1、 硕士学位论文 （专业学位） 不同结构参数 DOC+SCR 对轻型 柴油机排放特性的影响 姓 名： 学 号： 所在院系：汽车学院 学科门类：工程 学科丏业：动力工程 指导教师： 二 XX 年 X 月 Effects on emission characteristics of light-duty diesel engine equipped with different structure parameters DOC+SCR Candidate: Student Number: School/Department: School of Automotive Studies Discipli
2、ne: Engineering Major: Power Engineering Supervisor: Prof. Lin Rui 同济大学 硕士学位论文 摘要 摘要 柴油机由于高热效率、低油耗、高转矩输出等优点，近年来在各个领域得到了广泛应用。但是柴油车是大气污染中 NOx 及 PM 排放的主要污染源，对人体健康造成极大伤害。目前，国 后处理主流路线采用 DOC+SCR 的方式来同时降 低 NOx 及 PM 排放，但国内外学者对该组合系统的研究相对偏少，主要集中在 SCR 的性能仿真和整体系统的结构优化，缺乏对催化剂本身的性能优劣评价以 及发动机台架试验的系统数据验证。 本文通过催化剂结构
3、表征、小样性能评价的方法，分析了催化剂参数和结构 对其性能的影响机理；并以一台 1.91L 国五轻型柴油机作为试验样机，选取 8 组 不同结构参数的 DOC+SCR 后处理系统：改变 DOC 系统的催化剂贵金属配比、 贵金属负载量、载体长径比、载体目数，其余参数不变。 SCR 系统参数不变，将 DOC 与 SCR 系统进行耦合，在发动机台架试验中进行数据验证。本文的主要研 究内容及结果如下： （ 1）研究了不同结构参数 DOC 小样的催化性能 随着贵金属负载量的增加， DOC 样品会向晶格收缩、晶胞参数变小的趋势发展，在一定程度上会抑制贵金属原子成为活性位点，降低催化剂的活化性能；载体表面的活
4、性比表面积增加，样品表面活性位点数增加，催化活性升高；涂敷 贵金属催化剂含量最高的 3 号 DOC 在不同的温度范围内均有最高的 CO、 C3H8 转化率及 NO2 生成率。 随着贵金属催化剂中 Pt 比例的增加，贵金属在载体表面重叠和烧结团聚的 趋势增加，但当 Pt 含量增加到一定比例后，并不会对 DOC 载体的晶格结构造成 太大的影响； DOC 样品的活性比表面积增大，说明 Pt 在载体中的分散度比较高； DOC 样品对 CO 和 C3H8 转化速率下降，但对 NO2 的生成率增加。这是由于在中 低温范围， Pd 与 -Al2O3 载体的强相互作用起决定性作用。 随着载体目数的增加， DO
5、C 载体的晶格结构基本没有变化； DOC 有效活性 比表面积增加，催化剂表面活性位点数增加，催化活性升高； DOC 对 CO、 C3H8 的转化率及 NO2 生成率均有增加，但 1 和 8 号 DOC 温升曲线基本一致。 （ 2）研究了不同贵金属催化剂 DOC+SCR 对轻型柴油机的排放特性的影响 随着贵金属负载量的增加， DOC 后排气压差和温差略有升高； CO、 THC 减排率和 NO2 生成率增加； PM 及 PN 均有一定的降低，但贵金属负载量过高时， 在高负荷及高转速下 PM 和 PN 还会有一定程度的增加。 I 同济大学 硕士学位论文 摘要 随着贵金属 Pt 比例的增加， DOC
6、后排气压差和温差没有明显变化； CO、 THC 减排率和 NO2 生成率增加，但在低负荷和中低转速下， Pd 比例高的样品具 有更好的低温转化性能； PM 及 PN 均有一定的降低， Pt 比例的增加有助于提高碳烟转化率，但会增加高转速高负荷时的硫酸盐生成。 （ 3）研究了不同载体参数 DOC+SCR 对轻型柴油机排放特性的影响 随着载体长径比的增加， DOC 后排气压差和温差略有升高； CO、 THC 减排 率和 NO2 生成率增加，增大长径比在低负荷及低转速工况的催化性能提升极为 显著； PM 及 PN 随着长径比的增加大大的降低，长径比的增加有利于颗粒的充分氧化。 随着载体目数增加， DOC 后排气压差和温差有一定升高，在高负荷及高转 速下压差损失较为明显； CO、 THC 减排率和 NO2 生成率增加，催化剂活性比表 面积增加； PM 及 PN 随着目数的增加进一步的降低。 关键词 ：不同结构参数 ， DOC+SCR，催化活性，排放特性 II
