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EGR、SCR和DPF技術(shù)結(jié)合對(duì)低排放共軌柴油機(jī)的影響

歐洲對(duì)于柴油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)要求越來越嚴(yán)格：歐4的排放指標(biāo)剛剛開始生效，歐5正在考慮過程中。如今可以通過廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)和選擇性催化還原（SCR）技術(shù)來減少NOx的排放，而控制PM排放需要安裝一個(gè)柴油顆粒過濾器（DPF）加以解決。SCR的使用需要存儲(chǔ)尿素，而DPF的使用需要考慮其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的影響。當(dāng)上述技術(shù)應(yīng)用在共軌柴油機(jī)上時(shí)，需要評(píng)估這些技術(shù)的有效性，以及是否滿足當(dāng)前和未來發(fā)動(dòng)機(jī)排放的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行權(quán)衡。

本文采用一維和三維數(shù)值仿真模型，定量評(píng)估上述技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)和EGR的模型分別利用GT-Power和Kiva4-V平臺(tái)建立，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)排放。將一維模型用于DPF和SCR的仿真，并利用Cleaner-d提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行驗(yàn)證。另外，本次研究使用一臺(tái)560kW的共軌柴油機(jī)，考慮不同的NOx還原技術(shù)組合：SCR或EGR+DPF，或EGR+ DPF+SCR。評(píng)估NOx和PM的排放在C1認(rèn)證循環(huán)下進(jìn)行，并利用DPF在一個(gè)近似的駕駛循環(huán)下，考慮制動(dòng)時(shí)NOx的排放目標(biāo)是：2、1、0.4g/kWh。

仿真結(jié)果表明：①采用EGR+ DPF的解決方案達(dá)到了歐4和歐5對(duì)PM排放限制的標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)燃油消耗和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響在可接受范圍內(nèi)，但這種解決方案不能滿足NOx排放標(biāo)準(zhǔn)；②采用EGR+DPF+SCR解決方案，實(shí)現(xiàn)了在560kW共軌柴油機(jī)上達(dá)到歐4標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，采用SCR解決方案，通過縮放SCR元器件和存儲(chǔ)脲的板大小，可達(dá)到歐4的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。

刊名：Emiss.Control Sci. Technol（英）

刊期：2015年第1期

作者：Athanasios G. Konstandopoulos et al

編譯：孫堅(jiān)