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随着世界各国排放法规的日益严格,柴油机后处理系统逐渐成为控制尾气有害排放的重要措施,其中氧化催化转化器(DOC)作为一种简单有效、成本较低的后处理装置被广泛应用。氧化催化转化器性能的主要评价指标包括:转化效率、老化寿命和压力损失。其中以转化效率最为重要,影响转化效率的主要指标又包括:起燃温度、空速特性及催化剂涂层。
本文从氧化催化转化器的转化效率出发,研究了DOC结构参数的变化对于空速特性、起燃温度、排气背压等主要性能指标的影响。优化选取了与发动机匹配的结构参数。试制DOC样件进行模拟试验以及台架试验,深入研究氧化催化转化器在特定的发动机循环工况的工作效果和性能。
课题研究主要分为三个部分,首先,通过GT-Power软件建立氧化催化转化器的计算模型,在一定的排气参数边界条件下,研究DOC的流通面积、开放度、表面粗糙度、孔穴密度、长度等结构参数的变化,对DOC的排气背压、前后端温差、内部温度、流速、马赫数、雷诺数、HC和CO的转化效率等参数的影响规律,并优化选取合理的DOC结构参数。其次,通过GT-Powcr软件建立的DOC模型进行模拟,在外特性试验循环和ESC13工况欧Ⅲ稳态试验循环工况下分析DOC排气背压、起燃温度和空速特性的变化,验证DOC对HC、CO的转化效率。同时分析对比DOC在不同工况下,排气参数中排气温度、气体流量和气体组分等因素变化时的工作状态和转化效果。最后,进行DOC与某六缸柴油机进行台架匹配试验,分别进行DOC安装前后的外特性试验和ESC13工况欧Ⅲ稳态试验。通过对比分析,验证DOC对排气有害物的净化效果,分析DOC安装后对于发动机的经济性、动力性的影响。同时把台架试验结果同GT-Power模拟试验结果进行对比,从HC、CO的转化效率和排气背压等方面验证模拟计算与台架试验的结果,分析理论计算与试验研究的差距。