柴油机选择性催化还原系统控制单元研究

发布时间：2017-09-20 19:14

  本文关键词：柴油机选择性催化还原系统控制单元研究

  更多相关文章： 柴油机 SCR系统 硬件电路 底层驱动 检测平台

【摘要】：柴油机依据压缩比高、动力性强、热效率高等优点,是长途运输和市政车辆的主要动力来源。相比汽油机,柴油机氮氧化物(NO_X)排放量相对较高,随着国Ⅳ和国Ⅴ排放标准的推行,仅靠机内燃烧净化方式已无法满足排放法规要求,匹配排气后处理系统,降低NO_X排放已成为重要的研究方向。其中,配置选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统的柴油机具有高效、减排和发动机改进少等优点,目前已成为主流方法。针对我国石油资源紧缺,油品中硫含量较高等问题,匹配SCR系统是降低柴油机车NO_X排放的最佳选择之一。根据国外先进的SCR技术,结合国内柴油机后处理控制系统的需求,自主研发SCR系统控制单元,主要完成硬件电路设计、底层驱动块设计、SCR检测平台搭建以及试验分析等内容。SCR系统控制单元硬件电路采用“模块化”的思路设计,主要完成微控制单元(MCU)模块、电压转换的电源管理模块、传感器信号采集的输入调理模块、电磁阀和电机控制的输出驱动模块以及CAN通讯模块等电路。设计中,在芯片的选型、电路的滤波、峰值-保持、防浪涌及抗干扰性等方面进行详细的分析与研究。基于Matlab/Simulink软件设计飞思卡尔MC9S12XS128单片机底层驱动块。重点介绍驱动块中S函数、TLC函数以及模块封装的设计方法及原则。根据SCR系统控制需求,完成模拟量(AD)、数字量输入(DI)、数字量输出(DO)、脉宽调制(PWM)、定时器输入捕捉(IC)、实时中断(RTI)和CAN接受发送等驱动块的设计。同时,为方便上层用户的调用,编写脚本函数,将所设计的驱动块移植于Matlab/Simulink库文件中,以提高系统的开发效率。运用Labview软件完成上位机登陆界面和监测界面设计,结合信号发生器、数据采集卡、CAN卡以及步进电机等搭建系统检测平台。选用自主研制的SCR控制单元为样板,分别进行传感器信号采集、数字量信号处理、脉冲信号捕捉、电机驱动控制和CAN通讯模块的检测试验。试验结果表明:开发的SCR系统控制单元硬件电路功能稳定,底层驱动设计可靠,检测平台满足系统的研发要求。为此,柴油机选择性催化还原系统控制单元的研究具有一定的实用价值。
【关键词】：柴油机 SCR系统 硬件电路 底层驱动 检测平台
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 柴油机排放控制技术及路线选择11-13
• 1.3 SCR系统介绍13-15
• 1.4 柴油机SCR系统国内外现状与发展趋势15-19
• 1.5 本文主要研究工作19-20
• 第二章 控制单元硬件电路设计20-34
• 2.1 硬件电路总体设计方案20-21
• 2.2 MCU模块21-22
• 2.3 电源管理模块22-24
• 2.4 输入调理模块24-26
• 2.5 输出驱动模块26-30
• 2.6 CAN通讯模块30
• 2.7 电路抗干扰分析与设计30-33
• 2.8 本章小结33-34
• 第三章 SCR系统底层驱动设计34-52
• 3.1 底层驱动设计方法及原则34-37
• 3.2 MCU底层驱动设计37-39
• 3.3 模拟量底层驱动设计39-41
• 3.4 数字量底层驱动设计41-43
• 3.5 脉宽调制底层驱动设计43-45
• 3.6 电机底层驱动设计45
• 3.7 定时器底层驱动设计45-47
• 3.8 实时中断底层驱动设计47-48
• 3.9 CAN底层驱动设计48-50
• 3.10 驱动块加载设计50-51
• 3.11 本章小结51-52
• 第四章 控制单元检测平台搭建52-60
• 4.1 检测平台总体设计方案52
• 4.2 上位机设计52-58
• 4.3 检测平台搭建58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 测试与验证60-70
• 5.1 上位机功能测试60-63
• 5.2 SCR系统控制单元功能测试63-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 工作展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 学术论文及其他科研成果77

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本文编号：889899