柴油车道路工况下动态排放及捕集器连续再生特性的模拟研究

摘要

随着柴油车微粒物的排放引起人们的高度关注和全球范围内排放法规的日益严格，各大柴油车生产商纷纷采取相应措施对微粒物排放进行控制。微粒捕集器是最为有效的控制方法之一。再生技术是捕集器应用过程中的关键技术。目前国内对微粒捕集器连续再生技术的研究与国外还存在着一定的差距。本文首先对柴油车在道路工况下动态排放特性进行研究，然后基于动态排放特性，研究分析了微粒捕集器连续再生特性，并对影响捕集器连续再生特性的重要因素展开研究。 应用GT-POWER 软件建立了6114涡轮增压柴油机的工作过程仿真计算模型，并提出了利用神经网络技术对仿真结果进行数据处理的新方法，通过对仿真结果和实验数据的比较，验证了仿真模型的可信性及利用神经网络处理数据的可行性。在此基础上利用GT-DRIVE软件建立了柴油车模型，并对该柴油机与整车进行了匹配研究，获得了满意的匹配结果。 针对匹配好的柴油车进行了其道路工况下动态排放特性研究。在GT-DRIVE中模拟柴油车在美国、欧洲、日本道路工况下进行，获得了柴油车道路工况下动态排放特性，在此基础上进行了道路工况、车速和加速度、驾驶行为以及载荷的改变对柴油车动态排放特性影响的研究，获得了影响因素对柴油车动态排放特性的影响规律。此外，对柴油车道路工况下动态排放特性的研究为捕集器连续再生研究提供数据。 针对微粒捕集器进行了连续再生特性的研究。建立了描述捕集器连续再生过程的数学模型：NO催化转化器数学模型和微粒捕集器再生数学模型；基于柴油车动态排放特性，对道路工况下微粒捕集器连续再生过程进行了模拟研究；研究分析了捕集器初始沉积量、柴油车加载变化、NO催化转化器中催化剂老化和捕集器使用催化剂涂层等因素对捕集器连续再生特性的影响，并获得了影响因素对微粒捕集器连续再生特性的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1．1研究工作的背景

1．2柴油车道路工况下动态排放特性及捕集器连续再生研究现状

1．2．1柴油车道路工况下动态排放特性研究现状

1．2．2微粒捕集器连续再生研究现状

1．3课题的研究内容及方法

1．3．1本文的目的和意义

1．3．2本文的主要研究工作

1．3．2研究方法

2柴油机特性仿真及基于神经网络的数据处理

2．1引言

2．2GT-SUITE仿真软件简介

2．3柴油机模型

2．3．1物理模型

2．3．2柴油机仿真模型

2．4基于神经网络的内燃机MAP图绘制

2．4．1BP网络及其算法程序的设计

2．4．2基于BP网络的万有特性曲线绘制

2．5仿真结果及分析

2．5．1万有特性曲线

2．5．2NOx排放曲线

2．5．3排气温度曲线

2．6小结

3柴油机与整车的匹配

3．1引言

3．2柴油机与整车匹配的评价指标

3．3柴油机与整车的匹配

3．3．1最小传动比的选择

3．3．2最大传动比的选择

3．3．3传动系档数与各档传动比的选择

3．3．4利用燃油经济性-加速时间曲线确定传动系参数

3．4小结

4柴油车道路工况排放特性及其影响因素分析

4．1引言

4．2道路循环工况

4．3柴油车道路工况下排放特性

4．3．1道路工况对动态排放特性的影响

4．3．2车速和加速度对动态排放特性的影响

4．3．3驾驶行为对动态排放特性的影响

4．3．4载荷对动态排放特性的影响

4．4小结

5NO的催化转化及其影响因素分析

5．1引言

5．2催化转化器内化学反应

5．3NO催化转化器数学模型

5．4NO催化转化及其影响因素分析

5．4．1温度对NO催化氧化的影响

5．4．2催化剂老化对NO催化氧化的影响

5．4．3流量对NO催化氧化的影响

5．5小结

6微粒捕集器再生数学模型及影响因素分析

6．1引言

6．2微粒捕集器内化学反应

6．3微粒捕集器再生数学模型

6．4再生过程影响因素分析

6．4．1排气温度对再生的影响

6．4．2NO2浓度对捕集器再生的影响

6．4．3微粒活化能对捕集器再生的影响

6．4．4排气流量对捕集器再生的影响

6．4．5微粒沉积量对捕集器再生的影响

6.5小结

7道路工况微粒捕集器连续再生特性及其影响因素分析

7．1引言

7．2不同道路工况下微粒捕集器连续再生特性

7．2．1城市道路工况下微粒捕集器连续再生特性

7．2．2城郊道路工况下微粒捕集器连续再生特性

7．2．3高速道路工况下微粒捕集器连续再生特性

7．2．4三种道路工况之间微粒捕集器连续再生特性

7．3微粒捕集器连续再生特性影响因素及影响规律

7．3．1初始微粒沉积量对捕集器连续再生的影响

7．3．2柴油车载荷对捕集器连续再生的影响

7．3．3催化剂老化对捕集器连续再生的影响

7．3．4微粒捕集器中催化剂对捕集器再生的影响

7．4小结

8结论

8．1结论

8．2展望

参考文献

附录A

附录B

附录C

作者简历