基于模型的氧化催化器温度控制研究
发布时间：2021-01-20 15:20
随着排放法规要求的不断提高,发动机尾气后处理装置的作用越来越重要。目前,DOC+DPF+SCR的结构是重型柴油机面向国V以上排放法规的主流方案,其中DOC除了用于氧化尾气中的NO、CO和HC外,更主要的作用是通过燃油后喷控制DOC下游的出口温度,从而实现DPF的主动再生。DPF主动再生对DOC温度的控制有很高的要求,温度过低无法启动主动再生,而温度过高则可能损坏DPF载体。因此,DOC出口温度的精确控制具有重要意义。本文针对DOC温度控制方法进行了深入的研究,建立了面向控制的DOC系统的动态特性模型,利用实验验证了该模型的准确性。基于该模型分别设计了PID和模型预测控制器（MPC）闭环控制器,通过仿真对不同控制方法的控制性能进行了比较分析。首先,设计了DOC的数学模型,并进行了实验标定和验证。调研了国内外DOC温度场的建模方法,分析总结了影响DOC温度场的主要物理化学过程,利用热力学、流体力学、传热学和化学反应动力学的基本原理,建立DOC的温度场的偏微分方程组数学描述。面向控制算法设计的需求,对DOC的温度场描述进行轴向离散化,将其简化为高阶带时滞的线性模型。通过发动机台架实验对所得到...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
博世公司DOC系统辅助DPF主动再生结构示意图
z 的二阶偏导项表征了扩散导热，气固温差项表征对流换热，固相方程的最后一项表征了还原物质化学反应放热。由于发动机尾气流经 DOC 系统时，其流体雷诺数（Pe ）大于 50，因此这里可以忽略扩散导热项。其物理意义如图 2.1 所示：
图 2. 2 DOC 系统简化模型示意图由于固相的轴向扩散导热在整个传热过程中并不是特别重要[33-34]，这里可略。对于 DOC 系统模型参数进行一定的整理可以得到如下的简化 DOC 系型公式，如公式 2.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻型汽油车国六排放控制技术应用[J]. 吴旭辉. 机电技术. 2017(03)
[2]完善相关法律法规 控制汽车尾气排放[J]. 佟琳. 现代经济信息. 2016(11)
[3]基于积分时滞系统史密斯预估器的研究[J]. 丁晓迪,崔宝同. 计算机系统应用. 2016(03)
[4]Multi-constrained model predictive control for autonomous ground vehicle trajectory tracking[J]. 龚建伟,徐威,姜岩,刘凯,郭红芬,孙银健. Journal of Beijing Institute of Technology. 2015(04)
[5]汽车尾气污染的生成机理和影响因素以及治理方法[J]. 王丽娜. 科技展望. 2015(11)
[6]采用缸内后喷和排气管喷油的DOC辅助DPF再生技术的研究[J]. 刘宏威,张凯凯,姚广涛,张卫锋,资新运. 汽车工程. 2015(04)
[7]柴油机DOC辅助DPF再生燃油喷射规律的优化[J]. 李顶根,朱红雨,成晓北. 车用发动机. 2015(01)
[8]史密斯PID控制在滤后投氯控制系统中的应用[J]. 唐思炜. 自动化应用. 2015(01)
[9]全球各国柴油机排放法规一览[J]. 徐天爽. 建设机械技术与管理. 2014(06)
[10]基于数学模型的DPF再生控制策略仿真和优化[J]. 黄开胜,张尧,马晗清,欧阳倩瑜. 汽车技术. 2014(05)
博士论文
[1]NTP低温再生DPF的机理及影响因素研究[D]. 施蕴曦.江苏大学 2017
[2]基于状态估计的智能车辆碰撞避免研究[D]. 于宏啸.北京工业大学 2015
[3]机电复合传动系统实时功率分配优化控制研究[D]. 郑海亮.北京理工大学 2015
[4]中国城市发展中的环境问题研究[D]. 刘驰.武汉大学 2012
[5]DOC辅助DPF再生方法研究[D]. 张德满.南京航空航天大学 2011
[6]基于喷油助燃再生的柴油车颗粒物后处理技术研究[D]. 李新.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]柴油机颗粒捕集器主动再生过程试验研究[D]. 李传东.烟台大学 2017
[2]低碳城市建设视角下的雾霾防治问题研究[D]. 王晶晶.东南大学 2017
[3]满足国六标准的汽油机颗粒捕集器（GPF）的试验研究[D]. 李配楠.合肥工业大学 2017
[4]面向控制的DOC建模研究[D]. 刁庆华.吉林大学 2016
[5]我国雾霾治理的法律问题研究[D]. 杨淳惟.沈阳工业大学 2016
[6]自主车队的纵向协同控制技术研究[D]. 王沛东.国防科学技术大学 2015
[7]重型柴油机碳烟捕集及主动再生特性的研究[D]. 曹东晓.清华大学 2015
[8]时滞系统PID参数三维稳定域研究[D]. 石江伟.南京理工大学 2010
[9]时滞系统控制方法的研究[D]. 刘明鑫.北京化工大学 2009
[10]工业过程PID控制器的设计与性能评价研究[D]. 王鹤曾.浙江大学 2004
本文编号：2989283
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
博世公司DOC系统辅助DPF主动再生结构示意图
z 的二阶偏导项表征了扩散导热，气固温差项表征对流换热，固相方程的最后一项表征了还原物质化学反应放热。由于发动机尾气流经 DOC 系统时，其流体雷诺数（Pe ）大于 50，因此这里可以忽略扩散导热项。其物理意义如图 2.1 所示：
图 2. 2 DOC 系统简化模型示意图由于固相的轴向扩散导热在整个传热过程中并不是特别重要[33-34]，这里可略。对于 DOC 系统模型参数进行一定的整理可以得到如下的简化 DOC 系型公式，如公式 2.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻型汽油车国六排放控制技术应用[J]. 吴旭辉. 机电技术. 2017(03)
[2]完善相关法律法规 控制汽车尾气排放[J]. 佟琳. 现代经济信息. 2016(11)
[3]基于积分时滞系统史密斯预估器的研究[J]. 丁晓迪,崔宝同. 计算机系统应用. 2016(03)
[4]Multi-constrained model predictive control for autonomous ground vehicle trajectory tracking[J]. 龚建伟,徐威,姜岩,刘凯,郭红芬,孙银健. Journal of Beijing Institute of Technology. 2015(04)
[5]汽车尾气污染的生成机理和影响因素以及治理方法[J]. 王丽娜. 科技展望. 2015(11)
[6]采用缸内后喷和排气管喷油的DOC辅助DPF再生技术的研究[J]. 刘宏威,张凯凯,姚广涛,张卫锋,资新运. 汽车工程. 2015(04)
[7]柴油机DOC辅助DPF再生燃油喷射规律的优化[J]. 李顶根,朱红雨,成晓北. 车用发动机. 2015(01)
[8]史密斯PID控制在滤后投氯控制系统中的应用[J]. 唐思炜. 自动化应用. 2015(01)
[9]全球各国柴油机排放法规一览[J]. 徐天爽. 建设机械技术与管理. 2014(06)
[10]基于数学模型的DPF再生控制策略仿真和优化[J]. 黄开胜,张尧,马晗清,欧阳倩瑜. 汽车技术. 2014(05)
博士论文
[1]NTP低温再生DPF的机理及影响因素研究[D]. 施蕴曦.江苏大学 2017
[2]基于状态估计的智能车辆碰撞避免研究[D]. 于宏啸.北京工业大学 2015
[3]机电复合传动系统实时功率分配优化控制研究[D]. 郑海亮.北京理工大学 2015
[4]中国城市发展中的环境问题研究[D]. 刘驰.武汉大学 2012
[5]DOC辅助DPF再生方法研究[D]. 张德满.南京航空航天大学 2011
[6]基于喷油助燃再生的柴油车颗粒物后处理技术研究[D]. 李新.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]柴油机颗粒捕集器主动再生过程试验研究[D]. 李传东.烟台大学 2017
[2]低碳城市建设视角下的雾霾防治问题研究[D]. 王晶晶.东南大学 2017
[3]满足国六标准的汽油机颗粒捕集器（GPF）的试验研究[D]. 李配楠.合肥工业大学 2017
[4]面向控制的DOC建模研究[D]. 刁庆华.吉林大学 2016
[5]我国雾霾治理的法律问题研究[D]. 杨淳惟.沈阳工业大学 2016
[6]自主车队的纵向协同控制技术研究[D]. 王沛东.国防科学技术大学 2015
[7]重型柴油机碳烟捕集及主动再生特性的研究[D]. 曹东晓.清华大学 2015
[8]时滞系统PID参数三维稳定域研究[D]. 石江伟.南京理工大学 2010
[9]时滞系统控制方法的研究[D]. 刘明鑫.北京化工大学 2009
[10]工业过程PID控制器的设计与性能评价研究[D]. 王鹤曾.浙江大学 2004
本文编号：2989283
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