柴油车尾气排放控制技术进展

在节能减排政策的推动下,采用稀燃技术的柴油机日益受到人们的广泛关注。针对柴油机的主要排放污染物NOx和颗粒物(PM),从燃油品质、机内净化技术和柴油车后处理技术三个方面,综述了国内外柴油车尾气排放污染控制技术研究现状;机内净化技术重点论述了进气管理技术、新型燃烧技术、燃油喷射技术、废气再循环(EGR)技术等。柴油车后处理技术重点论述了氮氧化物处理技术和颗粒物捕集技术的研究思路和进展,展望了相关技术的发展方向。     

基于国Ⅵ标准柴油机SCR排放标定试验研究分析

文章为了检验选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)系统在尾气排放中的各方面性能,对柴油机进行AVL后处理台架搭建测试,在集成式后处理系统柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)+柴油颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)+SCR+氨氧化催化器(ammonia slip catalyst, ASC)的技术路线下,完成系统裸排、背压、WHTC排放、尿素结晶、传感器校对、开闭环标定等一系列测试;研究后处理系统对柴油机造成的排放阻力和温度损失,讨论氮氧化物(NO_x)的转化率与氨(NH₃)存储量之间的关系以及两者关系在不同排气流量和不同温度下的变化规律,并研究SCR系统对比柴油机原排所起的功效。结果表明：NO_x的转化效率随着NH₃存储量增大而逐渐变大,随着排气流量增大呈负指数增长,在一定温度下随温度呈正指数增长,超过一定温度后受催化剂材料约束;SCR系统造成的温损和压阻均在可接受范围内,...     

YCD4B54系列柴油机的开发与研制

设计和研制YCD4B54柴油机,并针对研制过程中的技术要求、工艺流程,以及存在的技术关键与难点进行系统分析.结果表明:YCD4B54系列柴油机针对性地集成了多种机内处理技术,采用废气涡轮增压与中冷技术,能强化柴油机的动力;采用电控高压共轨燃油喷射系统,能提高喷油速率和燃油雾化水平;采用排气再循环+柴油氧化催化器+颗粒氧化催化器(EGR+DOC+POC)后处理技术方案,能保证柴油机具有良好的动力性和燃料经济性.     

柴油机尾气排放控制技术分析

柴油机的尾气排出的污染物对环境的影响非常大,论文结合已有的研究,针对柴油机的燃油品质,机内净化,柴油机后处理技术等方面进行探讨,为提升柴油机尾气排放控制技术做出一定的贡献。     

柴油机SCR后处理控制器的研发

基于某重型柴油机进行选择性催化还原(SCR)的后处理系统匹配,开发了SCR后处理控制器,采用高性能芯片MC9S12XEQ512进行了控制器硬件设计,并完成性能测试,对SCR系统控制策略进行了深入研究,利用催化器下游NO x传感器和废气流量计的测量值作为期望输出,采用有导师学习方式的BP神经网络开发了催化器上游NO x排放估算模型,并基于此模型设计稳态工况添蓝计量控制策略,提出了催化器载体瞬态温变滞后修正算法和瞬态工况NH3泄漏控制策略.结果表明:设计的SCR控制系统瞬态工况的鲁棒性好,NO x转化率控制在60%左右,NH3泄漏量最大值控制在2.5×10-5以下;设计的控制器应用到目标发动机,经ESC和ETC试验验证排放达到国Ⅳ标准.     

DOC与SCR系统在轻型柴油机中的应用研究

针对单独的选择性催化还原器(SCR)不能使轻型柴油机排放达到标准,提出氧化催化转化器(DOC)与SCR组合应用。基于台架试验,在一台四缸共轨增压中冷柴油机的排气管上匹配DOC和SCR并进行欧洲稳态循环(ESC)测试研究,探究了DOC对SCR入口处进气的温度影响和对SCR中结晶物进行热重分析,研究了DOC+SCR对柴油机的经济性的影响、尾气排放性能的影响。试验结果表明:DOC对提高SCR入口温度的作用不大,在转速2 400 r/min,扭矩126 N·m时达到最大10℃;DOC主要改变SCR入口NO2与NOx的体积比,怠速状态下提高比例达到64%,其余工况达到30%;对尿素沉积物进行了分析,得出排气管壁与喷嘴处附近的结晶组分含量不相同;柴油机采用DOC与SCR后处理装置后,燃油消耗率在高负荷情况下增大1.5%;CO和HC排放在各个负荷下都大幅下降,排放值分别为0.007 g/(k W·h)、0.005 g/(k W·h);NOx的排放在SCR作用下达到1.209 g/(k W·h),转化率达到79%。研究结果可为轻型柴油机满足排放标准、优化排放提供参考。     

应用SCR后处理实现车用柴油机国IV排放

 选择性催化还原（SCR）技术是实现柴油机超低NOx排放最有效的后处理方法之一。本研究采用一台电喷单体泵柴油机,通过燃烧优化使PM排放满足国IV排放要求。为降低原机较高的NOx排放,采用开环控制策略开发一套电控单元控制尿素溶液喷射,通过将32.5%的尿素溶液定量喷射到排气管,提供还原剂,与柴油机排气中的NOx发生选择性还原反应,生成N2和H2O,实现降低NOx排放的目的。由于选择催化还原方法的NOx转化效率高,通常采用开环控制即能实现国IV排放。本研究通过标定实验获得发动机的原机NOx排放、排气温度、排气流量、单位尿素溶液流量的NOx降低量等脉谱,并将其写入电控单元。通过这些脉谱和当前的发动机转速、负荷信号及催化器进出口的温度信号,电控单元可计算出当前工况需要的尿素喷射量。采用该方法,在稳态和瞬态循环工况,研究了SCR后处理的NOx转化效率、氨泄漏及尿素溶液消耗量特性。结果表明,稳态循环ESC、瞬态循环ETC中,NOx平均转化效率分别达到65.2%、65.3%,氨排放小于5ppm;可溶性有机成分（SOF）,实验表明,PM减少主要是由于SOF在氧化单元中发生氧化反应;对ETC循环中尿素消耗量的分析表明,采用本研究开发的尿素溶液计量单元及配套本实验使用的发动机的柴油车,运行100km大约消耗32.5%尿素溶液2L。     

实现柴油机欧Ⅳ排放标准的试验

以某一四缸、增压直喷柴油机为样机,利用专业试验台架,首先对样机的喷油提前角和EGR率进行了不同工况下的标定,从而使柴油机排放物中NOx的排放量达到了欧Ⅳ排放标准;随后联合利用柴油氧化催化器(DOC)及微粒氧化催化转化器(POC)技术对柴油机尾气排放进行了试验研究,从而使柴油机废气排放物指标完全达到了欧Ⅳ排放标准.通过本试验研究,总结出了实现柴油机欧Ⅳ排放标准一种方法,并总结了此种方法的特点及规律.     

轻型柴油机国Ⅳ升国Ⅴ策略研究

为了满足国家标准中对轻型柴油机排放物的要求,文章对加装不同组合尾气后处理器的轻型柴油机进行了台架试验,并针对不同工况下氮氧化物(NOx)和碳烟等常规排放物的比排放量进行了分析研究。阐述了原机排气装置氮NOx和碳烟的排放问题,并对降低轻型柴油机尾气排放物的方法进行了研究;提出了加装柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)和颗粒物氧化催化器(particulate oxidation catalyst,POC)的改进方法,并分析了该后处理器组合对发动机各种常规排放物的影响规律;提出了通过提高轨压、关闭废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)阀使回流率降低,并安装DOC和选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理器的改进方法。研究结果表明,改进后的轻型柴油车排放物标定值满足国Ⅴ标准,因此所设计的优化方法可行。     

车用柴油机有害排放物机内净化技术应用研究

与汽油机排放控制相比,柴油机的排放控制难度更大,这主要是因为柴油机排气后处理技术难度和成本都比汽油机高,尚未有像三元催化器那样非常有效后处理技术,尤其目前国内主要依靠机内净化技术来降低柴油机排放污染。由于柴油机采用扩散燃烧方式,CO和HC排放远低于法规限值,因而柴油机降低排放的主要目标是氮氧化物(NOX)和颗粒物(PM)。     

基于backstepping方法的柴油机urea-SCR系统控制设计

为实现urea-SCR系统较高的NOx转化率以及较低的氨逃逸, 提出一种面向控制的urea-SCR(urea SelectiveCatalytic Reduction)模型,设计了一种基于backstepping技术的非线性控制器。将模型参数误差看作外界的干扰输入, 并在输入到状态稳定性框架内分析了该闭环系统的稳定性。同时, 研究了基于一种配有urea-SCR系统的精确enDYNA模型, 并在ECE(Economic Commission for Europe）瞬态测试循环条件下进行了测试。该控制器能调节参数可变的非线性系统, 跟踪理想的氨覆盖率, 适用于轻型车辆配备的urea-SCR系统。与传统的PID(Proportion Integration Differentiation)控制器控制效果对比实验表明, 基于backstepping控制器降低了氨逃逸量且具有更好的鲁棒性。     

柴油机尾气净化装置的微波加热催化再生技术

分析了柴油机微粒过滤器及其再生技术的现状与发展趋势, 论述了现有后处理技术的优缺点, 着重介绍了微波加热技术与催化再生技术相结合应用到柴油机尾气净化装置的再生技术. 台架试验结果表明, 使用微波加热技术与催化再生技术与原机相比, 柴油机排气微粒下降98.2％, 为最有发展前景的后处理技术之一.     

LOLIMOT模型在CNG发动机NOx排放预测试验中的应用

为解决在选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)的控制策略开发中局部线性模型树(local linear model tree,LOLIMOT)排放模型预测精度不足的问题,提出一种通过优化空间边界,将原模型的超矩形输入空间约束在物理意义范围内的改进LOLIMOT模型。通过某天然气发动机的辨识试验,从分布特征和计算原理角度,分析了该方法对预测结果的影响。结果表明：与原算法相比,改进算法的线性相关度R²提升了1.9%,验证了改进策略的有效性。改进LOLIMOT算法具备较高的收敛速度和稳定性,在排放模型领域具备一定的应用优势。     

用吸附还原与三元催化器组合降低富氧汽油机NOx的排放

采用稀燃技术虽可大幅改善汽油机的燃油经济性和排放性，却因稀燃的富氧燃烧使NOx降低较少．为此，采用吸附还原催化转化器与三元催化转化器的不同组合方案，对一台电控燃油喷射16气门稀燃汽油机进行了降低富氧条件下NOx排放的试验研究．试验结果表明：三元催化转化器位于吸附还原催化转化器之前的布置方案具有最好的降低稀燃汽油机NOx排放的效果．在该试验条件下，NOx催化转化率最高可达到97．3％。     

钒钛系SCR脱硝催化剂在高硫高钙灰条件下的适应性研究

我国的SCR脱硝技术应用开始起步,催化剂的选型及运行经验不足,特别是对高硫、高钙灰的运行经验更为缺乏。本文介绍了在模拟高硫、高钙灰的试验烟气环境下,钒钛系中温SCR脱硝催化在NH3/NOx,SO2,空速,O2,H2O等参数变化时对脱硝效率的影响;通过试验,对催化剂的抗毒性能、再生性能进行了初步研究,以期为工业化的催化剂选型提供参考。     

小型沼气发动机性能试验

将沼气为燃料的发动机及其性能参数优化作为研究对象，测试分析了试验用沼气的主要成分，建立了小型沼气发动机试验台架，通过试验研究影响沼气发动机性能的因素，分析各因素对沼气发动机起动性、动力性、经济性、排放性的影响，为小型沼气发电机组产业化，积累了有价值的试验数据。     

双卷流燃烧系统的双燃料发动机燃烧排放特性

为解决因生物柴油粘度过大,以及低温燃烧导致的燃油雾化、燃烧性能和排放恶化等问题,利用AMESim软件和AVL_FIRE软件对发动机燃烧室进行双卷流（DS）改造,对喷油提前角、喷孔直径进行优化匹配。结果表明:双卷流（DS）燃烧室燃油分布更加均匀,在运行范围内燃烧速率和功率比浅盆型燃烧室具有更大的优势;同时在加快燃油扩散速率和提高空气利用率方面具有显著的作用;在提高发动机动力性和经济性方面具有明显的优势。采用DS燃烧室、喷油提前角20.6°、喷孔直径0.28 mm组合结构形式的柴油机,其NO排放比原机降低81.83%,指示功率比原机降低7.73%。研究结果可为船用柴油机双燃料低温燃烧性能优化提供一定的指导依据。     

调整参数对柴油机性能影响的试验研究

采用多因素正交回归旋转设计方法进行柴油机优化设计和调整．以N485Q柴油机为研究对象，选用配气相位、进气门间隙、排气门间隙、转速和负荷等5个因素作为调整因子，设计因素5水平试验方案．建立柴油机功率、油耗率和烟度随调整参数而变化的数学模型，定量描述各调整参数对柴油机动力性、经济性和碳烟排放的影响．通过对模型的主效应分析，确定对柴油机性能影响程度较大的因素；通过模型的交互效应分析，找出配气相位和气门间隙对柴油机烟度排放的交互影响．     

不同氧空比下发动机动力性能与 NOx排放仿真分析(英文)

为提高发动机动力性并减少 NO_x排放,采用GT-Power对某型发动机进行整机建模,并列出主要组件.根据发动机几何结构参数设置各组件的对应属性和参数,在发动机进气氧空比分别为正常值,以及20%,24%,25%及30%条件下进行了动力性能与 NO_x排放仿真实验.实验结果表明:随着氧空比增大,发动机额定功率与扭矩增大;当进气氧空比超过25%时,NO_x排放急剧增大.