满足国6标准的柴油机排放技术应用分析研究 化学工程专业

1、摘 要 随着中国汽车工业的不断发展，商用车市场份额不断增加，柴油机作为商用车主要动力来源的需求不断增加。 柴油发动机的废气排放，不管是否引起烟雾和光化学烟雾污染。 美国和欧洲已经开始研究柴油机废气排放和治理，执行非常严格的排放法规，目前国内外排放的柴油机排放主要是EGR和SCR技术路线。 然而，EGR管道将增加燃料消耗对燃料中的硫更敏感，国内燃料质量仍有待进一步提高。 良好的燃油经济性，SCR线柴油机体变化小，对硫磺不敏感，技术升级连续性好，所以国内重型柴油机厂家满足未来排放的六项研究已被用于欧洲的SCR路线。关键词 ：国6标准；柴油机；排放技术Abstract窗体顶端With the continuous development of Chinas automobile industry and growth of commercial vehicle market share is rising gradually, the diesel engine as the main power source of commercial vehicles, the demand is al

2、so growing. The large displacement diesel engine, emissions of pollutants caused by bad, such as fog Ting, biochemical smog pollution and other environmental problems in Europe and the United States. Started very early research and Governance on the emission of diesel engine, the implementation of strict emission regulations, domestic and international current emissions control for diesel engines is mainly EGR and SCR two technical route. However, the EGR line will increase the fuel consumption

3、and more sensitive to sulfur in fuel, domestic fuel products Quality remains to be improved fuel economy of the.SCR route, the diesel engine with small changes and not sensitive to sulfur, better continuous upgrading of technology, so most of the domestic heavy-duty diesel engine manufacturers to meet the future of country 6 emissions have adopted the European route SCR route.窗体底端Keywords: National 6 standard; diesel engine; emission technology目 录1引言11.1研究背景11.2柴油机主要排放污染物以及排放标准11.2.1柴油机主要排放污染物11

4、.2.2柴油机主要排放标准41.3满足国6排放标准的两条技术路线51.3.1优化燃烧+SCR路线51.3.2 EGR+DOC+DPF路线52 SCR技术路线原理62.1颗粒物PM的机内控制62.2 SCR系统及工作原理72.2.1 SCR系统工作原理72.2.2 SCR技术反应机理93 SCR后处理系统中的OBD应用93.1SCR系统的OBD总体策略103.2 OB D功能的验证114满足国6排放的发动机台架试验124.1柴油机台架试验系统124.1.1台架试验对象134.1.2台架试验主要测量仪器和设备134.1.2.1试验测控系统134.1.2.2电力测功机144.1.2.3燃油耗仪和燃油温控系统144.1.2.4排放污染物测量设备154.2试验策略15致谢17参考文献18满足国6标准的柴油机排放技术应用1引言1.1研究背景随着社会的进步，中国汽车工业的经济技术发展速度近年来也将继续发展壮大，机动车辆生产，销售和所有权持续快速增长。 但随着汽车工业的快速发展，快速变化的气氛也带来了诸多能源耗尽等诸多问题。 据2012年12月28日，环保部门公布了“中国机动车污染防治年鉴”，根据20

5、11年全国汽车四次总排放量46.0万和790吨，一氧化碳（CO），碳氢化合物 HC）4400万吨，氮氧化物（箱）63万和750吨，颗粒物（PM）62.1万吨1。汽车是污染物总量，氮氧化物（箱）和颗粒物（PM）总量的90以上的主要原因。柴油和PM的排放量占汽车总排放量的67.4和99以上，特别是对于重型柴油车辆，排放量较差。面对汽车排放造成的严重环境污染，世界制定了相应的强制性车辆排放控制技术标准。加利福尼亚在1960年作为首例车辆排放法规颁布的起点，控制车辆排放污染逐渐在世界范围内。目前，美国，日本和欧洲国家的车辆排放水平与1950年水平相比已经下降了99以上。在中国，排放法规开始较晚，但在欧洲和欧洲经验充分吸收的情况下，完全相当于欧盟ECE指令，EEC规定之前的技术内容和形式部分，按照中国排放法规的限制颁布了一系列国家排放标准已经达到欧元I和欧元III和欧元二。 IV排放限制，大大缩短了国外汽车排放标准之间的差距2。欧盟在2008年实施了欧元V标准，北京在2012年率先推出了V排放标准，也悄然推动国内符合柴油机尾气处理技术的高标准的技术研发。1.2柴油机主要排放污染物以及排放标准1.

6、2.1柴油机主要排放污染物与具有强大动态性能的柴油发动机相比，燃油经济性好，热效率高，优点明显。 其分销市场已扩展到其他行业，交通区域和增长的比例3。然而，柴油机比例的增加也给环境带来了很大的负面影响，对大气环境造成了严重的污染问题。 柴油发动机废气排放氮约占75.2，约占二氧化碳的7.1，氧气等成分占16.89，有害排放占的约0.81。 有害排放主要包括：氮氧化物（36），35一氧化碳，碳氢化合物（8），硫化物和氧气颗粒如21，废气和污染物比例如图1和图2所示。图1 柴油机排气成分图2 柴油机排气有害物比例氮氧化物（Box）主要由各种氮氧化物的底层的各种NO，N02，N20，N203，N204，N205和NOD组成。 在气缸的空气中，在燃烧室的高温条件下，空气中的氮气和氧气等废气形成不同的反应，箱体不是燃料燃烧的产物。 对环境最有害的，通常被称为NOX污染主要是NO和NOZ，其他成分可以忽略5。在柴油机废气排放中，NO：浓度远低于NO，约占5。 因此，控制箱，人为危害，对于汽车来说，主要是控制NO排放。 氮气主要来自空气，少量氮气来自燃料。 汽车燃料氮含量低，约占0.02，所以NO反

7、应温度最为重要。 Nox形成速率和排放燃烧温度，氧浓度的影响是高温环境下工作介质的基本因素。 然而，柴油机燃油喷射系统参数，运行参数和进气系统参数以及燃烧室结构参数的主要影响因素。 发动机负载越高，箱排放率越高6。无色气体，低浓度的毒性不高，但高浓度可引起身体的中枢神经系统麻痹和痉挛。 NO：它是一种红色刺鼻的刺激性气体，毒性大约是五倍，可以刺激身体的呼吸器官，可引起慢性支气管炎，肺炎和肺气肿。 否：参与光化学光化学烟雾形成，毒性更大7。人们生活的安全环境，NO:浓度不能超过百万分之五.颗粒物（PM）是空气污染的重要原因之一。由燃烧产生的柴油机颗粒产生的烟灰（碳）及其在各种有机化合物的表面上的吸附。颗粒形成是高温高氧的主要原因。由于柴油机燃烧是无序扩散燃烧模式，燃油喷射缸由于时间非常短，与空气混合太晚，虽然总体富氧燃烧，但会导致局部氧燃料烟灰，柴油颗粒物排放汽油车是3060次。由于粒径及其组成，颗粒尺寸小。一般来说，主要有两种类型：PM10和PM2.5。粗颗粒PM10是指称为可吸入颗粒的10um颗粒的空气动力学当量直径。它可以通过呼吸系统过滤，不能进入肺部，对人体的伤害相对较小。 PM

8、10的粗颗粒可以紧随其后的是人呼吸，沉积肺，积累在呼吸系统中，引起许多疾病。细颗粒PM2.5是指空气动力学当量直径2以下的颗粒总和，也称为肺颗粒8。细颗粒较大，人体可以伤害微小颗粒进入肺泡，血液，造成严重的疾病。 在空气中，许多人类和颗粒的发生率正在增加，特别是细颗粒与柴油机废气密切相关，这是柴油车广泛使用的主要原因。一氧化碳（CO）是汽缸中燃料不完全燃烧的产物，局部区域的氧浓度分布，如果氧气，碳燃料未完全燃烧，乙醚的氧化，因此局部氧气 在燃烧中间体CO的条件下，产生CO温度，反应时间和氧浓度的三个基本因素9。相对于汽油发动机，柴油机类型属于气缸中的富氧燃烧，因此CO浓度的废气远低于柴油发动机。CO无色无色，没有刺激性气体是有毒污染物，人体主要对人体血液和神经系统产生强烈的毒性和损害。 CO通过人体呼吸系统进入人体，并且体内的血红蛋白在载体的血液中，血液中的一氧化碳和血红蛋白粘附强度对于氧和血红蛋白的结合力为200-300倍。 当人体吸收了一千多种浓度的CO时，会破坏身体的血氧功能，导致窒息引起的缺氧10。碳氢化合物（HC）经过各种复合地板生产燃料燃烧，包括燃烧或燃烧燃料，润滑油和裂化

9、物以及一些氧化物和中间产物如醛，酮和芳烃。 内燃机排放有害污染物，这是最复杂的有害物质。 接近柴油机废气压缩过程开始时，检查点喷气燃料，所有影响点火延迟的因素都对HC排放有重大影响，碳氢化合物发生机制非常复杂，柴油机的主要原因是由于不均匀的柴油 颗粒与压缩空气混合，导致局部混合物过厚或过薄，不完全燃烧不完全燃烧或燃烧现象。 HC可能会对眼睛和呼吸器官造成伤害，也可能是致癌物质。1.2.2柴油机主要排放标准日趋严格的排放法规在一定程度上冲击了内燃机及汽车工业，但与此同时又客观上促进了其技术的研发和进步11。自上世纪六十年代以来，日本工业化国家优先考虑汽车尾气造成的环境污染。主要用于CO和HC排放控制，随后扩大到Box。并逐步从柴油和汽油车开始空闲排放延伸到实际运行状况，完善法律法规和排放检测手段，已成为美国，欧洲和日本在世界三大排放系统中的重中之重。中国的排放法规相对较晚，由于宽松的严重性，道路交通比较适合中国的实际情况，所以在充分吸收欧美经验的同时，结合国情，综合，相当于欧盟排放法规制定了我国排放法规，中国排放管理科学体系的道路。 2005年5月，国家环保总局发布了“GB17691-2005汽车压燃点火燃气点火发动机和汽车废气排放限值及测量方法”，提出了中国III，IV，V级污染物的测量和排放具体要求对于ESC（欧洲稳态循环，稳态循环）和ELR（欧洲负荷反应，负载试验）限制了柴油机排放污染物烟雾，1-2为ETC柴油机废气排放限值（欧洲暂态，欧洲瞬态循环）。1.3满足国6排放标准的两条技术路线1.3.1优化燃烧+SCR路线技术路线主要是通过对发动机校准本体的研究，调整燃油喷射前进角度，燃油喷射压力，使机器内的颗粒得到净化处理，然后通过SCR系统降低浓度 柴油机排气箱，主要采用欧洲技术路线。 所以SCR技术

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