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  • 内燃机工程
  • 2018年 第39卷 第6期
  • 出刊日期:2018-12-15
《内燃机工程》创刊于1979年,由中国内燃机学会主办,主管单位为中国科学技术协会。 《内燃机工程》是中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国核心学术期刊,国内外公开发行,目前为双月期刊。

2018年第39卷第6期

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    • 重型柴油车尿素SCR系统及其控制策略研究进展
      王国仰,张俊,祁金柱,刘世宇,肖建华,帅石金
      对选择性催化还原(SCR)系统工作原理进行了介绍;提出了DeNOx系统催化器集成方案;分析了SCR控制系统面临的主要问题;重点介绍了传统SCR控制技术和先进的SCR控制技术,分析了不同控制方法的优缺点。已有研究结果表明:SCR控制系统主要面临SCR模型非线性问题、多时间尺度耦合控制问题、商业传感器测量问题。开环控制系统NOx转化效率可以达到60%~80%,仅满足国Ⅳ和国Ⅴ排放法规要求。而闭环控制系统具有更高的NOx转化效率,可以满足更为严格的排放法规要求。先进SCR控制技术具有良好的控制效果和鲁棒性,能更有效地控制NOx排放和NH3泄漏。发动机和后处理系统协同控制增加了后处理系统的可控性,可以进一步降低柴油车污染物排放。
      2018  Vol.  39(6):    1-10    [摘要](101)    [PDF](94)
    • 灰分对柴油机颗粒捕集器性能影响研究综述
      张俊,帅石金,肖建华
      分别从柴油机颗粒捕集器(DPF)灰分的成分、来源及性质,灰分对DPF压降、过滤效率和再生过程的影响,及DPF清灰方法等方面进行了综述。已有研究结果表明:润滑油添加剂是DPF灰分的主要来源;润滑油配方、灰分沉积形态及DPF载体结构不同时,灰分对DPF压降的影响效果会有所不同;灰分在DPF中的沉积一般会提高DPF的过滤效率,但会恶化催化型DPF(CDPF)的被动再生效果,影响DPF主动再生频率和DPF主动再生时的温度;重型柴油车DPF需要定期清灰,压缩空气反吹法是目前使用最广泛的DPF清灰方法。
      2018  Vol.  39(6):    11-23    [摘要](251)    [PDF](320)
    • 中国移动源下阶段排放法规综述和分析
      陈婷,倪红,谷雪景,林赫,湛日景
      简要介绍了中国轻型车国6、重型发动机及车辆国Ⅵ、非道路移动机械第四阶段及船机第一和第二阶段法规内容,总结了下一代排放法规的主要更新内容:加强实际运行中的排放控制,用法规来推动“最好的排放控制技术”的发展和应用。通过与欧洲、美国相关法规的对比分析及对中国最新法规的解读,提出中国移动源排放法规的发展趋势和若干建议。
      2018  Vol.  39(6):    24-30    [摘要](73)    [PDF](75)
    • 非对称孔结构载体对DPF及柴油机性能的影响研究
      沈颖刚,吕誉,陈春林,陈贵升,彭益源
      运用GTPower建立柴油机整机耦合柴油机颗粒捕集器(diesel particle filter, DPF)的模型,研究非对称孔道结构DPF的压降特性及其对柴油机整机性能的影响。研究结果表明:随着进/出口孔道比例增加,碳烟容量增大,DPF压降降低,但过度增大进/出口孔道比例会使出口孔径过小而造成压降升高;柴油机加装洁净DPF时,柴油机各项性能指标随进/出口比例增加而降低,但随着DPF碳烟和灰分沉积量的增加,柴油机各项性能指标随进/出口比例增加均有所改善。DPF进/出口孔道比例为1.3时,柴油机综合性能最佳。
      2018  Vol.  39(6):    31-38    [摘要](67)    [PDF](63)
    • EGR冷却温度对重型柴油机性能及排放的影响
      谭丕强,罗富,胡志远,楼狄明
      以一台配有废气再循环(exhaust gas recirculation, EGR)冷却系统和可变几何截面涡轮增压器的高压共轨重型柴油机作为研究对象,进行了EGR冷却温度对柴油机性能及排放影响的台架试验研究。结果表明:随着EGR冷却温度降低,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放均持续降低。而EGR冷却温度每降低1℃,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放在不同转速、负荷下降幅差异明显。燃油消耗率在中等转速、低负荷工况降幅最大,NOx排放和烟度在高转速、低负荷工况下降幅最大;在考虑到EGR冷却系统消耗的能量后,可以通过计算得到理论燃油消耗率。在兼顾燃油消耗率和排放性的原则下得到了各工况下EGR相对最优冷却温度,而所得到的相对最优EGR冷却温度正是各个试验工况下理论燃油消耗率最低的温度
      2018  Vol.  39(6):    39-45    [摘要](96)    [PDF](77)
    • Mn负载量对NSR催化剂NOx存储性能的影响
      王攀,张博,李凯,崔宸睿,雷利利
      为了研究Mn负载量对NOx存储还原(NSR)催化剂NOx存储性能的影响,采用溶胶凝胶法结合浸渍法制备了一系列不同Mn负载量的1Pt/15Ba/15Ce/xMn/γ-Al2O3(1、15、x表示其后元素的质量百分数,x=0、2、4、6、8和10)复合型NSR催化剂。利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂的理化性能进行表征;并利用模拟气试验平台测试了催化剂的NOx完全存储性能。结果表明,不同Mn负载量的NSR催化剂整体结晶状况良好,Mn元素以Mn2O3和Mn2O2形式存在;Mn元素添加后,1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al2O3比表面积最大;γ-Al2O3主要是以多边形状和长棒状的形态存在,各活性组分分散较为均匀;1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al2O3 的存储能力最强,存储效率为89.47%,NOx存储量达689.43μmol/g;催化剂的NOx存储量由大到小依次为8Mn>10Mn>6Mn>4Mn>2Mn>0Mn;在10%的O2气氛下,1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ- Al2O3催化剂的NOx存储能力最强。
      2018  Vol.  39(6):    46-51    [摘要](73)    [PDF](65)
    • 热老化对炭黑颗粒氧化特性影响的试验研究
      方嘉,蒋渊,李健,秦源,李鉴松,孟忠伟
      基于热重分析仪,首先开展不同热老化温度、时间、氧气质量分数的热重试验,并分别采用微分法(AcharBrindleySharpWendworth,ABSW)和阿仑尼乌斯法(Arrhenius)进行氧化动力学分析。结果表明:当老化温度区间在325~400℃时,随着老化温度的增加,活化能从181kJ/mol降低到170kJ/mol。随着老化时间的增加,颗粒的活化能从180kJ/mol降低到172kJ/mol之后在172kJ/mol保持不变。当老化氧气质量分数低于5%时,随着老化氧气质量分数的增加,活化能逐渐升高到188kJ/mol;而高于5%时,活化能从188kJ/mol降低170kJ/mol。此外,基于高分辨透射电镜对炭黑颗粒的微观结构分析发现,随着老化温度、时间及氧气质量分数的降低,基本碳粒的壳结构更加趋于有序化,石墨化程度相对较高,氧化活性较低。
      2018  Vol.  39(6):    52-58    [摘要](60)    [PDF](65)
    • 柴油机Urea-SCR系统内流场与化学反应耦合研究
      张东剑,马其华,张璐璐,任洪娟, 闫业翠
      提出三维流场与一维化学反应相耦合的方法对柴油机尿素(urea)-选择性催化还原(SCR)系统进行全尺寸模拟,真实反映SCR系统内部气流运动状态对化学反应的影响。选择柴油机典型工况的排气温度、流量及压力等物理信息作为边界条件,对SCR系统进行流场分析,截取催化器前端截面的速度切片,建立流速均匀性系数与工况的函数模型,研究各流速分布下运行参数对NOx转化效率及副产物N2O生成的影响,为优化SCR系统控制策略提供指导。结果表明,不同工况下柴油机SCR催化器前端各区域流速差异明显,且流速均匀性系数在0.6~0.8区间内,氨氮比为1.1且NO2、NOx之比在0.0~0.5区间内时,NOx转化效率最高,副产物N2O的生成最少
      2018  Vol.  39(6):    59-66    [摘要](74)    [PDF](72)
    • NTP技术降低柴油机PM排放及低温再生DPF的研究
      施蕴曦,蔡忆昔,王静,李小华,樊润林,陈祎
      针对柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)传统再生方法的缺陷,根据低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)放电理论,探索了NTP低温再生DPF技术。从化学反应动力学角度探讨了基于NTP技术的DPF再生反应机理,并利用现代测试分析技术研究了NTP对颗粒物(particulate matter,PM)质量粒径分布、微观形貌、碳结构及表面官能团演变的作用规律。建立NTP技术再生DPF的试验系统,对已捕集PM的DPF进行再生试验研究。通过监测PM的氧化分解产物CO、CO2的体积分数和DPF的内部温度,结合DPF的背压变化,研究不同再生初始温度下的PM氧化分解特性和DPF再生特性,并考察NTP技术对DPF再生的安全性。研究结果表明,NTP技术可有效分解柴油机排气中的PM,显著降低DPF的再生温度,且无需催化剂。这为DPF再生提供了新的研究途径。
      2018  Vol.  39(6):    67-78    [摘要](67)    [PDF](64)
    • 柴油公交车加装CDPF的非常规污染物排放特征分析
      冯谦,李孟良,李志军,秦孔建,楼狄明,吕赫
      测试分析了柴油公交车安装催化型柴油机颗粒过滤器(catalyzed diesel particulate filters, CDPF)在瞬态测试循环工况下对非常规气态物、颗粒物中的碳质组分、芳香烃及其毒性的影响。研究结果表明:CDPF对挥发性有机物的减排率为57.6%,对柴油车颗粒物中总碳的减排率为70.4%,对柴油车颗粒中多环芳烃(PAHs)组分减排率为91.1%,CDPF对低环数的PAHs表现较高的减排率,而对其他环数的PAHs的减排率略低。CDPF能明显降低不同苯环PAHs的毒性当量,但对不同苯环PAHs的毒性当量比例影响不明显。
      2018  Vol.  39(6):    79-85    [摘要](63)    [PDF](65)
    • 主被动再生DPF系统中DOC涂层匹配性能研究
      陈鹏,臧志成,赵闯,朱磊,邵祥,叶峻
      基于发动机试验台架,试验研究了不同氧化催化器(DOC)涂层、不同排气温度时,DOC对气态总碳氢(THC)、CO的转化效率和起燃温度的影响。确定了两种DOC涂层对气态污染物的转化性能:1#、2#DOC的THC起燃温度分别为175℃和162℃,CO起燃温度分别为149℃和151℃。排气温度高于220℃时THC转化效率均高于85%,排气温度高于190℃时CO的转化效率均高于95%,1#DOC性能略优于2#DOC。此外,在不同发动机工况、不同喷油速率下,评估不同涂层含量DOC进行DPF主动再生时的温升能力,结果表明:DOC的贵金属(PGM)涂层含量、涂层厚度均影响其转化碳氢化合物(HC)的能力;2#DOC的PGM含量更高,DOC氧化HC的速度更快,对喷射的HC更为敏感,因此2#DOC后温度上升速度更快,温度波动更大;1#、2#DOC的PGM含量均满足使DOC后温度达到目标再生温度的需求,两者最终的稳定温度逐渐趋于一致;此外,喷油速率影响DOC的升温能力,喷油速率小于40g/min时2#DOC升温速率高于1#DOC,喷油速率高于40g/min时1#DOC升温速率高于2#DOC。喷油速率为47.7g/min时,1#DOC的最大升温速率为8.540℃/s,2#DOC为7.401℃/s,两者差异达15%。
      2018  Vol.  39(6):    86-91    [摘要](65)    [PDF](65)

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