發(fā)布時間：2020-11-18 22:41

　　 隨著社會發(fā)展和人類的進(jìn)步,環(huán)境問題成為了現(xiàn)代人類最關(guān)注的問題。目前,空氣中氮氧化物的增多對環(huán)境造成了極大的污染。柴油機(jī)以其熱效率高、油耗低、動力強(qiáng)等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于中重型車輛及非道路車輛上,但柴油機(jī)氮氧化物排放過高的問題依然是現(xiàn)在發(fā)動機(jī)后處理技術(shù)研究重點。目前國內(nèi)外學(xué)者對于氮氧化物后處理技術(shù)、SCR(選擇性催化還原)技術(shù)及催化劑的工作特性等進(jìn)行了大量的理論試驗及研究,并取得了良好的進(jìn)展。但對于SCR在低溫地區(qū)使用時所帶來的尿素溶液凍結(jié)的解凍問題所作的研究較少,因此本文提出了尿素解凍的控制策略,并通過建立低溫解凍試驗臺對SCR系統(tǒng)的尿素供給系統(tǒng)及尿素箱低溫時的解凍特性進(jìn)行了試驗研究,試驗并驗證了自己提出的工作策略的效率,對SCR系統(tǒng)在寒冷地區(qū)的使用具有十分重要的意義。首先,提出了關(guān)于SCR系統(tǒng)的解凍策略,根據(jù)SCR系統(tǒng)各部分加熱方式的不同,將其分為尿素箱及尿素供給系統(tǒng)兩大部分,分別制定了解凍策略,采用電加熱與發(fā)動機(jī)冷卻液兩種加熱方式,因地制宜的對不同的系統(tǒng)采用不同的加熱方式,并通過電磁閥及繼電器的開啟和關(guān)閉來控制加熱與否。其次,設(shè)計并搭建了 SCR解凍試驗臺,用來驗證提出的控制策略的可行性。該系統(tǒng)主要有兩部分組成,即尿素控制系統(tǒng)及SCR系統(tǒng)安裝臺。通過建立數(shù)學(xué)模型,對不同加熱方式需求的加熱量進(jìn)行計算,為加熱器及加熱管路的選型提供依據(jù)。再次,對試驗臺的細(xì)節(jié)進(jìn)行介紹,主要包括實驗所用的測試儀器及測試方法。為模擬實車行駛時發(fā)動機(jī)冷卻液溫度及流量的變化,試驗臺的加熱器的加熱功率及出水流量都能得到有效的控制,可以模擬車輛的任何一個穩(wěn)定狀態(tài)。配備的數(shù)據(jù)采集軟件能夠準(zhǔn)確的采集尿素箱進(jìn)出口的冷卻液溫度,冷卻液流量,8個測點的尿素溫度及SCR系統(tǒng)本身自帶的尿素溫度及流量傳感器,最后,通過在自行搭建的小樣試驗臺上進(jìn)行詳細(xì)的臺架試驗和簡易的實車驗證,將該控制策略在各個階段的可行性進(jìn)行深入的評估。試驗結(jié)果顯示,尿素供給系統(tǒng)的加熱器選型需要在計算的功率上擴(kuò)大100%,才能滿足需求。對于尿素箱的解凍,則只是簡單的控制電磁閥及發(fā)動機(jī)冷卻液的溫度不能滿足需求,需要其他因素的輔助。試驗表明,相同條件下,螺旋加熱管的解凍效果優(yōu)于U型管,振動時的尿素箱解凍速率更快,在使用相同的形狀的加熱管時,解凍速率隨著加熱流量的變大而變快。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：U464
【部分圖文】：

（４）?ＳＣＲ?（選擇性催化還原）??目前，國際主流的消除氮氧化物的柴油機(jī)后處理技術(shù)為尿素－ＳＣＲ技術(shù)，己??在全球范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)是將尿素作為還原劑與發(fā)動機(jī)尾氣中的氮??氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，將氮氧化物還原成空氣中的氮氣，目前常作為還原劑的物??質(zhì)有３２．５％尿素水溶液、氨水等，也有部分研宂機(jī)構(gòu)嘗試了固態(tài)的還原劑銨鹽等。??而目前使用最為廣泛的還原劑是尿素水溶液，其具有儲存方便，運(yùn)輸安全，還原??效率高等優(yōu)點｜１３）。??水洛液??催化削???＞?Ｍｔ！??圖１－１?ＳＣＲ技術(shù)的反應(yīng)過程??（５）?ＬＮＴ?（ＮＯｘ捕集技術(shù)）??ＬＮＴ又被稱為Ｎ０Ｘ＃儲還原（ＮＳＲ），其該系統(tǒng)主要運(yùn)行在發(fā)動機(jī)的稀燃和??濃燃循環(huán)工況條件下。在稀燃階段時，將發(fā)動機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的氮氧化物存儲在ＬＮＴ??的催化劑中，等待發(fā)動機(jī)進(jìn)行到濃燃階段時利用排氣中大量的還原性氣體（如一??氧化碳、氫氣和碳?xì)浠�合物等）將氮氧化物釋放出來并反�?yīng)將其還原成空氣中的??氮氣，從而達(dá)到去除氮氧化物的目的。ＬＮＴ相比于ＳＣＲ具有結(jié)構(gòu)簡單，不需要??還原劑的優(yōu)點，其使用成本得到大大降低而受到廣泛關(guān)注１１４］。??１．?１．３研究意義??目前，尿素－ＳＣＲ后處理技術(shù)在全世界范圍內(nèi)被廣泛使用，來降低柴油機(jī)尾??氣中的氮氧化物排放，各個研究機(jī)構(gòu)都在此方向上進(jìn)行了巨大的努力并取得了可??５??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???力口，尿素的冰點呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，當(dāng)尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為３２．５％時，尿??素的冰點達(dá)到最小值－１１?°Ｃ。??－??５０?－?／??４０?－?／??ｐ?／??ｇ?／??ｉｎ?－?ｙ??ｕ：??２０?Ｉ?■?ｉ?？?ｉ?？?ｉ?．?ｉ?里?．．．ｉ?？?ｉ?．?ｉ??－１０?０?１０?２０?邡?Ｋｌ?ｒｉｆｔ?６０?７０?Ｒ（ｌ??尿農(nóng)的成Ｍ分紱（％）??圖２－］尿素的冰點隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化??２．?２?ＳＣＲ的加熱方式及布置??為了保證ＳＣＲ系統(tǒng)可以在極寒地區(qū)良好工作，需要為ＳＣＲ系統(tǒng)配備加熱與??解凍的能力。ＳＣＲ系統(tǒng)的解凍和加熱需要關(guān)注的地方為以下兩個方面：即尿素??的存儲裝置尿素箱加熱和包括尿素循環(huán)管路，尿素泵等的尿素供給系統(tǒng)加熱。??尿素箱和尿素供給系統(tǒng)的加熱方式一般不同，尿素箱的加熱一般采用冷卻液流??經(jīng)加熱管與尿素對流換熱的加熱方式，視情況如尿素箱大小等，也可以采用電??加熱方式，尿素供給系統(tǒng)由于形狀不固定一般采用電加熱方式，在某些特殊情??況下如受限于電路設(shè)計等也可使用冷卻液流經(jīng)加熱管路到的加熱方式，圖２－２??為尿素加熱系統(tǒng)的控制簡圖。??回水管?尿蒺泵尿素泵及控制單元??一?、ｒｗ＼Ｎｗ??匕?ｇ??「ｆ．辦?，？：?Ｈ?：從尿?ｆ?咖ｆ?Ｃ?傳??．＾?關(guān)丨■■丨■丨丨■二絲濾的器■感??＜?Ｉ?Ｈ?ｔ?廣…）?ｓ??ｍ：．?謎筘傳ｕ議敁錢溫度?從、從??．．．．［＊?＇?＼＼＼?＾?ｉｉ??＇．ＩＫ?－?Ｔ！?＾——??減?Ｖ?Ｊ?——??圖２－２尿素供給單元的布置簡易結(jié)構(gòu)圖??１２??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???力口，尿素的冰點呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，當(dāng)尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為３２．５％時，尿??素的冰點達(dá)到最小值－１１?°Ｃ。??－??５０?－?／??４０?－?／??ｐ?／??ｇ?／??ｉｎ?－?ｙ??ｕ：??２０?Ｉ?■?ｉ?？?ｉ?？?ｉ?．?ｉ?里?．．．ｉ?？?ｉ?．?ｉ??－１０?０?１０?２０?邡?Ｋｌ?ｒｉｆｔ?６０?７０?Ｒ（ｌ??尿農(nóng)的成Ｍ分紱（％）??圖２－］尿素的冰點隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化??２．?２?ＳＣＲ的加熱方式及布置??為了保證ＳＣＲ系統(tǒng)可以在極寒地區(qū)良好工作，需要為ＳＣＲ系統(tǒng)配備加熱與??解凍的能力。ＳＣＲ系統(tǒng)的解凍和加熱需要關(guān)注的地方為以下兩個方面：即尿素??的存儲裝置尿素箱加熱和包括尿素循環(huán)管路，尿素泵等的尿素供給系統(tǒng)加熱。??尿素箱和尿素供給系統(tǒng)的加熱方式一般不同，尿素箱的加熱一般采用冷卻液流??經(jīng)加熱管與尿素對流換熱的加熱方式，視情況如尿素箱大小等，也可以采用電??加熱方式，尿素供給系統(tǒng)由于形狀不固定一般采用電加熱方式，在某些特殊情??況下如受限于電路設(shè)計等也可使用冷卻液流經(jīng)加熱管路到的加熱方式，圖２－２??為尿素加熱系統(tǒng)的控制簡圖。??回水管?尿蒺泵尿素泵及控制單元??一?、ｒｗ＼Ｎｗ??匕?ｇ??「ｆ．辦?，？：?Ｈ?：從尿?ｆ?咖ｆ?Ｃ?傳??．＾?關(guān)丨■■丨■丨丨■二絲濾的器■感??＜?Ｉ?Ｈ?ｔ?廣…）?ｓ??ｍ：．?謎筘傳ｕ議敁錢溫度?從、從??．．．．［＊?＇?＼＼＼?＾?ｉｉ??＇．ＩＫ?－?Ｔ！?＾——??減?Ｖ?Ｊ?——??圖２－２尿素供給單元的布置簡易結(jié)構(gòu)圖??１２??
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本文編號：2889308