2019年,第五阶段排放法规将在欧洲生效non-road移动机械(NRMM)引擎在19 - 560千瓦(-751马力25.5)功率范围。下一个步骤将在世界将介绍最严格限制粒子数量(PN)除了之前所需的粒子质量(PM)发动机排放的限制。
现在包括PN限制,预计柴油微粒过滤器(DPF)将再次有必要实现合规排放许多制造商能够消除从较小的发动机四期/层4决赛,帮助节省空间在拥挤的引擎室。
执行董事弗兰克·特雷斯,先进的技术,清洁空气,天纳克公司,公司说,它将需要对发动机DPF 19千瓦以上,因为在轻型汽车市场,所需的PN限制只能通过使用壁面流过滤被认为是过滤效率最高(85%)。
“引擎,不使用DPF技术微粒水平阶段的两倍V法规允许,“Xinqun Gui博士补充说:经理,约翰迪尔工程电力系统(jdp)。“目前,DPF是唯一商用技术,允许生产商满足阶段V发动机要求。”
综合包装解决方案
包装约束将面临的最大挑战之一重新DPF现有后处理系统。引擎隔间内空间已经有限,尤其是在小块的设备,很难包括多个组件。特雷斯说制造商正在寻找一种方法来克服这是使用SDPF技术被引入轻型车辆的选择性催化还原(SCR)催化剂是一个DPF衬底直接涂抹。“这个文档+ SDPF系统只需要少量的额外空间相比,四期SCR-only系统,”他解释说。
也称为SCRF,这些SDPF系统能够热身更快由于他们更接近汽车的引擎比一个可控硅位于下游的早些时候使氮氧化物转换。根据约翰逊,SCRFs制造商,这些系统提高催化剂的热管理。他们还要求系统,因此可能需要额外的可控硅/氨滑催化剂最大化氮氧化物(NOx)转换。加里•西蒙斯排气/排放工程总监唐纳森公司Inc .)说,这些系统会影响包装,但通常不是柴油废气流体(也称为AdBlue DEF)混合性能。
jdp将利用一个新的先进的过滤基质和高性能催化剂,说Gui以及排放控制校准技术缩减V发动机后处理系统的阶段。使用这些解决方案将减少发动机的包装尺寸和重量39% 57%。此外,Gui说一个紧凑的混合器的设计也将有助于提供更大的计划的灵活性和更容易安装。
Korneel De舵,排气/排放开发经理,唐纳森公司Inc .)说,当涉及到包装、是非常有意义完全重新设计机器达到最佳舞台V后处理布局。“然而,减少预算的现实迫使许多oem厂商更新现有的机器,”他说,这通常会导致增加额外的元件部分,比如DPF。
适应这些设计约束,一些制造商正寻求将所有必要的后处理技术,成为一个单一的单位。常见的工业卡车市场,这些系统通常安排在方箱配置。沃尔沃卡车和姐姐的公司麦克卡车两个这样的系统在2016年推出,包括DPF,可控硅和DEF喷射器在单个系统减少安装空间和重量。
这些一盒解决方案可以提供很多好处,说德舵,但只有使用如果机器OEM可以释放所需的空间。而系统有潜力在越野的应用程序工作得很好,他说他们不是经常看到由于加工成本较高的创建一个正方形盒子包含圆的基质。“这些工具成本高可以在一个合理的行车计划,几乎不太可能较低体积越野应用程序,”他说。
集成包不盒形,而是结合后处理组件到一个圆缸可以克服禁止工具成本的一种方法。”这样的布局更低的加工成本,因为它是基于圆形横截面,”西蒙斯说。
唐纳森将提供客户紧凑,完全集成系统在可能的情况下。减少混合技术使公司规模包所有的后处理组件在一个单一的单位仍然可控的车辆越来越多。此外,改进独立搅拌机搅拌机和集成了柴油氧化催化剂(DOC) / DPF可以在包这些组件在相对紧凑模块化系统中,西蒙斯说。
他指出,在某些情况下,例如制造商已经在使用DPF和可控硅来满足四期规定,客户的阶段V的解决方案可能比一个用于四期。”第五期,有可能这些客户将把重点放在优化催化剂尺寸和利用改进的混合降低整体包大小,”他说。
oem完全重新设计一个机器平台以满足V也可能受益于集成阶段,单一单元选择的音量级别将更好地证明工具成本。“然而,如果OEM机器平台升级到新的排放法规(没有完全重新设计),需要一个创意找到必要的空间整合所有后处理组件,”De舵说。在这些情况下,它可能是更有利的多个小尺寸的后处理组件支持灵活和模块化的集成,唐纳森也将提供。
对于大多数客户来说,德舵说舞台V将意味着额外的后处理组件被添加到他们的机器。
除了包装的挑战,包括额外的元件部分可能需要全球制造商为不同的市场有不同的设计。”在一些情况下有一个渴望使用类似的后处理系统阶段III, IV, V应用程序与他们之间唯一的变化是催化剂内容(降级),”西蒙斯说。此外,美国当前四期和4层最终法规相对和谐已成为制造商更容易使用类似的设计为客户在这两个市场。对于那些使用唐纳森系统,他说,如果系统优化操作所需的高剂量率阶段V,它还将为第三和第四阶段工作没有进一步发展。
对56个千瓦(75.1 hp)及以上引擎,把工业打算满足阶段V法规下一代的SCR-only技术,HI-eSCR2。本系统采用可控硅过滤器(SCRoF) technology-another行业术语SDPF-consisting陶瓷基片的或者关闭通道和可控硅涂层。点过滤集成到可控硅系统,使其符合氮氧化物和点要求。
HI-eSCR2灵活设计帮助安装。医生和SCRoF允许不同的入口和出口管方向。多达20个不同的布局可能的解决方案来满足客户的不同的包装需求。把说的系统也比别人小10%市场,进一步协助安装。
此外,费德里科•Gaiazzi,把工业营销主管说,没有冷却系统更新或车辆设计时需要从四期新HI-eSCR2 HI-eSCR系统。
他说继续提供一个EGR-free技术将保持燃油效率、性能、可靠性和耐用性利益之前的后处理提供引擎的监管水平较低。缺乏废气再循环(EGR)意味着没有停机维护或活跃的再生。这也不需要一个热保护装置,否则需要防范活动再生的峰值温度。
可控硅的进步
德舵说SCR催化剂技术有了较大的改善,和使用最先进的可控硅基质允许可靠地取得了很高的氮氧化物转换从小型催化剂卷。“对引擎oem厂商,这转化为SCR催化剂体积减少,”他说。
Donaldson V的发展阶段的解决方案已经在工作了好几年,西蒙斯说,主要关注DEF混合性能和无沉淀物的操作在一个较小的整体包的大小。
通过最大化的自由喷雾路径长度,减少或避免任何液滴撞击排气系统的内部墙壁,不必要的DEF分解副产物的累积(存款或晶体)是可以避免的。混合,De舵指出,该公司一直提供系统使用散装漩涡运动增强微观和宏观尺度混合排气。“我们现在在一个地方我们可以整合SCR可控硅入口混合,和仍然有一个较小的空间比四期所需SCR系统,”他说。
西蒙斯说,大部分的阶段V代表混合技术的下一个层次的解决方案。“通常从第四阶段过渡到V伴随着增加发动机氮氧化物,引起的还原/ EGR技术,“他解释说。“这迫使混合性能增加,特别是操作存款免费。
“两个最重要的规范规定的混合技术AdBlue剂量率和反压力,”他继续说。“一般确实是需要混合越高,越高背压会为了工作在最佳性能(水平)和存款免费。较低剂量率,可以简化混合系统和保持尽可能低的反压力。”
减少或消除EGR技术会引起挑战当DEF计量校准算法。“没有——或者low-EGR引擎有原始的氮氧化物排放量高,高效SCR系统的需求。通常,转化率需要96 - 99%的范围内,”De舵说。“然而,在这些效率水平,任何本地的小偏差在氮氧化物转换SCR催化剂会导致下游氮氧化物传感器读数的主要区别。”
氮氧化物传感器读取绝对值在10 ppm (ppm),和德舵说如果阅读是项目组合管理系统由1或2,它可能导致重大问题与AdBlue剂量算法。因此,混频器下游SCR催化剂已成为越来越普遍的系统设计,以确保良好的氮氧化物传感器读数。
唐纳森提供non-impingement漩涡混合系统的敏感DEF crystallization-avoiding堵塞的尾气和提供高混合性能。De舵说,虽然大多数的工业利用影响基于搅拌机,今天唐纳森看到许多拥抱swirl-based混合系统。“定向趋势更紧凑的后处理系统和被分配的混合的体积更小,”他说。“通常情况下,这些系统使用回旋流来增强混合。”
“漩涡型混合和下一代撞击设计被提出,“Simons说。“时间会告诉我们,如果他们是成功的。”
特雷斯表示主动或被动热管理解决方案可以是有益的在克服与减少或去除EGR技术相关的挑战,。这样的解决方案从天纳克包括热惯量低、气隙绝缘集合管,高效保温技术和微热量单位,每一个都提供了积极的热量来支持改进后处理系统效率。“我们也开发了高效紧凑的搅拌机,允许尿素处理在低温下不干扰的形成尿素存款,”他补充道。
虽然没有一个,具体解决方案会议阶段V还存在,不同的选项和进步到目前为止将有助于确保oem和发动机制造商准备遵守监管在2年生效。
