论文部分内容阅读
随着MAPPOL公约附则Ⅵ中TierⅢ排放法规的实施,机内净化技术已经很难满足TierⅢ法规对船用柴油机NO_X排放控制要求。SCR(选择性催化还原)技术已成为船舶柴油机NO_X排放控制最具前景的技术之一。要实现船舶发动机SCR系统尿素喷射优化控制,需进行SCR系统尿素喷射台架标定研究。本文主要研究工作包括:首先根据试验设计方案对目标发动机进行了排气特性试验,通过碳平衡法计算出排气流量,采用分段三次Hermite插值多项式方法,得到原机运行区域内的NO_X浓度、排气流量、排气温度脉谱图。实验验证表明,该方法得到的原机排放特性脉谱图较为准确,可根据该排放特性脉谱进行SCR系统尿素基本喷射量计算。其次制定发动机SCR系统尿素喷射台架标定方法,提出基于排气特性模型的尿素喷射闭环控制策略。在经发动机排气特性MAP计算得到的尿素基本喷射量基础上,进行尿素喷射储氨修正、前馈修正和反馈修正。提出基于权重系数的NO_X需求转化率确定方法,得到尿素基本喷射量脉谱图。再次基于SCR系统实验数据,通过BOOST软件建立了一维SCR催化剂模型,利用遗传算法对SCR催化剂仿真模型进行了化学反应动力学参数优化。参数优化后的仿真模型NO_X浓度仿真计算值与试验值吻合较好,参数优化前后均方差值降低了近82%。通过参数优化后的仿真模型计算得到SCR催化剂饱和储氨量脉谱图,对SCR系统喷射流量进行储氨修正。最后进行SCR系统尿素喷射控制标定试验,标定试验结果表明:本文提出的闭环控制策略相对开环控制策略控制效果较好、控制精度较高。利用本文提出的闭环控制策略,经尿素喷射控制参数标定优化后,E3、D2试验循环台架测试结果表明:各单工况NO_X比排放满足单工况排放限值(3.12g/kWh)要求;加权NO_X比排放分别为1.72g/kWh、1.94g/kWh,满足加权比排放限值(2.08 g/kWh)要求,符合Tier Ⅲ排放限制标准。