尿素SCR系统OBD功能的开发和应用

论文摘要

随着柴油机排放法规的加严，尿素选择性催化还原（SCR）技术作为适合中国国情的NOx后处理技术，成为了国内柴油机企业关注的热点。而针对尿素SCR系统的在线诊断技术（OBD）是尿素SCR技术的实施和推广过程中不可或缺的重要环节，在国家法规中已经明确要求。本研究的任务是依托与企业合作开发尿素SCR系统的项目，开发具有自主知识产权的尿素SCR系统控制软件，设计并实现能够满足国家法规要求的OBD功能。论文根据国家法规HJ437-2008中针对尿素SCR系统OBD的要求，对系统功能进行了总体设计，对各个功能进行了模块化的划分，将故障诊断划分为常规故障诊断和排放相关故障诊断两部分；对尿素SCR系统基本功能的故障诊断如传感器诊断、通讯故障诊断、喷射系统诊断，以及催化剂诊断等做了相应的研究；对法规中提出的两条NOx排放故障诊断的技术路线，即NOx控制和还原剂添蓝（Adblue）控制，进行了相应的研究和探索；在故障应对措施部分，实现了报警灯（MIL）的状态控制、故障信息的存储以及转矩限制信号的输出；参照SAE J1939诊断通讯协议，设计了基本的故障通讯的功能，实现了故障信息的通讯。通过硬件在环试验，对整个系统的基本功能进行了验证，包括传感器故障诊断、NOx控制基本逻辑、计量泵诊断、Adblue控制部分故障诊断，以及通讯故障诊断。试验表明，系统OBD的功能完全符合要求。通过发动机台架试验，对NOx排放恶化相关的故障诊断功能和催化剂被移除的故障诊断功能进行了验证。台架验证试验表明，开发的OBD系统能够满足国家法规对尿素SCR系统的在线诊断技术要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选择性催化还原（SCR）后处理技术
• 1.1.1 尿素 SCR 后处理技术的原理与特点
• 1.1.2 SCR 后处理技术国内外应用现状
• 1.2 车载诊断（OBD）的发展
• 1.2.1 OBD 简介
• 1.2.2 国内外重型车 OBD 的发展现状
• 1.3 研究背景和任务
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 主要研究任务
• 第2章 SCR 系统 OBD 功能分析与总体设计
• 2.1 功能分析
• 2.1.1 法规要求
• 2.1.2 系统分析
• 2.2 总体设计
• 第3章 SCR 系统 OBD 功能模块软件设计
• 3.1 故障诊断模块软件设计
• 3.1.1 传感器诊断模块设计
• 3.1.2 Adblue 诊断模块设计
• x 诊断模块设计'>3.1.3 NO_x诊断模块设计
• 3.1.4 计量泵诊断模块设计
• 3.1.5 催化剂诊断模块设计
• 3.1.6 通讯诊断模块设计
• 3.1.7 MCU 自诊断模块设计
• 3.2 故障响应模块软件设计
• 3.2.1 MIL 状态控制模块设计
• 3.2.2 转矩限制信号模块设计
• 3.2.3 故障信息存储模块设计
• 3.2.4 还原剂低液位报警模块设计
• 3.3 通讯模块软件设计
• 3.3.1 通讯模式总体框架设计
• 3.3.2 通讯 ID 格式和参数组编号（PGN）
• 3.3.3 故障码（DTC）格式
• 3.3.4 多包发送模式
• 3.3.5 故障信息（DM）格式
• 3.3.6 通讯功能模块实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 诊断标定软件设计
• 4.1 总体设计
• 4.2 诊断通讯功能设计
• 4.3 标定维护功能设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 SCR 系统 OBD 功能试验验证
• 5.1 硬件在环试验验证
• 5.1.1 硬件在环试验平台架构
• 5.1.2 传感器诊断功能验证
• x 控制诊断功能验证'>5.1.3 NO_x控制诊断功能验证
• 5.1.4 计量泵诊断功能验证
• 5.1.5 Adblue 控制诊断功能验证
• 5.1.6 通讯诊断功能验证
• 5.2 台架试验验证
• 5.2.1 发动机台架试验平台架构
• 5.2.2 系统 OBD 功能综合验证
• x 诊断功能验证'>5.2.3 NO_x诊断功能验证
• 5.2.4 催化剂诊断功能验证
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果