基于PID的柴油机闭环EGR控制策略研究

介绍了基于PID控制原理的柴油机闭环EGR控制策略;探讨比例系数P、积分系数I对EGR系统稳定性和响应性的影响,提出不同工况下PI参数的整定原则;在欧洲稳态试验循环NOx排放水平一致的前提下,对比分别采用开环、闭环控制策略控制EGR开度时,不同转速加速工况下发动机烟度排放、加速性能的区别。结果表明,采用闭环控制EGR系统时,发动机的瞬态工况烟度排放和加速性能都明显优于开环控制系统。     

高速直喷式柴油机在不同废气再循环路线下的瞬态性能

为了满足未来排放法规的要求,各种可供选择的以提高废气再循环(EGR)率的EGR技术路线正受到研究人员的广泛关注,由于稳态排放在不断降低,排放试验运转循环中瞬态部分的排放峰值变得十分重要。因此,需要分析不同EGR技术路线的瞬态性能。对装有冷却式短线EGR和可变截面涡轮增压器的1,9 L轿车柴油机采用GT—Power软件进行了1维仿真分析。为了对仿真进行标定,测量了瞬态负荷,包括采用快速二氧化碳分析仪测量瞬态EGR率和气缸压力,以测取放热数据。采集了瞬态燃烧放热率的数据库进行仿真。用瞬态EGR率和进气压力作为选择某一循环正确放热率的判据。     

增压柴油机废气再循环控制系统

为了降低增压柴油机的NOx排放,设计了电控单向阀EGR系统,实现了废气再循环。阐述了EGR的系统方案和机构;研究了稳态和瞬态工况下EGR系统的控制策略和智能PID算法;进行了台架试验。试验表明,系统可以实现0~16%的EGR率,有效降低了NOx排放,使柴油机达到国Ⅲ标准。     

车用柴油机EGR瞬态响应特性

应用自行开发的柴油机瞬态测试系统和电控EGR系统进行了EGR瞬态响应特性研究。结果表明:瞬态工况下由于EGR压差的增加和进气量的减小造成EGR率大幅度超调,增加幅值随瞬变率增加而增加;EGR本身会造成柴油机排气烟度增加,瞬态工况下EGR率的超调更加剧了这种恶化;与稳态工况相比,1600 r/min、5 s增负荷工况EGR率最大超调幅度达到43%,排气烟度增加6倍;2000 r/min增负荷工况EGR瞬态响应特性具有大致相同的规律。在发动机瞬变过程中需要制定相应的EGR瞬态控制策略,以降低瞬态排气烟度。     

柴油机Urea-SCR系统标定试验研究

通过试验对柴油机Urea-SCR系统中的各传感器、执行器和控制MAP图进行了标定,并经稳态、瞬态测试循环和实车试验的验证.结果表明,采用标定后的MAP图的SCR系统可有效降低柴油机氮氧化物的排放,达到国V标准.     

重型柴油机达国Ⅳ SCR试验研究

为满足不断加严的柴油机排放限值要求,采用SCR技术降低NOx排放水平满足国Ⅳ要求.通过对SCR温度、空速特性的研究,提出尿素喷射稳态控制、瞬态修正策略,并通过1 000 h耐硫老化性试验,验证SCR技术是适合我国国情的排放解决方案.     

重型柴油机瞬态工况排放和EGR影响的试验研究

本文中对一重型柴油机瞬态工况下的NOx与碳烟排放和引入EGR技术的影响进行试验研究。结果表明,引入EGR后,NOx的瞬态排放有所改善;但碳烟的瞬态排放恶化;关闭EGR阀可缓解碳烟瞬态排放的恶化。通过直流电机EGR阀关闭阶跃试验,揭示了EGR阀的关闭对发动机各项性能的影响规律,为重型柴油机瞬态排放的EGR控制提供了依据。     

前置DOC对SCR系统柴油机NO_x排放的影响

对装配前置DOC和无DOC的SCR系统柴油机进行稳态和瞬态试验,研究了前置DOC在不同循环状态下对NOx排放的影响。结果表明:前置DOC能显著提高SCR入口处NO2与NOx的体积比V(NO2)∶V(NOx),加速SCR反应,提高NOx转化效率,改善NOx排放;在ESC非怠速工况下,DOC对V(NO2)∶V(NOx)的影响会随着排气中氧含量和排气温度、空速的提高逐渐降低;温度超过一定范围时,NH3对O2的选择性突然提高,V(NO2)∶V(NOx)对NOx转化效率的影响将减小;DOC内氧化反应产生的热量有限,不足以提高SCR入口处排气温度,而DOC陶瓷载体的储热特性在瞬态循环下会对SCR入口温度产生一定影响,但这并不是改善NOx排放的主要原因。     

柴油机SCR后处理控制策略开发与研究

为选择性催化还原技术提出了还原剂喷射的控制策略。它根据原机NOx排放浓度脉谱、排气温度和空速脉谱等计算还原剂的喷射速率。分别通过试验研究了NH3/NOx比值、排气温度和空速对NOx转化率和氨泄漏浓度的影响以及SCR催化剂的氨吸附和脱附特性,并根据研究结果,分别确定稳态和瞬态工况下尿素溶液喷射的控制方案,因而实现了ESC稳态循环和ETC瞬态循环下的控制目标。此外,冷机起动试验表明,该阶段的排气温度低,NOx排放浓度较高,故应采取措施减少低温工况下NOx的排放。     

分子筛型SCR对车用柴油机排放改善的试验研究

商用车柴油机多采用DOC+SCR的后处理系统来满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的要求,而不同类型SCR的催化特性对最终污染物排放影响也不同。试验获取了一支铜基分子筛型SCR,基于1台2.8L柴油机和一支钒基SCR,运行了车用柴油机稳态循环(ESC)和瞬态排放循环(ETC),研究并分析了其对柴油机污染物的减排特性。结果表明,相较于钒基SCR,运行ETC循环时分子筛型SCR对发动机NOx和PM排放的减排效率分别提升19%和33%;分子筛型SCR对NOx的低温转化效率更高,且由于对排气流量不敏感,在高空速工况下其转化效率显著高于钒基SCR;分子筛型SCR对颗粒物个数的减排效率弱于钒基SCR,达7%以上,容易将大质量颗粒物分解为小质量颗粒物;两种SCR均对CO和HC具有一定的减排效果,减排率可达20%左右。