基于单片机的尿素喷射SCR控制系统设计与实现--p
基于单片机的尿素喷射 SCR 控制系统设计与实
现
自柴油机问世以来，以其良好的燃油经济性、动力性、耐久性等优点，而被广泛应用[1].随着
一批先进机型和技术的引进以及低碳减排、新能源的国家政策的鼓励，柴油机产业正处于大力
发展的时期，但随之柴油机的排放问题也越来越受到人们关注[2]. 目 前，世界各国对 NOx 和
PM 的排放要求日趋严格，而我国目前采用的排放标准为国-Ⅳ 标准。面对日趋严格的排放法
规，生产商开发各种后处理技术，而 SCR 技术则是其中较为成熟的一种。 SCR 技术由于其经
济性能好，具有较好的耐硫性以及不需对发动机结构做出改变等特点，被视为最具有前景的柴
油机后处理方式[3]. SCR 控制器作为 SCR 系统的重要组成部分，其控制性能的高低直接影响了
SCR 系统性能[4].
针对 SCR 系统的应用对象，采用飞思卡尔车用单片机作为控制器的微处理器；汽车电子上数
据通讯以 CAN 总线为基础，利用飞思卡尔单片机自带的MSCAN 模 块，采 用
82C250CAN 收发器，以实现 CAN 通讯模块设计；SCR 控制器控制尿素喷嘴喷射，而尿素喷嘴
的驱动电流较大，单片机 I/O 口不能直接实现驱动，文中以 MOSFET 为基础设计喷嘴驱动电
路，实现尿素喷嘴的驱动控制。
1 SCR 控制器总体设计
完整的 SCR 控制器应包含电源模块、微处理器模块、信号采集模块、驱动输出模块、数据存
储模块和通信等功能模块[5],其具体系统框图如图 1所示。电源模块用于各模块的供电，应保
证各模块都能平稳运行在其额定电压下；微处理器模块是指所选用处理器工作的基本电路，包
括晶振电路、复位电 路 等；信息 采 集 模块 负 责 外围 传 感 器信 号 的 采 集，在 SCR 系统中
主要有排气温度采集与 NOx 浓度采集；驱动输出模块是控制器最终输出，这里是指尿素喷嘴
的驱动；数据存储模块用于存储各种数据，SCR 控制器软件设计中需要预先存储大量标定数
据，运行过程中需要对运行数据进行存储以方便系统自检测[6], 所 以数据存储模块的可靠非常
重要；通信模块主要用于各个模块之间的数据交换。
2 系统硬件设计
2.1 微处理器选择
16 位MC9S12XE 系列单片机为飞思卡尔单片机的一种，可以适用于特别复杂的汽车环境，其
所具备的合格性包括适应一个广泛的温度范围和汽车测试流程，因此它具有足够的稳定性和可
靠性，完全能满足汽车电子领域运行环境恶劣的苛刻要求[7].
MC9S12XE 系列单片机自带 MSCAN 模 块、脉冲宽度调制模块（PWM ）以及 AD 转换模块，
完全满足功能设计要求[8].
2.2 数据采集模块
SCR 系 统需要对环境温度、尿素温度、尿素液位以及排气温度进行实时检测。微处理器对这
四类传感器的处理方式相同，在此以排温传感器为例。
排气温度检测采用 PT200 铂热型电阻传感器，微处理器需要对其进行 AD 模数转换[9], 因
MC9S12XE 系列单 片 机 自带模数转换模块，设计中仅需将传感器信号线转接至对应模数转换
引脚即可。硬件设计电路如图 2 所示。
摘要：
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基于单片机的尿素喷射SCR控制系统设计与实现自柴油机问世以来，以其良好的燃油经济性、动力性、耐久性等优点，而被广泛应用[1].随着一批先进机型和技术的引进以及低碳减排、新能源的国家政策的鼓励，柴油机产业正处于大力发展的时期，但随之柴油机的排放问题也越来越受到人们关注[2].目前，世界各国对NOx和PM的排放要求日趋严格，而我国目前采用的排放标准为国-Ⅳ标准。面对日趋严格的排放法规，生产商开发各种后处理技术，而SCR技术则是其中较为成熟的一种。SCR技术由于其经济性能好，具有较好的耐硫性以及不需对发动机结构做出改变等特点，被视为最具有前景的柴油机后处理方式[3].SCR控制器作为SCR系统的重要...
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