基于国Ⅵ柴油机SCR系统NOx转化效率影响因素研究

为了探究柴油氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)+柴油颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)+选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统氢氧化物(NOx)转化效率影响因素,文章利用AVL BOOST仿真软...     

基于国Ⅵ标准柴油机SCR系统性能试验研究分析

文章为了研究选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)系统性能,搭建柴油机后处理试验台架,在柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)+柴油颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)+SCR+氨氧化催化器(ammonia slip catalyst, ASC)后处理技术路线下进行试验。通过对后处理系统排气背压、温度损失和NO_x传感器偏差测试确定搭建的后处理系统的可行性;研究在不同废气流量、不同温度下NH₃存储量与NO_x转化效率之间的关系以及不同混合器对NO_x转化效率的影响。结果表明：NO_x的转化效率随着NH₃存储量增大而逐渐变大,但该关系又受温度和废气流量的影响;当SCR上游温度在400℃以下时,NO_x转化效率随着温度的上升逐渐增加,在400℃以上时,转化效率逐渐减小;NO_x的转化效率随着废气流量增大...     

SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响

文章基于氧化型催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)耦合颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)和选择性催化还原器(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术,对比了原机、搭载SCR、搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下重型柴油发动机的性能、排气污染物排放状况以及SCR入口处NO在氮氧化物(NOx)中的体积比。试验结果表明,搭载DOC+DPF+SCR系统比搭载SCR系统的发动机扭矩降低了10N·m,油耗基本保持不变;对比搭载DOC+SCR、搭载SCR以及搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下SCR入口处NO在NOx中的比例发现,SCR状态下基本全为NO,其余2种状态下NOx中NO的体积比随温度升高而逐渐降低,排温在450℃时该比例下降到0.86;搭载DOC+DPF+SCR的ESC试验中CO转化效率为93%,HC转化效率为70%,NOx转化效率为90%,PM转化效率为51%,相比于搭载SCR的ESC试验,NOx的转化效率降低了3%。     

基于国Ⅵ标准柴油机SCR排放标定试验研究分析

文章为了检验选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)系统在尾气排放中的各方面性能,对柴油机进行AVL后处理台架搭建测试,在集成式后处理系统柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)+柴油颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)+SCR+氨氧化催化器(ammonia slip catalyst, ASC)的技术路线下,完成系统裸排、背压、WHTC排放、尿素结晶、传感器校对、开闭环标定等一系列测试;研究后处理系统对柴油机造成的排放阻力和温度损失,讨论氮氧化物(NO_x)的转化率与氨(NH₃)存储量之间的关系以及两者关系在不同排气流量和不同温度下的变化规律,并研究SCR系统对比柴油机原排所起的功效。结果表明：NO_x的转化效率随着NH₃存储量增大而逐渐变大,随着排气流量增大呈负指数增长,在一定温度下随温度呈正指数增长,超过一定温度后受催化剂材料约束;SCR系统造成的温损和压阻均在可接受范围内,...     

氧化型催化器载体长度对柴油机排放性能的影响

基于轻型柴油机台架试验平台,研究柴油机氧化型催化转化器(DOC)载体长度变化对后处理系统减排性能的影响.结果表明:适当增大DOC载体长度可提高对一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(THC)和一氧化氮(NO)的氧化率,过量增大对氧化性能的提升有限,同时影响DOC在低温低负荷下减排效果;DOC耦合催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)对颗粒物数量(PN)的减排效果受DOC载体长度影响较小.从兼顾成本与性能的角度出发,适当增大DOC载体长度能有效提高减排效果,但过量增大对减排效果提升影响不大.     

满足国六标准的柴油机SCR系统仿真及试验研究

为了研究国六柴油机尿素选择性催化还原(urea selective catalytic reduction,Urea-SCR)系统催化器转化效率的影响因素,文章运用AVL BOOST仿真软件对催化器内的化学反应过程进行了数值仿真和试验验证。结果表明:建立的仿真计算模型能很好地模拟SCR系统的催化反应过程;温度是影响SCR催化器NO_x转化效率最主要的因素,SCR催化器最佳反应温度范围为180～500℃,催化器转化效率达95%以上,不同O₂质量分数对NO_x转化效率有一定的影响,且变化程度随着O₂质量分数的变化而有所不同;在排气中适当增加NO_x中NO₂的质量占比,可以提高催化器转化效率且使NO_x转化效率均能保持在较高水平,但NO₂质量所占比例要控制在50%以内。     

船用SCR催化剂反应动力学参数标定

为获得SCR催化剂的动力学参数,以潍坊华东6105AZLD型柴油机SCR催化剂为研究对象,利用AVL BOOST和AVL Design Explorer软件分别建立目标柴油机SCR催化剂模型和反应动力学标定模型,利用遗传算法对13个化学反应动力学参数进行标定.标定结果显示,所获得的化学反应动力学参数与实际所用催化剂的动力学参数相符.     

以活性炭为载体的负载型催化剂的SCR脱硝性能

通过浸渍法负载Fe,Cr,Cu,Mn等过渡金属组分,制备以活性炭为载体的低温、廉价、高效的负载型催化剂,用于SCR脱硝.实验研究了活性组分、负载量、反应温度、氧气含量、表观流速等不同参数对催化剂脱硝效率的影响.结果表明,Mn的活性比Cu,Cr以及Fe的活性大,能更好地促进催化剂的催化脱硝;多组分催化剂催化脱硝效率要比单组分的脱硝效率高;活性炭载体上负载8%的Mn,Cu,Cr,Fe时,催化剂脱硝效率最佳;在一定氧气含量下,催化剂脱硝效率要比无氧时的脱硝效率高;在所制备的以活性炭为载体的负载型催化剂中,8Mn-8Fe/AC催化剂性能最稳定,催化脱硝效率最佳.     

柴油机SCR尿素喷射方式研究

鉴于柴油机选择性催化还原系统尿素喷射特性与氮氧（NO_x）转化效率密切相关,本文搭建SCR系统小样试验台,NO和NH₃作为主要试验用气,研究了不同氨氮比和不同温度条件下V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的氨存储、氨泄漏以及NO_x转化效率的影响.结果表明:氨氮比越大,氨存储量的建立时间越短,NO_x转化效率的提升就越快;氨氮比为0.22时,15 s内NO_x转化效率从0增大到4.3%;当氨氮比为0.30时,15 s内NO_x转化效率从0增大到8.7%;随着氨氮比的增大氨泄漏会提前出现;氨氮比先大后小的喷射方法有利于改善NO_x转化效率.采用氨氮比先大后小的喷射方法,进行ETC标准循环测试,NO_x比排放从8.26 g/（kW·h）减少到1.91 g/（kW·h）,NH₃泄漏均值为5×10-6,峰值为18×10-6,满足国V排放法规要求.      

欧Ⅵ柴油机SCR混合器数值模拟与优化

为了提升发动机选择性催化还原(SCR)系统的低温性能,本文采用计算流体动力学(CFD)方法对某欧VI柴油机SCR混合器进行仿真模拟及结构优化,并借助台架试验进行了发动机排放测试.结果表明,混合器经最佳方案优化后,SCR系统的NOx转化率明显提升,冷态WHTC工况下NOx排放量和NH3平均泄漏量分别为0.191 g/(k...     

钒基SCR后处理技术在柴油机上的应用进展

 采用钒基催化器的选择性催化还原(SCR)后处理技术是中重型柴油车达到欧IV/V排放水平的主要技术途径。针对钒基催化器应用在柴油机上的优势,钒基催化器的性能优化和钒基催化器与其他后处理装置的集成3方面,综述了钒基催化器在柴油机上的应用进展。针对钒基催化器的优势,重点论述了NO_x转化能力,钒基催化器对THC,CO和PM排放的影响,温室气体排放,抗硫中毒能力和成本优势;针对钒基催化器的性能优化则分别从催化器体积对性能的影响,冷启动性能的优化,以及尿素溶液喷射策略改进和尿素喷雾改善等方面进行论述;对钒基催化器和DOC,DPF的不同布置方式进行了论述,并展望了钒基催化器的应用发展方向。     

稀燃汽油机Ag/Al2O3催化剂上选择性还原NOx

富氧条件下氮氧化物(NOx)去除是目前机动车尾气净化的研究难点之一。制备了Ag/Al2O3催化剂,在试验室活性评价的基础上,进行了稀燃汽油机台架上NOx选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)试验,评价了不同还原剂(乙醇和正辛烷)对NOx去除效率的影响。结果表明,在无外加还原剂条件下,400℃时NOx转化率大于40%;以乙醇为还原剂时,低温活性得到明显提高,活性区间大大加宽。实验室评价和台架试验中NOx转化率可达90%左右,还原剂以总碳氢(THC)计,THC/NOx最佳比例为6,最佳反应空速为30000h-1;但是外加还原剂时SCR催化剂会带来THC和CO排放的增加。     

低温下CO选择性催化还原NO_x的实验研究

进行了CO作为还原剂选择性催化还原低温烟气中NO_x的实验.主要考察了反应温度、活性金属负载质量比、活性金属种类3个因素对脱硝效率及CO转化率的影响.结果表明:考察温度窗口内(100~180℃),随着反应温度的升高,Cu-Co/Al_2O_3催化剂的NO脱除率逐渐升高,Cu-Mn/Al_2O_3催化剂的NO脱除率先升高后降低,CO转化率不断增大;随着活性金属负载质量比的改变,实验工况下Cu-Co/Al_2O_3和Cu-Mn/Al_2O_3催化剂活性金属负载质量比均为1.5时催化剂的脱硝性能最优;Cu-Mn/Al_2O_3的整体NO脱除率高于Cu-Co/Al_2O_3;8种催化剂中活性金属负载质量比为1.5的Cu-Mn/Al_2O_3催化剂在160℃下脱硝效果最好.     

三元催化转化器转化效率影响因素分析

针对三元催化转化器的起燃特性,建立转化器的数学模型.给出数值求解方法,讨论了在起燃阶段,进气性质、氢气、孔密度和空速等因素对转化效率的影响.结果表明,增加进气温度,增大孔密度,可缩短起燃时间,提高转化率;适当增大空速有利于提高转化率.     

柴油机SCR系统尿素水溶液的喷雾特性

通过建立柴油机SCR后处理系统的UWS喷射雾化模型,综合考虑UWS液滴在排气管道中的湍流扰动、变形、破碎、碰撞聚合和碰壁反弹等一系列理化过程,研究UWS的喷雾雾化分解特性,分析了喷嘴喷射压力、喷孔喷射角度α、喷雾锥角β、喷嘴偏置角度θ和排气管径长比对UWS液滴分解的影响.结果表明:喷射压力过小时,UWS液滴将呈液柱或大液滴状,喷射雾化效果差,NH_3平均体积分数随喷射压力的增大呈线性增大;α对UWS分解有显著影响,随着α的增加,NH_3平均体积分数升高;β对NH_3均匀性系数影响显著,随着β的增大,排气管内壁面附近NH_3的分布更加均匀;随着θ的增大,NH_3平均体积分数不断增大,但其均匀性系数急剧下降;NH_3平均体积分数随排气管直径的增大而减小,后逐渐趋于平缓.     

汽车SCR运行状态实时监测系统设计

为了实现对汽车选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统运行状况的实时监测,文章提出了一种基于网络云服务器的监测系统设计方案。通过MC9S12XDP512单片机的ATD模块与MSCAN模块等实现对各传感器电信号的采集,根据采集到的传感器信号,按照预先制定的实时监测判断策略对SCR系统运行状态进行分析,利用ESP8266 WIFI模块将分析后的数据传至互联网云端服务器;手机APP和电脑终端平台从服务器获取数据,并将系统运行情况及时展示给车主、SCR系统制造商和政府部门三大目标群体,即利用互联网云端服务器实现三者对SCR系统的实时监测。结果表明,该监测系统对SCR系统各传感器信息的采集具有高精确度和实时性,取得了较满意的监测效果。     

尿素SCR系统低温表现特性研究

建立了尿素SCR后处理系统模型,对系统在低温时的表现特性进行了数值研究.研究表明:在150～250℃内,随着温度升高,系统DeNOr对空速越敏感,当空速小于一定值时,降低空速对系统DeNOx影响较小.当温度低于200℃时,氨气的用量应小于氮氧化物总量,否则会造成浪费和污染.系统对氧气的依赖程度取决于排气中一氧化氮的含量,且这种趋势随着温度的升高而减弱,当排气中氧气的体积百分比为5％左右时,不同温度下系统的DeNOr均能达到稳定值.     

喷水降低柴油机排气温度的试验研究

在发动机后处理过程中,为了防止柴油机颗粒捕集器再生后的高温排气损坏选择性催化还原载体的活性,需对再生后的高温排气进行降温处理。本文利用水的蒸发吸热能力,在一台满足国Ⅳ排放标准的云内柴油机上进行高温排气喷水降温试验,研究了排气流量及喷射策略对降温效果的影响。试验结果表明:排气流量为250 kg/h下的降温幅度与降温速率均较大,因而可选用在大排气流量时进行再生,通过喷水降低再生后的排气温度。喷射时间间隔为100 ms与200 ms下的温度变化规律基本一样,但近管道壁面位置处冷却水雾化较差。可采用在喷嘴下游安装混合器的方法,改善冷却水的雾化状态,达到较好的降温效果。