国外柴油机排放法规与排放控制技术发展现状

介绍了以美国、欧洲、日本为代表的三大车用柴油机排放法规体系,简述了柴油机排气微粒捕集器技术和氮氧化物(NOx)排放控制技术的发展现状.为我国制定自己的柴油机排放法规和提高我国的柴油机排放控制技术水平提供了参考和借鉴.     

等离子体放电柴油机后处理技术

针对柴油机废气排放中的主要污染物炭烟微粒和NOx,十多年来各国在大力开发非热放电等离子体柴油机后处理技术，为此总结了电晕放电，阻挡放电，以及结合其他方法进行捕集炭烟微粒和去除NOx等研究的主要结果，讨论了存在问题和近期进展，最后对非热放电在该方向上应用研究的发展趋势作一展望。     

浅谈应用捕集器降低柴油机微粒物排放

本文通过对柴油机捕集器的工作机理、捕集器再生方法及在先进国家应用的研究和分析,阐明柴油机上加装捕集器是降低柴油机微粒物排放的有效方法。     

炭化微米木纤维滤芯柴油机排放纳米颗粒吸附特性

为了有效净化柴油机排放的纳米级碳烟颗粒(纳米颗粒),以炭化微米木纤维材料制备柴油机尾气微粒捕集器滤芯.分析炭化微米木纤维滤芯及柴油机排放颗粒物特性,并利用巨正则系综蒙特卡罗法(GCEMC)模拟纳米颗粒在炭化微米木纤维活性炭孔中的吸附特征,进而利用柴油机尾气微粒捕集器性能检测试验台对活性炭孔吸附纳米颗粒的蒙特卡罗模拟结果进行验证.结果表明:当柴油机微粒捕集器中尾气温度为470 K,捕集器前部压力由102.5 kPa过渡到125.0 kPa时,炭化微米木纤维滤芯吸附纳米粒子平均数密度的GCEMC模拟结果约为6.28×107cm-3,试验结果约为5.60×107cm-3,模拟结果和试验结果基本一致,该方法可以用来进行炭化微米木纤维滤芯吸附纳米颗粒过程的模拟研究.     

部分流颗粒捕集器效率及对发动机性能的影响

颗粒捕集技术是降低柴油机颗粒物排放的最有效的手段之一,但是加装部分流颗粒捕集器后会对柴油机的性能产生一定影响。本试验在发动机台架上进行了柴油机的欧洲稳态循环（ESC）测试,随着捕集器内沉积颗粒物的增多,分析了捕集效率对柴油机排气背压、燃油经济性以及排放特性的影响。试验结果表明：加装部分流颗粒捕集器后柴油机 NOX排放变化不明显,但是随着沉积颗粒物的增多,最终燃油消耗率增加4％左右,排气背压上升约9 kPa。     

微粒捕集器捕集效率影响因素的模糊综合评价

利用模糊层次分析法,综合考虑柴油机微粒捕集器捕集机理各项影响因子对捕集机理的相互影响,将相互关联的复杂评价系统分解成若干独立分层的系统,建立了柴油机微粒捕集器捕集机理的综合评价模型.结果表明,壁厚、孔隙率和微孔孔径对主要捕集机理影响最显著,而孔密度、直径和长度对主要捕集机理的影响属于次要因素.孔隙率对扩散机理的影响占绝...     

不同气氛下柴油机排气微粒的燃烧特性实验研究

柴油机排气微粒捕集器的关键技术之一就是捕集器的再生.应用热重/差热同步分析仪,在空气、氧气两种气氛下对柴油机排气微粒进行燃烧特性实验,并就微粒的失重曲线和燃烧特性曲线、燃烧特征参数以及燃烧反应动力学等方面进行了分析.结果可以为柴油机排气微粒捕集器再生技术的实施提供指导和依据.     

柴油机微粒捕捉器捕集效率模型的研究

在深床微粒捕集效率经典理论的基础上 ,结合柴油机排气的特点 ,从宏观的角度建立了一个计算捕捉器内气流中的微粒分布及微粒捕集效率的基本数学模型 ,这个模型可以更确切地描述捕捉器内微粒的捕集过程及影响微粒捕集效率的各种因素 ,为柴油机排气微粒捕捉器的优化设计及进一步建立定量的捕捉器微粒捕集数学模型提供了基础 .     

柴油机微粒捕集器劣化性能参数灰色关联分析

为有效地对柴油机微粒捕集器劣化性能影响因素进行分析,并得到各因素的影响程度,建立了微粒捕集器再生仿真模型,以无量纲再生效率作为微粒捕集器劣化性能评判参数,通过不同参数的组合进行仿真计算,基于灰色关联理论将仿真结果进行了灰色关联分析.研究结果表明:微波功率、排气温度、排气氧含量、微粒沉积量和灰烬沉积量的关联度均大于0.5,均为影响微粒捕集器劣化性能的主要参数,其中灰烬沉积量的关联度最大,是最主要的影响因素,说明用灰色关联分析方法分析微粒捕集器的劣化影响因素是有效的.     

喷油助燃式微粒捕集器在公交车上的应用

柴油机具有高燃烧效率,但颗粒排放物却比汽油机高几十倍。目前控制柴油机颗粒排放最有效的方法是加装微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)装置,然而其再生一直是一项尚未完全解决的难题。文章设计了一套旁通助燃式微粒捕集器装置,介绍了其结构和工作原理,进行了性能检测和实际公交车运行,给出了验证分析结果,证实该套装置实际应用的可靠性。研究结果具有一定的实用价值。     

低温等离子体处理柴油机有害排放试验

根据低温等离子体的产生原理和柴油机有害排放物的生成特点,设计了结构和功能具有实用性的等离子体反应器;通过静态试验研究了介质阻挡放电的放电特性及其影响因素,探讨了低温等离子体的化学反应机理;通过柴油机台架试验对低温等离子体处理柴油机排气中的碳烟和NOx进行了研究．结果表明。选用介电常数较大、厚度较薄的介质材料以及合适的放电间隙容易产生强烈的放电,低温等离子体对碳烟具有较高的去除率,亦可有效减少NO,而NOx总量基本不变．排气在等离子体反应区内的有效滞留时间是影响转化效率的重要因素．     

非平衡等离子辅助催化对柴油机排放的影响

分析了非平衡等离子和介质阻挡放电的产生机理．根据非平衡等离子产生活性基体的特点,建立了非平衡等离子辅助催化对柴油机有害排放的转化模型．采用蜂窝式介质阻挡放电反应器辅助催化装置,在台架试验上研究了不同试验方案对降低有害排放的影响．试验结果表明在不添加催化剂的情况下,NOx的总量基本不变,表明非平衡等离子气相区内主要是将NO氧化为NO2;添加催化剂后,NOx的总量明显下降,表明NO2被还原为N2．同时PM颗粒与强氧化性的活性基体反应生成CO2得以大幅度降低,证明了利用非平衡等离子辅助催化技术可以有效降低柴油机NOx和PM颗粒排放．     

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%。     

一种新型含氧燃料对柴油机燃烧特性的影响

为解决柴油机的碳烟颗粒和氮氧化物排放难以同步降低的矛盾,在一台TY1100直喷柴油机上对新设计的一种含氧添加剂乙酸-2-甲氧基乙酯(MEA)和柴油的混合燃料进行了燃烧和排放的试验研究.结果表明:MEA可与柴油实现良好的互溶;在相同的工况下,随着混合燃料中MEA比例的增加,柴油机缸内的最高压力变化较小,但滞燃期略有延长,瞬时放热率增加,燃烧持续时间变短;MEA可以显著降低柴油机的碳烟排放,可使HC和CO的排放有一定程度的降低,但对发动机NOx的排放没有明显的影响;在不改变发动机结构参数的条件下,当燃用体积分数为15%的MEA混合燃料时,发动机的碳烟排放平均降低约50%,发动机的标定功率下降约5%,而热效率提高约2%.     

柴油机红外再生微粒捕集系统试验研究

开发了采用壁流式蜂窝陶瓷作为过滤材料,利用红外辐射及柴油机废气进行再生的新的柴油机排放微粒后处理系统.该系统具有结构简单、可靠性高、实用性好的特点.在6110A柴油机台架上对系统的样机进行了碳烟过滤特性及再生特性的试验研究.试验结果表明:系统的碳烟过滤效率高达95%,排气背压低,再生效率超过89%,工况适应性好.后处理系统通过废气流量及再生点背压对红外再生过程进行控制的方法是有效的.     

增压直喷柴油机EGR系统开发及试验分析

研究了增压直喷柴油机采用废气再循环(EGR)技术及其应用,设计了一套电控系统以降低NOx的排放．通过发动机负荷特性试验的对比分析,证实了所设计的EGR系统的实际控制效果．     

燃油掺水降低柴油机废气中的氧化氮

内燃机废气中的氧化氮(NO_x)不仅对人体直接有害,而且是引起大气光化污染的主要原因之一。燃油掺水能明显降低废气中的氧化氮。采用油包水(W/O)型的乳化油作燃料,可保护发动机零件不受腐蚀。本文介绍了用燃油掺水法净化柴油机废气中的氧化氮的实验结果。并作了理论探讨。     

进气预混甲醇柴油机电控系统

针对进气预混甲醇燃料柴油机，研制开发了控制甲醇喷射的电控系统．试验结果表明，系统可根据柴油机的转速、负荷和冷却液温度等发动机状态参数实现对喷醇量和喷醇时刻的精确控制．在柴油机中等负荷以后，利用在进气管控制喷入的甲醇量，替代柴油机负荷增加后所需的柴油量，有效地降低了碳烟和NOx的排放量，甲醇的当量比油耗与纯柴油的油耗相比明显下降，扭矩有所增加．     

应用燃气汽车对北京市机动车排放的影响

北京市可用的燃气汽车已达4.9万辆。为评估其影响和为下一步制定政策提供依据,应用修正的M OB ILE 5和PART 5模型估算汽、柴油车的排放系数,并结合国内外测试数据估算燃气汽车的排放系数,进一步计算应用燃气汽车前后的排放量。结果表明,应用单燃料压缩天然气(CNG)车替代柴油公交车的措施最有效,单车削减尾气颗粒物和NOx排放的比例达91%和59%,2003年削减总量约为91 t和1.5 k t,占出租车和公交车使用燃气时排放削减总量的91%和88%;但HC和CO排放增加。今后应加强CNG公交车的维护保养,在发展液化石油气(LPG)汽车时应选用单燃料车。     

柴油机进气预混甲醇降低碳烟与NOx排放的试验研究

介绍了在发动机进气系统加入不同预混量甲醇对柴油机碳烟和NOx排放的影响.采用一种组合燃烧模式,该模式是指低负荷时发动机仅燃用柴油,中等以上负荷燃用柴油与预混甲醇.试验在一台改装的喷醇发动机上进行.与原柴油机性能进行的对比表明,采用组合燃烧方式的喷醇发动机的碳烟、NOx排放以及经济性明显优于原柴油机.同样工况下碳烟和NOx排放分别可以减少40%和15%以上,同时燃料消耗率也有大幅度改善.