基于AMESim的柴油机气助式SCR计量系统的仿真研究

利用AMESim软件,建立了气助式SCR计量系统的模型,研究了喷射压力、进液管直径、进液管长度、喷射频率、占空比等参数对喷射压力波动和计量单元喷射量的影响。研究结果表明:喷射量与喷射压力、占空比成正比,与喷射频率成反比,进液管长度对其没有影响;进液管径小于4mm时喷射量迅速降低,大于4mm时喷射量变化不大;管长和占空比对喷射压力波动影响不大;喷射压力波动差值在进液管直径小于4mm时迅速减小,管径大于4mm时变化较为平缓;选择压差较小时的喷射频率作为计量单元的控制频率和采用变频控制可提高尿素喷射计量的精度。     

柴油机SCR系统尿素溶液喷雾特性的试验研究

应用多普勒粒子动态分析仪(PDA)研究了SCR系统尿素溶液喷雾的粒径及其分布特征。试验对比了有、无空气辅助喷射系统的喷雾粒径分布特征;测量了空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾在垂直喷雾轴线不同截面上的粒径分布;研究了空气压力及喷嘴的喷孔结构对喷雾粒径的影响。通过高速摄影得到空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾的发展过程。试验结果表明:空气辅助喷射系统沿喷雾轴向喷雾粒径的大小及粒径分布变化不大,大直径液滴所占比例随着辅助空气压力的减小而增大,有倒角喷孔较无倒角喷孔更有利于喷雾雾化;无空气辅助喷射系统喷雾雾化效果较差,大直径液滴所占的比例明显增大。     

柴油机尿素SCR后处理系统排放特性试验研究

影响尿素SCR后处理系统性能的因素很多,如喷嘴形式、喷射位置、辅助空气、催化剂性能等.通过发动机台架试验,对影响尿素SCR性能的因素进行了研究.结论如下:喷嘴形式和喷射方向对尿素的雾化和空间分布有很大影响;喷嘴距离催化剂越远转化效率越高;本系统采用0.2 MPa的辅助空气压力较为理想;NOx的转化效率随着催化剂温度的升高而提高;催化剂温度越低其储氨能力越强;SCR催化剂对NO与NO2的比例、HC和CO的浓度有影响.     

空气辅助和无空气辅助SCR系统排放和结晶对比

利用高速摄像技术,对比空气辅助和无空气辅助两种典型的SCR尿素喷射系统尿素喷雾粒径,并且以发动机台架试验为基础,通过排放循环和结晶试验对比来研究空气辅助和无空气辅助SCR系统的性能差异。结果表明,空气辅助喷射系统的喷雾粒径明显小于无空气辅助喷射系统,具有良好的喷雾特性;在相同的试验条件下,空气辅助喷射系统较无空气辅助喷射系统排放结果更好,结晶风险更低。     

净化柴油机尾气NOx集成式SCR供系统开发给

介绍了SCR还原剂供给系统的结构及工作原理。将柴油机共轨系统理念引入SCR还原剂供给系统,设计了集成式SCR供给系统,实现了对泵、压力容器及管道等部件的集成。这就使得SCR系统还原剂供给压力平稳,减小了系统管道中压力的波动,使尿素溶液的供给更精确。设计了空气辅助式电磁尿素喷嘴,通过设置安装在喷嘴上高速电磁阀的脉宽和频率来控制喷射量,喷嘴雾化效果好,且工作可靠。系统利用压缩空气和喷嘴扫吹管道,在重力的作用下使添蓝溶液返回尿素罐,更加节能环保。     

船用SCR系统尿素溶液喷嘴试验分析比较

为研究并寻求能够满足柴油机各运行工况下的SCR尿素水溶液喷射系统开展了喷嘴雾化试验。试验分别研究了空气辅助雾化和单流体纯液两种喷嘴,在不同的压力、流量、测量位置及在有风速情况下的雾化效果,包括雾化颗粒平均直径、雾化角等特性参数。研究表明:相比单流体纯液喷嘴,空气辅助雾化喷嘴更具优势。     

柴油机SCR系统气液两相流准一维数值模拟

对柴油机选择性催化还原(SCR)系统气液两相流进行了准一维建模,并开发了模拟计算程序.用欧拉方法求解气相流动,其中压力速度耦合问题采用Simple算法求解.用拉格朗日方法求解液滴的蒸发、热解、运动和碰壁等过程,气液两相耦合通过在气相方程中附加源项的方式实现.模拟计算结果表明:随着排气平均温度的升高和排气流量的降低,尿素分解效率都会逐渐升高;尿素水溶液喷射速率对尿素分解效率影响不大;总体上液滴初始直径的减小能够促进尿素的分解,在不产生壁膜的前提下,合理组织尿素水溶液喷雾碰壁,可以促进大直径喷雾(50,μm以上)的尿素分解;增大排气管直径能够显著提高尿素分解效率,降低压力损失,是优化SCR系统性能的有效方法.     

用于SCR催化器性能评价的尿素喷射控制系统

基于16位微控制器控制单元和后台管理系统,开发用于选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化器性能评价试验的尿素喷射控制系统。根据上位机给定的目标,采用双闭环控制方式控制喷射压力,基于尿素喷射速率与尿素喷射系统驱动占空比脉谱图的开环控制方式控制喷射速率。利用柴油机后处理系统性能评价试验装置的废气流量与温度控制子系统来保障工况条件;由排放测量设备测量NO_x排放和氨泄漏;根据标定试验确定控制特性;通过台架试验验证尿素喷射控制系统可用性。结果表明,尿素喷射控制系统完全能够满足SCR催化器单体和组合评价测试的要求。     

车用柴油机SCR系统NO_x转化效率影响因素

NOx转化效率、尿素蒸发热解及沉积等问题是尿素SCR系统研究的关键问题.运用AVL FIRE软件对某柴油机SCR催化器系统进行了三维数值模拟,研究分析了不同因素对SCR系统的影响.结果表明,排气温度、尿素喷射压力和尿素喷射温度对SCR系统催化剂入口的还原剂均匀性、催化剂内部化学反应速率均有不同程度的影响.同时深入研究了催化器内部组分浓度的分布规律,分析了参数变化与组分浓度分布、NOx转化效率之间的关系,为SCR系统参数优化提供参考依据.     

柴油机SCR系统尿素水溶液喷雾分解的试验研究

试验研究了柴油机选择性催化还原(SCR)系统的尿素分解规律,分析了排气温度、排气流量、尿素水溶液喷射速率、喷嘴布置位置对尿素分解产物和分解率的影响,并在发动机运行工况下通过透明排气管观察了尿素喷雾过程。试验结果表明:尿素水溶液喷雾碰到排气管内壁面后容易形成液膜,液膜的形成和发展对尿素分解和沉积物的生成具有显著影响;尿素喷入排气管后在进入催化器前无法完全分解,大部分工况下,尿素分解率小于50%;排气温度对尿素分解过程影响显著,排气温度上升时,尿素分解率明显上升;排气流量、喷嘴布置位置对尿素分解率也有重要影响,尿素水溶液喷射量的影响不明显;尿素热分解生成氨气和异氰酸,而氨气比异氰酸的生成量大,说明副反应在尿素分解过程中起重要作用,影响了氨气生成路径,并有可能导致沉积物生成。