DOC+POC在直列泵柴油机上的应用研究

摘要

虽然电控喷油泵柴油机具有运转稳定、响应快、精度高、结构紧凑与维修方便等诸多优点，但传统机械式喷油泵柴油机由于初期购置成本低、喷油控制方法简单等特点，仍具备一定的市场竞争力。因此，对传统机械式喷油泵柴油机的排放进行控制，亦是实现机动车节能减排的重要工作。本文以一台装备了直列式喷油泵的YC6L柴油机作为试验对象，开展了排放升级工作。
　　 柴油机排气中有PM、NOx、HC和CO等有害污染物，其中PM和NOx是排放法规的主要控制对象。对于YC6L柴油机，采用机内净化技术，同时降低PM和NOx排放的效果十分有限。为了实现更严格的法规要求，本文引入排气后处理技术作为YC6L柴油机排放升级的解决方案。
　　 本文首先阐述了柴油机排放污染物的危害、生成机理与影响因素，然后着重介绍了目前应用较多的排气后处理技术，如DOC、DPF、POC、SCR等，从而为YC6L柴油机排气端的催化器选型提供理论支撑。基于经济成本与法规要求的考量，最终确定DOC&POC&SCR组合式后处理系统作为YC6L柴油机排放达到国Ⅳ标准的技术路线。由国Ⅲ升级到国Ⅳ标准，要求柴油机的PM排放降低80％，因此控制PM排放是柴油机国Ⅳ达标的关键。进一步地，本文的研究重点将是组合式后处理系统中POC催化器的选型合理性评价。
　　 为了评价POC催化器的选型合理性，需要进行发动机台架试验进行检验。因此，本文进行了台架试验的设计，对发动机本体、POC催化器、排放测试仪器等试验装置的技术特点进行说明，并完成了试验台架的搭建。通过对台架试验的数据进行分析，并研究燃油含硫量及灰载量对POC催化器转化效率的影响规律，本文得到了如下一系列结论：(a)组合式后处理系统会使YC6L柴油机的动力性有一定程度的损失；(b)随着POC进口温度与空速的增加，PM转化效率呈现先增加后降低的趋势；(c)YC6L柴油机在低温工况下的PM排放很小，即使长时间工作于此工况，PM的加载量亦很小，并且实车的工况变换频繁，POC催化器可以在排气温度较高时完成再生；(d)在发动机负荷突增时，“吹灰”现象非常明显，需要对发动机的负荷升高率给予限制，以削弱“吹灰”现象，从而改善PM排放。
　　 总之，针对各类机械式喷油泵柴油机，可以将组合式后处理系统作为排放升级的解决方案。