柴油机SCR系统尿素喷射精确控制研究

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柴油机以其良好的动力性和经济性而被广泛应用于人们的生产和生活中,但柴油机的高NO_X排放也带来了严重的环境污染。随着排放法规的不断加严,必须采用将机内净化和后处理技术结合起来的新的技术路线。SCR技术有着良好的燃油经济性,对NO_X净化效果好,并且对发动机结构改变少,成为我国降低NO_X排放的主要技术。我国近几年在SCR技术上取得了较大的进展,但与国外相比仍有差距。SCR闭环系统可以实现更高的NO_X转化率,而NO_X传感器作为SCR闭环系统的关键组成,在国内的研究还不够深入。因此,对SCR系统控制软件以及NO_X传感器控制器进行研究具有理论意义和应用价值。基于对国内外现有的SCR技术及SCR系统控制要求的分析,针对空气辅助式SCR系统,分模块设计SCR系统控制软件,并研究闭环SCR系统中NO_X传感器的控制器和控制软件。在应用层软件方面,根据SCR系统控制策略,分模块设计SCR应用层软件,主要包括控制SCR系统工作状态的系统状态切换模块、采集发动机ECU以及各传感器信号的信息采集模块、用于确定尿素喷射量的尿素量计算模块以及驱动SCR系统各部件工作的任务执行模块。根据NO_X传感器工作原理,设计NO_X传感器温度控制模块,采用PID加热控制策略,将NO_X传感器温度控制在800℃;开发的氮氧信号处理模块用于采集并处理NO_X传感器陶瓷芯片各部位电流电压信号,并控制NO_X传感器整个工作过程。针对SCR系统和NO_X传感器需求,开发底层驱动工具包,并对目标系统进行配置,编写引导自动代码生成的文件,在应用层软件搭建完成后直接实现代码自动生成,简化系统软件开发的过程。对SCR系统控制软件分别进行了各底层模块单独测试以及系统状态切换模块测试,并搭建模拟试验台架对控制软件整体功能进行验证。结果表明,各底层模块能实现其基本功能,系统状态切换模块可以准确切换系统状态,模拟台架测试中整体软件可以准确控制系统工作过程。通过将生成的代码导入NO_X传感器控制器硬件中,对NO_X传感器进行初步的标定试验。结果表明,测量电流与NO_X浓度呈良好的线性关系,该控制器能实现氮氧传感器较为准确地测量氮氧浓度。
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