论文部分内容阅读
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。