柴油机由于具有功率高、扭矩范围广等众多优点而被广泛应用,但同时也带来了排气污染等困扰。随着排放法规的日趋严厉,后处理技术已经成为柴油机不可或缺的一部分,SCR(Selective Catalytic Reduction)技术因其具有燃油经济性好等优点而被认为是适合我国国情的主流后处理技术,此技术对柴油机排气污染物NO_X具有显著净化效果。目前市场上的SCR系统,特别是电子控制系统,外资企业占据了绝大部分份额,国内还没有掌握核心技术以及拥有成熟稳定的产品与之竞争。因此本课题对SCR系统及其核心部件进行电子控制系统的研究与开发具有重要意义。本文主要开展的工作如下:1、SCR系统搭建:在探讨了国内外SCR系统应用与研究的基础上对比了空辅式与非空辅式SCR系统;基于本课题组自主设计的尿素泵搭建了SCR系统,以提高系统稳定性为目的,进行了系统结构优化。详细分析论述了系统的工作原理,并对系统各部件进行了具体探讨。2、控制器硬件电路设计:具体分析了SCR系统的需求,基于恩智浦(NXP)16位单片机MC9S12XEP100进行了硬件电路整体框架设计以及各部分功能模块电路设计。具体电路设计主要包括MCU(Microcontroller Unit)的选型、电源处理电路设计、CAN(Controller Area Network)通信电路设计、输入信号调理电路设计和输出驱动电路设计。3、策略研究以及软件设计:基于模块化、功能化原则,参照AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)标准将SCR系统软件分为底层、中间层和应用层。基于Simulink&Stateflow进行了SCR系统策略研究以及应用层软件开发,主要包括系统协调控制模块、尿素需求量计算模块、低温加热模块以及OBD(On-Board Diagnostic)故障诊断模块。针对传统软件开发所面临的效率低、工作量大、人工编写代码困难等弊端,本课题在深入探讨的SCR系统理论模型算法的基础上,采用MBD(Model-Based Design)开发流程进行了SCR系统算法建模、模型的仿真验证以及模型至C代码的自动生成。4、实验与试验验证:在CodeWarrior IDE中将生成的应用层代码与底层中间层代码集成,下载到控制器中进行了相关实验与试验验证。在实验室环境下搭建了尿素泵实验平台,进行了尿素泵的功能验证与计量喷射精度验证,实验结果表明本课题开发的尿素泵可以正常运转,且计量喷射精度较高。在台架试验环境下,对某款匹配本课题所开发的SCR系统的柴油机进行了试验验证,试验结果表明ESC和ETC氮氧化物NO_X排放值分别为1.606g/(kWh)和1.527 g/(kWh),可以达到国五排放限值标准。