柴油机Urea-SCR催化器转化效率影响因素研究

为了研究影响选择性催化还原(SCR)催化器氮氧化物转化效率的主要因素,运用计算流体动力学(CFD)和化学反应动力学的方法,对催化器载体表面的选择性催化还原过程进行了数值仿真和试验验证.结果表明,温度是影响SCR催化器氮氧化物转化效率最主要的因素,SCR催化器的最佳反应温度在350 ～ 450℃之间,空速对SCR低温转化效率有一定影响,增加NO2的浓度可提高催化器的转化效率,但NO2与NOx的体积比需控制在50％内.     

柴油机后处理技术的研究进展

选择性催化还原技术SCR和氮氧化物存储催化还原技术NSC是当前主流的降低柴油机NOx排放的后处理技术。为此,详细阐述了两种技术的反应机理、系统组成和工作过程,提出了系统在实际应用中存在的问题并给出了相应的解决方案。最后,提出了一种实用新型的组合技术可以改善SCR系统在低温工况下转化效率低的问题。     

SCR系统NO_x催化还原反应模拟仿真研究

利用仿真软件AVL BOOST建立了针对选择性催化还原(SCR)反应过程的计算模型,对影响NO_x催化转化效率的因素进行了模拟仿真。通过小样试验测试了在不同温度、氨氮比、空速、热老化时间条件下NO_x转化效率,确定反应温度窗口宽度的变化情况。结果表明,试验与模拟的对比分析结果较为吻合,NO_x转化效率会随着温度升高而呈现先增高后降低的趋势;在合理控制氨泄漏的情况下,适当增加氨氮比可以提高NO_x转化效率;低温时,NO_x转化效率随着空速比的提高而减小;对催化剂进行快速热老化后,性能出现一定的衰减。反应温度窗口宽度介于240～500℃之间。     

柴油机SCR系统尿素分解效率研究

提出柴油机SCR系统尿素分解效率的理论计算方法。试验研究了柴油机SCR系统尿素分解效率、NOx转化效率以及NH3泄漏量的关系,分析了空速、氨氮比、SCR温度对三者的影响。结果表明,NOx的转化效率与尿素分解效率的变化趋势基本相同;在催化剂活性温度范围内,尿素水溶液最终分解出NH3的效率都在90%以上;随空速的增大,尿素分解效率先增大再减小;氨氮比为1时,NOx的转化效率较高,但是NH3的泄漏量超出限值;氨氮比对尿素分解效率几乎没有影响;排气温度上升时,尿素分解效率增大。空速和SCR温度是影响尿素分解效率的最大因素。提出的计算方法能够呈现尿素分解效率的变化趋势,为提高SCR系统工作效率提供了依据。     

柴油机SCR后处理系统控制策略

国Ⅳ/Ⅴ柴油机采用SCR后处理技术相比其它技术有更多优势。为开发NH3-SCR后处理系统控制策略,采用试验与仿真相结合的方法,首先应用状态机理论设计SCR系统协调控制策略,并在Matlab平台中进行仿真测试,然后通过台架试验对建立的原机排放预估模型、催化器内部氨氮反应当量比计算模型和NH3目标覆盖度预估模型进行测试和标定,最后完成催化器载体瞬态温变滞后修正算法和瞬态工况NH3泄漏控制策略。设计的SCR控制系统瞬态工况的鲁棒性好,NOx转化率控制在60%左右,NH3泄漏平均值控制在1.0×10 -5 以下。将基于本系统控制策略的计量控制单元（DCU）应用到目标发动机,ESC和ETC试验测试的NOx比排放分别为3.01g/(kW·h)和3.15g/(kW·h),满足国Ⅳ标准。     

车用Urea-SCR系统NO_x动态转化效率的试验研究

为使Urea-SCR技术应用于拖拉机用柴油机,研究了Urea-SCR系统的NOx动态转化效率的影响因素。在发动机排放试验台上,使用6L280柴油机和产品SCR系统,采用SCR性能动态测试方法,考察了发动机整个工作区域的SCR动态过程。试验结果表明,一定条件下NOx动态转化效率与催化器氨存储量呈二次多项式关系,催化反应温度对此影响很大,空速影响很小;NOx动态转化效率的变化规律可用四维脉谱表达。     

降低直喷式柴油机HC排放的试验研究

针对自然吸气直喷式柴油机，试验研究了喷油嘴压力室容积、喷油压力、喷孔直径、喷孔锥角、喷油提前角和空燃比等对ＨＣ排放的影响。试验结果表明，减少喷油嘴压力室容积，提高喷油压力，减小喷孔直径，适当加大喷孔锥我和小负荷时喷油提前角域可大幅度降低柴油机ＨＣ排放。     

车用柴油机缩口型燃烧系统参数优化试验研究

在小型增压直喷式柴油机上采用缩口排放型燃烧室，对其喷射系统参数进行匹配试验研究。试验结果表明，在不影响柴油机性能的前提下，通过喷射系统参数的优化匹配，有效地改善了排放特性。     

预喷射控制柴油机NO_x和烟度排放作用的试验研究

以某四缸电控高压共轨柴油机为对象,试验研究了预喷射在控制柴油机NOx和烟度排放中的作用。通过优化预喷射量、预喷与主喷间隔,寻求最佳的控制NOx和烟度的预喷参数。试验结果表明,预喷射在全工况范围内都能降低NOx的排放,但对降低NOx有力的措施却无法有效降低烟度;较大的主预喷间隔、较大的预喷量,NOx排放较低;适当的主预喷间隔、较大的预喷量有利于降低烟度;预喷射虽不能从根本上解决NOx和炭烟排放中的矛盾,但适当的主预喷间隔和预喷量可在烟度基本不变的情况下,大幅度降低NOx排放量。     

用排气再循环降低柴油机氮氧化物排放的实验研究

提出采用柴油机微粒袋滤器为柴油机排气再循环提供干净再循环气体的方法 ,在 1 1 1 0型直喷式柴油机实验台上进行了用排气再循环 (EGR)降低柴油机氮氧化物 (NOx)的研究工作。结果表明 :采用 EGR方法能够十分有效地降低柴油机 NOx 的排放浓度 ,NOx 的降低率可达到 5 0 %～ 6 0 %。发动机处于中、小负荷工况时 ,采用EGR方法的效果十分显著 ,当 EGR率为 30 %左右时 ,发动机的排放及综合性能比较好 ;若用较大的 EGR率 (5 0 %左右 ) ,效果更加明显 ,但发动机经济性明显恶化。发动机在大负荷工况工作时 ,不宜采用 EGR,因为此时发动机的经济性明显下降 (油耗升高率 >2 % ) ;若发动机的性能允许 ,也只能采用较小的 EGR率 (<1 0 % )     

柴油机各缸工作不均匀性对NOx排放量的影响

采用高速数据采集系统实测直喷式柴油机气缸压力,通过气缸压力计算分析燃烧放热规律,建立了由放热率预测直喷式柴油机NOx排放的模型,并验证了该模型的精度与准确性。通过实测多缸柴油机各缸压力,利用该模型计算各缸在各工况下的NOx排放,分析了柴油机各缸工作不均匀性对NOx排放的影响。结果表明,多缸机由于各缸压力不均匀,其NOx排放量有一定的差别,气缸压力大,NOx排放量也大;降低柴油机各缸工作不均匀性可降低NOx排放量。     

多级喷射对柴油机燃烧与NOx排放影响的数值模拟

基于KIVA-3V程序并应用引导喷射策略,对柴油机燃烧过程与NOx排放进行了数值模拟研究。研究结果表明：与传统的单级喷射相比,引导喷射可缩短主喷滞燃期,降低最高燃烧温度,从而降低NOx排放。若引导喷射提前角过小,则NOx排放降低较少;若引导喷射提前角过大,则NOx排放增加。在11°CA的引导喷射提前角、15%的引导喷射量和4°CA的主喷提前角下,NOx排放降低了约13%。     

多级喷射对柴油机燃烧与NO_x排放影响的数值模拟

基于KIVA-3V程序并应用引导喷射策略,对柴油机燃烧过程与NOx排放进行了数值模拟研究。研究结果表明:与传统的单级喷射相比,引导喷射可缩短主喷滞燃期,降低最高燃烧温度,从而降低NOx排放。若引导喷射提前角过小,则NOx排放降低较少;若引导喷射提前角过大,则NOx排放增加。在11°CA的引导喷射提前角、15%的引导喷射量和4°CA的主喷提前角下,NOx排放降低了约13%。     

降低车用柴油机排放的新技术

分析了柴油机排放及其危害,阐明了通过采用新结构和新技术可以有效控制柴油机的排放,为降低车用柴油机排放提供了可靠的理论依据。     

降低柴油机排放的方案

柴油机的排放物主要是NO和PM.根据NO和PM的生成机理恰当地设计柴油机的燃烧过程,将有效地减少其排放.在讨论高压缩比与高压喷射等因素对柴油机燃烧过程积极影响的基础上,提出了使用高压缩比与利用高压共轨喷射系统实现"靴型"喷油率和高压喷射,以及使用其他措施改善柴油机燃烧过程的方案,来实现降低柴油机排放的目标.     

S195型柴油机燃用柴油/甲醇双燃料排放特性试验

在S195型柴油机基本不改变其结构和调整参数的基础上,实现了柴油/甲醇双燃料排放特性的台架试验,分析了供油提前角(fθd)的变化对柴油/甲醇双燃料中NOx和CO排放的影响。推迟供油提前角,双燃料的CO排放增加,NOx排放降低。并在等转速和等过量空气系数条件下,研究了甲醇掺入量对NOx和CO排放影响的规律和原因。CO排放随甲醇掺入量的增加而下降,但掺入甲醇使NOx排放升高。