車用柴油機尿素SCR系統(tǒng)數(shù)值分析與試驗研究.pdf

1、近年來，柴油機以良好的經濟性、動力性和可靠性，以及較低的CO、HC排放等優(yōu)點在汽車領域得到了廣泛的應用，但與此同時，柴油機由于自身的運行方式和燃燒特點，其較高的氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)排放也對大氣環(huán)境和人體健康造成了一定的危害。我國即將實施柴油機第Ⅳ階段排放法規(guī)，尿素選擇性催化還原技術(Urea-SCR)被認為是降低柴油機排放的一種最有前景的技術，是目前國內外內燃機領域研究熱點之一。本文對柴油機SCR系統(tǒng)進行深入的探討和研究，

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

3、擬手段，基于AVLFIRE軟件對某柴油機SCR催化器系統(tǒng)進行了三維數(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的化學反應等過程。通過數(shù)值模擬方法獲得了催化器內部詳細的流動與化學反應特性。影響SCR系統(tǒng)轉化效率的因素眾多，模擬結果表明，空速、排氣溫度、NO2含量、尿素噴射壓力等都對SCR系統(tǒng)有較大的影響。同時對排氣管尺寸和SCR混合器等結構參數(shù)的優(yōu)化也可以較好改善SCR系統(tǒng)轉化性能。經過對比

4、分析擋板式和葉片式SCR混合器對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。
　　 最后本文對裝有SCR系統(tǒng)的某型6缸柴油機分別進行了ESC和ETC循環(huán)測試試驗，結果表明，在開環(huán)控制策略下，測試柴油機的各污染物排放均達到了國Ⅳ階段排放限值，其中NOx轉化效率達到了65％。試驗表明，尿素消耗量占燃油消耗量的比例僅占5％左右，同時氨的泄漏量較少，避免了氨氣的