脉冲喷射C_3H_6的新型NSR技术研究

稀燃发动机具有燃料消耗量低的优点,但其缺点是NO_x排放值较高。传统SCR技术由于体积较大无法在轻型乘用车上应用,针对稀燃发动机的NO_x去除主要是通过NSR催化剂来实现,但是其难以解决的问题是高温和高空速时的NO_x转化率较低。通过试验研究,提出了一种针对稀燃发动机排气中NO_x去除的新型NSR技术,其原理是通过在NSR催化剂前端以一定的频率脉冲喷射碳氢还原剂,在NSR催化剂上能形成具有还原性的活性中间物种—CN和—NCO,C_3H_6脉冲喷射期间,活性还原物种不断生成、消耗,从而来还原NSR催化剂上吸附的NO_x,NSR催化剂实现再生。采用此项技术,发动机可一直运行在稀燃工况,避免切换至浓燃状态,而且运行简单,控制成本较低。研究结果表明此技术拓宽了NO_x去除的温度窗口,在排气温度为350～550℃区间均能保持90%以上的NO_x转化效率。另外,对此系统的关键影响参数也进行了探究:反应温度、空速、碳氢燃料喷射频率与喷射量、空燃比。     

超低氮氧化物排放的乘用车柴油机

为解决实验室测试与实际使用柴油车排放之间的差距问题,汽车行业引入实际行驶排放(RDE)要求。现代柴油机技术证明,可以在宽泛行驶工况下实现车辆在道路上的低排放。研究进一步表明,通过综合采用一体化的排放控制技术,可以在超过欧六dRDE要求的宽泛行驶工况下实现持续的低氮氧化物(NOx)排放和低颗粒数量(PN)排放。采用稀薄氮氧化物捕集技术(LNT)与双剂量尿素喷射选择性催化还原(SCR)系统相结合,通过综合采用LNT和SCR催化剂涂覆柴油机颗粒物捕集器(SDPF)上的紧密耦合SCR系统,可以实现低负荷NOx控制。另一方面,通过装有AdBlue??喷射器的下置SCR系统涵盖了高负荷工况的NOx控制。采用P048V轻度混合动力系统也可以辅助NOx控制,以确保良好的驾驶性能和燃油效率。采用先进的控制策略,确保在所有排放控制功能之间实现最佳交互。该系统在1辆C级试验样车上进行验证。在道路上和实验室中进行了一系列综合测试,以涵盖宽泛的行驶工况。特别关注了市区和高速公路行驶工况下排放性能的稳定性。结果显示,在所有行驶工况下,每种后处理组件都有助于实现持续的低NOx排放。研究表明,SDPF可有效控制颗粒排放。     

大型柴油机高氮氧化物转化率的排放控制系统的研发

选择性催化还原(SCR)系统已被证明是大型柴油机控制氮氧化物(NOx)排放的有效方案。未来的大型柴油机被设计为有更高的NOx排放量,以提高燃油经济性,这需要越来越高的NOx转化效率以满足排放法规要求。为此,未来的后处理设计可采用先进的技术,如选择性催化转化(SCR)涂覆颗粒滤清器(SCRF)和涂覆在高孔隙度直通式载体上的SCR,以获得高转化效率。评价了不同的高NOx转化效率系统。首先,通过使用SCRF单元和附加的涂覆在高孔隙度载体的SCR涂层,设计了高性能的NOx控制催化剂。第二,评价了不同的控制策略,以了解还原剂剂量策略和热管理对NOx转化效率的影响。在1台大型柴油机上进行瞬态循环试验。提高氨投入量而不是尿素可进一步提高转化效率,尤其是在低温下无法喷入尿素的时候。此外,实施热管理改善了低温时的NOx转化效率。结果证明,这种系统加上发动机控制策略的改进可以使瞬态FTP测试循环中的NOx转化效率达到95%以上,从而可使柴油机满足未来排放法规和燃油经济性的目标。     

柴油机SCR后处理控制策略开发与研究

为选择性催化还原技术提出了还原剂喷射的控制策略。它根据原机NOx排放浓度脉谱、排气温度和空速脉谱等计算还原剂的喷射速率。分别通过试验研究了NH3/NOx比值、排气温度和空速对NOx转化率和氨泄漏浓度的影响以及SCR催化剂的氨吸附和脱附特性,并根据研究结果,分别确定稳态和瞬态工况下尿素溶液喷射的控制方案,因而实现了ESC稳态循环和ETC瞬态循环下的控制目标。此外,冷机起动试验表明,该阶段的排气温度低,NOx排放浓度较高,故应采取措施减少低温工况下NOx的排放。     

无源氨选择性催化还原三效催化器设计——稀燃火花点燃直接喷射汽油机适用的排气后处理系统

稀燃火花点燃直接喷射汽油机技术能改善燃油经济性,然而,稀燃运行时的氮氧化物（NOx）还原始终是实施有效节能技术的主要障碍。一些被广为应用的排气后处理技术包括了稀氮氧化物捕集和有源尿素选择性催化还原（SCR）技术,其缺点是材料成本高,并且需要用户干预尿素溶液充注。报道了一种既简单成本又低的无尿素的无源氨（NH3）-SCR系统,它具有在稀燃汽油机中应用的潜力。这种无源NH3-SCR排气后处理系统的关键组件包括紧耦合式三效催化转化器（TWC）和置于车底的SCR系统。可以通过短暂的发动机富油燃烧运行在三效催化转化器中生成NH3,然后将它储存在车底的SCR催化转化器中。在新欧洲行驶循环的瞬态循环稀燃运行时,通过TWC的NOx会被SCR催化转化器内储存的NH3还原。TWC的设计对NH3的生成至关重要,并对低排气温度下碳氢化合物及一氧化碳排放的降低起关键作用。总之,试验证实,无源NH3-SCR是一种适用于稀燃火花点燃直接喷射汽油机的高效、低成本的稀NOx后处理技术。详细介绍了该系统,以及包括稳态试验结果在内的其他结果。     

基于喷射正时的柴油机燃烧和排放研究

基于集成电控单体泵柴油机,讨论了喷射正时对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。喷射正时对滞燃期和速燃期有显著的影响,从而影响放热规律、缸内压力和燃烧温度,进而对NOx和PM排放特性有显著的影响。在中大负荷下,随着喷射正时的滞后,放热率曲线相对于上止点的相位滞后,缸内最高燃烧温度下降,NOx排放下降,PM排放升高。在中小负荷下,随着喷射正时的进一步滞后,NOx和PM的排放同时下降。     

低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究

通过建立低温等离子体(NTP)喷射系统试验台架,研究了NTP反应器产生的活性物质对柴油机HC,NOx,PM排放的转化效果,并研究了对DPF的再生效果。研究结果表明:当柴油机在低速小负荷工况运行时,排气温度较低,NTP反应器产生的O3,O等活性物质主要将柴油机NOx排放物中的NO部分氧化为NO2;当柴油机高速大负荷工况运行时,活性物质对排气中HC,PM的氧化作用加强,将额外生成CO,同时实现对DPF的连续再生。     

NOx选择催化还原系统添蓝计量供给装置的研制

简述了NOx选择催化还原系统工作原理.在分析计量供给装置工作原理的基础上,对系统些主要部件和计量装置的驱动进行了设计.在发动机台架上对所设计计量供给装置进行了稳定工况下的单点喷射试验和瞬态工况下的对比试验.结果表明,系统计量精确,尿素水溶液雾化效果较好,系统的瞬态响应速度较快,NOx转化效率较高,可达到国 Ⅳ标准.     

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。     

采用EGR与SCR降低柴油机排放的对比试验研究

采用EGR+DPF和SCR两种降低排放的方式,对某重型年用柴油机进行了稳态循环工况和瞬态循环工况试验研究.结果表明,对于降低NOx排放,无论稳态循环工况还是瞬态循环工况,采用EGR尾气处理方式均优于SCR处理方式;对于降低PM的排放,在稳态循环工况中,EGR处理方式优于SCR处理方式,而在瞬态循环工况中,SCR处理方式优于EGR处理方式.     

瞬态工况下汽车有害排放物分析

为达到模拟汽车在实际道路上行驶的瞬态工况,文章利用底盘测功机,在不同工况下给汽车加载不同的负荷,并进行测试。通过对瞬态工况下排放试验测试数据的处理和分析,得出了汽车尾气排放中CO,HC,NOx在不同速度和加速度变化时的变化趋势与规律。测试结果表明,在行驶速度较低时,尾气中CO和HC的排放量较大,NOx的排放较小;行驶速度较高时,CO和HC的排放量较小,而NOx的排放较大。     

基于PID的柴油机闭环EGR控制策略研究

介绍了基于PID控制原理的柴油机闭环EGR控制策略;探讨比例系数P、积分系数I对EGR系统稳定性和响应性的影响,提出不同工况下PI参数的整定原则;在欧洲稳态试验循环NOx排放水平一致的前提下,对比分别采用开环、闭环控制策略控制EGR开度时,不同转速加速工况下发动机烟度排放、加速性能的区别。结果表明,采用闭环控制EGR系统时,发动机的瞬态工况烟度排放和加速性能都明显优于开环控制系统。     

废气再循环对车用柴油机性能与排放的影响

为了降低车用柴油机的NOx排放，研究了不同工况下EGR率对柴油机性能的影响。试验结果表明，采用EGR可以有效地降低NOx排放。大负荷比小负荷效果显著，但微粒的排放有所增加。小负荷采用EGR时可以改善发动机的燃烧，微粒排放基本没有变化。空燃比是影响微粒排放的关键因素，小负荷宜采用大EGR率，大负荷时宜采用小EGR率，以求在控制NOx排放降低的同时，总的微粒排放不至增加过多。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。     

乙醇柴油着火促进剂对发动机排放的影响

在一台增压中冷柴油机结构不作任何变动的条件下,按13工况排放试验循环进行了不同乙醇柴油的试验研究。结果表明,燃用乙醇柴油与柴油相比,发动机的CO和HC排放率增加,尤其是低转速小负荷工况的分担率增加较大,NOx排放率基本未变。着火促进剂的加入提高了乙醇柴油的着火性,使CO和HC排放率减少,特别在低速小负荷工况减少的幅度更大,但NOx排放率增加。     

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。     

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。     

重型柴油机尿素-SCR闭环控制系统的研究

针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理装置,提出了基于NOx传感器的闭环控制系统,介绍了该系统的硬件结构和控制策略.ESC和ETC循环试验表明,该控制系统能在不使用氨氧化催化剂的条件下使NOx排放和NH3泄漏量达到重型柴油车国V排放标准.     

车用柴油机EGR瞬态响应特性

应用自行开发的柴油机瞬态测试系统和电控EGR系统进行了EGR瞬态响应特性研究。结果表明:瞬态工况下由于EGR压差的增加和进气量的减小造成EGR率大幅度超调,增加幅值随瞬变率增加而增加;EGR本身会造成柴油机排气烟度增加,瞬态工况下EGR率的超调更加剧了这种恶化;与稳态工况相比,1600 r/min、5 s增负荷工况EGR率最大超调幅度达到43%,排气烟度增加6倍;2000 r/min增负荷工况EGR瞬态响应特性具有大致相同的规律。在发动机瞬变过程中需要制定相应的EGR瞬态控制策略,以降低瞬态排气烟度。     

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。