基于数据驱动的柴油机后处理装置服役过程中性能估计

发布时间：2020-04-26 10:08

【摘要】：我国部分在用柴油车排放严重超过法规的要求,强制淘汰此类车辆会造成较大的经济负担,因此由政府牵头在我国多地开展了在用柴油车排放控制后处理装置改造项目,项目采用DOC+CDPF的技术路线,有效地降低了此类车辆的排放污染。后处理装置在其服役过程中会发生破损、堵塞等现象,对车辆性能造成较大的影响,因此需要对后处理装置性能实施监测。本文以DOC和CDPF耦合的CRT型后处理装置为研究对象,研究其性能影响因素及影响规律,并针对其服役过程中出现的故障问题,提出性能估计方法。在详细分析了DOC和CDPF工作过程中的物理化学现象基础上,建立了DOC和CDPF的温度和压降理论模型。根据后处理装置的结构参数,基于GTPower建立了一维仿真模型,通过台架实验和实车数据验证了模型的性能。研究了稳态工况下排气组分、排气质量流量和排气温度等因素对后处理装置的影响规律;研究了过渡工况下排气温度突变、不同质量流量和碳载量对后处理装置温度传递现象的影响规律。在道路工况下,对后处理装置堵塞和破损故障进行了仿真研究,根据不同故障形式和故障程度对后处理装置传感器测点温度的影响规律,提出了基于温差累计值的性能估计方法和基于温度相关性的性能估计方法,方法利用统计学手段,在正常行驶过程中可以消除路况高频变化所带来的影响。开发了排放控制后处理装置远程监测系统,利用系统采集了1800余辆改造在用车后处理装置数据,并对原始数据进行预处理。以两辆典型车辆为例,对后处理装置温度数据进行分析,研究表明:在幅值域上,正常后处理装置的三个测点温度分布相对集中,温差呈现类似以0为均值的正态分布;后处理装置堵塞会导致出口温度偏离其他测点温度,温差则大多分布于正半轴。在时差域上,正常后处理装置的延迟时间稳定在30~40s内;而堵塞后处理装置的延迟时间从42s增大至76s。同时也验证了性能估计方法的有效性。本文对后处理装置的性能影响因素及规律进行了研究,提出了适用于在用车改造的后处理装置性能估计方法,对在用车后处理装置改造项目及后处理装置性能远程监测有一定的应用价值。
【图文】：

加载过程,微粒,壁面,载体

此外孔道中发生的催化氧化反应释放的热量也会提高出口温度。排速升高会使局部压力损失和孔道沿程压力损失都增大，总压降随之增大。由度会影响排气的体积流量，因此也会影响 DOC 压降。.2 CDPF 工作机理及理论模型.2.1 CDPF 工作机理分析壁流式 CDPF 过滤体也采用蜂窝孔道结构，但与 DOC 不同的是，CDPF道只有一侧导通。入口孔道的出口封堵，出口孔道的入口封堵，入口孔道和孔道呈十字式包围彼此。当排气进入入口孔道后，由于压力作用，排气被迫孔壁面空隙中流过，碳烟微粒因此沉积在壁面上。利用可视化实验，可以清看到微粒沉积的过程[49]，如图 2-3 所示。

结构图,孔道,横截面,结构图

入口孔道出口孔道（堵塞）图2-5 已加载 CDPF 孔道横截面结构图由图 2-4 可以看出，排气流过 CDPF 过滤体时会穿过多层介质，，此时会伴随着压降产生。其中1ΔP 为进入孔道时流体收缩造成的压降，2Δ P为入口孔道内的沿程压力损失，3ΔP 为排气穿过碳烟层造成的压降，4Δ P为排气穿过壁面孔隙造成的压降，5ΔP 为出口孔道内的沿程压力损失，6Δ P为流出通道时流体扩张造成的压降。图 2-5 表示已加载孔道横截面结构图。CDPF 的过滤体上也涂覆了类似于 DOC 的催化剂涂层。催化剂可以促进基底接触层碳烟的氧化
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.172

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