【摘要】：柴油機(jī)由于具有功率高、扭矩范圍廣等眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用,但同時(shí)也帶來了排氣污染等困擾。隨著排放法規(guī)的日趨嚴(yán)厲,后處理技術(shù)已經(jīng)成為柴油機(jī)不可或缺的一部分,SCR(Selective Catalytic Reduction)技術(shù)因其具有燃油經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是適合我國(guó)國(guó)情的主流后處理技術(shù),此技術(shù)對(duì)柴油機(jī)排氣污染物NO_X具有顯著凈化效果。目前市場(chǎng)上的SCR系統(tǒng),特別是電子控制系統(tǒng),外資企業(yè)占據(jù)了絕大部分份額,國(guó)內(nèi)還沒有掌握核心技術(shù)以及擁有成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品與之競(jìng)爭(zhēng)。因此本課題對(duì)SCR系統(tǒng)及其核心部件進(jìn)行電子控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)具有重要意義。本文主要開展的工作如下:1、SCR系統(tǒng)搭建:在探討了國(guó)內(nèi)外SCR系統(tǒng)應(yīng)用與研究的基礎(chǔ)上對(duì)比了空輔式與非空輔式SCR系統(tǒng);基于本課題組自主設(shè)計(jì)的尿素泵搭建了SCR系統(tǒng),以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性為目的,進(jìn)行了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。詳細(xì)分析論述了系統(tǒng)的工作原理,并對(duì)系統(tǒng)各部件進(jìn)行了具體探討。2、控制器硬件電路設(shè)計(jì):具體分析了SCR系統(tǒng)的需求,基于恩智浦(NXP)16位單片機(jī)MC9S12XEP100進(jìn)行了硬件電路整體框架設(shè)計(jì)以及各部分功能模塊電路設(shè)計(jì)。具體電路設(shè)計(jì)主要包括MCU(Microcontroller Unit)的選型、電源處理電路設(shè)計(jì)、CAN(Controller Area Network)通信電路設(shè)計(jì)、輸入信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)和輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。3、策略研究以及軟件設(shè)計(jì):基于模塊化、功能化原則,參照AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)標(biāo)準(zhǔn)將SCR系統(tǒng)軟件分為底層、中間層和應(yīng)用層。基于SimulinkStateflow進(jìn)行了SCR系統(tǒng)策略研究以及應(yīng)用層軟件開發(fā),主要包括系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制模塊、尿素需求量計(jì)算模塊、低溫加熱模塊以及OBD(On-Board Diagnostic)故障診斷模塊。針對(duì)傳統(tǒng)軟件開發(fā)所面臨的效率低、工作量大、人工編寫代碼困難等弊端,本課題在深入探討的SCR系統(tǒng)理論模型算法的基礎(chǔ)上,采用MBD(Model-Based Design)開發(fā)流程進(jìn)行了SCR系統(tǒng)算法建模、模型的仿真驗(yàn)證以及模型至C代碼的自動(dòng)生成。4、實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)驗(yàn)證:在CodeWarrior IDE中將生成的應(yīng)用層代碼與底層中間層代碼集成,下載到控制器中進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下搭建了尿素泵實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了尿素泵的功能驗(yàn)證與計(jì)量噴射精度驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本課題開發(fā)的尿素泵可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),且計(jì)量噴射精度較高。在臺(tái)架試驗(yàn)環(huán)境下,對(duì)某款匹配本課題所開發(fā)的SCR系統(tǒng)的柴油機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,試驗(yàn)結(jié)果表明ESC和ETC氮氧化物NO_X排放值分別為1.606g/(kWh)和1.527 g/(kWh),可以達(dá)到國(guó)五排放限值標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.6
【圖文】：

圖 1.1 海力達(dá) SCR 系統(tǒng)Fig. 1.1 The system of Hilite SCR對(duì) SCR 系統(tǒng)，丹麥公司格蘭富（GRUNDFOS）于 2006 年推出了自己的 SDS（Urea Dosing System）[13]。該系統(tǒng)后來也成為了空輔式 SCR 系統(tǒng)的典范過尿素泵實(shí)現(xiàn)計(jì)量功能，尿素泵為隔膜泵，通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速帶動(dòng)隔膜往復(fù)行計(jì)量；該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)柴油機(jī)排放的 NOX污染物凈化顯著。國(guó)康明斯公司（CUMMINS）采用 IEM 技術(shù)路線，將發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)凈化和排氣一起[14]。該系統(tǒng)同樣采取了 SCR 后處理技術(shù)路線，系統(tǒng)可以根據(jù)柴油機(jī)工實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)尿素噴射量，通過標(biāo)定可使柴油機(jī)達(dá)到國(guó)五排放水平。外，天納克（TENNECO）、依米泰克（EMITEC）、佛吉亞（FAURECIA）、LBONAIR）、德爾福（DELPHI）等國(guó)外公司都已經(jīng)開發(fā)出成熟的 SCR 系統(tǒng)業(yè)的這些產(chǎn)品性能較好，但其價(jià)格卻一直居高不下。、策略控制研究現(xiàn)狀

圖 1.2 凱龍 SCR 系統(tǒng)Fig. 1.2 The system of Kailong SCR述企業(yè)外，國(guó)內(nèi)還有許多公司自主研發(fā) SCR 系統(tǒng)及其相關(guān)零部件、西安秦泰等；這些國(guó)內(nèi)企業(yè)的研發(fā)有效的阻止了國(guó)外零部件巨頭CR 系統(tǒng)的市場(chǎng)價(jià)格，對(duì)國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。略控制研究現(xiàn)狀學(xué)帥石金教授、胡靜博士、張人選博士等對(duì)重型柴油機(jī) SCR 系統(tǒng)進(jìn)尿素需求量方面對(duì)基于脈譜圖的開環(huán)控制和基于 NOX傳感器的閉環(huán)探討與介紹；在 OBD 方面基于 ISO15765 等診斷協(xié)議設(shè)計(jì)了 SCR器方面基于恩智浦 MC9S12X 系列芯片開發(fā)了 SCR 電子控制單元，，結(jié)果表明所開發(fā)的 SCR 系統(tǒng)可以使所匹配的柴油機(jī)滿足相關(guān)法學(xué)張建銳博士分別研究了滿足國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)和滿足國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ排放的算法為基于脈譜的開環(huán)控制，滿足國(guó)Ⅴ排放的算法為基于

及其系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究，并取得了相關(guān)成果。開發(fā)流程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心是其控制策略，具體表現(xiàn)形式為軟件，因此對(duì)于軟件的件開發(fā)貫穿于產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)周期，為了提高產(chǎn)品的開發(fā)效率，需要選方法。目前行業(yè)內(nèi)主要有兩種開發(fā)方法：傳統(tǒng)編寫代碼開發(fā)方法以及基程。開發(fā)方法行業(yè)控制器軟件的傳統(tǒng)開發(fā)方法如圖 1.3 所示，主要有需求定義、軟件及測(cè)試驗(yàn)證四個(gè)步驟。從第一個(gè)汽車電子裝置的出現(xiàn)，到早期大量電子的汽車電控軟件開發(fā)方法貢獻(xiàn)了很大的作用。但在這數(shù)十年的應(yīng)用過程也暴露出了一些缺點(diǎn)和弊端：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2786860