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重型柴油機(jī)NOx轉(zhuǎn)化率控制系統(tǒng)的發(fā)展

眾多研究工作已經(jīng)證明，選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)是控制重型柴油機(jī)NOx排放的最有效方案。為改善燃油經(jīng)濟(jì)性而設(shè)計(jì)的重型清潔柴油機(jī)多具有較高的NOx排放，預(yù)計(jì)針對(duì)重型清潔柴油機(jī)NOx排放的相關(guān)法規(guī)將在2020年左右實(shí)施，以限制其排放。為使目前的重型清潔柴油機(jī)滿足未來(lái)法規(guī)要求，需要具備較高NOx轉(zhuǎn)化率的排放控制系統(tǒng)。典型的2010/2013重型清潔柴油機(jī)排放控制系統(tǒng)包括帶有柴油氧化催化劑（DOC）的柴油顆粒過(guò)濾器（CDPF）和SCR組件。使用先進(jìn)技術(shù)可提高排放控制系統(tǒng)的NOx轉(zhuǎn)化率，相關(guān)先進(jìn)技術(shù)包括冷起動(dòng)概念（dCSCTM）、SCR涂層的柴油顆粒過(guò)濾器（SCR-DPF）、SCR涂層的高孔隙率基板等技術(shù)。分析了將上述先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在排放控制系統(tǒng)對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率的作用。

本文所設(shè)計(jì)的新排放控制系統(tǒng)結(jié)合了dCSC系統(tǒng)、SCR-DPF系統(tǒng)和SCR涂層的高孔隙率基板。該系統(tǒng)工作溫度較低時(shí)，dCSC系統(tǒng)將存儲(chǔ)的尾氣與SCR反應(yīng)，將一部分NOx轉(zhuǎn)化；當(dāng)該系統(tǒng)工作溫度逐漸升高后，經(jīng)dCSC系統(tǒng)處理后的尾氣通過(guò)SCR-DPF系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)NOx含量的降低；最后，處理后的尾氣通過(guò)涂層SCR的高孔隙率基板，實(shí)現(xiàn)NOx含量的進(jìn)一步降低，從而提高排放控制系統(tǒng)整體的NOx轉(zhuǎn)化率。通過(guò)試驗(yàn)分析了不同參數(shù)對(duì)排放控制系統(tǒng)性能的影響，主要涉及NOx的濃度、NH3的早期可用性、不同的冷起動(dòng)操作策略和催化劑快速升溫。試驗(yàn)在一個(gè)重型清潔柴油機(jī)上進(jìn)行，dCSC系統(tǒng)采用日本NAGAKI永木精械株式會(huì)社（NGK）生產(chǎn)的NGK-400cpsi/7mil，SCR-DPF系統(tǒng)采用 NGK C650-300cpsi/12mil，SCR采用NGK-HPS 600cpsi/4mil，采用瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)。試驗(yàn)結(jié)果表明：①使用新設(shè)計(jì)的排放控制系統(tǒng)，結(jié)合NH3的早期可用性分析，可顯著改善系統(tǒng)的NOx轉(zhuǎn)化率；②采用熱管理方法，可改善低溫環(huán)境下新系統(tǒng)的NOx轉(zhuǎn)化率；③新系統(tǒng)結(jié)合改進(jìn)的控制策略，在冷態(tài)條件下的瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)中可實(shí)現(xiàn)大于95%的NOx轉(zhuǎn)化率。

MojghanNaserietal.SAE 2015-01-0992.

編譯：王祥