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...     

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,...     

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...     

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.      

重型柴油机双SCR系统转化效率影响因素研究

为了研究国六重型柴油机选择性催化还原(slective catalytic reduction,SCR)系统NOx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:SCR催化器最佳反应温度范围在180～550℃,催化器转化效率达到95％以上;通过前置氧化...     

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...     

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。     

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.     

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%。     

柴油机SCR系统控制单元设计与研究

为降低车用柴油机氮氧化物排放,采用美国Freescale公司16位高性能控制芯片MC9S12XS128开发一套SCR(Selective Catalytic Reduction)后处理系统控制单元,进行微控制单元(MCU)模块、电源管理模块、输入调理模块、输出驱动模块、控制器局域网(CAN)总线通讯模块等硬件电路设计。根据SCR工作原理,制定控制策略,设计和完善控制程序。以一种四缸柴油机为样机开展欧洲稳态测试循环(ESC)排放试验,并与原机进行比对。试验结果表明:安装SCR后处理系统的样机,NOx比排放量低至1.713 g/(k W·h),较原机的8.421 g/(k W·h)降低了79.44%,其中NOx最高转化率可达92.53%,平均转化效率达73.21%。柴油机NOx排放满足国Ⅴ排放标准,控制单元性能稳定,达到设计要求。     

柴油机SCR反应器性能FLS-SVM预测模型

针对柴油机SCR反应器结构参数的模糊特性,将CFD仿真得到的不同结构参数下柴油机SCR反应器在温度为380℃时的性能仿真结果作为训练集,采用混沌量子遗传算法对模糊最小二乘支持向量机的参数进行优化,建立柴油机SCR反应器性能FLS-SVM预测模型。研究结果表明:柴油机SCR反应器性能预测模型的相对预测误差均小于3.0%,表明柴油机SCR反应器性能仿真结果与FLS-SVM预测模型的结果具有较高的准确精度。     

实现国V排放的重型柴油机燃烧系统优化研究

为了满足今后更为苛刻的国V排放法规,本文在一台无后处理满足国Ⅳ排放的重型柴油机上进行了燃烧系统优化试验,结果表明在大多数工况点,低压级压气机有效流通面积减小的两级增压方案2TC2与柴油机的联合运行点向着压比和相似流量增大的方向移动,能明显提高进气压力和空燃比,有效改善了氮氧化物(NOx)与燃油消耗率(BSFC)以及NOx与碳烟(Soot)的权衡(trade-off)关系。通过优化设计燃烧室结构参数(缩口直径、凹坑深度),缩口下移1 mm的燃烧室SF4能增强缸内气流运动,促进了燃油与空气的混合,实现了同时改善NOx-Soot和NOx-BSFC的trade-off关系并维持缸内最大燃烧压力至合理水平。随着主喷时刻的推迟,燃烧相位推迟,Soot比排放降低,但燃油经济性变差,并且主喷时刻过多推迟会使Soot比排放升高;在高转速工况,提高喷油压力能同时改善油耗和排放,而在低转速大负荷,呈现出与高转速工况相反的变化趋势,Soot和BSFC随着喷油压力提高同时上升;采用适当的主后喷间隔能达到改善排放的效果。试验结果表明,NOx加权排放为1.311 g/(k W·h),Soot加权排放为0.011 g/(k W·h),均满足国V排放标准,且加权油耗为211.6 g/(k W·h)。所优化的燃烧系统具有在降低对后处理系统要求的情况下满足国Ⅴ排放标准的能力。     

直喷式柴油机NOx排放特性的模拟计算研究

在油滴蒸发准维燃烧模型的基础上,考虑燃油喷雾、蒸发、空气卷吸及传热的影响,结合生成NOx的化学动力学机理,建立直喷式柴油机的燃烧及NOx计算模型。实测直喷式柴油机多种转速负荷特性的NOx排放,得出柴油机运行范围内的NOx排放特性,并与模拟计算结果进行对比分析,两者变化较吻合。柴油机在低速大负荷时由于最高燃烧压力较大,温度较高,燃气在高温下停留时间较长,NOx排放浓度较大。供油提前角增加时,着火始点提前,最高燃烧压力及温度增加,NOx排放浓度也增加。     

一种柴油机燃烧过程的可视化实验装置

文章介绍了一种基于高速摄影技术的柴油机燃烧过程的可视化实验装置,它主要由进气系统、光学发动机系统、高速摄影系统和数据采集系统等组成.该装置为视窗上置式结构,具有结构简单、对产品柴油机改动小等优点,利用本装置可实现对柴油机的着火和燃烧过程进行可视化分析,在改善柴油机燃烧过程和排放特性方面具有重要意义.     

实现柴油机欧Ⅳ排放标准的试验

以某一四缸、增压直喷柴油机为样机,利用专业试验台架,首先对样机的喷油提前角和EGR率进行了不同工况下的标定,从而使柴油机排放物中NOx的排放量达到了欧Ⅳ排放标准;随后联合利用柴油氧化催化器(DOC)及微粒氧化催化转化器(POC)技术对柴油机尾气排放进行了试验研究,从而使柴油机废气排放物指标完全达到了欧Ⅳ排放标准.通过本试验研究,总结出了实现柴油机欧Ⅳ排放标准一种方法,并总结了此种方法的特点及规律.     

发动机综合性能仿真系统

应用计算机仿真技术,研究了发动机的稳态性能和动态性能。在发动机耗能装置二元模型基础上,构建了发动机测功器试验系统模型,在试验台上利用测功器模拟汽车的道路阻力和空气阻力,利用惯性飞轮组的转动惯量模拟汽车的惯性阻力。设计开发了发动机性能仿真软件,该软件可对由试验台或模拟计算得到的发动机工况数据进行曲线拟合、性能仿真及特性曲线绘制。仿真结果表明,该软件可以准确地仿真发动机的稳态性能和动态性能。     

Computational and experimental study on TR combustion system of diesel

一种应用在135柴油机上的新型燃烧系统TR(Three-Rapidity),是由收口深坑ω形燃烧室改进而成,在壁面设置导向圆弧,并与带中孔的多孔喷嘴相匹配.应用STAR-CD软件对TR燃烧系统在50%负荷下的工作过程进行三维数值模拟,并与原机燃烧系统相比较.结果表明,TR燃烧系统的着火点控制在上止点附近,增加了预混合燃烧的比重.采用导向圆弧、缩口燃烧室和中孔喷射,气流运动更加剧烈,燃油空间分布合理,空气利用充分,减少壁面散热损失,并具有良好的冷启动性能.在135单缸柴油机上进行试验研究,和原机相比TR燃烧系统具有良好的烟度排放特性,NOx排放在中小负荷低于原机排放,在高负荷则有所增加,可通过推迟喷油来解决.TR燃烧系统在降低柴油机排放方面具有较大的潜力,对原机结构改动较少,具有广阔的应用前景.     

船用电控柴油机伺服油共轨系统的仿真研究

以7RT-flex 60C柴油机为研究对象,以流体力学中连续性方程和运动方程为理论依据,针对系统中伺服油泵、收集器、伺服油共轨管和排气控制模块等建立分块数学模型,分析伺服油共轨系统的特点.利用MATLAB/Simulink对所建模型进行数值计算求解,实现针对收集器与伺服油共轨管轨压、伺服油泵柱塞行程、柱塞腔压力与流量等动态仿真及参数分析.仿真曲线及数据与实际系统基本特性的比较验证了所建模型的正确性.