本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)顆粒捕集器再生控制系統(tǒng)仿真及控制策略設(shè)計(jì)

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【摘要】：近年來,我國的大部分城市和地區(qū)受到了嚴(yán)重的霧霾困擾,空氣的污染問題愈演愈烈,因此作為空氣污染的一大來源,機(jī)動車尾氣排放中的污染物問題受到了政府和廣大社會人士的密切關(guān)注。顆粒物(PM,Particulate Matter)已經(jīng)成為目前我國主要的空氣污染物之一,而作為PM污染物排放的重要來源,柴油機(jī)的排放治理問題也受到了重視。為了能夠?qū)C(jī)動車排放的污染物進(jìn)行控制,國內(nèi)外關(guān)于機(jī)動車排放的相關(guān)法規(guī)應(yīng)運(yùn)而生,而且都呈現(xiàn)出越來越嚴(yán)格的趨勢。2014年歐Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始在歐洲實(shí)施;在我國,柴油車國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)于2013年7月開始實(shí)施,而國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)將于2017年開始執(zhí)行。為了能夠滿足最新的國家排放標(biāo)準(zhǔn),控制好柴油車顆粒物的排放問題,柴油機(jī)尾氣后處理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用引起了各界的廣泛關(guān)注。柴油機(jī)顆粒捕集器(DPF,Diesel Particulate Filter),是目前公認(rèn)的降低柴油機(jī)顆粒物排放的有效手段[1]。相對來說,DPF過濾體材料的發(fā)展程度已經(jīng)較為成熟了,而DPF的再生技術(shù)卻成為了目前DPF能否正常工作的技術(shù)難點(diǎn)[2]。因此,本文針對DPF的再生技術(shù)難題,提出了采用根據(jù)工況分區(qū)的定排氣背壓閥值作為再生系統(tǒng)觸發(fā)條件的方法,通過采用噴油助燃(SFI,Secondary Fuel Injection)的方式,并加以柴油機(jī)氧化催化器(DOC,Diesel Oxidation Catalyst)的輔助,進(jìn)行了DOC+DPF的再生控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究與仿真分析。本文的主要內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)DOC+DPF再生控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要包括了對初始碳加載量的確定、系統(tǒng)再生觸發(fā)條件和時(shí)機(jī)的判斷、系統(tǒng)再生策略的設(shè)計(jì)、再生過程中溫升措施的選擇、故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及再生系統(tǒng)的整體工作流程說明等內(nèi)容的詳細(xì)地分析和闡述。(2)通過AVL Boost軟件搭建了再生控制系統(tǒng)的模型。主要包括發(fā)動機(jī)后處理模型、DOC和DPF的模型、模型的基礎(chǔ)仿真和結(jié)果分析說明。根據(jù)仿真結(jié)果可以得出結(jié)論:1)DOC入口溫度對排氣溫升和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化率的影響很大,當(dāng)DOC入口溫度值在220℃至330℃范圍之內(nèi)時(shí),排氣溫度和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化率都大幅度升高,溫升幅值和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化率變化很快;2)與DPF壓降對排氣背壓的影響相比,DOC壓降的影響僅僅是DPF壓降影響的1/20到1/35左右,因此,在對系統(tǒng)的控制精度要求不高的情況下可以將其忽略不計(jì);3)DPF壓降隨排氣質(zhì)量流量的增大、排氣溫度的升高、碳加載量的增加而增大,其增長趨勢呈線性變化。(3)對再生控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)配置。主要內(nèi)容包括通過對基于AVL Boost軟件的DPF和DOC模型的建立后的特性分析,以及對仿真結(jié)果進(jìn)行的分析研究,最終選擇出合理的控制參數(shù)。這些參數(shù)主要包括了DOC入口溫度的最低值T0、流經(jīng)DPF內(nèi)部的排氣氧含量CO2、再生過程中DPF內(nèi)部的燃燒溫度TDPF及其持續(xù)的預(yù)定時(shí)間tDPF、再生高溫警示閥值TCAU和再生峰值溫度限值TMAX以及各工況區(qū)域下的排氣背壓閥值和再生噴油量等。(4)建立再生控制系統(tǒng)的程序架構(gòu)圖。其中包括了系統(tǒng)再生的觸發(fā)部分,再生過程中再生措施的選定部分以及故障診斷系統(tǒng)部分的詳細(xì)架構(gòu)說明。(5)使用AVL Boost對設(shè)計(jì)的再生控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,通過仿真結(jié)果驗(yàn)證再生系統(tǒng)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī)顆粒捕集器 DPF再生 噴油助燃 定背壓控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK421.5
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 問題的提出及研究意義9-11
• 1.1.1 問題的提出9-11
• 1.1.2 研究的意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外對DPF再生技術(shù)的研究11-12
• 1.2.2 國內(nèi)對DPF再生技術(shù)的研究12-13
• 1.3 本文研究的目的和研究內(nèi)容13-15
• 1.3.1 本文研究的目的13
• 1.3.2 本文研究的主要內(nèi)容13-15
• 2 柴油機(jī)顆粒捕集器再生控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組件15-22
• 2.1 柴油機(jī)氧化催化器15-17
• 2.1.1 柴油機(jī)氧化催化器及其工作原理15
• 2.1.2 柴油機(jī)氧化催化器的主要功能15-16
• 2.1.3 柴油機(jī)氧化催化器的關(guān)鍵問題16-17
• 2.2 柴油機(jī)顆粒捕集器17-21
• 2.2.1 柴油機(jī)顆粒捕集器及其工作原理17
• 2.2.2 柴油機(jī)顆粒捕集器的再生17-20
• 2.2.3 再生策略的研究20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 3 柴油機(jī)顆粒捕集器再生控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)22-32
• 3.1 再生控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求分析22
• 3.2 碳加載量的確定和系統(tǒng)再生觸發(fā)時(shí)機(jī)的判斷22-24
• 3.3 再生控制系統(tǒng)控制策略的確定24-26
• 3.4 再生控制系統(tǒng)觸發(fā)后的溫升措施26-27
• 3.5 故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27-28
• 3.6 再生控制系統(tǒng)的整體工作流程28-31
• 3.7 本章小結(jié)31-32
• 4 基于AVL Boost的再生控制系統(tǒng)及其基礎(chǔ)仿真研究32-43
• 4.1 AVL Boost軟件及其功能描述32-33
• 4.2 再生控制系統(tǒng)的搭建33-34
• 4.3 發(fā)動機(jī)尾氣相關(guān)基本參數(shù)仿真研究34-36
• 4.4 再生控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)仿真研究36-42
• 4.4.1 DOC入口溫度對發(fā)動機(jī)排氣升溫的仿真研究36-38
• 4.4.2 DOC壓降的仿真研究38-40
• 4.4.3 DPF壓降的仿真研究40-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 5 再生控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和仿真驗(yàn)證43-61
• 5.1 再生控制系統(tǒng)控制參數(shù)的選擇43-51
• 5.1.1 DOC入口溫度的最低值T0的確定43-44
• 5.1.2 流經(jīng)DPF內(nèi)部的排氣氧含量CO2的確定44-46
• 5.1.3 再生過程中DPF內(nèi)部的燃燒溫度TDPF及其持續(xù)時(shí)間tDPF的確定46-49
• 5.1.4 再生高溫警示閥值TCAU和再生峰值溫度限值TMAX的確定49
• 5.1.5 各工況區(qū)域下的排氣背壓閥值和再生噴油量的選擇49-51
• 5.2 優(yōu)化后的再生控制系統(tǒng)51-58
• 5.3 再生控制系統(tǒng)的仿真與結(jié)果分析58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 6 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 主要結(jié)論61-62
• 6.2 后續(xù)研究工作的展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66

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本文編號：1043170