本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)SCR控制系統(tǒng)開發(fā)及試驗研究

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【摘要】：環(huán)境污染已經(jīng)成為全世界高度重視的問題,我國大型城市的污染物來源正在由煤煙型污染向汽車型污染轉(zhuǎn)變,為了緩解環(huán)境壓力,更加嚴(yán)格的排放法規(guī)也將逐步實施。面對日益嚴(yán)格的排放法規(guī),采用尾氣后處理技術(shù)是實現(xiàn)國Ⅳ及其以上排放法規(guī)的必然技術(shù)措施,在發(fā)展現(xiàn)有柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合高效的尾氣后處理措施是柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展的方向。選擇性催化還原(Selective catalytic reduction,簡稱SCR)技術(shù)是降低發(fā)動機(jī)NOx排放的一條技術(shù)路線,結(jié)合我國基本國情,目前我國重型柴油機(jī)領(lǐng)域基本采用SCR技術(shù)路線。本文以一臺六缸渦輪增壓柴油機(jī)為研究對象,選擇SCR后處理技術(shù)路線,以降低柴油機(jī)NOx排放為目標(biāo),設(shè)計開發(fā)了SCR控制器和軟件控制策略,并在發(fā)動機(jī)試驗臺架上實現(xiàn)控制。首先對SCR控制器功能需求進(jìn)行分析,綜合考慮選用飛思卡爾MC9S12XS128作為處理器核心,根據(jù)需求使用了處理器核心中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通信模塊、模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊、脈寬調(diào)制(PWM)模塊,并設(shè)計了相應(yīng)的電源模塊和驅(qū)動模塊,使用CodeWarrior集成開發(fā)軟件對各個功能模塊進(jìn)行軟件底層配置,經(jīng)過調(diào)試SCR控制器能夠正常工作,滿足設(shè)計要求。利用VB開發(fā)工具,基于SAE-J1939協(xié)議開發(fā)了SCR標(biāo)定診斷工具,通過CAN總線讀取發(fā)動機(jī)狀態(tài)參數(shù)、SCR后處理相關(guān)參數(shù)以及OBD故障診斷信息,開發(fā)了OBD故障診斷策略并編程寫入SCR控制器,通過調(diào)試該工具能夠正常運(yùn)行滿足設(shè)計要求。針對SCR系統(tǒng)開發(fā)了尿素噴射控制策略,通過查詢NOx排放脈譜和目標(biāo)NOx轉(zhuǎn)化效率脈譜計算基礎(chǔ)尿素噴射量,使用NOx傳感器計算實際NOx轉(zhuǎn)化效率,采用增量式PID控制方法對尿素噴射量進(jìn)行閉環(huán)修正,通過油門變化率進(jìn)行瞬態(tài)工況的判定,建立了溫度延遲和氨存儲量修正策略。通過試驗得到柴油機(jī)NOx排放脈譜、排氣流量脈譜以及目標(biāo)NOx轉(zhuǎn)化效率脈譜,為控制策略的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),最后通過ESC十三工況點(diǎn)對SCR系統(tǒng)控制效果進(jìn)行驗證。試驗結(jié)果顯示:采用所開發(fā)的SCR控制系統(tǒng),將原機(jī)NOx比排放從10.29g/kw.h降低到2.02g/kw.h。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) SCR控制器 故障診斷 控制策略 尿素噴射量
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 環(huán)境污染與排放法規(guī)10-12
• 1.3 柴油機(jī)后處理技術(shù)路線12-14
• 1.4 柴油機(jī)SCR技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4.1 SCR關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展14-16
• 1.4.2 SCR系統(tǒng)控制策略研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本文研究內(nèi)容17-19
• 2 SCR控制器及標(biāo)定診斷工具開發(fā)19-48
• 2.1 SCR控制器開發(fā)方案設(shè)計19
• 2.2 控制器功能模塊19-30
• 2.2.1 處理器核心模塊20-21
• 2.2.2 電源模塊21
• 2.2.3 CAN通信模塊21-26
• 2.2.4 A/D模塊26-27
• 2.2.5 驅(qū)動模塊27-30
• 2.3 基于SAE-J1939協(xié)議標(biāo)定診斷工具開發(fā)30-46
• 2.3.1 商用車SAE-J1939協(xié)議規(guī)范30-34
• 2.3.2 OBD故障診斷策略34-41
• 2.3.3 SCR標(biāo)定診斷工具開發(fā)41-46
• 2.4 本章小結(jié)46-48
• 3 SCR系統(tǒng)控制策略設(shè)計48-60
• 3.1 SCR控制系統(tǒng)工作原理48-51
• 3.1.1 SCR化學(xué)反應(yīng)原理48-50
• 3.1.2 SCR系統(tǒng)工作過程50-51
• 3.2 尿素泵特性及工作流程51-54
• 3.2.1 尿素泵性能參數(shù)51-52
• 3.2.2 尿素泵工作流程及狀態(tài)52-54
• 3.3 SCR系統(tǒng)控制策略54-59
• 3.3.1 SCR系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制策略54-56
• 3.3.2 SCR系統(tǒng)閉環(huán)修正策略56-58
• 3.3.3 SCR系統(tǒng)瞬態(tài)修正策略58-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 4 SCR系統(tǒng)試驗研究60-73
• 4.1 SCR系統(tǒng)試驗平臺搭建60-66
• 4.1.1 試驗用柴油機(jī)61-62
• 4.1.2 試驗用臺架系統(tǒng)62
• 4.1.3 試驗用尾氣分析儀62-63
• 4.1.4 SCR后處理系統(tǒng)組成63-66
• 4.2 原機(jī)排放特性試驗66-69
• 4.2.1 NO_x排放脈譜66-67
• 4.2.2 排氣流量脈譜67-68
• 4.2.3 催化劑反應(yīng)特性68-69
• 4.3 SCR系統(tǒng)ESC試驗69-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 5 全文總結(jié)及展望73-75
• 5.1 全文總結(jié)73-74
• 5.2 今后工作展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果78-79
• 致謝79-80

【相似文獻(xiàn)】

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