用于SCR催化转化器的尿素添加剂

临近2006年10月实施欧IV排放法规的最后期限正进入倒计时,对考虑选择性催化还原(SCR)的经营业主而言, 到新标准实施之日尚有短短不到4个月的准备时间,在定货或者购买新货车时, 必须考虑它是否能满足欧IV和欧V废气排放标准,还得开始准备尿紊添加剂     

SCR催化器温度在线预估算法及试验研究

为实时获取柴油机SCR催化器内部反应单元的温度,在分析SCR催化器传热过程的基础上,建立温度预估算法的Matlab/Simulink模型.使用RTW将温度预估算法转化为单片机可执行的嵌入式代码,并下载到SCR控制单元中.试验结果表明:所建模型适用于SCR控制单元,并能够在线预测催化器内部和催化器下游的温度;稳态工况和连...     

选择性催化还原（SCR）技术降低柴油机NO_X排放研究

NOX是车用柴油机排气中的主要污染物,为了适应更严格的排放法规,必须采用机外净化措施来控制柴油机的PM和NOX排放,选择性催化还原（SCR）技术是柴油机机外净化的关键技术之一。文中分析了SCR系统的组成、工作原理和反应机理,研究了影响SCR系统NOX转化效率的主要因素,对SCR技术存在的问题进行了探讨。     

选择性催化还原(SCR)技木降低柴油机NOx排放研究

NOX是车用柴油机排气中的主要污染物,为了适应更严格的排放法规,必须采用机外净化措施来控制柴油机的PM和NOX排放,选择性催化还原（SCR）技术是柴油机机外净化的关键技术之一。文中分析了SCR系统的组成、工作原理和反应机理,研究了影响SCR系统NOX转化效率的主要因素,对SCR技术存在的问题进行了探讨。     

车用三效催化转化器工作效率的温度监控模型及其试验验证

提出用温度传感器来监控车用催化转化器工作效率的方法.首先,对三效催化转化器进行传质传热分析,分别建立催化转化器内气相与固相的能量守恒及质量守恒方程,并对其进行无量纲化;然后,建立了在稳定工况下催化转化器工作效率的模型,因而从理论上证实,通过监控催化转化器出入口温差来判断催化器老化程度是可行的;最后进行了试验,其结果验证,所建立的模型具有一定的实用性.     

柴油机选择催化还原系统的DCU控制研究

简述选择性催化还原系统的工作原理,并着重对其电子控制单元DCU的控制策略进行研究。该控制策略是通过试验得到某柴油机原机排放相关数据,并利用网格节点插值计算方法将相关数据存储到DCU单元中,然后根据物理化学反应计算出尿素溶液的基本需求量,同时用试验得到的NOx转化率MAP图和修正系数MAP图对尿素溶液的需求量进行稳态修正和瞬态修正。试验表明,该DCU控制策略能够控制NOx排放满足法规要求。     

基于模型的重型柴油车SCR后处理系统稳态控制策略研究

为满足即将实施的中重型柴油车国Ⅳ排放法规要求,建立了一种基于模型的SCR尿素喷射稳态控制策略,研究了稳态下影响尿素喷射的排温模型、NOx 预估模型、排气流量模型、催化器效率模型和喷射模型,分析了空速比等影响模型性能的重要参数,建立了模型控制的MAP图和数学计算方法。将SCR系统进行了台架试验,研究了ESC工况下NOx 浓度变化趋势。研究结果表明,基于模型控制策略的SCR系统对于降低NOx 排放具有良好的效果,并可以达到国Ⅳ排放法规要求。     

国外车用柴油机SCR技术的应用研究

机外措施是控制柴油机NOx 排放的有效措施,是柴油机排放控制的关键技术。选择催化还原(SCR)技术是降低车用柴油机NOx 排放的机外措施之一。介绍了SCR技术的理论依据、系统组成及工作原理;重点介绍了国外车用柴油机SCR技术的应用情况及还需解决的问题。     

SCR 反应物理化学过程模型及验证

针对柴油机选择性催化还原（SCR）脱硝技术,建立了零维 SCR 反应器数学模型,并利用 VC ＋＋编写了仿真计算软件。通过小样台架试验测试了钒基催化剂在不同温度、空速、含氧量、NO2与 NO x 的摩尔比以及氨氮比条件下的 NO x 转化率,并与计算结果进行对比。结果表明,模型计算值与试验结果具有很好的一致性,低温条件下,空速越低,NO2与 NO x 的摩尔比越大,NO x 的转化率越高。     

柴油机尿素 SCR 反应特性的试验研究

利用可独立控制尿素喷射量的SCR系统,通过柴油机台架试验,研究了钒基催化剂温度和空速对SCR催化还原反应NOx 转化效率和反应速率的影响,以及尿素喷嘴安装位置对转化效率的影响。结果表明：NOx 转化率随着氨氮比（NH3与NOx 物质的量之比）的升高而逐渐升高,由于尿素水解和热解不完全等因素,氨氮比上升到2时NOx 转化率才可达到最大;NOx 转化率随着催化剂温度升高而升高,到400℃时基本趋于稳定,NOx 转化率随空速升高略有下降;SCR反应速率随温度的升高而升高,随空速的变化不明显;相同氨氮比时,尿素喷嘴与催化剂的距离增加,有利于NOx 转化率的升高。     

SCR 催化器内浓度场影响因素的仿真研究

为提高 NO x 的转化效率,研究了温度、空速、氨氮比和 NO 与 NO2的摩尔比对 SCR 催化器内浓度场的影响。试验验证了 SCR 化学反应模型,将准确的化学反应动力学参数输入到 Fire 软件并建立 SCR 催化器模型,计算分析 SCR催化器内组分浓度场的影响因素。得出以下结论：温度越高,NH3和 HCNO 的浓度越高;流体涡流为喷雾液滴蒸发和热解提供了有利条件;空速太大,NO 的转化效率会降低;当氨氮比为1时,理论上 NO x 的转化效率达到最高;当氨氮比小于1时,NO x 转化效率随氨氮比的升高而升高,但在接近1时候产生氨滑移;当氨氮比大于1时,NO x 转化效率变化不大但会产生大量氨滑移。因此最佳的氨氮比应是在保证较小的氨滑移的前提下尽可能提高 NO x 转化效率。     

柴油机 SCR 系统故障诊断软件的开发与应用

针对电控柴油机SCR系统的故障诊断功能,研究了诊断机理,分析了监测参数,并选其特征值进行分类处理。以VisualC＋＋6．0可视化集成开发环境为平台,设计了一套柴油机SCR系统机外故障诊断软件。诊断软件采用模块化结构和CAN总线技术,其中数据分析模块解析了J1939报文到CAN扩展帧的映射机制;数据库模块由MFCODBC技术实现对Access数据库的管理。对故障诊断软件进行实机调试并设置故障处理验证软件功能,结果表明软件运行可靠,故障获取准确,为进一步研究柴油机SCR系统故障诊断提供了一种新思路。     

中重型柴油机SCR系统集成匹配研究

针对高紧凑高效清洁柴油机的开发,选取了SCR后处理技术路线,为了实现国Ⅴ的排放指标要求,分别进行了SCR催化剂及催化器载体的分析与匹配,SCR尿素喷射系统的匹配标定研究,并通过三维仿真分析方法以及尿素喷射水解、热解和化学反应动力学理论完成了喷射管路布置方式的优化设计及SCR系统转化效率的计算与验证。通过发动机台架试验验证了通过上述方法匹配的SCR系统可以满足国Ⅴ的排放指标要求。     

分子筛型SCR对车用柴油机排放改善的试验研究

商用车柴油机多采用DOC+SCR的后处理系统来满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的要求,而不同类型SCR的催化特性对最终污染物排放影响也不同。试验获取了一支铜基分子筛型SCR,基于1台2.8L柴油机和一支钒基SCR,运行了车用柴油机稳态循环(ESC)和瞬态排放循环(ETC),研究并分析了其对柴油机污染物的减排特性。结果表明,相较于钒基SCR,运行ETC循环时分子筛型SCR对发动机NOx和PM排放的减排效率分别提升19%和33%;分子筛型SCR对NOx的低温转化效率更高,且由于对排气流量不敏感,在高空速工况下其转化效率显著高于钒基SCR;分子筛型SCR对颗粒物个数的减排效率弱于钒基SCR,达7%以上,容易将大质量颗粒物分解为小质量颗粒物;两种SCR均对CO和HC具有一定的减排效果,减排率可达20%左右。     

柴油机尿素SCR氨分布均匀性的试验与模拟优化

在发动机排气温度300℃、排气流量400kg/h的条件下,测量了尿素SCR催化剂载体前端面的NH3浓度分布。测试结果表明:载体前端面NH3浓度分布均匀性较差,NH3浓度最大值约是最小值的6倍,试验NH3分布均匀性指数仅为0.791。为了提高NH3的分布均匀性,采用CFD软件建立了该SCR系统的流动以及尿素水溶液的喷雾、热解和水解反应等模型,并研究了混合器对NH3浓度分布的影响。模拟结果表明:尿素水溶液喷射后,部分液滴发生撞壁,在排气管直管段大部分液滴集中沿管壁方向运动,进入进口多孔管后液滴分散开,但整体液滴分布不均匀。安装混合器能够使NH3分布均匀性指数和NOx转化效率提高约10%。     

柴油机SCR系统NOx转化率影响因素的研究

利用计算流体动力学的方法对柴油机SCR尿素水溶液喷雾分解和催化剂表面的化学反应过程进行了数值模拟,结合SCR台架试验,探究了氨氮比、温度、空速和喷嘴安装位置对NO转化率的影响。结果表明:当氨氮比在0.6~2.0时,NO转化率随氨氮比的升高呈先升后降趋势,氨氮比为1.2时的NO转化率较高;当催化剂温度在300~500℃时,NO转化率随温度的升高呈先升高后趋于稳定的变化趋势,温度达450℃时基本稳定;空速在13 000~21 000h-1时,NO转化率随空速升高逐渐降低;随着喷嘴与催化剂距离的增加,NO转化率逐渐增加,当喷嘴与催化剂距离大于450mm时,NO转化率逐渐趋于稳定。     

氮氧化物选择性催化还原技术试验研究

设计了一套NOx选择性催化还原试验装置,介绍了试验装置的功能、系统组成和工作模式,建立了柴油机NOx排放预测模型,分析了NOx起燃特性和最佳还原剂喷射比例,进行了NOx选择性催化还原技术整车试验。     

溶液燃烧法制备TiV_(0.1)Mn_(0.1)Er_(0.01)O_x催化剂催化还原NO_x的性能研究

为了拓宽选择性催化还原NO_x钒基催化剂的活性温度窗口,采用溶液燃烧合成法制备了TiV_(0.1)O_x催化剂,依次加入Mn元素与Er元素形成新的催化剂,分别对它们进行了SCR活性及选择性测试,发现负载Mn元素可以提高钒基催化剂的低温活性,同时也会降低钒基催化剂的高温活性,负载适量的Er元素可以提高钒基催化剂的高温活性和N_2选择性。利用N2吸附脱附法进行BET比表面积和孔容孔径分析,发现负载Er元素增大了比表面积,进而提升了催化剂活性。利用X射线衍射(XRD)图谱进行晶体结构分析,所有催化剂样品均没有发现VO_x,MnO_x或ErO_x的衍射峰,说明溶液燃烧法制备的催化剂活性组分在TiO2颗粒上呈无定型态分布,分散度高。最终优选出最佳Mn和Er比例的TiV_(0.1)Mn_(0.1)Er_(0.01)O_x催化剂,在160~470℃之间保持80%以上的NO_x去除率。     

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。