代表性研究成果2

名称

类别

成果为第一完成单位

本室固定

人员参加

名单

所属研究方向

满足欧6法规有害排放控制技术及应用

应用基础

是

宋崇林，沈美庆，尧命发，郑尊清，吕刚，宋金瓯，李志军，刘海峰

内燃机有害排放物的生成及后处理技术的研究

目前以排气颗粒物为代表的内燃机排放污染物控制已成为国家大气污染防治的重点和紧迫任务，也是政府和公众关注的焦点。欧6排放法规是目前世界最严格的法规，代表了内燃机最高水平，因此开发满足欧6排放法规的有害排放控制技术既是满足国家重大需求的需要，也是提高我国内燃机产品竞争力，促进我国内燃机工业发展的需要。

本成果以内燃机排放污染物形成－演化－排放－控制为研究主线，以缸内燃烧优化与高效后处理系统耦合控制内燃机污染物排放，在973、863、国家自然科学基金、实验室自主课题和企业合作项目连续支持下，系统、深入地开展了内燃机排放污染物生成、转化机理及其机内、机外控制技术等方面的基础理论和应用技术研究，在基础理论和关键瓶颈技术研究中取得重要成果。成果的主要内容包括：

（1）系统研究了内燃机缸内燃烧过程中燃烧组织条件对颗粒物等有害排放物生成机理、演化历程及微观物理化学特性的影响规律，阐明了通过燃烧优化调整排气温度、流速、颗粒物组成及其微观物理化学性质等特性的燃烧组织策略。探明了后喷诱导湍流对柴油机缸内团聚态颗粒破碎的作用机制，提出了后喷降低颗粒排放控制策略，开发了缸内燃烧、排温控制和高效后处理系统耦合控制技术。

（2）提出了改性分子筛型环境友好SCR催化剂的优化设计准则及其涂层涂敷工艺，确定了基于改性分子筛型催化剂的SCR系统氨存储特性及还原剂喷射优化策略，开发出高效SCR后处理系统。上述SCR系统的应用效果表明，ESC、ETC循环NOx转化效率＞80%，NOx高效转化温度降低到180℃，且具有良好的水热稳定性、强耐硫性与催化选择性。

（3）开展了高性能稀土汽车催化剂制备及应用研究，解决了高性能铈基储氧材料可控制备技术、高水热稳定活性氧化铝材料制备技术以及贵金属减量化技术等技术难题，所研究开发的汽车尾气净化关键材料及集成技术已在无锡威孚环保催化剂有限公司建成了年产800万升的催化剂生产线。

（4）揭示了柴油机颗粒过滤器（DPF）再生过程的NOx-PM协同反应机理，探究了柴油机颗粒物与气态污染物的协同净化作用，发现N₂O和CO是影响DPF再生效率的关键性中间物种。针对欧6排放，提出了采用被动再生结合低温主动再生的DPF再生策略，开发了独特的分级控制低温主动再生控制策略。

（5）开展了基于缸内燃烧控制及新型高效后处理装置的柴油机排放物协同脱除系统集成、优化准则研究及欧VI商用柴油机开发，发动机满足欧Ⅵ排放法规的要求并实现批量生产和应用，且由于采用多种环境友好的替代型催化剂，整机匹配、标定工作量及后处理系统生产成本也大幅下降。

本成果主要科技创新包括：

（1）本成果创新性地从颗粒物微观物理化学特性演化规律这一独特视角出发，揭示了缸内燃烧反应条件对缸内颗粒物及其前驱物生成机制、转化历程的影响机理，为颗粒物缸内-缸外协同净化理论和应用技术的发展提供了更为科学的理论基础。

（2）提出了改性分子筛型环境友好SCR催化剂的优化设计准则及其涂层涂敷工艺，开发成功先进的基于改性分子筛型催化剂。

（3）在国际上首次开展了含磷氧化铝催化剂的研究，提出贵金属定向锚定技术和阻隔效应涂覆技术，抑制了贵金属的高温烧结，减少了贵金属量，形成了具有自主知识产权的汽车尾气催化净化技术体系。

（4）在国内开发成功首台满足满足欧6排放法规重型商用柴油机，提出具有完全自主知识产权的以缸内后喷燃烧优化和新型高效后处理装置为核心的柴油机排放污染物协同控制系统及控制策略，并已产业化应用。

研究水平与成效：

本成果近五年共发表SCI论文90余篇；授权发明专利30余项。成果应用于广西玉柴柴油机技术平台，成功开发了具有自主知识产权的YC6L等5个系列多款国IV和国V产品以及超低排放欧6柴油机并实现产业化，配套东风、柳汽、集瑞和北京公交等整车企业70余个汽车品种，是国内唯一进入市场的自主品牌欧VI柴油机，实现批量出口欧洲、南美、东南亚等国家，2016年获天津市技术发明一等奖，2017年获国家科技进步二等奖。本成果所开发的稀土催化剂成功应用于美国通用汽车，2015年配套美国通用120万台轿车催化剂，开创自主品牌催化剂进入国际主流汽车品牌先河，具有里程碑意义。2016年底，已为奇瑞、上汽、长安、广汽、长城、海马和北汽等数十家汽车厂匹配，市场份额占自主品牌汽车催化剂市场的50%以上。2017年获中国稀土学会科技一等奖。