基于响应曲面法的柴油机SCR性能预测

针对柴油机选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统在不同工况下运行时性能差异较大,搭建了带SCR系统的柴油机测试台架,在对SCR系统性能测试的基础上,利用GT-POWER建立SCR系统模型,分析不同排气温度、不同排气流量、不同氨氮比对SCR性能的影响,并基于Box-Behnken设计与响应面法对柴油机SCR系统进行了研究,以排气温度、排气流量、氨氮比为变量因子,以NOX转化效率与NH3逃逸率为优化目标进行响应曲面优化.结果表明:排气温度对SCR性能影响较大,250～450℃为SCR最佳转化效率区间,NOX转化效率均在80％以上,NH3逃逸率均在5％以内;排气流量增加使NOX转化效率下降,NH3逃逸率上升,排气流量在200 kg/h以上尤为明显,排气流量每增加50 kg/h,NOX转化效率平均下降3％,NH3逃逸率平均增加4％;氨氮比增加使得NOX转化效率提升,同时NH3逃逸率增加,氨氮比在0.9以上能使NOX转化效率保持较高水平,氨氮比在0.9以下能保证较低的NH3逃逸率,氨氮比的选择尤为重要.根据响应曲面结果得出:不同的排气温度与排气流量配合不同氨氮比可提高NOX转化效率,降低NH3逃逸率,当排气温度为350℃,排气流量为200 kg/h,氨氮比为1.0时,SCR性能最佳,NOX转化效率达到96.4％,NH3逃逸率仅0.5％.该研究为SCR系统在柴油机不同工况下运行时的尿素控制提供有效的指导依据.