热管中冷器与前端冷却模块的匹配优化研究

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。     

柴油机尿素SCR混合器的设计与数值模拟研究

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%。     

穿孔管对集成式SCR催化转化消声器性能影响的试验研究

穿孔管结构广泛应用于消声器的设计中,SCR催化剂载体前端穿孔管对集成式SCR催化转化消声器的压力损失和SCR的NOx转化效率有较大影响.本研究设计了两种形式的SCR催化剂载体前穿孔管,通过试验研究了其对集成式SCR催化转化消声器性能的影响.采用水银U型管和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分别测量了压力损失和NOx等浓度.试验结果表明:穿孔率较大的穿孔管和孔部分朝向SCR载体的穿孔管造成的压力损失比较小;穿孔管的不同结构和不同位置布置对SCR的NOx转化效率有明显影响;在某些工况下,差异在10％以上.     

柴油机SCR催化转化消声器的消声性能

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。     

钒基SCR催化剂动态反应及氨存储特性的试验研究

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。     

热管中冷器的传热与阻力特性

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．     

重型柴油机尿素SCR后处理系统的控制策略研究

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荆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.     

重型柴油机SCR后处理系统尿素喷射电子控制单元开发

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。     

发动机排气热管理试验研究

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℃。     

SCR排气流量模型应用研究

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%。