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.     

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.     

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。     

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     

国Ⅳ柴油机NO_2及NH_3排放特性试验研究

在CVS全流采样的发动机台架上,按ESC行驶工况对国Ⅳ柴油机进行测试。通过对比有无DOC+POC和SCR排放后处理装置情况下发动机的NO2和NOx排放特性,对NOx排放中NO2的比例和SCR系统的二次污染物NH3的排放进行了分析。研究结果表明DOC+POC可以使NOx中NO2的比例升高,但对大部分工况下NOx的排放量影响较小;采用SCR系统时NO2的比例比DOC+POC系统要低,还造成NH3的排放,尤其是高负荷工况下更为严重。     

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。     

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。     

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。     

高压共轨系统和尾气后处理的开发

中重型车辆各国排放法规 由图1可看到,从欧V到欧VI排放法规,NOx排放降低大约80％,美国从US07排放到US10排放法规,NOx排放约降低83％;日本从中长期发展项目(NLT05)发展到新长期发展项目,NOx排放降低约87％.这是未来降低排放的一个重要的工作方向.要达到欧Ⅴ或国Ⅴ排放,有不同的技术路线,有的采取SCR技术路线;有的采用废气再循环(EGR)的技术路线.图2为满足欧Ⅳ(国Ⅳ)、欧Ⅴ(国Ⅴ)排放的SCR技术路线,可采用燃油喷射压力为1600bar高压共轨系统,NOx排放限值在8～10g/kWh之间,那么可采用开环的废气后处理DeNOx系统,NOx转化效率约在70％左右.不带氧化催化转化器(DOC),采用废气阀控制的增压器,能降低NOx 70％左右,可达到欧Ⅳ(国Ⅳ)排放水平.如果要达到欧V(国V)排放限值,只要采用闭环废气后处理DeNOx系统,NOx转化效率约80％左右,可选用氧化催化转化器,废气阀控制的增压器.     

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。     

高压共轨系统和尾气后处理的开发

中重型车辆各国排放法规由图1可看到,从欧Ⅴ到欧Ⅵ排放法规,NOx排放降低大约80%,美国从US07排放到US10排放法规,NOx排放约降低83%;日本从中长期发展项目(NLT05)发展到新长期发展项目,NOx排放降低约87%。这是未来降低排放的一个重要的工作方向。要达到欧Ⅴ或国Ⅴ排放,有不同的技术路线,有的采取SCR技术路线;有的采用废气再循环(EGR)的技术路线。图2为满足欧Ⅳ(国Ⅳ)、欧Ⅴ(国Ⅴ)     

采用EGR和DOC实现柴油机欧Ⅳ排放的试验研究

按照GB 17691-2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段)》的试验方法,对采用了EGR和DOC技术路线的某六缸增压柴油机进行了测试.研究了该技术方案对该柴油机排放性能的影响.结果表明,成本相对低廉的EGR+DOC技术路线可以满足该柴油机的国Ⅳ排放要求.     

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...     

车用柴油机冷EGR+降低PM技术排放试验研究

以一台柴油机为样机,研究了裸机、冷EGR及冷EGR+DOC+POC 3种配置状态的排放特性和POC入口处的排气温度变化情况.结果表明,与裸机相比,冷EGR状态下ESC、ETC循环NOx排放量分别降低了25%和26%,HC及CO增加了50%左右,PM分别增加了24%与16%;与冷EGR状态相比,冷EGR+DOC+POC状态下NOx排放量没有明显变化,PM、CO及HC,在ESC循环分别降低了56%、80%及91%,在ETC循环分别降低了50%、70%及86%.     

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。     

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

介绍了欧Ⅳ及之后中重型柴油机排放控制“优化燃烧＋SCR”与“EGR＋”两大主要技术路线的优缺点及其在欧洲和北美的应用情况,详细分析了SCR和EGR技术的工作原理、系统构成、应用面临的主要问题和挑战等,同时描述了PM后处理器DOC、DPF、POC的发展应用现状。     

编者的话

<正>实施重型柴油机国Ⅳ标准,达到对NOx和PM的较低限值要求,基本有两条技术路线可供选择:其一是优化燃烧+SCR方案,其二是EGR+DPF方案。由于SCR方案燃油经济性较好和对硫含量相对不敏感,SCR技术更适合中国市场的发展。国内主要柴油机厂商也已推出基于SCR方案的国Ⅳ产品,并得到市场的认可。关于国Ⅳ技术路线探讨的相关内容请见本期东方时评。     

国Ⅳ标准执行闭环电喷技术路线几成定局如何落实监管问题引争论

近日,备受关注的《摩托车污染物排放限值及测量方法(中国第四阶段)》(征求意见稿)(以下简称:《国Ⅳ征求意见稿》)终于挂上了环保部网站.按照技术路线要求,国Ⅳ摩托车将全部匹配电喷,并加装OBD. 如今,国Ⅳ标准已经很明确地写明了技术路线,并很明确地表示了必须采用闭环电喷系统.国Ⅲ的开环系统在国Ⅳ阶段将被取消.对比目前实施的国Ⅲ排放标准,国Ⅳ标准在CO、HC、NOx的排放限值上均有超过70％的提高.     

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。     

提高国Ⅲ柴油机排放水平的试验研究

通过安装EGR和DOC+POC耦合式后处理装置,对一款国Ⅲ高压共轨柴油机进行了改造和排放升级试验.通过调节EGR和供油参数,对改造后发动机的ESC十三工况点分别进行了排放优化,并按照优化结果进行了ESC试验验证,试验结果表明该发动机通过改造和优化,ESC排放水平能满足国Ⅳ限值.同时对EGR和供油参数的调节以及后处理装置...