1. 研究目的与意义（文献综述）

随着我国经济水平和综合国力的提升，机动车保有量继续保持快速增长态势。截至2017年底，全国机动车保有量达3.10亿辆。根据环境保护部近日发布《中国机动车环境管理年报(2017)》^[1]的报告中指出：在2016年国机动车排放污染物初步核算为4472.5万吨，比2015年削减1.3%。其中，一氧化碳（co）3419.3万吨，碳氢化合物（hc）422.0万吨，氮氧化物（nox）577.8万吨，颗粒物（pm）53.4万吨。机动车排放污染已经成为我国空气污染的重要来源之一。而且，其中全国柴油汽车排放的no_x接近汽车总排放的70%,因此，必须通过柴油机尾气排放的控制来减轻空气污染。

柴油机主要排放物为pm(颗粒状物质)和no_x，而co和hc排放较低。控制柴油机尾气排放主要是控制颗粒物质pm和no生成，降低pm和no_x的直接排放。柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和no_x是排放中两种最主要的污染物。目前，世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究，并且已经取得了实质性的进展。在众多的排气后处理技术中，以尿素为还原剂的选择性催化还原技术（urea-scr）被认为是最有前途的技术路线之一。因其具有能大幅度降低柴油机 no_x排放、催化剂活性高、较高的抗硫能力及较好的燃油经济性等优点,在日本、欧洲等发达国家和地区己经得到了广泛的应用,对于改善由柴油机尾气排放造成的大气污染发挥了重要作用。由于我国排放法规体系等效采用欧洲法规体系,考虑到我国的国情和技术的移植便利性,我国各主要整车厂和柴油机企业也普遍采用urea-scr 技术作为满足国iv、国v排放法规要求的主要技术手段。因此scr技术是目前降低柴油机氮氧化物排放的最为有效而且可行的技术。

urea-scr 控制模型和策略是urea-scr系统技术的核心，而scr 系统是涉及到化学反应、机械、热力学和电子电气等多学科的动态系统，在 scr 系统控制策略开发过程中，稳态工况的控制相对简单，但是由于车用柴油机的运行工况非常复杂，在瞬态工况控制中需要分析影响 scr 系统瞬态工况性能的各种因素，在此基础上，设计相应的控制模型是十分必要的，是当前urea-scr系统开发的重点研究内容之一。控制策略作为scr技术的核心,主要有两种即开环和闭环。开环控制是指根据发动机工况利用查表的方法确定尿素喷射量，可以达到国iv排放法规。闭环控制则是指在催化器下游加装no_x或nh₃传感器，通过所测量的no_x或nh₃浓度来实现闭环反馈拉制，可达到国v排放法规，若结合使用氧化催化器和dpi达到国vi或更高的排放法规。因而现在scr系统大多都采用闭环控制。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：通过查阅资料和文献，掌握scr系统基本原理，深入理解scr系统控制模型，根据文献资料，建立自主scr系统控制模型，并利用matlab建立scr系统模型，根据实验数据对模型参数进行辨识，建立传感器和执行器的失效模型，将部件模型与系统模型进行耦合，通过模拟典型故障不同失效程度对排放性能的影响规律，对典型故障进行容错控制，并对比容错前后的控制效果，建立基于模型的容错控制方法，提出相应的故障诊断方法。

目标：根据所建立的模型，进行仿真分析，提出相应的故障诊断和故障容错方法。同时，针对该scr系统obd的关键故障诊断监测策略进行研究，开发出基于模型的obd策略。并建立相应的实验环境验证该系统的效果，为下一步研究满足更高排放法规的scr控制系统和尿素计量喷射系统打下良好的基础。具体方法和措施：

1）深入研究和分析 urea-scr 系统的工作原理及氨基催化还原反应机理，即通过查阅各种文献资料，充分掌握scr系统基本原理，深入理解scr系统控制模型，结合理论分析，确定影响催化器转化效率的因素以及催化剂表面氨覆盖度和存储量的特性。为制定合理的控制策略提供理论指导和依据。

3. 研究计划与安排

第1～2周（2.26～3.11）：提交文献检索摘要；撰写开题报告；并完成网上提交开题报告；整理论文提纲、设计概要；

第3周（3.12～3.18）：进行外文翻译，并提交外文翻译译文；

第4～5周（3.19～4.1）：撰写毕业设计论文初稿，开始绘图；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 环境保护部。中国机动车环境管理年报(2017)[r].201

[2] c. m. schauml;r，c. h. onder，h. p. geering control of an scr catalytic converter system for a mobile heavy-dutyieee transactions on control systems technology[j], 2006, 14(4):641~653

[3] 胡杰，颜伏伍，苗益坚等 柴油机 urea-scr 系统控制模型 内燃机学报，2013，31(2)：148~153