柴油機(jī)后處理過(guò)程氧化催化轉(zhuǎn)換器仿真

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柴油機(jī)后處理過(guò)程氧化催化轉(zhuǎn)換器仿真

在汽車柴油機(jī)后處理系統(tǒng)中，柴油機(jī)氧化催化轉(zhuǎn)換器（DOC）用于凈化石油和燃料殘留物中的烴類（HCs）成分,減少排放廢氣中的CO。廢氣經(jīng)過(guò)DOC，不完全燃燒產(chǎn)生的CO和HCs化合物會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)特性、幾何形狀特性和溫度特性是DOC的基本設(shè)計(jì)元素。排放的廢氣通過(guò)具有這些特性的催化轉(zhuǎn)換器可以用一個(gè)偏微分方程式（PDEs）數(shù)學(xué)模型描述。開(kāi)發(fā)了一個(gè)求解PDEs數(shù)學(xué)模型的仿真程序，PDEs通過(guò)體積元素的有限體積方法（FVM）和時(shí)間步長(zhǎng)隱式方法求解。通過(guò)求解PDEs，計(jì)算了轉(zhuǎn)換器出口處的CO和HCs的減少量，因此所提出的模型可以用來(lái)仿真和設(shè)計(jì)DOC，預(yù)測(cè)CO和HCs的排放。

DOC在柴油機(jī)排放路線中的位置如圖1所示，其主要功能是減少?gòu)U氣中CO和HCs的含量。用于設(shè)計(jì)和控制的DOC模型包括許多假設(shè)和建模參數(shù)的估計(jì)，本模型基于氣體流動(dòng)質(zhì)量和能量平衡基本定理，模型包括能量平衡方程中需要的焓積分方程，并通過(guò)5點(diǎn)高斯求積方法計(jì)算焓值。實(shí)際的DOC包含大量通道且作用很相似，因此在建模過(guò)程中只考慮一個(gè)通道。模型以丙烯代表HCs化合物進(jìn)行建模。對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，利用實(shí)際相同型號(hào)的DOC進(jìn)行試驗(yàn)，氣體溫度和DOC排氣口的CO、H2、C3H6的摩爾濃度等試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型仿真結(jié)果相符合，驗(yàn)證了模型的有效性。

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2015年第2期

作者：M. N. Kabir et al

編譯：何云廷