一種混合動(dòng)力客車scr排氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、柴油機(jī) 設(shè)計(jì) 與制 造 D e s i g n&Ma n u f a c t u r eo fD i e s e lE n g i n e2 0 1 0 年第 4 期 第 1 6 卷( 總第 1 3 3 期 )d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 6 ． i s s n ． 1 6 7 1 - 0 6 1 4 ． 2 0 1 0 ． 0 4 ． 0 0 2一 種混合動(dòng)力客車 S C R排氣控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 朱俏斌 。孫 磊

2、，董悅航 ，劉德華 ( 上海汽車商用車技 術(shù)中心 ， 上海 2 0 0 4 3 8 )摘要 混合動(dòng)力客車可以大幅度降低燃料消耗和污染物排放 ，NO x 的催化還原技術(shù)是滿足未 來的超低排放 法規(guī)的主要技術(shù)路徑。詳細(xì)介紹了選擇性催化還原 ( s c R )技術(shù)的原理 ，以及在混 合動(dòng)力客車上的安裝運(yùn) 用，經(jīng)過批量使用，性能可靠，達(dá)到 了設(shè)計(jì)要 求。關(guān)鍵詞 ：S C R系統(tǒng) 排氣控制 車載診斷 ADe s i g no fS CR Ex

3、h a u s tCo n t r o lS y s t e m f o rHy b r i dE l e c t r i cBu s一● Z h uQi a o b i n 。 Su nL e i ， Do n gYu e h a n g。 L i uDe h u a( C o mm e r c i a lV e h i c l eT e c h n i c a lC e n t e ro fS A I CMo t o rL t

4、d ． ， C o ． ， S h a n g h a i2 0 0 4 3 8 ， C h i n a )Ab s t r a c t ： Hy b r i de l e c t r i cv e h i c l e sc a l lr e d u c ef u e lc o n s u mp t i o na n dp o l l u t a nte mi s s i o n ss i g n i f i c a n t l y ．

5、C a t a l y t i cr e d u c t i o nt e c h n o l o g yo fNOi sama i nt e c h n i c a ls o l u t i o nf o rf u t u r eu l t r a - l o w e mi s s i o n ． T h et h e o r yo fs e l e c t i v ec a t a l y t i cr e d u c t i o

6、 n( S C R ) t e c h n o l o g y a sw e l la L si n s t a l l a t i o na n da p p l i c a t i o no ft h es y s t e mo nh y b r i db u s e sa r ei n t r o d u c e di nd e t a i l ， A b a t c ha p p l i c a t i o nS H O W

7、St h a tt h es y s t e m i sr ~ a b l ea n dme e t sd e s i g nr e qu i r e me n t s ．Ke ywo r d s ： SCR s y s t e m， e x h a u s te mi s s i o nc o n t r o l ， o n -b o a r dd i a g n o s t i c s1 前f 言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)向低能耗 、 低

8、污染、低排放為基 礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)變 ，環(huán)境保護(hù)被提升到前所未 有 的高度?，F(xiàn)代社會(huì) ，汽車扮演著越來越重要 的角色 ，但 同時(shí)汽車排放也 日益受到 了關(guān)注。從 2 0 0 9年 l 0 月 3 1日后 ， 凡是注冊(cè)上海牌照的車輛 ，將實(shí) 施相關(guān)的國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著上海世博會(huì) 的召開 ，世博園區(qū)周邊布置達(dá)到國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的混合動(dòng)力公交車 實(shí) 現(xiàn) 低 排 放 。該 車 通 過 使 用 選 擇 性 催 化 還 原 ( S C R )技術(shù) ，利用

9、尿素溶液對(duì)柴油機(jī)尾氣 中的氮 氧化合物進(jìn)行處理。本文對(duì)此后處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn) 行了詳細(xì)介紹。2柴油機(jī)后處理系統(tǒng) 2 ． 1 柴油機(jī)污染的產(chǎn)生 柴油機(jī)排氣 中含有不完全燃燒 的產(chǎn)物和燃燒反 應(yīng)的中間產(chǎn)物。這些成分的質(zhì)量總和在柴油機(jī)排氣 中所 占的比例雖然還不到 1 ％，但是它們大部分是 有害的 ，有害成分 的比例 ：N O約 占 3 5 ． 4 ％， C O約 占 3 5 ． 3 ％ ，H C約 占 8 ． 5 4 ％ ，p M 及 s O

10、約 占2 0 ． 7 6 ％0 1 。柴油機(jī)在工作過程的化學(xué)反應(yīng)式 ：CHr S ~ + O2 + N2C O 2 + H2 0％ N2 + O 2L丫J L丫_ _ ， L—_ _ r 一燃料 空氣 主要排氣成分 + N 0+ HC + C O+ S 0+ C微量 排氣 成 分 氮氧化物 N O是 N O和 N O的統(tǒng) 稱 ， 它導(dǎo)致了大量的環(huán)境問題 ，包括對(duì)對(duì)流層臭氧 、土壤 、水酸 化 的影響。N O , 有刺激性氣味 ， 大

11、量地吸入會(huì)有害 于呼吸系統(tǒng)。高效運(yùn)行的柴油機(jī)是通過高溫 、高壓 及過量空氣充分燃燒而進(jìn)行的． ，這 情況導(dǎo)致 了氮 氧化合物的增加 當(dāng)然 ；這一特性也降低了二氧化 碳的排放。2 ． 2S CR工作原 理 S C R是 S e l e c t i v eC a t a l y t i cR e d u c t i o n 選擇性催化 還原的英文縮寫 【 2 J 。S C R系統(tǒng) 目用 的還原劑是 來稿 日 期 ： 2 0 1 0 ～ 0

12、7 — 0 2作者簡(jiǎn)介 ： 朱俏斌( 1 9 7 2 一) ， 男， 工程師 ， 主要研 究方向?yàn)樾履?源動(dòng)力 系統(tǒng)。圖 3 箱型催 化 消聲 器 下將添藍(lán)按照所需要的量成霧狀噴到排氣管 中。噴 嘴的主體是一個(gè)電磁閥，周圍包圍著添藍(lán)流道 ，起 到冷卻作用 ，另外上端設(shè)有添藍(lán)的進(jìn)回液 口，側(cè)面 設(shè)有電器接 口，外圍設(shè)有隔熱罩。對(duì)于非豎直走向 的排氣管最理想的安裝角度是 6 0 。 ～ 7 0 。 范圍。噴嘴 允 許 的安 裝 角 度是 4

13、 5 。9 0 。 和 2 7 0 。 ～ 3 1 5 。 范 圍。3 1 5 ~4 5 。 熱流量大 ， 溫度較高 ， 禁止安裝。9 0 0 - 2 7 0 。位置添藍(lán)容易回落在噴嘴上結(jié)晶引起噴嘴堵塞 ，禁 止安裝 ，如圖 4 。U～27 0圖4 噴嘴安裝 角度 混合器最好 比催化消聲器人 口高 ，為了保證更 好的混合效果 ，混合器出 口離催化器人 口盡量遠(yuǎn)。混合器要求安裝在排氣管 的直管段 ，混合器上游 1 5 0m l n 和下游

14、 2 0 0m i D _ 范 圍內(nèi)不能有彎頭和變徑 ，混合器安裝位置參見圖 5 ，添藍(lán)噴嘴與前后彎角的 距離參照表 1 。 如這些條件不能滿足， 由于彎頭或變 徑引起 的紊流會(huì)引起混合器位置局部氣流流動(dòng)速度 低 ， 從而導(dǎo)致添藍(lán)聚集于此 ， 水分蒸發(fā)后造成尿素 結(jié)晶，進(jìn)而堵塞排氣管 ，引起發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重故障。1 ．l1 5／一 |。f氣流向I’ 、 也 ／ Rlf1—／／ 一／l一＼參考點(diǎn) 圖 5 混合器安裝位置示意圖表 1添藍(lán)噴嘴與前后

15、彎角的距離 )L i J m mL √mm9 03 O 03 0 o4 52 0 02 ( ) o3 01 5 O1 5 03 ． 3 添藍(lán)罐 添藍(lán) 罐用于盛裝添藍(lán) ，該 車配備的是容量為 2 7L的 L型添 藍(lán) 罐 ，外 形 尺 寸 5 9 8X4 3 1 × 2 3 9( m l T 1 ) ，整體材料為塑料 。頂部裝有傳感器和加熱 器的集成體 ，接 口定義見圖 6 。傳感器可感應(yīng)液面 高度和溫度。加熱器可利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水