国Ⅳ重型柴油车辆排放控制技术研究

论文摘要

由于柴油机具有较好的燃油经济性、动力性、耐久性等优点使得柴油汽车在近几年来得以迅速发展,由此引起的柴油车排放问题,尤其是氮氧化合物(NO_X)和固态颗粒物(PM)越来越受到人们关注,机动车作为主要的移动污染物,对城市空气污染的贡献率不可估量,为降低机动车尾气排放对大气质量的污染程度,全球共形成美国、欧洲、日本三大机动车排放法规体系,对我国制定符合本国国情的车辆排放法规标准提供了依据和借鉴。柴油品质对柴油车辆的排放有重要影响,并且与柴油汽车的排放控制技术关系密切。论文深入研究了柴油的硫含量、十六烷值和十六烷指数、芳香烃、密度和粘度、馏程等主要参数对车辆排放特性的影响,为制定符合我国国情的国Ⅳ排放标准提供了科学合理的依据;柴油机具有较高的热效率,柴油机技术在未来面临的主要问题是不断降低PM和NO_X的排放水平,只有不断改进和完善柴油机机内净化技术才能满足不断升级的排放法规及不断降低的排放限值的要求。先进的柴油机技术包括电控高压燃油喷射技术、废气涡轮增压及中冷技术、高效燃烧技术、燃烧室结构优化及废气再循环技术;同时为满足国Ⅳ排放标准,重型柴油车辆必须加装尾气后处理装置(SCR技术及EGR/DPF技术)来降低PM和NO_X的排放因子。文章重点就技术连续性与可行性、应用成本等方面介绍了SCR及EGR/DPF两种不同尾气后处理控制技术的对比分析,面对国际重型柴油车辆越来越多的采用SCR技术,重点研究了带SCR国Ⅳ柴油机的台架试验及道路测试试验的排放特性,并对SCR还原剂的用量统计进行分析,结合国际重型柴油车辆排放法规的执行经验,对我国国Ⅳ车用尿素还原剂的供应及基础设施建设提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 柴油车辆发展的必然性
• 1.1.2 重型柴油车辆应用的局限性
• 1.2 车辆排放法规的延续发展
• 1.2.1 美国体系
• 1.2.2 欧洲体系
• 1.2.3 日本体系
• 1.2.4 我国的排放法规
• 1.3 柴油车辆排放污染物分析
• 1.3.1 一氧化碳（CO）生成机理
• 1.3.2 碳氢化合物（HC）生成机理
• X）生成机理'>1.3.3 氮氧化合物（NO_X）生成机理
• 1.3.4 颗粒物（PM）的组成及生成机理
• 1.4 我国重型柴油车辆排放控制现状
• 1.5 课题来源及论文研究的内容、意义
• 第二章 重型柴油车辆排放控制技术
• 2.1 改善燃油品质
• 2.1.1 柴油硫含量
• 2.1.2 十六烷值和十六烷指数
• 2.1.3 柴油芳香烃含量
• 2.1.4 柴油密度和粘度
• 2.1.5 柴油馏程
• 2.2 先进的柴油机技术
• 2.2.1 电控高压燃油喷射
• 2.2.2 增压中冷技术
• 2.2.3 涡轮增压器
• 2.2.4 高效燃烧技术
• 2.2.5 燃烧室结构优化
• 2.2.6 废气再循环（EGR）
• 2.3 排放后处理技术
• 2.3.1 排放法规对柴油机尾气后处理技术的要求
• X排放的后处理技术'>2.3.2 降低NO_X排放的后处理技术
• 2.3.2.1 LNT后处理技术
• 2.3.2.2 SCR后处理技术
• 2.3.2.3 HC-SCR后处理技术
• 2.3.2.4 不同后处理技术对比
• 2.3.3 降低PM排放的后处理技术
• 2.3.3.1 氧化催化转化器（DOC）
• 2.3.3.2 颗粒物捕集器（DPF）
• 2.3.4 组合后处理净化技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 国际重型柴油车排放后处理控制技术比较
• 3.1 国际重型柴油车控制技术选择
• 3.1.1 美国主流技术选择
• 3.1.2 欧洲主流技术选择
• 3.2 我国重型柴油车排放控制面临的压力
• 3.3 两种不同排放后处理控制系统的技术分析
• 3.3.1 SCR与EGR/DPF技术对比
• 3.3.2 SCR与EGR/DPF技术连续性与可行性分析
• 3.3.2.1 SCR技术连续性和可行性分析
• 3.3.2.2 EGR/DPF技术连续性和可行性分析
• 3.3.2.3 SCR与EGR/DPF技术连续性与可行性对比
• 3.3.3 SCR与EGR/DPF应用成本分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 带SCR国Ⅳ柴油机台架排放特性
• 4.1 发动机基本参数
• 4.2 发动机台架试验气态污染物排放分析
• 4.2.1 SCR关闭时发动机排放特性
• 4.2.2 SCR开启时发动机排放特性
• 4.2.3 两种工况的对比分析
• 4.3 发动机台及实验固态颗粒物排放分析
• 4.3.1 SCR关闭时发动机排放特性
• 4.3.2 SCR开启时发动机排放特性
• 4.3.3 两种工况的对比分析
• 4.4 不同负荷条件下排放特性对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 带SCR的国Ⅳ柴油车整车排放特性
• 5.1 北京公交121线路重型柴油公交车基本参数
• 5.2 车载线路测试测试设备
• 5.2.1 光学车速测量仪
• 5.2.2 油耗仪
• 5.2.3 电功计
• 5.2.4 OBS-2200
• 5.2.5 ELPI
• 5.2.6 其它辅助设备
• 5.3 北京121公交线路工况
• 5.4 121工况下国Ⅳ重型柴油车排放特性
• 5.5 国Ⅳ重型柴油车与其他工况车辆排放特性比较
• 5.5.1 对比车型的车辆技术参数
• 5.5.2 对比车型试验条件
• 5.5.3 试验行驶工况分析
• 5.5.4 实验结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 带SCR的国Ⅳ柴油车尿素用量统计分析
• 6.1 国Ⅳ柴油车尿素用量统计
• 6.2 尿素用量与行驶里程的关系
• 6.3 尿素用量与季节月份的关系
• 6.4 本章小结
• 第七章 国际排放法规执行经验
• 7.1 欧洲的尿素供应及基础设施建设
• 7.2 美国的尿素供应及基础设施建设
• 7.3 政府在基础设施建设中的推动作用
• 7.4 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 全文总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 附录1:攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录2:论文专用术语解释
• 致谢