1、隨著我國汽車保有量的不斷增加，機動車帶來的污染問題也越來越突出。在機動車持續(xù)增長和能源緊缺的形勢下，發(fā)展和完善柴油機NOX控制技術對減少我國NOX排放具有十分重要的意義。Urea-SCR技術被認為是目前最有效的柴油機NOX控制技術。然而，由于SCR系統(tǒng)催化器出口NOX濃度隨添藍流量的變化規(guī)律具有阻容模型的特征，導致擬降低的NOX和可用的NH3難以實時地維持等摩爾的關系，NOX轉化效率受到抑制。柴油機實際運行中工況復雜，添藍流量頻繁變化，

2、易造成NOX排放偏高、NH3泄漏，并伴隨著大量沉積物生成，加劇了大氣質量的惡化。為進一步提高NOX轉化效率并防止二次污染形成，本文通過仿真與試驗相結合的方法，對Urea-SCR系統(tǒng)阻容特性的影響因素、描述及應用方法展開研究，最終得到了一種基于模型的控制策略。
　　本文的主要研究內容包括：
　?。?）本文首先基于系統(tǒng)級SCR催化劑模型，從催化劑微孔結構的角度出發(fā)，確定了影響SCR系統(tǒng)NOX轉化效率的關鍵因素。而后，本文對SCR

3、系統(tǒng)的阻容特性進行描述，給出了“帶時滯環(huán)節(jié)的多元可變阻容模型”時間常數(shù)和比例常數(shù)的求解方式。最后，本文使用三款不同催化劑進行ESC和ETC循環(huán)試驗，通過試驗結果與阻容模型的仿真結果對比可知，該模型可以準確描述Urea-SCR系統(tǒng)的阻容特性。該模型作為可嵌入式模型，可用于實時指導添藍噴射量，在降低NOX的同時減少二次污染的產(chǎn)生。同時，該模型作為可嵌入式模型，可用于實時指導添藍噴射量，在降低NOX的同時減少NH3泄漏的產(chǎn)生。
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4、）隨著當今社會對柴油機NOX排放要求越來越嚴格，優(yōu)化添藍控制策略以進一步提高 SCR系統(tǒng) NOX轉化效率并防止 NH3泄漏的產(chǎn)生始終是一項艱巨的挑戰(zhàn)。對催化劑儲氨量的精確控制是SCR控制系統(tǒng)的核心，也是進一步提高SCR系統(tǒng)NOX轉化效率的方向。因此，本文通過臺架試驗，對全尺寸催化劑的儲氨特性進行研究，并通過非線性儲氨模型對催化劑儲氨特性進行描述。而后，本文提出了基于儲氨模型的模糊儲氨量控制方法，ETC瞬態(tài)循環(huán)試驗結果表明，該方法可在保證

5、高NOX轉化效率的同時降低NH3的泄漏量。同時，為了應對SCR系統(tǒng)在實際應用中由于一致性所帶來的影響，提高SCR系統(tǒng)的魯棒性，本文提出了基于“帶時滯環(huán)節(jié)的多元可變阻容模型”的閉環(huán)控制策略，實車路試試驗結果表明，本文提出的閉環(huán)控制策略在實際運行中工作穩(wěn)定，顯著提高了SCR系統(tǒng)的魯棒性。
　?。?）除了NOX和NH3排放，沉積物生成量同樣是衡量控制策略優(yōu)劣的重要指標。因此，本文從Urea-SCR系統(tǒng)的設計開發(fā)、沉積物的生成機理和基于沉

6、積物生成模型的添藍流量修正策略三個方面對Urea-SCR系統(tǒng)沉積物的問題進行研究。首先，本文建立了部件級的Urea-SCR系統(tǒng)物理結晶模型，由臺架結晶試驗和模型仿真結果的對比可知，使用該模型可以準確描述添藍噴射、霧化、蒸發(fā)、分解以及壁膜的生長過程，并可定性預估固體尿素沉積物的生成位置。將本文建立的物理結晶模型應用于Urea-SCR系統(tǒng)開發(fā)階段可為管路及混合器的結構設計提供指導，以減少系統(tǒng)的沉積物生成量。同時，本文建立了系統(tǒng)級的沉積物生成

7、機理模型，由熱重試驗和模型仿真結果的對比可知，使用該模型可以準確描述尿素、氰尿酸（CYA）、縮二脲（Biuret）和氰尿酰胺（Ammelide）的生成和分解過程。基于該模型，本文得到了不同邊界下的殘余比例、沉積率和沉積物組分，為Urea-SCR系統(tǒng)沉積物的控制提供了理論支持。此外，本文建立了一種可嵌入式沉積物生成模型，并提出了基于該模型的添藍修正策略。實車路試試驗的結果表明，使用該策略后Urea-SCR系統(tǒng)沉積物的生成量降低54％。因此