满足国Ⅳ排放的柴油机后处理控制器的仿真与试验研究

摘要

为了控制日益严重的大气污染、保护人类赖以生存的地球空间，各个国家、地区均颁布了适合本国国情的排放法规，来强制限制汽车尾气中有害物质的排放。 综合对比分析目前的柴油机排放控制技术，以尿素SCR选择性催化还原技术最为符合当前中国实施国Ⅳ排放标准的国情。本文根据尿素SCR的系统需求，对尿素SCR系统以及功能进行了详细的分析，采用模块化设计方法研制出柴油机尿素SCR的控制器。主要进行和完成的研究内容有以下几个方面： 1. 在广泛阅读国内外有关文献资料和进行大量调研的基础上，结合国内相关领域的发展，根据电控系统的基本设计方法确定了SCR后处理系统总体方案设计。 2. 综合考虑后处理系统功能和成本控制要求，选择16位高度集成化的高性能汽车级微处理器MC9S12及相关元器件，研制出了性能良好的控制器硬件。采用模块化设计方法完成了各个模块控制电路的设计，包括电源模块、微处理器模块、传感器处理模块、驱动模块以及通讯模块。并通过优化设计，提高了系统稳定性、耐久性。 3. 开展了SCR后处理系统尿素喷射控制策略的研究，编制了相应的软件模块；并根据控制器硬件设计和上层控制策略的需求，按照各个相对独立的软件模块进行了SCR后处理系统控制器底层驱动软件开发，包括初始化系统、变量定义以及存储分配、开关信号输入、模拟信号输入、执行输出、实时中断、CAN通讯等。 4. 基于CAN标定协议等设计了相关模块驱动及应用软件，实现了数据监测和标定。 5. 对SCR后处理系统控制器进行了控制功能测试以及发动机台架试验。结果表明，本课题开发的SCR后处理控制器，功能强大、性能可靠，实时控制性好。排气中Nox含量与原机相比降低了74.7％，达到了国Ⅳ排放标准。