Mit dem Strom schwimmen

Bessere Modellierung der selektiven katalytischen Reduktion wird dazu beitragen, die NOx-Emissionen von Dieselmotoren zu senken

Die nächsten Etappen der Emissionsvorschriften in Europa, den USA und Japan werden auf NOx viel engere Grenzen setzen. Selektive katalytische Reduktion (SCR) Systemen wird eine der wichtigsten Technologien eingesetzt, um die Standards zu erfüllen.

SCR-System-Entwicklung ist sehr herausfordernd. Um sicherzustellen, dass die richtigen Mengen Harnstoff-Lösung injiziert, und auf der rechten Seite sind Zeiten, ist nicht einfach.

Noch ist sicherzustellen, dass alle der Reaktanden richtig gemischt werden, bevor sie den Katalysator erreichen. Wenn nicht, wird es nicht geben eine gleichmäßige Verteilung von Ammoniak – das Reduktionsmittel – über die Oberfläche If das Substrat und NOx Wirkungsgrad sinkt.

Simulation ist die best unterbringen zu Vorsprung, aber SCR ist ein komplexer Prozess, die thermischen, flüssig und strukturelle Analyse sowie die Modellierung der chemischen Reaktionen. Eine spezielle Werkzeug würde helfen. CAE Software gestartet Firma Ansys Blick auf das im Jahr 2004 nach Tier Einsen und OEMs fordern bessere SCR-Simulationen auf Symposien und Tagungen zu bemerken.

"Kunden können Simulation zur Optimierung Entwürfe und kommen auf die beste Lösung schnell – was den Injektor Winkel sollte sein, wo der Mixer gefunden werden sollte und welche Art von Mischpult," sagt Padmesh Mandloi, leitender Technologieexperte bei Ansys.

"Jede dieser Variablen kann erhebliche Unterschiede in der Homogenität Werte führen."

Die Physik hinter SCR-Systeme ist komplex. Ausgangspunkt ist die Injektion von der Harnstofflösung in den Auspuff.

Hohe Abgastemperaturen führen es zu zerlegen in Harnstoff und Wasser. Dies ist mit computational Fluid Dynamics (CFD) als Mehrkomponenten Teilchen modelliert.

"Unsere vorhandenen Werkzeuge hatten die Möglichkeit, das Modell. Jedoch musste Sie noch kommen mit einer benutzerdefinierten Funktion Reaktion Preise zu implementieren – wir hinzugefügt HMN, dies zu tun", sagt Mandloi. "Die Zersetzung Phase genau modelliert werden muss und für diese müssen Sie empirische Eingänge – generische CFD-Solvern allein wäre nicht in der Lage, dies zu tun." Dann ist es mischen.

In zunehmendem Maße benutzen Systemlieferanten gestanzte Blech-Platten, um Turbulenzen, Verbesserung des Prozesses zu erhöhen. Aber das macht das Modell komplexer.

Compounding dieser Probleme ist die Tatsache, die die Platte Designs zunehmend komplexeren mischen noch weiter zu verbessern. Deshalb ist es wichtig, dass das Gewebe in diesem Teil des Modells fein genug ist und dass das CFD Tool sehr turbulente Strömungen mit ausreichender Genauigkeit lösen kann.