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原文传递氮氧传感器电控单元的研究

论文题名：	氮氧传感器电控单元的研究
关键词：	柴油汽车;尾气处理;氮氧传感器;电控单元;电路设计;CAN总线;软件开发
摘要：	随着重型柴油车排放标准的不断提高，NOx的排放量从国Ⅲ标准的5.0g·(kW·h)-1逐渐降到国Ⅴ的2.0g·(kW·h)-1，这就要求有更为苛刻的NOx后处理SCR系统。车用氮氧传感器在该系统中发挥重要作用，通过测量尾气中NOx浓度并实时反馈给发动机控制单元，SCR系统通过该信息来控制NOx气体的还原，从而高效地实现NOx浓度的闭环控制。由于国外在车用氮氧传感器的研究与设计较为成熟，目前国内使用的该传感器基本上都是采用国外的产品，而国内主要是针对SCR控制系统的研究比较深，对氮氧传感器的研究较少，尤其是针对该传感器的电控单元。为此本课题以电流型的氮氧传感器为研究对象，针对该电控单元的研究进行了如下主要工作：　　（1）该传感器是通过测量NOx还原的O2浓度，来表征NOx的浓度，因此首先分析了氮氧传感器的工作原理，并进行ZrO2氧敏感元件的泵氧特性及电学特性的分析，在此基础上，提出主泵、辅助泵以及测量泵的控制策略，其中包括能斯特电压定值反馈策略和泵电流定值反馈策略。此外由于氧敏感元件需在最佳高温下才能产生电学特性，对此提出该传感器的加热控制方法。　　（2）从电控单元的数学模型角度出发，建立第一腔室内的氧气浓度的动态平衡，针对该平衡模型，进行泵电流的PI控制仿真分析；同时传感器需要温度控制，基于传感器的加热特性，建立了加热控制算法，并进行PID控制加热仿真分析，找到较优的PID控制参数。　　（3）设计了电控单元相应的硬件电路，其中包括：以飞思卡尔的MC69HC908AZ60A为核心的主控电路、泵电流PI驱动控制电路、泵电流仪用放大电路、PWM控制MOSFET加热电路、电源电路和CAN总线通信电路。　　（4）针对电控单元的功能需求，进行主控芯片Z60A的软件设计，其中包括程序框架设计、主程序、A/D采集、PID控制加热以及CAN总线通信程序。
作者：	黄磊
专业：	仪器科学与技术
导师：	郑银环
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