设计柴油机后处理系统的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种设计柴油机后处理系统的方法及系统。先在柴油机无任何后处理系统时，记录柴油机工况试验不同喷油组合下的各NOX、THC、CO、PM排放以及BSFC值，以确定最优正时及轨压参数，再基于第一优化规则来确定最优喷油参数；同时基于排气流量和排气温度万有特性来设计多个DOC+CDPF催化器样品结构，以制备出相应催化器，随后在柴油机安装制备的催化器后，记录相应催化器的PM转化率、背压及成本，再基于第二优化规则确定最优催化器的相关信息，以制备出最优催化器；最后，在优化了燃油系统的柴油机安装最优催化器后，记录SCR的NOX转化率及尿素泄漏量，再基于第三优化规则确定最优尿素喷射量，由此设计出后处理系统。

【技术实现步骤摘要】
设计柴油机后处理系统的方法及系统
本专利技术涉及柴油机后处理系统，特别是涉及一种设计柴油机后处理系统的方法及系统。
技术介绍
柴油机有着功率大、经济性能好等特点。但柴油机的NOx及颗粒物排放普遍较高，为此，各种排放处理系统也应运而生。例如，在申请号为200880120587.2的中国专利文献中，公开了一种排放处理系统，其通过在废气流路径中的发动机下游位置设置柴油机氧化催化剂，来减少柴油机废气流中的氮氧化物、颗粒物及气态烃等。又例如，在申请号为201110208045.4的中国专利文献中，公开了一种排放气体后处理系统，其在发动机排放的排放气体通路上设置排放管线，并在该排放管线上设置汽油微粒过滤器来对排放的气体进行处理。然而，未来的排放标准对NOx和颗粒物的排放要求十分严苛，仅机内净化很难达到标准，需通过调整燃油策略并采用选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)尿素喷射技术来降低排气NOx,并通过柴油机氧化催化(Diesel Oxidation Catalyst,DOC) +有涂层颗粒捕集(coated Diesel Particulate Filter, Q)PF)来有效脱除尾气中的颗粒物。其中，SCR原理是将尿素与水以适当比例(浓度一般为32.5%)混合，喷入柴油机排出的废气中。在催化剂作用下，作为还原剂的尿素在230?500°C下将废气中的NOx还原成无害的N2和H2O,由此可以将柴油机尾气中的NOx减少50%以上。DOC对脱除柴油机排放微粒中的可溶性有机成分具有良好的效果，可溶性有机成分在贵金属催化剂的作用下发生氧化反应转化为CO2和H2O而除去。CDPF是在颗粒捕集器DPF载体上涂覆催化剂，利用催化剂降低微粒的活化反应能，使微粒可以在柴油机较大范围的运行工况达到被动再生。虽然，DOC+⑶PF有着很高的颗粒物捕集效率，但如何进一步降低NOx浓度是主要的难关。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种设计柴油机后处理系统的方法及系统，用于解决高压共轨柴油机NOx排放及颗粒物数量存在“trade-off”关系超出排放标准的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种设计柴油机后处理系统的方法，其至少包括:在柴油机无任何后处理系统的情形下，记录柴油机基于不同正时及轨压参数所进行的各ESC工况试验中的各N0X、THC、CO、PM排放以及BSFC值，以确定最优正时及轨压参数；基于第一优化规则、所述最优正时及轨压参数来确定柴油机的最优喷油参数；基于排气流量和排气温度万有特性来设计多个D0C+CDPF催化器样品结构，以便制备出相应的DOC+⑶PF催化器；在柴油机安装有所制备的各D0C+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于所确定的最优正时及轨压参数、喷油参数进行各ESC工况试验时，相应D0C+CDPF催化器的PM转化率αρΜ、背压Pb、及成本；基于第二优化规则、所记录的各DOC+⑶PF催化器的PM转化率α ρΜ、背压Pb、及成本，来确定最优D0C+CDPF催化器的相关信息；在柴油机安装有最优D0C+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于各尿素喷射量所进行的各ESC工况试验的NOX转化率及尿素泄漏量；基于第三优化规则、所记录的尿素喷射量、NOx转化率及尿素泄漏量来确定最优尿素喷射量，由此设计出柴油机的后处理系统。优选地，第一优化规则包括:柴油机涡轮增压器后的NOx浓度最小、以及油耗浓度、颗粒物浓度、THC浓度、CO浓度、BSFC分别限制在各自的预定范围；更为优选地，油耗浓度的预定范围为柴油机原始状态的102%以下；颗粒物浓度、THC浓度、CO浓度各自的预定范围分别为柴油机各自的原始状态的95%以下；BSFC为柴油机原始状态的102%以下。优选地，第二优化规则包括:D0C+⑶PF催化器成本最小、经过DOC+⑶PF催化器处理后的PM转化率α ΡΜ高于第一预定阈值、背压小于第二预定阈值。优选地，第三优化规则包括:经过SCR催化处理后的NOx转化 ? O最大、尿素泄漏量切NH3小于第三预定阈值。本专利技术还提供一种设计柴油机后处理系统的设计系统，其至少包括:`记录模块，用于在柴油机无任何后处理系统的情形下，记录柴油机基于不同正时及轨压参数所进行的各ESC工况试验中的各N0x、THC、C0、PM排放以及BSFC值、在柴油机安装有所制备的各D0C+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于所确定的最优正时及轨压参数、喷油参数进行各ESC工况试验时，相应DOC+⑶PF催化器的PM转化率α ρΜ、背压Pb、及成本、在柴油机安装有最优D0C+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于各尿素喷射量所进行的各ESC工况试验的NOx转化率及尿素泄漏量；设计模块，用于基于排气流量和排气温度万有特性来设计多个D0C+CDPF催化器样品结构，以便制备出相应的D0C+CDPF催化器；优化模块，用于基于第一优化规则、所述最优正时及轨压参数来确定柴油机的最优喷油参数、基于第二优化规则、所记录的各D0C+CDPF催化器样品的PM转化率α ρΜ、背压Pb、及成本，来确定最优D0C+CDPF催化器的相关信息、基于第三优化规则、所记录的尿素喷射量、NOx转化率及尿素泄漏量来确定最优尿素喷射量。优选地，所述记录模炔基于柴油机试验台架来构建。优选地，所述确定模炔基于柴油机的实验设计软件来构建。优选地，所述优化模炔基于柴油机的优化软件来构建。如上所述，本专利技术的设计柴油机后处理系统的方法及系统，具有以下有益效果:基于优化燃油喷射策略及SCR控制策略，结合D0C+CDPF选型及设计，设计形成了一个以满足标准NOx排放为首要目标，同时将氨泄漏以及颗粒物数量、质量浓度限定在标准范围内的后处理系统。【附图说明】图1显示为本专利技术的设计柴油机后处理系统的设计系统示意图。图2显示为本专利技术的设计柴油机后处理系统的设计方法的流程图。元件标号说明I设计系统11 记录模块12 设计模块13 优化模块SI ~S7 步骤【具体实施方式】以下通过特定 的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1所示，本专利技术提供一种设计柴油机后处理系统的设计系统。所述设计系统I至少包括:记录模块11、设计模块12、以及优化模块13。所述记录模块11用于记录柴油机进行ESC (european stationary cycle,欧洲稳态测试循环)各工况下不同喷油参数试验的相关信息，例如，在柴油机无任何后处理系统的情形下，所述记录模块11记录柴油机基于不同正时及轨压参数所进行的ESC各工况试验中的各勵)(、1'!1(:、0)、？1排放以及85?0值等；又例如，在柴油机安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设计柴油机后处理系统的方法，其特征在于，所述设计柴油机后处理系统的方法至少包括：在柴油机无任何后处理系统的情形下，记录柴油机基于不同正时及轨压参数所进行的各ESC工况试验中的各NOX、THC、CO、PM排放以及BSFC值，以确定最优正时及轨压参数；基于第一优化规则、所述最优正时及轨压参数来确定柴油机的最优喷油参数；基于排气流量和排气温度万有特性来设计多个DOC+CDPF催化器样品结构，以便制备出相应的DOC+CDPF催化器；在柴油机安装有所制备的各DOC+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于所确定的最优正时及轨压参数、喷油参数进行各ESC工况试验时，相应DOC+CDPF催化器的PM转化率、背压、及成本；基于第二优化规则、所记录的各DOC+CDPF催化器的PM转化率、背压、及成本，来确定最优DOC+CDPF催化器的相关信息，以便制备出最优DOC+CDPF催化器；在柴油机安装有最优DOC+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于各尿素喷射量所进行的各ESC工况试验的NOX转化率及尿素泄漏量；基于第三优化规则、所记录的尿素喷射量、NOX转化率及尿素泄漏量来确定最优尿素喷射量，由此设计出柴油机的后处理系统。...

【技术特征摘要】
1.一种设计柴油机后处理系统的方法，其特征在于，所述设计柴油机后处理系统的方法至少包括: 在柴油机无任何后处理系统的情形下，记录柴油机基于不同正时及轨压参数所进行的各ESC工况试验中的各N0X、THC、CO、PM排放以及BSFC值，以确定最优正时及轨压参数；基于第一优化规则、所述最优正时及轨压参数来确定柴油机的最优喷油参数； 基于排气流量和排气温度万有特性来设计多个DOC+CDPF催化器样品结构，以便制备出相应的DOC+CDPF催化器； 在柴油机安装有所制备的各DOC+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于所确定的最优正时及轨压参数、喷油参数进行各ESC工况试验时，相应DOC+CDPF催化器的PM转化率、背压、及成本； 基于第二优化规则、所记录的各DOC+CDPF催化器的PM转化率、背压、及成本，来确定最优DOC+⑶PF催化器的相关信息，以便制备出最优DOC+⑶PF催化器； 在柴油机安装有最优D0C+CDPF催化器的情形下，记录柴油机基于各尿素喷射量所进行的各ESC工况试验的NOx转化率及尿素泄漏量； 基于第三优化规则、所记录的尿素喷射量、NOx转化率及尿素泄漏量来确定最优尿素喷射量，由此设计出柴油机的后处理系统。2.根据权利要求1所述的设计柴油机后处理系统的方法，其特征在于:第一优化规则包括:柴油机涡轮增压器后的NOx浓度最小、以及油耗浓度、颗粒物浓度、THC浓度、CO浓度、BSFC分别限制在各自的预定范围。3.根据权利要求2所述的设计柴油机后处理系统的方法，其特征在于:油耗浓度的预定范围为柴油机原始状态的102%以下；颗粒物浓度、THC浓度、CO浓度各自的预定范围分别为柴油机各自的原始状态的95%以下；BSFC为柴油机原始状态的102%以下。4.根据权利要求1所述的设计柴油机后处理系统的方法，其特征在于:第二优化规则包括:D0C+⑶...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼狄明，姚笛，胡志远，谭丕强，胡磬遥，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：