針對重型柴油機尿素選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng),在AMESim軟件中搭建了SCR催化器模型,分別在歐洲穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)（ESC）和歐洲瞬態(tài)測試循環(huán)（ETC）下進行了驗證。結(jié)果表明證明除個別工況外,模型誤差均在10%以內(nèi),符合控制精度要求。在Simulink里建立了閉環(huán)控制模型,通過建立的AMESim和Simulink聯(lián)合仿真平臺,在ESC和ETC測試循環(huán)下驗證了控制模型的控制效果。計算和試驗結(jié)果表明,此閉環(huán)控制策略能夠使NO_x消除率達75%且NH₃的平均泄漏體積分?jǐn)?shù)小于10×10^-6。 

【文章來源】：內(nèi)燃機工程. 2016,37(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１基于ＡＭＥＳｉｍ的ＳＣＲ系統(tǒng)模型發(fā)動機排放部分用到的主要排放參數(shù)有排氣溫

２０１６年第３期內(nèi)燃機工程（６）～式（１０）計算得到，則ＮＯｘ濃度修正計算方法的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型如圖３所示。圖３ＮＯｘ測量濃度修正模型２．３模型驗證在驗證模型時，通過前期的試驗工作發(fā)現(xiàn)在較好控制ＮＨ３和ＮＯｘ排放時，ＳＣＲ入口的氨氮比約為０．８，因此按催化器入口氨氮比為０．６、０．８、１．０噴入尿素，以測試模型在催化器各工作氨氮比時的精度，并分別進行ＥＳＣ、ＥＴＣ測試，對比催化器下游ＮＯｘ濃度和ＮＨ３濃度的試驗值和計算值，測試模型在不同氨氮比時的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)性能。２．３．１ＥＳＣ測試運行ＥＳＣ測試模塊，提取出１３工況（由于怠速溫度未達到噴射溫度，故只取了后１２工況）最后穩(wěn)定點的ＮＯｘ濃度和ＮＨ３濃度并與試驗值進行比較。如圖４所示，在穩(wěn)態(tài)測試時，ＮＯｘ濃度和ＮＨ３濃度計算值和試驗值偏差很小，在大氨氮比時誤差稍大，但在實際應(yīng)用中很少采用這樣大的氨氮比，且模型的總體誤差在５％以內(nèi)，證明了模型穩(wěn)態(tài)時的準(zhǔn)確性。２．３．２ＥＴＣ測試運行ＥＴＣ測試模塊，對比１８００個工況點ＮＯｘ和ＮＨ３排放的計算值和試驗值，觀察模型的瞬態(tài)性能。如圖５所示，由于測試循環(huán)工況變化劇烈，各工況持續(xù)時間短，且試驗測量具有延遲性，模型與試驗的誤差比較大，但除個別工況變化極劇烈的點外，入口氨氮比為０．６和０．８時模型平均誤差約為７％，入口氨氮比為１．０時模型平均誤差約為９％，即模型的總體誤差在１０％以內(nèi)，用來設(shè)計控制系統(tǒng)是滿足要求的。ＳＣＲ模型的Ｅ

２０１６年第３期內(nèi)燃機工程圖７ＥＳＣ測試催化器上游ＮＯｘ濃度、下游ＮＯｘ濃度計算和試驗值對比及下游ＮＨ３濃度計算和試驗值對比圖８ＥＴＣ測試催化器上游、下游ＮＯｘ濃度對比及下游ＮＯｘ濃度計算和試驗值對比由圖７可以看出，在ＥＳＣ測試循環(huán)中，ＮＯｘ消除效果良好，轉(zhuǎn)化效率在８０％左右，最高能達到９０％�？傮w上，穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)ＮＯｘ的比排放量計算值為１．３５２ｇ／（ｋＷ·ｈ），試驗值為１．４４３ｇ／（ｋＷ·ｈ），同時ＮＨ３的泄漏量體積分?jǐn)?shù)計算值為６．５×１０－６，試驗值為６．２４×１０－６，說明穩(wěn)態(tài)下該閉環(huán)控制策略能夠滿足國－Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。圖９尿素噴射量和下游ＮＨ３濃度對比及下游ＮＨ３計算和試驗值對比從圖８和圖９可以看出，在ＥＴＣ測試循環(huán)中，前１２００ｓ發(fā)動機工況波動較大，催化器上游ＮＯｘ排放較高，為了清除ＮＯｘ尿素的噴射量也相對較大，因而下游氨氣泄漏量較大，平均泄漏量體積分?jǐn)?shù)計算值為８．７×１０－６，試驗值為８．２８×１０－６。由于排氣溫度較高，此時ＮＯｘ的轉(zhuǎn)化率較高，總體在７５％左右，部分工況最高能達到９０％，ＮＯｘ的比排放量計算值為１．８９ｇ／（ｋＷ·ｈ），試驗值為１．９６ｇ／（ｋＷ·ｈ）。在１２００～１８００ｓ，發(fā)動機負荷降低，ＮＯｘ排放量降低，排氣溫度降低，尿素的噴射量也減少，此時ＮＯｘ轉(zhuǎn)化率較低，總體轉(zhuǎn)化率只有５５％，比排放量計算值為１．９５ｇ／（ｋＷ·ｈ），

【參考文獻】：
期刊論文
[1]SCR控制策略研究[J]. 王洪榮,王永富,歐祖方.  汽車工程學(xué)報. 2011(04)
[2]重型柴油機尿素SCR后處理系統(tǒng)的控制策略研究[J]. 胡靜,趙彥光,陳婷,陳鎮(zhèn),張云龍,帥石金,王建昕.  內(nèi)燃機工程. 2011(02)
[3]重型柴油機SCR后處理系統(tǒng)尿素噴射電子控制單元開發(fā)[J]. 胡靜,趙彥光,陳婷,陳鎮(zhèn),張云龍,帥石金,王建昕.  內(nèi)燃機工程. 2011(01)
[4]利用SCR技術(shù)降低車用柴油機NOx排放的控制策略研究[J]. 佟德輝,李國祥,陶建忠.  車用發(fā)動機. 2009(05)



本文編號：3055051