~35%,甲醇消耗率为50~70g/(kW·h)范围内,可以同时降低NOx和炭烟排放。发动机的动力性和燃油消耗略有降低,排放水平均低于燃用0号柴油。     

电控LPG/柴油双燃料发动机的性能研究

对LRC6105柴油机改装为电控LPG/柴油双燃料发动机进行了实验研究,研究了不同掺烧比对燃料经济性、动力性和排放特性的影响。结果表明,加入一定比例的LPG可改变缸内燃烧过程,大幅度降低排气烟度,在一定程度上提高了燃油经济性;随着掺烧比的提高,尾气中HC和CO的含量有明显增加;电控双燃料发动机的动力性与原机基本相同。柴油机掺烧LPG有一定的规律,随发动机负荷、转速等参数的变化,掺烧有一最佳掺烧比,使得柴油机的动力性能、NOx和碳烟排放均达到最优化。