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柴油机Urea-SCR故障诊断及其管理策略研究
| 论文题名： | 柴油机Urea-SCR故障诊断及其管理策略研究 |
| 关键词： | 汽车柴油机;尿素选择催化还原系统;故障诊断;容错控制 |
| 摘要： | 我国汽车工业近年来得到了快速发展，在汽车保有量增长的同时也造成了日益严重的环境问题。针对中重型柴油机，必须采用排放后处理系统。法规要求必须安装车载诊断系统（OBD），本文结合国际科技合作专项项目《汽车排放后处理系统控制技术联合研究》和自然科学基金青年项目《Urea-SCR催化器失效机理及其故障诊断与容错控制方法研究》，对柴油机Urea-SCR系统的关键部件进行故障诊断和故障管理策略的研究。 首先，对柴油机Urea-SCR尿素供给系统的故障诊断策略进行研究。将尿素供给系统简化为泵-管-喷嘴的结构，利用AMEsim软件建立尿素供给系统的液压模型，实现对尿素供给系统建压阶段和稳定喷射阶段的动态特性的模拟；在模型的基础上引入失效因子，建立系统故障状态模型，实现了系统典型故障的模拟，获得了典型故障状态不同失效程度下供给管路压力波动规律；以供给管路压力波动信号作为故障诊断的特征参数，结合状态观测器的预测值，得到故障状态下的压力残差，根据压力残差的大小判断系统故障及失效程度。 其次，对柴油机Urea-SCR催化器的故障诊断策略进行研究。针对催化器因为老化造成转化效率下降和NH3泄漏量超标的现象，根据催化器失效因素，基于催化器的催化化学理论，结合Eley-Rideal机理和Langmuir等温吸附方程，利用Matlab/Simulink软件建立催化器性能诊断模型，并依据排放法规限值制定了相应的诊断策略，通过理论仿真，在ETC循环工况下验证了诊断模型及策略的有效性，当NOx排放量和氨泄漏量超标时应采取有效防治措施。 最后，对系统的故障管理策略进行了研究。针对OBD法规不但要诊断出故障类型和故障部位，还要采取相应措施的要求，将故障管理系统划分为三个功能单元，分别为故障监视功能、故障处理功能和诊断通信功能。故障监视功能对系统异常状态进行监控和通过故障消抖进行预处理；故障处理功能通过检测故障状态位的变化，触发故障存储和删除功能；基于ISO15765通信协议开发了诊断通信功能单元，实现了对故障指示灯的控制和诊断通信功能。 通过发动机台架试验，对上述研究内容进行测试和验证，结果表明诊断系统的各项功能要求均达到预期的目标。 |
| 作者： | 王立辉 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 胡杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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