柴油机后处理系统不同基材紧耦合SCR性能研究 被引量：1

1

作者 刘伟达 王洪光 +3 位作者 陈宁 韩东岳 李俊普 郑碧莹 《内燃机学报》 北大核心 2025年第1期64-71,共8页

在稳态循环(WHSC)与瞬态循环(WHTC)工况条件下,基于选择性催化还原(SCR)反应机理设计了前、后级不同氨氮比(ANR)和排气温度,研究了不同基材紧耦合SCR(cc-SCR)在不同ANR和温度下的性能表现.结果表明:增压器后端增加cc-SCR可大幅提升后处... 在稳态循环(WHSC)与瞬态循环(WHTC)工况条件下,基于选择性催化还原(SCR)反应机理设计了前、后级不同氨氮比(ANR)和排气温度,研究了不同基材紧耦合SCR(cc-SCR)在不同ANR和温度下的性能表现.结果表明:增压器后端增加cc-SCR可大幅提升后处理系统的NO_(x)转化效率;在进行紧耦合催化剂选型时,前级喷射的ANR不宜超过0.8;相较于铜基cc-SCR,钒基cc-SCR具有N_(2)O生成量较低的优势;在低温条件下,铜基cc-SCR的NO_(x)转化效率优于钒基cc-SCR,300~450℃条件下,两种基材催化剂的NO_(x)转化效率相当;在稳态点排气温度为180℃时,钒基+铜基催化剂方案的NO_(x)总体转化效率随着ANR的增大而减小,铜基+铜基催化剂方案的NO_(x)总体转化效率随着ANR的增加而增大,高温时,两种方案对NO_(x)的转化相当;在热态WHTC循环条件下,铜基+铜基催化剂方案的NO_(x)总体转化效率随着ANR的增加而增大. 展开更多

关键词 柴油机 紧耦合选择性催化还原 转化效率 铜基 钒基 氨氮比

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柴油机SCR催化转化器的数值模拟 被引量：19

2

作者 苏庆运 冯廷智 +3 位作者 郑贯宇 王奉双 刘正锐 佟德辉 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期53-59,共7页

在实际应用中,选择性催化还原(SCR)系统中尿素水溶液的不完全分解容易导致在喷嘴、混合器和壁面等处形成沉积物,不仅降低NO_x转化效率,还会增加排气背压,影响发动机动力性能.采用数值模拟的方法对SCR系统内化学反应和流动过程进行研究,... 在实际应用中,选择性催化还原(SCR)系统中尿素水溶液的不完全分解容易导致在喷嘴、混合器和壁面等处形成沉积物,不仅降低NO_x转化效率,还会增加排气背压,影响发动机动力性能.采用数值模拟的方法对SCR系统内化学反应和流动过程进行研究,建立了SCR反应动力学模型,该模型能够较为准确地预测转化器出口各气体组分随时间的变化规律.将验证后的动力学模型和三维流动模型相耦合,考察SCR反应器内部化学反应和流动过程,并模拟了混合器对温度场、浓度场和壁膜的影响.结果表明:混合器能够显著提高催化器前流动及气体浓度均匀性,并有助于降低尿素沉积物生成风险. 展开更多

关键词 柴油机 氮氧化物 选择性催化还原 混合器 数值模拟

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柴油机Fe-Cu分子筛SCR催化剂的数值模拟 被引量：7

3

作者 苏庆运 刘轩江 +3 位作者 佟德辉 张学敏 张建华 霍翠英 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期161-168,共8页

建立催化反应动力学模型预测和比较Fe、Cu分子筛催化剂的NOx还原性能.考虑了NH3的吸附和脱附、NH3氧化、NO氧化及NOx还原反应.结果表明:Cu分子筛催化剂低温(<400℃)时标准选择性催化还原(SCR)反应转化率较高,而Fe分子筛催化剂高温(&g... 建立催化反应动力学模型预测和比较Fe、Cu分子筛催化剂的NOx还原性能.考虑了NH3的吸附和脱附、NH3氧化、NO氧化及NOx还原反应.结果表明:Cu分子筛催化剂低温(<400℃)时标准选择性催化还原(SCR)反应转化率较高,而Fe分子筛催化剂高温(>400℃)时催化活性较高.考虑到两种分子筛催化剂在不同温度范围内SCR反应活性的差异,将Fe、Cu分子筛催化剂进行分区及分层组合以拓宽组合催化剂的反应活性温窗.在标准SCR反应下,Fe分子筛催化剂(总长度的20%)布置在Cu分子筛催化剂上游为最佳分区组合;Fe分子筛催化剂(总涂层厚度的25%)涂覆在Cu分子筛催化剂上层为最佳分层组合,最佳分区组合布置在整个温度范围内能实现更高的NOx转化率.然而根据对Cu分子筛催化剂和最佳Fe-Cu分区组合催化剂的瞬态响应特性研究,发现Cu分子筛催化剂具有更好的低温瞬态响应特性.通过优化氨氮比,提高了最佳分区组合催化剂的NOx转化率. 展开更多

关键词 柴油机 选择性催化还原 分子筛催化剂 反应动力学模型 数值模拟

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国六柴油机用铜基和钒基SCR催化剂特性台架对比研究 被引量：9

4

作者 王奉双 侯亚玲 +3 位作者 高伟 王远景 郎俊宇 冯刚 《车用发动机》 北大核心 2020年第1期31-37,共7页

在发动机测试台架上对比研究不同温度、空速、氨氮比下铜基分子筛SCR催化剂和钒基SCR催化剂的NOx转化效率和氨存储特性。试验结果表明,对于铜基SCR催化剂,在低温区域200~250℃,温度对氮氧转化率影响明显,而空速影响甚微。温度对氨储存... 在发动机测试台架上对比研究不同温度、空速、氨氮比下铜基分子筛SCR催化剂和钒基SCR催化剂的NOx转化效率和氨存储特性。试验结果表明,对于铜基SCR催化剂,在低温区域200~250℃,温度对氮氧转化率影响明显,而空速影响甚微。温度对氨储存量影响极大,铜基SCR催化剂氨存储量随温度上升而快速下降,200℃时为1.5g/L,250℃为0.77g/L。对比而言,铜基催化剂低温性能优异,转化效率达到84%,明显高于钒基催化剂低温40%~60%转化效率;中温段(250~450℃)性能稳定,转化效率达到98%;高温段(450℃以上)效率较高,达到96%,且随着温度升高效率降低幅度较小。铜基分子筛催化剂性能整体优于钒基催化剂,从技术角度考虑,为国六后处理催化剂的优先选择。本试验研究工作获得的基础数据,可用于发动机数据标定。 展开更多

关键词 重型柴油机 选择性催化还原 催化剂 台架试验 转化效率 氨存储

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氨分布对柴油机并联式 SCR 后处理系统 NO x 排放的影响 被引量：2

5

作者 刘兴龙 王军 +1 位作者 王奉双 王远景 《车用发动机》 北大核心 2020年第3期50-56,共7页

以国六并联式SCR后处理系统为研究对象,在13 L国六柴油机上,采用速度均匀性和氨分布均匀性仿真计算、两路SCR平均氨浓度分析和氨质量加权百分数仿真计算、氨分布均匀性试验、排放性能试验等方法,对两种仅混合器不同的国六并联式SCR后处... 以国六并联式SCR后处理系统为研究对象,在13 L国六柴油机上,采用速度均匀性和氨分布均匀性仿真计算、两路SCR平均氨浓度分析和氨质量加权百分数仿真计算、氨分布均匀性试验、排放性能试验等方法,对两种仅混合器不同的国六并联式SCR后处理系统NO x排放进行研究。仿真分析研究表明:两路并联的SCR后处理系统速度均匀性和氨分布均匀性计算值在0.96~0.99之间,单个SCR装置的前端面氨浓度均匀性试验测试结果也在0.98以上,但两路SCR前端面的平均氨浓度相对偏差在5%~17%之间,会导致后处理系统NO x排放较差;氨浓度试验验证了仿真分析的正确性。排放性能试验表明,两路SCR前端面平均氨浓度偏差较大的后处理系统WHSC排放结果会恶化;可通过氨质量加权百分数相对偏差的仿真计算评估并联式SCR后处理系统催化能力,经试验对比建议计算评价标准设定为5%以内较为合理。 展开更多

关键词 选择性催化还原 速度 氨分布 均匀性 评价指标

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国Ⅴ柴油机SCR系统结构对尿素结晶影响研究 被引量：3

6

作者 冯刚 王奉双 +3 位作者 毛伟 白冰 郎俊宇 郑贯宇 《车用发动机》 北大核心 2017年第6期65-70,共6页

针对某国Ⅴ商用柴油车SCR系统中出现的结晶问题,综合应用CFD模拟和台架试验进行分析研究,提出一系列结构优化和改进方案,改善了SCR前流场状态以及流体的流动均匀性和尿素均匀性,基本消除了排气系统在实际工况下的结晶风险,提高了全系统... 针对某国Ⅴ商用柴油车SCR系统中出现的结晶问题,综合应用CFD模拟和台架试验进行分析研究,提出一系列结构优化和改进方案,改善了SCR前流场状态以及流体的流动均匀性和尿素均匀性,基本消除了排气系统在实际工况下的结晶风险,提高了全系统的抗结晶能力,保证了SCR系统的正常运行。通过对模拟结果和台架试验数据的比对分析,研究了流场分布以及混合器结构对结晶形成产生的影响。 展开更多

关键词 柴油机 选择性催化还原 结构优化 尿素结晶

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涂层参数对多孔介质压降与捕集性能的影响

7

作者 李志军 张建华 +3 位作者 焦运景 杨绵松 张时杰 吕和音 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期447-455,共9页

为研究涂层对颗粒捕集器(DPF)在颗粒捕集过程中效率及压降的变化情况、孔道轴向及壁厚方向的沉积情况,建立二维加膜DPF孔道模型.主要考虑颗粒拦截机理和扩散机理、涂层渗透率及厚度等诸参数,研究涂层渗透率和厚度对捕集过程的影响以及... 为研究涂层对颗粒捕集器(DPF)在颗粒捕集过程中效率及压降的变化情况、孔道轴向及壁厚方向的沉积情况,建立二维加膜DPF孔道模型.主要考虑颗粒拦截机理和扩散机理、涂层渗透率及厚度等诸参数,研究涂层渗透率和厚度对捕集过程的影响以及对速度增加不利影响的抑制作用.结果表明:入口速度为1 m/s时穿壁速度呈“U形”,入口速度为5 m/s和10 m/s时呈“钩形”,涂层提高进/出口孔道轴线速度的线性,降低末端穿壁速度的峰值;涂层有效提高孔壁的捕集效率并且明显缩短饱和时间,使更多颗粒堆积在孔壁表面,但涂层过低的渗透率使得压降急剧增加;厚度增加使初始捕集效率小幅增加,但无法有效缩短饱和时间,厚度为39.0/23.4μm较为适宜;厚度相较于渗透率对压降的影响较小;大部分颗粒拦截在多孔介质壁的前端,可以防止颗粒进入壁面深处所带来的永久性压降. 展开更多

关键词 颗粒捕集器 涂层 渗透率 捕集效率 颗粒沉积

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铁基分子筛SCR反应组分沿催化剂轴向分布的数值模拟 被引量：1

8

作者 吕志华 苏庆运 +3 位作者 佟德辉 张学敏 李宁 李凌志 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期245-252,共8页

建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中... 建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中各组分浓度在催化剂轴向空间的变化规律;Fe基分子筛催化剂对物质的量n(NO_(2))/n(NO_(x))较为敏感,最佳n(NO_(2))/n(NO_(x))为0.5;受NH_(3)抑制效应影响,当温度低于300℃时SCR反应活性较低,但是当温度高于400℃时SCR反应活性较好.此外,发现Fe基分子筛催化剂SCR反应主要集中在催化剂的入口段和中间段,300℃、空速为60000 h^(-1)时在催化剂的前半段内可实现高达90%的NO_(x)转化率,催化剂出口段的利用率较低.最后,对模型的瞬态性能进行了考察,发现随着温度升高Fe基分子筛催化剂的瞬态响应可以得到改善. 展开更多

关键词 柴油机 分子筛催化剂 选择性催化还原 轴向分布 数值模拟

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改善M100甲醇发动机低温起动性能的试验研究 被引量：3

9

作者 陈月春 李志杰 +3 位作者 曾笑笑 史祥东 吴心波 李素婷 《车用发动机》 北大核心 2024年第1期16-20,共5页

针对M100甲醇发动机低温环境下难以形成足够浓度可燃混合气而导致的起动困难问题,从改善M100甲醇燃料雾化及提升混合气温度两方面开展了研究。采用空气辅助喷射器降低甲醇燃料喷雾粒径,促进其形成可燃混合气;采用进气加热方式将起动阶... 针对M100甲醇发动机低温环境下难以形成足够浓度可燃混合气而导致的起动困难问题,从改善M100甲醇燃料雾化及提升混合气温度两方面开展了研究。采用空气辅助喷射器降低甲醇燃料喷雾粒径,促进其形成可燃混合气;采用进气加热方式将起动阶段进入气缸的甲醇混合气加热,提高甲醇蒸发速度,加速低温下甲醇混合气浓度达到着火界限。试验结果表明:空气辅助喷射器对改善M100甲醇燃料发动机起动性能有利,比普通甲醇喷射器的极限起动温度降低10℃;进气加热可加速甲醇混合气形成;两种方案组合可实现环境温度5℃下缸内着火。 展开更多

关键词 甲醇发动机 冷起动 混合气形成 进气温度

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国Ⅵ排放后处理器下游NO_(x)测量准确度研究 被引量：4

10

作者 袁志玲 耿磊 +2 位作者 张建华 卞增涛 张希杰 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期186-191,共6页

在国Ⅵ柴油机主流箱式和筒式后处理器上验证下游NO_(x)是否满足测量准确度要求.结果表明:布置在箱式后端面上的下游NO_(x)传感器满足测量准确度要求;布置在筒式后锥面上的下游NO_(x)传感器则不满足.筒式结构仿真结果表明:后锥面位置氨... 在国Ⅵ柴油机主流箱式和筒式后处理器上验证下游NO_(x)是否满足测量准确度要求.结果表明:布置在箱式后端面上的下游NO_(x)传感器满足测量准确度要求;布置在筒式后锥面上的下游NO_(x)传感器则不满足.筒式结构仿真结果表明:后锥面位置氨浓度均匀性为0.957,但是后锥面中心位置氨浓度局部较高,不能满足NO_(x)测量准确度要求;氨浓度分布在尾管直管上的均匀性大于0.970,且氨浓度局部高所占的面积随尾管长度增加而逐渐减小.位置优化试验结果表明:将下游NO_(x)传感器位置由锥面改为尾管直管段,且NO_(x)传感器布点距筒式后处理锥截面最小距离为190 mm左右时,满足下游NO_(x)测量准确度要求.设计一种后腔混合器,使当前下游NO_(x)传感器位置氨浓度均匀性仿真结果为0.996,且无氨浓度局部高的问题,此方案同样可解决下游NO_(x)测量准确度问题. 展开更多

关键词 柴油机 NOx传感器位置 国Ⅵ排放后处理器 箱式和筒式

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基于CFD分析的NO_(x)传感器监测特性研究 被引量：1

11

作者 卞增涛 王奉双 +3 位作者 刘兴龙 李俊普 耿磊 李昭阳 《车用发动机》 北大核心 2021年第4期86-92,共7页

根据国六柴油机台架上的性能试验经验,某些后处理系统SCR下游NO_(x)传感器测量的NO_(x)值与台架气体分析仪的测量值之间存在较大偏差。利用计算流体力学(CFD)技术对两种后处理方案进行计算,分析了尿素喷雾的形态及蒸发分解,对SCR载体前... 根据国六柴油机台架上的性能试验经验,某些后处理系统SCR下游NO_(x)传感器测量的NO_(x)值与台架气体分析仪的测量值之间存在较大偏差。利用计算流体力学(CFD)技术对两种后处理方案进行计算,分析了尿素喷雾的形态及蒸发分解,对SCR载体前端面和NO_(x)传感器安装位置的氨分布均匀性进行了评估,针对NO_(x)传感器探头位置的氨分布偏差值占比进行了分析。仿真结果表明,SCR前氨气不均匀是NO_(x)传感器测量偏差大的原因,SCR下游增加螺旋混合装置后,测量偏差可从15%降低到0.5%,解决了偏差大的问题。台架试验显示仿真与试验结果吻合良好,证明了CFD分析结果的可信性。 展开更多

关键词 氮氧传感器 氨气 均匀性 选择性催化还原

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涂覆方式对DOC催化剂起燃特性的影响 被引量：1

12

作者 陈宁 刘伟达 +3 位作者 李俊普 杨起 李嵩 孙志江 《车用发动机》 北大核心 2023年第4期37-41,共5页

以中型柴油机为平台,以现行国六排放法规为依据,研究柴油氧化催化剂(DOC)起燃特性的影响因素。针对DOC催化剂不同的涂覆方式及贵金属不同比例,设计了3种不同涂覆方式的DOC催化剂,记为方案A、方案B、方案C,3种方案的贵金属总含量相同,方... 以中型柴油机为平台,以现行国六排放法规为依据,研究柴油氧化催化剂(DOC)起燃特性的影响因素。针对DOC催化剂不同的涂覆方式及贵金属不同比例,设计了3种不同涂覆方式的DOC催化剂,记为方案A、方案B、方案C,3种方案的贵金属总含量相同,方案A和方案B中前后区的贵金属Pt和Pd比例不同,方案C中提高了Pt的比例。进行了两个阶段的老化试验,研究了在不同工况条件下3种涂覆方式DOC的起燃特性。结果表明:A、B、C 3种涂覆方式的DOC催化剂都能满足起燃性能,B、C两个涂覆方案的HC转化效率较高,催化剂起燃性能较好,对于保证起燃以及对HC泄漏的控制有一定的优势。 展开更多

关键词 柴油机 氧化催化剂(DOC) 起燃特性 涂覆

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