潍柴国四柴油机SCR技术介绍

潍柴国四柴油机SCR技术介绍2020年7月4日•重型柴油机排放法规•国Ⅳ柴油机技术路线•潍柴WP7/10/12国四柴油机介绍•潍柴SCR技术介绍•重型柴油机排放法规–限制和燃油经济性–开发重点•国Ⅳ柴油机技术路线•潍柴WP7/10/12国四柴油机介绍•潍柴SCR技术介绍重型柴油机排放法规限制和燃油经济性23022021004BSFC–g/kWh123190562000.40.30.200.1微粒–g/kWh法规要求(NOx)市场需求Trade-offwithcurrenttechnology(w/oEGR)forUS98/EU3NOx–g/kWh7200520041998日本1998201020072004美国1994欧洲Euro4/2005Euro5/2008Euro3/2000Euro2/1995中国20002007-082002-032008-10?重型柴油机排放法规开发重点-20020406080100120-20020406080100120转速-%负荷-%JapanTCEuropeETCUSAFTPUSAJapanEurope重型柴油机排放法规排放路线FromSAE2003-01-3244•重型柴油机排放法规•国Ⅳ柴油机技术路线–EGR+DPF–EGR+DOC/POC–SCR•潍柴WP7/10/12国四柴油机介绍•潍柴SCR技术介绍国Ⅳ柴油机技术路线EGR+降低微粒（带DPF）优势挑战•高PM转化率•再生：最低排气温度为250°C•需要低硫燃油，以避免由于积灰而导致经常性维护壁流过滤器微粒的转化:C+2NO2CO2+2NO温度为200-550degCC+O2CO2温度550degC来源:JohnsonMatthey过滤区催化区入口端铂—氧化催化器NO氧化成NO2:2NO+O22NO2出口端国Ⅳ柴油机技术路线EGR+降低微粒（带POC）优势挑战•不存在过滤器堵塞的风险，不需要主动再生•占用空间小•转化率低于DPF•需要较高的喷油压力•需要低硫燃油机理和效用:碳PM被在氧化催化器中形成的NO2氧化HC、可溶PM和CO在氧化催化器中氧化转化率(ESC&ETC):微粒:PM50%,目标:PM70%进一步开发碳氢:HC85%一氧化碳:CO90%来源:EmitecGmbHandMAN微粒在混合区的多孔质圆滑截面沉积的原理PorousSection9国Ⅳ柴油机技术路线选择性催化还原器-SCRSCRcatalystUreainjectionPumpAirUrea-SCRECUCANportNOxsensorTemp.inTemp.outUrea-waterTankExhaustinExhaustoutIntakeairAirflowsensor国Ⅳ柴油机技术路线选择性催化还原器-SCR优势挑战•相比EGR＋降低微粒，具有更佳的燃油经济性(~3%，考虑到AdBlue的消耗，其中AdBlue的成本为燃油的一半)•需要提供AdBlue（尿素）的基础设施•再生：最低排气温度为200°C•需要低硫燃油国Ⅳ柴油机技术路线SCR技术和DPF技术的比较SCREGR+DPF国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ可以采用相同的发动机平台发动机本体变化较大，需要较大的中冷器空间催化剂对燃油硫含量不敏感过滤体对燃油硫含量比较敏感油耗比国Ⅲ机型可下降约5~7%油耗比国Ⅲ机型略有升高需要控制氨泄漏，以防造成二次污染DPF为防止堵塞需要再生需要尿素加注站等基础建设不需要基础建设需要解决结晶问题•重型柴油机排放法规•国Ⅳ柴油机技术路线•潍柴WP7/10/12国四柴油机介绍•潍柴SCR技术介绍潍柴WP10/WP12国Ⅳ柴油机介绍WP10/WP12与奥地利AVL公司联合开发以蓝擎WP10/WP12柴油机为基础采用先进燃烧系统、电控高压共轨燃油系统和SCR排气后处理系统满足国Ⅳ排放标准的重型低排放车用柴油机WP12国Ⅳ柴油机型谱型号WP12.480E40WP12.330E40WP12.460E50额定转速[r/min]21001900额定功率[kW]353243338最大扭矩[N·m]197016002110最大扭矩转速[r/min]1200-15001000-1400最大扭矩[N·m]197016002110发动机型式直列、水冷、4冲程、增压中冷、电控共轨最低燃油耗[g/(kwh)]198198195排放国Ⅳ、国Ⅴ潍柴WP10/WP12国Ⅳ柴油机介绍1900r/minWP12国四柴油机共包括WP12.270E40、WP12.300E40、WP12.336E40、WP12.375E40、WP12.400E40、WP12.430E40、WP12.460E40七个机型。WP10国Ⅳ柴油机型谱潍柴WP10/WP12国Ⅳ柴油机介绍型号WP10.240E40WP10.270E40WP10.300E40WP10.336E40排量[L]9.73缸径×行程[mm]126×130额定功率[kW]175199221247额定转速[r/min]1900最大扭矩[N·m]1150127013901500WP7国Ⅳ柴油机型谱潍柴WP10/WP12国Ⅳ柴油机介绍型号WP7.210E40WP7.240E40WP7.270E40WP7.300E40排量[L]7.14缸径×行程[mm]108×130额定功率[kW]155177199220额定转速[r/min]2300最大扭矩[N·m]80085010001100•重型柴油机排放法规•国Ⅳ柴油机技术路线•潍柴WP7/10/12国四柴油机介绍•潍柴SCR技术介绍潍柴SCR技术介绍SCR系统的反应原理尿素水解为氨气：(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2(要求温度200℃以上)SCR后处理反应：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2OSupplymoduleDNOX2FilterTemp.-sensorAdBlue-DMActuatorsSensorsDosingcontrolunitEngineCANDiagnosticCANTemp.-sensorExhaustgassensorOXI-catSCR-catAdBlue-tankAdBluelevelsensorDCUSlip-catTemp.-sensorAdBluequalitysensor潍柴SCR技术介绍SCR系统组成（博世）SCR后处理系统组成尿素供给和控制单元尿素喷射单元排气后处理管路尿素存储单元SCR箱WP12.480国Ⅳ柴油机布置示意图潍柴SCR技术介绍SCR系统组成总重约4kg，235×203×190[mm]通过CAN线与ECU通讯，控制尿素的喷射时间和喷射量具有自动倒吸功能尿素供给和控制单元内部结构潍柴SCR技术介绍SCR系统尿素控制单元•接头•压力传感器•温度传感器•滤清器•4/2-向气门•冷却剂控制阀•振动膜片泵尿素喷射单元潍柴SCR技术介绍SCR系统尿素喷射单元尿素存储单元型号：KRN-35规格：200×560×588容积：35L组成：尿素箱、温度传感器、液位传感器、加热装置尿素：Ad-blue（32.5%尿素水溶液，DIN70070标准）放水塞加尿素口传感器通气塞潍柴SCR技术介绍SCR系统尿素存储单元传感器能够监测尿素溶液温度能够通过发动机热水对尿素溶液加热能够监测液位高度，满液位和零液位、空罐时向DCU发出报警信号4针插接件潍柴SCR技术介绍SCR系统尿素箱尿素管路尿素管是连接尿素罐、剂量喷射泵，喷嘴以供尿素在系统内部流动的管路要求材质耐尿素腐蚀管路长度越短越好，最长不要超过5m需要一定的强度，避免因为抽吸产生的真空而被吸扁系统有三条尿素管：尿素进液管：从尿素罐到剂量喷射泵尿素压力管：从剂量喷射泵到喷嘴尿素冷却管：从喷嘴回到尿素罐潍柴SCR技术介绍SCR系统尿素管路和接头尿素加热管路尿素箱加热：加热管路是用发动机的冷却液来加热尿素罐和尿素管路，从而解决冬天尿素结冰、寒冷季节尿素温度低的问题。加热管推荐使用纤维加强的三元乙丙橡胶管，内径14mm。尿素管路加热：采用电加热方式潍柴SCR技术介绍SCR系统尿素加热管路冷却液电磁阀潍柴SCR技术介绍SCR系统尿素箱加热电磁阀DosingModuleSupplyModuleAdBlueTankrecommended1.0m1.0m000尿素箱、喷射单元、DCU相对位置潍柴SCR技术介绍SCR喷射系统安装要求排气管路排气管路可分为两段前半段连接增压器的排气口，带有波纹管、膨胀节或编织软管后半段安装喷射单元，连接SCR箱，采用0Cr18Ni9不锈钢混合段的长度要求不低于0.8m布置尽量简单，排气背压≤20kPa法兰喷射单元安装座不锈钢管潍柴SCR技术介绍SCR系统排气管路SCR箱：包括催化剂、载体、封装16.53%16.49%16.78%17.11%16.54%16.55%潍柴SCR技术介绍SCR箱SCR箱：包括催化剂、载体、封装潍柴SCR技术介绍SCR箱SCR系统组成安装示意图潍柴SCR技术介绍SCR系统安装示意图潍柴SCR技术介绍SCR系统安装示意图WP7国四柴油机SCR安装潍柴SCR技术介绍SCR系统配车示意图WP12国四柴油机SCR系统配车示意图潍柴SCR技术介绍SCR系统配车安装位置WP12国四柴油机SCR整车装配•排气后处理管路：后处理管路布置应尽量简单，避免过高排气背压，原则上排气背压≤20kPa。尿素喷射单元后有足够长混合直管（原则要求500mm）•尿素存储和供给系统：包括尿素箱、尿素连接管路，要求保证不泄漏，不堵塞，管路连接可靠，不出现死折,每段尿素连接管路长度≤3m。•在正常情况下，尿素箱会保有5%的溶液对喷射单元进行冷却。如果因泄漏导致尿素用尽，应迅速停车添加或从排气管卸下喷射单元，并对DCU断电。潍柴SCR技术介绍SCR后处理系统安装技术要求谢谢