中重型车用柴油机实施欧IV排放的技木路径VIP免费

中重型车用柴油机实施欧IV排放的技木路径1欧洲重型柴油机排放限值的演变在一些国家和地区，中重型车用柴油机的排放在发动机对环境排放贡献度中要达到70%左右，因此中重型车用柴油机的排放一直是内燃机排放控制领域的重点。2005年欧洲车用发动机已开始实施欧Ⅳ排放法规，其对柴油机提出了更为苛刻的要求。表1为欧洲重型柴油机排放限值的演变，其中NOX排放限值自排放法规实施20年以来下降了81%；PM排放限值15年以来下降了97%。2中重型车用柴油机实现欧Ⅳ应具有的基本条件中重型车用欧Ⅳ柴油机必须建立在一台有良好基础的电控欧111发动机基础上。国外典型的12～13L车用欧Ⅳ柴油机具有如下特征：a.采用直列6缸形式，单级带空一空中冷涡轮增压系统，同时匹配排气旁通阀和可变截面涡轮增压器或复合增压系统，或采用二级增压系统。控制进气温度很重要，进气温度每减低1℃NQ，可减少0.5%～0.67%。b.采用铸铁缸盖、水冷、4气门结构，喷油嘴垂直中置。4气门结构有使发动机功率提高15%左右、降低油耗4%左右的潜力。c.机体采用铸铁，水冷、湿式缸套，内置式机油冷却器。d.采用整体铝活塞/钢顶铝裙组合活塞/整体钢活塞。e.燃油系统采用电控共轨系统/电控单.体泵/电控泵喷嘴/HEUI/高压喷射系统。需电控、3～5次的多次喷射（包括预喷、主喷、后喷）能力和更高的燃油喷射压力。如采用共轨系统，额定工况时最大喷射压力要达到180MPa；如采用电控泵喷嘴或电控单体泵，额定工况时最大喷射压力要达到200MPa[3〕。为使油耗降低，应缩短喷油持续期，使放热靠近上止点。要借助于喷油规律实现柔和燃烧。表2为欧洲12～13L车用柴油机燃油系统的构成及预估情况。f.进一步优化进气涡流和燃烧系统，采用直口或略微缩口燃烧室，进气涡流比为0.5～1.5，压缩比为16.5～18.5。g.缸内最大爆发压力可达18～22MPa，升功率可达35kW/L。h.进一步控制燃油中的硫含量到50x10-6以下，燃油的十六烷值提高到52或十六烷指数提高到46。i.严格控制活塞环、气门导管、增压器轴承等处的机油泄漏量，将发动机额定工况时机油耗与柴油耗的比值控制到0.1%以下。j.采用排气后处理装置。为实现欧Ⅲ排放，在燃烧方面，目前技术状况下能采用的技术措施多已被采用，仅依靠燃烧系统的优化已无法满足要求，更多地是将其与机后净化措施相结合，来满足更为苛刻的排放要求。控制PM排放的措施有氧化催化器（可溶性颗粒物）、颗粒捕集器（固体颗粒物）。研究开发中的柴油机NOX后处理方法，有选择性非催化还原（SNCR）、选择性催化还原（SCR）、非选择性催化还原（NSCR）和吸附还原催化剂，以及最新提出的低温等离子体技术，具有同时去除NOX和PM的潜力。3实现欧W的两条主要技术路线要实现欧Ⅳ对NQx和PM都较低的限值，目前有如图1所示的两条技术路线：其一是先通过喷射系统优化和喷射定时提前以降低颗粒物，再使用SCR来降低因燃烧优化而产生的NQx排放；其二是EGR+DPF路线，即先通过废气再循环降低排放中NOx的成份，再用颗粒捕集器捕集因使用EGR而略有增加的颗粒、物，从而达到同时降低NOx和PM的效果〔6〕。3.1路线1（优化燃烧+SCR）此种路线在欧洲采用较多，简称欧洲路线。对于大多数制造商，发展现有的发动机技术是首选的途径。有几种可选择的方案：如先在发动机机内处理NQx，再处理PM；或者两者都进行后处理。后者存在一个污染源回收的处理问题。没有EGR系统，在发动机机内处理NOx是非常困难的，并且燃油消耗更高。因此，制造商一般采用在发动机机内减少PM排放、在废气中处理NOx的措施。在欧洲，目前采用的一种解决方案是：利用商业用的固体尿素和水（水溶液浓度为32.5%±0.5%），在排气中喷人尿素、氨水等还原性物质，将NQx（主要是NO）还原为N2和H20。如市面上销售的AdBlue，它无毒、洁净、无气味、不易着火、无爆炸危险，但有一点点腐蚀性，必须使用特殊的储存容器。图2为SCR系统的工作原理。图3为用于欧Ⅳ发动这种净化方案的发动机燃油消耗率比较低，油耗可节省5%～7%，若扣除因尿素所增加的费用，还将有节油2%～3%的优势。此外，这一路线对于燃油品质相对不敏感，戴姆勒·克莱斯勒公司认为甚至含硫量350x10-6以下的欧Ⅲ燃油就可以满足要求。但使...