第3期（总第236期） 2018年6月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 3(Serial No 236)
Jun2018
柴油机SCR系统控制策略研究与软件设计
李捷辉，胡立，段畅，刘婧，张隆基
（江苏大学汽车与交道工程学院，江苏镇江212013）
摘要：为有效地降低柴油机排气污染物NO：，结合模块化设计思想，在Matlab/Simulink环境下完成SCR控
制软件的开发。款件主要包括数据管理模块、SCR状态模块、尿素量计算模块和任务模块，其中尿素量计算模块采用基本尿素喷射量计算、尿素量修正和闭环反馈调节的组合方式提高尿素量计算精度。软件经代码生成后刷写至 SCR控制器DCU中，在试验台架上完成ESC和WHTC循环测试。试验结果表明：在ESC和WHTC试验循环下， NO转换效率分别高于7909%和7235%，经催化还原后排放值分别低于1836g/(kW·h)和2.147g/(kW·h），满足国V法规的限值要求。
关键词：柴油机；选择性催化还原；控制策略；软件设计模块化设计 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 03 012
中图分类号：TK4215
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)03-0072-05
面对日益严峻的环境问题，环保部公布从
2016年4月1日起至2018年1月1日分阶段实施柴油机国V排放标准，加汽车尾气污染物的排放限值。针对柴油机排气污染物NO：，相比国IV排放标准，国V标准限值从35g/(kW·h）降到 20g/(kW·h）,降幅达42.9%[1-2]。为应对国V及以上排放标准，目前各大汽车厂商多采用主流的选择性催化还原技术（SelectiveCatalytic Reduction， SCR)来降低汽车尾气中的NO[3]。
随者排放法规的升级，针对SCR系统的研究逐
渐专注于尿系喷射量的精确控制，控制技本地由开环转向闭环、由单闭环转向多闭环4-5」。研究人员针对SCR系统团环控制策略进行了研究：美国德尔福公司提出了一种基于氨传感器的团环控制策略叮：清华大学设计了一种基于NO：传感器的多闭环控制系统7-8」;吉林大学设计了一种基于模型的NH: 闭环控制策略"”。研究表明,精确计算SCR系统尿素量能够有效地提高NO转换效率。
本研究针对空气辅助式SCR系统，结合模块化思想，在Matlab/Simulink环境下开发一套通用型 SCR系统控制软件,其中采用基本尿素喷射量计算、尿素量修正和团环反馈调节的组合方式来提高
收稿日期：2017-07-18；修回日期：2017-12-29
尿素量计算精度。通过以直列4缸柴油机为样机完成国V标准规定的欧洲稳态测试循环（European Steady-StateCycle，ESC)和世界统一瞬态测试循环(World Harmonized Transient Cycle ,WHTC),验
证软件的控制效果和实用性， 1软件整体架构
V型开发流程相比于传统ECU开发流程，更注重于应用层软件的开发，并且能够大幅缩减开发周期，提高开发效率。Simulink作为应用层建模工具，其图形化特点结合模块化建模思想，能够清晰构建软件逻辑，有助于算法设计I0]。根据SCR系统功能需求，在Matlab/Simulink环境下搭建软件架构（见图1），主要分为信号管理模块（Data_Manage+ ment）、SCR状态模块（SCR_StateManagement）尿素喷射量计算模块（UrCacular）和任务模块（Task）4个部分。数据管理模块统一管理SCR系统各类传感器信号，将其处理后传递给SCR状态模块和尿素喷射量计算模块；尿素喷射量计算模块根据当前发动机转速、负荷以及SCR系统参数计算出实时的尿素喷射量并传递给件务模块：SCR状态模块根据传感器信号进行系统自诊断,判断系统所处状态，不同的系统状态调用任务模块中不同的任务；任务模块由SCR状
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51375213）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）作者简介：李捷辉(1963一），男，教授，博士，主要研究方向为发动机电子控制;jhl@ujseduen。通讯作者：胡立（1992—），男，硕士，主要研究方向为发动机电子控制；huliujs@qqcom。