基于磁耦合谐振法的SCR系统尿素浓度在线检测研究

发布时间：2017-11-21 08:31

本文关键词：基于磁耦合谐振法的SCR系统尿素浓度在线检测研究

【摘要】：为了满足汽车发动机排放法规的要求,选择性催化还原(SCR)技术被广泛应用于发动机后处理系统,用于消除发动机尾气中的氮氧化合物(xNO)。为了保证发动机在实际运行中排放达标,车载在线诊断(OBD)法规要求对尿素箱中溶液余量及其品质进行在线检测。目前的尿素溶液浓度检测一般都需要与尿素溶液直接接触,但是由于尿素溶液具有腐蚀、结晶等特性,目前的检测方法在实际应用中存在明显的问题,如对检测器腐蚀,降低检测的精度。基于此,本论文利用磁耦合谐振原理,提出了一种非接触式的尿素溶液余量、浓度在线检测方法,本文的具体工作如下:本论文从设计原理、仿真和试验三个方面分别对检测方案进行了验证。首先,本文分析了尿素溶液的电磁特性,得出尿素溶液的电导率和介电常数均随尿素溶液浓度的增加而增加,并且电导率的变化率大于介电常数的电导率。因为尿素溶液的电导率较低以及考虑提高检测的敏感度问题,本文确定了通过测量溶液复介电常数对谐振腔谐振频率的微扰特性,来检测尿素溶液余量;采用阻抗匹配的方法,通过测量溶液复介电常数对谐振腔阻抗特性的微扰特性,来检测尿素溶液品质的基本检测原理。基于以上基本检测原理,经过一轮线圈结构的改进,本文利用电磁场有限元软件ANSYS分别对不同的检测线圈结构、检测性能以及检测敏感度进行了仿真研究,设计了尿素溶液液位和浓度在线检测的方案:通过采用线圈的自谐振频率的偏移量确定液位的变化,采用线圈回波损耗幅值(11S)的变化量确定溶液浓度的变化。为了提高11S幅值检测的敏感度,本文在检测线圈基础上添加了一个驱动线圈,可以通过调节驱动线圈与检测线圈相对位置,实现检测线圈的阻抗匹配,从而极大地增强了系统的电磁信号强度,提高了检测信号的信噪比。为了验证以上方案的合理性,本文搭建了相关方案的试验平台,利用网络分析仪试验测试了不同液位、溶液浓度下检测线圈的频率特性和11S幅值。试验结果表明:对于尿素溶液液位检测试验,当尿素溶液液位增加时,线圈自谐振频率降低,发生明显的偏移,最终趋于稳定,并且尿素溶液液位较低时,线圈自谐振频率变化比较敏感,实验结果和仿真结果在趋势和数值上变化具有一致性;对于尿素溶液浓度检测试验,先对浓度为32.5%的尿素溶液进行阻抗匹配,当溶液浓度降低时,线圈11S幅值降低,并且11S幅值变化在尿素溶液浓度32.5%附近比较敏感,实验结果与仿真结果在变化趋势上一致,从而验证了检测方案的可行性。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.4

【参考文献】

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