第5期（总第226期） 2016年10月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 5(Serial No 226)
Oet2016
SCR催化器内浓度场影响因素的仿真研究
汪安东，李君，范鲁艳，曲大为
（吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春130022）
摘要：为提高NO，的转化效率,研究了温度、空速、氨氮比和NO与NO:的摩尔比对SCR催化器内浓度场的影响。试验验证了SCR化学反应模型将准确的化学反应动力学参数输入到Fire软件并建立SCR催化器模型，计算分析SCR 催化器内组分浓度场的影响因素。得出以下结论温度越高，NH：和HCNO的浓度越高：流体涡流为喷雾液滴蒸发和热解提供了有利条件;空速太大,NO的转化效率会降低；当氨氮比为1时,理论上NO，的转化效率达到最高；当氨氮比小于 1时,NO，转化效率随氨氮比的升高而升高但在接近1时候产生氯滑移；当氨氮比大于1时,NO，转化效率变化不大但会产生大量氨滑移。因此最佳的氨氮比应是在保证较小的氨滑移的前提下尽可能提高NO，转化效率。
关键词：选择性催化还原；浓度场：转化效率；仿真 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2016 05 002
中图分类号：TK4215
文献标志码：B
文章编号：1001-2222（2016)05-0005-06
近年来随着柴油机的广泛应用，其NO，排放和颗粒排放的污染越来越严重，针对柴油机排放的法规也越来越严格-3]。我国大部分柴油机制造企业根据实际情况，优先选择了缸内优化燃烧十SCR技术作为重型柴油机降低NO排放的主流技术路线。SCR技本是利用NH或尿素作为还原性物质，在一定温度和催化剂作用下将NO，还原为N2和H:O+5]。限于测试技术和催化器内流体流动、化学反应过程的复杂性，只能对脱硝过程的速度场、组分浓度场等进行宏观特征的测量，所得的数据较少且具有经验性和局限性。
利用CFD仿真分析不但可以获得宏观现象的
数据，而且可以更加直观地观察SCR催化器内流体流动的具体过程，分析影响催化器内速度场、温度场或组分浓度场的因素，以便深入探究影响NO转化效率的因素。本研究以现有的SCR催化器产品为研究对象，利用AVLFire软件建立了SCR催化器的三维仿真模型，对SCR箱内组分浓度场的影响因素进行了研究，得出了温度、空速、氨氮比和 NO与NOz的摩尔比（n(NO）：n（NO）)对催化器内组分浓度场的影响规律。
SCR化学反应模型的验证 1
1.1台架试验
仿真计算的边界条件及输人数据通过发动机试
收稿日期：2016-07-18；修回日期：2016-10-18 基金项目：国家自然基金资助项目(51306070）
验得到：对比试验数据与计算结果，对计算模型进行验证及校准。通过试验得到的主要数据包括SCR 催化器上下游的废气组分浓度、温度、废气质量流量及“添蓝”喷射量等。试验主要设备布置见图1。
HORIBA MEXA7500D
SESAM FTR
10 贵
15 INCA 6.2 CECU
8
1计算机；2—FTIR气体分析仪；3—HORIBA废气分析仪： 4一发动机电控单元：5一测功机：6一发动机：7一计量系统 8—尿素箱；9—废气涡轮增压器；10—“添蓝”喷射电控单元： 11一“漆蓝”泵计量装置；12一“漆蓝"存储箱；13一“添蓝”喷射系统；14—SCR催化转化器，T—PT温度传感器，N—HORIBA 系统采样点，H一SESAMFTIR系统采样点；15一案油机标定系统
图1试验设备布置示意
试验用发动机为直列6缸增压中冷四冲程柴油
作者简介：汪安东（1989一），男，硕士，主要研究方向为重型案油机燃烧及后处理技术；1024615931@qcom 通讯作者：范鲁艳（1983一），女，博士，主要研究方向为重型案油机燃烧及后处理技术;fanluyan@163com。