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重型柴油机尿素SCR后处理系统的控制策略研究 被引量:44
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作者 胡静 赵彦光 +4 位作者 陈婷 陈镇 张云龙 帅石金 王建昕 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期1-5,共5页
针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理系统的控制策略进行了研究,研究了空速、催化剂温度、催化剂对NOx的转化效率、催化剂的NH3吸附与解吸附等催化剂特性对控制策略的影响,并根据工况提出了高负荷工况和低负荷工况的动态修正。... 针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理系统的控制策略进行了研究,研究了空速、催化剂温度、催化剂对NOx的转化效率、催化剂的NH3吸附与解吸附等催化剂特性对控制策略的影响,并根据工况提出了高负荷工况和低负荷工况的动态修正。基于上述研究结果对控制策略进行优化,采用基于发动机MAP图和实际工况的稳态和瞬态修正控制策略,使所匹配的柴油机尿素SCR后处理系统达到重型柴油车国-Ⅳ及以上排放标准。 展开更多
关键词 内燃机 重型柴油机 选择催化还原 尿素喷射 控制策略
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重型柴油机SCR后处理系统尿素喷射电子控制单元开发 被引量:22
2
作者 胡静 赵彦光 +4 位作者 陈婷 陈镇 张云龙 帅石金 王建昕 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期8-11,共4页
针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理系统,开发了尿素喷射电子控制单元(DCU),包括硬件平台与控制策略的设计开发。该电子控制单元采用高速16位单片机,具有结构紧凑、工作可靠的优点。通过采用基于发动机MAP图和实际工况的稳态和... 针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理系统,开发了尿素喷射电子控制单元(DCU),包括硬件平台与控制策略的设计开发。该电子控制单元采用高速16位单片机,具有结构紧凑、工作可靠的优点。通过采用基于发动机MAP图和实际工况的稳态和瞬态修正控制策略,使所匹配的柴油机尿素SCR后处理系统达到重型柴油车国-Ⅳ或更严格的排放标准。 展开更多
关键词 内燃机 重型柴油机 选择催化还原 尿素喷射 电子控制
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重型柴油机NO_x尿素SCR混合器的设计与试验研究 被引量:23
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作者 赵彦光 胡静 +3 位作者 陈镇 帅石金 肖建华 王建昕 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期32-37,43,共7页
设计了2种紧凑型混合器,分别为带4个叶片的混合器1和带4组叶片对(8个叶片)的混合器2。试验用U型管和傅里叶变换红外光谱仪研究了混合器对压力损失和NOx转化效率的影响。试验结果表明:排气流量、排气管管径对压力损失影响较大,而温度对... 设计了2种紧凑型混合器,分别为带4个叶片的混合器1和带4组叶片对(8个叶片)的混合器2。试验用U型管和傅里叶变换红外光谱仪研究了混合器对压力损失和NOx转化效率的影响。试验结果表明:排气流量、排气管管径对压力损失影响较大,而温度对压力损失影响较小;混合器2的压力损失比混合器1的小;混合器使NOx转化效率最大提高约10%;混合器安装在喷嘴后端比安装在喷嘴前端时的NOx转化效率高;无混合器时外径63mm排气管对应的NOx转化效率比外径76mm排气管对应的NOx转化效率提高约8%。 展开更多
关键词 内燃机 重型柴油机 尿素选择催化还原 混合器 氮氧化物 压力损失
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钒基SCR催化剂动态反应及氨存储特性的试验研究 被引量:22
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作者 赵彦光 胡静 +3 位作者 华伦 陈镇 帅石金 王建昕 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期1-6,11,共7页
试验研究了温度和空速对催化还原反应速率、NOx转化效率、氨存储、氨泄漏的影响,分析了氨存储释放过程以及氨存储量与NOx转化效率的关系。试验结果表明:温度对催化还原反应速率的影响非常大,在20 000/h空速下400℃时的平均反应速率是20... 试验研究了温度和空速对催化还原反应速率、NOx转化效率、氨存储、氨泄漏的影响,分析了氨存储释放过程以及氨存储量与NOx转化效率的关系。试验结果表明:温度对催化还原反应速率的影响非常大,在20 000/h空速下400℃时的平均反应速率是200℃时的17倍;而空速对反应速率的影响很小,在同一温度下空速从20 000/h变化至50 000/h时,平均反应速率基本保持不变;但增大空速加快了氨泄漏,使得氨泄漏出现的时间提前,从而限制了NOx转化效率的进一步提高,温度对氨饱和存储量的影响比空速的影响大,在200℃和240℃时NOx转化效率基本与氨存储量呈线性关系,在大于320℃时氨存储量对NOx转化效率的影响较小。 展开更多
关键词 内燃机 柴油机 选择催化还原(SCR) 动态反应 NOx转化效率 氨存储
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基于ANSYS Workbench柴油机后处理装置的模态分析 被引量:16
5
作者 周小燕 李兵 +3 位作者 孔芬霞 陈镇 张婷 陆国栋 《机电工程》 CAS 2011年第8期928-930,共3页
柴油机在动力性、经济性和可靠性方面都比汽油机有优势,但柴油机排放中NOx排放严重,因此有必要加装后处理装置。针对后处理装置设计,为避免与发动机的共振,利用ANSYS Workbench软件建立了针对某柴油机的后处理有限元模型,通过对该模型... 柴油机在动力性、经济性和可靠性方面都比汽油机有优势,但柴油机排放中NOx排放严重,因此有必要加装后处理装置。针对后处理装置设计,为避免与发动机的共振,利用ANSYS Workbench软件建立了针对某柴油机的后处理有限元模型,通过对该模型进行模态分析,获得了后处理装置的前6阶固有频率和振型特征。研究结果表明,该后处理装置的固有频率大于发动机的激振频率,不会产生共振。该结果为柴油机后处理装置的结构改进设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 ANSYS WORKBENCH 柴油机后处理 模态分析
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重型柴油机尿素-SCR闭环控制系统的研究 被引量:13
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作者 胡静 赵彦光 +4 位作者 陈婷 陈镇 张云龙 帅石金 王建昕 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期482-485,共4页
针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理装置,提出了基于NOx传感器的闭环控制系统,介绍了该系统的硬件结构和控制策略。ESC和ETC循环试验表明,该控制系统能在不使用氨氧化催化剂的条件下使NOx排放和NH3泄漏量达到重型柴油车国Ⅴ排... 针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理装置,提出了基于NOx传感器的闭环控制系统,介绍了该系统的硬件结构和控制策略。ESC和ETC循环试验表明,该控制系统能在不使用氨氧化催化剂的条件下使NOx排放和NH3泄漏量达到重型柴油车国Ⅴ排放标准。 展开更多
关键词 重型柴油机 选择催化还原 NOX传感器 闭环控制
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柴油机尿素SCR氨分布均匀性的试验与模拟优化 被引量:12
7
作者 陈镇 陆国栋 +3 位作者 赵彦光 胡静 周小燕 帅石金 《车用发动机》 北大核心 2012年第1期41-45,共5页
在发动机排气温度300℃、排气流量400kg/h的条件下,测量了尿素SCR催化剂载体前端面的NH3浓度分布。测试结果表明:载体前端面NH3浓度分布均匀性较差,NH3浓度最大值约是最小值的6倍,试验NH3分布均匀性指数仅为0.791。为了提高NH3的分布均... 在发动机排气温度300℃、排气流量400kg/h的条件下,测量了尿素SCR催化剂载体前端面的NH3浓度分布。测试结果表明:载体前端面NH3浓度分布均匀性较差,NH3浓度最大值约是最小值的6倍,试验NH3分布均匀性指数仅为0.791。为了提高NH3的分布均匀性,采用CFD软件建立了该SCR系统的流动以及尿素水溶液的喷雾、热解和水解反应等模型,并研究了混合器对NH3浓度分布的影响。模拟结果表明:尿素水溶液喷射后,部分液滴发生撞壁,在排气管直管段大部分液滴集中沿管壁方向运动,进入进口多孔管后液滴分散开,但整体液滴分布不均匀。安装混合器能够使NH3分布均匀性指数和NOx转化效率提高约10%。 展开更多
关键词 柴油机 尿素 选择性催化还原 氨浓度分布 均匀性
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柴油机尿素SCR混合器的设计与数值模拟研究 被引量:9
8
作者 陈镇 赵彦光 +2 位作者 陆国栋 周小燕 帅石金 《小型内燃机与摩托车》 CAS 北大核心 2011年第1期57-60,共4页
设计了两款紧凑型混合器——混合器A和混合器B,并采用计算流体力学(CFD)软件对尿素水溶液的喷射、蒸发、热解过程进行了数值模拟,对比研究了带和不带混合器的直管中排气流量对NH3分布的影响,以及不同混合器对NH3分布的影响,并对其中... 设计了两款紧凑型混合器——混合器A和混合器B,并采用计算流体力学(CFD)软件对尿素水溶液的喷射、蒸发、热解过程进行了数值模拟,对比研究了带和不带混合器的直管中排气流量对NH3分布的影响,以及不同混合器对NH3分布的影响,并对其中改为混合器B进行了NOx转化效率试验研究。模拟结果表明:随着排气流量的增加,NH3分布均匀性略有下降,排气流量对NH3分布均匀性的影响不显著。两款混合器对NH3分布均匀性均有明显的提高,尤其是混合器B在靠近混合器区域NH3分布均匀性指数提高了200%左右,而且明显改善了管壁NH3分布过于集中的现象,能够减少管壁尿素结晶的形成。试验结果表明,该混合器能够提高NOx转化效率5%~10%。 展开更多
关键词 尿素SCR 混合器 NH3分布均匀性 CFD
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提高柴油机尿素SCR系统氮氧化物转化效率的试验研究 被引量:9
9
作者 陈镇 胡静 +3 位作者 陆国栋 赵彦光 周小燕 帅石金 《车用发动机》 北大核心 2010年第6期79-82,共4页
针对柴油机Urea-SCR后处理系统,为了有效提高NOx转化效率,考虑了包裹保温材料减少排气管散热从而提高载体温度、调整喷嘴位置、安装混合器等3种方法,并进行了不同温度和空速下SCR的NOx转化效率试验。试验结果表明:包裹保温材料能够在ET... 针对柴油机Urea-SCR后处理系统,为了有效提高NOx转化效率,考虑了包裹保温材料减少排气管散热从而提高载体温度、调整喷嘴位置、安装混合器等3种方法,并进行了不同温度和空速下SCR的NOx转化效率试验。试验结果表明:包裹保温材料能够在ETC循环中提高SCR载体温度20℃左右,从而使发动机更多工况处于SCR催化剂反应高效区域;喷嘴安装在更靠近发动机涡轮出口处(沿排气流反方向移动20 cm后),各工况下NOx转化效率均有所提高;安装混合器后在各工况下NOx的转化效率均有5%左右的提高,尤其在低温220℃时NOx的转化效率提高7%。 展开更多
关键词 柴油机 选择催化还原 转化效率
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发动机排气热管理试验研究 被引量:8
10
作者 郑贵聪 颜传武 +1 位作者 陆胜旗 许智强 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期57-62,共6页
在发动机台架上,围绕进气节流阀和排气蝶阀对排气温度的影响开展试验研究。结果表明:稳态工况下,进气节流阀的升温效果好于排气蝶阀,采用进气节流阀最大温升可达46℃,而采用排气蝶阀仅25℃;排放循环过程中,进气节流阀或者排气蝶阀对原... 在发动机台架上,围绕进气节流阀和排气蝶阀对排气温度的影响开展试验研究。结果表明:稳态工况下,进气节流阀的升温效果好于排气蝶阀,采用进气节流阀最大温升可达46℃,而采用排气蝶阀仅25℃;排放循环过程中,进气节流阀或者排气蝶阀对原机氮氧化物(NO_x)排放的影响较小,进气节流阀不仅升温效果好,而且油耗也稍低于排气蝶阀,采用进气节流阀平均温升可达60℃,而采用排气蝶阀仅28℃。 展开更多
关键词 内燃机 排气温度 进气节流阀 排气蝶阀 油耗 温升
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热管中冷器的传热与阻力特性 被引量:7
11
作者 颜卫国 俞小莉 +1 位作者 陆国栋 周健伟 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期132-135,共4页
为了研究重力热管在车辆中冷器上的应用可行性,设计用于冷却高温增压空气的热管中冷器.选用水作为工作介质,在风洞实验台架上进行热管中冷器的传热和阻力性能实验.测试热管中冷器在不同冷侧空气流速、冷﹑热侧空气进口温差、热侧空气流... 为了研究重力热管在车辆中冷器上的应用可行性,设计用于冷却高温增压空气的热管中冷器.选用水作为工作介质,在风洞实验台架上进行热管中冷器的传热和阻力性能实验.测试热管中冷器在不同冷侧空气流速、冷﹑热侧空气进口温差、热侧空气流量下的散热量和压力降,比较并分析测试结果.结果表明,热管中冷器具有良好的散热性能,在一定范围内可以满足高增压内燃机的散热要求.将实验结果与理论模型计算值进行比较,结果表明,实验值与理论计算值变化趋势吻合较好. 展开更多
关键词 热管 热交换器 热虹吸器 传热特性 中冷器
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混合器对车用柴油机尿素SCR系统性能影响的试验研究 被引量:7
12
作者 赵彦光 胡静 +3 位作者 陈镇 帅石金 肖建华 王建昕 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期303-308,共6页
通过试验研究了混合器对车用柴油机尿素选择催化还原系统性能的影响。试验结果表明,排气流量和排气管径对压力损失影响较大,而温度的影响相对较小;安装混合器不但促进还原剂与排气的混合,而且使还原剂的分布更加均匀,从而提高了NOx的转... 通过试验研究了混合器对车用柴油机尿素选择催化还原系统性能的影响。试验结果表明,排气流量和排气管径对压力损失影响较大,而温度的影响相对较小;安装混合器不但促进还原剂与排气的混合,而且使还原剂的分布更加均匀,从而提高了NOx的转化率,最大提高约10%。 展开更多
关键词 柴油机 尿素选择催化还原系统 混合器 氮氧化物转化率 压力损失
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热管中冷器与前端冷却模块的匹配优化研究 被引量:5
13
作者 颜卫国 俞小莉 陆国栋 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期44-48,共5页
为解决大功率柴油机铝中冷器在高温下强度下降的问题,针对某型载重车冷却模块,在风洞性能试验台架上对其进行了研究,引入热管中冷器解决目前铝中冷器在超高温下的适用性问题,并对铝中冷器做了2种优化改进方案。试验结果显示:热管中冷器... 为解决大功率柴油机铝中冷器在高温下强度下降的问题,针对某型载重车冷却模块,在风洞性能试验台架上对其进行了研究,引入热管中冷器解决目前铝中冷器在超高温下的适用性问题,并对铝中冷器做了2种优化改进方案。试验结果显示:热管中冷器可以很好地降低铝中冷器的进口温度,同时优化后的中冷器也能很好地满足中冷要求。在此基础上,水箱散热性能可提升3.36%~13.08%,冷却模块在满足原发动机的散热要求下可以做得更紧凑。 展开更多
关键词 内燃机 冷却模块 热管中冷器 风洞试验 匹配 优化
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基于BP神经网络方法的热管中冷器热工性能分析 被引量:5
14
作者 颜卫国 俞小莉 陆国栋 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1593-1599,共7页
基于BP神经网络建立了热管中冷器的传热性能和阻力性能预测模型,采用基于Levenberg Marquardt的trainlm训练算法,对热管中冷器的传热性能和阻力性能进行了预测,经试验数据的验证,预测值与试验值吻合较好,传热性能网络预测最大相对误差为... 基于BP神经网络建立了热管中冷器的传热性能和阻力性能预测模型,采用基于Levenberg Marquardt的trainlm训练算法,对热管中冷器的传热性能和阻力性能进行了预测,经试验数据的验证,预测值与试验值吻合较好,传热性能网络预测最大相对误差为8.0%,平均相对误差为3.5%,阻力性能网络预测最大相对误差为13.1%,平均相对误差为5.1%,说明该预测模型能较精确地预测热管中冷器的热工性能,用于指导工程设计。最后利用该预测模型对热管中冷器的结构参数进行优化,得到最佳设计参数,为热管中冷器的开发研究与应用提供了依据。 展开更多
关键词 BP神经网络 热管 中冷器 预测模型 传热特性
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柴油机排气管长度对排气温度影响的试验研究 被引量:3
15
作者 郑贵聪 卢双双 陆国栋 《车用发动机》 北大核心 2018年第1期83-86,共4页
柴油机增压器出口到后处理装置之间的排气管长度影响排气温度,从而影响了SCR后处理装置的工作效率。在发动机台架上进行了排气管长度对排气温度影响的试验研究,结合ETC和WHTC排放循环,对比了排气管是否包裹保温材料对排气温度的影响。... 柴油机增压器出口到后处理装置之间的排气管长度影响排气温度,从而影响了SCR后处理装置的工作效率。在发动机台架上进行了排气管长度对排气温度影响的试验研究,结合ETC和WHTC排放循环,对比了排气管是否包裹保温材料对排气温度的影响。试验表明:排气管长度越长,排气温度下降越快,最大温降高达19%,对NOx排放影响也越大,NOx排放相对国家标准增加59%;增加保温材料能维持一定的排气温度,但温降最大也达到8%,NOx排放相对国家标准增加23%。 展开更多
关键词 排气管长度 排气温度 保温材料 选择性催化还原
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集成式SCR催化转化消声器性能研究 被引量:3
16
作者 陈镇 陆国栋 +3 位作者 赵彦光 华伦 胡静 帅石金 《车用发动机》 北大核心 2011年第4期48-51,共4页
运用GT-Power软件对两种不同结构的集成式SCR催化转化消声器进行了声学性能模拟,通过试验研究对比分析了集成式SCR催化转化消声器的压力损失及其NOx转化效率。结果表明:在增加穿孔管后集成式SCR催化转化消声器的消声效果在400~750 Hz... 运用GT-Power软件对两种不同结构的集成式SCR催化转化消声器进行了声学性能模拟,通过试验研究对比分析了集成式SCR催化转化消声器的压力损失及其NOx转化效率。结果表明:在增加穿孔管后集成式SCR催化转化消声器的消声效果在400~750 Hz区间内受到了削弱,在750~1 000 Hz区间内增强,增加穿孔管后压力损失增加。在绝大部分工况下,增加穿孔管后SCR催化转化消声器的NOx转化效率要明显高于无穿孔管的结构。 展开更多
关键词 选择性催化还原 排气消声器 声学性能 压力损失 氮氧化物 转化效率
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发动机EGR系统匹配试验研究 被引量:2
17
作者 郑贵聪 黄承福 +1 位作者 张婷 陈建树 《内燃机》 2015年第6期42-46,共5页
采用EGR系统是降低NOx排放的有效措施。根据EGR管路和EGR进气口位置设计二种不同方案EGR系统进行试验,从外特性试验结果得出单通道方案的油耗、排放略高于双通道方案;从十二工况点试验看,单通道最低比油耗所对应NOx比排放值大于双通道对... 采用EGR系统是降低NOx排放的有效措施。根据EGR管路和EGR进气口位置设计二种不同方案EGR系统进行试验,从外特性试验结果得出单通道方案的油耗、排放略高于双通道方案;从十二工况点试验看,单通道最低比油耗所对应NOx比排放值大于双通道对应NOx比排放值;单通道十二工况烟度排放值相对双通道明显下降,改善明显;单通道NOx比排放在各工况点几乎均大于双通道NOx比排放。 展开更多
关键词 EGR系统 油耗 排放 空燃比 试验研究
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紧耦型SCR催化器混合段的性能研究 被引量:2
18
作者 郑贵聪 许智强 +3 位作者 张婷 沈彩琴 颜传武 陆胜旗 《车用发动机》 北大核心 2016年第3期58-62,共5页
应用Fluent软件对紧耦型SCR催化器两种混合段方案进行压力损失、温度场、速度场分析,在发动机台架上进行两种混合段方案的转化效率试验、压力损失试验、排放循环试验、氨泄漏试验。分析与试验结果表明:单层管混合结构的速度均匀性为0.97... 应用Fluent软件对紧耦型SCR催化器两种混合段方案进行压力损失、温度场、速度场分析,在发动机台架上进行两种混合段方案的转化效率试验、压力损失试验、排放循环试验、氨泄漏试验。分析与试验结果表明:单层管混合结构的速度均匀性为0.97,压力损失为9.32kPa,均好于双层管混合结构,后者的速度均匀性为0.948,压力损失为10.82kPa;两种混合段方案的温度场分析结果一致,且瞬态排放循环WHTC结果都能满足国家要求,但低温工况时,双层管结构SCR的转化效率和氨泄漏情况明显好于单层管结构SCR,瞬态排放循环WHTC过程中双层管混合结构的氨泄漏体积分数峰值为29.5×10-6,平均值为4.2×10-6,而单层管混合结构的氨泄漏体积分数峰值高达263×10-6,平均值为15.8×10-6。 展开更多
关键词 紧耦型 选择性催化还原 氨泄漏 转化效率 压力损失
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柴油机SCR催化转化消声器的消声性能 被引量:2
19
作者 王争论 李兵 +3 位作者 陆国栋 张婷 周小燕 孔芬霞 《噪声与振动控制》 CSCD 2013年第6期188-191,200,共5页
采用声学有限元法对抗性消声器进行模拟,分别研究侧置进气插入管和穿孔管消声器的消声性能。以侧置进气插入管为基础,对末端腔体不同布置形式进行研究。然后将SCR催化剂载体耦合到消声器中,计算出SCR催化转换消声器的传递损失。结果表明... 采用声学有限元法对抗性消声器进行模拟,分别研究侧置进气插入管和穿孔管消声器的消声性能。以侧置进气插入管为基础,对末端腔体不同布置形式进行研究。然后将SCR催化剂载体耦合到消声器中,计算出SCR催化转换消声器的传递损失。结果表明,该催化转换器具有较好的消声效果。 展开更多
关键词 声学 SCR催化转化消声器 有限元法 传递损失
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SCR排气流量模型应用研究 被引量:2
20
作者 郑贵聪 陆国栋 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期59-63,70,共6页
针对重型柴油机选择性催化还原(SCR)控制系统,基于质量和能量守恒,推导出SCR策略中的排气流量数学表达公式,并应用开发软件D2P MotoHawk建立排气流量模型,通过发动机稳态工况和瞬态工况试验对比排气流量模型计算结果、脉谱控制插值结果... 针对重型柴油机选择性催化还原(SCR)控制系统,基于质量和能量守恒,推导出SCR策略中的排气流量数学表达公式,并应用开发软件D2P MotoHawk建立排气流量模型,通过发动机稳态工况和瞬态工况试验对比排气流量模型计算结果、脉谱控制插值结果与实际排气流量结果。结果表明,稳态过程中排气流量模型计算值与发动机台架测量值最大误差为5%,而脉谱控制模式脉谱插值的排气流量与发动机台架排气流量计测量值最大误差为10%;1 000r/min瞬态加载过程中排气流量计算模型的精度更高,与实际排气流量相比误差在8%以内,而脉谱插值的误差高达18%,WHTC排放循环在满足排放法规的前提下,应用模型控制氨泄漏大幅度降低(50%),平均值仅为8×10-6,尿素喷射总量也降低了2%。 展开更多
关键词 SCR控制策略 排气流量模型 脉谱控制模式 WHTC循环试验 氨泄漏
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