柴油机尿素-SCR后处理系统设计研究

柴油机尿素-SCR系统主要由硬件系统和控制系统组成.自主开发了一套包括尿素储存模块、计量模块、喷射模块和催化反应模块的SCR硬件系统和SCR电控单元的柴油机尿素-SCR系统.该系统的台架试验表明,自主开发的SCR系统在ESC测试循环中,NOx降低了55％,HC降低65％,CO略有增加,达到了预期效果.     

柴油机排放控制系统耐久性试验前后排放特性分析

在AVL发动机试验台架上,对国Ⅳ柴油机进行排气污染物排放控制系统发动机台架耐久性试验。在耐久性试验前后,对该柴油机均进行了欧洲稳态循环(ESC)和欧洲瞬态循环(ETC)试验,并利用AVL AMA i60排放测量系统对排放物进行检测分析。试验结果表明,耐久性试验前后,气体污染物排放随工况的变化趋势基本一致;经耐久性试验后,NOx排放量基本无变化,CO,HC和PM排放,在ETC试验分别增加了67%,508%和85%,而在ESC试验其变化较小;柴油机在耐久性试验前后均满足国Ⅳ排放标准,排气污染物排放控制系统符合国标GB 20890-2007要求。     

柴油机SCR系统控制单元设计与研究

为降低车用柴油机氮氧化物排放,采用美国Freescale公司16位高性能控制芯片MC9S12XS128开发一套SCR(Selective Catalytic Reduction)后处理系统控制单元,进行微控制单元(MCU)模块、电源管理模块、输入调理模块、输出驱动模块、控制器局域网(CAN)总线通讯模块等硬件电路设计。根据SCR工作原理,制定控制策略,设计和完善控制程序。以一种四缸柴油机为样机开展欧洲稳态测试循环(ESC)排放试验,并与原机进行比对。试验结果表明:安装SCR后处理系统的样机,NOx比排放量低至1.713 g/(k W·h),较原机的8.421 g/(k W·h)降低了79.44%,其中NOx最高转化率可达92.53%,平均转化效率达73.21%。柴油机NOx排放满足国Ⅴ排放标准,控制单元性能稳定,达到设计要求。     

SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响

文章基于氧化型催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)耦合颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)和选择性催化还原器(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术,对比了原机、搭载SCR、搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下重型柴油发动机的性能、排气污染物排放状况以及SCR入口处NO在氮氧化物(NOx)中的体积比。试验结果表明,搭载DOC+DPF+SCR系统比搭载SCR系统的发动机扭矩降低了10N·m,油耗基本保持不变;对比搭载DOC+SCR、搭载SCR以及搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下SCR入口处NO在NOx中的比例发现,SCR状态下基本全为NO,其余2种状态下NOx中NO的体积比随温度升高而逐渐降低,排温在450℃时该比例下降到0.86;搭载DOC+DPF+SCR的ESC试验中CO转化效率为93%,HC转化效率为70%,NOx转化效率为90%,PM转化效率为51%,相比于搭载SCR的ESC试验,NOx的转化效率降低了3%。     

钒基SCR后处理技术在柴油机上的应用进展

 采用钒基催化器的选择性催化还原(SCR)后处理技术是中重型柴油车达到欧IV/V排放水平的主要技术途径。针对钒基催化器应用在柴油机上的优势,钒基催化器的性能优化和钒基催化器与其他后处理装置的集成3方面,综述了钒基催化器在柴油机上的应用进展。针对钒基催化器的优势,重点论述了NO_x转化能力,钒基催化器对THC,CO和PM排放的影响,温室气体排放,抗硫中毒能力和成本优势;针对钒基催化器的性能优化则分别从催化器体积对性能的影响,冷启动性能的优化,以及尿素溶液喷射策略改进和尿素喷雾改善等方面进行论述;对钒基催化器和DOC,DPF的不同布置方式进行了论述,并展望了钒基催化器的应用发展方向。     

柴油机排放的遗传算法优化研究

基于13工况国Ⅲ排放实验循环,应用遗传算法技术对一款国产4 L电控单体泵高速柴油机排放进行了全局优化. 优化的决策变量为喷射正时. 优化目标为在满足国Ⅲ排放约束目标的前提下使全局油耗最低. 通过较少的迭代计算得到了理想的优化结果. 结果表明,NOx和PM排放达到了国Ⅲ排放法规的标准,并且油耗最低.     

加装防爆组件对防爆柴油机性能的影响

矿用防爆柴油机作为无轨辅助运输车辆的动力装置有广阔的应用空间,但在进排气系统中加装防爆装置使得进排气阻力增加,发动机动力经济性恶化。对某型防爆柴油机原机与加装防爆组件分别进行台架试验得出:在防爆柴油机排气系统中增加防爆组件后,排气背压有较大幅度增加,动力性下降,燃油消耗率增加。排气系统中加装水洗箱小负荷运行时对CO、NO_x和PM排放影响不大,大负荷时三种排放均有明显增加;而加装全部防爆部件后,进排气系统阻塞严重,CO、NO_x和PM排放平均增幅分别为33.33%、15.08%、和53.23%。外特性排放测试结果表明,加装全部防爆部件后CO、NO_x和PM排放增幅较大,防爆柴油机性能严重恶化。     

基于电控燃气喷射技术的CNG发动机排放性能研究

为了实现CNG发动机的国Ⅳ排放,对CNG发动机排放废气中的THC、CO、NOx形成机理进行了分析,确定了精确的电控燃气喷射逻辑,并据此开发了TU5JP4CNG发动机电控燃气喷射系统,取得良好排放效果,满足国Ⅳ排放标准要求。     

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。     

分段喷射对柴油机噪声与排放影响的试验和模拟分析

研究了重型柴油机上有无预喷射、不同预喷油量和预喷间隔对燃烧噪声与污染物NOx和颗粒PM排放的影响,以及不同后喷油量和后喷间隔对NOx和颗粒PM排放的影响情况;利用CFD三维数值模拟分析了各参数的影响原因.结果表明：预喷射的引入,改善了燃烧噪声和燃烧过程的剧烈程度,并存在1.0 mg油量与/或45°CA间隔的预喷射方案而降低NOx生成且不增加颗粒PM的排放;后喷射的引入,降低了颗粒PM排放而对NOx生成影响很小.数值模拟结果揭示了后喷射引起的湍流运动是促进碳烟氧化的一个主要因素.     

预混引燃燃烧模式下甲醇比例 对防爆柴油机排放的影响

针对防爆柴油机尾气中NO_x和PM排量高,单使用尾气净化装置效果有限的现状,通过在CY25型柴油机上加装防爆装置,研究了甲醇预混合气聚甲氧基二甲醚(PODE)引燃燃烧模式下甲醇占能比对防爆柴油机排放的影响。试验结果表明:随甲醇占能比增加,PM和NO_x排放下降,较F-T柴油引燃PM排放最大降幅达70%;而THC、CO、HCHO排放会随甲醇占能比提高而上升。甲醇预混合气PODE引燃燃烧模式可以使防爆柴油机同时有效降低NO_x和PM排放。     

基于神经网络的柴油机NOx排放预测模型研究

传统的基于MAP图查表方式得到柴油机NOx排放的方法需要做大量标定实验,本文采用BP神经网络构建柴油机NOx排放预测模型．论文选取进气压力、进气温度、排气温度和发动机转速这4个量作为预测模型的输入量．考虑到柴油机NOx生成与其工作参数之间有时间迟滞,模型的输入量包含当前值和历史值．对输入数据做了归一化处理．在模型后处理模块对输出数据做反归一化处理．所提出的模型具有较高的预测精度．     

无空气辅助SCR系统添蓝控制器（DCU）硬件设计

SCR处理系统是当前柴油机排气后处理技术之一,能有效地去除柴油机排气中的NOx。该文依据无空气辅助SCR系统的功能需求,设计了一款添蓝控制器。试验证明,该控制器能满足试验要求。     

非热等离子体对柴油机尾气中NO_x的治理

为去除柴油机尾气中的氮氧化物(NOx),设计了一套基于介质阻挡放电形式的非热等离子体(non-thermal plasma,NTP)反应器。通过改变放电电压及模拟气体组分,考察了NTP对NOx的还原效果以及对BaO/Al2O3催化剂储存NOx的促进作用。结果表明,NTP直接还原NOx效率不高,但可将NO氧化成NO2;从NO向NO2的转化率随放电电压及含氧量的升高而增加;加入丙烯能提高直接净化NOx的效率;由于NTP的协同,催化剂的NOx储存能力在300℃下提高了68%。     

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RBF神经网络的船用柴油机NOx排放的预测

依据4190ZLC-2型船用四冲程增压柴油机实际试验测得的数据,利用MATLAB中的神经网络工具箱,建立了基于径向基函数神经网络（RBF）的柴油机氮氧化物（NOx）排放浓度的预测模型。在预测模型建立过程中选取柴油机油耗率（SFOC）、功率、转速等参数数值作为输入矩阵,柴油机的氮氧化物排放浓度作为输出矩阵。仿真结果表明:该方法预测精度高,可为控制氮氧化物的排放提供依据。     

基于一种新型喷油系统的船用柴油机NO x 排放试验研究

为了探索采用改进的机械式喷油系统以较低的成本使大功率船用柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ法规的可能性,在一台6PC2-6/2L型柴油机上开展台架试验,验证了自行研发的新型喷油系统,即交叉喷孔油嘴和调压孔式喷油泵,对于降低船用柴油机NOx排放的效果.试验结果表明：交叉喷孔油嘴所产生的扇形喷雾在柴油机气缸的空间分布范围广,混合气更为稀薄,有利于抑制燃烧温度,从而降低NOx排放;将新型喷油系统应用于该柴油机使NOx排放率降低14.3%,同时制动油耗率降低1.5%.新型供油系统进一步优化有望使该柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ排放法规.     

柴油机燃用生物柴油的特性

为了掌握柴油机燃用生物柴油时的性能变化，在四缸废气涡轮增压直喷式柴油机上燃用0^#柴油、脂肪酸甲酯和分别含有30％及50％（质量比）脂肪酸甲酯的混合柴油，在1800r／min和2200r／min全负荷工况下，进行了柴油机动力性、燃料经济性、HC、CO、NOx、排气烟度和自由加速工况下的排气烟度试验。通过对比发现，柴油机燃用含有脂肪酸甲酯的燃料对动力性、燃料经济性的影响较小，可以显著降低HC排放和排气烟度，但CO排放会略有增加，NOx排放则随燃料脂肪酸甲酯含量的提高有明显增加。研究表明，脂肪酸甲酯可作为柴油机的替代燃料，值得推广应用。     

降低轻型柴油机排放污染的新技术

通过对发动机燃系统进行多方面的改进,如采用复合油嘴和特殊和燃烧室实现的快速燃烧技术,配合以调节喷油量和喷油时间的电控技术可使发动机的排放大幅度降低,采用缸内排气绝热技术,可提高原机功率,降低油耗。