車用柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)數(shù)值分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，柴油機(jī)以良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和可靠性，以及較低的CO、HC排放等優(yōu)點(diǎn)在汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但與此同時(shí)，柴油機(jī)由于自身的運(yùn)行方式和燃燒特點(diǎn)，其較高的氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)排放也對(duì)大氣環(huán)境和人體健康造成了一定的危害。我國即將實(shí)施柴油機(jī)第Ⅳ階段排放法規(guī)，尿素選擇性催化還原技術(shù)(Urea-SCR)被認(rèn)為是降低柴油機(jī)排放的一種最有前景的技術(shù)，是目前國內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。本文對(duì)柴油機(jī)SCR系統(tǒng)進(jìn)行深入的探討和研究，

2、為SCR技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。
　　 本文首先深入研究了車用SCR系統(tǒng)的工作特性，對(duì)SCR系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，系統(tǒng)組成，還原劑的性質(zhì)等方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，其中催化器是影響SCR系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率最重要的組成部分，本文著重分析了催化器的構(gòu)成及工作性能指標(biāo)。對(duì)SCR系統(tǒng)存在的尿素管路沉積問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析，并提出了相應(yīng)的解決方案與措施。
　　 在對(duì)Urea-SCR系統(tǒng)工作特性深入研究的基礎(chǔ)上，本文運(yùn)用數(shù)值模

3、擬手段，基于AVLFIRE軟件對(duì)某柴油機(jī)SCR催化器系統(tǒng)進(jìn)行了三維數(shù)值建模，所建模型綜合考慮了尿素霧化，尿素的蒸發(fā)及熱解，撞壁及液膜的形成，以及水解和催化劑內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)等過程。通過數(shù)值模擬方法獲得了催化器內(nèi)部詳細(xì)的流動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)特性。影響SCR系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率的因素眾多，模擬結(jié)果表明，空速、排氣溫度、NO2含量、尿素噴射壓力等都對(duì)SCR系統(tǒng)有較大的影響。同時(shí)對(duì)排氣管尺寸和SCR混合器等結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化也可以較好改善SCR系統(tǒng)轉(zhuǎn)化性能。經(jīng)過對(duì)比

4、分析擋板式和葉片式SCR混合器對(duì)SCR系統(tǒng)的影響，表明葉片式混合器在改善還原劑分布均勻性，提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率和降低系統(tǒng)壓力損失方面，明顯優(yōu)于擋板式混合器。
　　 最后本文對(duì)裝有SCR系統(tǒng)的某型6缸柴油機(jī)分別進(jìn)行了ESC和ETC循環(huán)測試試驗(yàn)，結(jié)果表明，在開環(huán)控制策略下，測試柴油機(jī)的各污染物排放均達(dá)到了國Ⅳ階段排放限值，其中NOx轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了65％。試驗(yàn)表明，尿素消耗量占燃油消耗量的比例僅占5％左右，同時(shí)氨的泄漏量較少，避免了氨氣的