柴油機(jī)Urea-SCR系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、重型柴油機(jī)在各個工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，并且歐洲已經(jīng)出現(xiàn)了大量裝載柴油機(jī)的乘用車，但在發(fā)出同等功率的情況下，柴油機(jī)比汽油機(jī)排放出更多的氮氧化物。而氮氧化物正是柴油機(jī)排放的主要污染物，目前僅靠機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)很難滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，必須在柴油機(jī)排氣后處理方面進(jìn)行技術(shù)處理。SCR(Selective Catalytic Reduction)尾氣排放處理技術(shù)具有較強(qiáng)的抗硫中毒能力，并且對柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性影響較小，在重型柴油機(jī)上的應(yīng)用已經(jīng)日趨

2、成熟，并且是能實現(xiàn)歐四及歐五的排放法規(guī)的后處理技術(shù)之一。因此SCR技術(shù)是目前降低柴油機(jī)氮氧化物排放的最為有效而且可行的技術(shù)。
　　 本文首先對Urea-SCR系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了介紹，由于SCR催化器的三維模型較復(fù)雜，故本文對該催化器進(jìn)行相應(yīng)的一維分層建模。由伊雷埃德爾機(jī)理，并考慮到柴油機(jī)稀薄燃燒的現(xiàn)象，確定了SCR系統(tǒng)的四大主要的化學(xué)反，應(yīng)即氨氣分子的吸附與脫附、氮氧化物與氨分子的催化還原和氨氣分子被氧化反應(yīng)?；谖镔|(zhì)平衡方程

3、對上述化學(xué)反應(yīng)的過程進(jìn)行描述。并根據(jù)能量守恒演算出催化器模型的溫度的方程，最后根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)平衡方程建立系統(tǒng)催化器對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。
　　 本文建立了目標(biāo)發(fā)動機(jī)模型和Urea-SCR后處理模型，在Simulink平臺建立了添藍(lán)溶液噴射計量控制模型，該模型由添藍(lán)基本噴射量計算模塊、瞬態(tài)修正模塊以及穩(wěn)態(tài)修正模塊組成。確定了添藍(lán)噴射控制策略后，SCR系統(tǒng)的標(biāo)定工作量仍很大，標(biāo)定工作的質(zhì)量直接影響NOx最終的轉(zhuǎn)化效率。添藍(lán)計量的標(biāo)定工

4、作需要同時優(yōu)化NH3的泄漏量以及NOx轉(zhuǎn)化效率，故采用上述開發(fā)的催化器模型以多目標(biāo)優(yōu)化算法優(yōu)化添藍(lán)計量噴射脈譜。
　　 通過國內(nèi)某廠家生產(chǎn)的重型柴油機(jī)搭建臺架系統(tǒng)對Urea-SCR后處理模型模型實現(xiàn)實驗驗證。該實驗驗證由穩(wěn)態(tài)試驗和瞬態(tài)試驗兩部分構(gòu)成，穩(wěn)態(tài)試驗過程中，針對ESC循環(huán)測試的十三排氣工況點的排氣溫度和流量對后處理模型進(jìn)行驗證并對催化器內(nèi)部的選擇催化還原反應(yīng)特性進(jìn)行研究分析，同時對添藍(lán)噴射控制模型進(jìn)行了試驗驗證;瞬態(tài)試驗