柴油机SCR电控系统开发及试验研究

发布时间：2017-06-12 16:11

  本文关键词：柴油机SCR电控系统开发及试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为应对国IV及未来的国V排放法规,先进的柴油机后处理技术必不可少,其中SCR(选择性催化还原)技术因其对燃油含硫量要求低及经济性上的优势,已成为国内柴油机后处理主流技术路线。目前市面上存在大量国外SCR产品,知识产权掌握在外企手中,价格居高不下,国产系统性能仍存在差距,开发具有自主知识产权的高转化率SCR电控系统很有必要。本文针对潍柴WD10柴油机采用基于MAP的开环控制策略,自主开发了气助式SCR系统电控单元,应用Matlab/Simulink建立SCR系统模型,最后进行了发动机台架试验,主要工作研究工作和技术成果有:1、对SCR系统进行了机械部件的选型以及硬件功能需求分析,以Renesas公司的V850ES/FJ3 uPD70F3380单片机为核心设计了系统硬件电路,针对车用电压波动问题,设计了反激式开关电源,针对计量泵步进电机,设计了双H桥驱动电路,硬件系统还包括了CAN通讯模块、模拟信号采集电路、开关驱动电路等。2、设计了基于Matlab/Simulink的SCR开环控制算法,通过Code Generation工具箱配置生成适合uPD70F3380微控制器的C代码,并将其导入基于Cubesuites+的底层驱动函数中,完成程序的调试与编译,并下载到单片机中。3、在现有试验条件和实验设备的基础上搭建了试验台架。在尿素喷射稳定性试验中,研究了不同空气压力下的喷射稳定性,发现喷射误差随着空气压力及喷射量的增大而增大,综合考量雾化效果及耗气量,最终选取压缩空气为0.4Mpa恒定压力,并对该空气压力下的喷射量进行修正,显著提高了喷射精确性。在ESC测试工况下,对SCR电控系统进行了测试验证,最终通过标定喷射量,将系统ESC循环NOx比排放量控制在3.2g/kW.h,未检测到氨气泄漏,满足国IV排放法规限值。
【关键词】：后处理 SCR电控系统 控制策略 硬件电路
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 柴油机排放控制技术12-17
• 1.2.1 燃油改善12-13
• 1.2.2 机内净化13-14
• 1.2.3 排气后处理14-17
• 1.3 SCR技术应用及研究现状17-19
• 1.3.1 SCR技术应用现状17-18
• 1.3.2 SCR关键技术研究现状18-19
• 1.4 本课题主要研究内容19-20
• 第2章 SCR电控系统总体方案20-32
• 2.1 SCR系统类型及工作原理20-22
• 2.2 SCR系统主要部件选型22-29
• 2.2.1 还原剂22-23
• 2.2.2 尿素箱23-24
• 2.2.3 计量泵24-27
• 2.2.4 喷嘴27
• 2.2.5 催化箱27-29
• 2.2.6 传感器29
• 2.3 SCR系统的反应机理29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 SCR电控系统硬件设计32-46
• 3.1 SCR电控系统功能需求32
• 3.2 总体硬件方案设计32-33
• 3.3 主要硬件电路及机械结构及介绍33-45
• 3.3.1 微控制器选型33-34
• 3.3.2 电源模块设计34-36
• 3.3.3 CAN通讯模块设计36-38
• 3.3.4 模拟信号采集电路38-39
• 3.3.5 开关驱动电路39-41
• 3.3.6 步进电机驱动41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 SCR电控系统软件设计及控制策略46-63
• 4.1 软件架构46-47
• 4.2 基于Matlab/Simulink的顶层控制软件及控制策略设计47-60
• 4.2.1 控制策略分析47-48
• 4.2.2 系统状态控制48-53
• 4.2.3 系统信息处理53-54
• 4.2.4 尿素溶液喷射量计算54-59
• 4.2.5 加热控制59
• 4.2.6 自动代码生成59-60
• 4.3 底层驱动设计60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 SCR电控系统试验验证63-77
• 5.1 尿素喷射稳定性试验63-67
• 5.1.1 尿素喷射系统实验验证方案63-64
• 5.1.2 尿素喷射系统的稳定性与精确性64-67
• 5.2 ESC测试试验67-74
• 5.2.1 SCR试验系统平台的建立67-70
• 5.2.2 ESC工况点确定70-71
• 5.2.3 ESC试验结果及分析71-74
• 5.3 台架喷射量标定74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 主要研究内容及结论77
• 创新点77-78
• 工作展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

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