国Ⅳ柴油机SCR后处理系统结晶体成分分析
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目录SCR后处理故障排除指南 ...................................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
目录1第一章概述 (3)1.1 SCR后处理概述 (3)1.2 SCR后处理原理 (4)1.3 SCR后处理组成 (4)第二章故障诊断与案例分析 (11)1.1 故障分类 (12)第一类故障:尿素压力建立失败 (13)第二类故障:尿素消耗少 (17)第三类故障:OBD扭矩限制与不可清除代码 (19)第四类故障:OBD灯 (26)第五类故障:尿素加热不放行 (27)第六类故障:NOx转化效率低 (29)第七类故障:NOx转化效率监测不放行 (32)第八类故障:NOx值测量不准确 (34)第九类故障:闻到一股氨气味 (34)第十类故障:尿素结晶 (35)第十一类故障:其他故障 (37)2.2 部件故障分析 (37)(一)尿素管及其接插件:易造成建压困难甚至建不起压力,SCR系统不工作,OBD灯亮,限扭等故障。
(37)(二)尿素泵:易造成不能正常建压和喷射,OBD灯亮,限扭等故障。
(37)(三)NOx传感器:易造成OBD灯亮,限扭等故障。
(38)(四)尿素各个加热继电器:易造成尿素加热不放行,SCR系统不工作等故障。
(38)(五)各个后处理的线束及接插件:各种现象。
(38)附:部件检测 (40)第三章潍柴动力蓝擎国IV柴油机闪码表 (45)3.1故障码的读取 (46)3.2手动清除故障码的方法 (47)3.3潍柴动力蓝擎国IV闪码表(通用于WP高压共轨系列柴油机) (48)第四章ECU针脚定义图及常规测量 ................................................................................................................................ 错误!未定义书签。
柴油机SCR系统尿素结晶的适用性研究作者:史留庆张翠平来源:《科技创新与应用》2014年第32期摘要:针对柴油机SCR系统开发及应用过程中出现的尿素溶液形成沉积展开研究。
首先对尿素沉积物成分进行分析,研究温度对尿素结晶结石的影响,并对减少尿素沉积物的生成进行探索,结果表明:提高尿素启喷温度,修正低温下尿素喷射量,可有效减少尿素沉积物的生成。
关键词:尿素沉积;结晶;结石;启喷温度;喷射量引言国内企业,为确保产品质量,国四车型的SCR系统关键零部件大多采用国外成熟产品,但由于匹配应用经验相对较少,尿素液滴在排气流道内形成结晶结石等沉积物是影响当前SCR 系统稳定运行的主要因素,在车辆运行过程中会引起车辆燃油消耗增加和NOx排放升高等问题,严重时导致发动机限扭,影响发动机正常运行。
1 尿素沉积物的形成与影响因素分析1.1 尿素沉积物的形成条件因SCR系统中会发生复杂的物理和化学反应,包括尿素液滴的雾化、破碎、蒸发,液滴与排气的能量和动量交换[1],粒子撞壁过程,液膜形成,NOx的催化还原反应等,而且尿素喷射后形成的雾化场和温度场随发动机运行工况的变化而时刻发生改变,尿素液滴在分解为氨气时,也生成氰酸、缩二脲、三聚氰酸等中间产物,形成尿素结晶结石等沉积物。
沉积物会不断累积,堵塞排气通道,导致排气背压升高,严重时甚至影响车辆的正常运行。
1.2 尿素沉积物的成分分析与分解1.2.1 尿素水溶液生成氨气的过程中,会发生一系列复杂的化学反应,化学反应过程中会生成多种中间产物,尿素结晶在高温下会缩合成缩二脲、三聚氰酸,甚至会生成三聚氰胺等,并最终形成结石。
尿素沉积物主要为尿素结晶和结石,尿素结晶体成分主要是尿素,受热或有水存在的条件下可以发生分解或溶解,尿素结石主要成分是尿素分解过程中形成聚合物或缩合物,如缩二脲和三聚氰酸等,较难发生分解。
1.2.2 尿素沉积物热重分析对采集的尿素沉积物和分析纯尿素采用热重-红外联用技术(TG-F1IR)进行了分析对比,以确定沉积物成分。
第7卷第1期2024年2月Vol.7 No.1Feb. 2024汽车与新动力AUTOMOBILE AND NEW POWERTRAINSCR尾气后处理系统尿素结晶成因及风险试验分析赵闯,楼狄明(同济大学汽车学院,上海 201804)摘要:通过分析柴油机选择性催化还原(SCR)尾气后处理系统尿素结晶成因,提出尿素结晶风险评估方法,并在此基础上采用台架试验的方法进行SCR尾气后处理系统性能和抗结晶性能的仿真验证。
结果表明:流速均匀性和NH3均匀性的仿真结果与试验结果接近,仿真结果对SCR尾气后处理系统设计具有一定参考作用。
对优化前后混合器进行稳态尿素结晶试验,结果表明优化后混合器结晶量明显减少,与仿真计算结果吻合较好,优化后的抗结晶效果明显提升,验证了所提出的尿素结晶风险评估标准具有一定的工程实践参考价值,可以帮助提高SCR尾气后处理系统抗结晶设计的工作效率。
关键词:柴油机;选择性催化还原;尿素结晶;风险评估0 前言选择性催化还原(SCR)尾气后处理系统的尿素结晶也称尿素沉积物,是指尿素结晶物和尿素副产物聚积从而形成的沉积物。
尿素水溶液(UWS)通过尿素喷嘴雾化喷射后,与高温排气混合;由于UWS中水分的蒸发速度大于尿素的蒸发速度,因此固体尿素颗粒从UWS中析出,并形成了尿素结晶物[1]。
尿素结晶物易溶于水,温度在300 ℃以上时会发生分解,因此这部分沉积物对SCR尾气后处理系统产生的影响较小[2]。
此外,尿素可在一定条件下发生一系列化学反应,生成尿素副产物。
尿素副产物不易溶于水,且分解温度比尿素高,一旦形成将很难通过柴油机排气温度消除,影响SCR 尾气后处理系统性能,还会造成排气背压增加,影响柴油机性能。
现阶段主要依靠台架试验对SCR尾气后处理系统排放水平进行测试评价,但是对验证柴油机抗尿素结晶性能的工况和试验方法还没有统一的标准。
常啸天[3]提出使用世界统一瞬态循环(WHTC)工况来评价柴油机的抗结晶性能;王建东等[4]提出采用低温、低流量、高尿素喷射量的单一稳态工况来评价柴油机在恶劣工况下的抗结晶性能。
【技术资料】浅谈柴油机国IV后处理系统一、国IV柴油机使用后处理系统的必要性国家排放法规参照欧洲的排放标准主要对HC、CO、NOx和PM做了相关的规定,其中降低NOx和PM的排放是每个发动机厂家都重点关注的目标。
燃烧系统是排放能否达标的关键,也是排放控制首要关注的对象。
传统的排放控制理论主要是通过如下方法来达到排放标准:(1)通过降低初始燃烧温度来减少NOx;(2)通过提高燃烧速度来降低微粒物排放;(3)通过缩短扩散燃烧周期来降低微粒物排放和改善燃油经济性。
在燃烧室高温及氧气充足的情况下,PM 排放量大大减少,燃油经济性得到了改善,但N Ox却被大量地产生出来。
通过优化进气涡流及燃烧室、提高喷油器喷射压力及采用小孔径多孔喷射的方法缩短喷雾液相长度等一系列的燃烧优化手段,并在PM排放量及NOx排放量之间寻求一个最佳匹配,柴油机能够满足国川及国III以下排放法规的要求。
但事实证明,仅通过机内燃烧优化的手段,而不考虑机前优化以及机外废气净化的后处理系统,柴油机的废气排放已经无法满足严格的国IV排放法规的要求。
尽管后处理系统增加了汽车的制造成本,但汽车废气排放要想满足国IV排放要求,必须将PM和NOx进行解藕。
也就是说,在保证燃油品质的前提下,通过增加后处理系统并按一定的先后顺序对PM及NOx进行分别处理,使汽车废气排放最终能满足国IV 排放要求。
二、柴油机国IV技术路线柴油机国IV技术路线实际上是基于PM 和N Ox解藕思路上的技术路线。
目前,在柴油机上广泛应用的国IV技术路线主要有两种:即SCR技术路线和EGR+DPF技术路线。
SCR 技术路线先通过机内燃烧优化降低PM排放量,提高燃油经济性,然后再通过SCR后处理系统来处理柴油机废气中的NOx,从而满足国IV排放标准。
ECR+DPF技术路线对PM与NOx的处理过程与SCR技术路线恰好相反,即先通过废气再循环降低NOx的排放量,然后再用DPF处理废气中的PM。
重汽国Ⅳ柴油机SCR系统介绍重汽国Ⅳ柴油机SCR系统介绍SCR技术(Selective Catalytic Reduction)是目前处理柴油机尾气中氮氧化物(NOx)的最为先进的技术之一,重汽在生产国Ⅳ柴油机时采用了SCR系统来满足新的排放标准。
SCR系统由催化还原剂和尿素水溶液组成。
催化还原剂是一种重要的催化剂,有助于将NOx转化为分别具有无毒性的氮气和水蒸气,从而降低了柴油机的尾气排放。
尿素水溶液则是用于供给催化剂,其主要成分为尿素和水,当该水溶液进入催化还原剂后可以在特定温度下分解出氨气,从而促进了催化剂的反应。
重汽国Ⅳ柴油机SCR系统的工作原理是:柴油机燃烧后产生的NOx进入SCR装置,在催化剂的作用下,NOx与尿素水溶液中的氨气发生反应,生成无害的氮氧化物和水。
而且由于这个催化过程中需要的温度相对较高,通常需要通过柴油机的废气再加热,实现SCR系统催化反应。
重汽国Ⅳ柴油机SCR系统的特点是可靠性高,具有良好的效果。
首先,SCR催化剂的制作工艺的加工精度高,耐用程度高,这可以获得一个很好的性能;其次,通过选择适合的尿素水溶液,催化剂的反应速度和效率可以得到很好的提升,使柴油机的尾气排放符合国家的新环保标准,发挥出优秀的功效;此外,SCR系统结构简单,不增加额外成本,相比其他类似技术,SCR装置具有出色的代价效益。
总的来说,重汽国Ⅳ柴油机的SCR系统是一种技术先进、可靠性高、能够成功降低柴油机尾气污染的环保技术。
它成功地解决了NOx排放问题,,有效地减少了对环境的污染,为人们的健康和生活环境提供了承诺。
以下是重汽国Ⅳ柴油机SCR系统相关的数据:1. 重汽国Ⅳ柴油机SCR系统的氮氧化物(NOx)排放量要求:在负载不超过100%的重量情况下,排放量不超过3.5g/kWh;在负载超过100%但不超过110%的情况下,排放量不超过4.5g/kWh。
2. 重汽国Ⅳ柴油机SCR系统使用的尿素水溶液的成分:尿素占比32.5%,水占比67.5%。
某柴油机SCR系统结晶分析验证及优化张应兵;张超【摘要】利用CFD软件对某柴油机SCR系统进行模拟分析,计算得到速度场、喷雾发展、NH3浓度分布、液膜的形成及结晶的位置,与试验进行了对比,并对喷雾进行优化。
【期刊名称】《汽车制造业》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】3页(P41-43)【关键词】SCR系统;结晶分析;柴油机;优化;验证;CFD软件;模拟分析;浓度分布【作者】张应兵;张超【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司;安徽江淮汽车集团股份有限公司;【正文语种】中文【中图分类】U664.1随着国家机动车排放法规的日益严格,尤其是国Ⅴ及国Ⅵ排放法规对NOX和PM 排放的规定,对汽车后处理系统的要求不断增加。
为了满足排放要求,各主机厂和汽车厂均在研发一些新的排放后处理措施。
其中,SCR技术被认为是降低NOX的主要手段。
车用SCR技术目前比较成熟,在国外发达国家和国内均有较广泛的应用。
随着主机厂和汽车厂对SCR系统开发周期的不断缩短,汽车后处理CAE仿真分析手段越来越重要,其可以指导工程师进行SCR系统的优化设计,使得SCR系统的开发和设计更加高效。
本文利用CFD软件AVL Fire对某柴油机SCR系统进行分析,主要内容如下:尿素喷雾弹模型的标定;建立尿素水溶液的喷射模型,包括热解、水解和液滴的蒸发;壁面温度的分布和液膜的形成模拟,对结晶位置产生预测;载体内部速度均匀性和NH3分布均匀性的分析等。
喷雾弹模型标定喷雾弹模型体网格用于模拟尿素喷雾的外界环境(图1)。
喷雾弹中的背压为1 bar(1 bar=105 Pa),温度为20 ℃,尿素水溶液各组分质量分数为:H2O 67.5%,HNCO 23.284%,NH3 9.216%。
图1 喷雾弹体网格图2 喷雾轮廓尿素喷雾弹标定的目标变量有两个,一是喷雾轮廓,即喷雾单个夹角以及两个喷束中心线夹角。
图2为输入数据和计算结果数据,从中可以看出,两者完全一致。