基于CAN总线的柴油机SCR尿素计量泵控制系统设计与开发

发布时间：2017-09-14 02:52

  本文关键词：基于CAN总线的柴油机SCR尿素计量泵控制系统设计与开发

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【摘要】：柴油机由于在动力性、经济性和可靠性方面有着汽油机不可比拟的优势，特别是二氧化碳排放值特别低，在大型商用乘用车上得到了广泛应用，然而柴油机尾气污染带来的危害日益受到人们关注。国Ⅳ排放法规的即将实施促使国内的柴油机生产企业必须寻找有效途径来控制和减少汽车排放污染物到国Ⅳ排放法规规定数值以下，而选择性催化还原（SCR,selective catalytic reduction）技术是目前我国重型柴油机达到国Ⅳ阶段排放标准的最佳选择。尿素计量泵作为SCR系统的重要组成部分，它的质量将会直接影响SCR系统的性能，目前国内自主设计的SCR系统以国外的尿素计量泵为主，没有核心技术，不掌握知识产权，需支付大量的软件和硬件费用，增加了安装SCR系统的成本，将会影响到SCR系统的推广。因此，开发一套具有自主知识产权的SCR计量泵系统很有必要。为了解决上述问题，本文开展了基于控制器局域网络(CAN, Controller Area Network)总线的柴油机SCR计量泵控制系统的研究。 首先，在研究SCR系统组成和尿素计量泵控制系统原理的基础上，为降低计量泵成本设计了基于隔膜式的尿素计量泵控制系统。其次，根据尿素计量泵控制系统的功能自主设计和完成了计量泵控制系统的硬件和软件部分，为了确保尿素计量泵能够正确获得喷射指令和反馈尿素计量泵状态信息，实现了尿素计量泵控制系统的CAN总线通信，同时完成了建压模块的设计，提高了尿素计量泵控制系统的工作效率和喷射精度。最后，为了对尿素计量泵控制系统进行测试，开发了一套标定实验系统，并对计量泵控制系统做了标定试验、大量可靠性试验和台架试验，，通过对多种试验结果的分析表明计量泵控制系统能够精确的控制尿素喷量，使柴油机尾气排放达到国Ⅳ标准。
【关键词】：SCR 柴油机 尾气处理 计量泵
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK42;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 国内外技术综述9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 选题意义11-12
• 1.4 论文安排12-13
• 第二章 SCR 系统构建与计量泵控制系统原理13-21
• 2.1 SCR 系统构建13-17
• 2.1.1 SCR 系统的组成13-15
• 2.1.2 SCR 系统化学反应机理15-16
• 2.1.3 SCR 系统的控制策略16-17
• 2.2 尿素计量泵控制系统设计17-20
• 2.2.1 格兰富计量泵工作原理17
• 2.2.2 尿素计量泵控制系统的结构设计17-18
• 2.2.3 喷射模块工作原理18-19
• 2.2.4 尿素计量泵控制系统的功能设计19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 控制系统硬件设计21-29
• 3.1 控制器及外围电路硬件设计21-26
• 3.1.1 主控芯片选择21-22
• 3.1.2 电源模块22-23
• 3.1.3 通信模块23-24
• 3.1.4 信号采集电路24-25
• 3.1.5 电磁阀和加热片驱动电路25-26
• 3.2 建压模块硬件设计26-27
• 3.2.1 无刷直流电机驱动模块26-27
• 3.2.2 步进电机驱动模块27
• 3.3 电路板抗干扰设计27-28
• 3.3.1 元器件的合理布置27-28
• 3.3.2 过孔抗干扰设计28
• 3.3.3 信号线抗干扰设计28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 软件设计29-43
• 4.1 控制系统软件设计29-37
• 4.1.1 主程序设计29-30
• 4.1.2 CAN 通信程序设计30-32
• 4.1.3 AD 采集程序模块32-34
• 4.1.4 建压模块程序设计34-35
• 4.1.5 恒压模块程序设计35-37
• 4.2 标定系统软件设计37-42
• 4.2.1 标定系统介绍38
• 4.2.2 标定系统上位机程序设计38-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 实验测试及结果分析43-50
• 5.1 标定试验43-46
• 5.1.1 试验目的43
• 5.1.2 试验环境43-44
• 5.1.3 试验结果及分析44-46
• 5.2 台架试验46-48
• 5.2.1 ESC 台架试验47
• 5.2.2 ETC 台架试验47
• 5.2.3 台架试验结果分析47-48
• 5.3 可靠性实验48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第六章 总结与展望50-51
• 6.1 本文研究成果50
• 6.2 不足与展望50-51
• 参考文献51-54
• 研究生期间发表论文和参与科研项目54-55
• 致谢55

【参考文献】

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本文编号：847454