鄭歡歡 劉屹

摘要：為了研究SCR催化劑載體之間的間隙和出口段的優(yōu)化對(duì)整個(gè)催化器性能以及渦后參數(shù)的影響，進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明：SCR催化劑載體之間的間隙對(duì)催化器的性能沒(méi)有影響，出口端的優(yōu)化可以降低SCR催化器壓差約4.0kPa，但是對(duì)DOC壓差和DPF壓差影響不大;不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的催化器對(duì)廢氣量和渦后溫度是沒(méi)有影響的，但是催化器背壓越大的渦后壓力也較大。

Abstract： In order to study the effect of the optimization of the gap between the SCR catalyst carriers and the outlet section on the performance of the entire catalytic converter and the post-vortex parameters， comparative experiments were carried out. The results show that the gap between the SCR catalyst carrier has no effect on the performance of the catalyst. The optimization of the outlet end can reduce the pressure difference of the SCR catalyst by about 4.0kPa， but has little effect on the DOC pressure difference and the DPF pressure difference; catalysis with different structural parameters The vortex filter has no effect on the exhaust gas volume and the post-vortex temperature， but the higher the back pressure of the catalyst， the higher the post-vortex pressure.

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);載體間隙;壓差

Key words： diesel engine;carrier clearance;pressure difference

中圖分類號(hào)：TK421.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）06-0008-02

0? 引言

柴油機(jī)因具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)廣泛運(yùn)用，然而柴油機(jī)尾氣中污染物對(duì)環(huán)境具有危害極大[1]。柴油機(jī)的發(fā)展始終圍繞著節(jié)能與環(huán)保，隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，僅僅依靠?jī)?yōu)化缸內(nèi)燃燒過(guò)程已經(jīng)不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)了，需要輔以后處理系統(tǒng)[2]。

針對(duì)不同的重型柴油機(jī)的目前市場(chǎng)有不同結(jié)構(gòu)的后處理系統(tǒng)，本文主要的針對(duì)U型后處理系統(tǒng)展開(kāi)的研究。已有研究表明，不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)催化器的性能影響很大，通過(guò)更改SCR催化器內(nèi)部催化劑的不同結(jié)構(gòu)，探究性能較好的結(jié)構(gòu)[3]。通過(guò)對(duì)廢氣量、渦后的壓力以及各個(gè)催化器的背壓的區(qū)別，進(jìn)行分析討論得出結(jié)論，希望通過(guò)此次試驗(yàn)，為以后的U型催化器的繼續(xù)開(kāi)發(fā)提供試驗(yàn)的依據(jù)。

1? 試驗(yàn)驗(yàn)證

文章圍繞DDi75型重型柴油機(jī)的不同結(jié)構(gòu)后處理系統(tǒng)而展開(kāi)的試驗(yàn)研究，主要探究的是SCR催化器相互之間是否有間隙以及出口端的優(yōu)化是否對(duì)后處理系統(tǒng)的性能產(chǎn)生一定的影響。后處理系統(tǒng)的具體尺寸見(jiàn)表1所列，三種U型后處理系統(tǒng)的尺寸是相同的。三種不同結(jié)構(gòu)的U型催化器的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2及圖3所示。其中圖1的U型結(jié)構(gòu)中SCR載體有20mm的間隙，圖2中SCR載體有20mm的間隙，還有就是對(duì)出氣端進(jìn)行優(yōu)化了，圖3中SCR載體無(wú)間隙，只是對(duì)出氣端進(jìn)行優(yōu)化了。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：圖1和圖2的區(qū)別就是對(duì)出氣端的優(yōu)化，SCR載體之間保持了20mm的間隙，圖2和圖3的區(qū)別就是對(duì)出氣端優(yōu)化了，但是SCR載體之間沒(méi)有間隙。

試驗(yàn)在一臺(tái)排量為7.52L的增壓中冷，電控高壓共軌缸內(nèi)直噴柴油機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)采用設(shè)備及其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2所列[4]。在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，我們以轉(zhuǎn)速為自變量，通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，利用測(cè)量設(shè)備得到數(shù)據(jù)，在此過(guò)程中要保持三個(gè)不同結(jié)構(gòu)的催化器在相同的工況點(diǎn)下進(jìn)行試驗(yàn)。這樣得到的數(shù)據(jù)才有可靠性和對(duì)比性。

2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 不同結(jié)構(gòu)對(duì)背壓的影響

結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變會(huì)對(duì)催化器的背壓造成一定的影響，背壓過(guò)大會(huì)造成排氣的不通順進(jìn)一步會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能惡化[5]。本文對(duì)SCR載體20mm間隙以及出氣端的優(yōu)化為研究對(duì)象，分析對(duì)DOC壓差、DPF壓差、SCR的壓差、以及整個(gè)催化器的壓差的影響從而得出結(jié)論。從圖4（a）可以看出結(jié)構(gòu)3的SCR壓差和整個(gè)催化器壓差是三個(gè)催化器中最低，其中結(jié)構(gòu)3的整個(gè)催化器的壓差比其他結(jié)構(gòu)的壓差大約減少了3.7kPa，結(jié)構(gòu)3的SCR催化器的壓差比其他結(jié)構(gòu)的壓差大約減4.0kPa，尤其到高轉(zhuǎn)速的時(shí)候壓差差距更加明顯。結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2的SCR壓差和整個(gè)催化器壓差是最高的，在高轉(zhuǎn)數(shù)的情況下， 已經(jīng)達(dá)到13.0kPa，這比結(jié)構(gòu)3的要高出4.0kPa壓差。這就說(shuō)明了SCR載體是否有間隙對(duì)壓差幾乎沒(méi)有什么影響的，反而對(duì)出氣端進(jìn)行優(yōu)化會(huì)降低一定的壓差，對(duì)于后續(xù)的催化器性能的優(yōu)化可以對(duì)出氣端進(jìn)行流場(chǎng)分析[6]。從圖4（b）可以看出不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)DPF壓差和DOC壓差影響不大。這是因?yàn)橹皇歉腟CR的載體間隙和出氣端優(yōu)化。

2.2 不同結(jié)構(gòu)對(duì)背壓的影響

從圖5可以看出無(wú)論是對(duì)出氣端的優(yōu)化以及SCR載體保持20mm的間隙都對(duì)廢氣量影響不大，但是在低轉(zhuǎn)速的時(shí)候U型結(jié)構(gòu)-1的廢氣量稍微比其他兩種類型的結(jié)構(gòu)高一些，很可能是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)1的催化器出氣端沒(méi)有被優(yōu)化，在狹窄的SCR催化器的通過(guò)中導(dǎo)致一些廢氣量的增加。

2.3 不同結(jié)構(gòu)對(duì)渦后參數(shù)的影響

不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變不光有對(duì)背壓的影響，還有就是對(duì)渦輪的壓力和溫度的影響[7]。從圖6可以看出，不同結(jié)構(gòu)的催化器對(duì)渦后溫度幾乎沒(méi)有影響，但是對(duì)渦后壓力影響較大，可以看出結(jié)構(gòu)1壓力最大，其次是結(jié)構(gòu)2，最后才是結(jié)構(gòu)3，這是因?yàn)樵谝欢ǖ霓D(zhuǎn)速情況下，催化器的背壓越大會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的不順暢，進(jìn)而造成了渦后壓力較大。

3? 結(jié)論

①SCR催化器載體件的間隙對(duì)催化器壓差沒(méi)有影響，對(duì)出氣端的優(yōu)化可以降低約4.0kPa的壓差。②不同結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)對(duì)廢氣量和渦后溫度幾乎沒(méi)影響，但是催化器背壓越大會(huì)造成渦后壓力較大。

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