应用SCR技术满足重型柴油机国V排放的研究

摘要

随着我国汽车产业的不断发展和壮大,商用车所占市场份额逐步攀升,柴油机作为商用车的主要动力源,其需求量也越来越大。柴油发动机排量大,污染物排放恶劣,造成了如雾霾、光化学烟雾等环境污染问题。欧美地区很早就开始着手对柴油机排放污染的研究和治理,实施了非常严苛的排放法规,我国也于2013年7月1日开始在全国范围内对重型柴油机实施国IV阶段的排放标准。国内外目前针对柴油机的污染排放控制主要是EGR和SCR两条技术路线。然而EGR路线会增大油耗且对燃油中的硫比较敏感,国内目前燃油品质还有待进一步提升。SCR 路线的燃油经济性好,对柴油机本体改动小以及对硫不敏感,技术升级连续性好,所以国内大部分重型柴油机厂商对于未来满足国V排放的研究都采用了欧洲路线即SCR路线。
　　本文主要是以 SC7H 柴油机为研究对象,为了使其达到国家第 V 阶段的排放法规要求,选择采用了SCR技术路线。首先对SCR技术路线进行了分析,从柴油机的机内控制措施开始,通过采用高压燃油喷射、增压中冷等技术并对喷油提前角进行标定来降低颗粒物的含量,然后再通过SCR后处理技术来降低NOx浓度以达到排放要求。并对SCR后处理系统包括系统组成、工作原理以及化学反应的机理进行了分析,确定SCR技术路线能使SC7H型柴油机达到国V目标的可行性。
　　SCR 技术中尿素的喷射采用了开环的尿素喷射控制策略实现对发动机稳态和瞬态过程中的喷射控制,提出查找计算尿素喷射量所需MAP(即发动机排气温度MAP、排气流量MAP、催化器入口NOx浓度MAP和转化效率MAP以及瞬态工况下进行修正的过渡系数 MAP)的制定方法。并根据国标规定的国 V阶段的 OBD2+NOx控制的技术要求,主要针对NOx排放控制实现了NOx超过3.5g/kw·h 时激活故障灯提醒驾驶员,超过7.0g/kw·h时亮故障灯并激活扭矩限制器。
　　最后通过发动机台架试验对SCR系统进行标定和验证,根据MAP标定方法试验得出优化的MAP数据写入SCR后处理控制单元并对SC7H柴油机进行最终的排放验证,SC7H柴油机达到了国V阶段的排放标准。

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第一章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2 柴油机主要排放污染物以及排放标准

1.3 满足国V排放标准的两条技术路线

1.4 SCR技术国内外的发展和研究现状

1.5 课题来源及研究目标内容

1.6 本章小结

第二章 SCR技术路线原理

2.1 颗粒物PM的机内控制

2.2 NOx的机外控制SCR后处理技术

2.3 本章小结

第三章 尿素喷射控制策略研究及脉谱图标定

3.1 尿素喷射控制策略

3.2 尿素喷射控制策略中MAP的标定策略

3.3 本章小结

第四章 SCR后处理系统中的OBD应用

4.1 OBD简介及国家法规要求

4.2 SCR系统OBD功能的实现

4.3 本章小结

第五章 满足国V排放的发动机台架试验

5.1 柴油机台架试验系统

5.2 试验策略

5.3 发动机台架试验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢