分子筛与钒基选择还原催化器反应特性对比研究

摘要

随着国家机动车排放法规的日趋严格，柴油车冷启动阶段的氮氧化物排放被严格限制，我国目前应用最广泛的钒基选择还原催化器很难满足低温区域的排放法规要求，而分子筛选择还原催化器作为钒基选择还原催化器的替代品表现出了优异的低温转化效率性能，是未来选择还原催化器发展的主要方向。但目前国内分子筛选择还原催化器研究主要还停留在稳态研究阶段，而分子筛选择还原催化器瞬态特性与稳态特性存在较大差异，故很有必要深入研究这一差异，以保证分子筛选择还原催化器运行的稳定性。通过本课题的研究，可以得到真实柴油机环境下分子筛和钒基选择还原催化器的稳态和瞬态特性，并以此为基础对分子筛选择还原催化器瞬态还原剂喷射策略提出优化改进建议，为制定科学的分子筛选择还原催化器匹配策略打下坚实的基础。
　　本文先通过实验室小样评价试验选择出了低温转化效率较好的铜基ZSM-5分子筛选择还原催化器以供台架试验使用。然后通过柴油机试验台架，分别进行了分子筛与钒基选择还原催化器稳态性能试验，ESC和ETC法规循环试验，瞬态性能试验等;并在此基础上进行了分子筛选择还原催化器瞬态还原剂喷射控制策略的优化探索试验。
　　通过台架试验可以发现:分子筛和钒基选择还原催化器氮氧化物标称转化效率随温度、空速和氨氮喷射当量比变化的趋势大体相同，但分子筛选择还原催化器在250℃以下的低温区域内的氮氧化物标称转化效率明显优于钒基选择还原催化器;分子筛和钒基选择还原催化器的瞬态氨存储能力随着柴油机排气温度和柴油机排气空速的增加而减少，其中温度起决定性作用，在相同工况下，分子筛选择还原催化器的瞬态氨存储能力大约为钒基选择还原催化器的两倍;通过ETC瞬态循环试验可以发现，分子筛选择还原催化器的瞬态响应速度更快，ETC瞬态循环的氮氧化物排放性能远远优于钒基选择还原催化器;相比于钒基选择还原催化器，分子筛选择还原催化器还原剂喷射控制策略在低温区域内使用的氨氮喷射当量比应提高0.05左右，在负荷跃迁区域应采用更小的还原剂喷射延迟。

目录

声明

摘要

图清单

表清单

字母注释表

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 柴油机排放法规

1．3 机动车排放特点

1．4 柴油机污染控制技术路线

1．4．1 废气再循环与颗粒过滤器耦合技术路线

1．4．2 选择性催化还原技术路线

1．5 研究意义及主要研究内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 主要研究内容

第二章 选择还原催化器小样试验及台架试验装置

2．1 选择还原催化剂小样试验分析研究

2．1．1 选择还原催化器反应机理

2．1．2 小样试验仪器

2．1．3 小样评价试验步骤

2．1．4 试验结果及分析

2．2 选择还原催化器发动机台架试验装置介绍

2．2．1 发动机试验台架

2．2．2 选择还原催化器性能参数

2．2．3 选择还原催化器还原剂喷射控制系统

2．2．4 还原剂及试验用燃油的选用

2．3 本章小结

第三章 分子筛与钒基SCR催化器稳态特性对比研究

3．1 稳态特性试验方法

3．1．1 还原剂喷射量的确定

3．1．2 标称转化效率的定义

3．1．3 标称转化效率测量试验方法

3．2 分子筛和钒基SCR催化器稳态特性对比研究

3．2．1 温度对稳态NOx转化效率的影响

3．2．2 空速对稳态NOx转化效率的影响

3．2．3 氨氮喷射当量比对稳态NOx转化效率的影响

3．3 本章小结

第四章 分子筛与钒基SCR催化器瞬态特性对比研究

4．1 瞬态循环ETC法规试验

4．2 分子筛与钒基SCR催化器瞬态特性

4．2．1 分子筛与钒基SCR催化器瞬态氨存储特性

4．2．2 分子筛与钒基SCR催化器瞬态响应特性

4．3 分子筛SCR催化器瞬态喷射策略优化

4．4 本章小结

第五章 全文总结与展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢