CuAgLa多组分钛硅分子筛／堇青石整体式催化剂降低稀燃发动机NOx排放的试验研究

采用原位合成技术制作了多组分CuAgLa-TS-1/堇青石整体式催化剂,通过选择还原法降低稀燃汽油机NOx的排放.试验结果表明,不需额外添加还原物质,而采用稀燃发动机自己排放的HC和CO等作为还原物质可以对NOx排放进行选择还原.在排气温度为450 ℃左右、空速为28 500 h-1时,多组分分子筛催化剂的最大NOx转化效率为33.3%,较Cu-TS-1分子筛催化剂有所降低,但其维持较高的NOx转化率排温窗口较为宽广,区间可达80 ℃.经H2预还原后,多组分CuAgLa-TS-1稀燃催化剂对NOx的转化效率较未还原的催化剂的活性稍有提高,但耐久性变差.     

柴油/天然气双燃料发动机柴油燃烧策略的研究

基于自主研发的第三代并行式柴油/天然气双燃料发动机电控系统,利用FIRE软件建立柴油/天然气双燃料发动机柴油喷射系统的多次喷射模型。同时,通过进气压力控制过量空气系数,实现柴油/天然气双燃料发动机稀薄燃烧方式。针对高负荷工况,研究了多次喷射策略和稀薄燃烧方式对双燃料发动机最大压力升高率及NOx排放的影响。结果表明:发动机工作在高负荷及柴油替代率为80%时,采用双燃料稀薄燃烧方式能使NOx排放降低,但最大压力升高率仍可能超过安全临界值1MPa/(°)。采用合适的预喷射量与预喷射时刻能降低最大压力升高率。通过多次喷射和稀薄燃烧方式相结合的燃烧策略对缸内燃烧方式进行组织,可以实现双燃料发动机高替代率燃烧,并使高负荷时NOx排放达到或者低于国Ⅴ标准限值。     

柴油引燃式天然气发动机最佳引燃柴油量及过量空气系数浓限、稀限的研究

以气口顺序喷射、全电控、柴油引燃天然气发动机为实验发动机,对柴油引燃天然气发动机的最佳引燃柴油量及过量空气系数的浓限、稀限进行了研究。研究发现：对于柴油引燃天燃气发动机的不同运行工况,存在相应的最佳引燃柴油量;最佳引燃柴油量并非越小（或天然气替代率越高）越好,在较小的引燃柴油量下,存在一个对碳烟排放不敏感的引燃柴油量;在这个不敏感的引燃柴油量范围内,适当增加引燃柴油量可以使天然气／空气混合气工作在较稀的过量空气系数下,降低NOx排放。通过实验得到了天然气／空气混合气过量空气系数的浓限、稀限,指出过量空气系数浓限是由NOx的排放标准所决定的,稀限则是由碳烟、HC、CO排放标准所决定的。     

基于汽油/柴油双阶段燃烧模式对低温阶段燃烧及排放性能的影响

在一台高压共轨柴油机进气总管上加装汽油喷射系统,汽油采用进气道喷射形成预混合气,柴油采用缸内大角度预喷并引燃汽油.试验以降低NOx排放和消光烟度为主要目标,探究汽油/柴油双阶段燃烧模式的汽油喷射量、柴油预喷正时、柴油预喷量对低温阶段燃烧及排放特性的影响,并通过对燃烧、排放及经济性综合考量构建喷油参数优化策略.结果表明:引入汽油后的燃烧过程呈现两阶段放热,实现了柴油着火时刻可控;增加汽油喷射量可以有效强化缸内油气混合,使主放热率峰值升高,有助于燃烧完全;该燃烧模式的低温阶段避免了传统柴油机NOx和消光烟度出现的折中关系,消光烟度处于低水平范围,均低于3%,;适度提前柴油预喷正时或减少柴油预喷量能同时降低NOx排放和消光烟度,但CO和HC会出现一定程度恶化.     

SCR系统降低NOx排放ESC稳态循环试验研究

本文通过ESC试验验证自主开发的SCR系统降低NOx排放的能力.具体研究分为四部分:首先通过原机ESC排放试验得到原机NOx排放含量和尿素理论需求量;其次,在未加装SCR催化剂情况下,开启原装DCU控制尿素喷射得到NOx排放含量;再次,加装SCR催化剂并使用DCU控制尿素喷射,得出NOx排放含量试验结果.最后,加装SCR催化剂,通过自主研发的计量泵控制尿素喷射以提高SCR系统降低NOx排放的能力.     

基于MAP图运行的柴油-甲醇双燃料发动机研究

在一台单缸涡流式柴油机上进行了基于MAP图运行的柴油/甲醇双燃料电控喷射系统的研究开发,加装了一套进气道单点喷射甲醇燃料控制系统。利用柴油高压油管信号作为喷油始点控制信号,利用油门位置传感器控制喷射量,以燃油经济性和排放性指标来标定工况最佳喷射点,绘制成甲醇喷射量MAP图。对开阀喷射和闭阀喷射条件下的柴油机排放性能进行了对比。采用开发的喷射系统实现了柴油甲醇双燃料的预混燃烧。试验结果表明,该方案有更好的燃油经济性和NOx排放性能。     

喷射参数对二甲醚发动机NO_x排放的影响

以6105型压燃式二甲醚发动机为对象,研究了喷射系统的喷射压力、喷孔直径和供油提前角对二甲醚发动机外特性NOx排放的影响。试验结果表明:在外特性的整个转速范围内,NOx排放随发动机转速的升高而降低;在发动机转速较低时,NOx排放随喷射压力的升高而降低,高速时则反之;在发动机低速工况下,喷孔直径较小的喷油器NOx排放低,高速时大孔径的喷油器NOx排放低;喷油器针阀开启压力较高时,通过推迟供油提前角来控制NOx排放的效果较好,喷油器针阀开启压力较低时该效果不明显。     

乙醇选择性催化还原NOx后处理系统在重型柴油机上的应用研究

选择催化还原是解决稀燃条件下NOx排放问题的主要技术之一。在发动机台架上对以乙醇作为还原剂的Ag/Al2O3催化剂特性进行了试验研究,对Ag/Al2O3 Cu/TiO2和Ag/Al2O3 Cu/TiO2 Pt/TiO2两种还原、氧化催化剂组合进行了对比分析。分析表明,Ag/Al2O3 Cu/TiO2 Pt/TiO2催化剂组合具有较好的去除NOx并抑制THC和CO排放升高的综合性能。整个后处理系统安装在一台排量为5.12 L的柴油机上,采用开环控制策略对乙醇喷射进行控制,在ESC测试工况下,NOx转化效率为64%,THC和CO排放基本保持原机水平。最后通过对乙醇喷射控制策略的进一步改进,使THC和CO排放得到了改善。     

多次喷射策略对正戊醇-柴油混合燃料燃烧及有害排放影响的模拟研究

为了揭示含氧燃料与喷油策略耦合对发动机燃烧、性能和排放特性影响的机制,基于三维仿真软件CONVERGE,耦合化学反应动力学机理,研究了正戊醇—柴油混合燃料在不同喷射策略下燃烧与有害排放物的生成过程。结果表明,正戊醇促进了燃烧过程,燃用正戊醇—柴油混合燃料时,缸内最高燃烧压力和燃烧放热峰值增大,发动机平均指示压力（indicated mean effective pressure,IMEP）升高,CO、总碳氢化合物（total hydrocarbons,THC）和碳烟排放降低,但NOx排放升高。采用大比例预喷射策略可以促进主喷燃烧过程,提高缸内温度,增大IMEP,但导致CO及THC排放升高,而小预喷间隔会导致碳烟排放增加。后喷射策略导致发动机IMEP降低,但可以降低NOx排放。在小后喷间隔下碳烟排放显著降低,但在大后喷间隔下碳烟排放明显升高。研究表明,正戊醇柴油混合燃料采用大预喷间隔及小后喷间隔的3次喷油策略,能够获得最高的IMEP及最低的有害物排放。     

多次喷射改善柴油机噪声及污染物排放的试验研究

为研究多次喷射对柴油机噪声及排放特性的影响,针对一台电控共轨重型柴油机建立了试验测控系统,确定了噪声影响的评价指标.在不同的预喷射和后喷射条件下对燃烧噪声及NOx和PM排放的影响进行了试验.试验结果表明:对于标定点和B50点,预喷射的引入都改善了柴油机燃烧噪声;对于B50点,存在一个最佳预喷射方案,可以在改善NOx排放水平的同时不恶化PM排放;同样,存在一个最佳后喷射方案,在对NOx排放影响较小的同时极大地改善了PM的排放,但是燃油消耗率、排温稍有升高.     

双级尿素-选择性催化还原系统对柴油机排放特性的影响研究

为满足国Ⅵ排放标准,提出并开发了双级尿素(urea)-选择性催化还原(selective catalytic reduction system,SCR)系统及控制策略,并针对该系统在柴油机上的NOx排放特性及对柴油颗粒捕集器(DPF)被动再生的影响进行了台架验证。结果表明:冷态国际统一瞬态循环(WHTC)双级urea-SCR系统NOx转化效率达到89.2%,比单级urea-SCR系统提高了5.4%,冷起动NOx排放显著降低;热态WHTC双级urea-SCR系统NOx转化效率达到99.3%,比单级urea-SCR系统提高了3.0%;对双级urea-SCR系统尿素喷射量采用闭环控制策略,热态WHTC下DPF平衡点碳载量仅比单级urea-SCR系统提高了0.2g/L,DPF被动再生效果几乎未受影响。     

乙醇/柴油双燃料发动机的燃烧及排放特性研究

在柴油机试验台架上,研究了进气道口电控喷射乙醇,缸内直喷柴油引燃乙醇的方式,开发了电控乙醇/柴油双燃料发动机。研究了乙醇/柴油双燃料模式的燃烧及排放特性.随着引燃柴油量的降低,最大爆发压力下降,NOx和排烟下降幅度加大,但THC和CO排放均有升高.通过调整控制参数如乙醇/柴油的喷射比例,可使发动机达最佳燃烧状态及较低的有害排放,因此说乙醇/柴油双燃料模式是一种有前途的、可行的发动机发展方向.     

直喷压燃式发动机用双喷射系统燃用柴油--甲醇的研究

在具有双喷射系统的压燃式发动机中，用一个喷射系统喷射甲醇(CH2OH)作为主要燃料，另一个喷射柴油作为引燃燃料，进行了不同负荷下的性能和排放试验。试验结果表明：用柴油引燃的压燃式甲醇发动机与原柴油机相比，全负荷最大烟度下降66％，在整个负荷范围内NOx排放下降60％～70％左右，但CO和THC排放上升较多，说明本发动机中燃料与空气的混合气形成尚需改进。     

GTL/柴油混合燃料对直喷式柴油机排放特性的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统和微粒采集系统,试验研究了GTL/柴油混合燃料对小型直喷式柴油机稳态及恒转速增转矩瞬态工况下排放特性的影响规律.研究结果表明:与普通柴油相比,添加GTL燃料有利于降低柴油机排放,对消光烟度及微粒排放降低效果更明显.在稳态工况下,随GTL添加比例的增加,有害排放物均有所降低,当GTL添加比例超过20 %后改善效果不明显.在恒转速增转矩瞬态工况下,当GTL添加比例小于20 %时,NOx排放降低,PM排放变化不明显,当GTL添加比例增加到60 %时,PM、DS排放显著降低,但NOx却有所升高.     

利用SCR技术降低柴油机NOx的试验研究

设计了尿素水溶液还原添加装置,并使用这套装置在发动机台架上进行了稀燃NOx选择催化还原（SCR）催化剂的性能评价试验,最后分析了SCR技术目前存在的问题。试验结果表明：在30000h^-1空速、排气温度为340～420℃范围的条件下,该催化剂的NOx转化率维持在90%以上,而在低温和高温下的转化率较低;随着尿素水溶液添加量的增加,催化剂NOx转化率提高,但同时会增加CO排放;当空速为50000h^-1时,催化剂性能略有所下降。     

柴油机燃用二甲醚-乳化柴油混合燃料的排放试验研究

研究了在柴油机上燃用二甲醚(DME)-乳化柴油混合燃料的排放特性,分析了在乳化柴油中添加DME能降低柴油机废气排放的机理,并且与燃用柴油以及乳化柴油时的排放效果进行了比较。研究结果表明:在乳化柴油中添加10%含量的DME能显著降低NOx和烟度的排放,尤其是在高负荷时,能明显降低HC和CO的排放。与燃用乳化柴油相比,即使在部分负荷时,也不会对NOx排放产生不良的影响。     

吸附还原催化系统降低稀燃汽油机NOx排放试验研究

采用NOx吸附还原催化器和传统的三效催化器组合而形成的新型催化转化系统,在一台改装的产品四气门电控燃油喷射准均质稀燃汽油机上进行了催化技术降低稀燃汽油机NOx排放的试验研究.试验结果表明当t稀t浓=200 s20 s时,仅用NOx吸附还原催化器或三效催化器位于吸附还原催化器之后的催化器布置可以使稀燃汽油机的NOx排放降低到300×10-6左右,降低62.5%,而三效催化器位于吸附还原催化器之前的催化器布置可以大幅降低稀燃汽油机的NOx排放,达到50×10-6左右,降低93%.而且随着t稀t浓绝对时间的减小,稀燃汽油机的NOx排放浓度降低.稀燃汽油机转速和负荷增大,NOx排放浓度增大,NOx催化转化率CNox减小.     

双层交错布置多孔喷嘴燃烧排放性能试验研究

在某单缸柴油机上搭建高压共轨系统整机试验台架,研究双层交错布置多孔喷嘴结构对柴油机燃烧和排放性能的影响规律。试验结果表明:相同几何流通面积的双层交错布置多孔喷嘴相比于传统单层喷嘴经济性提高,NOx排放和碳烟排放改善;孔径较小的双层交错布置多孔喷嘴方案燃油消耗率较高,NOx排放较低,碳烟排放较高;下层喷孔喷射夹角小的双层交错布置多孔喷嘴方案缸内平均压力和温度高,油耗和排温降低,NOx排放较多,碳烟排放较少。     

牵引车载荷对NOx排放和排温影响的试验研究

在五轴动力总成试验台架上对牵引车在不同载荷下进行同一路谱的排放试验,研究牵引车在不同载荷下NOx排放和排温的变化,得到载荷与排放物和选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)上游排温的变化关系。结果表明:载荷为标定载荷的60%以下时,NOx比排放值与载荷基本呈线性相关;载荷超过标定载荷的75%时,NOx比排放值与载荷呈二次项相关;载荷在为标定载荷的23%以上时,NOx比排放值与SCR上游排温基本呈线性相关。利用该试验结论可以通过只进行单一载荷排放试验,判断车辆在其他载荷下的排放水平是否满足国家标准要求,并可通过载荷对排温的影响规律预判排放水平。     

缸内喷射CO2对柴油机均质压燃影响的初步研究

采用气体喷射系统向气缸内喷射CO2,研究了CO2喷射始点和循环喷射量对均质压燃(HCCI)柴油机燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:CO2缸内喷射可以有效控制燃烧始点和降低NOx排放。随着CO2喷射始点提前和循环喷射量增大,爆发压力和缸内温度降低,低温和高温放热始点推迟,压力升高率降低;NOx排放降低,碳烟、HC和CO排放升高。另外,燃烧相位的改善,减小了压缩负功,使指示热效率也比未喷射CO2时增大。