重型柴油机尾气NOx选择性催化还原及其控制系统研究

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1、工学硕士学位论文重型柴油机尾气NOxSCR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：U464.134国际图书分类号：621.4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ClassifiedIndex:U464.134U.D.C:621.4DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEA

2、RCHONNOxSCRCONTROLSYSTERMOFEXHAUSTFORDIESELENGINECandidate:WeiLeiGangSupervisor:AssociateProf.ZhangZhaoheAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:VehicleEngineeringAffiliation:SchoolofAutomobileEngineeringDateofDefence:June,2008Degree-Conferring-HarbinIn

3、stituteofTechnologyInstitution: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(SelectiveCatalyticReduction)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

4、。本文选用台架试验用4135型柴油机并以欧Ⅳ排放标准为例，选取了还原剂为浓度32.5%(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

5、，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

6、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-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeincreaseinthenumberofvehicles,theexhaustpollutionbecomemoreandmoreserious.SCRisanefficaciouswayinordertodecreasethepollu

7、tionofNOxinepilogue.Thekeystoneofthisarticleistheoptimizingdesignofreducingagentinjectionandmixingpipeline,forthesakeofdecreasingthepollutionNOxinepilogue.ItisgenerallyconsideredthattheEuropeⅣemissionstandardswillbenolongerfeasiblebyprimarymeasuresbutwillrequireaddit

8、ionalexhaustafter-treatmenttechniques.Amongexhaustafter-treatmenttechniquesfordieselenginestheselectivecatalyticreductionispresentl