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采用EGR和催化还原技术降低柴油机NO_x排放的试验研究

作　者: 周文彬
导　师: 高希彦
学　校: 大连理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 柴油机 NO_x排放控制 EGR 催化 稀燃催化剂
分类号: TK421.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 358次
引　用: 7次
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内容摘要


随着汽车工业的高速发展,汽车尾气对大气造成的越来越严重的污染,特别是NO_x的危害已引起了各国政府的高度重视。作为汽车主要的动力源,柴油机NO_x的排放控制也逐渐成为研究热点。目前,废气再循环(EGR)和后处理催化还原被公认为是可以应用在柴油机上比较有效的净化NO_x排放技术。 本文的目标是对EGR和HC-SCR技术进行基础性的研究,并分别在直喷式柴油机上进行了台架试验。内容主要包括: 第一部分,在柴油机新型TR燃烧系统上进行自然吸气方式的冷却EGR试验研究。试验结果表明,在各负荷下EGR率最大值为15.4%:燃烧过程缸内压力的最大值和缸内平均温度的最高值均有所降低;在额定转速下,各负荷燃烧始点基本保持不变,在多数负荷下燃烧持续期稍有延长。这说明,在循环废气量较少的条件下,冷却EGR对TR系统燃烧过程的影响主要体现在热效应方面,而稀释效应的影响不太明显。排放方面,通过EGR和TR燃烧系统的匹配,能够极大地改善原机NO_x的排放,但同时排气烟度和油耗率也有小幅度的升高。 第二部分,试制了Pt/Rh/Pd/堇青石和Cu-ZSM-5/堇青石两类稀燃催化剂,结合微粒过滤器,利用柴油机排气中的HC作为还原剂,通过台架试验,重点考察催化剂的活性、稳定性、起燃温度、反应温度窗等几方面性能,为今后在柴油机上的实用化提供参考依据。试验结果表明,同Cu-ZSM-5催化剂相比,贵金属类催化剂应用在柴油机净化NO_x方面,具有较好的活性及稳定性,反应温度窗较宽,但要实现产品化仍有许多问题需要解决。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-20
  1.1 前言  8-9
  1.2 柴油机排放物的危害与来源  9-11
    1.2.1 NO_x的污染危害及来源  9-10
    1.2.2 其他污染物的危害  10-11
  1.3 柴油机排放控制标准  11-13
  1.4 柴油机NO_x排放控制的研究概况  13-18
    1.4.1 NO_x的生成机理  13-14
    1.4.2 NO_x排放的控制技术  14-18
  1.5 课题的引出  18-20
第二章 废气再循环(EGR)降低NO_x的理论依据及研究现状  20-23
  2.1 基本概念  20
  2.2 废气再循环在国内外的发展状况  20-21
  2.3 EGR净化NO_x的机理分析  21
  2.4 EGR技术的可行性分析  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 柴油机EGR系统的设计和试验研究  23-37
  3.1 EGR系统的整体布局和设计  23-26
    3.1.1 EGR的冷却  23-24
    3.1.2 EGR阀的设计  24
    3.1.3 EGR的控制  24-25
    3.1.4 EGR系统的整体布局  25-26
  3.2 EGR系统的台架试验研究  26-36
    3.2.1 试验装置与测量仪器  26
    3.2.2 TR燃烧系统简介  26-29
    3.2.3 燃烧过程相关基本参数的定义和分析方法  29-31
    3.2.4 EGR系统对燃烧性能的影响  31-34
    3.2.5 EGR系统对排放性能的影响  34-36
  3.3 本章小结  36-37
第四章 NO_x催化转化器的基本理论和选型方案  37-46
  4.1 车用催化转化器的研究概况  37-39
  4.2 稀燃催化剂概述  39-40
  4.3 催化剂和催化作用的基本概念  40-45
    4.3.1 催化剂的组成  41-42
    4.3.2 催化剂的制作方法  42
    4.3.3 催化剂的性能特征  42-44
    4.3.4 催化剂的劣化  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章 柴油机NO_x催化剂的选择和试验研究  46-61
  5.1 柴油机NO_x催化剂的试验台架布置  46-47
  5.2 Pt／Rh／Pb／堇青石催化剂对NO_x的催化还原试验研究  47-54
    5.2.1 贵金属催化剂简介  47-48
    5.2.2 Pt／Rh／Pb／堇青石催化陶瓷的制备  48-49
    5.2.3 试验内容及结果分析  49-54
  5.3 Cu-ZSM-5催化剂对NO_x的催化还原试验研究  54-59
    5.3.1 Cu-ZSM-5催化剂简介  54-55
    5.3.2 Cu-ZSM-5／堇青石催化陶瓷的制备  55
    5.3.3 试验内容及结果分析  55-59
  5.4 本章小结  59-61
结论与展望  61-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-68
大连理工大学学位论文版权使用授权书  68

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 柴油机 > 理论 > 废气排放及净化
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