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采用選擇性催化還原系統(tǒng)的輕型載貨車排放及燃油經(jīng)濟(jì)性的研究

選擇性催化還原系統(tǒng)廣泛用于重型柴油載貨車，考慮到歐6排放標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)最具前景的技術(shù)。歐洲正醞釀到2017年底，執(zhí)行更為嚴(yán)格的歐6排放法規(guī)。在這樣的背景下，許多輕型載貨車也開始應(yīng)用選擇性催化還原系統(tǒng)，該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)減排的同時，由于對燃燒過程進(jìn)行了優(yōu)化，因而其具有降低燃油消耗率的作用。

目前，歐洲在售的多數(shù)輕型商用車均配備了柴油機(jī)，這主要是由于柴油機(jī)具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。預(yù)計這種趨勢將會繼續(xù)保持。除此之外，歐盟對于汽車CO的排放要求進(jìn)一步嚴(yán)格，并且制定了新的測試方法，以保證對車輛排放的測量更加接近真實(shí)情況。施行的歐6排放標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格，尤其對NOx的排放，歐6中規(guī)定的NOx排放量相比于歐5降低了55%。事實(shí)上，柴油機(jī)均需要安裝一個處理NOx的裝置。此外，歐6排放標(biāo)準(zhǔn)以及新測試循環(huán)的提出，對排放的要求越來越嚴(yán)格。多數(shù)情況下，在車輛上加裝吸附-催化還原裝置可以使發(fā)動機(jī)排放到達(dá)歐6標(biāo)準(zhǔn)。然而，現(xiàn)今車輛的使用過程中要求具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，而選擇性催化還原裝置比吸附-催化還原裝置具有更高的轉(zhuǎn)換效率，所以可以更好的提高燃燒效率，這就是為什么催化還原系統(tǒng)被認(rèn)為是一項(xiàng)最具前景的技術(shù)。然而，為滿足NOx的轉(zhuǎn)換，需要對排氣管路進(jìn)行加熱，這個難點(diǎn)一直是該系統(tǒng)不能被廣泛應(yīng)用的原因。

對兩輛配備選擇性催化還原系統(tǒng)的輕型載貨車進(jìn)行了不同策略下的NEDC循環(huán)測試。試驗(yàn)中，A車是一輛配備了1.3L柴油機(jī)且符合歐5標(biāo)準(zhǔn)的輕型柴油載貨車，其上已經(jīng)裝備了選擇性催化還原系統(tǒng)。若在主噴射開始時采用標(biāo)定策略并使用變截面渦輪，其將滿足歐6標(biāo)準(zhǔn)。B車與A車相比發(fā)動機(jī)排量和質(zhì)量較大，且B車具有固定截面裝置，因而渦輪葉片的位置不能移動。試驗(yàn)時需要注意，柴油機(jī)廢氣處理液供給系統(tǒng)供給壓力為0.6～10MPa。對車輛進(jìn)行測試前，車輛各部件需保持在20℃左右且運(yùn)行達(dá)到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。一般進(jìn)行NEDC測試工況需要運(yùn)行兩次，結(jié)果取兩者的平均值。利用鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)車輛行駛速度來模擬路面車輛所受到風(fēng)的作用，測試的精確度和重復(fù)次數(shù)要滿足相應(yīng)規(guī)定。燃油消耗量的測量則是利用化學(xué)平衡法對排氣進(jìn)行分析。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在兩輛不同輕型柴油載貨車上使用選擇性催化還原系統(tǒng)可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性，同時制定最佳的控制策略可以使其滿足歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。對如何實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，包括在NEDC測試工況適當(dāng)階段使用短時間延遲噴射加熱策略，在加熱過程中實(shí)現(xiàn)一個燃油經(jīng)濟(jì)性策略。由此產(chǎn)生的高NOx含量經(jīng)選擇性催化還原系統(tǒng)處理后可大幅度減少。改善燃油經(jīng)濟(jì)性的最佳策略有：對于A車，略微減少廢氣再循環(huán)次數(shù)，增加初始點(diǎn)火時間；對于B車，大幅減少廢氣再循環(huán)次數(shù)。

MatteoDeCesareetal. SAE 2014-01-1356.

編譯：王祥