氧化型柴油催化器(DOC)与重型柴油机匹配应用及性能研究

氧化型柴油催化器(DOC)是重型柴油机重要的后处理之一。研究结果表明,HC和CO在DOC催化剂表面的氧化率都在90%以上,空速越高,转化效率越低;调节进气节气门开度是十分有效的排气热管理手段,减小节气门开度可以显著提高发动机排温,小负荷工况下更明显;较高的HC和CO浓度或较高的排温都会影响DOC催化剂表面NO氧化反应速率。适当控制节气门开度,可实现DOC入口温度250℃以上时HC正常起燃,即发生充分的氧化反应。

DOC/DOC＋CDPF对重型柴油机气态物排放特性的影响研究

基于AVL-PEUS傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究柴油机氧化型催化器(DOC)、柴油机氧化型催化器耦合催化型颗粒捕集器(DOC+CDPF)对重型柴油机一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(THC)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO_2)和二氧化硫(SO_2)气态物排放特性的影响。研究结果表明:相比单独的DOC,DOC+CDPF对CO具有更低的起燃温度,在催化剂活性位上THC比CO具有较强的吸附强度和活性位竞争优势,因此具有比CO更低的起燃温度;DOC和DOC+CDPF均能不同程度地减少NO、增加NO_2、减少总NO_x排放,减少NO的主要途径是氧化机理;在催化剂中添加氧化铈(CeO_2)能有效实现稀燃储硫、富燃释放硫的效果,增强催化剂的抗硫能力。

ART型柴油车排气后处理装置改造在用车排放控制效果研究

本文根据柴油机主要污染物生成机理,结合目前我国柴油机排气控制现状,介绍了贵州黄帝ART型柴油车排气后处理装置的组成构造及其排气后处理的工作原理,对ART型柴油车排气后处理装置改造在用柴油车污染物排放控制效果进行分析,最后指导改造安装步骤,并提出维护保养建议。

大型养路机械柴油机尾气净化装置的研制

铁路隧道内有砟道床在进行大型养路机械施工作业时,施工空间小,发动机废气浓度高,严重危害施工人员的健康及安全。为此研制了适用于大型养路机械的柴油机尾气净化装置。本文介绍了尾气净化装置的工作原理、结构设计,试验验证了其使用效果,给出了装置使用维护方法。

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%。

增压稀燃天然气发动机排放特性

为了研究增压稀燃天然气发动机的排放特性,对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、十三工况排放等试验,并在增加氧化型催化转化器后进行了相关试验,对试验结果进行研究分析,获得了天然气发动机的排放规律。结果表明：NMHC排放随空燃比增大先减少后增加,NOx排放随空燃比增大先增加后减少,在空燃比19～21左右达到最大值。NMHC比排放随转速升高略有降低,NOx排放随转速升高先减小后增加,发动机最低NOx排放点所对应的发动机转速为1600～1800 r/min。定MAP下,NMHC排放随点火提前角增大先降低后增加,NOx排放随点火提前角增大而增大。加I型氧化催化器后发动机NOx、CH4、CO、NMHC排放值分别减少了15%、97%、78%6、0%。试验结果表明,增压稀燃和氧化型催化转化器相结合是天然气发动机一种有效方案。

天然气发动机掺氢20%时瞬态排放性能研究

对天然气发动机掺氢20%(体积比)的瞬态性能进行了研究。主要研究包括不同催化器ETC循环排放的对比、不同加速加浓因子的排放对比以及20%天然气掺氢发动机(HCNG)与纯天然气发动机的排放对比。试验结果表明:三种催化器都能使天然气掺氢发动机排放达到环境友好型汽车标准。随着加速加浓因子的增大,发动机扭矩跟随性越好,但会造成各种排放同时上升,特别是NOx上升幅度很大。三种氧化型催化转化器转化效率大小排序为:ECOCATⅡ型>国产催化器>ECOCATⅠ型。对于这三种催化器来说,随着催化效率的提高,排气阻力加大,发动机动力性下降,燃料消耗率上升。掺入20%氢气后,在不带催化器的情况下,NOx、CO、NMHC、CH4排放和燃料消耗率相对于原天然气发动机分别下降51%、36%6、0%4、7%和7%。

增压稀燃天然气掺氢发动机排放特性

为了研究20％掺氢比的增压稀燃天然气掺氢（HCNG）发动机的排放特性，通过对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、ETC循环测试试验和加装氧化型催化器试验，获得了20％HCNG发动机的排放规律。CH4排放随着空燃比的增大先减少后增加；CO排放在高于理论空燃比后骤减；NOx排放随着空燃比的增大先增加后减少，在空燃比19～21左右达到最大值，1600～1800r／min时最低。CO、NOx随着点火提前角的增大而增加；CH4随着点火提前角的增大略有增加，并且点火提前角越大，对CH4排放的影响越小。加装催化器后，CO、CH4的转化效率均〉90％。试验结果表明：增压稀燃和氧化型催化器相结合是天然气掺氢发动机节能减排的有效方案。

硫含量对配备POC的柴油机颗粒物排放影响研究

为研究颗粒氧化型催化器(particle oxidation catalyst,POC)装置对柴油中硫含量的适应性,选取硫含量分别为350×10^(-6)和50×10^(-6)的两种车用柴油,在柴油机上进行排放试验,并进行颗粒物中的离子成分分析。试验结果表明:采用POC技术进行排放控制的柴油机使用高硫柴油有可能大幅度增加排气颗粒物中硫酸盐排放,从而大幅度增加颗粒物的质量排放,增加的硫酸盐的质量等效H_2SO_4·7H_2O的质量;柴油的硫含量对NO_x排放的直接影响很小;改进POC系统中柴油氧化催化剂(diesel oxidation catalyst,DOC)的配方,如减少催化剂中贵金属的使用量,以减少SO_2转化为硫酸盐的比例,能有效降低使用高硫柴油柴油机的颗粒排放。

柴油机后处理技术研发的最新动态

总结了自2008年以来柴油机后处理系统中NOx的吸收处理和微粒(PM)过滤方面国外的最新技术,并简单介绍了这些新技术的工作原理和工作工程。其中包括降低HC和CO排放的新方案,增压器前端氧化型催化器PreTurbo Metalit;与SCR密切相关的技术,集成式SCR系统、尿素热分解混和器和燃料处理器;还有降低微粒排放的新技术,SiC微粒过滤器、烧结金属过滤器SMF-AR和Powertrap微粒过滤器。

DOC/CCRT老化对柴油公交车气态物排放特性的影响

基于重型底盘测功机,研究新鲜及老化氧化型催化器(DOC)、氧化型催化器耦合催化型颗粒捕集器(DOC+CDPF,CCRT)对在用国Ⅲ柴油公交车进行中国典型城市公交车循环CCBC时一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(THC)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO_2)和氮氧化物(NO_x)、二氧化碳(CO_2)等气态物排放特性的影响.结果表明:采用新鲜及老化DOC/CCRT,均可以降低CO、THC、NO排放,增加NO_2排放,NO_x及CO_2排放基本不变;在怠速、加速、减速及匀速这4种工况下,新鲜DOC比老化DOC对CO、THC氧化效率好,新鲜CCRT比老化CCRT对THC氧化效率好,但老化CCRT对CO氧化效率更好,新鲜DOC/CCRT比老化DOC/CCRT对NO减少幅度高,对NO_2增加幅度高,但对NO_x排放总量基本无影响.

不同CDPF贵金属负载量对柴油公交车VOCs组分排放影响

基于重型底盘测功机,利用质子转移反应质谱(PTR-MS)研究了柴油公交车在中国典型城市公交车循环(CCBC)下,不同CDPF贵金属负载量对尾气中挥发性有机物(VOCs)组分排放特性的影响.结果表明,柴油公交车VOCs主要组分为含氧有机物(OVOCs)、芳香烃和烯烃等,且OVOCs占比达50%以上;在贵金属成分、配比相同时,VOCs减排率随CDPF贵金属负载量增加而增加:贵金属负载量为15 g·ft^(-3)(A型后处理装置)、25 g·ft^(-3)(B型)和35 g·ft^(-3)(C型)时,VOCs总量的减排率依次为36.2%、40.1%和41.4%.C型后处理装置对烷烃全循环减排率高达70.2%,且对OVOCs的催化有微弱优势;对于不饱和烃类,3种不同贵金属负载量的后处理装置均有一定催化效果,但无明显差异;A型对含氮有机物减排率可达50.5%,但减排率随贵金属负载量增加而降低.采用DOC+CDPF后能较好地降低公交车VOCs排放量进而降低臭氧生成潜势(OFP).同时考虑不同方案减排效果与成本因素,当加权系数分别为0.8和0.2时,B型为最优方案.

潍柴HPDI发动机

主要性能特点:采用氧化型催化器,在压缩上止点前用5%的柴油喷入气缸引燃,95%的天然气以300bar的压力喷入到火焰中成为主燃料;无节流阀发动机负载控制,高压直喷喷嘴根据共轨喷射发动机设计,能够进一步提升性能,降低燃料消耗、排放和噪音;零部件通用性高,无需改动活塞和发动机本体,其运转形式与柴油机相同。