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碳水化合物研究调查了低排放的越野柴油发动机

2021年6月30日

在2021年6月28日的碳水化合物托管研究研讨会上,克里斯锐利SWRI.碳水化碳资助研究(合同18RD006)的总结结果,以表征具有相似电力额定值但不同的后处理配置的两级4级越野柴油发动机的排放。通过当前认证周期(NRTC和RMC)以及低负载周期进行测试。该项目还包括对加利福尼亚越野市场的调查以及旨在识别潜在发动机和后处理配置的建模工作,以进一步减少排放。

该项目设定了将SWRI扩展到越野部门的碳水化碳资助的高速公路低Nox技术示范项目,潜在地为下一阶段开发,越阶段的越野/美国排放标准的越野发动机BOB体育APP。

2019年,加州约有66万台越野机。农业拖拉机低于100 HP(75千瓦)占这些机器的47%。农业拖拉机超过100 HP,滑动式装载机,紧凑型轨道装载机,反铲装载机和轮式装载机表示约28%,而其余部分由大约十几个类别组成。

发动机认证家庭的调查显示,低功率(19≤KW<56)和更高功率(56≤KW<560)之间的接近均匀分裂。对于低于56 kW的家庭,95%用于缸内NOx控制的EGR,没有使用SCR和50%使用没有DPF(仅限DOC)。在56 kW以上,85%使用的eGR用于气缸NOx控制,所有使用的SCR,20%都没有使用氨滑催化剂(ASC)和60%没有DPF。

该项目的发动机测试部分得到支持约翰迪尔谁提供了两个发动机。在6068HFC09 6.8 L 6气缸中找到了由DOC + DPF + SCR组成的后处理配置,其中涡轮增压,冷却的EGR和168-224 kW的额定值。由DOC + SCR组成的非DPF后处理系统在4045HFC04 4.5 L 4气缸中找到,具有浪费的涡轮增压器,冷却EGR和63-104千瓦。

项目中使用的低负载周期,称为低负载应用周期(LLAC),基于Deere用​​于产品开发的应用周期。虽然不打算代表全部低负载周期开发过程,但LLAC确实允许在测试发动机可能在使用中逼真的低负荷条件来测量排放。LLAC跑热。发动机操作在LLAC上落在了测试的发动机的NTE区域之外,因此在本法规下不会受到审查。

排放结果如表1所示。根据欧元阶段V程序测量未在美国监管的PN排放。虽然两个系统舒适地达到了第4层最终要求,但有几个观察值得注意的是:

表格1
NOx,PM和PN排放几个测试周期,适用于两级的四个最终越野发动机
测试周期 6.8 L DPF发动机 4.5 L非DPF发动机
NOx. PN NOx. PN
G / kWh. G / kWh. #/ kwh. G / kWh. G / kWh. #/ kwh.
冷NRTC 0.39 0.001 3.7×1012. 0.66 0.011 6.2×1013.
热门NRTC 0.08 0.0005 4.9×1010. 0.12 0.009 5.5×1013.
复合NRTC. 0.10 0.0004 4.1×1011. 0.16 0.009 5.6×1013.
RMC C1. 0.08 0.0003 2.9×1010. 0.05 0.009 5.0×1013.
RMC D2 0.02 0.0004 1.1×1011. 0.02 0.005 4.9×1013.
llac. 1.8 0.0003 6.3×1010. 1.3 0.009 2.9×1013.

为确定降低低负荷NOx排放的可能解决方案,进行了建模工作,测试了双剂量双SCR系统和改进的常规DOC+DPF+SCR+ASC系统。当传统系统使用“第4代”SCR催化剂(更低的温度活性)和80%的基准SCR催化剂,并对发动机进行微小的校准,以降低发动机输出NOx,改善尾气热管理时,6.8 L发动机在LLAC和冷启动NRTC上的尾气氮氧化物排放量分别为0.022 g/kWh和0.14 g/kWh。与表1所示的1.8 g/kWh和0.39 g/kWh相比,这是一个相当大的减少。对CO影响不大2注意到排放量。虽然双重定量系统提供了对冷启动NRTC的额外福利,但它将为越野部门提供相当大的成本和包装挑战。

该项目还表征了VOC,羰基,PAH和硝基-PAH,微量元素,无机离子,水溶性有机碳,EC / OC以及半挥发性和中间挥发性有机化合物(SVOC / IVOC)的非调节排放。

资料来源:碳水化合物