柴油机对于汽车发动机来说是非常重要的一部分,柴油scr技术在发动机中也是必不可少的。那么scr技术的基本原理有哪些呢?scr运行有哪些影响因素呢?本文是一篇科技论文期刊投稿的论文范文,主要论述了关于柴油机scr 技术基本原理及常见问题探讨。
摘 要:随着社会经济的发展,我国汽车工业迅猛发展,汽车发动机作为其重要的动力基础,对于汽车的运行具有至关重要的作用。该文主要对汽车发动机中柴油机scr 技术基本原理及常见问题探讨,以期提升柴油机scr 技术的应用水平。
关键词:柴油机,scr,技术,基本原理,应用
1 柴油机scr技术基本原理
1.1 scr技术的反应机理
Scr又称选择性催化还原系统,是用来控制柴油机排放后的处理的装置,其主要是将尿素溶液喷射到柴油机排气管中,在高温条件下产生热解水反应,生成具有还原性质的,在催化剂催化还原作用下与排气中的发生反应生成和,其化学反映过程如下:
(1)热解水反应:
(2)与的催化还原反应:
1.2 scr系统构成
scr系统主要由尿素溶液添蓝罐、催化消声器、计量喷射泵、喷嘴及相关电控管路等构成。计量喷射泵是用来为尿素溶液输送到喷嘴而提供动力;催化消声器是催化氮氧化合物的还原反应,防止出现氨气泄漏的问题;喷嘴则是将输送来的尿素与空气混合物顺流喷入排气管,使尿素溶液雾化,以提升催化剂的转化效率。
2 scr系统运行的影响因素
2.1 氧气对催化还原反应的影响
在汽车柴油发动机的尾气成分中,主要是氮氧化物。而当废气中不含有氧气时,只发生与的反应。实验表明,在保持一定温度及水蒸气存在的情况中,无氧时scr系统转换较慢,但随着氧含量的增加,系统转化率会上升,直到氧含量体积超过8%,继续增加其含量则不会给系统转化率带来影响。因此,可以得知,当氧含量达到一定值时,与的反应会被控制,主要是、及的共同反应。
2.2 scr的空速特性对系统转化率的影响
通常情况下,柴油机在不同的工况环境下,催化器的空速变化范围较大。如当scr系统在200~300℃时,scr系统的转化率随空速的增加反而降低,这主要是因为空速大、反应的时间减短,从而导致较多来不及反应。而当scr系统所处的温度环境达到300℃时,空速大小与转化率基本无关,这是因为在极度高温环境下,催化剂的活性较强,抵消了空速变化带来的不利影响。
2.3 燃油品质对催化还原反应的影响
首先,当使用硫含量较高的柴油时,柴油机排放的尾气中就会含有,其在催化剂的作用下,容易被氧化成。当温度低于250℃,氨气和就会生成
,这些物质会对催化剂的活性产生不利影响;其次,在柴油机尾气含有另一个主要成分,即碳烟微粒(),当期堆积在催化器中,会造成排气的不通畅,使得尾气难以与催化剂充分接触和反应,因此需要在催化反应前先通过颗粒捕集器对尾气中的PM进行处理。
3 柴油机scr技术应用中的常见问题及解决方法
3.1 催化剂的体积问题
解决方法:(1)可以从催化剂本身出发,提高催化剂本身所应具有的催化活性。这就需要选择一些高温特性好且生成少的催化剂。当前,
等是应用比较广的活性较强的催化剂。(2)从提高化学反应的效率出发,通过采取技术措施而提高的氧化速率。研究表明,当中的比重增加时,可以提高低温条件下的转化率;当与的浓度比为1时,的转化率最佳,且scr系统的反应速率也会有明显的提升。那么为了提升的转化率与scr系统反应速率,就应该想办法提高的比例。实验表明,在scr反应器前安装氧化催化转换器是一个非常有效的方法,在保证一定高空速高温时,能利用铂作为催化剂的活性成分,将少数氧化成。当然,在热力平衡作用下,有时候高温环境下的转化也会受到限制,但是此限制却是较科学的,这是因为在温度逐渐升高的情况下,的氧化速率也会提高,当其氧化成的比重占到50%以上时,又会减慢其反应速率,达到一个科学循环的效果。
3.2 氨泄漏问题
在当前较多车用柴油机scr系统中,尿素水溶液是主要的还原剂,其主要成分是。然而在车辆排放废气的过程中,其废气温度的变化范围极大,可能从100℃迅速提升到600℃,那么在此急速变化的废气温度环境下,需要喷射的还原剂量也会出现极大的变化。但是,的吸附催化剂的能力又会随着温度的升高而降低,容易造成氨泄漏的问题。当前,对于废气排放的温度变化及喷射的剂量把握,控制氨泄漏的问题,是面临的突出问题。
解决方法:(1)通过实施优化措施控制,控制尿素喷射中成分。可以实施相关技术,在尿素喷射的过程中,计算的流量,并重点考虑催化剂活性及其相应温度需求,利用闭环控制技术,减少氨泄漏的问题。(2)通过安装后氧化催化装置,将过剩的氧化,以减少氨泄漏问题。在安装后氧化装置后,通常将铂作为催化剂,来进行催化反应。但是催化剂的催化活性对温度具有较高的要求,当温度低于250℃时,催化剂的催化活性不高;当温度增加时,催化剂活性在加强的同时又增加了与的形成,在此情况下又提升了scr的转化率,增加了氨泄漏的问题。因此,安装后氧化催化装置的方式,虽然能在一定程度上氧化过剩的,但却在温度升高时,容易造成另一途径的氨泄漏问题,需要技术人员合理应用。
4 结语
总之,柴油机scr技术是目前国内柴油汽车解决和排放的重要技术,其在我国车用柴油机上具有较大的发展空间。当然,scr技术的应用受较多因素的影响会造成系统运行的障碍,需有针对性的加强研究与技术优化,以更好的发挥scr技术的作用。
参考文献
[1] 邢居真,高俊华.选择性催化还原(SCR)技术降低柴油机NOx排放研究[J].北京汽车,2009(3):14-17,36.
[2] 卢继东.SCR技术在国内车用柴油机上的应用[J].装备制造技术,2007(5):80-81,95.
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