柴油机新型排放控制系统



柴油机新型排放控制系统

柴油机燃烧NOx和PM排放之间存在此消彼长的关系。随着排放标准的日益严格，在优化燃烧系统的基础上结合后处理技术同时降低NOx和PM排放。选择性催化还原（SCR）系统是目前最受关注的降低NOx排放的后处理方法之一，柴油颗粒过滤器（DPF）是降低PM排放的有效途径。然而，将上述两种系统同时应用在汽车上时，系统较为复杂，难以兼顾柴油机的排放特性、动力特性及循环热效率。介绍了一种新型后处理系统即SCRF系统，其提高NOx转化率的同时可对不同催化剂及发动机热管理控制策略进行评价，分析不同策略对NOx转化率的影响。

该新型SCRF系统即涂覆SCR催化剂的DPF，其将SCR催化剂如铜沸石等涂覆在具有高孔隙率的壁流式DPF基底表面，在过滤体的壁面既能将沉积的碳烟催化氧化，又能在还原剂作用下高效催化还原NOx。在设计新型SCRF系统时，共设计了4个不同的系统：①在标准基底上结合柴油氧化催化剂（DOC）、催化过滤器（CSF）和SCR；②在标准基体上结合DOC、SCRF和SCR；③在高孔隙率基体上结合DOC、SCRF和SCR；④在高孔隙率基体上结合DOC和SCRF。试验时，关闭发动机的EGR系统，将尿素作为催化剂通过一个空气辅助水泵混入排放的废气中，并将一个静态混合器置于排气歧管之后，以确保催化剂和排气的均匀混合。试验采用本田公司800HP测功机，并选择标准瞬态测试循环作为循环工况。进气流量采用美国斯亚乐空气流量计测量，采用日本崛场公司MEXA 7500D排放气体分析仪和傅氏转换红外线光谱分析仪测量发动机CO、HC和NOx排放，采用K型电偶温度计测量排气温度。试验结果表明，由于第3个系统中SCRF组件置于靠近排气口处，使得SCR能够较快地达到其工作温度，因而第3个系统显示出较高的NOx转化率，达到了95%。

MojghanNaserietal.SAE 2014-01-1525.

编译：陈丁跃