满足国Ⅴ排放的重型柴油机排气后处理技术.doc

第4期(总第189期)()・综合评述・满足国V排放的重型柴油机排气后处理技术李鹏,谭丕强,楼狄明,胡志远(同济大学汽车学院,上海201804)摘要:研究了国外重型发动机在欧Ⅳ到欧V阶段(或US2007到US20lO)的技术路线,并探讨国内重型柴油机达到国V排放可采用的排气后处理技术方案。由于柴油机排放物PM与NO,存在折中效应,为达到国V排放标准,应采用组合式后处理技术。在各种后处理技术方案中,SCR+DOC+DPF/POC和EGR+DOC+DPF是两种主要的技术措施,而LNT+DOC+DPF技术对排气中的S特别敏感。关键词:柴油机;排气后处理;微粒捕集器;氧化催化转化器;微粒氧化催化器;选择性催化还原中图分类号::B文章编号:1001—2222(2010)04-0001-05柴油机在节能与Co。排放方面的优势是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的。柴油机排气中有PM,NO:,HC和CO等有害污染物,其中PM和Nq是排放法规的主要控制对象。为减轻柴油机对大气环境的污染,各国排放法规越来越严格。在发动机常用工况范围内,仅采用机内措施降低PM和NO,排放已逐渐趋于极限,只有对柴油机排气采取后处理净化措施,才能满足未来更为严格的排放法规。目前常用的排气后处理技术主要有针对PM的氧化催化转化器DOC、颗粒捕集器DPF,针对NO,排放的选择性催化还原技术SCR、稀燃NO。捕集技术LNT或者NAC、稀薄NO,催化LNC等,废气再循环EGR并非严格意义上的后处理技术,但它是降低NO。排放的重要技术,并且和废气直接相关,也列入讨论范围。要满足柴油机欧V(或U￥2010)排放法规,仅靠单个排气后处理技术无法满足要求,需要采取不同后处理技术的组合措施。这对我国柴油机实现国V排放具有参考价值。165432●O萤萋蚕量蚕蚕年代量蚕蓦图1欧洲、美国和中国NO:排放限值哪目Ⅱ欧IV欧V眩啉∞【1|￥201()同l、同V圈圈嗣_奏蚕蚕N一垂蚕奏一P|“量蚕蓍。-qH“年代图2欧洲、美国和中国PM排放限值由图1和图2可以看出:美国由US2002至US2010,No,/(kW・h)、欧洲、日本为代表的g/(kW・h),减少95%,PM排放限值由g/(kW・h)/(kW・h),减少三大排放法规体系,其他各国基本上是采纳其中一种。%,过渡时间为8年;欧洲从2000年的欧Ⅲ标准到2008年的欧V标准,NO。,的部分排放法规限值的对比。图中欧洲和中国采用的是欧洲稳态测试循环下的限值,美国采用的是瞬态工况标准测试循环下的限值。收稿日期:2010-05—18I修回日期:2010-07—30g/(kW・h)/(kW・h),减少60%,/(kW・h)降低到基金项目:国家自然科学基金(50906062);高等学校博士点基金(20070247058);上海市科技攻关计划(072312051)作者简介:李鹏(1987一),男,硕士,主要研究方向为发动机排放控制技术;******@。万方数据・2・/(kW・h),减少80%,过渡时间为8年;我国自2007年国Ⅲ(欧111)标准到2012年的国V(欧V)标准,过渡时间仅为5年。日趋严格的排放法规推动着国内柴油机技术和燃油制备技术的迅速发展,同时也使其面临严峻的考验。2柴油机尾气成分柴油机排放的废气中,N:%,CO。%,0:%,%[1]。有害物中,NO,%,%,%,SO:%。车用柴油机主要有害排放物为PM和N0:,而CO和HC排放较低。控制柴油机尾气排放主要是控制PM和NO。生成,降低PM和NO。的直接排放。PM主要在扩散燃烧期富油区生成,是高温缺氧产物;其组分为干炭烟(Soot),可溶有机成分(SOF),硫酸盐和其他成分。NO,是空气中0:和Nz在高温燃烧条件下反应生成的,是高温富氧的产物。PM和NO。之间存在折中效应(trade—off)。因此,在柴油机排放已经很低的情况下,继续减少柴油机NO。和PM排放存在很大困难,组合式排气后处理系统的出现成为必然[2q](见图3)。图3柴油机NQ-PM处理方案在柴油机组合式排气后处理系统中,有以下3a)SCR+DOC+DPF/POC组合技术;b)EGR+DOC+DPF组合技