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车救援导读:

       国四时代,无论是东风商用车的SCR路线还是东风股份的EGRDOC/POC路线,都是为了达到国家规定的排放限值。柴油发动机都有哪些排放污染物呢?
其实参加过三羚电控维修大师培训的课上我们说的很详细了!这里重点温习一下,主要污染物是:PM颗粒物 和 NOx
NOx是个什么东东?其实它是很悲惨的一个孩子,是没有爱情的结晶,是万恶的旧社会。。。。。跑题了!看看这个字母我们就知道NOx(氮氧化物)就是氮原子和氧原子结合而成的。其实氮原子是很不活跃的,一般情况下不可能与“氧妹妹”擦枪走火的。但是在发动机气缸内高温、高压条件下,万般无奈的与氧结合生产了NOx。


   可怜的NOx就这样诞生了!NOx可是一个反社会分子!必须把它消灭掉,先进的社会主义怎么能容忍漫天的NOx呢?于是乎国1、国2、国3、国4、国5.NOx的生存空间越来越小了。怎样才能减小NOx呢?自然只有两个方法,一个叫斩草除根、一个叫秋后算账。EGR就是斩草除根,从根上消灭NOx产生的环境,降低气缸内的压力和温度,自然氮原子撒是喜欢!可是伴随而来的是另一个黑社会的诞生,就是PM颗粒物了。怎么办?只有再上DOC和DPF了别,别,别,DPF太贵了,那就来个便宜的POC吧。什么?POC还嫌贵?那就把POC通个窟窿好了!也许捅了不会报码呢。


      先不说POC了,转回来我们接着 说什么叫秋后算账秋后算账就是不管发动机缸内产生多少NOx,统统的等到排气管里收拾你,咋收拾?一个字“拆”什么?这是要搞房地产啊!不是这个意思哦!是用点手段,让氮原子和氧原子离婚。什么手段?化学物质的变化自然只能通过化学手段咯,其实大家在课上都学过了,就是什么尿素喷到排气管,高温下尿素分解成氨气,氨气在EGP内与NOx发生化学反应,变成氮气和水..........。
       说起化学反应,就想起中学时那段牛B的时光,作为化学课代表,和漂亮的女同桌一起参加10.25号三羚公司南昌1100届培训开始报名啦,制作蓝色的结晶体...........又跑题了。
化学反应是很精密的,参与反应的物质必须分毫不差。我们的SCR系统也是如此,如果尿素喷多了,会导致氨气排放超标,如果尿素喷少了,会导致NOx排放超标。如果发动机是一个稳定工况的机器还好,关键它是变工况的,时而转的慢,时而转的快,时而喷油少,时而喷油多。这样一来NOx的生成量也是时刻变化的。这就难为SCR系统了。到底喷多少尿素才是正好啊!!!!

那就要先看看NOx的产生与什么参数有关了
影响柴油机NOX生成的因素有进气湿度,进气温度,进气压力,发动机负荷、转速
进气湿度:进气湿度增加,NOX排放减少
进气温度:当空燃比一定时,进气温度上升,NOX增加
进气压力:进气压力升高,NOX减少,并使功率增加
发动机负荷(空燃比):随空燃比增加,NOX浓度也增加,达到最大值后,再增加空燃比,NOX浓度反而下降
转速:柴油机转速也影响NOX的排放,如分隔式燃烧室在高速时NOX浓度有所提高.
其实厂家在设计SCR系统时,就在考虑这个问题了,目前多采用开环或闭环的方式控制尿素喷射量。所谓开环方式就是通过发动机台架实验,确定在发动机的各个工况点,产生的NOx是多少,需要多少尿素净化处理,把这些数据存储在DCU的芯片内。量产的发动机,当达到某个工况点时,通过查询这个数据表就知道该喷多少尿素了。当然这种开环控制的方式精度容易被其他环境因素干扰,比如喷嘴堵塞什么的。采用闭环方式当然要好很多,但是控制系统特别是算法会复杂一些。

       但是尿素喷对了就能得到好的排放吗?为什么我的车辆后处理系统没有啥问题,却报2772、2773或者什么超五、超七、超OBD限值1、限值2的故障啊。那是因为尿素喷入后能否有效的产生化学反应是需要调节保障的,比如什么尿素浓度啊、尿素转换成氨气的速度和数量啊、什么EGP的质量啊。有任何一个出现问题都会导致转化率收到影响,发动机NOx排放还是超标。


NOx的转化率主要受以下因素影响:

温度对转化率的影响

随温度升高,催化剂的活性逐渐增强;当温度升高到350℃时转化效率达到峰值;温度在350~450℃内,催化器转化效率都维持在较高的水平,当温度超过此范围后,NOX 的转化效率开始下降,其主要原因是当温度超过450℃时,NH3 对O2的选择性突然升高,而排气中氧气含量远远高于NOX 含量,NH3和O2的接触机会远远高于NOX,大部分NH3和O2发生反应,使得NOX的转化率迅速降低。温度越高SCR反应速度越快,反应所需时间越短。350℃时转化效率达到80%所需时间约为0.04s等达到300℃时,转化效率达到80%所需时间约为0.08s。当温度降至250℃,转化效率达到80%所需时间比300℃时高了一个数量级,达到0.2s。200℃时,转化效率达到80%所需时间为0.7s。在实际情况中,排气流速较快,一般都在20m/s,而催化器长度一般不会超过1m,因此低温(250℃)时,催化器的转化效率很难保持在较高水平。
空速对转化率的影响
空速是SCR催化器设计的一个重要参数,也是评价催化器性能的重要指标。柴油机排气温度高于350℃时,空速对转化率影响不大,但排气温度低于此温度时,空速对转化率有较大影响。因此柴油机在低温工作时,应增大催化器体积来减小NOX的排放。多喷尿素意义不大,反而会带来氨气的泄漏。
NO2的浓度对转化率的影响
增加排气中NO2的浓度可较大的提高催化器的转化效率,因此在SCR催化器前加装氧化催化器(DOC),利用DOC将排气中的部分NO氧化成NO2,可大大提高SCR催化器的低温性能。但是NO2和NOX的体积比需控制在50%以内。所以ZD30的国五方案中在SCR系统前配置了DOC,现在大家知道为什么了吧?
SCR中H2O对催化效率的影响
对于大多数SCR催化剂,低温时H2O的存在降低催化剂的活性,而在较高温度时H2O基本不影响NOX转化率,此温度随着催化剂的不同而不同。对于催化剂V2O5/TiO2而言,反应温度低于350℃时,由于活性位上H2O与反应物(NH3或NO)之间存在竞争吸附,H2O会对催化剂SCR活性产生抑制
作用;较高温度时H2O的含量几乎不影响nox转化率。
SCR中SO2对催化效率的影响
对于V2O5/TiO2活性炭催化剂,在V2O5负载率较低时,SO2对催化剂活性具有明显促进作用,而在较高负载时,促进作用消失,在低温条件下,SO2对催化剂有毒化作用,从而抑制SCR反应,而在高温条件下却能促进SCR反应,提高NOX转化率。
现在大家知道了吧,尿素是处理NOx的最佳人选,但是能否有效的转换,不是仅仅多喷尿素就能解决的,需要温度、空速、浓度等条件的保证。

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贡献时间:2017-10-14 09:11:31


贡献者: 曹孟宇

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