胡杰,钟静,廖健雄,等.集成式后处理装置对农用柴油机排放的影响[J].内燃机工程,2022,43(1):18-28.
集成式后处理装置对农用柴油机排放的影响
Effects of Integrated Aftertreatment System on Emission Characteristics of Agricultural Diesel Engine
DOI:10.13949/j.cnki.nrjgc.2022.01.003
关键词:农用柴油机  集成式后处理装置  排放  气体污染物排放  颗粒物
Key Words:agricultural diesel engine  integrated aftertreatment system  emission  gas emission  particulate matter
基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFC0211203);新能源汽车科学与关键技术学科创新引智基地项目(B17034);教育部创新团队发展计划项目(IRT_17R83)
作者单位E-mail
胡杰* 武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉 430070
武汉理工大学 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉 430070
武汉理工大学 湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉 430070 
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钟静 武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉 430070
武汉理工大学 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉 430070
武汉理工大学 湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉 430070 
 
廖健雄 武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉 430070
武汉理工大学 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉 430070
武汉理工大学 湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉 430070 
 
颜伏伍 武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉 430070
武汉理工大学 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉 430070
武汉理工大学 湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉 430070 
 
蔡之洲 武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉 430070
武汉理工大学 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉 430070
武汉理工大学 湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉 430070 
 
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摘要:基于发动机试验台架,进行了负荷特性和外特性试验,研究了加装柴油氧化催化器 (diesel oxidation catalyst, DOC)+催化型柴油机颗粒过滤器 (catalyzed diesel particulate filter, CDPF)+尿素选择性催化还原 (selective catalytic reduction, SCR)集成式后处理系统前后对农用柴油机性能和排放的影响。试验结果表明:在测试工况下,集成式后处理系统加装后对发动机经济性和动力性无明显影响。DOC对碳氢化合物(hydrocarbon, HC)和CO排放起主导作用且使二者平均降低80%以上,其转化效率随负荷增加而增加。DOC前后NOx无明显变化但DOC提高了NO2/NOx比例,有利于被动再生和SCR的NOx转化。DOC+CDPF使颗粒物(particulate matter, PM)质量和颗粒数量(particle number, PN)排放减少达95%以上,同时改变了PM粒径的分布,使CDPF出口核模态颗粒物比例增加而积聚态比例降低。SCR后NOx排放平均降幅为90%且氨泄漏量均维持在20×10-6以下。相比于原机,加装DOC+CDPF+SCR后CO、HC、NOx、PN和PM比排放均大幅下降,在所有测试工况下除10%负荷HC比排放外,其余排放均低于非道路国四排放法规限值。
Abstract:Based on the engine test bench, the load characteristics and full load speed characteristics tests were performed to study the effects of the integrated aftertreatment diesel oxidation catalyst(DOC)+catalyzed diesel particulate filter(CDPF)+selective catalytic reduction(SCR) system on the performance and emissions of agricultural diesel engine. The results show that the integrated aftertreatment system has no obvious effect on the engine economy and power performance under the test conditions. DOC plays a key role in hydrocarbon(HC) and carbon monoxide(CO) emissions, and the average reduction is more than 80%. The conversion efficiency increases with the increase of load. The upstream DOC+CDPF has little influence on NOx emission while the NO2/NOx ratio is changed, which is conducive to passive regeneration and SCR NOx conversion. DOC+CDPF reduces particulate matter(PM) and particulate number(PN) emissions by more than 95%, and changes the particle size distribution, resulting in the percentage increase of nuclear particles and the decrease of accumulation particles. SCR reduces NOx emissions by 90%, and the ammonia leakage keeps below 20×10-6. Compared with the original engine, after equipping with DOC+CDPF+SCR, the CO、HC、NOx、PN and PM emissions of the engine are significantly reduced. Under all test conditions, the emissions are below the limits of non-road China—Ⅳ regulation except 10% load.
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