摘 要

随着汽车工业的发展和环境的日益恶化，世界各个国家都对汽车的排放有了严格的规定。世界认定的排放法规有欧洲排放法规，美国法规和日本法规，我国目前的使用的国Ⅳ排放标准已经不能满足现在的环境要求，我国今年下半年将实施国Ⅴ排放标准。柴油机为商用车普遍适用的发动机，应用范围广、数量多，柴油机的主要排放物有颗粒物和，颗粒物是大气污染物的成分，而最主要的来源就是工业和汽车尾气排放，目前汽车上采用优化燃烧来降低颗粒物的排放。是产生光化学污染的主要成分，在国Ⅳ排放标准的阶段大部分发动机生产商采用的是废气再循环系统搭配颗粒物捕集器组合的后处理系统来降低发动机的的排放，在国Ⅴ排放标准阶段这种技术已经不能满足排放法规所规定的限值。目前大多数汽车生产商都采用尿素溶液的SCR后处理系统技术来降低发动机的的排放。本文主要研究的内容:

1. 催化器是SCR后处理系统的关键元件，主要对WP12发动机的尿素SCR后处理系统的催化剂进行三维建模，同时利用CFD技术对催化器内部的速度和压力场进行了模拟研究。
2. 对与催化器有关的SCR后处理系统进行结构优化分析。

关键字：国Ⅴ 排放标准 SCR 后处理技术 结构优化

Abstract

With the development of the automobile industry and the deteriorating environment, all countries in the world have strict regulations on the emission of automobiles. The world's emission regulations have European emission regulations, US regulations and Japanese regulations, China's current use of the country Ⅳ emission standards can not meet the current environmental requirements, China will implement the Ⅴ emission standards second half of this year,. Diesel engine for commercial vehicles generally applicable to the engine, a wide range of applications, the main emissions of diesel engines are particulate matter and ,particulate matter is the composition of air pollutants, and the most important source is the industrial and automobile exhaust emissions, the current Optimized combustion is used on vehicles to reduce particulate emissions. is the main component of photochemical contamination. At the stage of the national emission standard, most engine manufacturers use the post-treatment system of the exhaust gas recirculation system combined with the particulate tractor combination to reduce the NO of the engine. Emissions, this technology has been unable to meet the limits set by the emission regulations at the national Ⅴ emission standards. At present, most car manufacturers are using urea solution SCR treatment system technology to reduce the engine emissions. The main contents of this paper:

（1）The condition of simple analysis of engine bench test based on WP10 engine.

（2）The catalyst is a key component of SCR post-treatment system. The catalyst of urea SCR post-treatment system of WP12 engine is modeled by three dimensions. At the same time, CFD technique is used to simulate the speed and pressure field inside the catalyst.

（3）The structure optimization of the SCR post-treatment system related to the catalyst is analyzed.

Key words: country Ⅴ emission standards SCR post-processing technology institutions optimization

目 录

第1章 绪 论 1

1.1研究背景 1

1.2 柴油机排放污染物控制技术 2

1.2.1机前控制技术 2

1.2.2 机内控制技术 2

1.2.2.1 增压中冷技术 3

1.2.2.2 废气再循环技术（EGR） 3

1.2.2.3 进气系统改进技术 3

1.2.2.4 降低机油消耗 4

1.3 柴油机后处理技术 4

1.3.1 DOC和DPF技术 4

1.3.2 SCR技术 5

1.3.3国内外柴油机后SCR处理技术比较分析 6

1.4 本文研究内容 7

1.5本章小结 7

第2章 尿素喷射SCR系统构成及工作原理 8

2.1 SCR系统简介 8

2.2尿素溶液SCR后处理系统的工作原理 9

2.3 SCR催化器的基本结构及工作原理 10

2.4 基于WP12柴油机催化器的设计 11

2.5本章小结 12

第3章 催化器的建模与流场的仿真分析过程 13

3.1 Croe4.0的介绍 13

3.2建模过程 14

3.3 SCR催化器的数据模拟过程 17

3.3.1催化器的模型简化 17

3.3.2对催化器流场进行分析 17

3.3.2应用FLUENT软件对催化器的流场的压力和速度进行数值模拟仿真分析 19

3.4对数据模拟结果的分析 23

3.4.1速度的模拟结果分析 23

3.4.2压力的分析 26

3.5分析结果对发动机的影响 27

3.6本章小结 28

第4章 催化器的结构优化 29

4.1优化后的催化器结构 30

4.2优化后的结构仿真分析 30

4.3优化后压力的仿真分析 31

4.4本章小结 32

第5章总结与展望 33

5.1全文总结 33

5.2研究展望 33

参考文献 35

致谢 37

第1章 绪 论

1.1研究背景

全球社会的进步和经济的发展，人们的需求不断增加，但由于资源有限，资源危机越来越严重。世界各国的排放法规对汽车污染物的排放值要求越来越低，欧洲许多国家的发动机排放物的限值比我国的限值低，我国目前实行的国Ⅳ排放标准规定的排放物的限值已经不能减轻治理环境污染的压力，需要尽快实施下一阶段排放标准来控制发动机的排放标准。

节能减排是当今的汽车行业的发展的两个主要方向，许多汽车企业开发了好多的新型发动机来实现这个目标。柴油机的能量利用率比汽油机高，二氧化碳的排放量、燃油经济性都比汽油机好，汽车企业利用柴油机的这个优点大力生产柴油机和开发新机型。资源的匮乏限制了发动机的市场发展前景，但柴油机的发展没有受到影响，目前的发动机市场上柴油机占有了很大的比例，柴油机在商务车上使用的最多，在乘用车上有些国家也开始用柴油机代替汽油机。在欧洲国家，采用柴油机作为动力的轿车占据轿车数量的30%左右，在一些国家比如德国柴油机轿车的数量已经超过本国的轿车数量的一半。但柴油机的排放物带来的危害也是这些汽车企业必须要考虑的，和颗粒物对大气和人的身体健康有一定的影响。NO被人吸入后迅速与血红蛋白结合导致人体出现缺氧的状况。人体吸入后会出现中毒的症状，对粘膜和肺部有很大的危害。北方和南方一些大城市的大气中污染物中超过40%的来自车辆的尾气排放。