第6期（总第233期） 2017年12月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 6(Serial No 233)
Dec 2017
国V柴油机SCR系统结构对尿素结晶影响研究
冯刚12，王奉双12，毛伟”，白冰”，郎俊宇12，郑贯宇12(1内燃机可靠性国家重点实验室，山东潍坊261061； 2潍柴动力空气净化科技有限公司，山东潍坊261061； 3天纳克（苏州)排放系统有限公司，江苏昆山215300）
摘要：针对某国V商用柴油车SCR系统中出现的结晶问题，综合应用CFD模拟和台架试验进行分析研究，提出一系列结构优化和改进方案，改善了SCR前流场状态以及流体的流动均匀性和尿素均匀性，基本消除了排气系统在实际工况下的结晶风险提高了全系统的抗结晶能力，保证了SCR系统的正常运行。通过对模拟结果和台架试验数据的比对分析，研究了流场分布以及混合器结构对结晶形成产生的影响。
关键词：柴油机；选择性催化还原；结构优化；尿系结晶 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2017 06 013
中图分类号：TK4215文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)06-0065-06
由欧洲经济委员会（ECE)和欧共体（EEC）共同制定的欧V排放法规已于2009年1月实施。参照欧V排放标准，2013年9月17日，环保部发布《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污架物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》，并于 2017年1月1日起在全国实施。与国IV标准相比，国V标准中NO，和PM的排放限值进一步降低，其中，轻型车NO.排放降低25%，重型车NO，排放降低43%，这对车辆后处理系统的开发提出了更高的要求。
SCR（SelectiveCatalytic Reduction），即选择性催化还原技术，脱硝效率高，技术成熟，在轻型车和重型车上都有成功的应用范例。但尿素喷射后易产生结晶，无其在SCR载体前端，若有尿素结晶堆积：不仅会增大全系统的背压，还会使载体孔隙堵塞，大大降低催化剂的转化效率，无法达到排放标准。目前，国内关于SCR系统尿系结晶的研究相对不足，发动机台架试验数据比较缺乏。在SCR系统普追应用的背景下，对于结晶预防与消除的研究显得尤为迫切。
本研究针对已有方案发现的尿系结晶现象，对
其进行CFD模拟并分析了结晶的可能原因。基于分析结果，对SCR系统结构进行了设计改进，使得后处理系统的结晶风险基本消除。
收稿日期：2017-04-27；修回日期：2017-09-06
试验装置与分析方法 1
试验用SCR系统结构见图1。发动机排出的
尾气由人口处进人SCR系统，而后通过旋流管混合器与喷嘴处喷出的尿素液滴接触混合；混合流体通过混合器后，流经挡板，在得到充分混合后进人 SCR载体，在SCR催化剂作用下进行催化还原反应最后由出口处排出。其中.混合器的主要作用体现在以下几方面：一是可以加强尿素液滴破碎，减少结晶风险；二是使尾气与尿素均勾混合；三是改变流体的流动状态，使混合气体以旋流状在系统中流动，加长流体的流程，使得尿素进入SCR催化剂前的停留时间加长，提高尿素蒸发率，此外，旋流可以进一步加强尾气同尿素蒸汽的混合，提高流动均匀性和尿素蒸汽的均匀性。
人口
喷嘴。
隔挡板
出口
混合器挡板
SCR催化剂
图1SCR系统结构
本试验的整体布置见图2。发动机台架由硬件系统和软件控制系统组成。发动机ECU接收并整
作者简介：冯刚（1964一），男，工程师，本科，主要研究方向为发动机排放控制技术;fengg@weichaieom。
通讯作者：王奉双（1984一），男，工程师，硕士，主要研究方向为发动机排放控制技术；wangfengs@weichaicom，