柴油机后处理过程氧化催化转换器仿真



柴油机后处理过程氧化催化转换器仿真

在汽车柴油机后处理系统中，柴油机氧化催化转换器（DOC）用于净化石油和燃料残留物中的烃类（HCs）成分,减少排放废气中的CO。废气经过DOC，不完全燃烧产生的CO和HCs化合物会发生氧化反应。氧化反应特性、几何形状特性和温度特性是DOC的基本设计元素。排放的废气通过具有这些特性的催化转换器可以用一个偏微分方程式（PDEs）数学模型描述。开发了一个求解PDEs数学模型的仿真程序，PDEs通过体积元素的有限体积方法（FVM）和时间步长隐式方法求解。通过求解PDEs，计算了转换器出口处的CO和HCs的减少量，因此所提出的模型可以用来仿真和设计DOC，预测CO和HCs的排放。

DOC在柴油机排放路线中的位置如图1所示，其主要功能是减少废气中CO和HCs的含量。用于设计和控制的DOC模型包括许多假设和建模参数的估计，本模型基于气体流动质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积分方程，并通过5点高斯求积方法计算焓值。实际的DOC包含大量通道且作用很相似，因此在建模过程中只考虑一个通道。模型以丙烯代表HCs化合物进行建模。对模型进行了验证，利用实际相同型号的DOC进行试验，气体温度和DOC排气口的CO、H2、C3H6的摩尔浓度等试验数据与模型仿真结果相符合，验证了模型的有效性。

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2015年第2期

作者：M. N. Kabir et al

编译：何云廷