文档介绍：柴油车关键技术研究与开发
(本文已有删节)
王大祥
中国汽车技术研究中心催化净化工程中心
主要内容
柴油车排放特性综述
绿色柴油发动机技术进展
柴油车排放后处理关键技术
柴油车氧化催化剂关键技术
适应国内市场的排放后处理技术
催化净化工程中心目前科研进展
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1-柴油车优点肫统迪啾
柴油车优点:
功率强劲,功率范围广
可靠性好、使用寿命长
续航能强
热效率高
燃烧经性好
排放低,温室气体排量小
清洁机动车技术发展趋势
NOx + Reductive → N2 + oxides (prefer)
NOx + Reductive → N2O + oxides
1-2柴油车排放特性
•HC、CO的排量约为汽车的1/10
•NOx的排量与汽车相当
•微粒物的排量比汽车高
•CO2的排量约比汽车低30-40%
•排气温度低
主要污染物为
NOx和PM。两者
存在“trade off”的
关系。
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1-3 柴油车污物物形成机理
生成机理
在高温缺氧区产生大量碳烟;
在高温富氧区产生大量的氮氧化物。
¾重质烃在高温缺氧条件下,直接脱氢碳
化成焦炭状碳粒,粒度一般比较大(固相)
¾轻质烃经气化-蒸发-冷凝-聚集成气相析
出型碳粒,粒度相对较小(液相)
燃烧调整
在燃烧前期应避免高温缺氧,以减少
碳烟生成;
而燃烧后期应保证高温富氧,以加速
碳烟氧化。
柴油机通过控制喷油量来实现功率的改变,其燃烧过程远比汽油机复杂,控制
难度极高,微小的差别都会使排放特性有很大的变化。这决定了柴油机排放控制系
统在开发初期就必须与柴油机的开发过程相结合
燃烧过程可分为四个阶段:着火落后期、速燃期、缓燃期及后燃期。
1-4柴油车PM的主要成份
柴油机微粒的组成
主要成分质量分数
干碳烟(Dry Soot,DS) 40-50%
可溶性有机成分(SOF, anic Fraction) 35-45%
硫酸盐(包括水) 5-10%
SOF 的组成
类别主要组成成分
有机酸芳香族或脂肪族化合物,酸官能团,苯酚和羧酸
有机碱芳香族或脂肪族化合物,碱官能团,胺
烷烃直、支链脂肪烃,多种贞分民构物,未燃烧的燃油、润滑油
芳香烃未燃的油、部分燃烧和重新组合的燃烧产物、润滑油,单环化合物,
多核芳香族化合物
氧化类中性的有机链官能团,乙醛,甲酮或乙醇,芳烃苯酚和苯醌
不稳定类脂肪族和芳香族化合物,羧基官能团,甲酮、乙醛、脂乙醚等
不可溶类脂肪族和芳香族化合物,羟基和羧基,高分子有机物,无机化合物,
过滤器的玻璃纤维
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1-5柴油车PM 的危害
¾
,它悬浮于离地面的空气中,
易被吸入,也是造成能见度变差的原因。
¾ 微粒越细越能进入人体组织
¾近年来随内燃机及排放后处理技术的发
以下超细颗粒所占比重越来越大
¾目前法规只限制的总质量
¾未来法规可能是“计数”的
1-6 柴油车排放特性小结
除冷起动阶段,和的排量较少
PMNOx主要污染物
CO2比汽车30-40%
排放物为“三相”
排气温度低
排放特性随发动机变化较大
排放控制措施为折衷(trade off)
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2 绿色柴油发动机技术进展
点火
电控与管理
进、混气
喷油
增压
EGR
均质压燃
2-1 柴油车喷油技术改进
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2-2 柴油车涡轮增压
可变喷嘴环截
面增压器VNT
•增压使A/F比增加,燃烧更充分、扫膛更彻底,HC、CO排放降低
•中冷增压、冷却EGR,减小压缩比、推迟喷油定时,可使NOx排量降
低60%
•增压、共轭、四气门,可使PM降低 45%
•增压对提高燃油经济性及降低CO2的排量也很有利
2-3 绿色柴油发动机技术小结发动机正时延迟
燃烧室结构改进
进、配气管理
喷油器结构改进
电控
高压共轨燃油喷射系统
机电控进排气门
涡轮增压器及
电控柴油机技术发电控EGR
展越来越快!成为主流
均质压燃
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3 柴油车排放后处理关键技术
氧化催化()
氮氧化物净化e技术
选择性还原催化(SC
非选择性还原催化剂(N
吸附─储存还原催化剂
微粒捕集(DPF)及其再生技术
燃油添加(FBC)
技