DMCC发动机废气排放质量的改善策略
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内燃机与配件
DMCC 发动机废气排放质量的改善策略
吴轶帆曰郁子安曰袁秋玲曰陈兴通曰陆敏松
（凯龙高科技股份有限公司，无锡 214153）
摘要院为了最大限度地降低柴油机的烟气排放量，缓解当前环境污染问题，现分析了催化转化器对 DMCC 发动机废气排放特征
的积极影响，并比较了 DMCC 发动机废气排放量在不同运行模式下所表现出来的差异性，以实现对 DMCC 发动机废气排放质量的有
3 结束语 综上所述，为了最大限度地降低 DMCC 发动机 HC、 CO 废气排放量，实现对 DMCC 发动机废气排放质量的 有效改善，相关人员要重视对氧化催化转化器的安装和 使用，在应用该转化器的基础上，采用氧化催化法对 DMCC 发动机排放的 HC、CO 进行处理，从而将 HC、CO 废气排放量降到最低，这样一来，DMCC 发动机废气排放 质量才能得以有效改善。此外，相关人员要与时俱进，不 断学习氧化催化转化器使用技巧，提高自身专业能力， 为充分发挥和利用氧化催化转化器的应用优势，实现对 DMCC 发动机废气排放质量的有效改善贡献自己的一份 力量。
参考文献院 [1]姚春德，陈超，姚安仁，窦站成，卢晗.基于 DMCC 发动机台 架的甲醇-SCR 催化还原 NOX 的研究[J].工程热物理学报，2020， 41（02）：498-506. [2]博格华纳废气再循环技术助力现代汽车降低发动机NOX 排 放[J].汽车与配件，2019（05）：19. [3]姚春德，刘希波，王洪夫，刘小平，程传辉，王银山.改善 DMCC 发动机废气排放质量的研究[J].内燃机学报，2020（05）：402-407.
与原柴油机相比，在使用氧化催化转化器前，PM 排 放量有所增加，这是由于甲醇燃料具有低热值特性，排气 温度远远低于纯柴油的排起温度，严重影响了 PM 氧化 催化效果。但是，经过氧化催化处理后，PM 排放量大幅度 下降，其排放量下降到 57%，甚至比原柴油机下降幅度更 大，出现这一现象的原因是 PM 含有大量的有机物，这些 有机物具有一定的可溶性，能够在氧化催化转化器的应 用背景下，将这些具有可溶性的有机物全部氧化掉，由此 可见，要想真正地发挥和利用组合燃烧的应用优势，相关 人员必须要重视对氧化催化转化器的安装和使用。测试 结果表明：采用 DMCC 模式与氧化催化转化器相结合的 方式可以最大限度地地降低 NOX 排放量和 PM 排放量， 为进一步改善和优化 DMCC 发动机废气排放质量打下坚 实的基础。
Internal Combustion Engine & Parts
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型号 490QDl
缸径 90mm
排量 2.55L
表 1 490QDl 柴油机主要技术参数
压缩比 18:1
标定功率/转速 45.7kW（/ 2240r/min）
最低燃油耗 229g（/ kW·h）
烟度 臆4.0BSU
试验状态
纯柴油模式 柴油/甲醇模式催化前 柴油/甲醇模式催化后
表 2 13 工况排放试验结果
HC 比排放量（/ g（/ kW·h）） CO 比排放量（/ g（/ kW·h）） NOX 比排放量（/ g（/ kW·h）） PM 比排放量（/ g（/ kW·h））
2.07
7.79
13.96
1.01
8.13
10.68
淤甲醇燃料的使用使得进气温度大幅度下降，提高了 燃烧效率和效果，使得高温持续时间缩小到最低状态，从 而严重影响了 NOX 排放量；
于在 DMCC 模式的应用背景下，可以实现对燃烧温 度的有效降低，同时，还能减小发电机的负荷量，导致 NOX 排放量逐渐下降。
2.2 碳烟排放对比 燃烧模式不同、转速不同，所对应的 DMCC 发动机碳 烟排放对比可以看出，与柴油模式相比，DMCC 发动机在 氧化催前所排放的碳烟大幅度下降，同时，在不同转速 下，DMCC 发动机的负荷特性所对应的烟度变化趋势非 常接近，均出现了大幅度下降趋势，由此可见，通过加入 甲醇燃料，可以起到降低碳烟排放量效果。通过对 DMCC 发动机所排放的碳烟进行氧化催化处理后，烟度大幅度 下降，当达到中低负荷状态时，可以实现无烟燃烧的目 的。经过对 DMCC 发动机所排放的碳烟进行氧化催化处 理，可以大幅度降低烟度，出现这一现象的主要原因是 DMCC 发动机废气经过氧化催化处理后，部分碳粒被燃 烧掉，导致烟度比氧化催化处理前有所下降。同时，随着 转速的不断提高，DMCC 发动机复合不断增大，排气温度 呈现出不断上升的趋势，这无疑增强了催化剂的活性，使 得被氧化催化的碳烟量不断增多，以达到大幅度降低烟 度的目的。试验结果表明：通过利用柴油机，可以实现对 甲醇燃料燃烧速度有效提高，以达到降低碳烟 PM 排放量 的目的。此外，与柴油相比，甲醇燃料具有整发性好、火焰 传播效率高等特性，在 DMCC 模式应用下，甲醇燃料会与 空气进行充分混合，提高了燃烧效率，缩短了燃烧时间，
8.15
2.08
1.10
2.33
8.61
0.90
从而最大限度地地抑制了碳烟的生成，使得 DMCC 发动 机所排放的碳烟降到最低。
2.3 HC 和 CO 排放对比 同理可知，在 DMCC 模式的应用背景下，DMCC 发动 机所排放的 HC 和 CO 出现大幅度增加趋势，同时，在各个 负荷状态下，HC 和 CO 排放量较高，但是，经过氧化催化 处理后，HC 和 CO 排放量有所下降，当达到中高负荷状态 时，HC 和 CO 排放量达到最低，这说明通过利用氧化催化 转化器，极大地提高了 HC 和 CO 的净化效果。此外，由于 甲醇燃料具有一定的汽化功能，能够大幅度降低进气温 度，从而使得燃烧温度出现明显下降趋势，进而严重影响 了 HC 和 CO 氧化催化效果，导致在氧化催化前，DMCC 发 动机所排放的 HC 和 CO 有所增加，当利用氧化催化转化 器对 HC 和 CO 进行处理后，随着 DMCC 发动机负荷量不 断增加，排气温度不断上升，这无疑增加了催化剂的活性， 导致 HC 和 CO 排放量大幅度下降。另外，在氧化催化处 理前，导致 HC、CO 排放量普遍升高的原因主要体现在以 下几个方面： 淤在组合燃烧模式的应用背景下，气缸内被吸入大量 的甲醇和空气，相关人员在进行扫气处理时，混有空气的 甲醇从排气门中排出，导致 HC、CO 的排放量增高； 于柴油机产生 HC、CO 的途径有两种，分别是气缸 气 焰 效 应 、滑 油 膜 对 燃 料 蒸 汽 吸 附 ，而 在 组 合 燃 烧 模 式 的应用背景下，气缸内含有大量的甲醇与空气混合气 体，这无疑增加了 HC、CO 的排放量。试验结果表明：当 DMCC 发动机处于高负荷运行状态时，甲醇的喷入量将 会 大 幅 度 下 降 ，这 无 疑 减 小 了 进 气 温 度 下 降 幅 度 ，造 成 NOX 排放量在不同燃烧模式下呈现出很小的差距，因此， 在 DMCC 模式的应用背景下，NOX 排放量逐渐下 降 ，同 时，经过氧化催化处理后的 NOX 排放量要比氧化催化处 理前有所上升，这是由于氧化催化转化器在具体的运用 中，具有燃烧器的功能，导致 DMCC 发动机废气经过氧 化催化处理后，出现两次燃烧现象，导致 NOX 排放量有 所增加。 2.4 发动机 13 工程测试循环排放 为了最大限度地提高组合燃烧发动机的废气排放性 能，本试验重点研究了 13 工程在组合燃烧模式下废气排 放效果，同时，还重点测量和分析了 DMCC 发动机关于 HC、CO、NOX 和碳烟的实际排放量。13 况排放试验结果如
关键词院DMCC 发动机；废气排放质量；改善策略中图分类号源自U464.9文献标识码院A
文章编号院1674-957X（2021）13-0034-02
0 引言 在 DMCC 控制模式的应用背景下，由于甲醇具有较 高的排起温度特征，因此，可以通过安装氧化催化转化器， 对 HC、CO 废气排放量进行处理，以达到改善 DMCC 发动 机废气排放质量的目的。所以，为了降低 DMCC 发动机 HC、CO 废气排放量，如何利用氧化催化转化器，改善 DMCC 发动机废气排放质量是相关人员必须思考和解决 的问题。 1 试验设备及方法 本次试验用到的试验设备主要以组合燃烧发动机为 主，该发动机是在型号为 490QDl 的立式柴油机、直喷柴油 机、水冷柴油机和四冲柴油机的基础上进行改造而来的[1]。 490QDl 柴油机主要技术参数如表 1 所示。 本试验还重点使用了氧化催化转化器，以实现对 DMCC 发动机废气的氧化催化处理。为了提高对 DMCC 发 动机废气排放质量的改善效果，现利用纯柴油模式、 DMCC 模式和氧化催化模式三种模式对 DMCC 发动机废 气进行处理[2]。另外，还要将 DMCC 发动机转速分别设置 三种不同的工况，分别是转速为 1600r/min 工况、转速为 2200r/min 工况和转速 3200r/min 工况，以提高负荷特性试 验效果。同时，在进行试验的过程中，相关人员先采用标准 柴油燃烧法，完成基本试验任务，然后，利用组合燃烧法， 确保试验条件与标准柴油模式的实验条件相一致，以提高 试验结果的可比性[2]。 2 试验结果与分析 2.1 NOX 排放对比 1600r/min 负荷特性 NOX 排放与 2200r/min 负荷特性 NOX 排放分别可以看出，DMCC 模式在氧化催化前后所排 放的 NOX 均比柴油模式要低得多，经过氧化催化处理后， 尽管 DMCC 发动机所排放的 NOX 比氧化催化前高，但是， 与柴油模式相比，仍然出现大幅度下降趋势。根据化学反 应相关原理，发现，NOX 生成通常发生在以下两种时间段， 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
效改善。试验结果表明：在 DMCC 运行模式下，NOX 和碳烟排放量大幅度下降，但是，HC、CO 和 PM 排放量不断增加，当对 DMCC 发动 机废气进行氧化催化后处理后，HC、CO 和 PM 排放量不断下降，为有效地改善 DMCC 发动机废气质量，降低柴油机 NOX 和 PM 排放 量打下坚实的基础。
表 2 所示，从表中的数据可以看出，与柴油机相比，DMCC 发动机废气在氧化催化处理前，HC、CO 和 PM 排放量有 所增加，其中，HC 增加幅度最大，但是，经过氧化催化处理 后，HC、CO 均呈现出下降趋势，分别下降了 47%、70%，这 说明氧化催化转化器的安装和使用可以有效地提高 HC、 CO 的净化效率和效果。
作者简介院吴轶帆（1989-），男，江苏无锡人，北京化工大学硕士学 位，研究方向为汽车动力总成开发、发动机尾气排放净 化、机械设计开发等。
分别是高温持续时间段和高氧持续时间段。当 DMCC 发 动机内部的进气管吸入足量的甲醇，由于甲醇具有较高的 汽化特性，导致进气温度出现大幅度下降。同时，由于加入 适量的甲醇，提高了燃烧效率，这无疑缩短了高温持续时 间，导致 NOX 排放量不断下降。实验结果表明：通过运用 DMCC 模式，在电动机不同的转速下，NOX 排放量均远远 低于纯柴油模式，同时，NOX 排放量下降幅度随着电动机 转速的增高而增高，出现这一现象的原因主要体现在以下 几个方面：
内燃机与配件
DMCC 发动机废气排放质量的改善策略
吴轶帆曰郁子安曰袁秋玲曰陈兴通曰陆敏松
（凯龙高科技股份有限公司，无锡 214153）
摘要院为了最大限度地降低柴油机的烟气排放量，缓解当前环境污染问题，现分析了催化转化器对 DMCC 发动机废气排放特征
的积极影响，并比较了 DMCC 发动机废气排放量在不同运行模式下所表现出来的差异性，以实现对 DMCC 发动机废气排放质量的有
3 结束语 综上所述，为了最大限度地降低 DMCC 发动机 HC、 CO 废气排放量，实现对 DMCC 发动机废气排放质量的 有效改善，相关人员要重视对氧化催化转化器的安装和 使用，在应用该转化器的基础上，采用氧化催化法对 DMCC 发动机排放的 HC、CO 进行处理，从而将 HC、CO 废气排放量降到最低，这样一来，DMCC 发动机废气排放 质量才能得以有效改善。此外，相关人员要与时俱进，不 断学习氧化催化转化器使用技巧，提高自身专业能力， 为充分发挥和利用氧化催化转化器的应用优势，实现对 DMCC 发动机废气排放质量的有效改善贡献自己的一份 力量。
参考文献院 [1]姚春德，陈超，姚安仁，窦站成，卢晗.基于 DMCC 发动机台 架的甲醇-SCR 催化还原 NOX 的研究[J].工程热物理学报，2020， 41（02）：498-506. [2]博格华纳废气再循环技术助力现代汽车降低发动机NOX 排 放[J].汽车与配件，2019（05）：19. [3]姚春德，刘希波，王洪夫，刘小平，程传辉，王银山.改善 DMCC 发动机废气排放质量的研究[J].内燃机学报，2020（05）：402-407.
与原柴油机相比，在使用氧化催化转化器前，PM 排 放量有所增加，这是由于甲醇燃料具有低热值特性，排气 温度远远低于纯柴油的排起温度，严重影响了 PM 氧化 催化效果。但是，经过氧化催化处理后，PM 排放量大幅度 下降，其排放量下降到 57%，甚至比原柴油机下降幅度更 大，出现这一现象的原因是 PM 含有大量的有机物，这些 有机物具有一定的可溶性，能够在氧化催化转化器的应 用背景下，将这些具有可溶性的有机物全部氧化掉，由此 可见，要想真正地发挥和利用组合燃烧的应用优势，相关 人员必须要重视对氧化催化转化器的安装和使用。测试 结果表明：采用 DMCC 模式与氧化催化转化器相结合的 方式可以最大限度地地降低 NOX 排放量和 PM 排放量， 为进一步改善和优化 DMCC 发动机废气排放质量打下坚 实的基础。
Internal Combustion Engine & Parts
· 35 ·
型号 490QDl
缸径 90mm
排量 2.55L
表 1 490QDl 柴油机主要技术参数
压缩比 18:1
标定功率/转速 45.7kW（/ 2240r/min）
最低燃油耗 229g（/ kW·h）
烟度 臆4.0BSU
试验状态
纯柴油模式 柴油/甲醇模式催化前 柴油/甲醇模式催化后
表 2 13 工况排放试验结果
HC 比排放量（/ g（/ kW·h）） CO 比排放量（/ g（/ kW·h）） NOX 比排放量（/ g（/ kW·h）） PM 比排放量（/ g（/ kW·h））
2.07
7.79
13.96
1.01
8.13
10.68
淤甲醇燃料的使用使得进气温度大幅度下降，提高了 燃烧效率和效果，使得高温持续时间缩小到最低状态，从 而严重影响了 NOX 排放量；
于在 DMCC 模式的应用背景下，可以实现对燃烧温 度的有效降低，同时，还能减小发电机的负荷量，导致 NOX 排放量逐渐下降。
2.2 碳烟排放对比 燃烧模式不同、转速不同，所对应的 DMCC 发动机碳 烟排放对比可以看出，与柴油模式相比，DMCC 发动机在 氧化催前所排放的碳烟大幅度下降，同时，在不同转速 下，DMCC 发动机的负荷特性所对应的烟度变化趋势非 常接近，均出现了大幅度下降趋势，由此可见，通过加入 甲醇燃料，可以起到降低碳烟排放量效果。通过对 DMCC 发动机所排放的碳烟进行氧化催化处理后，烟度大幅度 下降，当达到中低负荷状态时，可以实现无烟燃烧的目 的。经过对 DMCC 发动机所排放的碳烟进行氧化催化处 理，可以大幅度降低烟度，出现这一现象的主要原因是 DMCC 发动机废气经过氧化催化处理后，部分碳粒被燃 烧掉，导致烟度比氧化催化处理前有所下降。同时，随着 转速的不断提高，DMCC 发动机复合不断增大，排气温度 呈现出不断上升的趋势，这无疑增强了催化剂的活性，使 得被氧化催化的碳烟量不断增多，以达到大幅度降低烟 度的目的。试验结果表明：通过利用柴油机，可以实现对 甲醇燃料燃烧速度有效提高，以达到降低碳烟 PM 排放量 的目的。此外，与柴油相比，甲醇燃料具有整发性好、火焰 传播效率高等特性，在 DMCC 模式应用下，甲醇燃料会与 空气进行充分混合，提高了燃烧效率，缩短了燃烧时间，
8.15
2.08
1.10
2.33
8.61
0.90
从而最大限度地地抑制了碳烟的生成，使得 DMCC 发动 机所排放的碳烟降到最低。
2.3 HC 和 CO 排放对比 同理可知，在 DMCC 模式的应用背景下，DMCC 发动 机所排放的 HC 和 CO 出现大幅度增加趋势，同时，在各个 负荷状态下，HC 和 CO 排放量较高，但是，经过氧化催化 处理后，HC 和 CO 排放量有所下降，当达到中高负荷状态 时，HC 和 CO 排放量达到最低，这说明通过利用氧化催化 转化器，极大地提高了 HC 和 CO 的净化效果。此外，由于 甲醇燃料具有一定的汽化功能，能够大幅度降低进气温 度，从而使得燃烧温度出现明显下降趋势，进而严重影响 了 HC 和 CO 氧化催化效果，导致在氧化催化前，DMCC 发 动机所排放的 HC 和 CO 有所增加，当利用氧化催化转化 器对 HC 和 CO 进行处理后，随着 DMCC 发动机负荷量不 断增加，排气温度不断上升，这无疑增加了催化剂的活性， 导致 HC 和 CO 排放量大幅度下降。另外，在氧化催化处 理前，导致 HC、CO 排放量普遍升高的原因主要体现在以 下几个方面： 淤在组合燃烧模式的应用背景下，气缸内被吸入大量 的甲醇和空气，相关人员在进行扫气处理时，混有空气的 甲醇从排气门中排出，导致 HC、CO 的排放量增高； 于柴油机产生 HC、CO 的途径有两种，分别是气缸 气 焰 效 应 、滑 油 膜 对 燃 料 蒸 汽 吸 附 ，而 在 组 合 燃 烧 模 式 的应用背景下，气缸内含有大量的甲醇与空气混合气 体，这无疑增加了 HC、CO 的排放量。试验结果表明：当 DMCC 发动机处于高负荷运行状态时，甲醇的喷入量将 会 大 幅 度 下 降 ，这 无 疑 减 小 了 进 气 温 度 下 降 幅 度 ，造 成 NOX 排放量在不同燃烧模式下呈现出很小的差距，因此， 在 DMCC 模式的应用背景下，NOX 排放量逐渐下 降 ，同 时，经过氧化催化处理后的 NOX 排放量要比氧化催化处 理前有所上升，这是由于氧化催化转化器在具体的运用 中，具有燃烧器的功能，导致 DMCC 发动机废气经过氧 化催化处理后，出现两次燃烧现象，导致 NOX 排放量有 所增加。 2.4 发动机 13 工程测试循环排放 为了最大限度地提高组合燃烧发动机的废气排放性 能，本试验重点研究了 13 工程在组合燃烧模式下废气排 放效果，同时，还重点测量和分析了 DMCC 发动机关于 HC、CO、NOX 和碳烟的实际排放量。13 况排放试验结果如
关键词院DMCC 发动机；废气排放质量；改善策略中图分类号源自U464.9文献标识码院A
文章编号院1674-957X（2021）13-0034-02
0 引言 在 DMCC 控制模式的应用背景下，由于甲醇具有较 高的排起温度特征，因此，可以通过安装氧化催化转化器， 对 HC、CO 废气排放量进行处理，以达到改善 DMCC 发动 机废气排放质量的目的。所以，为了降低 DMCC 发动机 HC、CO 废气排放量，如何利用氧化催化转化器，改善 DMCC 发动机废气排放质量是相关人员必须思考和解决 的问题。 1 试验设备及方法 本次试验用到的试验设备主要以组合燃烧发动机为 主，该发动机是在型号为 490QDl 的立式柴油机、直喷柴油 机、水冷柴油机和四冲柴油机的基础上进行改造而来的[1]。 490QDl 柴油机主要技术参数如表 1 所示。 本试验还重点使用了氧化催化转化器，以实现对 DMCC 发动机废气的氧化催化处理。为了提高对 DMCC 发 动机废气排放质量的改善效果，现利用纯柴油模式、 DMCC 模式和氧化催化模式三种模式对 DMCC 发动机废 气进行处理[2]。另外，还要将 DMCC 发动机转速分别设置 三种不同的工况，分别是转速为 1600r/min 工况、转速为 2200r/min 工况和转速 3200r/min 工况，以提高负荷特性试 验效果。同时，在进行试验的过程中，相关人员先采用标准 柴油燃烧法，完成基本试验任务，然后，利用组合燃烧法， 确保试验条件与标准柴油模式的实验条件相一致，以提高 试验结果的可比性[2]。 2 试验结果与分析 2.1 NOX 排放对比 1600r/min 负荷特性 NOX 排放与 2200r/min 负荷特性 NOX 排放分别可以看出，DMCC 模式在氧化催化前后所排 放的 NOX 均比柴油模式要低得多，经过氧化催化处理后， 尽管 DMCC 发动机所排放的 NOX 比氧化催化前高，但是， 与柴油模式相比，仍然出现大幅度下降趋势。根据化学反 应相关原理，发现，NOX 生成通常发生在以下两种时间段， 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
效改善。试验结果表明：在 DMCC 运行模式下，NOX 和碳烟排放量大幅度下降，但是，HC、CO 和 PM 排放量不断增加，当对 DMCC 发动 机废气进行氧化催化后处理后，HC、CO 和 PM 排放量不断下降，为有效地改善 DMCC 发动机废气质量，降低柴油机 NOX 和 PM 排放 量打下坚实的基础。
表 2 所示，从表中的数据可以看出，与柴油机相比，DMCC 发动机废气在氧化催化处理前，HC、CO 和 PM 排放量有 所增加，其中，HC 增加幅度最大，但是，经过氧化催化处理 后，HC、CO 均呈现出下降趋势，分别下降了 47%、70%，这 说明氧化催化转化器的安装和使用可以有效地提高 HC、 CO 的净化效率和效果。
作者简介院吴轶帆（1989-），男，江苏无锡人，北京化工大学硕士学 位，研究方向为汽车动力总成开发、发动机尾气排放净 化、机械设计开发等。
分别是高温持续时间段和高氧持续时间段。当 DMCC 发 动机内部的进气管吸入足量的甲醇，由于甲醇具有较高的 汽化特性，导致进气温度出现大幅度下降。同时，由于加入 适量的甲醇，提高了燃烧效率，这无疑缩短了高温持续时 间，导致 NOX 排放量不断下降。实验结果表明：通过运用 DMCC 模式，在电动机不同的转速下，NOX 排放量均远远 低于纯柴油模式，同时，NOX 排放量下降幅度随着电动机 转速的增高而增高，出现这一现象的原因主要体现在以下 几个方面：