?

采用新型電加熱器改善柴油機SCR系統(tǒng)冷起動性能

通過對發(fā)動機燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，如增大壓縮比以及采用先進(jìn)的噴射系統(tǒng)和潤滑方法等，可實現(xiàn)發(fā)動機較好的排放水平。但是，柴油機NOx排放以及顆粒物排放仍然超出相關(guān)的法規(guī)要求，因而需要對其進(jìn)行控制。采用柴油顆粒過濾器（DPF）可使顆粒物排放滿足法規(guī)要求；采用選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)可使NOx排放滿足法規(guī)要求。理想條件下，SCR系統(tǒng)可實現(xiàn)90%的NOx轉(zhuǎn)化率。然而，在怠速和低負(fù)荷工況較多的城市車輛駕駛條件下，排氣溫度往往較低，達(dá)不到SCR系統(tǒng)工作所需的溫度，尤其當(dāng)有水氣凝結(jié)在催化劑表面時，SCR系統(tǒng)的NOx轉(zhuǎn)化率將進(jìn)一步降低。為此，針對上述問題給出一種新型電加熱器，并在試驗臺上對其性能進(jìn)行了驗證。

與不采用電加熱器相比，采用傳統(tǒng)電加熱器加熱SCR系統(tǒng)所消耗的燃料將增大3倍。而結(jié)合廢氣余熱可有效去除SCR系統(tǒng)內(nèi)催化劑含有的水，兩者結(jié)合在降低排放的同時可改善汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。為了將電加熱器應(yīng)用在重型柴油機上，其需要承受一定的振動環(huán)境。因此，將電加熱器內(nèi)加熱單元的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計為管狀結(jié)構(gòu)，可防止其電阻絲直接暴露于廢氣中。電阻絲周圍放置氧化鎂粉末，并置于金屬護(hù)套中?？s小金屬護(hù)套直徑以壓實內(nèi)部氧化鎂，從而可進(jìn)一步保護(hù)電阻絲。對新設(shè)計的加熱單元進(jìn)行振動測試，采用重型柴油機功率譜密度（均方根值為4.6），結(jié)果顯示新設(shè)計加熱單元的使用壽命超過了10000h。通過發(fā)動機排放試驗，驗證了新設(shè)計電加熱器對SCR系統(tǒng)的影響。試驗在柴油-電氣混合試驗臺上進(jìn)行，發(fā)動機采用康明斯ISDe 6.7L發(fā)動機，并分別與測功機和交流發(fā)電機相連。采用電力逆變器將發(fā)電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為電池和電加熱器供電。測試所用電加熱器包含5個加熱單元，每個單元額定功率為6kW，電加熱器結(jié)構(gòu)允許5個加熱單元中的2～5個同時工作，因而提供的額定功率包括12、18、24、30kW。結(jié)果顯示：與不使用電加熱器相比，使用18kW和30kW的電加熱器可使SCR系統(tǒng)達(dá)到200℃所需要的時間至少縮短8min；使用12kW的電加熱器則至少縮短6min。

David Culbertson et al.SAE 2015-01-1027.

編譯：王祥