柴油機Urea-SCR系統仿真研究.pdf

1、重型柴油機在各個工業(yè)領域的應用比較廣泛，并且歐洲已經出現了大量裝載柴油機的乘用車，但在發(fā)出同等功率的情況下，柴油機比汽油機排放出更多的氮氧化物。而氮氧化物正是柴油機排放的主要污染物，目前僅靠機內凈化技術很難滿足日益嚴格的排放法規(guī)，必須在柴油機排氣后處理方面進行技術處理。SCR(Selective Catalytic Reduction)尾氣排放處理技術具有較強的抗硫中毒能力，并且對柴油機的燃油經濟性影響較小，在重型柴油機上的應用已經日趨

2、成熟，并且是能實現歐四及歐五的排放法規(guī)的后處理技術之一。因此SCR技術是目前降低柴油機氮氧化物排放的最為有效而且可行的技術。
　　 本文首先對Urea-SCR系統的工作原理進行了介紹，由于SCR催化器的三維模型較復雜，故本文對該催化器進行相應的一維分層建模。由伊雷埃德爾機理，并考慮到柴油機稀薄燃燒的現象，確定了SCR系統的四大主要的化學反，應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?；谖镔|平衡方程

3、對上述化學反應的過程進行描述。并根據能量守恒演算出催化器模型的溫度的方程，最后根據化學反應的物質平衡方程建立系統催化器對應的數學模型。
　　 本文建立了目標發(fā)動機模型和Urea-SCR后處理模型，在Simulink平臺建立了添藍溶液噴射計量控制模型，該模型由添藍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。確定了添藍噴射控制策略后，SCR系統的標定工作量仍很大，標定工作的質量直接影響NOx最終的轉化效率。添藍計量的標定工

4、作需要同時優(yōu)化NH3的泄漏量以及NOx轉化效率，故采用上述開發(fā)的催化器模型以多目標優(yōu)化算法優(yōu)化添藍計量噴射脈譜。
　　 通過國內某廠家生產的重型柴油機搭建臺架系統對Urea-SCR后處理模型模型實現實驗驗證。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行驗證并對催化器內部的選擇催化還原反應特性進行研究分析，同時對添藍噴射控制模型進行了試驗驗證;瞬態(tài)試驗