文档介绍：工学硕士学位论文
重型柴油机尾气 NOx SCR 及其
控制系统研究
魏雷刚
哈尔滨工业大学
2008 年 6 月
国内图书分类号:
国际图书分类号:
工学硕士学位论文
重型柴油机尾气 NOx
选择性催化还原及其控制系统研究
硕士研究生: 魏雷刚
导师: 张兆合副教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 车辆工程
所在单位: 汽车工程学院
答辩日期: 2008 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
RESEARCH ON NOx SCR CONTROL
SYSTERM OF EXHAUST FOR DIESEL
ENGINE
Candidate: Wei Lei Gang
Supervisor: Associate Prof. Zhang Zhaohe
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Vehicle Engineering
Affiliation: School of Automobile Engineering
Date of Defence: June, 2008
Degree-Conferring-
Harbin Institute of Technology
Institution:
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
随着车辆数目的日益增多,汽车尾气污染日趋严重,为了降低柴油机尾
气中NOx对大气的污染,SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种有效的控
制方法。本文着重对SCR降低柴油机尾气中NOx的还原剂喷射和混合管道进
行了优化设计。
一般认为,柴油机仅仅依靠机内优化措施不能满足欧Ⅳ排放限值的要
求,达到第Ⅳ阶段排放标准必须采用排气后处理系统技术。柴油机排气后处
理措施中,选择性催化还原技术最有前途,尤其针对柴油机的NOx排放。
本文选用台架试验用4135型柴油机并以欧Ⅳ排放标准为例,选取了还原
%(质量比)的尿素水溶液,确定了最大工况下的NOx的排量,
从而计算出所需的最大尿素水溶液的喷射量。再根据尿素水溶液的雾化模型
进一步计算出不同孔数下的喷射孔径。然后根据以往的经验和实验结果确定
最低的喷射温度。
通过分析得出合适喷射方式后,利用 GAMBIT 软件建立喷射管道的模
型,由于混合管道的直径和喷射孔的直径差距很大,所以对不同的面进行了
局部网格划分,选择好进出口的边界类型后,导入到 FLUENT 中。在
FLUENT 中根据前边得出的数据结论以某种孔数为例,设置好参数后,采
用组分混合传输,把某种物质的材料属参数改为雾化尿素水溶液的材料参
数,而另一种物质的参数则改为尾气的参数。然后加上边界条件和各种载荷
后进行计算,得出计算结果。根据同样的方法可以得出在单孔、2 孔、4 孔
和 6 孔条件下的计算结果,然后再对不同喷射角度进行计算,最终对得出的
计算结果进行汇总分析,得出最佳的喷射方式和混合管道的长度。根据以上
计算,确定国内主要重型柴油机型号 SCR 系统的安装位置。
由于柴油机的工作工况很多,为了能够在各种工况下都能最有效地还原
掉尾气中的 NOx,而且还要考虑到不能让产生的氨气逃逸到空气中,本文
对喷射模型进行了智能控制。确定了喷射的计量装置后,以 MCS-51 型单片
机为核心设计了电路图,再把 C 语言编写的程序通过 KEIL 软件导入到单片
机中,根据不同传感器得到的数据进行智能控制。
关键词 SCR;内燃机;FLUENT;单片机;智能控制
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
With the increase in the number of vehicles, the exhaust pollution e
more and more serious. SCR is an efficacious way in or