改善柴油機(jī)NOx排放的新型后處理系統(tǒng)

改善柴油機(jī)NOx排放的新型后處理系統(tǒng)

柴油機(jī)具有良好動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，被廣泛應(yīng)用在商用車和部分乘用車上。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有效率高、油耗低等優(yōu)點，但柴油機(jī)的氮氧化合物（NOx）排放較高。為降低柴油機(jī)NOx排放，對柴油機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，降低柴油機(jī)NOx排放，美國能源部規(guī)定未來柴油機(jī)汽車在聯(lián)邦測試程序（FTP-75）循環(huán)工況下，汽車排放需要滿足美國環(huán)保局汽車Tier 3排放標(biāo)準(zhǔn)或加州低排放汽車LEV III排放標(biāo)準(zhǔn)。

在常規(guī)的后處理系統(tǒng)中，柴油機(jī)排放首先經(jīng)過柴油氧化催化器，將排放中的CO和HC等轉(zhuǎn)化成H2O和CO2；之后將廢氣經(jīng)過選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)，結(jié)合氨氣將排放中的NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O。由于廢氣先經(jīng)過了柴油氧化催化器，因而降低了進(jìn)入SCR系統(tǒng)的排氣溫度，較低的溫度將使NOx的轉(zhuǎn)化率降低。而新型后處理系統(tǒng)采用一個被動吸收CO和HC的吸附劑來替代原本的柴油氧化催化劑，稱之為柴油冷起動催化劑。同時，在SCR系統(tǒng)中設(shè)置兩個氨氣補給地點，并由專門設(shè)計的氣態(tài)氨氣傳輸系統(tǒng)傳輸氨氣。這種設(shè)計能保證廢氣進(jìn)入SCR系統(tǒng)時具有足夠高的溫度，并能最小化氨氣的泄漏，從而最大化NOx的轉(zhuǎn)化。在底盤測功機(jī)上對新設(shè)計的后處理系統(tǒng)性能進(jìn)行評價，將康明斯2011 ISF 2.8L柴油機(jī)作為測試發(fā)動機(jī)。分別測量柴油機(jī)在FTP-75循環(huán)工況和高速燃油經(jīng)濟(jì)性HWFET循環(huán)工況下的排放。結(jié)果顯示，在這兩種循環(huán)工況下，測試柴油機(jī)排放能夠滿足Tier 3排放標(biāo)準(zhǔn)和LEV III排放標(biāo)準(zhǔn)。

Krishna Chilumukuru et al. SAE 2017-01-0911.

編譯：王祥