国外最新的柴油机排气后处理技术

为了满足日益严格的汽车排放法规,应运而生了不少排放控制技术。现介绍国外最新柴油车排气后处理技术。 一、DOC_S技术 柴油车氧化催化转化器(DOC_S)的使用将促进新一代排气后处理技术的广泛应用。氧化催化转化器使CO和HC氧化生成CO_2和H_2O,从而净化排气中CO和HC,此法具有净化效率高、     

重型柴油机尾气NO_x的SCR概述

随着车辆数目的日益增多,汽车尾气污染日趋严重,为了降低柴油机尾气中NOx对大气的污染,SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种有效的控制方法。文中着重对SCR降低柴油机尾气中NOx的还原剂喷射和混合管道进行了优化设计。一般认为,柴油机仅仅依靠机内优化措施不能满足欧Ⅳ排放限值的要求,达到第Ⅳ阶段排放标准必须采用排气后处理系统技术。在众多的柴油机排气后处理措施中,选择性催化还原技术最有前途,尤其针对柴油机的NOx排放。     

2011年轻型车和重型车用发动机排放控制回顾

回顾2011年轻型车和重型车用发动机排放法规和排放控制技术的重要进展。首先,介绍该领域排放法规的制定情况,包括收紧的美国加利福尼亚州常规污染物排放标准草案、欧洲最新的直接喷射汽油机颗粒数排放法规,以及试验循环的发展和在用车试验方法的探讨。对美国提出的2017—2025年轻型载货车温室气体排放法规草案和首次定案的2014—2017年重型载货车温室气体排放法规作了评述。介绍了包括柴油机和汽油机在内的轻型车和重型车用发动机技术在控制排放方面的主要进展。排放控制面临的挑战包括柴油机和稀燃汽油机需要依靠稀氮氧化物(NOx)治理来满足正在推出的NOx和温室气体排放法规。总结了几种NOx控制技术的研发情况,包括采用氨的选择性催化还原(SCR)和以碳氢为基础的NOx控制方法,其中还涉及一氧化二氮排放的问题。经各种认证试验循环显示,这些技术平均能达到95%以上的降NOx效率。介绍了正在开发的能降低背压并与SCR实现一体化的柴油颗粒捕集器新材料。然后,概要介绍了柴油氧化催化转化器的发展状况,主要涉及一氧化氮氧化成二氧化氮随催化剂配方和碳氢氧化参数的变化。最后,讨论了汽油机排放控制的某些重要进展,包括先进的三效催化转化器在分区涂敷技术和节省贵金属方面的进步,以及硫对新配方的影响,另外,还对汽油颗粒捕集器技术作了简要介绍。     

硫含量对柴油车排放的影响与减排措施的研究

分析硫含量对柴油车排放物PM、NOx、CO的影响,并通过分析硫含量对氧化催化转化(DOC)、柴油颗粒过滤(DPF)、NOx排放控制等排气后处理技术的影响,提出相应的有效减排措施。     

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)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.     

柴油机排气微粒控制技术的发展

柴油机排放的大量微粒和NOx对环境的影响较为严重。回顾了柴油机排气微粒控制技术的发展历程，介绍了柴油机排气微粒控制的三种方法，指出虽然采用缸内措施及燃油质量的改善可大幅度降低微粒排放，但面对未来更为严格的排放法规，需要使用微粒后处理装置，对催化转换器和捕集氧化系统的技术发展进行了较为全面的评述。     

DOC+POC对发动机燃用柴油与B20排放颗粒的净化性能研究

对一台车用高压共轨直喷式柴油机,分别燃用纯柴油和B20燃料,在未加装后处理装置的原机和加装柴油机氧化催化器与颗粒氧化催化转化器(DOC+POC)后处理装置的两种状态下,利用EEPS颗粒粒径谱仪,测试其排气颗粒数量排放及其粒径分布。结果表明:未加装后处理装置时,燃用B20燃料的核态颗粒数量排放略高于柴油;而聚集态颗粒的数量排放则低于柴油;加装DOC+POC后处理装置后,排气颗粒数量排放明显下降,颗粒净化效率存在两个较高的峰值,一个在粒径10nm附近的核态颗粒区域,另一个在粒径300nm附近的聚集态颗粒区域。燃用B20燃料时,总的来说排气颗粒数量排放低于柴油,一DOC+POC对多数工况下颗粒的净化效率明显高于柴油。     

国Ⅵ汽油车颗粒物排放后处理应对策略

正1国Ⅵ汽油车降低颗粒物排放的措施1.1汽油机排放污染物及其后处理应对策略汽油机排放污染物主要来自细颗粒排放物质(PM)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)和一氧化碳(CO)等4个部分。针对汽油机而言,尾气后处理装置主要有三元催化转化器(TWC)、热反应器、空气喷射器和汽油机颗粒捕集器(Gasoline Particulate Filter,GPF)等。其中,三元催化转化器是目前应用最多的废气后处理技术,也是大家相对比较熟悉的汽油车排放后处理技术。三元催化转化器安装在排气支管之后、排气消声器之前的排气管中,当发动机工作时,     

控制稀燃汽油机NOx吸附-还原催化转化器再生过程的试验研究

针对汽油机稀薄燃烧排放控制的特殊要求,研制了一套适用于稀燃汽油机的电控节气门(ECT)系统.该系统可控制稀燃发动机周期性的短暂工作于浓混合气状态,满足NOx吸附-还原催化转化器的工作要求,降低稀燃发动机的NOx排放.并在混合气浓度改变的同时实现对点火时刻和节气门开度的连动控制,维持发动机输出功率稳定.实验结果表明,稀混合气燃烧配以NOx吸附-还原催化转化器进行排气后处理可使NOx排放最低达50×10-6,最高转化率达91%,该系统是解决稀燃及其排放问题的可行方案.     

柴油机清洁的未来(下)

四、排气后处理 在汽车整车技术中,早就有了“被动”和“主动”的概念,例如被动安全性和主动安全性等。这个概念现在被延伸到了排气后处理系统。 (1)被动排气后处理系统 所谓被动排气后处理,是指利用某种系统对已经在发动机中发生的排气进行净化处理。氧化催化转化器就是一种被动排气后处理系统。德国大众汽车公司作为世界上最早的柴油机开发者早在1988年就开发并且采用了柴油机用的氧化催化转化器。今天,德国     

VM Motori公司新型R750系列发动机

针对非道路用车辆的排放法规要求,研究人员正重新审视发动机设计,并为零部件引入最新的技术和定制排气后处理系统。降低颗粒排放是影响发动机整体性能和价格的关键问题之一。目前,业界还没有一种统一的解决办法。部分制造商采用高压燃油喷射与高效的柴油氧化催化转化器组合的方式,而另一些制造商则依靠主动再生柴油机排气颗粒过滤器技术或单用选择性催化还原技术来达到欧盟第4阶段和关国第4f阶段排放标准。考虑到上述方法的利弊,VM Motori公司决定采用一种新技术,将柴油氧化催化转化器与分流式颗粒过滤器(PM-Metalit(?))用于新型R750发动机系列。讨论这种方法的优点,同时介绍为达到排放限值所进行的应用性研究。介绍PM-Metalit(?)技术无须维护保养就可降低颗粒排放的物理及化学机理。此外,还将讨论模拟实际运行条件得出的试验结果。     

柴油机SCR系统尿素沉积物与喷雾特性的研究进展

1 前言 柴油机具有高的热效率、低的油耗和CO2排放,在车用动力中占有的比例逐年上升.与此同时,颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx）成为柴油机排放物中的主要有害物质.针对重型柴油车国Ⅳ和国Ⅴ排放法规,从机内降低PM排放、而从机外转化NOx排放是一种符合中国国情、具有可持续发展的技术路线.选择催化还原（SCR）技术是目前降低柴油机NOx排放最有效的后处理技术之一,采用SCR技术可以使发动机在满足严格排放法规的同时,仍具有较高的动力性和经济性.在目前研究开发中的柴油机NOx后处理方法中,以尿素水溶液为还原剂的选择性催化还原技术（Urea-SCR）最为成熟,它能在柴油机排气富O2且流量、温度和组分多变的反应环境下有效降低NOx排放.     

政策法规

根据欧洲环境保护部长理事会达成的协议，2000年已开始对重型载货汽车和公共汽车柴油机执行新的排放法规——欧Ⅲ标准，理事会还通过了将于2005年和2008年开始执行更为严格的排放法规，这些法规待欧洲议会批准后实施。 欧Ⅲ法规将以前采用的13工况标准循环测试改为欧洲稳态循环法、欧洲瞬态循环法和加载烟度试验等柴油机排放鉴定试验方法。对包括采用电控燃油泵、废气再循环装置和氧化催化转换器的普通柴油机，需进行欧洲稳态循环试验和加载烟度试验；对采用包括NOx催化器和PM捕集器等排气后处理装置的柴油机和气体燃料发动机则需增加欧洲瞬态循环法试验。2005年和2008年开始执行更为严格的排放法规后，进行定型试验的柴油机必须采用欧洲瞬态循环法和欧洲稳态循环法进行试验以确定其排放值。 2005年开始实施的欧Ⅳ标准规定，稳态循环法测试的柴油机PM排放限值为0.02 g/(kW*h)，瞬态循环法测试的限值为0.03 g/(kW*h)；两种试验循环测试的NOx排放限值均为3.5 g/(kW*h)。将于2008年执行的法规将NOx的排放限值降为2.0 g/(kW*h)。这些法规将于2002年进行可行性论证。据预测，要达到2005年开始执行的排放法规，所有新出厂的重型载货柴油车都必须加装排气后处理装置，这将引起柴油机排放控制技术的重大变革。     

车用柴油机氧化催化转化器的试验研究

对车用柴油机氧化催化转化器进行了发动机台架试验研究。结果表明,加装氧化催化转化器后,柴油机烟度、CO,HC和PM排放显著降低,对其动力性能、经济性能和NOx排放影响则很小。分别燃用含硫体积分数不大于500×10-6和350×10-6两种柴油的结果表明,燃油硫含量对氧化催化转化器的性能有一定的影响。     

EGR率对燃用生物柴油的重型柴油机排放特性影响

研究了EGR率对燃用生物柴油的重型柴油机排放特性影响,并用气相色谱-质谱仪分析了燃用柴油和生物柴油时的SOF成份的差异。研究结果表明:燃用生物柴油结合EGR技术可以同时大幅度降低PM和NOx排放,未出现一般柴油机中NOx和PM之间此消彼长的关系;生物柴油同柴油的SOF组分无本质区别,主要成分均为烷烃,但生物柴油SOF中的酯类物质多一些。为进一步降低碳烟,在生物柴油的基础上配制了一种含氧混合燃料,结合采用EGR技术,在不使用排气后处理装置的情况下达到了我国重型柴油车第Ⅳ阶段排放法规的要求。     

中型车用发动机DPR-II排气后处理系统

日本开发了一种不采用尿素溶液的名为"DPR-Ⅱ"的排气后处理系统。该系统采用柴油作为碳氢-选择性催化还原(HC-SCR)的还原剂来减少柴油机排气中的氮氧化物(NO_x)。这项基本技术能在宽广的温度范围内产生很好的NO_x还原性能,以达到日本2016年排放法规要求。     

柴油机氧化催化器喷油助燃特性研究

基于发动机台架开展了柴油机氧化催化转化器(DOC)喷油助燃特性试验,研究分析了尾管喷油时DOC温升及对尾气后处理系统排放特性的影响.研究结果表明:尾管喷油能够使DOC在100 s内迅速升温,温升幅度随转速的升高而降低,并且来流温度越高、转速越高,温升速度就越快.为保证柴油机颗粒捕集器(DPF)前有足够高的温度,应对排气温度、空速、喷油脉宽进行合理的控制.在柴油喷射前,总碳氢(THC)排放浓度均接近零,在柴油喷射的瞬间,THC浓度飙升,高排气温度、低空速、小喷油量有利于控制碳氢泄漏,同时柴油喷射会降低NO2产率.     

摩托车排放污染的控制方法（机外）

降低摩托车尾气排放的方法主要有机内净化和机外净化两种。机内净化是通过稀薄燃烧、电喷等方法控制发动机的燃气空燃比,来降低发动机的原机排放,这种方法成本较高。机外净化是不对发动机原机燃烧作较大的改善,仅在排气系统采取二次补气技术或催化剂技术,以降低尾气排放,这种方法成本低,对发动机性能影响较小。虽然摩托车发动机的最高工作温度较低,燃烧产生的NOx较少,但HC和CO的排放量却相当高。由于车用发动机的特殊性,仅靠发动机前处理、机内净化及改进燃烧等措施,已不能满足日益严格的排放法规要求。催化转化技术和二次空气供给技术作为降低机动车排气污染的后处理有效措施之一,已越来越受到企业的重视。一、催化转化技术催化转化技术是采用在排气管内加装催化转化器,     

基于柴油机排气后处理的排放控制技术应用研究

柴油机排放控制的重点是氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)两种污染物,文章对目前已经实用化的柴油机排气后处理技术的发展现状和趋势进行分析研究,对将柴油机机内净化技术与机后处理技术相结合同时能降低NOx和PM的排综合控制技术进行了分析探讨。     

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。