基于NRSC的非道路柴油机后处理系统的匹配设计和优化研究
发布时间：2022-05-08 12:44
随着我国环境保护进程的加速,柴油机行业的排放标准也随之提高,非道路四阶段排放法规即将实施,相比于三阶段法规而言,四阶段排放限制在PM减少90%,NOx减少12%,HC减少12%。经研究,DOC+DPF+SCR的发动机复合式后处理系统能够有效的实现对HC、CO、PM和NOx的净化,同时不依赖发动机机内净化,对发动机有较少的改造,能够较快速实现发动机减排的要求,具有良好经济性。因此本文围绕非道路四阶段的后处理匹配设计开展研究,对DOC+DPF+SCR的复合式后处理系统进行了研究,首先进行了发动机台架试验以获得仿真所需的边界条件,随后搭建了发动机整机模型,分别从DOC、DPF和SCR的结构入手,分析了系统各单元对排放物的净化能力,并且在发动机台架进行了后处理系统验证,同时对DOC、DPF和SCR工作策略进行了进一步优化,对发动机后处理系统的设计具有一定的指导意义。本文以某非道路用四缸高压共轨电控增压柴油机为研究对象,围绕非道路四阶段后处理系统匹配设计开展研究,以非道路稳态循环工况（the Non-Road Steady Cycle,NRSC）结果为评价标准。首先根据柴油机后处理系统的工作特性...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景及研究意义
1.2 非道路用柴油机排放法规
1.3 污染物的生成机理及后处理的技术路线
1.31 NO_x的生成机理
1.32 碳烟的生成机理
1.33 后处理的技术路线
1.4 研究思路
第二章 发动机整机建模与整机实验验证
2.1 发动机台架布置
2.11 实验用柴油机参数
2.12 试验台架及测量设备
2.2 NRSC稳态实验方法
2.21 工况选择
2.22 污染物的计算
2.3 整机仿真模型的搭建
2.31 基本流动方程
2.32 燃烧模型
2.4 柴油机整机模型
2.5 发动机模型验证
2.6 本章小结
第三章 发动机后处理系统的设计与优化
3.1 DOC的系统设计
3.11 化学反应动力学
3.12 DOC系统建模
3.13 DOC系统载体匹配
3.2 DPF的结构设计
3.21 DFPF系统建模
3.22 DPF系统载体匹配
3.3 SCR的结构设计
3.31 SCR系统的工作原理
3.32 SCR系统建模
3.33 SCR系统载体匹配
3.4 本章小结
第四章 后处理系统性能验证
4.1 引言
4.2 仿真模型耦合计算
4.3 发动机台架试验
4.4 排放结果验证
4.5 DOC升温与DPF主动再生策略
4.6 NRSC循环SCR尿素喷射策略优化
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文及专利
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced selective catalytic reduction of NO with NH3 via porous micro-spherical aggregates of Mn–Ce–Fe–Ti mixed oxide nanoparticles[J]. Junqi Tian,Ke Zhang,Wei Wang,Fu Wang,Jianming Dan,Shengchao Yang,Jinli Zhang,Bin Dai,Feng Yu. Green Energy & Environment. 2019(03)
[2]柴油机DOC+SCR系统NOx转化效率影响因素研究[J]. 陈韬,谢辉,高国有,王维,回春. 汽车工程学报. 2017(05)
[3]小型柴油机DPF选型试验分析研究[J]. 刘琦,曹明柱,王晓鹏,卢大威. 内燃机与配件. 2017(17)
[4]结构参数对柴油机微粒捕集器捕集特性的影响[J]. 汤东,王希凡,未建飞,赵岑. 江苏大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]DOC与SCR系统在轻型柴油机中的应用研究[J]. 游靖,朱浩,邓红喜,罗福强. 广西大学学报(自然科学版). 2016(05)
[6]国内外非道路柴油机排放现状分析[J]. 陈雪,李晨贞,钱挺,王红凌. 小型内燃机与车辆技术. 2016(01)
[7]车用增压柴油机全工况燃烧放热规律分析[J]. 梁辰,崔毅,陶一凯,邓康耀. 内燃机工程. 2014(05)
[8]我国典型工程机械燃油消耗量及排放清单研究[J]. 李东玲,吴烨,周昱,杜譞,傅立新. 环境科学. 2012(02)
[9]非道路用柴油机排放控制现状与发展趋势研究[J]. 李玉刚,向梁山,罗马吉,丁洪春. 中国水运(下半月). 2010(04)
[10]内燃叉车排放标准及国产叉车达标现状[J]. 徐庆华,任家权. 工程机械. 2008(11)
博士论文
[1]基于热管理的柴油机微粒及NOx排放控制技术研究[D]. 唐蛟.山东大学 2015
[2]基于POC和SCR技术降低车用柴油机颗粒物和氮氧化物排放的研究[D]. 刘洋.山东大学 2015
[3]满足国Ⅳ排放法规的DMCC柴油机及其道路试验研究[D]. 刘军恒.天津大学 2014
[4]降低车用柴油机NOx排放的SCR技术控制策略研究[D]. 佟德辉.山东大学 2009
[5]利用选择性催化还原反应（SCR）降低车用柴油机氮氧化物的技术研究[D]. 陶建忠.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于模型的柴油机排放虚拟标定平台开发[D]. 徐文杰.山东大学 2019
[2]基于WHSC的重型柴油机后处理系统匹配设计[D]. 白凤月.山东大学 2018
[3]基于DOC的柴油/天然气双燃料发动机排放的数值模拟与试验研究[D]. 王佳炜.江苏大学 2018
[4]基于模型的柴油机氧化催化转化器故障诊断研究[D]. 胡天相.吉林大学 2017
[5]柴油机尿素SCR催化器数值模拟及结构优化研究[D]. 张福杰.湖南大学 2012
[6]汽车尾气氮氧化物排放控制的详细机理研究[D]. 秦长城.大连理工大学 2007
[7]基于GT-FUEL的二甲基醚燃油喷射过程数值模拟[D]. 刘新军.华中科技大学 2005
本文编号：3651689
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景及研究意义
1.2 非道路用柴油机排放法规
1.3 污染物的生成机理及后处理的技术路线
1.31 NO_x的生成机理
1.32 碳烟的生成机理
1.33 后处理的技术路线
1.4 研究思路
第二章 发动机整机建模与整机实验验证
2.1 发动机台架布置
2.11 实验用柴油机参数
2.12 试验台架及测量设备
2.2 NRSC稳态实验方法
2.21 工况选择
2.22 污染物的计算
2.3 整机仿真模型的搭建
2.31 基本流动方程
2.32 燃烧模型
2.4 柴油机整机模型
2.5 发动机模型验证
2.6 本章小结
第三章 发动机后处理系统的设计与优化
3.1 DOC的系统设计
3.11 化学反应动力学
3.12 DOC系统建模
3.13 DOC系统载体匹配
3.2 DPF的结构设计
3.21 DFPF系统建模
3.22 DPF系统载体匹配
3.3 SCR的结构设计
3.31 SCR系统的工作原理
3.32 SCR系统建模
3.33 SCR系统载体匹配
3.4 本章小结
第四章 后处理系统性能验证
4.1 引言
4.2 仿真模型耦合计算
4.3 发动机台架试验
4.4 排放结果验证
4.5 DOC升温与DPF主动再生策略
4.6 NRSC循环SCR尿素喷射策略优化
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文及专利
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced selective catalytic reduction of NO with NH3 via porous micro-spherical aggregates of Mn–Ce–Fe–Ti mixed oxide nanoparticles[J]. Junqi Tian,Ke Zhang,Wei Wang,Fu Wang,Jianming Dan,Shengchao Yang,Jinli Zhang,Bin Dai,Feng Yu. Green Energy & Environment. 2019(03)
[2]柴油机DOC+SCR系统NOx转化效率影响因素研究[J]. 陈韬,谢辉,高国有,王维,回春. 汽车工程学报. 2017(05)
[3]小型柴油机DPF选型试验分析研究[J]. 刘琦,曹明柱,王晓鹏,卢大威. 内燃机与配件. 2017(17)
[4]结构参数对柴油机微粒捕集器捕集特性的影响[J]. 汤东,王希凡,未建飞,赵岑. 江苏大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]DOC与SCR系统在轻型柴油机中的应用研究[J]. 游靖,朱浩,邓红喜,罗福强. 广西大学学报(自然科学版). 2016(05)
[6]国内外非道路柴油机排放现状分析[J]. 陈雪,李晨贞,钱挺,王红凌. 小型内燃机与车辆技术. 2016(01)
[7]车用增压柴油机全工况燃烧放热规律分析[J]. 梁辰,崔毅,陶一凯,邓康耀. 内燃机工程. 2014(05)
[8]我国典型工程机械燃油消耗量及排放清单研究[J]. 李东玲,吴烨,周昱,杜譞,傅立新. 环境科学. 2012(02)
[9]非道路用柴油机排放控制现状与发展趋势研究[J]. 李玉刚,向梁山,罗马吉,丁洪春. 中国水运(下半月). 2010(04)
[10]内燃叉车排放标准及国产叉车达标现状[J]. 徐庆华,任家权. 工程机械. 2008(11)
博士论文
[1]基于热管理的柴油机微粒及NOx排放控制技术研究[D]. 唐蛟.山东大学 2015
[2]基于POC和SCR技术降低车用柴油机颗粒物和氮氧化物排放的研究[D]. 刘洋.山东大学 2015
[3]满足国Ⅳ排放法规的DMCC柴油机及其道路试验研究[D]. 刘军恒.天津大学 2014
[4]降低车用柴油机NOx排放的SCR技术控制策略研究[D]. 佟德辉.山东大学 2009
[5]利用选择性催化还原反应（SCR）降低车用柴油机氮氧化物的技术研究[D]. 陶建忠.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于模型的柴油机排放虚拟标定平台开发[D]. 徐文杰.山东大学 2019
[2]基于WHSC的重型柴油机后处理系统匹配设计[D]. 白凤月.山东大学 2018
[3]基于DOC的柴油/天然气双燃料发动机排放的数值模拟与试验研究[D]. 王佳炜.江苏大学 2018
[4]基于模型的柴油机氧化催化转化器故障诊断研究[D]. 胡天相.吉林大学 2017
[5]柴油机尿素SCR催化器数值模拟及结构优化研究[D]. 张福杰.湖南大学 2012
[6]汽车尾气氮氧化物排放控制的详细机理研究[D]. 秦长城.大连理工大学 2007
[7]基于GT-FUEL的二甲基醚燃油喷射过程数值模拟[D]. 刘新军.华中科技大学 2005
本文编号：3651689
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