柴油车SCR系统部分介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SCR,控制技术部分概述,1,目录,SCR,系统工作及工作原理,影响,NOx,转化率的原因,NOx,传感器,2,SCR,系统结构及工作原理,尿素供给单元（,Supply Module,）,尿素供给泵,尿素箱及尿素箱加热及液位总成,尿素管,尿素喷射单元（,Dosing Module,）,尿素喷射阀及垫片,冷却水管,控制单元,传感器，包括环境温度及尿素箱温度传感器、液位传感器、氮氧传感器等,尿素喷射控制单元,(Dosing Control Unit,，简称,DCU),执行器，包括加热继电器，尿素箱电磁阀等,选择性催化还原系统催化器箱,选择性催化还原系统催化器,消音器,3,SCR,系统结构及工作原理,SCR,催化器,后氧化催化器,前氧化催化器,空气供给,装置,Ad Blue,供给装置,SCR,控制单元,4,SCR,系统结构及工作原理,实物模拟,5,SCR,系统结构及工作原理,催化转化器,箱式,桶式,废气出口,废气入口,废气出口,废气入口,外形尺寸,577 mm396 mm550 mm,，,1208010 -D796,催 化 转化 器，适用于牵引车,适用于载货汽车的有：,1208010-1021,催化转化器，,D281 1 035 mm,1208010 -864,催 化转化器，,D281 883 mm,适用于客车匹配的：,1208010 -882,催化转化器，,D281 950 mm,1208010 -874,催化转化器，,D281 797 mm,6,SCR,系统结构及工作原理,1,2,3,7,SCR,系统结构及工作原理,催化转化器,CAT1,加速尿素水解， 更多地释放大量氨气,;,CAT2,表面发生的,SCR,反应使,NO x,加速还原， 将尾气中的,NO x,去除,;,备用,CAT,将反应中多余的,NH3,氧化， 防止因催化剂吸附力下降引起的氨泄露问题 。,催化转化器中催化剂,：,8,SCR,系统结构及工作原理,催化转化,器,(,模拟,),FIire,软件，某大功率柴油机,氧化催化剂,CAT1,SCR,催化剂,CAT2,备用氧化催化剂,CAT,直径,mm,262,262,262,长度,mm,149.8,149.8,73.6,体积,L,8.07,8.07,3.97,面网格数,960,960,320,体网格数,2200,2200,2200,柴油机,SCR,系统,NOx,催化还原反应的模拟研究,-,陈凌珊，,201208,9,SCR,系统结构及工作原理,催化转化,器（实例）,以,V2O3/WO3/TiO2,波纹,型,NOx-SCR,催化剂为例，溶剂是,16.6L,，孔密度是,40,孔,/cm,2,壁厚是,0.06mm,，涂层厚度是,0.15mm,孔隙率是,0.595.,（整体式蜂窝载体）,10,SCR,系统结构及工作原理,催化转化,器,氧化催化转化器,(D O C ),是,通过催化氧 化反应,同时降低,尾气中的,C,O,、,H,C,和,颗粒,物,污染物的排气净化装置。,可以,提高,NH,3,-SCR,反应中,NO,2,的比例,.,但如果,NO,2,比例过高,多余的,NO,2,需要单独与,NH,3,反应进行消耗。由于反应,(6),的反应速率比标准,SCR,反应,(4),慢,因此在实际应用中需控制,DOC,转化,NO,为,NO,2,的比例低于,50%.,11,SCR,系统结构及工作原理,催化转化器,12,SCR,系统控制,策略,影响,NOx,转化效率的因素,2.1,温度的影响,（考察不同的催化剂）,V,2,O,5,/TiO,2,型催化剂的活性温度窗口,(260425),13,SCR,系统控制策略,影响,NOx,转化效率的因素,温度越高，,SCR,反应速度越快，,反应,所需时间越短,。,转化效率,80%,，所需时间：,350 ,，,0. 04 s,。,300 ,，,0,. 08 s,。,250,，,0. 2 s,。,200 ,，,0,. 7 s,。,在实际情况中 ， 排气流速,较快,， 一般都在,20 m /s,左右， 而催化器长度一般,不会超过,1 m,， 因此低温,(250 ),时， 催化器的转化,效率很难,保持在较,高水平。,2.1,温度的影响,（考察转化时间）,14,SCR,系统控制策略,影响,NOx,转化效率的因素,2.1,温度的影响,（考察副反应）,V,2,O,5,/TiO,2,型催化剂的活性温度窗口,(260425),15,SCR,系统控制策略,影响,NOx,转化效率的因素,2.2,气体空速的,影响,（单位时间单位体积催化剂处理的气体量,）,NOx,的转化效率随接触时间的增加而增加。,16,SCR,系统控制策略,影响,NOx,转化效率的因素,2.2,气体空速的影响,柴油机排气温度高于,350 ,时， 空速对转化效率影响不大， 但排气温度低于此温度时，空速对,SCR,催化器转化效率有较大影响。 因此柴油机在低温工作时， 应增大催化器体积来减小,NO x,的排放， 多喷尿素意义不大， 反而会带来氨气的泄漏,。,17,SCR,系统控制策略,影响,NOx,转化效率的因素,尿素喷射,太少，会导致反应不充分，转化效率太低,。,喷射,太多，会导致,NH3,进入大气，造成污染。所以，,把,NH,3,滑失控制在,5-10x10,-6,时,的,NH,3,NOx,比例是最合适的。,2.3,尿素喷射量对,NOx,转化效率的影响,18,SCR,系统控制策略,影响,NOx,转化效率的因素,1.,温度：,V,2,O,5,/TiO,2,型催化剂具备较宽的活性温度窗口,(260425),和优异的耐硫性能，已广泛应用于机动车,SCR,系统中。,2.,空速：,NOx,的转化效率随接触时间的增加而增加。增大,SCR,催化转化器容积,(,一般增大,SCR,转化器长度,),可以降低空速,增加反应时间,提高,NO x,转化率,减少,NO x,和,NH 3,排放,但转化器太长,容易导致排气背压过高,影响燃烧效率和排 放,因此 需要综合考虑、优化匹配。,3.,尿素喷射量：尿素喷射太少，会导致反应不充分，转化效率太低。喷射太多，会导致,NH3,进入大气，造成污染。所以，把,NH3,滑失控制在,5-10x10,-6,时的,NH,3,NOx,比例是最合适的。,19,SCR,系统上的,NOx,传感器,化学传感器的类型：,声表面波,NOx,化学传感器,NOx,光纤化学传感器,半导体,NOx,化学传感器,NOx,电化学传感器,电位型,电流型（,氧化锆,ZiO,2,）,电阻性,20,SCR,系统上的,NOx,传感器,Operating temperature range,21,SCR,系统上的,NOx,传感器,-,测量原理（,1,）,氧气泵（,ZrO,2,）,氧气泵（,ZrO,2,）,氧气泵（,ZrO,2,）,O,2,some,p,pm,HC,，,C,O, H,2,被氧化在,Pt,材料上,O,2,10,-3,ppm,NO 1/2 N,2,+ 1/2 O,2,主泵,附加泵,测量泵,第一测量室,第二测量室,氧气被泵出,进,/,出 （富氧,/,缺氧）,氧气进一步被泵出,被泵出氧气的量与,NOx,含量成比例,在第一测量室内尾气中的氧气被泵出同时在铂金 材料上,H,C,CO,H2,被氧化,。,第二测量室中，,NOx,在催化材料上还原同时释放出,O2,。,测量第二测量室产生,O,2,的量就代表了,NOx,含量。,22,SCR,系统上的,NOx,传感器,-,测量原理（,2,）,NOx,传感器,= 2,个氧传感器,第一个腔室 泵出了氧气但是剩下了,NO,。因为第一腔室有氧，所以还原反应不能发生。,NO,渗透进入第二个腔室并被还原成氮气和氧气。,测量第二个腔室中被转换出来的氧气的含量。,23,谢谢！,24,