基于FAI计量喷射单元的SCR后处理系统控制单元的开发研究

发布时间：2017-11-22 10:25

  本文关键词：基于FAI计量喷射单元的SCR后处理系统控制单元的开发研究

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【摘要】：选择性催化还原(SCR)技术被认为是目前解决柴油机NOX排放问题最为有效的方法之一。现阶段,SCR技术在欧洲已经得到了广泛的应用,在国内正处于推广研发阶段。但是目前的SCR系统依然存在着一些问题:国外的系统具有较高的稳定性和可靠性,但是系统结构复杂、成本昂贵;而国内的产品质量良莠不齐,无法保证计量精度。FAI液体计量喷射单元采用的是电磁式脉冲间歇喷射技术,具有喷射计量精确、结构简单、成本低廉的特点,同时计量喷射单元适用于喷射导电液体,若作为柴油机排气后处理的SCR系统的还原剂(DEF)计量喷射单元,可以构成结构上大为简化并具有计量精度高、成本更低廉的SCR系统,将有利于SCR技术在我国的推广应用.本文对基于FAI计量喷射单元的SCR后处理系统(简称FAI-SCR)及其控制单元(ACU)开展研究。首先,设计了FAI-SCR系统的整体构成方案,分析了“Slave”和“Master”两种工作模式的工作原理和工作过程,并就FAI计量喷射单元、FAI-SCR系统控制单元、NOX传感器、排气温度传感器、DEF液位与温度传感器等各个组成部件进行了详细的讨论,提出了FAI-SCR系统控制单元应满足的功能需求。其次,设计开发了适用于两种工作模式的FAI-SCR后处理控制单元的硬件电路,包括MCU选型、电源调理、信号采集、数据通讯、电磁阀驱动、DEF喷射控制及T3检测等功能模块。然后,开发了ACU控制软件,提出并实现了基于单次喷射流量和喷射频率调节的DEF计量和控制的方法,包括T3反馈修正单次喷射量的喷射单元驱动控制。计量喷射单元的驱动功率芯片是影响ACU可靠性的主要部件,对该部件功率耗散进行了实测和计算分析,对比并分析了不同选型上的差异并测试了温度升高特性,为满足更高环境温度适应性能要求的功率管的选型提供了参考。最后,对设计开发的FAI-SCR系统进行了发动机适用性实验研究:考察了计量喷射单元的喷射精度,在发动机稳态循环的13个工况点下进行试验,研究了DEF喷射量对NOX转换效率的影响规律,证实了所开发的FAI-SCR系统在控制上可以达到较高的NOX转化效率、具有实用性,也为满足不同排放要求的Master模式的控制策略开发提供了参考。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK423

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本文编号：1214374