柴油机双SCR系统结构参数优化试验研究

为了研究国六重型柴油机选择性催化还原(SCR)系统性能影响因素,文章运用实验方式对催化器的长度、孔的数目以及壁厚进行了试验验证。结果表明:在相同的横截面积下,催化器的长度越短,SCR系统性能较好;孔数目的多少取决于排气背压增加的限值,它的变化使NOx转化效率及压力损失相互矛盾,相互制约。载体壁厚越薄,发动机性能越优秀,但壁厚的减小必需使催化器载体满足强度、热应力及制造工艺的要求。     

基于V模式的智能SCR软件开发及应用

为满足非道路国四排放标准对柴油机排气污染物NOx限值的要求,结合基于模型开发的设计思想和V模式开发流程,完成了从需求架构设计、MATLAB/Simulink建模开发、软件测试确认的智能SCR软件开发。智能SCR软件的控制策略主要包括催化器模型、前馈控制模型、氨存储计算模型、尿素量修正模型、尿素喷射控制模型等。然后将智能SCR软件与柴油机其它控制功能进行软件集成,并将生成的ECU软件刷写至非道路国四ECU。最后在试验台架上完成了多组冷机和暖机的非道路瞬态循环(NRTC循环)测试。试验结果表明:在NRTC试验循环下,NOx转化效率最高达到了94.46%,经催化还原后的NOx排放值达到了0.464g/(kW·h),低于非道路国四排放标准对排放物NOx的排放限值要求,开发的智能SCR软件可以批量应用于非道路国四柴油机。     

重型柴油机双SCR系统混合器性能研究

为了研究国六重型柴油机尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统混合器的性能,文章运用了计算流体力学(CFD)与反应动力学联合的办法,创建了包括尿素溶液喷雾及蒸发模型、催化剂表面化学反应模型等过程的SCR系统的数值模型。仿真混合器对催化器内部温度场、浓度场、速度场的分布和均匀性的影响以及对整个后处理系统的压力损失的影响。结果表明：安装混合器能够加速尿素水溶液的分解速率,提高喷雾雾化质量,改善NH3、温度等分布均匀性;安装混合器后在各个工况下NOx转化效率都有约10%增加,相应的压力损失大约增加了0.6kPa。     

基于MATLAB柴油机Urea-SCR系统闭环控制策略仿真

本文针对柴油机的尿素选择性催化还原系统(Urea-SCR)展开相应的研究。以Matlab软件为仿真平台建立了前馈控制模块、氨存储模块、催化器模型、闭环控制模块的SCR闭环控制策略,并对控制策略在欧洲瞬态测试循环(ETC)进行验证。结果表明:催化器下游的NOx浓度为1.5001g/(k W·h),NH3的浓度为22ppm。能够达到国Ⅴ排放标准。     

车用柴油机DOC应对不同细分市场的开发

中国车用柴油机已执行国六排放标准,需要使用柴油机氧化催化器(DOC)才能满足法规要求。本文以某款重型柴油机为基础,搭载多通道排放测试发动机台架,对比不同方案DOC对一氧化氮(NO)转化效率、碳氢(HC)起燃、选择性催化还原(SCR)转化效率等影响,得出DOC配方变化对催化器性能影响的规律。结合车用柴油机在不同细分市场的使用需求,给出满足车辆应用及成本最优的差异化DOC方案。     

轻型柴油车SCR系统喷射优化与研究

利用ANSYS FLUENT软件对一轻型柴油车SCR系统的喷射过程进行了仿真分析,从不同的喷射位置、喷孔数目和喷射角度这三个因素出发,对尿素水溶液液滴雾化蒸发及载体入口端蒸汽浓度分布均匀性的影响进行了研究,并运用正交设计的方法分析了三个喷射因素对结果的影响程度,其影响从高到低为:喷射距离,喷孔数目和喷射方向,同时得出一个最佳组合方案,即在喷嘴距离前载体入口端380mm,四孔径向喷射时具有较好的氨浓度分布均匀性。提出了基于流场仿真结果和NOx转化效率MAP图相结合的混合建模方法来预测SCR催化器在任一工况下的NOx转化效率,并用发动机稳态循环13工况点作为边界条件进行模拟,验证了该方法的有效性,对催化器的前期设计工作具有重要参考价值。     

柴油机SCR系统仿真及试验研究

文章运用了数值模拟的方式对影响SCR催化器转化效率的部分参数进行了仿真。结果表明:SCR催化器最佳反应温度范围在180~560℃,不同尿素喷射量对转化效率有一定的影响,过少或过多尿素喷射量都会造成二次污染。安装混合器后转化效率均有10%左右的提高。     

燃烧器改善柴油发动机排放的试验

以满足国六b的四缸机为研究对象,探索燃烧器对柴油发动机的原始排放和尾排的影响,评估其在实现超低排放的必要性。通过试验研究发现：燃烧器催化器的载体床温有较大的贡献,在WHTC排放循环过程中,其SCR催化器的载体平均温度上升132.85℃,为进一步提高SCR转化效率,降低NOx排放提供了基础。通过对比加装燃烧器前后的原排和尾排发现,燃烧器对原始HC和CO排放影响较大,但通过DOC+DPF+SCR+ASC后处理装置后,其排放水平基本相当,对NOx原始排放影响不大,但由于SCR催化器的载体温度的大幅度上升,NOx尾排得到大幅度的降低,具备满足未来法规的潜力。同时基于该配置研究整车实际运行过程的水平,选择最苛刻的环卫车工况进行评估,从结果看在满足当前国六b的基础上,NOx排放得到一定程度的降低。同时我们也发现,燃烧器工作过程中,需要消耗一定的燃油,因此CO2排放有一定的上升,因此在应用该技术的时候,需要对其控制逻辑进行优化,进一步研究在提升催化器载体床温和CO2之间的平衡。     

提高蜂窝载体式车用催化器转化效率设计的研究

针对目前蜂窝式汽车催化器进行了转化效率的研究,指出该类催化转化器存在转化效率没有充分发挥的问题,并提出了一种进一步提高其转化效率的设计方法。设计的产品进行了系统的试验研究,结果表明该设计可以进一步提高催化器的转化效率。     

SCR系统故障诊断策略研究

国六重型柴油机选择性催化还原(SCR)系统能有效的降低尾气中的NOx排放,若发生故障导致SCR系统无法正常运行,便会加剧对环境的影响。为了保证SCR系统可持续性的工作,需对SCR系统增加故障诊断系统OBD,其中故障诊断系统包含监控和管理,系统的诊断管理包含故障识别、故障反应、故障的存储及读取。通过MATLAB/Simlink软件建立仿真模型,使用SourceInsight工具将模型生成代码,并写入ACU(尿素喷射控制单元)中,构成控制系统。试验结果表明:诊断系统可以检测出SCR系统中的相关故障,并触发相应的故障反应,有效的避免发动机由于SCR系统问题导致尾气超标。     

燃煤电厂SCR烟气脱硝装置的冷模实验和CFD数值计算研究

从2005年开始,国内燃煤电厂烟气脱硝环保市场进入指数增长期,大量的新建和改造火电厂大气NOx污染物治理均需要安装采用选择性催化还原(SCR)技术的烟气脱硝装置。通常在工艺设计过程中均需对整个SCR烟气系统进行冷模实验(FMT)和流体力学数值计算(CFD)研究,以保证必须的催化剂入口烟气流速和氨气浓度分布,最终达到理想的污染物去除效率。通过SCR项目的FMT仿真和CFD计算,指出通常设计计算中需要关注的要点。     

发动机冷启动阶段插电式柴电混合动力汽车多目标优化控制策略

插电式柴电混合动力汽车在发动机冷启动阶段要求高NO_x转化效率与低NH_3泄漏的目标之间存在trade-off关系。依据SCR反应机理建立了NH_3解吸附速率模型、SCR温度模型以及动态反应模型,将电池SOC和SCR温度作为状态变量,基于庞特里亚金极小值原理提出SCR起燃时间最短策略和油耗与排放多目标综合优化控制策略,并对上述两种策略进行仿真分析。结果表明,SCR起燃时间最短策略在快速升温过程中易造成氨存储量超过催化器储氨能力限值,氨泄漏体积浓度峰值达到4. 362×10~(-5),而油耗与排放多目标综合优化策略相比SCR起燃时间最短策略,能实现快速起燃;同时,SCR出口氨泄漏体积浓度峰值降低至2. 122 6×10~(-5),燃油经济性提高7. 13%。最后,基于dSPACE实时仿真平台进行硬件在环实验,验证了所提出控制策略的实时性和有效性。     

柴油机不同结构后处理系统试验研究

为了研究SCR催化剂载体之间的间隙和出口段的优化对整个催化器性能以及涡后参数的影响,进行了对比试验。结果表明:SCR催化剂载体之间的间隙对催化器的性能没有影响,出口端的优化可以降低SCR催化器压差约4.0kPa,但是对DOC压差和DPF压差影响不大;不同结构参数的催化器对废气量和涡后温度是没有影响的,但是催化器背压越大的涡后压力也较大。     

基于双状态动态规划算法的PHEV规则控制策略研究

以插电式柴电混合动力汽车(Diesel Engine Hybrid Plug-in Electric Vehicle,PHEV)燃油经济性和排放性能综合优化为研究目标,依托MATLAB/Simulink仿真平台建立包含柴油机选择性催化还原反应器(Selective Catalytic Reduction,SCR)后处理系统在内的整车动力学模型。在此基础上,建立了燃油消耗量和SCR出口NOx排放量多目标优化函数,以电池SOC和SCR温度分别作为动力系统和排气后处理系统的可观测状态变量,利用双状态动态规划算法求解控制系统全局优化问题,得到最优控制规律。从双状态动态规划算法结果的基础上拟合实时控制策略,并与基于规则的逻辑门限控制策略进行比较。结果表明,优化后的控制策略在燃油经济性和排放性能上均有所提升,油耗和NO_x分别降低1.9%和9.3%。     

选择性催化还原反应器数值模拟及仿真研究

以柴油机为动力装置排放的氮氧化物是大气的首要污染物,选择性催化还原技术(SCR)是控制氮氧化物的主流技术.文中建立了耦合计算流体动力学和化学动力学的实际柴油机尿素-SCR反应系统的三维数值模型,对SCR系统的内部工作过程进行了模拟仿真.分析各种参数的变化对尿素-SCR系统NOx转化率的影响,为优化尿素SCR反应器的结构指出研究方向,使其在各种环境下,氮氧化物的转化率都能达到比较理想值,以降低氮氧化物的排放,减小对环境的污染和破坏.     

某柴油机选择性催化还原系统匹配设计

利用GT-Power软件建立了选择性催化还原系统仿真模型,研究了载体规格对NOX转化效率和NH3泄漏的影响。结果表明,NOX转化效率随载体体积和目数的增加而增加,氨泄漏随载体体积和目数的增加而减少。选择规格为267mm×305mm×400目的 SCR载体,优化喷射策略后,世界统一稳态循环下该机NOX比排放和NH3泄漏量分别为0.37g·(kW·h)-1和9.2ppm,满足国六阶段排放标准。     

柴油机SCR瞬态参数采集处理与诊断系统

基于尿素SCR系统瞬态特性,开发了适合柴油机SCR瞬态参数的测试与诊断系统;采用DASYLab软件,编写了接口、标定与诊断程序,实现了SCR系统信号显示、存储与再现等功能;依据遍历跟踪与诊断程序,实现了对柴油机SCR系统瞬态特性参数的在线测试与诊断;依据柴油机瞬态测试循环法规,进行了柴油机SCR系统的NOx转化效率、尿素喷射量和NH3泄漏量等测试与诊断试验。结果表明:与标准的AVL测试系统(AVL CBE-Ⅱ气体排放分析与测试系统)相比,所研发的系统动态最大误差为2.05%,动态平均误差为0.82%,故障诊断精确率达到了98.6%,能满足柴油机SCR瞬态测试循环要求。     

柴油机SCR系统故障检测诊断箱的开发及试用

正柴油机用途广泛,是工程机械和各种车辆的主要动力源。国家相关法规对柴油机尾气污染物排放量要求越来越严格,仅凭机内净化技术难以达到尾气排放标准要求,必须采取机内净化技术与后处理技术相结合的措施,方可达到相关法规要求。1.开发诊断设备的重要性采用选择性催化还原(SCR)技术将是实施我国柴油机国Ⅳ排放标准的主要后处理技术。SCR系统主要由催化消声器、尿素罐、尿素喷射计量泵(简称尿素泵)、氮氧化物(NOx)传     

浅析瓦锡兰二冲程低速船用柴油机TierⅢ SCR技术

瓦锡兰近期研发标准模式的技术产品来降低船用二冲程及四冲程柴油机的氮氧化物(NOx)排放,以达到满足TierⅢ标准要求。该产品基于瓦锡兰已经研发并使用于四冲程柴油机多年的选择性催化还原(SCR)技术,本文主要浅析该系统出现背景、系统反应原理及设计方案。     

车用NH3-SCR催化剂研究现状

柴油车是机动车NOx排放的主要来源,多数的柴油车都采用NOx选择性催化还原(SCR)后处理技术来降低NOx排放,尿素选择性催化还原技术(Urea-SCR)是当前降低柴油机NOx排放最具应用前景的技术之一。随着排放法规的日益严格,SCR催化剂作为该技术的核心,车辆尾气净化对催化剂提出了更高的要求。本文总结了催化剂的类型,分析了不同催化剂的特点,并对催化剂的发展前景进行了展望。