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随着柴油机的普及应用,柴油机的排放污染物对环境造成的影响不容忽略。尿素选择性催化还原(Urea-SCR)技术作为柴油发动机后处理技术的一种,能够有效降低柴油机排放污染物中的NOx。Urea-SCR技术的核心是尿素喷射控制策略,既要满足对于NOx转化效率的要求,又要将氨泄漏控制在一定范围内。本文主要建立了Urea-SCR系统催化器的储氨模型并进行了应用研究,具体工作如下: 首先,定义与储氨模型相关的动态参数,分析这些动态参数的控制意义与变化规律。通过台架试验获得的试验数据,分析发动机转速、扭矩以及尿素喷射量对动态参数的影响,为制定合理的尿素喷射控制策略提供依据。 其次,分析SCR催化器中发生的主要化学反应以及反应速率,考虑氨的吸附/脱附反应、NOx的氧化还原反应以及氨的氧化反应建立基于SCR反应机理的储氨模型。提出一种基于催化器下游NOx浓度变化规律的方法计算催化器表面吸附的储氨量。并且与质量守恒法进行比较,基于催化器下游NOx浓度变化规律方法排除了尿素溶液分解不完全与排气中HC和NOx发生氧化还原反应对于计算结果的影响,确定基于催化器下游NOx浓度变化规律方法计算得到的储氨量更加接近真实值,采用基于催化器下游NOx浓度变化规律方法计算各工况下储氨量,为进行参数辨识提供依据。 再次,通过台架试验获得各工况下的排气质量流量、排气温度、排气中各组分浓度等数据,采用遗传算法对储氨模型中的参数进行辨识。将试验数据与仿真结果进行对比,结果表明储氨模型能够准确预测催化器氨覆盖度的数值与变化趋势。 最后,结合动态参数确定储氨模型的控制目标,将氨覆盖度控制在0.6-0.8的范围内。基于储氨模型提出稳态工况下的尿素喷射控制策略改善发动机排放。采用PID控制,最终将氨覆盖度控制在0.7左右。进一步对温度修正,提出基于储氨模型的过渡工况下的尿素喷射控制策略。 本文对Urea-SCR催化器的储氨模型进行建立与应用,对尿素喷射控制策略的研究具有重要意义,同时为Urea-SCR系统闭环控制策略奠定基础。