面向重型商用车的紧耦合催化转化器

发布时间:2016-09-09
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第66届汉诺威国际商用车展(IAA)将于2016年9月22- 29日在德国汉诺威举办。届时,全球科技公司大陆集团将展出面向重型商用车紧耦合尾气后处理系统的解决方案。

第66届汉诺威国际商用车展(IAA)将于2016年9月22- 29日在德国汉诺威举办。届时,全球科技公司大陆集团将展出面向重型商用车紧耦合尾气后处理系统的解决方案。通过在靠近发动机的位置安装柴油氧化型催化转化器(DOC),能使DOC的尺寸减小约30%。另外,近期开发的催化剂载体采用了CS-Design®(Crossversal结构 - 详细内容见下文)结构,能进一步减轻DOC的重量20%。创新的CS蜂窝状结构具有热损耗水平低,转换效率高的特点,有助于满足未来氮氧化物排放限值的要求,例如美国CARB 2023(加州空气资源委员会)法规中规定的限值。DOC中的工作温度更高,因此尿素溶液喷射可以更早开始。除了DOC外,在汉诺威展上展出的解决方案还包括集成在尿素溶液罐中的尿素喷射系统、SCR(选择性催化还原)控制单元,以及能实现尿素溶液完全蒸发的金属催化剂载体。


紧耦合催化转化器能提高还原效率,使商用车的尾气后处理系统更高效

“到目前为止,因为重型商用车的可用安装空间有限,一直都做不到以紧耦合方式把DOC安装到发动机附近,”大陆集团动力总成事业部供油及后处理管理业务单元负责人Markus Distelhoff博士说。“但如今,我们的解决方案利用轻巧、高效的催化剂载体,使这种不可能变为可能。我们的DOC外形紧凑,采用方形结构,能紧靠发动机安装,具备多种优点。”

在新型紧耦合催化转化器解决方案中,相比之前安装在两车桥之间底盘上的尾气后处理解决方案,DOC采用更少材料,在保证总体系统效率水平不变的情况下,新方案的性价比更高。DOC尺寸变小也有利于增大油箱尺寸。


尾气后处理系统改为安装在靠近发动机的位置后,能节省约30%的空间,支持使用更大尺寸的油箱

在适合可用空间内安装柴油氧化型催化转化器

重型商用车的发动机设计为在高负荷工况下燃油效率最低。但是,在其他工况下,发动机几乎不会释放任何热量。虽然这对提高燃油效率非常有利,但却对尾气后处理系统提出了严峻的挑战。如果发动机产生的尾气温度已经很低,那么发动机与尾气后处理系统(安装在车轮之间的底盘上)之间的长管段反而变为劣势,因为尾气温度在传递过程中会不断下降。尤其是在市内行驶的车辆,这很难确保尾气有足够的转化温度。然而,通过在靠近发动机的位置安装DOC,流道中的热损耗可以忽略不计,从而可扭转这一劣势。DOC的效率会随着工作温度的上升而增大,因此可以减小DOC的尺寸。大陆集团根据这一设想,把DOC安装靠近发动机的位置进行了测试,结果发现DOC的体积能减少30%,即从11.3升降为7.8升。


采用CS-Design®结构的催化剂载体:尾气污染物更好地与催化剂载体的催化涂层相接触,并达到最佳反应温度时,催化转化器的转化效果最好。大陆集团开发的金属箔材能生成结构性紊流,转化效率高于传统的催化转化器

大陆集团推出的解决方案是将DOC安装在靠近发动机的位置,并在解决方案中采用了全新的催化剂载体。这种载体使用的是波纹箔材,波状结构略微倾斜(故名Crossversal结构,即“CS”)。DOC结构中的左右斜向波纹交替组合,是首个无需中间箔片的DOC结构,因此使用的材料量和重量减少了20%。此外,斜向波纹流道有利于生成紊流,从而提高NOx转化器的效率,使尾气中的氮氧化物与载体的催化剂涂层表面更充分地接触。

安装在发动机附近的优势

如今,在柴油轿车中,将DOC安装在发动机附近已经是惯例。但在重型商用车上不会太快出现这样的趋势,因为重型商用车底盘的使用寿命非常长。正是出于这种原因,要想在靠近发动机的位置安装DOC,第一步只能是采用超紧凑型催化转化器。

大陆集团供油及后处理管理业务单元催化产品线负责人Rolf Brück认为,在靠近发动机的位置安装DOC能带来额外的优点:“比如说,温度越高,布置在DOC之后的尿素喷嘴就可以更早起喷。其结果是氮氧化物将更早开始转化。”高排温以及紊流结构金属载体的使用,使尿素溶液能够完全蒸发,避免了下游产生沉积物。沉积物会堵塞气道,降低尾气后处理系统的控制质量,破坏输送气体的组件,例如柔性元件。

将尾气后处理系统的安装位置改为更靠近发动机从长期来看是完全可以做到的,这可降低对底盘安装部件的空间需求,由此腾出的空间可增大油箱容量。Brück补充道:“在靠近发动机的位置安装尾气后处理系统是先决条件。没有之前的改变,之后的效益也就无法实现。”

大陆集团致力于开发为人们出行及货物运输提供服务的智能科技。 作为可靠的全球汽车零部件及系统供应商、轮胎制造商及工业领域合作伙伴,大陆集团所提供的解决方案具有可持续性,让驾乘安全、舒适、个性化且经济适用。2015年, 大陆集团在底盘与安全、车身电子、动力总成、轮胎及康迪泰克五大事业部的共同努力下,销售额为 392 亿欧元。集团在全球员工数量超过 21.2万名,遍及 55 个国家和地区。1994年,大陆集团正式进驻中国市场并在中国与主要客户建立了成功的合作关系。目前,大陆集团在中国共设有26 处生产基地、17个研发中心,员工总数超过24,000名,大陆集团五大事业部为中国市场提供定制化的解决方案。

动力总成事业部研发生产用于汽车动力总成系统的创新和高效的系统解决方案,帮助降低汽车油耗。其广泛产品涵盖汽油和柴油喷射系统、发动机管理和变速箱控制等领域,包括传感器和执行器、废气后处理技术、供油系统和部件,以及用于混合动力及电动驱动的部件与系统。动力总成事业部在全球员工超过35,000名,2015年实现创纪录销售收入约70亿欧元。

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