选择性催化还原系统内部气体流场分布特性试验研究

庄健，黄浦新，凌建群

(上海柴油机股份有限公司，上海 200438)

0 引言

选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)排气后处理系统是控制氮氧化物(NOx)排放最有效、也是最常用的技术手段，目前广泛应用于汽车领域。近年来，在法规政策的推动下，特别是国六排放法规的实施，SCR系统已经成为柴油车辆控制排放污染物的标配手段。受到整车空间限制，SCR系统布置较紧凑，尿素喷嘴到催化器之间除了有限的混合距离外，通常还会布置若干段弯管。这种情况通常会导致排气中气体流场分布不均匀，引起尿素水溶液无法充分分解。因此在实际使用过程中存在一些问题，比如尿素结晶问题，NOx转化效率偏低问题等。分析原因发现，如果SCR催化器内部气体流场分布不均匀，不仅会造成局部区域尿素结晶，而且还会影响NH3的利用率[1]。因此，准确地评估SCR内部气体流场分布，不仅可以客观地评价SCR内部结构特征，还可以为消除尿素结晶及提高NOx转化效率提供优化方向。

目前针对NH3分布气体流场均匀性的研究多数都基于计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真手段，研究催化载体前端、内部与尾端气体流场均匀性分布情况[2]。这种方法虽然可以清晰直观地体现SCR系统管道内部的气体流场分布情况，为高效SCR系统的优化设计提供指导；但是，由于发动机往复循环的工作特点，以及循环之间的差异，造成发动机排气管内部气体流场情况时刻发生变化，仿真结果很难准确地重构真实的排气气体流场情况。

本研究基于实际发动机台架，通过设计试验方案与试验方法，利用试验的手段，研究柴油机SCR系统内部气体流场分布特性，为优化NH3均匀分布提供指导方向。……