柴油机nh_3-scr系统匹配及控制策略研究

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1、柴油机NH3-SCR系统匹配及控制策略研究单志亮2015年01月中图分类号：UDC分类号：柴油机NH3-SCR系统匹配及控制策略研究作者姓名单志亮学院名称机械与车辆学院指导教师郝利君副教授答辩委员会主席张红光教授申请学位工学硕士学科专业动力工程与工程热物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchonMatchingandControlStrategyofNH3-SCRsystemforDieselEngineCandidateName：ZhiliangShanSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFaculty

2、Mentor:Prof.LijunHaoChair,ThesisCommittee：Prof.HongguangZhangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写

3、过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要由于尿素SCR系统存在尿素低温下不能热解水解为氨气，而导致的实际尿素SCR系统低温活性不足、沉积阻塞排气管道等问题，在本文采用NH3-SCR系统直接向排气系统喷射氨气代替尿素水溶液，以提高净化效果。为解决NH3-SCR存在的氨泄漏和氮氧化物转化率不高及瞬态工况响应等问题，本文针对柴油机NH3-SCR后处理系统进行了深入研究。主要通过稳态实验研究了NH3-SCR与柴油机匹配和系统各因素

4、对催化特性的影响，通过瞬态实验对柴油机瞬态工况NOx原排变化进行研究和修正预测，提出了基于标定脉谱的喷射控制策略并进行了试验验证。论文对SCR系统进行了发动机台架实验研究，在稳态工况下研究了尿素SCR、NH3-SCR系统的性能的差异。ESC循环实验结果表明使用NH3-SCR的NOx平均转化效率优于尿素SCR系统，尤其是在三个低负荷点处平均要高出15.67%；在排气温度低于300℃时，应用NH3-SCR系统都能改善SCR系统的NOx排放且改善效果而受空速影响不大；在低温段（200℃到300℃之间）分子筛催化剂的NOx转化效率明显高于钒基催化剂的。但在此后随温度升高后者的NOx转化

5、效率赶上并反超前者（从325℃处起）；催化剂饱和储氨量受温度和空速影响明显，尤其是从低温低空速工况短时间内向高温高空速工况转换时，可能会导致氨泄漏的发生。采用瞬态工况测试系统对柴油机进行瞬态工况实验研究，结果表明各参数的响应时间与瞬变加载时间、负荷变化量和转矩变化量关系密切，分析其原因并提出了瞬态响应的评价指标-滞后倍数；利用MATLAB/Model-BaseCalibration选取多项式函数建模对瞬态NOx排放进行修正预测。设计了基于标定脉谱的氨气喷射控制策略，并通过软件仿真进行了验证。其中包括带瞬态修正的发动机的NOx原始排放算法；氨气喷射量计算算法，及利用温度、储氨等参

6、数对喷射量进行了修正的算法。关键词：柴油机；NH3-SCR；NOx排放；瞬态工况；氨喷射控制策略；IAbstractDuetoureacan’tbehydrolyzedtoNH3atlowtemperature,theNOxconversionefficiencywillbereducedandthesedimentarywillblocktheexhaustpipeintheactuallUrea-SCRsystem.InthisdissertationaNH3-SCRsystemwhichinjectNH3directlyintotheexhaustpipeinsteado

7、finjectingureatoimprovetheeffectofpurification.ThemainresearchesofthisdissertationincludematchingofNH3-SCRsystemandtheeffctsbydifferentfactorsbysteady-stateexperiments;researchofNOxemissionandtobecorrectedpredictedwithaquardraticpolynomialbytransie