車用柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、柴油機(jī)以良好的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和耐久性等優(yōu)點在眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但柴油機(jī)的污染物排放問題也日益受到普遍關(guān)注,各國都制定了嚴(yán)格的法規(guī)控制Nox和PM的排放。目前研究的柴油機(jī)Nox后處理技術(shù)有多種,其中以尿素水溶液為還原劑的SCR技術(shù)被認(rèn)為是最有前途的技術(shù)之一。本文對選擇性催化還原技術(shù)進(jìn)行了深入研究,為該技術(shù)在國內(nèi)中重型柴油機(jī)上的應(yīng)用提供一些理論和參考指導(dǎo)。
　　 本文對SCR系統(tǒng)的原理、特性進(jìn)行了研究,包括SCR系統(tǒng)組成、

2、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、催化器結(jié)構(gòu)及其性能評價指標(biāo)。由于尿素結(jié)晶對SCR系統(tǒng)正常運行存在較大威脅,本文在介紹最佳還原劑——尿素水溶液的物理和化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上,重點分析了結(jié)晶產(chǎn)生的機(jī)理,并通過試驗得出不同溫度下,避免尿素結(jié)晶生成單位面積上的尿素最大噴射量。此外,針對極寒條件下SCR系統(tǒng)存在尿素凍結(jié)問題,簡要闡述了尿素解凍、加熱的方式方法。
　　 在車用Urea-SCR系統(tǒng)中,尿素水溶液的噴射對尿素結(jié)晶起著關(guān)鍵作用,本文對某目標(biāo)排氣管進(jìn)行了數(shù)

3、值模擬。數(shù)值結(jié)果能較好反映尿素噴霧的形態(tài)以及液膜的分布,并通過優(yōu)化尿素噴射角度,有效的避免大量尿素液滴撞壁,從而降低了尿素結(jié)晶大量產(chǎn)生的風(fēng)險。
　　 在臺架試驗方面,給出了簡單的開環(huán)控制策略下的尿素噴射示意圖、尿素噴射量的計算關(guān)系式,并在臺架上對某國產(chǎn)裝有SCR系統(tǒng)發(fā)動機(jī)進(jìn)行了排放試驗。通過ESC和ETC排放測試試驗分析得出NOx的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)67%左右,滿足排放法規(guī)的要求,SCR系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)上匹配良好。同時通過數(shù)據(jù)得出尿素消耗