【摘要】：柴油機由于其優(yōu)異的動力性與燃油經(jīng)濟性被廣泛應(yīng)用于運輸、工業(yè)、生產(chǎn)等領(lǐng)域,而對于柴油機來說,氮氧化物的排放是柴油機排放控制的重中之重。目前工業(yè)領(lǐng)域主流的脫硝技術(shù)為SCR技術(shù),為了提高SCR系統(tǒng)對于NOx的轉(zhuǎn)化效果,本文分別從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制策略的兩方面對SCR系統(tǒng)進行了優(yōu)化,本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)SCR系統(tǒng)優(yōu)化的課題研究背景及意義。首先對我國目前的排放法規(guī)與污染物控制形式進行了簡單介紹,再從機內(nèi)凈化與排氣后處理的角度列出了柴油機主要污染物的幾種工業(yè)處理方法。此外,綜述了國內(nèi)外對于SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與控制策略優(yōu)化的研究背景與現(xiàn)狀,由此引出了本文的研究目的與研究內(nèi)容——分別應(yīng)用數(shù)值模擬和控制模擬的方法對SCR系統(tǒng)進行優(yōu)化,提高系統(tǒng)性能。(2)研究方法及模擬軟件介紹。在本節(jié)中,首先介紹了SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究方法——建立了柴油機SCR系統(tǒng)的三維幾何模型,基于實際尿素溶液的物理化學(xué)過程,建立了湍流擴散、液滴蒸發(fā)、熱解、破碎、碰壁五個子模型,用于模擬整個SCR系統(tǒng)的實際運行工況;接著介紹了SCR系統(tǒng)尿素噴射的策略架構(gòu)——基于Matlab/Simulink搭建了SCR系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型,以及尿素噴射量的模糊邏輯控制方法。(3)面向SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究。采用AVL FIRE軟件對SCR反應(yīng)器進行了數(shù)值模擬與驗證,并采用響應(yīng)面優(yōu)化法對SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。結(jié)果表明:所建的SCR反應(yīng)器模型噴射深度與試驗結(jié)果擬合較好,從而驗證了模型的準(zhǔn)確性與合理性;對結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了試驗設(shè)計,以NO_x轉(zhuǎn)化率為優(yōu)化目標(biāo),得到了最佳的噴射參數(shù)為噴嘴孔數(shù)為8,距反應(yīng)器前端的距離為0.29m,噴射速度為69.65m/s,噴霧錐角為117.4°,可用于SCR催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最優(yōu)參數(shù)。(4)面向SCR系統(tǒng)控制策略優(yōu)化的研究。研究了SCR系統(tǒng)的尿素噴射使能控制策略以及SCR系統(tǒng)尿素噴射量計算方法。通過仿真,分析了變工況下模糊控制系統(tǒng)對出口NO_x濃度的控制效果。最后對于ESC循環(huán)與ETC循環(huán)進行離線仿真,分別計算了ESC循環(huán)與ETC循環(huán)下的NH_3泄露量與NO_x的控制效果。結(jié)果表明,SCR模糊邏輯控制策略滿足相關(guān)排放法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)。
【圖文】：

圖 1.1 按燃料和排放標(biāo)準(zhǔn)劃分的汽車構(gòu)成近些年，汽車尾氣氮氧化物排放量隨著汽車數(shù)量的增加而增加，全國柴油汽車排放總較高的是氮氧化物污染物，其中排放分擔(dān)率達到 24%。柴油機在富氧情況下，污染物排量要高于一般汽油機，而發(fā)動機控制技術(shù)的好壞對柴油機污染物排放量的高低有著直接

圖 1.2 汽車和柴油車的污染排放占比，柴油機雖然由于其高熱效率，高經(jīng)濟型和耐久性的優(yōu)點而廣泛應(yīng)械領(lǐng)域。但柴油機的氮氧化物和顆粒物排放卻遠遠高于汽油機，而排放法規(guī)[2]，對于柴油黃標(biāo)車改裝而言，，不僅需要柴油機本身的性的尾氣處理技術(shù)和先進的尾氣測量控制技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：福建工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6

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本文編號：2603637