采用选择性催化还原系统的轻型载货车排放及燃油经济性的研究



采用选择性催化还原系统的轻型载货车排放及燃油经济性的研究

选择性催化还原系统广泛用于重型柴油载货车，考虑到欧6排放标准，该技术被认为是一项最具前景的技术。欧洲正酝酿到2017年底，执行更为严格的欧6排放法规。在这样的背景下，许多轻型载货车也开始应用选择性催化还原系统，该系统在实现减排的同时，由于对燃烧过程进行了优化，因而其具有降低燃油消耗率的作用。

目前，欧洲在售的多数轻型商用车均配备了柴油机，这主要是由于柴油机具有良好的燃油经济性。预计这种趋势将会继续保持。除此之外，欧盟对于汽车CO的排放要求进一步严格，并且制定了新的测试方法，以保证对车辆排放的测量更加接近真实情况。施行的欧6排放标准极为严格，尤其对NOx的排放，欧6中规定的NOx排放量相比于欧5降低了55%。事实上，柴油机均需要安装一个处理NOx的装置。此外，欧6排放标准以及新测试循环的提出，对排放的要求越来越严格。多数情况下，在车辆上加装吸附-催化还原装置可以使发动机排放到达欧6标准。然而，现今车辆的使用过程中要求具有较好的燃油经济性，而选择性催化还原装置比吸附-催化还原装置具有更高的转换效率，所以可以更好的提高燃烧效率，这就是为什么催化还原系统被认为是一项最具前景的技术。然而，为满足NOx的转换，需要对排气管路进行加热，这个难点一直是该系统不能被广泛应用的原因。

对两辆配备选择性催化还原系统的轻型载货车进行了不同策略下的NEDC循环测试。试验中，A车是一辆配备了1.3L柴油机且符合欧5标准的轻型柴油载货车，其上已经装备了选择性催化还原系统。若在主喷射开始时采用标定策略并使用变截面涡轮，其将满足欧6标准。B车与A车相比发动机排量和质量较大，且B车具有固定截面装置，因而涡轮叶片的位置不能移动。试验时需要注意，柴油机废气处理液供给系统供给压力为0.6～10MPa。对车辆进行测试前，车辆各部件需保持在20℃左右且运行达到一个稳定的状态。一般进行NEDC测试工况需要运行两次，结果取两者的平均值。利用鼓风机根据车辆行驶速度来模拟路面车辆所受到风的作用，测试的精确度和重复次数要满足相应规定。燃油消耗量的测量则是利用化学平衡法对排气进行分析。

试验结果表明，在两辆不同轻型柴油载货车上使用选择性催化还原系统可以改善燃油经济性，同时制定最佳的控制策略可以使其满足欧6排放标准。对如何实现上述目标进行了详细的论述，包括在NEDC测试工况适当阶段使用短时间延迟喷射加热策略，在加热过程中实现一个燃油经济性策略。由此产生的高NOx含量经选择性催化还原系统处理后可大幅度减少。改善燃油经济性的最佳策略有：对于A车，略微减少废气再循环次数，增加初始点火时间；对于B车，大幅减少废气再循环次数。

MatteoDeCesareetal. SAE 2014-01-1356.

编译：王祥