本文關(guān)鍵詞：通用型SCR系統(tǒng)自學(xué)習(xí)控制策略和算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：選擇性催化還原(SCR)技術(shù)能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)NOX的排放，通常與優(yōu)化燃燒技術(shù)相結(jié)合而被廣泛應(yīng)用于降低重型柴油機(jī)的排放污染物，滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。在歐洲，SCR系統(tǒng)通常是與柴油機(jī)電控系統(tǒng)同時(shí)開發(fā)，利用CAN總線協(xié)議與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，二者之間是相互耦合的。為達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和SCR系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定匹配，標(biāo)定工作量大且SCR系統(tǒng)不具有通用性。 本文以CA6DL2-35E3增壓中冷、高壓共軌柴油機(jī)為基礎(chǔ)樣機(jī)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，自主開發(fā)了通用型SCR系統(tǒng)并對(duì)其自學(xué)習(xí)控制策略和算法進(jìn)行研究。通用型SCR系統(tǒng)能夠利用自身所附帶的各部件以及自學(xué)習(xí)控制策略和算法實(shí)現(xiàn)SCR系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU之間的相互解耦，使SCR系統(tǒng)具有通用性和自學(xué)習(xí)的能力，解決了國外需要對(duì)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)與SCR系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定匹配的問題，降低SCR系統(tǒng)的標(biāo)定工作量和成本。 自學(xué)習(xí)控制策略和算法是通用型SCR系統(tǒng)的核心，包括還原劑供給裝置的控制策略和精確控制還原劑的噴射量。還原劑供給裝置的控制策略能夠有效解決SCR系統(tǒng)使用隔膜泵作為動(dòng)力源所造成的噴嘴入口處壓力波動(dòng)的問題，確保尿素及時(shí)地供給以及噴嘴入口處壓力的恒定，穩(wěn)定尿素的噴射速率。精確控制還原劑的噴射流量需要制定發(fā)動(dòng)機(jī)NOX總生成量脈譜、催化器轉(zhuǎn)化效率脈譜、氨氮比脈譜和還原劑噴射量脈譜。根據(jù)不同試驗(yàn)工況條件下進(jìn)氣流量傳感器和SCR催化器入口處NOX傳感器所采集的數(shù)值以及燃油消耗量，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和插值形成發(fā)動(dòng)機(jī)NOX總生成量脈譜；根據(jù)不同試驗(yàn)工況條件下的SCR催化器入口和出口處NOX濃度，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和插值形成催化器轉(zhuǎn)化效率脈譜；在發(fā)動(dòng)機(jī)NOX總生成量脈譜和SCR催化器轉(zhuǎn)化效率脈譜兩個(gè)核心脈譜的基礎(chǔ)之上，利用CodeWarrior軟件編寫自學(xué)習(xí)控制策略和算法，針對(duì)不同型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)、SCR催化器和排放標(biāo)準(zhǔn)形成氨氮比脈譜，利用SCR催化器入口和出口處NOX傳感器采集的NOX濃度和上述三個(gè)控制脈譜，通用型SCR系統(tǒng)通過自學(xué)習(xí)形成還原劑噴射量脈譜，實(shí)現(xiàn)尿素噴嘴定時(shí)、定量地噴射。通用型SCR系統(tǒng)可以在達(dá)到國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，優(yōu)化尿素的消耗量，提高SCR系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。 試驗(yàn)結(jié)果表明，在通用型SCR系統(tǒng)尿素自動(dòng)供給裝置中，控制單元可以實(shí)時(shí)采集液位傳感器的數(shù)值；電磁閥按照自學(xué)習(xí)控制策略和算法穩(wěn)定地工作；能夠確保氣動(dòng)恒壓還原劑罐內(nèi)尿素及時(shí)地供給以及噴嘴入口處壓力恒定在0.6MPa左右。 研究噴嘴的性能，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，，噴嘴的噴射量主要受噴嘴入口處尿素的壓力和占空比影響，噴嘴的回流量主要受噴嘴入口處尿素壓力影響。噴嘴的質(zhì)量流量與占空比基本上呈線性變化關(guān)系，噴嘴入口處尿素的壓力相同，則噴嘴的質(zhì)量流量隨占空比的增大而增加；噴嘴的占空比相同，噴嘴入口處尿素壓力越高，噴嘴的噴射量越大。噴嘴的回流量受占空比的影響不大，主要隨噴嘴入口處尿素壓力的增大而增加，在噴嘴入口處尿素壓力分別為0.5MPa、0.6MPa和0.8MPa的條件下，其回流量分別維持在1.4g/s、1.6g/s和1.84g/s。 試驗(yàn)過程中，通用型SCR系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)控制策略和算法工作穩(wěn)定，控制單元可以實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)進(jìn)氣流量傳感器、NOX傳感器、溫度傳感器以及液位傳感器采集的數(shù)據(jù)并可以準(zhǔn)確地控制噴嘴工作。 通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NOX濃度和排氣流量進(jìn)行計(jì)算和插值形成發(fā)動(dòng)機(jī)NOX總生成量脈譜，它是確定尿素基本噴射量和制定催化器轉(zhuǎn)化效率脈譜和氨氮比脈譜的基礎(chǔ)脈譜，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得出發(fā)動(dòng)機(jī)原機(jī)NOX比排放為9.505g/kW·h。 根據(jù)SCR催化器入口和出口處NOX的濃度計(jì)算催化器轉(zhuǎn)化效率脈譜，確定SCR催化器對(duì)NOX的最高轉(zhuǎn)化效率。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)原機(jī)NOX排放以及SCR催化器的最高轉(zhuǎn)化效率，確定本文所研究的SCR催化器能夠滿足國Ⅳ排放法規(guī)。 為了提高通用型SCR系統(tǒng)的工作效率，需確定有效氨氮比的控制范圍。在達(dá)到國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，確定優(yōu)化后的氨氮比和尿素的消耗量，以提高通用型SCR系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化后的尿素消耗率為14.664g/kW·h，SCR催化器出口處NOX的比排放為2.603g/kW·h。對(duì)氨氮比進(jìn)行插值，形成最優(yōu)氨氮比脈譜，利用NOX傳感器采集的NOX濃度，通用型SCR系統(tǒng)通過自學(xué)習(xí)形成還原劑噴射量脈譜，并將這些脈譜存儲(chǔ)到控制單元的FLASH模塊中，防止斷電丟失數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：通用型SCR系統(tǒng) 控制策略 自學(xué)習(xí)控制算法 傳感器采集 電路設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK423;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 排放法規(guī)12-13
• 1.3 降低柴油機(jī)排放的后處理技術(shù)13-16
• 1.3.1 稀薄氮氧化物捕集技術(shù)13-14
• 1.3.2 柴油機(jī) PM-NOX還原技術(shù)14-15
• 1.3.3 柴油機(jī)微粒捕集技術(shù)15
• 1.3.4 選擇性催化還原技術(shù)15-16
• 1.4 SCR 技術(shù)控制策略的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀16-19
• 1.4.1 國外 SCR 技術(shù)控制策略的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀16-18
• 1.4.2 國內(nèi) SCR 技術(shù)控制策略的研究發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀18-19
• 1.5 通用型 SCR 系統(tǒng)簡介19
• 1.6 課題的提出及本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 1.6.1 課題的提出19-20
• 1.6.2 本文的主要研究內(nèi)容20-21
• 第2章 通用型 SCR 系統(tǒng)構(gòu)架21-35
• 2.1 通用型 SCR 系統(tǒng)的構(gòu)架21-22
• 2.2 控制裝置22-29
• 2.3 尿素自動(dòng)供給裝置29-31
• 2.4 尿素噴射裝置31-33
• 2.5 催化器反應(yīng)裝置33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 通用型 SCR 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和信號(hào)采集35-43
• 3.1 硬件電路總體設(shè)計(jì)35-36
• 3.2 進(jìn)氣流量傳感器采集36-37
• 3.3 液位傳感器采集37-38
• 3.4 溫度傳感器采集38-39
• 3.5 NOX傳感器采集39-40
• 3.6 尿素自動(dòng)供給系統(tǒng)控制電路40
• 3.7 噴嘴驅(qū)動(dòng)電路40-41
• 3.8 PWM 顯示電路41-42
• 3.9 本章小結(jié)42-43
• 第4章 通用型 SCR 系統(tǒng)自學(xué)習(xí)控制策略和算法43-51
• 4.1 自學(xué)習(xí)控制策略和算法的總體設(shè)計(jì)思想43-44
• 4.2 發(fā)動(dòng)機(jī) NOX總生成量脈譜44-45
• 4.3 SCR 催化器轉(zhuǎn)化效率脈譜45-46
• 4.4 氨氮比脈譜46-49
• 4.4.1 SCR 催化器對(duì) NOX最高轉(zhuǎn)化效率確定47
• 4.4.2 氨氮比控制范圍確定47-48
• 4.4.3 氨氮比和還原劑噴射量脈譜制取48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第5章 基于臺(tái)架試驗(yàn)的自學(xué)習(xí)控制策略和算法構(gòu)建51-67
• 5.1 試驗(yàn)臺(tái)架的搭建51-52
• 5.1.1 試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)52
• 5.1.2 試驗(yàn)用主要儀器設(shè)備52
• 5.2 試驗(yàn)工況52-53
• 5.3 發(fā)動(dòng)機(jī) NOX總生成量脈譜53-55
• 5.4 尿素水溶液的理論需求量55-56
• 5.5 通用型 SCR 系統(tǒng)催化器轉(zhuǎn)化效率脈譜56-59
• 5.6 通用型 SCR 系統(tǒng)氨氮比脈譜59-64
• 5.6.1 SCR 催化器對(duì) NOX最高轉(zhuǎn)化效率60-62
• 5.6.2 氨氮比有效控制范圍62
• 5.6.3 氨氮比控制脈譜62-64
• 5.6.4 還原劑噴射量控制脈譜64
• 5.7 本章小結(jié)64-67
• 第6章 全文總結(jié)及工作展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67-68
• 6.2 工作展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 作者簡介及科研成果73-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：通用型SCR系統(tǒng)自學(xué)習(xí)控制策略和算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：315766