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《車用柴油機scr系統(tǒng)催化箱溫度場特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、車用柴油機SCR系統(tǒng)催化箱溫度場特性研究梁虹2015年6月中圖分類號：TK441UDC分類號：621.4車用柴油機SCR系統(tǒng)催化箱溫度場特性研究作者姓名梁虹學(xué)院名稱機械與車輛學(xué)院指導(dǎo)教師劉興華副教授答辯委員會主席張付軍教授申請學(xué)位工學(xué)博士學(xué)科專業(yè)動力機械及工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年6月ResearchonTemperaturefieldPropertiesofSelectiveCatalyticReductioninadieselengineCandidateName：HongLiangSchoolorDepartment:Mechanica
2、lEngineeringFacultyMentor:Prof.XinghuaLiuChair,ThesisCommeetee：Prof.FujunZhangDegreeApplied:DoctorofPhilosophyMajor：PowerMachineEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDenfence：June,2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)
3、表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要尿素-選擇性催化還原（SCR）后處理系統(tǒng)是目前降低柴油機氮氧化物（NOx）排放最為廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段。催化劑溫度是影響NOx轉(zhuǎn)化效率的主要因素之一。目前在工程上大多采用催化箱上游溫度或下游溫度代替催化劑溫度用于控制尿素噴射量，由于車用柴油機工況復(fù)雜多變，催化箱內(nèi)部溫度變化并不一致，當前算法可能會造成催化箱內(nèi)溫度估算不準確，進而造成SCR系統(tǒng)
4、NOx轉(zhuǎn)化效率控制不準，并可能出現(xiàn)大量氨泄漏。然而，催化箱內(nèi)部溫度分布規(guī)律及柴油機工況對催化箱內(nèi)溫度影響規(guī)律及機理的研究較少，而此研究是準確實時估算催化劑溫度的前提。本文針對此問題開展研究，通過本文的研究為尿素噴射量的精確控制提供理論基礎(chǔ)，為進一步提高NOx轉(zhuǎn)化效率降低氨氣泄漏量，使柴油機滿足越來越嚴格排放法規(guī)的要求提供理論指導(dǎo)。本文基于柴油機試驗平臺建立SCR后處理系統(tǒng)溫度測量裝置；并通過實驗歸納出催化箱內(nèi)部溫度的分布特征及柴油機工況對催化箱溫度變化的影響規(guī)律；通過仿真計算探究了SCR催化箱內(nèi)部溫度變化的機理；最后，利用催化箱上游溫度提出催化劑溫度的實時估算模型，
5、并在發(fā)動機臺架與整車路試中進行驗證。本文主要內(nèi)容如下：（1）建立SCR催化箱溫度場測量試驗系統(tǒng)。本文基于柴油機臺架，建立了SCR催化箱溫度場測量系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括SCR催化箱、尿素噴射系統(tǒng)、催化箱溫度測量裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)四部分。通過改變發(fā)動機工況，可改變SCR催化箱入口處的初始流量、初始溫度、尿素噴射量，為研究催化箱內(nèi)部溫度變化規(guī)律提供技術(shù)支持。（2）催化箱內(nèi)部溫度場的特性分析。車用柴油機工況復(fù)雜多變，為了詳細分析催化箱內(nèi)部溫度分布規(guī)律與發(fā)動機工況對催化箱溫度的影響規(guī)律，調(diào)整發(fā)動機臺架，使發(fā)動機運行在指定的穩(wěn)態(tài)工況與瞬態(tài)工況。研究SCR催化箱內(nèi)部溫度變化規(guī)律及柴油機
6、工況對催化箱內(nèi)溫度變化的影響規(guī)律。結(jié)果表明，當柴油機運行在穩(wěn)態(tài)工況時，催化箱前端與后端的溫差較催化劑內(nèi)部溫差高，催化箱內(nèi)部溫度的均勻性與發(fā)動機排氣溫度影響較大，而與發(fā)I北京理工大學(xué)博士學(xué)位論文動機的排氣流量影響較小，尿素噴射量對溫度均勻性的影響較??；當發(fā)動機工況發(fā)生變化時，催化箱溫度沿著催化箱垂直方向變化時刻同步；沿著催化箱軸線方向變化時刻存在滯后，滯后時間和穩(wěn)定時間與發(fā)動機排氣流量有著密切的關(guān)系，與排氣溫度的變化影響小。（3）SCR催化箱內(nèi)部溫度變化的機理分析根據(jù)傳熱傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論和方法，采用MATLAB/Simulink軟件建立詳細的SCR
7、催化箱數(shù)學(xué)模型，以柴油機尾氣在催化箱入口處的排氣溫度、排氣流量、排氣成分和尿素噴射量等為初始條件，通過此模型分別計算出催化箱內(nèi)溫度變化過程，以及催化箱下游NOx濃度值。結(jié)果表明，在催化劑載體前端區(qū)域，催化箱溫度沿中心軸線方向迅速下降，此區(qū)域的能量變化包括尿素水解熱解的化學(xué)反應(yīng)吸熱以及物理傳熱損失，以物理傳熱損失為主；在催化劑載體區(qū)域，催化箱溫度沿中心軸線方向與尿素噴射量有關(guān)，當尿素噴射量增大時，催化箱溫度升高，此區(qū)域的能量變化包括氨氣與氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)放熱以及物理傳熱損失；在催化劑后端區(qū)域，催化箱溫度沿中心軸線下降緩慢，與尿素噴射量無關(guān)，此區(qū)域的能量變化僅包括
