《Urea-SCR催化器失效機理及其故障診斷與容錯控制方法研究》是依託武漢理工大學，由胡杰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Urea-SCR催化器失效機理及其故障診斷與容錯控制方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡杰
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對車用柴油機NOx排放控制SCR系統中VWT-、Cu-、Fe-SCR催化器，在車輛行駛過程中可能出現多種失效形式，以催化器熱失效/化學中毒為研究對象，製備不同失效程度樣件，獲得失效狀態下的催化器微觀結構表征參數，通過試驗研究構建催化劑性能及儲氨特性與各參數之間關係，建立催化劑失活狀態下的數學模型、動力學模型、數值仿真模型及控制模型，實現催化器失效的數值仿真研究，構建催化器失效機理；建立催化劑儲氨能力模型及儲氨量估計模型，催化劑儲氨能力與催化劑性能之間數學模型；研究催化劑不同失活程度對發動機排放影響規律，對比研究幾種典型診斷方法及容錯控制方法，尋找適用於車載條件的故障診斷方法及容錯控制方法，突破現有車載診斷系統的局限性，實現催化器失效狀態下的污染物排放最優控制，形成“催化器失效機理-故障診斷-容錯控制”系統的理論、技術及方法，為Urea-SCR系統的推廣套用提供理論依據及技術支撐。
結題摘要
以柴油機NOx排放控制後處理系統Urea-SCR催化器為研究對象，研究催化器的熱老化的失效機理，建立催化器失效機理數值模擬模型，搭建了催化劑小樣水熱老化和性能評價試驗台架，製備了不同老化程度的樣機，通過NO轉化效率、起燃溫度、微觀表征、化學反應動力學等參數指標表示其性能演化規律，構建了面向控制的催化器失效機理模型；研究了SCR催化器性能動態影響參數及規律，研究了SCR催化器儲氨特性及其影響因素和規律，建立了儲氨機理模型，提出了基於擴展卡爾曼濾波的儲氨量估計方法；根據SCR反應機理，建立了SCR系統閉環控制模型，提出了NOx感測器NH3交叉敏感的容錯方法，提出了基於NOx感測器的氨閉環控制方法，基於NOx轉化效率與NH3泄漏存在trade off的關係，提出了基於遺傳算法和非線性模型預測的最佳化算法，對尿素噴射量進行最佳化；在此模型基礎上研究了感測器、執行器及催化器不同失效程度對排放性能的影響規律，提出了基於多信息融合、GA-SVM以及基於模型的故障診斷方法和策略，提出了基於模型參考自適應的容錯控制方法。 通過本項目的實施：1）共培養研究生13名，博士研究生2名，碩士研究生11名；2）已發表相關學術論文17篇，還有3篇SCI刊源在審稿階段，其中外文期刊5篇，中文期刊12篇；其中SCI收錄4篇，國際頂級期刊1篇（IF：7.182），EI收錄6篇；其中內燃機學報4篇，農業機械學報1篇，內燃機工程2篇，汽車技術3篇，其他期刊2篇；3）申請發明專利2項 ；4）獲得湖北省優秀學士論文2篇（2015，2016）；5）在基金項目的研究基礎上，獲批“十三五”重點研發計畫項目，獲批移動污染排放控制技術國家重點工程實驗室開放基金項目，申報2018年湖北省面上基金項目。
