本文關(guān)鍵詞：基于選擇性催化還原技術(shù)的柴油車后處理系統(tǒng)集成設(shè)計仿真

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【摘要】：隨著汽車保有量不斷提高,各國對柴油車尾氣排放的要求也日趨嚴格。柴油車尾氣排放中的主要污染物包括氮氧化物、顆粒物、一氧化碳和碳氫化合物。為降低各污染物的排放,柴油車后處理系統(tǒng)中應(yīng)用典型的產(chǎn)品有選擇性催化還原系統(tǒng)(英文全稱為Selective Catalytic Reduction,簡稱SCR),柴油車氧化催化器(英文全稱為Diesel Oxidant Catalyst,簡稱DOC)和柴油顆粒捕集器(英文全稱Diesel Particulate Filter,簡稱DPF)。為實現(xiàn)柴油車尾氣排放綜合處理的功能,需要將這三種產(chǎn)品系統(tǒng)聯(lián)合使用。本文從工作原理、結(jié)構(gòu)組成以及化學(xué)反應(yīng)三個方面深入解釋這三種系統(tǒng)。并按照其結(jié)構(gòu)組成分解成不同的功能模塊,設(shè)計相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,利用Matlab/Simulink軟件進行建模。本文建立了發(fā)動機原機排放模型、SCR系統(tǒng)模型、DOC模型以及DPF模型。同時為提高建模的準確性,設(shè)計并實施了發(fā)動機排放試驗。發(fā)動機排放試驗基于歐洲瞬態(tài)工況,先后模擬了城市工況、鄉(xiāng)間工況和高速工況。在試驗過程中利用排放測試儀采集發(fā)動機排氣溫度、轉(zhuǎn)速、氮氧化物濃度、一氧化碳濃度、顆粒物濃度以及碳氫化合物濃度。將采集到的所有數(shù)據(jù)進行處理并利用Matlab的插值擬合功能建立各系統(tǒng)排放修正模塊,提高系統(tǒng)模型的準確度。為了實現(xiàn)柴油車尾氣綜合處理的功能,本文將SCR系統(tǒng)、DOC系統(tǒng)和DPF系統(tǒng)集成為一體,并提出了兩種集成方案,使用仿真模擬的方法考察兩種方案在歐洲瞬態(tài)工況下的排放效果。對比兩種方案在各工況下的污染物轉(zhuǎn)化率,結(jié)合不同的工況可知兩種集成方案在ETC瞬態(tài)工況下均有較好的減排效果,且SCR系統(tǒng)與DPF系統(tǒng)的相對位置不同會影響氮氧化物和顆粒物的轉(zhuǎn)化效率。SCR前置更利于氮氧化物的轉(zhuǎn)化,但不利于顆粒物的轉(zhuǎn)化;SCR后置利于DPF系統(tǒng)再生且有利于提高柴油機的動力性和經(jīng)濟性。
【關(guān)鍵詞】：后處理系統(tǒng)集成 選擇性催化還原系統(tǒng) 柴油車氧化催化器 柴油顆粒捕集器 仿真
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.172
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 課題研究意義10
• 1.3 柴油機車排放后處理系統(tǒng)功能介紹10-12
• 1.4 國內(nèi)外后處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.5 課題來源及主要研究內(nèi)容14-15
• 1.5.1 課題來源14
• 1.5.2 論文主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 選擇性催化還原反應(yīng)技術(shù)原理15-25
• 2.1 選擇性催化還原系統(tǒng)工作過程15-16
• 2.2 選擇性催化還原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-20
• 2.2.1 尿素催化器電子控制單元17-18
• 2.2.2 尿素溶液箱18
• 2.2.3 尿素溶液泵18
• 2.2.4 尿素噴射器18-19
• 2.2.5 SCR系統(tǒng)中各傳感器簡介19
• 2.2.6 尿素管19-20
• 2.2.7 加熱閥20
• 2.2.8 系統(tǒng)主線束20
• 2.3 SCR選擇催化轉(zhuǎn)化還原劑的分解反應(yīng)機理20-24
• 2.3.1 尿素還原劑的化學(xué)反應(yīng)機理21-24
• 2.3.2 烴類還原劑的化學(xué)反應(yīng)機理24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 氧化型催化轉(zhuǎn)化器及顆粒捕集器技術(shù)原理25-37
• 3.1 汽車尾氣中顆粒物的形成機理25-27
• 3.1.1 尾氣顆粒(PM)的相關(guān)定義25-26
• 3.1.2 顆粒物的組分介紹26
• 3.1.3 顆粒物的形成過程26-27
• 3.2 DOC系統(tǒng)工作原理27-31
• 3.2.1 DOC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)28-30
• 3.2.2 DOC系統(tǒng)反應(yīng)機理30
• 3.2.3 催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響因素30-31
• 3.3 DPF系統(tǒng)功能介紹31-36
• 3.3.1 DPF系統(tǒng)工作原理及組成32-35
• 3.3.2 DPF系統(tǒng)載體材料的選擇35-36
• 3.4 氧化型催化轉(zhuǎn)化器以及顆粒捕集器聯(lián)合工作原理36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基于Matlab/Simulink的系統(tǒng)模型及試驗標(biāo)定37-47
• 4.1 Matlab的Simulink軟件及其功能簡介37-38
• 4.2 SCR模塊控制策略及模型搭建38-40
• 4.3 DOC系統(tǒng)及DPF系統(tǒng)模塊搭建40-41
• 4.4 基于ETC工況的柴油機排放試驗及模型標(biāo)定41-46
• 4.4.1 排放試驗工況的選擇41-42
• 4.4.2 修正模塊標(biāo)定方法42
• 4.4.3 標(biāo)定試驗?zāi)康募霸囼炘O(shè)備42-44
• 4.4.4 試驗過程數(shù)據(jù)處理44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第5章 基于不同工況的集成系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析47-65
• 5.1 集成系統(tǒng)方案描述47
• 5.2 SCR+DOC+DPF集成系統(tǒng)模型建模原則及控制目標(biāo)47-48
• 5.3 仿真模擬的初始條件和參數(shù)設(shè)置48-56
• 5.4 SCR后置+DPF前置56-59
• 5.4.1 系統(tǒng)各模塊設(shè)置56-57
• 5.4.2 DPF前置仿真結(jié)果57-59
• 5.5 SCR前置+DPF后置及參數(shù)設(shè)置59-62
• 5.5.1 系統(tǒng)各模塊設(shè)置59-60
• 5.5.2 DPF后置仿真結(jié)果60-62
• 5.6 SCR前置與后置仿真結(jié)果對比分析62-64
• 5.7 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70

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