基准柴油对DOC+POC国Ⅳ发动机SO_2和NO_2排放的影响研究

采用高硫含量和国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ标准硫含量的基准柴油,在发动机台架上进行国Ⅳ DOC+POC柴油机的ESC和ETC测试,并利用FTIR气体分析仪对SO2和NO2排放进行测量。对比研究了有、无DOC+POC下柴油机的SO2和NO2排放特性。结果表明,DOC+POC后处理可有效减小SO2的排放,稳态循环下高硫柴油SO2平均降低56%,国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ柴油分别降低29.89%、30.32%和27.81%;瞬态循环下SO2排放无明显趋势;与原机相比,稳态ESC和瞬态ETC的NO2排放均增加。     

SCR系统国Ⅴ柴油机适用基准燃油的排放试验研究

对一满足国Ⅴ阶段排放标准的共轨SCR后处理柴油机进行研究,分别使用符合国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ柴油要求的基准燃油,按照法规GB 17691—2005规定的试验内容进行测试。结果表明,燃油品质对发动机动力性和经济性影响较小;而随着燃油品质的下降,ESC和ETC测试的微粒排放和ESC测试的NOx排放呈增长趋势;而NOx排放ETC测试的结果相反,呈减少趋势;除了国Ⅲ柴油的ESC试验无法达到法规国Ⅴ阶段要求限值外,其余各种燃油的测试均符合法规要求。     

采用电控直列泵+冷却EGR技术的国Ⅲ柴油机排放性能的研究

研究了采用电控直列泵+冷却EGR技术的国Ⅲ柴油机强制关闭EGR阀对ESC、ETC和ELR循环排放的影响.分析了在调整喷油提前角后的ESC循环试验结果.比较了满足国Ⅲ排放法规的直列泵、电控单体泵和高压共轨3种技术的ESC循环的油耗率.研究结果表明,国Ⅲ柴油机在关闭EGR阀后NO_x大幅上升,超过了法规限值;虽通过调整喷油提前角可达到国Ⅲ排放的要求,但油耗率上升,动力性下降;与其它技术相比,采用电控直列泵+冷却EGR技术时国Ⅲ柴油机ESC循环油耗率最低.     

不同路线国Ⅳ车用重型柴油机非常规排放试验研究

采用AVL全流采样系统对3台国Ⅳ车用重型柴油机进行了ESC、ETC循环试验,研究了分别采用DOC+POC、DOC+DPF和SCR 3种不同技术路线时发动机NO2、SO2、NH3、HCHO和NOx的排放特性.结果表明,无论是ESC循环还是ETC循环,3种技术路线下的CO、HCHO、NH3排放依次恶化,NO2在NOx排放中的比例依次明显下降,但SCR路线在油耗和CO2排放方面具有相对优势.     

不同路线国Ⅴ车用重型柴油机微粒物中SOF和PAHs的对比研究

采用AVL全流采样(CVS)系统,对2台国Ⅴ车用重型柴油机进行了ESC和ETC循环试验,并利用气相色谱—质谱联用仪等设备对颗粒物中的可溶性有机物(SOF)和多环芳烃(PAHs)进行了分析。通过对比采用DOC+DPF和SCR两种技术路线柴油机的SOF和PAHs及其组分,对它们的排放特性进行了研究。研究发现,无论是ESC循环下还是ETC循环下,DOC+DPF路线发动机PM排放中SOF含量以及PAHs排放总浓度都要明显低于SCR路线发动机,PM中菲和芘的浓度会降低一半以上。     

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.     

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。     

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。     

柴油机SCR系统车用尿素喷雾特性仿真与试验研究北大核心

通过建立喷射系统CFD三维仿真模型,研究了柴油机SCR系统在空气辅助雾化条件下尿素喷射的喷雾速度流场、雾化粒径、喷雾形态和贯穿距等变化规律,并通过试验对模型进行了验证;根据喷射模型对SCR系统的喷孔直径等结构参数进行了优化设计,通过发动机ESC,ETC试验对还原剂雾化性能进行试验验证。试验结果表明:采用改进后的柴油机空气辅助喷射还原剂供给系统后,柴油机NOx排放和NH3泄漏等指标均满足国Ⅴ阶段排放法规要求,验证了所采用的喷雾特性仿真优化设计方法有效可行。     

燃用费托柴油对国Ⅳ柴油机性能的影响

针对某高压共轨柴油机,进行了分别燃用国Ⅳ柴油、70％国Ⅳ柴油与30％费托柴油混合油以及纯费托柴油的外特性试验和ESC排放试验,研究了3种油样对柴油机动力性、经济性和排放性的影响.结果表明,随着燃料中费托柴油比例的提高,发动机动力性有所恶化,但燃油经济性逐渐提高;CO、NOx、PM以及温室气体CO2排放明显降低,但下降程度并不与掺混的费托柴油比例呈线性关系.     

柴油机的未来

阐明了柴油机未来发展中应重点解决的两大问题,即控制排放和提高热效率;对柴油机排放法规的动向进行了分析,对柴油机可能达到的排放水平进行了研究,重点论述了柴油机排气后处理技术;对进一步提高柴油机热效率的可能性进行了分析,指出其热效率可以达到与燃料电池相当的水平。     

满足国Ⅴ排放的重型柴油机排气后处理技术

研究了国外重型发动机在欧Ⅳ到欧Ⅴ阶段(或US2007到US2010)的技术路线,并探讨国内重型柴油机达到国Ⅴ排放可采用的排气后处理技术方案。由于柴油机排放物PM与NOx存在折中效应,为达到国Ⅴ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,而LNT+DOC+DPF技术对排气中的S特别敏感。     

柴油机等离子体后处理器台架试验研究

介绍了一种基于电晕放电等离子体的柴油机排气后处理装置的工作原理.在发动机试验台上使用欧洲瞬态循环测试了该装置对降低柴油机颗粒物(PM)和其它污染物排放的效果,并对比了30 000km运行前后排放控制性能的变化情况.结果表明,加装了该后处理器后,发动机的PM排放减少了50%,C0和THC降低40%以上,NOx排放也有一定程度的削减;经耐久性运行后,工作性能没有明显的劣化.     

柴油机排气后处理技术

伴随着柴油机排放标准的日益严格 ,柴油机排气后处理愈来愈受到重视。介绍了柴油机排气PM和NOx 控制技术的进展情况及存在问题 ,并提出了今后的努力方向     

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%。     

采用双段喷射改善二冲程柴油机的排放性能

在配有电控共轨系统和扫气系统的二冲程柴油机试验台上进行了3种不同喷油模式对柴油机燃烧及排放性能影响的试验研究。试验结果表明,单段早喷有助于实现低NOx和碳烟排放,但柴油机无法在高负荷下运行;标准喷射的排放很高;双段喷射表现出良好的性能,它实现了柴油机的柔和运行,并且在全负荷范围内使NOx和碳烟排放降低40%以上。在双段喷射基础上,利用高压喷射及内部EGR进一步改善了柴油机的排放。