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柴油機(jī)新型排放控制系統(tǒng)

柴油機(jī)燃燒NOx和PM排放之間存在此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，在優(yōu)化燃燒系統(tǒng)的基礎(chǔ)上結(jié)合后處理技術(shù)同時(shí)降低NOx和PM排放。選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)是目前最受關(guān)注的降低NOx排放的后處理方法之一，柴油顆粒過(guò)濾器（DPF）是降低PM排放的有效途徑。然而，將上述兩種系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用在汽車上時(shí)，系統(tǒng)較為復(fù)雜，難以兼顧柴油機(jī)的排放特性、動(dòng)力特性及循環(huán)熱效率。介紹了一種新型后處理系統(tǒng)即SCRF系統(tǒng)，其提高NOx轉(zhuǎn)化率的同時(shí)可對(duì)不同催化劑及發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理控制策略進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析不同策略對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率的影響。

該新型SCRF系統(tǒng)即涂覆SCR催化劑的DPF，其將SCR催化劑如銅沸石等涂覆在具有高孔隙率的壁流式DPF基底表面，在過(guò)濾體的壁面既能將沉積的碳煙催化氧化，又能在還原劑作用下高效催化還原NOx。在設(shè)計(jì)新型SCRF系統(tǒng)時(shí)，共設(shè)計(jì)了4個(gè)不同的系統(tǒng)：①在標(biāo)準(zhǔn)基底上結(jié)合柴油氧化催化劑（DOC）、催化過(guò)濾器（CSF）和SCR；②在標(biāo)準(zhǔn)基體上結(jié)合DOC、SCRF和SCR；③在高孔隙率基體上結(jié)合DOC、SCRF和SCR；④在高孔隙率基體上結(jié)合DOC和SCRF。試驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR系統(tǒng)，將尿素作為催化劑通過(guò)一個(gè)空氣輔助水泵混入排放的廢氣中，并將一個(gè)靜態(tài)混合器置于排氣歧管之后，以確保催化劑和排氣的均勻混合。試驗(yàn)采用本田公司800HP測(cè)功機(jī)，并選擇標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)作為循環(huán)工況。進(jìn)氣流量采用美國(guó)斯亞樂(lè)空氣流量計(jì)測(cè)量，采用日本崛場(chǎng)公司MEXA 7500D排放氣體分析儀和傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)CO、HC和NOx排放，采用K型電偶溫度計(jì)測(cè)量排氣溫度。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于第3個(gè)系統(tǒng)中SCRF組件置于靠近排氣口處，使得SCR能夠較快地達(dá)到其工作溫度，因而第3個(gè)系統(tǒng)顯示出較高的NOx轉(zhuǎn)化率，達(dá)到了95%。

MojghanNaserietal.SAE 2014-01-1525.

編譯：陳丁躍