浅谈柴油车SSCR技术的应用

SCR(选择性催化还原)技术是降低柴油车NOx排放的重要途径。以尿素水溶液作为还原剂的SCR技术已经较为成熟并泛应用,但仍存在一些技术缺陷,导致其在目前使用以及应对更严格的排放法规方面具有一定的局限性。SSCR(固体SCR)技术将氨气还原剂以固态型式存储,可以有效弥补传统SCR的技术缺陷。本研究对SSCR技术进行简要分析和探讨,对SSCR技术的推广应用具有一定参考意义。     

一汽锡柴国Ⅳ客车电气维护(续完)

<正>(接2012年第8期P40)4排气净化系统4.1 SCR系统CA6DL1-E4(682)欧Ⅳ柴油机采用SCR尾气处理技术,使用饱和尿素水溶液(AD-Blue)为还原剂(agent),还原柴油机废气中超量的氮氧化物NOX,从而满足国Ⅳ排放法规。SCR系统是电控尿素喷射系统,通过读取柴油机当前状态以及各个传感器信息,计算出处理定量废气需要的尿素量,同时定量配给尿素至废气中。CA6DL1-E4柴油机配用最新的BOSCH DeNOX2.2尿素喷射控制单元,精确控制当前柴油机状态需要的尿素量。其系统主要部件为DCU(尿素喷射控制单元)、SM(尿素供给模块,简称尿素泵),DM(喷     

重型柴油机SCR控制系统开发

基于Freescale MC9S12XEP100单片机开发了一套面向重型柴油机的SCR控制系统,该系统采集排气温度、尿素温度和尿素液位等信息,从发动机控制单元获取转速、负荷和水温等信息,据此确定尿素喷射量,并驱动尿素泵喷射尿素。发动机台架试验结果表明,使用该SCR控制系统,能使重型柴油机达到国IV法规ESC和ETC测试工况的排放水平,同时满足HJ437对OBD的要求。     

固体储氨SSCR系统的开发和应用

为解决以尿素水溶液为还原剂的SCR系统在使用过程中存在的结晶并且堵塞喷嘴、排气管路和催化器载体等问题,开发了基于固体储氨技术的还原剂材料,根据该材料特性设计了固体储氨SSCR(Solid Selective Catalytic Reduction,SCR)系统。介绍了固体储氨材料的工作原理、固体储氨SSCR系统的研发方案,并通过低温、高温和高原的环境适应性道路试验,验证了固体储氨SSCR系统的可靠性和商品特性。     

SCR系统尿素喷雾特性影响因素的CFD仿真分析

利用AVL Fire三维商用仿真软件对SCR系统尿素喷雾特性的影响因素进行了模拟计算,考察的因素包括工况、尿素喷射压力、尿素水溶液的温度及喷嘴的安装角度。结果表明:喷雾形态受来流影响较大,喷雾的速度及贯穿距离随排气流量增加,排气流量越小,排气温度(SCR喷嘴处排气温度)越高,越利于喷雾液滴的蒸发和热解;喷射压力对液滴的喷雾形态影响不大,但对NH3的浓度场分布影响较大,喷射压力越高,NH3的生成效率越低;尿素溶液温度对喷雾形态及NH3的转化影响不大;喷嘴安装角增大利于喷雾液滴蒸发和热解。     

重型柴油机Urea-SCR系统尿素沉积物的试验研究

利用发动机台架试验研究了排气温度、排气流速以及尿素水溶液喷射量对尿素沉积物生成量的影响.测量对比了排气管内壁面与排气的温度差.通过热重与红外光谱分析研究了SCR系统耐久性试验和道路试验中产生的沉积物的加热分解过程及分解产物,通过电感耦合等离子体发射光谱仪和质谱仪对沉积物中杂质金属含量进行了分析.结果表明,排气温度、排气...     

国Ⅴ SCR后处理系统工作原理及典型故障分析

正SCR系统即选择性催化还原系统(Selective Catalytic Reduction System),是应用于发动机排气系统,将排气中的氮氧化物(NO_x)进行选择性催化还原成氮气和水,以降低NO_x排放量的排气后处理系统。SCR后处理系统是国Ⅴ柴油机主流配置,分为空气辅助式和无气辅助式。1 SCR系统构成SCR系统由催化消声器、计量喷射系统、尿素罐、喷嘴、DCU、管路(尿素吸液管、喷射管、回液管,集成电     

柴油机尿素SCR催化器优化设计

运用计算流体力学手段对柴油机SCR催化器内排气流动、尿素水溶液喷射雾化、液滴蒸发、尿素热解和催化剂表面化学反应等整个NOx后处理过程进行了模拟,通过考察不同方案下载体前端面的尿素浓度分布及NOx转化率,研究了还原剂添加位置、喷嘴型式以及催化器入口扩张管形状等因素对催化器系统NOx转化性能的影响,研究结果为催化器的优化设计提供了指导依据。     

AdBlue--柴油机专用尿素还原剂

专家长期研究的结果表明,在纯氨、氮基甲酸铵和尿素溶液(AdBlue)中,尿素溶液是最容易转换的,因此最后规定32.5%的尿素水溶液为SCR系统的还原剂。目前SCR系统中的尿素计量系统已经成熟,加注站等后勤设备也已开始建设。为什么要选择32.5%的尿素溶液呢?主要是因为这个浓度时尿素溶     

结构参数对Urea-SCR系统性能的影响研究

通过建立SCR系统数值模型,对柴油机SCR系统尿素水溶液喷雾分解和催化剂表面的化学反应过程进行模拟。结合台架试验,研究了喷嘴喷射角度α、催化器扩张角β和混合器及其安装位置等因素对SCR系统NO_x转化率、NH_3分布均匀性和液膜质量等的影响规律。结果表明:喷射角度和催化器扩张角的影响规律比较复杂,须根据具体情况选定;加装混合器后,可产生明显的排气旋流,有效延长UWS液滴的运动轨迹,促进其与排气的良好混合,明显提高SCR系统NO_x的转化率,它安装于喷嘴下游100～200mm处较为合理。     

车用固体铵SCR系统研究进展

为解决实际车用Urea-SCR系统低温NOx转化效率低和尿素结晶等弊端,国内外一些学者开始研究固体铵SCR系统以改善SCR系统的特性。本文对比分析了SCR系统氨气前驱体分别为32.5%尿素水溶液和固体铵盐的优劣。阐明了固体铵SCR系统的反应原理,及在排放法规日益严格的社会背景下,该技术在降低柴油汽车尾气NOX排放的优势。并详细介绍了车用固体铵氨气直喷SCR尾气后处理技术的国内外研究进展及其应用情况。最后对固体铵SCR系统的深入研究提出了建议。     

低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究

通过建立低温等离子体(NTP)喷射系统试验台架,研究了NTP反应器产生的活性物质对柴油机HC,NOx,PM排放的转化效果,并研究了对DPF的再生效果。研究结果表明:当柴油机在低速小负荷工况运行时,排气温度较低,NTP反应器产生的O3,O等活性物质主要将柴油机NOx排放物中的NO部分氧化为NO2;当柴油机高速大负荷工况运行时,活性物质对排气中HC,PM的氧化作用加强,将额外生成CO,同时实现对DPF的连续再生。     

柴油机SCR系统车用尿素喷雾特性仿真与试验研究北大核心

通过建立喷射系统CFD三维仿真模型,研究了柴油机SCR系统在空气辅助雾化条件下尿素喷射的喷雾速度流场、雾化粒径、喷雾形态和贯穿距等变化规律,并通过试验对模型进行了验证;根据喷射模型对SCR系统的喷孔直径等结构参数进行了优化设计,通过发动机ESC,ETC试验对还原剂雾化性能进行试验验证。试验结果表明:采用改进后的柴油机空气辅助喷射还原剂供给系统后,柴油机NOx排放和NH3泄漏等指标均满足国Ⅴ阶段排放法规要求,验证了所采用的喷雾特性仿真优化设计方法有效可行。     

柴油机后处理系统N_2O排放特性的试验研究

对一台重型柴油机的后处理系统进行台架试验,研究其N2O生成特性,包括在颗粒捕集器(DPF)主动再生、选择性催化还原(SCR)反应和泄漏氨气在氨气氧化催化器(ASC)的氧化过程中一氧化二氮(N2O)的生成规律。结果表明,DPF主动再生时,喷入排气管的柴油与排气中的氮氧化物在催化剂表面发生副反应生成N2O,其生成量随DOC出口温度的升高呈现先增后减的趋势。在SCR反应中,Cu沸石催化剂生成的N2O最多,Cu/Fe复合催化剂次之,而其它催化剂生成的N2O很少;对于前两种催化剂,随着温度的升高,N2O生成量呈先增后减再增的趋势。从SCR催化器泄漏的氨气在ASC中被氧化生成N2O,温度在200~250℃时N2O生成量较大。     

重型柴油机尾气NO_x的SCR概述

随着车辆数目的日益增多,汽车尾气污染日趋严重,为了降低柴油机尾气中NOx对大气的污染,SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种有效的控制方法。文中着重对SCR降低柴油机尾气中NOx的还原剂喷射和混合管道进行了优化设计。一般认为,柴油机仅仅依靠机内优化措施不能满足欧Ⅳ排放限值的要求,达到第Ⅳ阶段排放标准必须采用排气后处理系统技术。在众多的柴油机排气后处理措施中,选择性催化还原技术最有前途,尤其针对柴油机的NOx排放。     

SCR载体尺寸对背压及NOx转化效率的影响

基于发动机台架试验研究了不同选择性催化还原（SCR）载体尺寸的性能差异。结果表明：SCR 载体尺寸会显著影响 SCR 系统的性能,载体长度增加导致排气背压明显增大,但SCR 系统的氮氧化物（NOx）转化效率提升不显著;增大载体直径可同时实现排气背压降低和NOx 转化效率提升;当排气温度高于尿素起喷温度时,加大尿素喷射量后,相比于直径为118.4 mm 的 SCR 载体,直径为 143.8 mm 的 SCR 载体性能可提升 2 倍。     

柴油机SCR后处理控制策略开发与研究

为选择性催化还原技术提出了还原剂喷射的控制策略。它根据原机NOx排放浓度脉谱、排气温度和空速脉谱等计算还原剂的喷射速率。分别通过试验研究了NH3/NOx比值、排气温度和空速对NOx转化率和氨泄漏浓度的影响以及SCR催化剂的氨吸附和脱附特性,并根据研究结果,分别确定稳态和瞬态工况下尿素溶液喷射的控制方案,因而实现了ESC稳态循环和ETC瞬态循环下的控制目标。此外,冷机起动试验表明,该阶段的排气温度低,NOx排放浓度较高,故应采取措施减少低温工况下NOx的排放。     

柴油机Urea-SCR系统建模与仿真研究

分别建立了基于GT-Power软件的目标发动机模型和尿素SCR一维催化器模型,依据搭建的试验装置,验证了模型的有效性。在十三工况中,排气流量和排气温度的最大误差分别为4.13%和8.3%。在SCR催化器模型验证中,模拟值与试验值趋势一致,吻合较好。将上述模型耦合,对柴油机尿素SCR系统进行模拟分析。模拟结果表明:催化剂温度分布沿排气流向基本呈线性分布;选择催化还原反应主要集中在催化剂的入口段;催化剂的催化效能利用率与催化剂表面NH3覆盖度密切相关,随排气流向下降,提高催化剂的NH3吸附能力可以显著提高催化剂的转化效能。模拟结果可以用于柴油机尿素SCR系统控制策略的制定和SCR催化器的设计与定型。     

空气辅助和无空气辅助SCR系统尿素喷雾特性的对比试验研究

利用高速摄影技术,对空气辅助和无空气辅助两种典型的柴油机氮氧化物(NOx)选择催化还原(SCR)尿素喷射系统,在常温常压下的尿素喷雾特性和在定容燃烧弹内对空气辅助喷射系统在不同温度下的尿素喷雾特性进行了可视化试验研究.结果表明,随着尿素溶液喷射速率的提高,空气辅助喷射系统的喷雾贯穿距增大,喷雾锥角变小,且随着环境温度的上升贯穿距明显减小,发生碰壁现象的可能性减小;而无空气辅助喷射系统的喷雾形态则基本不受喷射速率的影响.应用粒子动态分析仪(PDA)对两种喷射系统的喷雾粒径分布进行的测试结果表明,空气辅助喷射系统的喷雾液滴粒径明显小于无空气辅助喷射系统,因而具有良好的喷雾特性.     

喷射参数对柴油机SCR内部NH_3均匀性影响分析

研究尿素喷射参数对选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统催化箱载体内部NH_3分布均匀性的影响。选择典型发动机工况的排气流量、尾气体成分比例、排气温度、压力等物理信息作为边界条件,应用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对SCR系统进行全尺寸模拟,并提出了NH_3均匀性系数γ来评价六串孔催化箱入口截面NH_3的均匀性程度。研究分析了5个尿素喷射位置、4种喷射角度对入口截面NH_3均匀性的影响。结果表明,在90°弯管喷射位置、45°喷射角度,六串孔催化箱入口截面的NH_3均匀性最好。