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。     

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。     

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。     

基于神经网络的重型车辆远程监控 NOx传感器 露点保护过程数据修复方法

为解决重型车辆远程监控数据中NOx传感器露点保护过程的数据无效问题,利用一辆国六重型车辆的PEMS测 试对露点保护期间的高NOx排放问题进行探究,验证了利用神经网络算法修复数据和提高远程监测数据利用率的可行性。 结果表明,NOx传感器露点保护过程会导致30%以上的NOx排放量未被统计;在露点保护期间,超过90%的数据显示车 辆速度低于 54 km/h、发动机冷却液温度低于 82 ℃、SCR入口温度低于 245 ℃、SCR出口温度低于 225 ℃。神经网络算 法可有效修复露点保护过程中失效的NOx测量值,对发动机原始排放和车辆尾管排放的累计排放量误差都在4%以内。     

国产车用尿素可替代性试验研究

使用商业钒基SCR催化转化器和某国Ⅳ重型柴油机,在AVL发动机台架上对3种国产车用尿素进行了相互替代性试验,研究中考虑了不同尿素对SCR催化转换器的起燃特性、动态响应、NOx转化率和NH3泄漏等性能的影响。试验排气温度为160～440℃,n(NOx)∶n(NH3)(物质的量之比)从0.8变化到1.2。研究发现:相同条件下3种尿素对SCR系统起燃温度基本没有影响,ESC和ETC循环NOx转化率都在70%以上,同时对其他常规气态排放和NH3泄漏没有明显影响,可以互相替代使用;相同条件下,单位体积尿素溶液中尿素含量越高,SCR系统动态响应越快,ESC和ETC循环NOx转化率越高。     

满足国六排放法规的重型车用柴油机开发

介绍1款在现有无废气再循环(EGR)系统且满足国五排放法规的柴油机基础上进行升级,以满足国六排放法规的柴油机。达到国六排放法规的首选柴油机技术路线是采用EGR系统和具有高转换效率的集成式后处理系统。开发结果表明,采用EGR 系统可以显著降低柴油机氮氧化物(NOx)原始排放,但同时会增加颗粒物(PM)排放。采用高压喷射可以明显改善发动机PM排放,通过进气节流可明显提高柴油机小负荷时的排气温度,确保柴油机选择性催化还原(SCR)系统的高效运行,并有效降低NOx尾管排放。此外,采用柴油机颗粒捕集器(DPF)是目前降低柴油机PM尾管排放最有效的措施。     

康明斯ISG柴油发动机SCR系统的工作过程分析

<正>康明斯ISG柴油发动机采用SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原反应)系统来处理氮氧化合物(NO_x)的排放量,其功能是将柴油发动机排气中的NO_x转化为氮气(N_2)和水(H_2O)。如图1所示,SCR系统的工作原理为:发动机控制模块(ECM)控制喷射单元将一定量的液体尿素(DEF)喷射到SCR催化器上游的排气管中,然后通过还原反应将NO_x转化成氮气和水,最终排放到大气中。     

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。     

柴油机选择性催化还原系统NOx传感器的NH3交叉敏感性研究

针对选择性催化还原(SCR)系统中NOx传感器对NH_3的交叉敏感性问题,通过对发动机台架试验数据进行分析,研究了排气温度、氨氮比和空速3个因素对传感器交叉灵敏度的影响,建立了与3个影响因素相关的SCR催化剂反应模型,提出了一种SCR催化剂下游NO_x排放水平和NH3泄漏量的预测方法。Simulink仿真与发动机台架试验结果表明,该方法在一定程度上可有效预测NO_x传感器的准确性。     

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。     

针对欧4及未来法规的发动机高效排气后处理解决方案

重型载货车辆欧4法规在实施瞬态和稳态试验的尾气氮氧化物(NOx)排放限值时,还对氨(NH3)排放有所限制。为满足法规要求,有几种可能的策略,包括发动机管理措施,以及采用以NH3作为还原剂的NOx催化后处理措施。根据试验数据,对排气后处理系统的整体性能及安装,以及运行成本等一系列重要问题进行了阐述和讨论。还讨论了欧5及未来排放法规的相关因素。发动机以高废气再循环(EGR)率运行是在几乎没有NOx催化还原后处理情况下满足欧5法规的可能路径之一。将EGR与仅采用选择性催化还原(SCR)解决方案的无EGR发动机作了对比。此外,还说明了通过使用氨逃逸催化器或改善尿素剂量控制策略来减小SCR催化器尺寸的可能性。通过在同一系统上进行的对比试验给出了不同尿素剂量策略的效果。另一个很重要的方面是后处理系统的热管理和保温,利用试验数据对比进行了说明。最后,对未来法规研究领域的重要性进行了讨论。     

装配SCR系统的北京城市公交车NOx排放特性

利用车载测试系统,对北京城市公交典型车辆进行了整车排放测试.以SCR的起燃特性为理论基础,分析了装配SCR的国Ⅳ常规车及国Ⅳ混合动力车NOx排放偏高的原因.并分析了排气温度对NOx排放的影响.研究结果表明:SCR技术的应用能一定程度上降低NOx排放量,200℃及以上排气温度的所占比例非常低,导致NOx转化率偏低,NOx排放偏高;应提高城市公交排气温度(如排气加热系统等)或提高SCR的低温转化效率.     

分子筛型SCR对车用柴油机排放改善的试验研究

商用车柴油机多采用DOC+SCR的后处理系统来满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的要求,而不同类型SCR的催化特性对最终污染物排放影响也不同。试验获取了一支铜基分子筛型SCR,基于1台2.8L柴油机和一支钒基SCR,运行了车用柴油机稳态循环(ESC)和瞬态排放循环(ETC),研究并分析了其对柴油机污染物的减排特性。结果表明,相较于钒基SCR,运行ETC循环时分子筛型SCR对发动机NOx和PM排放的减排效率分别提升19%和33%;分子筛型SCR对NOx的低温转化效率更高,且由于对排气流量不敏感,在高空速工况下其转化效率显著高于钒基SCR;分子筛型SCR对颗粒物个数的减排效率弱于钒基SCR,达7%以上,容易将大质量颗粒物分解为小质量颗粒物;两种SCR均对CO和HC具有一定的减排效果,减排率可达20%左右。     

进气条件对不同柴油机NOx排放影响的试验

在发动机台架上,使用不同后处理系统的发动机进行了ESC、WHSC和WHTC等不同循环工况的排放试验,研究了进气温度和进气湿度等因素对发动机NOx排放的影响规律。研究结果表明,无论是WHSC还是热态WHTC循环工况,随着进气湿度的增加,催化剂前NOx排放略有降低,经过NOx修正系数的调整后,修正后的催化剂前NOx排放基本保持不变。国六柴油机催化剂后的NOx排放随着进气湿度和进气温度的增加而有逐渐降低的趋势,但是幅度很小。国六柴油机的后处理系统形成闭环控制,SCR对NOx的转化效率高,进气湿度对催化剂后NOx排放的影响较小。     

提高柴油机尿素SCR系统氮氧化物转化效率的试验研究

针对柴油机Urea-SCR后处理系统,为了有效提高NOx转化效率,考虑了包裹保温材料减少排气管散热从而提高载体温度、调整喷嘴位置、安装混合器等3种方法,并进行了不同温度和空速下SCR的NOx转化效率试验。试验结果表明:包裹保温材料能够在ETC循环中提高SCR载体温度20℃左右,从而使发动机更多工况处于SCR催化剂反应高效区域;喷嘴安装在更靠近发动机涡轮出口处(沿排气流反方向移动20 cm后),各工况下NOx转化效率均有所提高;安装混合器后在各工况下NOx的转化效率均有5%左右的提高,尤其在低温220℃时NOx的转化效率提高7%。     

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.     

菲亚特动力科技:助力用户实现最大效率与最低成本

正在国VI排放标准下,36辆卡车的排放总量等同于过去国I标准下1辆卡车的排放量。菲亚特动力科技凭借长期的技术积累,在符合国VI排放标准前提下达到性能的最优化。菲亚特动力科技在F1系列发动机中应用选择性催化还原(SCR)技术,在Cursor系列发动机中搭载"高效SCR后处理系统(HI-e SCR)"。     

尿素-SCR催化器与发动机性能匹配试验研究

对一台国IV重型柴油机装用不同厂家生产的3种典型商用尿素-SCR催化转化器在台架上进行了动力性、经济性和排放等性能匹配试验,重点研究催化转化器的压降特性、起燃特性、动态响应和转化效率等性能.结果表明,催化器目数越少,其压降越小;起燃温度低,动态响应快的催化器具有较好的NOx控制效果,且在减少NH3、SO2、N2O和NO2排放方面效果也较好.SCR尺寸和结构相同时,发动机动力性和经济性基本不受催化剂配方和涂层工艺的影响.     

大型尿素选择性催化还原系统车辆在使用过程中的排放性能变化

在底盘测功器上,对3辆采用尿素选择性催化还原(SCR)系统的车辆进行测试,3辆试验车均符合日本新长期排放法规的限值要求。随着催化剂性能的老化,这些试验车辆会排放出大量的氮氧化物(NOx)。SCR催化剂性能老化的原因之一是碳氢化合物中毒,而这可以在运行30min后,或是在更高负荷的运行工况下得以恢复。通过抑制SCR系统前段氧化催化转化器的性能老化以促进NO2形成,可以改善车辆在行驶10万km或更长里程后的NOx排放性能。     

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.