摩托车催化转化器数值模拟及整车国Ⅲ工况排放的数值模拟

论文摘要

本文以某款摩托车为研究对象,在试验的基础上进行了发动机排放控制的模拟计算。首先对催化剂小样特性进行了模拟分析,然后建立起发动机数值模型,模拟分析了整车稳态运行工况对其排放的影响和对催化转化器转化率的影响,最后进行了整车市区运行循环的计算,形成了一套发动机排放控制的模拟计算方法。具体工作内容如下:①利用CES08A催化器活性评价测试仪分别对催化剂小样的空燃比特性和氧平衡系数为0.97、1和1.03时的起燃温度特性进行了试验测试。空燃比特性结果显示该催化剂对CO的转化效率较高,都保持在90%以上。这是因为该催化剂的配方中富含Pt、Pd等贵金属元素,其对CO的催化净化能力较强。起燃温度特性结果显示氧平衡系数对CO的起燃温度影响不大。利用BOOST软件建立催化器反应模型,对其进行数值求解,所得结果与试验结果吻合良好,验证了模型的正确性,为整车排放的计算奠定了基础。②通过发动机试验平台,对发动机的外特性以及缸内燃烧压力和进排气瞬态压力进行了测试与分析。在试验的基础上利用循环仿真软件建立发动机数值模型,同时对模型中各参数的确定和输入做了详细的探讨。通过模拟值与试验值的对比验证了模型的正确性,为下一步整车循环工况的计算打下了基础。基于所建立的数值模型对发动机在不同运行工况下的排放特性进行了模拟。③在底盘测功机上对整车进行了不同车速下的排放测试,分别测得在补气和不补气两种状态下第一级催化器前后位置污染物的含量,然后利用数值模型对其进行模拟计算,所得污染物的变化趋势与试验结果一致。对整车进行UDC工况下的排放测试,分别使用直采和袋采两种采样方式。定容采样结果显示该车达到了国Ⅲ排放法规的要求。同时利用数值模型对单个市区运行循环进行计算,所得CO累积排放量与试验结果接近,通过仿真模拟可以为试验研究提供一定的辅助作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 催化转化器性能评价与模拟分析
• 2.1 催化转化器简介
• 2.1.1 催化转化器构造
• 2.1.2 催化转化器工作特性
• 2.1.3 影响催化器转化效率的因素
• 2.2 摩托车催化器活性评价试验
• 2.2.1 活性评价试验装置
• 2.2.2 试验方案设计
• 2.2.3 催化转化器试验结果
• 2.3 三效催化转化器性能仿真
• 2.3.1 催化转化器数值模型建立
• 2.3.2 仿真模拟与试验验证
• 2.4 本章小结
• 3 发动机数值模型建立及排放性能仿真
• 3.1 发动机数值模型的建立
• 3.1.1 气缸模型参数
• 3.1.2 进、排气系统模型参数
• 3.1.3 摩擦损失计算
• 3.2 数值模型的验证
• 3.3 发动机排放性能仿真
• 3.3.1 转速对排放特性影响
• 3.3.2 负荷对排放特性影响
• 3.3.3 点火提前角对排放特性影响
• 3.3.4 冷启动对排放特性影响
• 3.4 本章小结
• 4 整车排放测试及仿真模拟
• 4.1 概述
• 4.2 发动机稳态工况排放测试与仿真模拟
• 4.2.1 试验设备及测试原理
• 4.2.2 数值仿真模型
• 4.2.3 稳态工况排放测试及与仿真结果对比分析
• 4.3 整车循环工况排放测试与仿真模拟
• 4.3.1 试验测试平台构建
• 4.3.2 循环工况排放测试结果
• 4.3.3 循环工况排放仿真模拟
• 4.4 本章小结
• 5 总结和展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录