大功率柴油机尿素喷射系统匹配设计与性能研究
发布时间：2021-12-15 17:42
发动机尾气排放是造成环境污染的重要因素之一,各个国家颁布的排放法规日益严格。SCR技术是柴油机尾气后处理中去除氮氧最高效的方法,通过向排气管中喷射定量尿素水溶液,分解产生的氨气在催化剂作用下与NOx发生反应,使排气中氮氧含量达到法规限值要求。当前市场上主要是小功率柴油机的SCR系统,面对排放法规的升级,本文针对大功率400 kW1200 kW船用柴油机设计一款气助式尿素喷射系统,使柴油机排放达到Tire III世界统一水平。对某型号喷枪进行模拟仿真,研究1.0 bar、1.5 bar、2.0 bar气路压力和尿素喷射量为4.5 L/h、12 L/h、22.5 L/h的喷枪内部流场,并导出相关参数仿真外部流场的喷雾特性,仿真发现气助压力越高,喷雾SMD越小,有利于尿素分解。对设计的尿素喷射系统进行离线测试,包括尿素泵计量精度、喷雾特性、耗气量。为了验证多泵并联尿素喷射系统的可行性,测试了不同气路压力和不同喷射量下单泵和多泵并联方式的喷射计量精度。气助压力下低喷射量时计量精度偏低,随着喷射背压升高喷射量有降低的趋势。单泵和三泵并联形式的计量精度相近,说明泵工作时的相互...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究及现状
1.2.1 SCR系统发展及工作原理
1.2.2 国内外现状
1.3 研究内容与方法
第二章 总体方案及喷雾仿真模型
2.1 尿素喷射方案分析
2.1.1 常规气助式尿素喷射系统
2.1.2 常规非气助式尿素喷射系统
2.1.3 两种尿素喷射系统对比分析
2.1.4 尿素喷射系统方案设计
2.2 喷枪三维模型及流场仿真模型
2.2.1 喷枪三维模型
2.2.2 基本控制方程
2.2.3 两相控制方程及离散相模型
2.2.4 流场边界条件及模型
2.3 喷雾特性测试点选取
2.4 本章小结
第三章 尿素喷雾特性仿真
3.1 喷雾特性指标
3.1.1 液滴粒径
3.1.2 喷雾锥角
3.1.3 液滴初始速度
3.2 喷嘴内两相流流场分析
3.3 不同边界条件下喷雾粒径模拟仿真
3.4 本章小结
第四章 尿素喷射系统离线测试
4.1 试验项目
4.2 试验方案
4.2.1 计量精度测试
4.2.2 不同压力对计量精度的影响测试
4.2.3 喷雾特性测试
4.2.4 耗气量测试
4.3 试验结果分析
4.3.1 计量精度测试结果分析
4.3.2 不同压力对计量精度的影响分析
4.3.3 尿素喷雾特性测试结果分析
4.3.4 耗气量测试结果分析
4.4 本章小结
第五章 尿素喷射控制策略及仿真测试
5.1 基于MATLAB/Simulink的尿素喷射量控制策略
5.1.1 SCR系统工作原理
5.1.2 喷射系统尿素喷射控制设计
5.2 尿素喷射系统控制策略仿真测试
5.2.1 发动机废气流量仿真测试
5.2.2 发动机NOx质量流量仿真测试
5.3 本章小结
第六章 台架匹配验证
6.1 试验台架主机及测试设备
6.2 尿素喷射量确定
6.3 排放结果验证
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机SCR系统车用尿素喷雾特性仿真与试验研究[J]. 刘磊,邓成林. 车用发动机. 2018(05)
[2]SCR系统高精度隔膜计量泵设计与试验[J]. 杨凯,廖义德,陈绪兵,贾原杰,卢尧君. 农业机械学报. 2018(07)
[3]柴油机SCR系统排气管壁沉积物影响因素仿真[J]. 钱枫,吕林,杨栋. 内燃机学报. 2018(02)
[4]柴油机SCR尿素结晶分析研究[J]. 朱明健,胡振奇,陈霍,姚本容. 现代车用动力. 2017(03)
[5]机动车实际行驶排放测试系统研究现状[J]. 葛蕴珊,丁焰,尹航. 汽车安全与节能学报. 2017(02)
[6]Urea-SCR系统尿素结晶现象分析及解决方案[J]. 白凤月,温邦耀,白书战. 山东大学学报(工学版). 2017(04)
[7]Mn基低温SCR催化剂的抗H2O、抗SO2研究进展[J]. 李晨露,唐晓龙,易红宏,高凤雨,李婧颖,储超,张润草. 化工进展. 2017(03)
[8]基于氨存储特性修正的Urea-SCR喷射控制策略研究[J]. 马明,彭升平,马永兵,胡静,华伦. 汽车技术. 2016(09)
[9]SCR排气流量模型应用研究[J]. 郑贵聪,陆国栋. 内燃机工程. 2017(05)
[10]SCR系统尿素水溶液喷雾分解影响因素数值模拟[J]. 王军,王兴华,季亮,董彦,赵卫东. 农业机械学报. 2016(10)
博士论文
[1]柴油机Urea-SCR系统还原剂添加过程的基础研究[D]. 干旭波.浙江大学 2016
[2]柴油机SCR技术尿素喷雾热分解及氨存储特性的试验研究[D]. 赵彦光.清华大学 2012
[3]重型柴油机SCR尿素喷射控制策略研究[D]. 张建锐.吉林大学 2011
硕士论文
[1]基于MATLAB/Simulink的柴油机SCR系统控制软件研究[D]. 周大伟.江苏大学 2017
[2]SCR催化反应单元性能研究[D]. 刘轶.上海工程技术大学 2013
[3]柴油机Urea-SCR系统喷嘴喷射雾化数值仿真及试验[D]. 何利华.湖南大学 2012
本文编号：3536865
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究及现状
1.2.1 SCR系统发展及工作原理
1.2.2 国内外现状
1.3 研究内容与方法
第二章 总体方案及喷雾仿真模型
2.1 尿素喷射方案分析
2.1.1 常规气助式尿素喷射系统
2.1.2 常规非气助式尿素喷射系统
2.1.3 两种尿素喷射系统对比分析
2.1.4 尿素喷射系统方案设计
2.2 喷枪三维模型及流场仿真模型
2.2.1 喷枪三维模型
2.2.2 基本控制方程
2.2.3 两相控制方程及离散相模型
2.2.4 流场边界条件及模型
2.3 喷雾特性测试点选取
2.4 本章小结
第三章 尿素喷雾特性仿真
3.1 喷雾特性指标
3.1.1 液滴粒径
3.1.2 喷雾锥角
3.1.3 液滴初始速度
3.2 喷嘴内两相流流场分析
3.3 不同边界条件下喷雾粒径模拟仿真
3.4 本章小结
第四章 尿素喷射系统离线测试
4.1 试验项目
4.2 试验方案
4.2.1 计量精度测试
4.2.2 不同压力对计量精度的影响测试
4.2.3 喷雾特性测试
4.2.4 耗气量测试
4.3 试验结果分析
4.3.1 计量精度测试结果分析
4.3.2 不同压力对计量精度的影响分析
4.3.3 尿素喷雾特性测试结果分析
4.3.4 耗气量测试结果分析
4.4 本章小结
第五章 尿素喷射控制策略及仿真测试
5.1 基于MATLAB/Simulink的尿素喷射量控制策略
5.1.1 SCR系统工作原理
5.1.2 喷射系统尿素喷射控制设计
5.2 尿素喷射系统控制策略仿真测试
5.2.1 发动机废气流量仿真测试
5.2.2 发动机NOx质量流量仿真测试
5.3 本章小结
第六章 台架匹配验证
6.1 试验台架主机及测试设备
6.2 尿素喷射量确定
6.3 排放结果验证
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机SCR系统车用尿素喷雾特性仿真与试验研究[J]. 刘磊,邓成林. 车用发动机. 2018(05)
[2]SCR系统高精度隔膜计量泵设计与试验[J]. 杨凯,廖义德,陈绪兵,贾原杰,卢尧君. 农业机械学报. 2018(07)
[3]柴油机SCR系统排气管壁沉积物影响因素仿真[J]. 钱枫,吕林,杨栋. 内燃机学报. 2018(02)
[4]柴油机SCR尿素结晶分析研究[J]. 朱明健,胡振奇,陈霍,姚本容. 现代车用动力. 2017(03)
[5]机动车实际行驶排放测试系统研究现状[J]. 葛蕴珊,丁焰,尹航. 汽车安全与节能学报. 2017(02)
[6]Urea-SCR系统尿素结晶现象分析及解决方案[J]. 白凤月,温邦耀,白书战. 山东大学学报(工学版). 2017(04)
[7]Mn基低温SCR催化剂的抗H2O、抗SO2研究进展[J]. 李晨露,唐晓龙,易红宏,高凤雨,李婧颖,储超,张润草. 化工进展. 2017(03)
[8]基于氨存储特性修正的Urea-SCR喷射控制策略研究[J]. 马明,彭升平,马永兵,胡静,华伦. 汽车技术. 2016(09)
[9]SCR排气流量模型应用研究[J]. 郑贵聪,陆国栋. 内燃机工程. 2017(05)
[10]SCR系统尿素水溶液喷雾分解影响因素数值模拟[J]. 王军,王兴华,季亮,董彦,赵卫东. 农业机械学报. 2016(10)
博士论文
[1]柴油机Urea-SCR系统还原剂添加过程的基础研究[D]. 干旭波.浙江大学 2016
[2]柴油机SCR技术尿素喷雾热分解及氨存储特性的试验研究[D]. 赵彦光.清华大学 2012
[3]重型柴油机SCR尿素喷射控制策略研究[D]. 张建锐.吉林大学 2011
硕士论文
[1]基于MATLAB/Simulink的柴油机SCR系统控制软件研究[D]. 周大伟.江苏大学 2017
[2]SCR催化反应单元性能研究[D]. 刘轶.上海工程技术大学 2013
[3]柴油机Urea-SCR系统喷嘴喷射雾化数值仿真及试验[D]. 何利华.湖南大学 2012
本文编号：3536865
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