车用柴油机排放污染及其控制

柴油机以其良好的经济性、动力性和工作可靠性而成为车辆的主要动力源之一,但其排放物对环境的污染也不容忽视。分析了柴油机排放物中微粒(PM)及NOX的生成机理、影响因素,并从机内净化的角度提出了同时控制PM及NOX排放的思路。阐述了从根本上解决柴油机排放污染物的预混合气燃烧技术及未来柴油机的复合燃烧系统。     

生物柴油-柴油混合燃料性能和排放的实验研究

实验研究了由地沟油甲酯化得到的生物柴油和柴油的混合燃料在单缸四冲程柴油机中的燃烧性能和尾气排放,生物柴油的添加体积分数分别为10%,20%和30%.结果表明,由于生物柴油热值较低,混合燃料的油耗率比纯柴油高出10%左右;NOX,CO和CO2的排放浓度随柴油机输出功率的增大而升高,随着生物柴油浓度的升高,NOX和CO2的排放浓度呈先上升后下降的趋势,而CO的排放浓度则逐渐降低至纯柴油的排放水平;尾气烟度随生物柴油浓度的增加而明显降低.     

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)。     

混合燃料的内燃机性能实验研究

为探究石油燃料的理想替代能源,以柴油、正丁醇、乙酰丙酸乙酯、生物柴油为基原料配制混合燃料,并在一台单缸常柴L22柴油机实验平台上,进行不同工况条件下的内燃机动力性、经济性和排放性能实验,探究在不同基原料、不同配制比例条件下,内燃机的有效输出功率P、燃油消耗率Be、PM、HC、CO、NOX随转速和负荷的变化趋势.结果表明,在柴油机不做任何改变的情况下,混合燃料可直接适用于柴油机,相对于柴油,混合燃料的输出功率略有降低,燃油消耗率有不同程度的升高;掺入含氧生物质燃料,PM、CO的排放有所降低,HC、NOX排放略有上升,掺入的生物质基原料含氧量越高、掺入比例越大,变化趋势越明显.     

柴油机燃用乙酰丙酸乙酯-柴油混合燃料的试验研究

采用柴油机台架试验,测量了乙酰丙酸乙酯(Ethyl Levulinate,EL)-柴油混合燃料的燃烧排放性.结果表明:在不作任何调整的情况下,几种混合燃料均可直接用于柴油机.随着输出功率升高,油耗率均逐渐减低,达到最低值后逐渐升高,NOX、CO、CO2和烟度排放整体上都是增加的,HC的排放变化趋势不明显.随着EL混合比例的增大,油耗率有所增大,HC、NOX和CO2的排放整体上均逐渐增大,CO和烟度排放的变化在低功率运行时并不明显,在输出功率较大时,随EL含量的增加明显地降低.研究EL与柴油混合燃料的燃烧排放特性,为EL作为柴油替代燃料的应用推广提供参考,有利于生物质资源的合理化、规模化利用.     

预主喷多参数对柴油机性能影响规律的仿真研究

柴油机排放控制存在NOX与Soot此消彼长问题。选取4100QBZL柴油机,以主喷提前角、预主喷间隔、预喷量、预喷持续期为研究对象,用正交试验,并采用AVL-FIRE软件进行仿真模拟。结果表明:预主喷间隔对柴油机各性能影响最大;预喷持续期对动力性较显著;预喷量对Soot排放影响最大,对动力性及NOX影响较微弱;得到在保证动力性前提下,同时降低NOX与Soot排放量的多次喷射参数优化组合。     

二元煤基燃料柴油机的NO_X和颗粒物排放研究

通过发动机台架试验研究了F-T柴油引燃甲醇在柴油机上的NOX和颗粒物(Particulate matter,PM)排放以及二者之间的平衡问题。结果表明:柴油机燃用二元煤基燃料较F-T柴油NOX和PM排放最高降低45.8%和41.2%;0.30 MPa和0.60 MPa,1 600 r/min时,NOX排放较低;PM排放在2 000 r/min下最低,在1 200 r/min下最高;0.45 MPa,1 200 r/min和2 000r/min时,供油时刻为20°CA BTDC附近可以得到较低的PM排放和较低NOX排放,而在1 600 r/min下二者出现tread-off关系。F-T柴油引燃甲醇在柴油机上可以同时有效降低NOX和PM排放。     

660MW超临界锅炉降低NO_X排放的调整优化

本文介绍了NOX产生的条件、控制手段以及火力发电厂中降低NOX排放的技术。结合河北某电厂4号锅炉所进行的低NOX燃烧调整试验,说明了所采取的优化措施,以及在实际运行中所取得的较好的优化效果。对于火电厂降低NOx排放、运行方式优化和节能减排工作有着一定的参考价值。     

降低船舶柴油机NOx的排放

为进一步降低柴油机NOx排放,对柴油机的扫气系统提出了一种设计方案．该扫气系统可以实现随柴油机的负荷变化,适时适度改变柴油机进气湿度．增加扫气空气的相对湿度,可以显著降低船舶柴油机NOx排放．对现有船舶柴油机的改造和新柴油机的设计具有参考价值．     

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.     

二元煤基燃料柴油机的NOx和PM排放研究

通过发动机台架试验研究了F-T柴油引燃甲醇在柴油机上的NOx和PM排放以及二者之间的平衡问题。结果表明：柴油机燃用二元煤基燃料较F-T柴油NOx和PM排放最高降低45.8%和41.2%;0.30MPa和0.60MPa,1600r/min时,NOx排放较低;PM排放在2000r/min下最低,在1200r/min下最高;0.45MPa,1200r/min和2000r/min时,供油时刻为20°CA BTDC附近可以得到较低的PM排放和较低NOx排放,而在1600r/min下二者出现tread-off关系。F-T柴油引燃甲醇在柴油机上可以同时有效降低NOx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．     

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.     

LPG/柴油双燃料在船柴上的试用和性能学习

将船用4D42增压、中冷、直喷型柴油发电机改进为燃用LPG/柴油双燃料能源发动机进行了实验与性能测试.结果表明,采用机电联合控制双燃料发动机与原柴油机相比,动力性能基本相同,排放烟度大幅度改善,但CO,HC,NOx排放量有所不同.     

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。     

Integrated modeling of nitrogen oxides formation in diesel engines

To account for the effects of both chemistry and flow turbulence, the present study proposes an integrated NO sub-model that combines the extended Zel'dovich mechanism and engine CFD computations to simulate the NO histories in a diesel engine. NOx sub-model parameters and pollutant formation mechanisms can be more easily investigated by solving the NOx sub-model. The new NO formation model incorporating the effects of both chemical kinetics and turbulent mixing was applied to simulate a diesel engine with a quiescent combustion chamber, and one with a re-entrant combustion chamber; the premise of the model being the reaction rate is mainly determined by a kinetic timescale and a turbulent timescale. The results indicate that the predicted NO formulation from the new model agrees well with the measured data. As the utilization of fossil fuels continues to increase, the control of NOx emissions is a worldwide concern; and it is imperative to understand fully the NOx reaction processes in combustion systems. This technology has the potential to enhance the application of various combustion techniques used to reduce NOx emissions from practical combustion systems.     

基于比功率与发动机功率的重型柴油车实际道路排特性研究

重型柴油车在实际道路上的污染物排放备受关注。利用便携式排放测试系统(PEMS)收集了重型柴油货车OBD数据和排放数据,引入重型车比功率(VSP)和发动机功率分别研究了其对柴油车排放的影响及二者间的关系。结果表明,96%以上行驶处于VSP区间[-10 10]kW.t-1,CO、NOx排放随VSP增大先升高后降低;CO2排放随VSP增大而增大。CO、NOx排放随发动机功率增大先升高后降低;CO2排放随发动机功率增大而增大。VSP大于0kW.t-1且发动机功率小于55kW时CO排放因子较高;VSP大于0kW.t-1且发动机功率小于55kW时NOx排放因子较高;随着VSP与发动机功率逐渐增大时CO2的排放因子逐渐增大。该研究成果为重型柴油汽车的排放控制提供了一定的技术参考。     

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。     

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。