车用柴油机SCR技术现状及应用前景分析

毕 业 论 文

车用柴油机SCR技术现状及应用前景分析

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摘 要

柴油机由于具有动力性强、耗油率低等优势,在中/重型客、货车上得到了广泛的应用,但柴油机的主要排放物NOX和PM无法像汽油机排放物那样可以通过采用三效催化转化器有效地解决,因此,在发展现有柴油机机内排放控制新技术的基础上,研究、开发适合于柴油机的先进排气后处理技术是柴油机生存和发展的关键。

由于我国排放法规体系等效采用欧洲法规体系,考虑到我国的国情和技术的移植便利性,我国各主要整车厂和柴油机企业也倾向于采用SCR技术作为满足未来更严格排放要求的主要技术措施。目前,虽然国内几家主要车用柴油机企业已经在柴油机领域开展了SCR技术的研究,但基本上以国外技术引进应用为主,核心技术仍主要掌握在国外相关厂家手中,这成为我国该技术推广和应用的主要瓶颈。本论文介绍了SCR技术降低柴油机NOX排放的工作机理、SCR系统构成、SCR技术在大幅度降低NOX排放方面的优势以及影响SCR系统性能稳定性的因素因此,有关SCR技术的国产化研究日益紧迫,对于SCR技术从催化剂性能研究、催化转化器优化设计到尿素喷射系统的控制策略的研究与应用、OBD系统的开发和标定,再到整个系统在整车上的集成和匹配应用的研究非常必要。

总之,本论文对满足国Ⅳ排放商用柴油机具有一定的参考价值,对我国降低商用车柴油机排放、减少大气污染具有现实的社会意义。 关键词：柴油机 SCR 降低 排放 NOX

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目 录

1 前言 ................................................................... 1 1.1 选择性催化还原SCR技术背景 ........................................... 1 1.2 系统的组成 ........................................................... 2 1.2.1 尿素罐 ............................................................. 2 1.2.2 尿素加料装置（尿素泵） ............................................. 3 1.2.3 尿素喷嘴 ........................................................... 3 1.2.4 催化器 ............................................................. 4 1.2.5 排气温度传感器 ..................................................... 4 1.2.6 氮氧化物传感器 ..................................................... 5 1.3 SCR工作原理 .......................................................... 5 1.3.1 系统自检 ........................................................... 6 1.3.2 系统预注 ........................................................... 6 1.3.3 等待加料 ........................................................... 6 1.3.4 系统加料加入尿素的条件如下。 ....................................... 7 1.3.5 系统排空 ........................................................... 7 1.4 主要反应 ............................................................. 7 2 影响SCR系统转换效率的主要因素 ......................................... 8 2.1 H2O的影响 ............................................................ 8 2.2 温度的影响 ........................................................... 9 2.2.1 催化器的温度特性 ................................................... 9 2.3 NO2和NO比例浓度的影响 .............................................. 10 2.4 尿素的影响 .......................................................... 10 2.5 燃油品质的影响 ...................................................... 10 2.6 空速的影响 .......................................................... 10 3 SCR存在的问题 ......................................................... 11 3.1 氨泄漏 .............................................................. 11 3.2 催化剂的高温稳定性 .................................................. 11 3.3 尿素“不正常”反应 .................................................. 11 4 还原剂流量控制策略及改进方案 .......................................... 11 4.1 稳态喷射控制策略 .................................................... 12 4.2 瞬态排放修正策略 .................................................... 12 4.2.1 储氨修正 .......................................................... 12 4.2.2 排气温度修正 ...................................................... 13 4.3 SCR系统的控制策略展望 ............................................... 13 5 国外SCR运用实例 ...................................................... 13 5.1 康明斯集成式排放控制(IEM)系统 ....................................... 13 5.2 格伦德福斯—托普索尿素SCR系统 ...................................... 14 5.3 戴克商用车采用尿素SCR触媒技术 ...................................... 14 5.4 梅塞德斯—奔驰 ...................................................... 15 6 国外重型柴油车SCR车载诊断OBD ......................................... 15 6.1 SCR系统OBD功能模块结构 ............................................. 15 6.2 重型柴油车SCR 系统的车载诊断 ........................................ 16 6.3 NOX传感器 ........................................................... 17

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6.4 NH3传感器 ........................................................... 17 6.5 尿素传感器 .......................................................... 18 6.6 OBD系统结构功能需求分析 ............................................. 19 6.6.1 SCR催化器的故障诊断 ............................................... 19 6.6.2 尿素箱容器的故障诊断 .............................................. 19 6.6.3 给料供给单元的故障诊断 ............................................ 19 6.6.4 控制单元DCU的故障诊断 ............................................ 20 6.6.5 NOX传感器相关诊断 .................................................. 20 6.7 故障处理流程 ........................................................ 20 6.8 需应对的问题 ........................................................ 21 7 装配SCR系统的混合动力公交车排放特征研究 .............................. 21 7.1 实验测试系统 ........................................................ 21 7.2 测试车辆 ............................................................ 22 7.3 测试方法 .................... …… 此处隐藏：4333字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……