EGR、SCR和DPF技术结合对低排放共轨柴油机的影响



EGR、SCR和DPF技术结合对低排放共轨柴油机的影响

欧洲对于柴油机的排放标准要求越来越严格：欧4的排放指标刚刚开始生效，欧5正在考虑过程中。如今可以通过废气再循环（EGR）技术和选择性催化还原（SCR）技术来减少NOx的排放，而控制PM排放需要安装一个柴油颗粒过滤器（DPF）加以解决。SCR的使用需要存储尿素，而DPF的使用需要考虑其对发动机效率的影响。当上述技术应用在共轨柴油机上时，需要评估这些技术的有效性，以及是否满足当前和未来发动机排放的标准，同时需要对发动机性能进行权衡。

本文采用一维和三维数值仿真模型，定量评估上述技术在内燃机上的应用。发动机和EGR的模型分别利用GT-Power和Kiva4-V平台建立，以准确预测发动机排放。将一维模型用于DPF和SCR的仿真，并利用Cleaner-d提供的试验数据库进行验证。另外，本次研究使用一台560kW的共轨柴油机，考虑不同的NOx还原技术组合：SCR或EGR+DPF，或EGR+ DPF+SCR。评估NOx和PM的排放在C1认证循环下进行，并利用DPF在一个近似的驾驶循环下，考虑制动时NOx的排放目标是：2、1、0.4g/kWh。

仿真结果表明：①采用EGR+ DPF的解决方案达到了欧4和欧5对PM排放限制的标准，并且对燃油消耗和发动机性能的影响在可接受范围内，但这种解决方案不能满足NOx排放标准；②采用EGR+DPF+SCR解决方案，实现了在560kW共轨柴油机上达到欧4标准；另一方面，采用SCR解决方案，通过缩放SCR元器件和存储脲的板大小，可达到欧4的NOx排放标准。

刊名：Emiss.Control Sci. Technol（英）

刊期：2015年第1期

作者：Athanasios G. Konstandopoulos et al

编译：孙坚