重型柴油机SCR后处理系统尿素喷射电子控制单元开发

针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理系统,开发了尿素喷射电子控制单元(DCU),包括硬件平台与控制策略的设计开发。该电子控制单元采用高速16位单片机,具有结构紧凑、工作可靠的优点。通过采用基于发动机MAP图和实际工况的稳态和瞬态修正控制策略,使所匹配的柴油机尿素SCR后处理系统达到重型柴油车国-Ⅳ或更严格的排放标准。     

柴油机尿素SCR系统稳态及瞬态特性研究

利用自主开发的尿素SCR后处理系统在发动机台架上进行试验研究,研究了欧洲稳态循环工况点下的尿素SCR稳态性能,获得了气态污染物及微粒的排放特性,通过对瞬态工况的研究提出了瞬态控制修正参数.结果表明:催化剂温度和空速是影响尿素SCR系统性能的主要因素,两者在不同的工况下重要程度不同;尿素SCR不但可以降低NOx,还会降低HC排放,但同时也造成了CO的增多;钒基SCR催化剂可以部分降低微粒的排放,并改变其粒径分布特性;引入负荷阶跃比可以对柴油机瞬态工况NOx的排放量进行较好的修正,从而有效地减少氨泄漏.     

柴油机Urea-SCR系统尿素喷射控制策略研究

基于某重型柴油机上匹配的选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统,开发了尿素喷射控制策略,包括带有氮氧化物(NOx)体积浓度自校正功能的原机排放预估模型、尿素基本供给量前馈控制算法、基于NH3覆盖度预测模型的反馈补偿算法、催化器载体瞬态温变修正策略和瞬态工况氨(NH3)泄漏控制策略。研究结果表明:新策略提高了控制系统瞬态工况的鲁棒性,降低了老化或工况快速变化时NH3泄漏的概率,使NOx转化效率控制在60%以上,NH3泄漏平均值控制在25×10-6以下。开发的SCR系统匹配到目标发动机后经欧洲稳态测试循环(European steady stage cycle,ESC)和欧洲瞬态循环(European transient cycle,ETC)排放试验验证达到国-Ⅳ标准。     

基于模型的柴油机Urea-SCR系统闭环控制策略仿真

针对某型柴油机的尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统,在相关SCR化学反应特性试验的基础上,考虑到NH_3泄漏引起的NO_x传感器交叉敏感问题,采用Matlab/Simulink建立了基于模型的SCR闭环控制策略,主要包括动态床温估算模型、起喷温度控制模型、基于NO_x传感器的原机NO_x排放估算模型、空速计算子模型、目标转化效率修正模型、尿素水溶液换算子模型、NH_3泄漏峰值修正以及储氨修正模型等.在此基础上搭建了基于Simulink和GT-Power的耦合仿真平台,并对SCR控制策略进行模型验证.结果表明:柴油机最终NO_x排放为1.92,g/(k W·h),NH_3泄漏的平均体积分数值为9.26×10~(-6),能达到国Ⅴ排放标准.     

基于固体SCR技术的柴油机NO_x排放特性试验研究

在安装有钒基催化剂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统的柴油机台架上,研究了尿素SCR系统与固体SCR系统的NOx排放特性。试验结果表明:固体SCR系统不会产生尿素结晶现象;中低排气温度下应用固体SCR技术可以改善柴油机NOx排放,低排气温度下尤其明显,平均效率比尿素SCR提高了6%;高排气温度下固体SCR系统与尿素SCR系统的NOx转化效率总体相当。     

SCR装置对共轨柴油机稳态颗粒排放特性影响的研究

以一台重型柴油机为原机,连接到选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)装置进行ESC 13工况稳态试验,研究稳态下SCR装置在无尿素喷射量时对柴油机颗粒排放的影响。研究结果表明:无尿素喷射的SCR对颗粒排放有影响,柴油机连接SCR装置后颗粒排放低于原机,排气颗粒质量下降60%;原机的颗粒排放以核态颗粒为主,连接SCR系统后的颗粒排放以聚集态颗粒为主;原机连接SCR装置后核态颗粒数量明显下降,各转速下,50%和75%负荷处降幅显著,而25%和100%负荷处核态颗粒的降幅随转速的升高而降低。     

船用柴油机选择性催化还原系统设计及试验验证

结合船用中速柴油机开展选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统的设计和性能试验验证,着重关注还原剂均匀分布、排气均匀度、系统稳定可靠控制及催化剂布置等方面,形成适用于船用环境的SCR系统设计方案.基于6L21/31中速柴油机D2以及E3循环工况开展SCR系统配机试验,结果...     

车用柴油机SCR系统NO_x转化效率影响因素

NOx转化效率、尿素蒸发热解及沉积等问题是尿素SCR系统研究的关键问题.运用AVL FIRE软件对某柴油机SCR催化器系统进行了三维数值模拟,研究分析了不同因素对SCR系统的影响.结果表明,排气温度、尿素喷射压力和尿素喷射温度对SCR系统催化剂入口的还原剂均匀性、催化剂内部化学反应速率均有不同程度的影响.同时深入研究了催化器内部组分浓度的分布规律,分析了参数变化与组分浓度分布、NOx转化效率之间的关系,为SCR系统参数优化提供参考依据.     

船用柴油机SCR控制系统的开发

为了降低NOx排放,船用柴油机需要匹配选择性催化还原(SCR)系统。市场现有的控制系统多针对车用柴油机,直接拿来使用灵活性不足。为了更好地对船用柴油机进行SCR系统匹配,采用飞思卡尔MC9S12XEP100单片机开发了一套SCR电控系统。完成了电源管理电路、A/D信号调理电路、通讯隔离电路等硬件电路设计,设计和完善软件控制程序,上位机显示界面可实时进行多参数数据显示。实机考核结果表明,开发的SCR电控系统可实现尿素喷射量的灵活控制、状态参数监测和故障自诊断等功能,控制性能良好,可用于研究制定船用柴油机尿素喷射控制策略。     

基于SCR技术路线的国Ⅳ柴油机开发

在一台国Ⅲ电控重型柴油机上进行了基于自主电控共轨燃油系统、自主选择性催化还原( SCR)技术的国Ⅳ柴油机开发,系统研究了燃油系统、进排气系统、SCR系统等对柴油机性能和排放的影响,研究结果表明:通过优化增压系统参数,采用高轨压和小孔径喷嘴,在爆压限值条件下调整喷油定时,柴油机比油耗和烟度较原机大幅改善,SCR喷射系统在...     

柴油机Urea—SCR还原剂供给系统国外研究现状

还原剂供给系统是Urea—SCR系统的核心部分,讲述了当前尿素还原剂供给系统的发展状况,其中有BOSCH,GRUNDFOS,TENNECO,ALBONAIR公司生产的供给系统,阐述了各自的组成、结构以及特点,从而分析了影响尿素供给系统发展的因素。     

尿素喷射计量试验控制系统的硬件开发与测试

尿素喷射计量试验是完成车载尿素喷射计量装置的功能开发和性能考核的重要环节,而该试验内容离不开尿素喷射计量试验控制系统(UCDS)的开发,本文基于尿素喷射计量系统(UDS)的组成,开发出了试验所需的控制系统的硬件平台,用模块化的设计思想对UDCS控制器进行了方案设计,测试结果与设计目标一致,达到了尿素喷射计量试验的要求.     

三效催化器起燃特性影响因素的仿真研究

三效催化器在冷起动期间主要靠排气来加热升温,而发动机控制策略对排温影响很大。利用FIRE仿真软件建立了催化器模型,采用仿真和试验相结合的手段对催化器的起燃特性影响因素进行了研究。结果表明：所建模型能够比较准确地模拟冷起动过程中催化器内的温度场和浓度场变化;延迟发动机的点火提前角可以明显提高进入排气管的温度,从而使催化器快速起燃。     

我国重型柴油机国Ⅳ及未来阶段排放控制技术路线选择分析研究

在全面分析国外主要重型柴油机厂商和排放研究与立法机构欧Ⅳ以后阶段排放技术路线选择的基础上,结合国内国Ⅲ重型柴油机技术现状和研发能力分析,总结出影响我国重型柴油机国Ⅳ及以后阶段技术路线的主要影响因素,包括我国燃油减硫政策、尿素添加站的建设、用户习惯培养、尿素标准的制定和SCR装置防止尿素结冰的问题等。综合分析上述影响因素,认为我国重型柴油机污染控制选择SCR技术更适合中国的国情。     

利用SCR技术降低柴油机NOx的试验研究

设计了尿素水溶液还原添加装置,并使用这套装置在发动机台架上进行了稀燃NOx选择催化还原（SCR）催化剂的性能评价试验,最后分析了SCR技术目前存在的问题。试验结果表明：在30000h^-1空速、排气温度为340～420℃范围的条件下,该催化剂的NOx转化率维持在90%以上,而在低温和高温下的转化率较低;随着尿素水溶液添加量的增加,催化剂NOx转化率提高,但同时会增加CO排放;当空速为50000h^-1时,催化剂性能略有所下降。     

基于ESC测试循环的SCR催化剂动态转化效率温度窗口研究

为了建立选择性催化还原转化器(SCR)台架评价结果与欧洲稳态测试循环(ESC)工况条件下的减排效果之间的联系,进行了催化剂动态转化效率试验,绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口,得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析,研究了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征,提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法,分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比(NSR)控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测,依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。     

小排量增压汽油机国Ⅴ排放系统研究

全面阐述了三元催化器特性,指出了小排量增压汽油机的排放特点。综合成本及法规要求,明确了国Ⅴ的技术路线,比较了不同催化器涂层和贵金属设计对排放结果的影响。着重结合整车标定就如何提高催化器转化效率降低排放进行了多方面的试验研究,通过不同冷气动策略,催化器起燃,后氧窗口等标定参数更改,提高了排放水平。所研究的结果表明,在合理的三元催化转化器成本内通过发动机电子控制和标定可以满足国Ⅴ排放法规要求。     

车用柴油机选择性催化还原技术的试验研究

选择性催化还原技术(SCR)是当前主流的降低车用柴油机NOx排放的后处理技术。文章首先详细阐述了Urea-SCR系统的反应机理、系统组成和工作过程,然后在发动机台架上对装有SCR后处理系统的国Ⅳ柴油机进行了相关的试验研究。通过稳态ESC和瞬态ETC测试循环试验结果表明,利用开环控制策略下的SCR技术能使NOx排放降低率达到66%以上。同时对尿素与燃油的消耗量以及氨气的泄漏情况分别进行了比较和分析,试验表明本套SCR系统尿素水溶液消耗量仅占燃油的5.8%,即柴油车运行100km大约消耗2.5L尿素溶液,而系统氨的排放小于5×10-6。     

An experimental study of the effect of a homogeneous combustion catalyst on fuel consumption and smoke emission in a diesel engine

This paper presents the results of an experimental investigation into the influence of a ferrous picrate based homogeneous combustion catalyst on fuel consumption and smoke emission of a laboratory diesel engine. The catalyst used in this study was supplied by Fuel Technology Pty. Ltd. The fuel consumption and smoke emission were measured as a function of engine load, speed and catalyst dosing ratio. The brake specific fuel consumption and smoke emission decreased as the dosing ratio of the catalyst doped in the diesel fuel increased. At the catalyst dosing ratio of 1:3200, the brake specific fuel consumption was reduced by from 2.1% to 2.7% and the smoke emission was reduced by from 6.7% to 26.2% at the full engine load at speeds from 2600 rpm to 3400 rpm. The results also indicated that the potential of the fuel saving seems to be greater when the engine was run under light load.