用微粒過濾器和EGR同時(shí)降低柴油機(jī)微粒和NOx排放.pdf

1、本研究的目標(biāo)是聯(lián)合使用高過濾效率的紅外再生微粒陶瓷過濾器和廢氣再循環(huán)(EGR),同時(shí)降低柴油機(jī)的微粒排放和NOx排放.試驗(yàn)結(jié)果表明:本文研究開發(fā)的柴油機(jī)微粒陶瓷過濾器平均過濾效率在95﹪以上,達(dá)到歐Ⅲ及以上微粒排放標(biāo)準(zhǔn);基于寬范圍氧傳感器(UEGO)的閉環(huán)控制柴油機(jī)EGR系統(tǒng)能有效地降低NOx排放,NOx的降低率最高可達(dá)42﹪,平均降低率約為30﹪.首先通過試驗(yàn)對柴油機(jī)微粒過濾器的過濾特性和再生特性進(jìn)行了基礎(chǔ)研究.通過調(diào)整加熱器流通孔的

2、分布密度和調(diào)整電熱絲在輻射盤上的分布密度,以及采用雙層殼體過濾器,過濾器再生性能綜合指標(biāo)得到進(jìn)一步提高.從多孔介質(zhì)理論出發(fā),推導(dǎo)了壁流陶瓷壓力降與柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)間的關(guān)系.由試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用線性回歸解出待定系數(shù),得到壁流陶瓷壓力降與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和排氣溫度的關(guān)系.由上述關(guān)系確定的再生時(shí)機(jī)能將微粒物質(zhì)量控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),解決了實(shí)際應(yīng)用中過濾器再生時(shí)機(jī)的確定這一關(guān)鍵技術(shù)難題.從流體力學(xué)基本原理出發(fā),結(jié)合柴油機(jī)的特點(diǎn),推導(dǎo)出了再生調(diào)節(jié)閥開度與負(fù)荷、排

3、氣溫度和背壓間的函數(shù)關(guān)系.在微粒過濾器的基礎(chǔ)上,建立了具有清潔再循環(huán)廢氣的、基于寬范圍氧傳感器(UEGO)的閉環(huán)控制柴油機(jī)EGR系統(tǒng).在柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)工況下,通過試驗(yàn)測定了不同空燃比時(shí),NOx、HC、C0、煙度和油耗的變化.通過對測試數(shù)據(jù)的分析,確定了最佳空燃比MAP.應(yīng)用系統(tǒng)辨識的理論和方法,通過離線參數(shù)估計(jì),建立了以EGR閥開度為輸入、以空燃比為輸出的EGR系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型.檢驗(yàn)結(jié)果表明,模型充分表達(dá)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,具有較高的精度,

4、為控制器的設(shè)計(jì)和分析奠定了基礎(chǔ).在EGR系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)控制系統(tǒng)的頻域理論,采用頻域法設(shè)計(jì)了魯棒Smith預(yù)估控制器.仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明控制器動(dòng)態(tài)性能良好,且對參數(shù)的變化具有很強(qiáng)的魯棒性.結(jié)合EGR系統(tǒng)自身的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了具有自學(xué)習(xí)機(jī)制的EGR系統(tǒng)控制模式.選用80C196KB單片機(jī)作為控制器核心,設(shè)計(jì)了柴油機(jī)微粒過濾器和EGR系統(tǒng)兩者整合后的一體化控制器.一年多的使用情況表明,控制器的設(shè)計(jì)是成功的,抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠穩(wěn)定,完全