柴油机排气后处理技术

WCG柴油机后处理装置(IntroductiontoWCGDieselEngineAfter-TreatmentSystem)WCGTechnology,LLC2005年10月WCGTechnology,LLC什么是WCG柴油机后处理装置？DEATS是一种结构简单，零部件最少，成本最低，最可靠，耐久，经济，效率最高，可以达到欧III，欧IV，欧V及美国Tier2尾气排放标准的柴油发动机后处理装置：功能：通过适当的催化剂与过滤器控制氮氧化物(NOx)与颗粒污染物排放专有技术：精确而有效地将添加剂喷入排气系统从而保证催化剂与过滤器的净化功能与耐久性。WCGTechnology,LLC柴油机后处理装置的优越性对环境的好处：降低污染排放提高空气质量及降低温室效应益于生态环境保护减少威胁人类生存及健康的颗粒污染物排放达到政府的尾气排放标准扩大柴油机使用范围并节省全球自然资源WCGTechnology,LLCWCG柴油机后处理装置市场预测新柴油车：7,000,000/每年旧柴油车：40,000,000欧IV：2005–2006新柴油车：9,000,000/每年欧III：2005年达标(北京)旧柴油车：50,000,000欧III：2007年达标(中国)新柴油车：1,000,000/每年旧柴油车：50,000,000美国TierII:2007(LDT,MDT),2009(HDT)WCGTechnology,LLC欧III共轨发动机常规发动机+后处理技术欧IV共轨发动机+后处理技术常规发动机+后处理技术欧V及更高标准共轨发动机+后处理技术可达欧III，欧IV及欧V的发动机技术WCGTechnology,LLC高压共轨技术虽已广泛应用于欧洲来达到欧III排气标准，但该技术存在以下局限性与不足：单独使用将无法达到欧IV及更高的排气标准只适用于新车对油品要求较高后处理技术与共轨技术比较WCGTechnology,LLC后处理系统，尤其是WCG的后处理系统相对高压共轨技术具有以下独到的好处：毋须共轨系统即可达到欧III和欧IV排气标准与共轨技术同时使用则可达欧V及更高的排气标准适用于新车与在用车氮氧化物转化率高对柴油品质适应性强(由软件控制)后处理技术与共轨技术比较WCGTechnology,LLC反应时间短优越的添加剂雾化性能抗高温在宽的动态范围精确注射添加剂技术挑战柴油机后处理装置面临的挑战在恶劣环境下持久工作WCGTechnology,LLC尿素水溶液非常高的氮氧化物(NOx)转换率可达欧III，欧IV，欧V及Tier2标准需多添加一种液体配套使用的催化剂成本低柴油比尿素相对低的氮氧化物(NOx)转换率可达欧III，有可能达欧IV不需增加液体种类配套使用的催化剂成本较高添加剂选择WCGTechnology,LLC氮氧化物(NOx)向N2的催化转换原理：尿素为添加剂尿素分解:氮氧化物(NOx)N2转化：WCGTechnology,LLC气助系统结构简单，性能优越可靠，但对于小轿车需加供气系统制造商：WCG,Bosch,Hilite无气系统无需供气系统，但需附加昂贵的尿素泵及复杂的喷射冷却系统制造商：•CleanDieselTechnologiesInc.(CDT),ARIS2000system;•Bosch尿素系统，样品尚未制作出来氨水喷入系统需使用有毒及具暴炸性的高压液态氨制造商：KleenAir与以上技术相比，WCG的后处理器最有效，使用零部件最少，结构最简单，最安全，最廉价柴油机后处理技术比较WCGTechnology,LLC同行竟争者最典型的添加剂输出系统控制器压力调节器液泵空气压缩机热敏开关温度计干燥器存储罐压力调节器压力开关压力传感器积累器喷射器混合器废气排放催化剂与过滤器WCGTechnology,LLC液体流量控制系统空气供给系统WCG的添加剂喷射系统由两部分组成：1.液体流量控制系统2.空气供应系统WCG的添加剂输送系统空气压缩机差分压力传感器控制器存储罐废气排放口液量计与液泵/混合器催化剂与过滤器WCGTechnology,LLCWCG特有技术WCG的添加剂喷射系统主要有三个部件：1小型空气压缩机2差分压力传感器3液量计/液泵/混合器/喷嘴WCG的添加剂输送系统空气压缩机差分压力传感器控制器存储罐废气排放口液量计与液泵/混合器催化剂与过滤器WCGTechnology,LLCWCG的特有技术1液量计/液泵/混合器/转换管与喷嘴：一种在软件控制下具有多种功能(如测量，加压，输送，喷射柴油或尿素溶液)的精确液泵2控制器及主控软件：根据发动机，排气与催化剂的状态和参数控制空气压力与添加剂的剂量和速度3转化氮氧化物(NOx)与过滤颗粒污染物的催化剂配方WCGTechnology,LLCWCG柴油机后处理器的主要优点制造使用成本低廉，给制造者带来显著经济效益体积小，轻便同类产品中能耗最低部件数量最少，结构简便易安装与操作适用于多种添加剂高效率优异的可靠性并经久耐用适用性最广尿素添加剂无毒，无味，不可燃，易储存，易添加，经济而可操作性强无明显反向压力，不影响发动机输出功率，不影响涡轮增压器等器件的正常运行对柴油品质适应性强(由软件控制)WCGTechnology,LLC添加剂喷射系统比较WCG系统减少了75%的部件，不仅更小巧，轻便，紧凑，而且效率更高，更安静，可靠，耐久。竞争者的产品WCG的后处理系统WCGTechnology,LLCWCG柴油机后处理器的主要特点WCG系统可以向催化剂之前的排气管瞬态喷射柴油或尿素溶液防堵塞催化剂与过滤器不会产生反向压力而影响涡轮增压器及发动机输出指标与正常工作WCG的后处理系统WCGTechnology,LLCWCG柴油机后处理器的主要特点•取消了许多部件诸如干燥器，积累器，压力调节器，热压开关，高压液泵,…•避免了其它后处理系统所需的高温，高压，高电流因而大大减少了各类元器件的功能失常与损坏。Avoidingproblematicin-cylinderpost-maininjectionoffuelthatcancauseoildilution,enginewearandsootwetnessthatcanleadtoEGRvalvepluggingWCG的后处理系统WCGTechnology,LLCWCG柴油机后处理器的主要特点采用频率与脉宽调制来控制小型液泵从而实现精确的液体喷射毋须高价，耐蚀不锈钢消除了尿素对普通液泵的腐蚀问题WCG的后处理系统WCGTechnology,LLCWCG柴油机后处理器的主要特点WCG随车实时检测系统实现对发动机及后处理器状态与众多随发动机转速与载荷随机变化的参数的跟踪检测从而能使用小型空气压缩机来提供足够的气压将添加剂均匀地喷入排气管，这样就大量减少了重量，体积及能耗。WCG随车实时检测系统的特有技术能实现精确的均匀雾化喷射WCG的后处理系统WCGTechnology,LLC添加剂喷射系统比较WCG的喷射系统只需要低于10psi的气压与平均12瓦能耗竞争者的后处理系统则需要一个超过最高排气压的常高压气流来喷射添加剂，这样就需要一个体积大，笨重，噪音大且能耗高的空气压缩机。竞争者的产品WCG的后处理系统WCGTechnology,LLCComparisonofReductantDeliverySystems最终WCG的后处理装置比同类产品造价减少至少50%竞争者的产品WCG的后处理系统WCGTechnology,LLC实验数据-效果:喷射添加剂(柴油)开与关时，HC浓度与温度对时间的变化曲线ExothermicStudyofDieselInjection0100020003000400050006000050010001500200025003000Time(s)Concentration(ppm)050100150200250300350400Temperature(C)HCMeas'dHCPred'dHCTheoryTempCatInTempCatoutSV=30,0001/h;CatalystSize=2x5.66Dx6.0L;Temp.@300CExothermicStudyofDieselInjection0100020003000400050006000050010001500200025003000Time(s)Concentration(ppm)050100150200250300350400Temperature(C)HCMeas'dHCPred'dHCTheoryTempCatInTempCatoutSV=30,0001/h;CatalystSize=2x5.66Dx6.0L;Temp.@300C时间(秒)温度(c)以柴油为添加剂喷射后的发热研究WCGTechnology,LLC实验结果-催化剂氮氧化物(NOx)转化率：三次随机尿素喷射NOxConversiononUreaSCRCatalystSV=20,000/hCatalystSize=5.66Dx6LNH3/NOx=1.0at400C-200204060801001200500100015002000250030003500Time(sec)NOxConversion(%)典型催化剂的表现：20,000升/小时400°C尿素溶液：NH3/氮氧化物(NOx)=1.0.在喷射尿素溶液后，氮氧化物(NOx)的转化率很快达到98%尿素喷射开始尿素喷射结束时间(秒)尿素催化剂的氮氧化物(NOx)转化率WCGTechnology,LLC01020304050607080901000200400600800100012001400160018002000time(s)NOxconversion(%)0306090120150180210240270300temperature(癈)vehiclespeed(mph)NOxconv(%)vehiclespeed(mph)SCRinletT(癈)Phase1Phase2Phase3时间(秒)实车测试：在FTP试验周期中氮氧化物(NOx)的转化率,车速与催化剂进气温度Theinjectionsystemwasalsoinstalledonalightdutydieselvehicleequippedwitha1.8LDIengineandureaSCRanddieselDPF氮氧化物的转化率车速(英里/小时)SCR进气温度(°C)WCGTechnology,LLC实车测试：氮氧化物(NOx)的转化率高速公路路试：T200°C氮氧化物(NOx)转化率:93至95%WCGTechnology,LLCWCG添加剂喷射系统的制造成本将在250至300美元之间:最终的生产成本取决于批量与车型andChinesepricesonthemajorparts。例如，有的卡车已备有空气压缩机，则该项可省去。今后随着国产化程度的提高，我们的目标是将WCG添加剂喷射系统的制造成本降到120美元以下。整个后处理系统还需加上催化剂与过滤器的成本。WCG后处理器的生产成本ItemsUnitUnitPriceUnitPriceUnitPriceTotalTotalTotalFinalPrototypeMassProdMassProdPrototypeMassProdMassProdSupplyinUSinChinainUSinChinaMethodAircompressor118580201858020ChinaPressureSensor310030103009030ChinaMeteringPump160050506005050USController+Driver120,0001006020,00010060USCatalysts12,0005002002,000500200US/ChinaTemperatureSensor3501551