船用柴油机选择性催化还原混合器结构优化及验证

针对船用柴油机选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理系统,设计了6种不同的混合器方案,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术对混合器方案进行了仿真分析,对比背压、均匀性、尿素碰壁量、尿素轨迹和流速,选择最优方案,最后...     

混合器对国六柴油机选择性催化还原系统尿素结晶的影响

针对国六柴油机选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理系统尿素结晶问题,设计了两种不同的混合器结构。利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术对两种混合器方案的尿素碰壁位置、尿素轨迹、气流速度、流速均匀性、NH_3均匀性、压力损失等进行了仿真分析和对比,最后通过发动机台架试验验证两种方案的排放性能和结晶性能。CFD分析及试验结果表明:方案二的气流速度、流速均匀性和NH_3均匀性都优于方案一,而方案一的压力损失小于方案二;方案一台架试验的结晶质量为608g,不满足主机厂要求,方案二台架试验的结晶质量为6g,满足主机厂要求。CFD分析和试验结果趋势一致,表明CFD分析是合理有效的。     

大功率柴油机尿素-选择性催化还原系统混合器仿真与试验研究

针对大功率柴油机选择性催化还原技术(SCR)应用需求,设计了两种混合器方案,两方案的差别在于是否在喷射点前安装前置混合器。利用计算流体动力学(CFD)技术对两方案的气流轨迹、尿素分解率、分布均匀性及压力损失进行了仿真分析,并进行D2排放循环测试验证两方案的NO_x转化效率。仿真及试验结果表明:安装前置混合器可以产生旋流,促进尿素液滴与气流充分混合,提高尿素分解率和NH_3分布均匀性,压力损失增高;安装前置混合器能够提高SCR催化器的NO_x转化效率,并可以通过标定优化使NO_x比排放满足欧盟第五阶段排放限值要求。研究表明,前置混合器更能适应当前及未来大功率柴油机NO_x排放法规限值要求。     

基于计算流体力学的柴油机选择性催化还原系统尿素水溶液喷雾特性分析

为探究影响柴油机排气管尿素水溶液（ureawatersolution,UWS）雾化效果的因素,搭建了UWS喷射试验台架,通过激光粒度仪测得尿素液滴粒径分布,并运用Rosin-Rammler函数对试验获得的累积粒径分布进行非线性拟合,利用计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）软件对柴油机负荷工况、UWS喷射温度和排气管壁温3种不同因素对UWS喷雾雾化特征、NH3浓度分布及液膜形成的影响进行仿真计算。结果表明：低负荷工况下的排气流量和温度低,UWS喷入量少,尿素液滴分解NH3的速率较低,80 ms时刻NH3主要分布在排气管中游;中高负荷工况,排气温度高、UWS喷入量多,有利于尿素蒸发热解生成NH3,该时刻NH3浓度区域偏离轴线,贴近排气管上表面;喷雾液滴粒径随UWS喷射温度的升高而减小,范围在1～12μm,空间内NH3浓度小幅增加,液膜沉积率随喷射温度升高显著降低;排气管壁温对UWS喷雾液滴粒径和蒸发热解速率影响较大,壁温升高加快了液滴粒径减小的速度,当壁面温度为473 K时,150 ms时刻下液滴粒径主要集中在30μm以下,附着壁面的液膜厚度明...     

乙醇选择催化还原降低柴油机NOx排放的应用研究

以Ag/Al2O3作为催化剂、乙醇为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术被认为是最有潜力降低稀燃NOx的技术之一。开发了基于开环控制的还原剂空气辅助喷射系统;在发动机台架上对乙醇选择性催化还原Ag/Al2O3催化剂的特性进行了性能评价试验;对与Ag/Al2O3组合使用的Cu/TiO2和Pt/TiO2氧化催化剂进行了匹配优选;对集成NOx排气后处理的整机进行了ESC工况测试试验;最后将集成的排气后处理系统装在一辆客车上,并进行了道路实车试验。台架试验结果表明:新鲜Ag/Al2O3催化剂具有很高的NOx转化效率,老化一段时间后NOx转化效率有所降低;与Ag/Al2O3 Cu/TiO2组合催化剂相比,Ag/Al2O3 Cu/TiO2 Pt/TiO2组合催化剂具有更好的NOx转化效率,并能抑制THC和CO排放升高;使用NOx集成排气后处理系统后,发动机在欧ⅢESC工况下,NOx从原机的13.06 g/(kW.h)降为4.63 g/(kW.h),整机的NOx、THC、CO排放都低于欧Ⅲ限值。道路实车试验表明,Ag/Al2O3催化剂需要进一步降低催化剂的起燃温度,以适应柴油车实际运行中低温变工况的需要。     

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。     

发电柴油机选择性催化还原系统尿素喷雾锥角的仿真及试验研究

对大功率发电柴油机选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)尿素喷雾锥角进行研究。运用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件模拟了4种不同喷雾锥角尿素混合管内的结晶风险和NH₃分布均匀性,通过分析仿真结果,优选出60°和70°两种喷雾锥角的尿素喷嘴。使用选定的喷雾锥角进行结晶对比试验和性能对比试验。结晶对比试验结果显示,60°喷雾锥角的结晶风险明显低于70°喷雾锥角的结晶风险。性能对比试验结果显示,两种喷雾锥角的NOx转化效率基本一致。综合分析仿真结果与试验结果,最终将SCR系统的尿素喷雾锥角优化为60°。     

车用柴油机排放NOx催化还原净化初探

简要分析柴油机NOx的产生机理、控制方法；比较各种柴油机NOx催化还原净化技术的特点；根据车用柴油机工作要求，确定了适合车用柴油机NOx净化的NH3—SCR方法，进行发动机台架实验，分析了实验结果。     

道路车用柴油机国六排放选择性催化还原系统的开发与验证

设计开发了一种配备新型周向变流式排气混合器的筒式后处理系统,以某型3.0L排量的国六柴油机后处理为例,首先设计了排气混合器结构,建立了该催化器的流动及尿素喷射、雾化和扩散模型,进行全尺寸排气流场模拟分析,研究了混合器后的速度均匀性、NH₃浓度分布和压降损失等,并对特征尺寸进行了优化。结果表明,优化的结构尺寸及设计使标定工况下NH₃均匀度可以达到0.996,混合器压降不超过4.17kPa。然后进行了发动机台架试验,验证了新开发设计优化的后处理系统阻力较小,标定工况下实测的NH₃均匀度高达0.98,不同空速和温度情况下,不带扰流板的混合器表现更优。最后进行了发动机排放试验,全球统一瞬态循环和全球统一稳态循环结果达到国六标准要求,确证了新开发的选择性催化还原系统及排气混合器能够用于道路车辆国六重型柴油机。     

重型柴油车Urea-SCR系统尿素计量阀标定试验研究

选择催化还原(SCR)技术是降低车用柴油机NOX排放的有效措施。还原剂精确喷射控制技术是SCR技术应用的重点研究内容。对影响Urea-SCR系统计量阀喷射速率的各个因素进行了分析,并在试验研究的基础上对Urea-SCR系统中计量阀喷射MAP图进行了标定。     

重型柴油机NO_x尿素SCR混合器的设计与试验研究

设计了2种紧凑型混合器,分别为带4个叶片的混合器1和带4组叶片对(8个叶片)的混合器2。试验用U型管和傅里叶变换红外光谱仪研究了混合器对压力损失和NOx转化效率的影响。试验结果表明:排气流量、排气管管径对压力损失影响较大,而温度对压力损失影响较小;混合器2的压力损失比混合器1的小;混合器使NOx转化效率最大提高约10%;混合器安装在喷嘴后端比安装在喷嘴前端时的NOx转化效率高;无混合器时外径63mm排气管对应的NOx转化效率比外径76mm排气管对应的NOx转化效率提高约8%。     

氢发动机SCR催化器的NOx转化效率模拟

建立一维选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）催化器模型,采用稳态、瞬态小样试验标定SCR化学反应动力学机理,并分析SCR催化器对氢发动机排气中NO_x的催化还原过程。结果表明：入口O₂体积分数对NO_x催化还原有抑制作用,但入口H₂O体积分数对NO_x转化效率没有明显影响;当温度为250~400 ℃时,线性温升工况NO_x转化效率高于稳态工况且超过98%;氢发动机排气温度和原排NO_x体积分数随功率增大而增大,当功率大于60 kW且氨氮比等于1时,SCR催化器转化效率小于95%;增加氨氮比对NO_x转化效率的提高作用较小,这是由于在高温条件下增加的NH₃倾向与O₂反应。     

车用柴油机瞬态运行工况的性能标定优化方法研究

采集柴油机瞬态运行工况,使用频率统计方法分析瞬态运行工况分布并得到瞬态运行的权重工况,在此基础上进行权重工况的台架性能、排放优化试验得到性能考核指标的变化参数.根据权重工况的性能、排放优化规律进行瞬态运行工况性能优化试验,在考虑关键性能指标的trade-off规律情况下,最终完成瞬态运行工况性能优化试验,得到瞬态运行工...     

柴油机涡轮增压系统在GT-POWER中标定方法的研究

在GT-POWER软件中建立了某4缸柴油机的模型,分3步阐述了增压系统的标定方法,并以此柴油机为例,进行仿真计算,通过仿真结果与实验数据的对比,验证了标定方法的可行性,总结了增压器模型中各系数的影响规律,为以后的标定工作提供了便利。     

联合GT及Matlab的柴油机虚拟标定

基于某款欧Ⅵ重型柴油机和GT-Power软件搭建相应的虚拟发动机模型,并进行标定,进行性能预测并验证预测精度。根据自主开发软件和欧Ⅵ法规要求,计算排放区域并选择合理的工况点,进行试验设计(DoE)。利用虚拟发动机预测DoE点的性能及排放。基于Matlab软件的基于模型标定(MBC)工具箱,结合拟定的各排放点及排放循环的排放物控制范围,进行满足原机排放要求及经济性最优的虚拟标定。最终在完全脱离发动机试验的情况下获取优化的电控参数脉谱。     

不同海拔下柴油机氧化催化器与选择性催化还原系统对柴油机性能与排放的影响

基于柴油机高原试验台架,在80 kPa、90 kPa、100 kPa大气压力下进行了柴油机外特性试验,研究了不同海拔下加装柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst,DOC）与选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）系统对柴油机的进排气参数、动力性、经济性、燃烧性能及排放特性的影响。研究结果表明,加装DOC+SCR会使进气流量下降,排气背压升高,功率和转矩下降,油耗升高,排气温度升高,排气流量下降,而HC、CO、NOx与碳烟等污染物排放显著下降。不同海拔下加装DOC+SCR的影响程度也有所差异,尤其是对排气温度、排气背压、有效燃油消耗率与SCR转化效率的影响最为显著。加装DOC+SCR后,80 k Pa、90 k Pa、100 k Pa下的排气温度分别平均升高7.35%、7.21%、7.11%;排气背压分别平均升高28.02%、27.08%、26.81%;有效燃油消耗率分别平均升高1.64%、2.87%、2.94%;外特性工况下SCR最大转化效率分别为88.86%、86.11%、84.76%。     

EGR系统在SNH495A型柴油机中的标定试验

进行EGR系统在SNH495A型柴油机上的标定实验研究。采用真空度控制EGR阀开度,实现废气再循环系统的调节。利用柴油机台架试验完成EGR阀真空度的匹配标定。经过多次试验,找到不同功率下的EGR阀最佳开度,完成EGR系统的标定。     

柴油机SCR系统NO_x催化还原反应的模拟研究

采用计算流体动力学与化学反应动力学结合的方法建立试验SCR催化器系统的三维模型,从时间的角度分析催化还原反应该过程。仿真研究表明了SCR系统在恒定工况条件下,一个喷射周期内反应物NO、NO2浓度分布随时间的推移而发生的物理、化学变化过程。     

电控发动机自动优化标定系统的研究

随着汽车排放法规的日益严格,同时对经济性的要求越来越高,对电控发动机的优化标定技术提出了更高的要求。自动优化标定已经成为当今汽车电控发动机优化标定的最新发展方向。说明了自动优化标定的基本原理和自动优化标定系统的结构,介绍了两种典型的自动优化标定系统。