柴油机SCR尿素喷射方式研究

鉴于柴油机选择性催化还原系统尿素喷射特性与氮氧（NO_x）转化效率密切相关,本文搭建SCR系统小样试验台,NO和NH₃作为主要试验用气,研究了不同氨氮比和不同温度条件下V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的氨存储、氨泄漏以及NO_x转化效率的影响.结果表明:氨氮比越大,氨存储量的建立时间越短,NO_x转化效率的提升就越快;氨氮比为0.22时,15 s内NO_x转化效率从0增大到4.3%;当氨氮比为0.30时,15 s内NO_x转化效率从0增大到8.7%;随着氨氮比的增大氨泄漏会提前出现;氨氮比先大后小的喷射方法有利于改善NO_x转化效率.采用氨氮比先大后小的喷射方法,进行ETC标准循环测试,NO_x比排放从8.26 g/（kW·h）减少到1.91 g/（kW·h）,NH₃泄漏均值为5×10-6,峰值为18×10-6,满足国V排放法规要求.      

基于backstepping方法的柴油机urea-SCR系统控制设计

为实现urea-SCR系统较高的NOx转化率以及较低的氨逃逸, 提出一种面向控制的urea-SCR(urea SelectiveCatalytic Reduction)模型,设计了一种基于backstepping技术的非线性控制器。将模型参数误差看作外界的干扰输入, 并在输入到状态稳定性框架内分析了该闭环系统的稳定性。同时, 研究了基于一种配有urea-SCR系统的精确enDYNA模型, 并在ECE(Economic Commission for Europe）瞬态测试循环条件下进行了测试。该控制器能调节参数可变的非线性系统, 跟踪理想的氨覆盖率, 适用于轻型车辆配备的urea-SCR系统。与传统的PID(Proportion Integration Differentiation)控制器控制效果对比实验表明, 基于backstepping控制器降低了氨逃逸量且具有更好的鲁棒性。     

DOC与SCR系统在轻型柴油机中的应用研究

针对单独的选择性催化还原器(SCR)不能使轻型柴油机排放达到标准,提出氧化催化转化器(DOC)与SCR组合应用。基于台架试验,在一台四缸共轨增压中冷柴油机的排气管上匹配DOC和SCR并进行欧洲稳态循环(ESC)测试研究,探究了DOC对SCR入口处进气的温度影响和对SCR中结晶物进行热重分析,研究了DOC+SCR对柴油机的经济性的影响、尾气排放性能的影响。试验结果表明:DOC对提高SCR入口温度的作用不大,在转速2 400 r/min,扭矩126 N·m时达到最大10℃;DOC主要改变SCR入口NO2与NOx的体积比,怠速状态下提高比例达到64%,其余工况达到30%;对尿素沉积物进行了分析,得出排气管壁与喷嘴处附近的结晶组分含量不相同;柴油机采用DOC与SCR后处理装置后,燃油消耗率在高负荷情况下增大1.5%;CO和HC排放在各个负荷下都大幅下降,排放值分别为0.007 g/(k W·h)、0.005 g/(k W·h);NOx的排放在SCR作用下达到1.209 g/(k W·h),转化率达到79%。研究结果可为轻型柴油机满足排放标准、优化排放提供参考。     

柴油机SCR反应器性能FLS-SVM预测模型

针对柴油机SCR反应器结构参数的模糊特性,将CFD仿真得到的不同结构参数下柴油机SCR反应器在温度为380℃时的性能仿真结果作为训练集,采用混沌量子遗传算法对模糊最小二乘支持向量机的参数进行优化,建立柴油机SCR反应器性能FLS-SVM预测模型。研究结果表明:柴油机SCR反应器性能预测模型的相对预测误差均小于3.0%,表明柴油机SCR反应器性能仿真结果与FLS-SVM预测模型的结果具有较高的准确精度。     

太阳能充电系统控制结构研究与设计

太阳能技术是当今世界竞相研究的应用技术,太阳能充电是将光能转换为电能的一种应用方式.通过对太阳能电池板输出模型的研究以及太阳能充电系统效率的分析,得出充电效率的影响因素,提出为提高太阳能充电效率需要注意解决的问题,并以此提出了一整套完整的充电系统设计方案.经过设计、验证,该系统可完成充电要求,并一定程度的提高充电效率,而且可实现充电的控制.     

欧Ⅵ柴油机SCR混合器数值模拟与优化

为了提升发动机选择性催化还原(SCR)系统的低温性能,本文采用计算流体动力学(CFD)方法对某欧VI柴油机SCR混合器进行仿真模拟及结构优化,并借助台架试验进行了发动机排放测试.结果表明,混合器经最佳方案优化后,SCR系统的NOx转化率明显提升,冷态WHTC工况下NOx排放量和NH3平均泄漏量分别为0.191 g/(k...     

柴油机SCR后处理控制器的研发

基于某重型柴油机进行选择性催化还原(SCR)的后处理系统匹配,开发了SCR后处理控制器,采用高性能芯片MC9S12XEQ512进行了控制器硬件设计,并完成性能测试,对SCR系统控制策略进行了深入研究,利用催化器下游NO x传感器和废气流量计的测量值作为期望输出,采用有导师学习方式的BP神经网络开发了催化器上游NO x排放估算模型,并基于此模型设计稳态工况添蓝计量控制策略,提出了催化器载体瞬态温变滞后修正算法和瞬态工况NH3泄漏控制策略.结果表明:设计的SCR控制系统瞬态工况的鲁棒性好,NO x转化率控制在60%左右,NH3泄漏量最大值控制在2.5×10-5以下;设计的控制器应用到目标发动机,经ESC和ETC试验验证排放达到国Ⅳ标准.     

重型柴油机双SCR系统转化效率影响因素研究

为了研究国六重型柴油机选择性催化还原(slective catalytic reduction,SCR)系统NOx转化效率的影响因素,文章运用AVL BOOST仿真软件对催化器内的化学反应过程进行了数值仿真和试验验证.结果 表明:SCR催化器最佳反应温度范围在180～550℃,催化器转化效率达到95％以上;通过前置氧化...     

柴油机SCR系统尿素水溶液的喷雾特性

通过建立柴油机SCR后处理系统的UWS喷射雾化模型,综合考虑UWS液滴在排气管道中的湍流扰动、变形、破碎、碰撞聚合和碰壁反弹等一系列理化过程,研究UWS的喷雾雾化分解特性,分析了喷嘴喷射压力、喷孔喷射角度α、喷雾锥角β、喷嘴偏置角度θ和排气管径长比对UWS液滴分解的影响.结果表明:喷射压力过小时,UWS液滴将呈液柱或大液滴状,喷射雾化效果差,NH_3平均体积分数随喷射压力的增大呈线性增大;α对UWS分解有显著影响,随着α的增加,NH_3平均体积分数升高;β对NH_3均匀性系数影响显著,随着β的增大,排气管内壁面附近NH_3的分布更加均匀;随着θ的增大,NH_3平均体积分数不断增大,但其均匀性系数急剧下降;NH_3平均体积分数随排气管直径的增大而减小,后逐渐趋于平缓.     

基于国Ⅵ标准柴油机SCR排放标定试验研究分析

文章为了检验选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)系统在尾气排放中的各方面性能,对柴油机进行AVL后处理台架搭建测试,在集成式后处理系统柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)+柴油颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)+SCR+氨氧化催化器(ammonia slip catalyst, ASC)的技术路线下,完成系统裸排、背压、WHTC排放、尿素结晶、传感器校对、开闭环标定等一系列测试;研究后处理系统对柴油机造成的排放阻力和温度损失,讨论氮氧化物(NO_x)的转化率与氨(NH₃)存储量之间的关系以及两者关系在不同排气流量和不同温度下的变化规律,并研究SCR系统对比柴油机原排所起的功效。结果表明：NO_x的转化效率随着NH₃存储量增大而逐渐变大,随着排气流量增大呈负指数增长,在一定温度下随温度呈正指数增长,超过一定温度后受催化剂材料约束;SCR系统造成的温损和压阻均在可接受范围内,...     

满足国六标准的柴油机SCR系统仿真及试验研究

为了研究国六柴油机尿素选择性催化还原(urea selective catalytic reduction,Urea-SCR)系统催化器转化效率的影响因素,文章运用AVL BOOST仿真软件对催化器内的化学反应过程进行了数值仿真和试验验证。结果表明:建立的仿真计算模型能很好地模拟SCR系统的催化反应过程;温度是影响SCR催化器NO_x转化效率最主要的因素,SCR催化器最佳反应温度范围为180～500℃,催化器转化效率达95%以上,不同O₂质量分数对NO_x转化效率有一定的影响,且变化程度随着O₂质量分数的变化而有所不同;在排气中适当增加NO_x中NO₂的质量占比,可以提高催化器转化效率且使NO_x转化效率均能保持在较高水平,但NO₂质量所占比例要控制在50%以内。     

预喷射控制算法在电控单体泵柴油机上的应用

预喷射技术可以降低噪声和排放,是满足欧Ⅲ以上排放法规的主要解决途径之一。基于电控单体泵燃油喷射系统柴油机进行研究,采用中断环方式实现预喷射控制算法,通过在DDC 2000电控单体泵柴油机上安装缸压传感器和喷油嘴端压力传感器进行试验。结果表明,在单体泵燃油喷射系统上,采用合适的控制算法和执行器驱动,能很好地实现预喷射并取得良好结果。该算法独立于硬件平台,可以用于电控单体泵柴油机和共轨柴油机的喷射控制。     

机械泵式柴油机的双燃料系统电控单元研发

以天然气为清洁替代燃料,研究目前市场存量较大的机械泵式柴油机的天然气-柴油双燃料技术改装.电控系统是柴油机进行双燃料应用技术的核心,基于双燃料系统的总体性能要求研发电控单元,包括:主控系统、模拟信号处理、执行器驱动等电路模块,并提出以燃油喷射压力的变化信号作为控制天然气喷气时刻的理论依据和控制方法.台架试验表明:研发的电控系统能够实现各传感器数据采集,满足天然气喷嘴和步进电机控制性能的要求,具有较好的可行性和可靠性.     

增压直喷柴油机EGR系统开发及试验分析

研究了增压直喷柴油机采用废气再循环(EGR)技术及其应用,设计了一套电控系统以降低NOx的排放．通过发动机负荷特性试验的对比分析,证实了所设计的EGR系统的实际控制效果．     

基于PLC控制的闭式循环柴油机系统实现

柴油机排出的废气被回收到混合箱与纯氧气混合，形成“人造大气”，由此作为柴油机的进气，实现柴油机闭式循环工作．闭式循环柴油机系统中，控制系统基于可编程控制器设计，利用INTOUCH7．0编制的监控界面，实现了系统工作参数实时显示、采集及故障报警．     

QC4110柴油机曲轴铸造工艺的设计

分析了QC4110柴油机曲轴现行铸造工艺与铸件缺陷的关系,设计了一个新的铸造工艺方案,实施后收到了良好的效果.     

柴油机排放控制系统耐久性试验前后排放特性分析

在AVL发动机试验台架上,对国Ⅳ柴油机进行排气污染物排放控制系统发动机台架耐久性试验。在耐久性试验前后,对该柴油机均进行了欧洲稳态循环(ESC)和欧洲瞬态循环(ETC)试验,并利用AVL AMA i60排放测量系统对排放物进行检测分析。试验结果表明,耐久性试验前后,气体污染物排放随工况的变化趋势基本一致;经耐久性试验后,NOx排放量基本无变化,CO,HC和PM排放,在ETC试验分别增加了67%,508%和85%,而在ESC试验其变化较小;柴油机在耐久性试验前后均满足国Ⅳ排放标准,排气污染物排放控制系统符合国标GB 20890-2007要求。     

柴油机螺旋进气道的三维造型设计

螺旋进气道的设计是个难点,使用传统的方法很难对其进行准确的描述,也难以对气道流动特性进行精确研究．通过确定螺旋进气道的主要设计参数,进行螺旋进气道的计算机三维造型设计,可以实现螺旋气道的精确造型、以气缸直径102mm的直喷式柴油机的螺旋进气道为例,使用Pro／E对其进行了三维造型设计,并将三维模型载入Fluent中进行仿真计算,得到的计算值与试验值基本一致．结果表明：计算机构造的三维模型能很好地模拟螺旋气道,这为研究螺旋气道提供了新的方法．