降低柴油機(jī)NO-,X-排放的SCR系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、隨著柴油機(jī)排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，后處理技術(shù)是滿足歐IV及以上排放法規(guī)必須采用的技術(shù)措施。在商用車滿足歐IV和歐V排放法規(guī)技術(shù)路線中，目前國際上普遍采用兩種技術(shù)路線，其一是通過燃燒系統(tǒng)優(yōu)化降低微粒排放采用選擇性催化還原(SCR)降低NOx排放；其二是通過廢氣再循環(huán)(EGR)降低NOx排放采用微粒過濾器后處理技術(shù)。 通過大量的理論和國外應(yīng)用情況分析，作者認(rèn)為SCR技術(shù)更適合我國當(dāng)前國情。為此，本文在YC6L350-40重型柴油機(jī)上對選

2、用SCR后處理技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究，并成功開發(fā)了國內(nèi)第一臺滿足歐Ⅳ排放商用柴油機(jī)。研究內(nèi)容包括SCR系統(tǒng)的基礎(chǔ)特性研究，還原劑劑量控制策略的制定，SCR系統(tǒng)的評價(jià)驗(yàn)證試驗(yàn)以及低溫運(yùn)行條件下和使用高硫柴油SCR系統(tǒng)的適用性研究，并對SCR技術(shù)應(yīng)用存在問題進(jìn)行了分析。 本文首先研究了氧化還原型金屬氧化物催化劑的作用機(jī)理和氨氣(NH3)-SCR反應(yīng)的原理，對計(jì)量單元流量特性進(jìn)行了標(biāo)定，并對計(jì)量閥開啟頻率進(jìn)行了研究。通過試驗(yàn)與理論相結(jié)合的

3、研究方法，繪制了發(fā)動機(jī)NOx原機(jī)排放脈譜圖、排氣背壓脈譜圖、催化器的降低量脈譜圖以及NOx最大轉(zhuǎn)化率脈譜圖，通過脈譜圖與計(jì)量裝置流量特性標(biāo)定結(jié)果，初步制定了穩(wěn)態(tài)下還原劑劑量控制策略。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)動機(jī)排溫和尿素水溶液溫度對控制策略進(jìn)行了修正，同時(shí)SCR系統(tǒng)氨氣滑失不易控制，提出了對還原劑劑量控制策略進(jìn)行催化劑儲氨能力修正的思路。按照GB17691-2005《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法》中對采用

4、排氣后處理措施重型柴油機(jī)國IV排放檢驗(yàn)要求，在中國汽車技術(shù)研究中心對YC6L350-40柴油機(jī)采用SCR系統(tǒng)進(jìn)行了ESC和ETC評價(jià)驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果表明，采用本課題所研究控制策略的SCR系統(tǒng)重型發(fā)動機(jī)在燃用歐Ⅲ和歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)油的情況下，排放都可以達(dá)到我國第IV階段排放要求。 為了研究公交車運(yùn)行條件下SCR系統(tǒng)的適用性，本文根據(jù)武漢市公交車路譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了十五個工況，以此作為SCR系統(tǒng)1000小時(shí)可靠性試驗(yàn)循環(huán)工況。工況特點(diǎn)是低速部分

5、負(fù)荷運(yùn)行比例高、發(fā)動機(jī)排溫低，使用的柴油含硫量接近2000ppm。試驗(yàn)結(jié)果表明SCR系統(tǒng)在低排溫和使用高硫柴油條件下，當(dāng)尿素水溶液最低噴入溫度為230℃時(shí)催化器的活性比較穩(wěn)定；但當(dāng)最低噴入溫度為200℃時(shí)催化器的活性略有下降。作者最后根據(jù)國外SCR應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提出了我國建設(shè)“添藍(lán)”加注站的方案，并預(yù)測了方案具體實(shí)施中可能遇到的問題。本文研究結(jié)果對開發(fā)滿足國IV排放商用柴油機(jī)有重要的參考價(jià)值，探索了開發(fā)符合我國國情的國IV排放商用柴油機(jī)技術(shù)