低排放柴油机高NO2/NOx排放的产生机理及控制策略

二氧化氮（NO2）对人体健康和大气生态环境具有极大的危害性，是评价环境空气质量的重要指标之一。先进的机内控制技术和排放后处理器使柴油机满足日益严格的排放法规的同时，也可能增加柴油机的NO2/NOx排放，引起环境空气中NO2浓度的上升。本课题拟以柴油机的NO2/NOx排放为研究对象，采用试验研究和数值模拟相结合的方法，深入研究柴油机燃烧特性、排放后处理器催化氧化机理与柴油机NO2/NOx排放的关系，分析影响柴油机NO2/NOx排放的关键因素，阐明低排放柴油机NO2/NOx排放增加的产生机理，建立柴油机NO2/NOx排放的仿真预测模型，提出柴油机NO2/NOx排放的控制策略。本项目的研究成果将为有效控制柴油机NO2/NOx排放提供理论支持和科学依据。

二氧化氮（NO2）对人体健康和大气生态环境具有极大的危害性，是评价环境空气质量的重要指标之一。先进的机内控制技术和排放后处理器使柴油机满足日益严格的排放法规的同时，也可能增加柴油机的NO2/NOx排放，引起环境空气中NO2浓度的上升。本项目以柴油机的NO2/NOx排放为研究对象，采用试验研究和数值模拟相结合的方法，深入研究柴油机燃烧特性、排放后处理器催化氧化机理与柴油机NO2/NOx排放的关系。. 研究结果表明随着高压共轨柴油机负荷的增大，NO排放浓度逐渐增加，而NO2排放浓度呈先减小后增大的趋势，NO、NO2比排放量均逐渐减小。NO2比排放量和NO2/NOx排放与燃烧重心均呈一定的对数函数关系，具有较强的相关性，相关系数均达到0.90以上。催化型微粒捕集器使柴油机NO2/NOx排放明显增加，CDPF后柴油机排气中的NO2/NOx约为20% ~60%，最高达83%；柴油机排气温度、CO转化率及柴油机排放的PM/NOx质量比是影响柴油机-后处理器系统NO2/NOx排放的主要因素。当柴油机排气温度在220~380°C时；CDPF后NO2/NOx排放较高；当CO转化率小于80%时，柴油机NO2/NOx排放较低；当PM/NOx高于0.1时，柴油机排气中NO2/NOx比例较低。. 在对美国加利福尼亚大学燃烧实验室给出的氮氧化物（NOx）生成机理（49种组分，277个基元反应）进行敏感性分析后，提取出对NOx生成的重要反应，加入到Patel等人提出的正庚烷燃烧简化机理（29种组分，52个基元反应）中，创建了一个新的包含NO2的正庚烷燃烧化学动力学简化机理（40种组分，72个基元反应）。在仿真软件平台FIRE上并利用该简化机理进行模拟分析。通过模拟计算对CDPF的连续被动再生过程，氧浓度、排气温度、排气中NO2/NOX比例及空速对NO2排放特性的影响进行了研究。其结果表明：排气中氧浓度增高导致NO2排放量增多；排气温度在350℃左右排气NO2浓度明显增加；柴油机排气中NO2/NOX比例增加对最终排气中NO2浓度无影响；空速在一定范围内会导致排气NO2浓度升高。本项目的研究成果将为有效控制柴油机NO2/NOx排放提供理论支持和科学依据。