车用催化器故障诊断模型研究

论文摘要

近年来，随着社会的进步，我国汽车保有量迅速增加，汽车尾气排放污染已成为城市空气最主要的污染源。为降低排放，我国将于今年7月在全国范围内实施国Ⅲ尾气排放限制法规(相当于欧Ⅲ)，因此汽车尾气排放是现代汽车研究的重中之重。采用三效催化转化器是当前电控汽油发动机尾气后处理的最有效手段，但催化器在汽车行驶中容易出现破损、中毒、过热老化和正常使用老化等现象，造成转化效率下降，进而使催化器失效。因此，必须对催化器的转化效率进行在线监测，国Ⅲ标准强制要求每辆出厂新车安装车载故障诊断系统(简称OBD)，而催化器故障诊断是OBD重要组成部分。汽车尾气在通过催化器的过程中，由于催化器的催化转化作用，尾气空燃比发生了变化。本文在深入研究催化器的催化转化原理和国内外研究现状的基础上，选择氧存贮动力学模型作为催化器在线故障诊断模型，它具有模型结构简单、适合数据在线实时处理等优点。模型的参数估计是保证模型精度的关键，本文通过分析空燃比的变化特性和实验数据，基于氧存贮状态间接结算和加权递推最小二乘辨识算法对氧存贮模型进行参数估计。模型仿真和实验结果表明，本文选择的模型结构合理，采用的参数估计方法有效，催化器氧存贮模型在催化器在线诊断上具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义与背景
• 1.2 发动机故障诊断概述
• 1.2.1 车载故障自诊断概述
• 1.2.2 车载故障自诊断的内容
• 1.3 催化器诊断方法
• 1.3.1 振幅模型故障诊断
• 1.3.2 “浓稀”检测法
• 1.4 催化器在线故障诊断的研究
• 1.4.1 基于开关型氧传感器器诊断研究
• 1.4.2 基于线性氧传感器的诊断模型研究
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 催化器故障诊断建模
• 2.1 数学建模基础
• 2.2 催化器特性分析
• 2.2.1 催化器失效原理
• 2.2.2 催化器λ窗
• 2.2.3 催化分析
• 2.3 催化器建模
• 2.3.1 氧存贮建模原理
• 2.3.2 氧存贮建模
• 2.3.3 模型修正
• 2.4 催化器氧存贮监测
• 2.4.1 氧总容量估计
• 2.4.2 最优氧容量估计
• 2.4.3 氧存贮/释放率
• 2.5 氧存贮SIMULINK建模
• 2.6 本章小结
• 第三章 催化器诊断模型辨识和仿真
• 3.1 氧存贮模型直接辨识
• 3.1.1 氧存贮模型状态计算
• 3.1.2 加权递推最小二乘辨识
• 3.2 氧存贮模型参数辨识
• 3.2.1 催化器特性参数一次辨识
• 3.2.2 催化特性分类两次辨识
• 3.3 催化器仿真
• 3.3.1 SIMULINK模型修正
• 3.3.2 催化器失效仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 实验验证
• 4.1 催化器检测和安装
• 4.1.1 催化器检测
• 4.1.2 催化器安装
• 4.2 线性氧传感器
• 4.2.1 线性氧传感器驱动电路
• 4.2.2 线性氧传感器标定
• 4.2.3 线性氧传感器安装
• 4.3 发动机电控系统
• 4.4 实验验证
• 4.5 基于模型的诊断技术展望
• 第五章 总结与展望
• 5.1 研究成果
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 附录一
• 致谢