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

当今业内众所周知,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,它是通过优化喷油和燃烧过程,尽量在机内控制微粒     

进气温度对高密度-低温柴油机燃烧的数据模拟

柴油机在HC和CO排放上具有汽油机无法比拟的优势。然而,由于柴油机NOx和碳烟排放存在＂此消彼长＂关系的缘故,同时降低这两种排放物非常困难。尽管柴油机后处理技术取得一些进展,但这种技术距实用化尚待时日。柴油机越来越向高强化、高功率密度方向发展。为了满足日益严格的排放法规和节能要求,柴油机需要一种有效的技术途径同时降低排放物和提高热效率。苏万华等人提出一种高密度-低温燃烧技术,可以通过降低充量初始温度,提高进气压力,提高充量密度和控制EGR的方法来实现降低排放和高热效率。然而,这些初始条件对燃烧和排放的影响过程有待进一步深入研究。针对这种情况,本文应用fire软件对不同进气温度对高密度-低温柴油机燃烧和排放以及对动力性、经济性的影响进行了研究。     

两大排放控制技术路线研发及生产挑战

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，它是通过优化喷油和燃烧过程，尽量在机内控制微粒PM的产生，     

柴油机高原燃烧特性研究进展

柴油机高原燃烧特性研究有助于揭示柴油机高原环境对柴油机工作过程的影响机理,提升柴油机高原性能。综述了柴油机高原燃烧特性研究总体情况,总结了高原环境条件对柴油机燃烧过程影响的规律和柴油机高原燃烧优化的基本规律。提出了柴油机高原燃烧特性研究的发展趋势,即研究目标从单工况功率恢复向变海拔全工况综合性能提升发展,研究内容从宏观规律到微观过程发展,研究方向向变海拔增压技术应用侧重。     

车用柴油机技术动态回顾

由于受到降低温室气体排放及改善汽车燃油耗要求的影响,日本国内自2018年起对总质量为3.5～7.5t的重型汽车开始执行废气排放法规。近年来,针对柴油机的技术研发工作重点在于改善其燃烧过程,同时采用全新的燃烧方式以降低废气排放及燃油耗。除了开发新型柴油机及排气后处理技术外,针对后处理装置的优化也势在必行。以2018年日本国内市场的新型柴油机研发成果为例,阐述了车用柴油机市场发展的趋势及技术动向。     

满足欧Ⅴ排放标准的轿车主流动力

通过对汽油机、柴油机及其他新型轿车动力作最新动态的分析和比较,预测满足未来欧Ⅴ排放标准的轿车主流动力为新型高清洁绿色柴油机;并从燃油喷射技术、着火技术、中冷技术、燃烧过程以及后处理技术等方面论述了新型柴油机的先进性;随着排放法规的不断严格以及世界石油危机的加剧,预测混合动力和H2燃料电池将会在适当的时期成为轿车主流动力。     

降低车用直喷式柴油机有害排放污染物的试验研究

为了满足车用柴油机未来的排放限值，需采取有效措施改善燃烧过程，在保持良好的燃油经济性的同时，大大降低在害排放物。本文对燃烧室几何形状、喷油压力、喷嘴类型等进行了匹配试验。结果表明，重新匹配的６１１０型柴油机废气排放可满足欧洲法规Ⅰ的要求。     

博世公司新型轿车用200MPa柴油机共轨系统

为了应对目前和未来的排放法规，柴油机设计中必须采用高压共轨燃油喷射系统支持的现代燃烧过程，对燃油喷射系统提出更高的要求。为此，德国博世（Bosch）公司最新研发出具有压电喷油器和高压泵CP4的200MPa柴油机共轨系统，该系统是开发新型燃烧过程必不可少的关键技术产品。这种200MPa高压共轨系统的开发，为发动机制造商实现所要求的排放水平、降低燃油消耗进而降低CO2排放提供了稳固的发展基础。     

柴油机喷雾燃烧过程的高速摄影及图像处理技术

介绍用于直喷式柴油机燃烧过程研究的高速摄影及图像处理技术，这一技术揭示了柴油机油气混合过程和碳粒形成－氧化之间的内在联系，从而更加全面反映了柴油机的整个燃烧过程，为深化对柴油机燃烧过程的认识提供了可靠工具。     

基于改善柴油机排放的燃烧过程优化措施

改善柴油机排放的核心是对燃烧过程进行优化,通过改善燃烧过程来降低柴油机排放是当前柴油机研究中的重要课题。本文主要从优化进气系统、优化喷油系统、优化燃烧室结构、燃料的改质及优化润滑系统五个方面进行分析,综合这些相互制约的优化措施优化柴油机的燃烧过程,降低颗粒物质PM和NOx的直接排放。     

车用柴油机加速工况时喷油与燃烧特性的研究

通过柴油机工作过程测量分析系统对一台直喷式车用柴油机加速时的喷油和燃烧过程进行了试验研究和计算,并计算了其加速过程中的总声压级;利用油滴蒸发准维燃烧模型对柴油机加速过程NOx 排放进行了模拟计算。研究结果表明,柴油机喷油和燃烧特性参数的综合效果对NOx排放值产生影响;柴油机加速时的燃烧噪声大于标定工况,加速工况时的NOx 排放浓度值变化较大,有时大于标定工况。     

乙醚在柴油机上的应用研究

乙醚在柴油机上应用有两种方式,第一是作为柴油机冷起动液,用于改善柴油机低温冷起动性能;第二是以低体积比例掺混到柴油中形成混合燃料,通过乙醚的高含氧量改善柴油机燃烧过程,降低污染物排放量。文中对乙醚在柴油机上的应用进行研究,结果表明,乙醚作为冷起动液组分,存在起动后工作粗暴、磨损加剧、安全性等问题。柴油机燃用乙醚掺混燃料,随着乙醚添加量的增加,柴油机峰值燃烧压力、峰值压力升高率、峰值燃烧放热率明显增加,燃烧放热更加集中;柴油机动力性基本不变,燃油经济性提高;碳烟排放大幅度降低,NOx排放略有增加。     

单缸直喷柴油机涡流室燃烧系统外部增压的实验研究

为满足非道路用柴油机的排放法规,从改善柴油机缸内混合气形成质量出发,提出了直喷式柴油机涡流室燃烧系统;设计了柴油机外部增压系统,进行了新型燃烧系统在外部增压下性能的实验研究。结果表明,外部增压能降低柴油机的油耗和排放;增压压力为0.15MPa时,柴油机油耗率最低。增压压力为0.18MPa时,使用4×0.36×140°喷油嘴在供油提前角为8°CA、90%负荷下,NOx排放量仅为常压下的25%。     

大气压力和冷却液温度对柴油机性能影响的试验研究

利用内燃机高海拔(低气压)模拟试验系统,研究了大气压力和冷却液温度对柴油机性能与燃烧特性的影响规律。试验结果表明:随着进气压力降低,柴油机最高燃烧压力下降,缸内平均温度大幅升高,燃烧始点推迟且持续期延长,后燃严重,燃烧过程未能及时释放热量,动力性能和燃料经济性下降明显;随着冷却液温度的升高,最高燃烧压力增大,燃烧始点提前且持续期略有延长,燃烧重心略微前移,燃烧放热率减小,且大气压力越低冷却液温度对柴油机燃烧过程的影响越明显。在高海拔(低气压)条件下,提高柴油机冷却液工作温度,可以明显减少冷却液散热量,提高柴油机的热-功转换效率,显著改善柴油机的高原动力性和经济性,同时柴油机热负荷升高幅度并不大。     

浅谈车用柴油使用中的常见问题及解决方法

能优化柴油机气缸内部燃烧过程,使柴油充分燃烧,改善柴油的经济性,提高柴油机工作的稳定性和操作性能,提升输出功率,简化维修保养一直是柴油机制造商、主机厂和城市公交最终用户的追求。     

柴油机节能减排技术发展及展望

随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重,当前国内外法规对柴油机节能与排放的要求越来越高,柴油机节能减排技术发展面临着新的挑战。文章主要从柴油机燃烧与喷射技术等4个方面介绍了国内外柴油机技术的发展现状,分析了当前柴油机在节约能源和降低污染物排放方面的研究进展,指出使用代用燃料及采用联合动力是未来柴油机技术的发展趋势。     

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

为了满足欧IV到欧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,它是通过优化喷油和燃烧过程,尽量在机内控制微粒PM的产生,而在机外后处理过程中,采用尿素溶液对氮氧化物NOx进行选择性催化还原,这一技术路线在欧洲占主流,欧洲长途载货车几乎全部采用这一方案,相关生产企业主要有康明斯、马克、     

柴油机HCCI压缩过程缸内工质状态的模拟研究

分析了均质充量压燃(HCCI)的一个技术难点,即燃烧始点的控制,指出其燃烧两阶段性对应着放热的两阶段性。建立了HCCI柴油机早期缸内燃油喷射的压缩模型,通过对R4102柴油机的模拟计算,获得了压缩过程缸内工质T-p变化历程;从低温放热和高温放热分析了进气温度T0、过量空气系数a以及压缩比cε等因素对HCCI燃烧始点的影响。     

基于电控单体泵对4D44柴油机的优化研究

为了使传统直列泵柴油机满足国Ⅲ排放法规,在尽量不改变柴油机本体的前提下对燃油、进气和燃烧系统进行了优化。燃油喷射系统采用集成电控单体泵,高压油管长度和喷油器参数进行了优化;优化改进了进气道;重新设计了燃烧室;针对国Ⅲ排放法规测试特点进行了电控参数的优化。通过对整机进行13工况试验测试,表明优化改进后的柴油机排放性能得到明显提高,并达到国Ⅲ排放标准。     

中型柴油机国Ⅴ燃烧系统改进试验研究

在一台满足国Ⅴ排放法规的6缸中型柴油机上,进行了基于大压缩比和小孔数油嘴配合的燃烧系统改进试验研究。试验结果表明,大压缩比燃烧室可提升柴油机缸内燃烧速率,促进燃油经济性的改善,尤其在部分负荷更为明显,但会显著增加NOx排放和爆压水平;小孔数油嘴可弱化柴油机缸内油气混合,降低NOx比排放1~3 g/k Wh,在大喷油正时下经济性影响较小;结合油嘴垫片调节,可进一步优化燃烧室与油嘴配合,改善整机排放性能。通过燃烧系统改进,柴油机在满足国Ⅴ排放法规要求下,万有特性中低速油耗可改进1%~2%。