固体scr控制系统设计与实验研究

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1、固体SCR控制系统设计与实验研究李鲁强2015年1月中图分类号：TK421+.5UDC分类号：621固体SCR控制系统设计与实验研究作者姓名李鲁强学院名称机械与车辆学院指导教师谭建伟答辩委员会主席马朝臣教授申请学位级别工学硕士学科专业动力工程及工程热物理授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月DevelopmentandExperimentonElectronicControlSystemofSolidSCRforDieselEngineCandidateName:LuqiangLiSchoolorDepartment:MechanicalEngi

2、neeringFacultyMentor:JianweiTanChair,ThesisCommeetee:Prof.ChaochenMaDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢

3、的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要目前尿素选择性催化还原（Urea-SCR）技术被认为是最有前途的柴油机NOX排放控制措施之一，并且已经得到了广泛应用。然而Urea-SCR系统仍然存在一些问题，其中最主要的就是低温环境下尿素容易结晶甚至结冰，并且转化效率较低。为解决这些问题，本文采用固体SCR系统直接向尾气管中喷入氨气，避免

4、了尿素结晶、结冰的问题，并且提高了SCR系统的低温转化效率。本文借鉴国内外先进的控制系统开发方案，分析了柴油机固体SCR电控系统工作原理和功能需求，提出了一套完整的系统平台设计方案，并搭建了基于FreescaleMC9S12DP256微控制器的柴油机固体SCR电控平台。本文所做的工作主要有：1、本文分析了固体SCR电控系统的工作原理和功能需求，并制定了SCR电控系统控制策略，即根据发动机转速和负荷查询氨气喷射稳态MAP图来计算氨气的基本喷射量，然后根据催化剂温度变化和催化剂储氨模型对氨气基本喷射量进行修正，最后控制喷嘴进行氨气定量喷射。2、利用MC9S1

5、2DP256微控制器内部自带的外设资源完成了固体SCR控制系统的硬件电路设计。硬件电路不仅包括时钟电路、电源电路和A/D转换电路等单片机基本电路还针对固体SCR电控系统设计了喷嘴驱动电路、测温电路、串口通讯电路和CAN总线通讯电路。3、设计了基于Matlab/Simulink的固体SCR控制算法，并进行了在线优化。通过RTW工具箱配置生成适合MC9S12DP256微控制器的C代码，并将其导入基于CodeWarrior的主函数目标工程区，完成程序的调试与编译，并下载到单片机中。4、采用实验室现有设备搭建固体SCR电控系统测试台架，在ESC测试循环工况下对所

6、设计的固体SCR电控系统进行了测试验证。测试结果表明：在ESC循环工况下，本控制系统对氨气喷射量的控制性能满足要求。关键词：固体SCR电控系统；MC9S12DP256；控制策略；硬件电路I北京理工大学硕士学位论文AbstractUreaSelectivecatalystreduction(SCR)hasbeenconsideredasoneofthemostpromisingtechniquestoreducenitrogenoxide(NOX)emittedfromdieselenginesandhasbeenwidelyusedondieselveh

7、iclesintheworld.HowevertherearestillsomeproblemswithUrea-SCRsystem.Ureasolutionmaycrystallizeandsometimesevenfreezeunderlow-temperatureconditions,whichalsomakesconversionrateofthecatalystatalowlevel.Tosolvethisproblem,anewsystemwhichiscalledthesolidSCRsystemhasbeendeveloped.Itinj

8、ectsNH3directlyintotheexhaustpipeinstead