利用 modeFRONTIER 优化尾气后处理系统

巴斯夫催化剂业务部是全球领先的环境催化剂与工艺催化剂供应商。应一家卡车制造商的客户需求，巴斯夫开展了技术研究，旨在提供一种替代性技术方案，以降低催化剂成本并改进当前满足欧 VI 排放标准的量产尾气后处理系统的性能。巴斯夫将自主开发的尾气仿真模型集成至 modeFRONTIER 软件中，旨在优化运行参数，实现排放的精准预测。

主要成果

1：两周内完成 500 种催化剂系统设计的评估

2：精准识别能够根据客户需求匹配特定成本与性能目标的合适原型方案

3：节省催化剂成本与测试费用，最大限度降低尾气排放

技术挑战

全球汽车行业正面临着日益严苛的排放法规所带来的巨大挑战。欧洲、亚洲和美洲市场的法规差异加剧了技术开发的复杂性，与此同时，整车制造商仍在不断寻求缩短产品开发周期。市场对能够满足各地区排放法规且具备成本效益的高效开发策略的需求持续增长。在此背景下，尾气后处理系统的仿真技术日益受到重视。巴斯夫的工程师专注于开发基于模型的尾气系统仿真方法，研究对象为包含柴油氧化催化器的尾气系统，旨在探究成本与催化性能之间的权衡关系。除了通过模拟瞬态认证循环（WHTC）实现尾气中氮氧化物排放最小化之外，氧化催化器的多项功能（如一氧化氮氧化和碳氢化合物氧化）也需要同步优化。

Euro VI 尾气后处理系统示意图

技术方案

巴斯夫基于自主开发的尾气催化剂模型，构建了一套高效的基于模型的开发工具链，以实现排放的精准预测。在 modeFRONTIER 多目标优化平台上，研究了四个被视为主要成本驱动因素的催化剂设计参数。作为第一步，通过试验设计（DOE）分析，识别出最重要的参数并探究系统性能的敏感性。随后，利用 modeFRONTIER 内置的 MOGA-II 遗传算法驱动优化任务，以实现催化剂成本与尾气排放的双重最小化。

平行坐标图支持根据需求筛选成本与系统性能

成果与价值

"我们的仿真工具链与 modeFRONTIER 优化能力相结合，使我们在两周内完成了 500 种催化剂系统设计的评估。若采用传统方式，仅制造和测试少数几个原型件，由于其中含有昂贵的贵金属以及额外的运行成本，就需要耗费数月时间和大量资源。尽管数据量庞大，modeFRONTIER 仍能以智能高效的方式对结果进行快速梳理与可视化呈现。平行坐标图使我们能够精准识别出能够根据客户偏好匹配特定成本与性能目标的合适原型方案。我们期待将该工具链的优势推广至其他客户应用中。" —— Stefan Kah 博士，巴斯夫催化剂德国有限公司应用工程建模负责人

巴斯夫

巴斯夫催化剂业务部是环境催化剂与工艺催化剂供应商。该部门在技术开发领域拥有卓越的专业能力，致力于保护我们呼吸的空气，生产驱动世界的燃料，并确保各类化学品、塑料及其他产品（包括先进电池材料）的高效生产。通过充分利用行业的研发平台、对创新的不懈追求以及对贵金属和贱金属的深刻理解，巴斯夫催化剂业务部开发出独特且自主的解决方案，助力客户取得成功。