采用選擇性催化還原系統的輕型載貨車排放及燃油經濟性的研究

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采用選擇性催化還原系統的輕型載貨車排放及燃油經濟性的研究

選擇性催化還原系統廣泛用于重型柴油載貨車，考慮到歐6排放標準，該技術被認為是一項最具前景的技術。歐洲正醞釀到2017年底，執行更為嚴格的歐6排放法規。在這樣的背景下，許多輕型載貨車也開始應用選擇性催化還原系統，該系統在實現減排的同時，由于對燃燒過程進行了優化，因而其具有降低燃油消耗率的作用。

目前，歐洲在售的多數輕型商用車均配備了柴油機，這主要是由于柴油機具有良好的燃油經濟性。預計這種趨勢將會繼續保持。除此之外，歐盟對于汽車CO的排放要求進一步嚴格，并且制定了新的測試方法，以保證對車輛排放的測量更加接近真實情況。施行的歐6排放標準極為嚴格，尤其對NOx的排放，歐6中規定的NOx排放量相比于歐5降低了55%。事實上，柴油機均需要安裝一個處理NOx的裝置。此外，歐6排放標準以及新測試循環的提出，對排放的要求越來越嚴格。多數情況下，在車輛上加裝吸附-催化還原裝置可以使發動機排放到達歐6標準。然而，現今車輛的使用過程中要求具有較好的燃油經濟性，而選擇性催化還原裝置比吸附-催化還原裝置具有更高的轉換效率，所以可以更好的提高燃燒效率，這就是為什么催化還原系統被認為是一項最具前景的技術。然而，為滿足NOx的轉換，需要對排氣管路進行加熱，這個難點一直是該系統不能被廣泛應用的原因。

對兩輛配備選擇性催化還原系統的輕型載貨車進行了不同策略下的NEDC循環測試。試驗中，A車是一輛配備了1.3L柴油機且符合歐5標準的輕型柴油載貨車，其上已經裝備了選擇性催化還原系統。若在主噴射開始時采用標定策略并使用變截面渦輪，其將滿足歐6標準。B車與A車相比發動機排量和質量較大，且B車具有固定截面裝置，因而渦輪葉片的位置不能移動。試驗時需要注意，柴油機廢氣處理液供給系統供給壓力為0.6～10MPa。對車輛進行測試前，車輛各部件需保持在20℃左右且運行達到一個穩定的狀態。一般進行NEDC測試工況需要運行兩次，結果取兩者的平均值。利用鼓風機根據車輛行駛速度來模擬路面車輛所受到風的作用，測試的精確度和重復次數要滿足相應規定。燃油消耗量的測量則是利用化學平衡法對排氣進行分析。

試驗結果表明，在兩輛不同輕型柴油載貨車上使用選擇性催化還原系統可以改善燃油經濟性，同時制定最佳的控制策略可以使其滿足歐6排放標準。對如何實現上述目標進行了詳細的論述，包括在NEDC測試工況適當階段使用短時間延遲噴射加熱策略，在加熱過程中實現一個燃油經濟性策略。由此產生的高NOx含量經選擇性催化還原系統處理后可大幅度減少。改善燃油經濟性的最佳策略有：對于A車，略微減少廢氣再循環次數，增加初始點火時間；對于B車，大幅減少廢氣再循環次數。

MatteoDeCesareetal. SAE 2014-01-1356.

編譯：王祥