Блог

Jul 24, 2023

Дизель

Когда дело доходит до использования дизельного топлива для сжигания NOx, существует тонкий баланс.

Когда дело доходит до использования дизельного топлива для сжигания выбросов NOx, существует хрупкий баланс, чтобы соответствовать жесткому стандарту Калифорнийского совета по воздушным ресурсам на оксиды азота (NOx) 2027 года, но после множества испытаний Eaton и Tenneco сообщают об успехе в совместно произведенной интегрированной выхлопной системе. система терморегулирования.

После партнерства в марте 2021 года обе компании начали более внимательно изучать, как они могут снизить выбросы NOx термически с помощью выхлопной горелки на дизельном топливе, чтобы удовлетворить требования CARB к 2027 году по выбросам NOx в размере 0,02 г/л.с.-час без увеличения выбросов углекислого газа.

Они добились успеха на двигателе Cummins X15 2020 года, оснащенном системой дожига выхлопных газов, системой деактивации цилиндров и избирательной каталитической нейтрализацией выхлопных газов при выключении зажигания. Во время испытаний цикла низкой нагрузки (LLC) в Юго-западном научно-исследовательском институте содержание NOx упало до 0,02 г/л.с.-ч, в то время как CO2 остался нейтральным. (Требования CARB LLC на 2027 год составляют 0,05 г/л.с.-час, что на 90% меньше текущих стандартов).

[По теме: Группа ATA обсуждает сокращение выбросов и устойчивое развитие]

Во время переходного цикла Федеральной процедуры испытаний (FTP) для тяжелых условий эксплуатации, который CARB установил на уровне 0,02 г/л.с.-час на 2027 год, уровень NOx снизился еще больше до 0,01 г/л.с.-час. Однако выбросы CO2 увеличились на 0,9%.

«Мы не можем игнорировать тот факт, что выбросы CO2 важны, даже если они не регулируются», — заявил CCJ старший главный инженер Eaton Джим Маккарти после вебинара по выхлопным горелкам, организованного совместно с Tenneco. Маккарти добавил, что он «полностью уверен», что выбросы CO2 снизятся как минимум до нейтрального значения «через пару дней испытаний».

Компании Eaton и Tenneco разработали источник воздуха для системы регулирования температуры выхлопных газов на основе нагнетателя Eaton TVS V180 для небольших двигателей объемом 1,5 литра или меньше. Воздуходувка, получившая на веб-сайте Eaton название «Источник воздуха с тепловым блоком холодного запуска», работает в паре с электродвигателем (12 или 24 В), которым можно «эффективно и точно управлять для поддержания оптимальных температур последующей обработки».

Воздуходувка подает воздух в горелку, поставляемую Tenneco, которая также снабжает воспламенитель. Выхлопная горелка установлена ​​непосредственно перед сажевым фильтром (DPF).

«Эта комбинация горелки перед DPF — отличная конфигурация, позволяющая сильно ударить по ней и обеспечить равномерный поток тепла вниз по потоку», — сказал Маккарти.

Выхлопная горелка на дизельном топливе, разработанная Eaton и Tenneco, имеет мощность примерно 50 кВт, а 48-вольтовый электрический нагреватель, для которого компания Eaton разработала контроллер, имеет мощность 10 кВт. «В конце концов, электрический нагреватель гораздо менее эффективен в передаче тепла в выхлопную систему по сравнению с [дизельной] горелкой», — сказал старший технический менеджер Tenneco Том Харрис. «В дальнейшем, когда трансмиссия станет полностью гибридной и у вас появится возможность рекуперировать часть энергии для электрического обогревателя, тогда это будет единственное решение». Eaton/Tenneco

Маккарти работал вместе со старшим техническим менеджером Tenneco Томом Харрисом над разработкой двухуровневого подхода к нагреву вытяжной горелки. При холодном запуске горелка быстро нагревается до 572 градусов по Фаренгейту (300 по Цельсию), чтобы сжечь более высокие уровни NOx, преобладающие в холодной системе доочистки. Когда двигатель достигает нормальной рабочей температуры, горелка включается/выключается для последующего поддержания температуры SCR на уровне от 356 до 392 градусов по Фаренгейту (от 180 до 200 по Цельсию).

«Основной подход с этим двухуровневым порогом — это, по сути, просто переключатель, при котором вы управляете компромиссом между NOx в выхлопных трубах, CO2 или топливом, потребляемым горелкой», — сказал Харрис.

Управление температурой горелки, особенно на более высоких уровнях, является ключом к успеху системы.

«Температура – ​​палка о двух концах. Вы хотите, чтобы она была горячей, чтобы снизить выбросы NOx, но если вы нагреете ее слишком быстро и будете держать ее слишком горячей, вы можете потерять запасы аммиака, который является вашим восстановителем. ваш SCR», — объяснил Маккарти.

«Так что на самом деле стратегия заключается в том, чтобы быстро нанести сильный удар, нагреть его до температуры, а затем выключить горелку. получаем значительное снижение выбросов NOx», — продолжил Маккарти.