Методика оценки местоположения форсунки в системах селективного каталитического восстановления

Авторы: Аскерко М.В.
Опубликовано в выпуске: #3(32)/2019
DOI: 10.18698/2541-8009-2019-3-446
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Тепловые двигатели
Ключевые слова: поршневой двигатель, дизельный двигатель, отработавшие газы, системы обработки выхлопных газов, оксиды азота, впрыск мочевины, термическое разложение, система SCR
Опубликовано: 04.03.2019

На фоне непрерывного увеличения автомобильного парка проблема выбросов в атмосферу вредных веществ, поступающих с отработавшими газами, продолжает оставаться одной из наиболее актуальных. Для ее решения было разработано множество методов и средств, в числе которых различные системы постобработки выхлопных газов. В данной работе рассмотрены системы избирательной каталитической нейтрализации, принцип действия и основные факторы, влияющие на их эффективность. Особое внимание уделено вопросу испарения реагента, впрыскиваемого в выпускной тракт. Разработана математическая модель, позволяющая в первом приближении определять местоположение форсунки, обеспечивающее полное испарение реагента до входа в блок катализатора. На основании предложенной методики выполнен соответствующий расчет для перспективного дизельного двигателя.

Литература

[1] Фролов С.Г., Росляков А.Д. Уменьшение вредных выбросов транспортных дизелей путем нейтрализации оксидов азота. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2009, № 3-2(19), c. 138–142.

[2] Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

[3] Маластовский Н.С., Барченко Ф.Б., Грехов Л.В. и др. Формирование требований к характеристике впрыскивания высокооборотного дизеля в целях снижения токсичности. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, № 3. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-3-1594 URL: http://engjournal.ru/catalog/pmce/he/1594.html

[4] Johnson T., Joshi A. Review of vehicle engine efficiency and emissions. SAE Int. J. Engines, 2018, vol. 11, no. 6, pp. 1307–1330. DOI: 10.4271/2018-01-0329 URL: https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/2018-01-0329/

[5] Birkhold F., Meingast U., Wassermann P., et al. Modeling and simulation of the injection of urea-water-solution for automotive SCR DeNOx-systems. Appl. Catal. B Environ., 2007, vol. 70, no. 1-4, pp. 119–127. DOI: 10.1016/j.apcatb.2005.12.035 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337306002402

[6] Система нейтрализации отработавших газов Selective Catalytic Reduction. help4auto.com: веб-сайт. URL: http://www.help4auto.com/download/ssp/424_Sistema_nejtralizacii_OG_SCR.pdf (дата обращения: 12.12.2018).

[7] Koebel M., Elsener M., Kleemann M. Urea-SCR: a promising technique to reduce NOx emissions from automotive diesel engines. Catal. Today, 2000, vol. 59, no. 3-4, pp. 335–345. DOI: 10.1016/S0920-5861(00)00299-6 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920586100002996

[8] Марков В.А., Мягков Л.Л., Маластовский Н.С. и др. Использование мочевины в системах обработки выпускных газов поршневых двигателей. Безопасность в техносфере, 2017, т. 6, № 4, с. 40–49.

[9] Twigg M.V. Urea-SCR technology for deNOx after treatment of diesel exhausts. Johnson Matthey Technol. Rev., 2015, vol. 59, no. 3, pp. 221–232. DOI: 10.1595/205651315x688280 URL: https://www.technology.matthey.com/article/59/3/221-232/

[10] Марков В.А., Мягков Л.Л., Маластовский Н.С. и др. Моделирование испарения и термического распада мочевины в системах выпуска дизелей. Автомобильная промышленность, 2017, № 10, с. 8–14.

[11] Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016.

[12] Рысс К.Н., Денисов А.А., Грехов Л.В. и др. Расчётное прогнозирование расходных характеристик распылителей дизельной топливной аппаратуры. Известия ВолгГТУ, 2013, т. 5, № 12(115), с. 57–60.

[13] Сыркин П.Э., Щербаков В.В. Основы прикладной газовой динамики. Нижний Новгород, НГТУ, 2010.

[14] Акимов В.С., Бартенев Г.Ю. Моделирование распада струй, формируемых форсунками с использованием ПК FLOWVISION. Инженерные системы – 2015. Труды Межд. форума. М., МАКС Пресс, 2015, с. 243.

[15] Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Наука, 1972.

[16] Benjamin S.F., Roberts C.A. Significance of droplet size when injecting aqueous urea into a selective catalytic reduction after-treatment system in a light-duty diesel exhaust. Fuel systems for IC engines. Woodhead Publishing, 2012, pp. 43–60.

[17] Леванов А.В., Антипенко Э.Е. Введение в химическую кинетику. М., МГУ им. М.В. Ломоносова, 2006.

[18] Sung D.Y., Kim S.J., Baik J.H., et al. Decomposition of urea into NH3 for the SCR process. Ind. Eng. Chem. Res., 2004, vol. 43, no. 16, pp. 4856–4863. DOI: 10.1021/ie034052j URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ie034052j