專利名稱：一種scr控制裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種SCR控制裝置以及SCR控制系統(tǒng)。
背景技術：
對于使用SCR后處理技術來滿足國IV、國V排放的柴油機，在穩(wěn)態(tài)工況的時候，控制策略的制定都是基于MAP圖，即基于經驗值和插值算法來實現(xiàn)的。目前現(xiàn)有的SCR開環(huán)或閉環(huán)的控制策略基本能滿足發(fā)動機在穩(wěn)定工作條件下的控制需求，即能夠根據(jù)發(fā)動機在穩(wěn)定工作條件下的NOx排放量和SCR催化器的轉化率，計算出向SCR催化器的尿素噴射量。但是當發(fā)動機從一個工況過渡到另一個工況時，即瞬態(tài)工況的情況下，SCR催化器的溫度不能隨轉速和扭矩的變化迅速達到穩(wěn)定時的溫度。當發(fā)動機從低排溫工況瞬間過渡到高排溫工況時，SCR系統(tǒng)控制器根據(jù)瞬間檢測到的發(fā)動機轉速和扭矩發(fā)出高排溫工況對應的尿素流量指令，而此時，催化器的溫度還未來得及達到穩(wěn)定時的溫度，噴入的尿素水溶液在低排溫環(huán)境下會生成氨鹽覆蓋在催化劑表面。隨著催化劑溫度的逐步升高，催化劑內部吸附的氨氣會大量逸出，氨鹽也發(fā)生熱解反應釋放出氨氣，此時氨氣的量往往會超出理論需求量，在催化器出口以氨氣排出，造成污染。反之，當發(fā)動機從高排溫工況瞬間過渡到低排溫工況時，NOx排放就會超標，同樣造成污染。因此，需要一種特別是在發(fā)動機的瞬態(tài)工況的情況下準確預測SCR催化器的溫度，從而及時地預測SCR催化器的轉化率，以便正確地計算出向SCR催化器的尿素噴射量的裝置、系統(tǒng)和方法。

實用新型內容本實用新型的目的在于對目前的SCR控制系統(tǒng)的上述問題進行改進，即通過預測 SCR催化器的溫度，從而預測在發(fā)動機穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況下的SCR催化器的轉化率。這樣在發(fā)動機工況發(fā)生變化時，能準確的預測SCR催化器的溫度并且預測SCR催化器的NOx轉化率， 特別是瞬態(tài)工況的情況下的轉化率，從而計算發(fā)動機各種工況下的準確的向SCR催化器的
尿素噴射量。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種SCR控制裝置，包括溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的溫度，轉化率預測裝置，連接到所述溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的轉化率，以及噴射量計算裝置，連接到所述轉化率獲取裝置，用于根據(jù)發(fā)動機的NOx排放量和SCR催化器的轉化率，計算向SCR催化器的尿素噴射量。其中所述溫度預測裝置包括SCR催化器的多個微元，以及微元溫度計算裝置，連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量，計算多個微元的溫度。其中所述轉化率預測裝置包括SCR催化器的多個微元，微元轉化率計算裝置，連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)計算的多個微元的溫度以及發(fā)動機的轉速和扭矩，計算各微元的轉化率，以及SCR催化器轉化率計算裝置，連接到所述微元轉化率計算裝置，用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，計算SCR催化器的轉化率。[0007]根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制裝置，其中SCR催化器包括2-10個微兀。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制裝置，其中SCR催化器包括5-6個微元。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制裝置，其中SCR催化器中的多個微元之間的連接關系為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結合的連接。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制裝置，其中SCR催化器中的多個微元具有彼此不同的形狀和/或尺寸。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制裝置，其中SCR催化器轉化率計算裝置通過計算各微元的溫度的算術和或加權和來計算SCR催化器的溫度。根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種SCR控制系統(tǒng)，包括SCR催化器，檢測裝置，用于檢測SCR催化器的實際溫度，SCR控制裝置，以及尿素噴射裝置，用于根據(jù)由所述 SCR控制裝置計算的向SCR催化器的尿素噴射量，調節(jié)向SCR催化器的尿素噴射。其中所述 SCR控制裝置包括溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的溫度，轉化率預測裝置，連接到所述溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的轉化率，以及噴射量計算裝置，連接到所述轉化率獲取裝置，用于根據(jù)發(fā)動機的NOx排放量和SCR催化器的轉化率，計算向S CR催化器的尿素噴射量。其中所述溫度預測裝置包括SCR催化器的多個微元，以及微元溫度計算裝置， 連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量，計算多個微元的溫度。其中所述轉化率預測裝置包括SCR催化器的多個微元，微元轉化率計算裝置，連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)計算的多個微元的溫度以及發(fā)動機的轉速和扭矩，計算各微元的轉化率，以及SCR催化器轉化率計算裝置，連接到所述微元轉化率計算裝置，用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，計算SCR催化器的轉化率。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制系統(tǒng)，其中SCR催化器包括2-10個微兀。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制系統(tǒng)，其中SCR催化器包括5-6個微元。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制系統(tǒng)，其中SCR催化器中的多個微元之間的連接關系為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結合的連接。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制系統(tǒng)，其中SCR催化器中的多個微元具有彼此不同的形狀和/或尺寸。根據(jù)本實用新型的一個實施例的SCR控制系統(tǒng)，其中SCR催化器轉化率計算裝置通過計算各微元的溫度的算術和或加權和來計算SCR催化器的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種SCR控制方法，包括預測SCR催化器的溫度，根據(jù)SCR催化器的預測溫度和發(fā)動機的轉速和扭矩，預測SCR催化器的轉化率，以及根據(jù)發(fā)動機的NOx排放量和SCR催化器的轉化率，計算向SCR催化器的尿素噴射量。其中預測SCR催化器的溫度的步驟包括將SCR催化器劃分為多個微元，以及根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量，計算多個微元的溫度。其中預測SCR催化器的轉化率的步驟包括根據(jù)計算的多個微元的溫度以及發(fā)動機的轉速和扭矩，計算各微元的轉化率， 以及根據(jù)計算的多個微元的轉化率，計算SCR催化器的轉化率。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的SCR控制方法，其中將所述SCR催化器劃分為2-10個微元。[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的SCR控制方法，其中將所述SCR催化器劃分為5-6個微元。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的SCR控制方法，其中SCR催化器中的多個微元以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結合的方式相互連接。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的SCR控制方法，其中將所述SCR催化器中的多個微元劃分為具有彼此不同的形狀和/或尺寸。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的SCR控制方法，其中根據(jù)計算的多個微元的轉化率， 計算SCR催化器的轉化率的步驟包括通過計算各微元的溫度的算術和或加權和來計算SCR 催化器的溫度。

參考附圖作為示例而對本實用新型的實施例加以描述，其中圖1是根據(jù)本實用新型的SCR控制系統(tǒng)的方框圖，其中包括根據(jù)本實用新型的SCR 控制裝置和溫度預測裝置。圖2是根據(jù)本實用新型的SCR控制方法流程圖。圖3是根據(jù)本實用新型的SCR催化器轉化率預測方法流程圖。
具體實施方式
圖1是根據(jù)本實用新型的SCR控制系統(tǒng)的方框圖。SCR控制系統(tǒng)包括S CR催化器 1 ；檢測裝置2，用于檢測SCR催化器1的實際溫度；SCR控制裝置3，用于計算的向SCR催化器1的尿素噴射量；以及尿素噴射裝置4，用于根據(jù)由SCR控制裝置3計算的向SCR催化器 1的尿素噴射量，調節(jié)向SCR催化器1的尿素噴射。參見圖1，SCR控制裝置3包括溫度預測裝置31，用于預測SCR催化器的溫度；轉化率預測裝置32，用于預測SCR催化器的轉化率；以及噴射量計算裝置33，用于根據(jù)發(fā)動機的NOx排放量和SCR催化器的轉化率，計算向SCR催化器的尿素噴射量。如圖1所示，溫度預測裝置31包括SCR催化器的多個微元；以及用于根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量，計算多個微元的溫度的裝置。如圖1所示，轉化率預測裝置32包括SCR催化器的多個微元；用于根據(jù)計算的多個微元的溫度以及發(fā)動機的轉速和扭矩，計算各微元的轉化率的裝置，以及用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，計算SCR催化器的轉化率的裝置。根據(jù)一個實施例，溫度預測裝置31和轉化率預測裝置32可以包括SCR催化器的 2-10個微元，即可以將SCR催化器分為2-10個微元。一般而言，SCR催化器的微元個數(shù)越多，對其溫度預測的準確程度就越高。通過實驗可知，在2個微元的情況下，對應的溫度變化比較遲緩，難以準確的估計溫度的快速變化；在10個微元的情況下，較好地體現(xiàn)了溫度的瞬態(tài)過程，但會產生較大的計算延時，從而降低了計算的精度。因此，需要根據(jù)SCR催化器的形狀和結構，合理地選擇SCR催化器的微元數(shù)量。根據(jù)實驗結果SCR催化器的微元的個數(shù)優(yōu)選為5-6個。根據(jù)一個實施例，在確定SCR催化器的微元數(shù)量的同時，還應當根據(jù)SCR催化器的形狀和結構將SCR催化器中工作狀態(tài)基本相同的區(qū)域劃分為一個微元，即選擇微元的劃分方式。多個微元可以是串聯(lián)連接的，即第一個微元的輸出作為第二個微元的輸入。但是例如對于筒形的SCR催化器，多個微元也可以是相互并聯(lián)連接的。根據(jù)SCR催化器的形狀和結構的需要，多個微元甚至可以以串并聯(lián)結合的方式相互連接。這需要根據(jù)SCR催化器的具體情況，通過實驗加以確定。根據(jù)一個實施例，在確定SCR催化器的微元數(shù)量和劃分方式的同時，還需要考慮多個SCR催化器微元的形狀和尺寸。由于SCR催化器的形狀和結構等因素的影響，使得其在工作時，工作狀態(tài)基本相同的區(qū)域范圍可能各不相同，因此需要將SCR催化器劃分為大小不同的多個微元，即多個微元可以有彼此不同的形狀和/或尺寸。這同樣需要根據(jù)SCR 催化器的具體情況，通過實驗加以確定。根據(jù)一個實施例，在如圖1所示的轉化率預測裝置32中，包括了用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，通過簡單地計算各微元的轉化率的算術和來計算SCR催化器的轉化率的裝置。但是，根據(jù)以上的描述不難看出，從多個微元的轉化率出發(fā)，計算SCR催化器的預測轉化率應當考慮多個微元的數(shù)量、連接關系及其形狀和/或尺寸?？梢愿鶕?jù)SCR催化器的形狀和結構，按照多個微元的形狀和/或尺寸及其在SCR催化器中的位置，并且在實驗的基礎上為多個微元相應地分配各自不同的權重，對各微元的轉化率進行加權，以計算SCR 催化器的預測轉化率。因此，根據(jù)另一個實施例，在如圖1所示的轉化率預測裝置31中，包括了用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，通過計算各微元的轉化率的加權和來計算SCR催化器的轉化率的裝置。根據(jù)一個實施例，可以根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量， 計算多個微元的溫度。計算公式如下
權利要求1.一種SCR控制裝置，其特征在于包括 溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的溫度，轉化率預測裝置，連接到所述溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的轉化率，以及噴射量計算裝置，連接到所述轉化率獲取裝置，用于根據(jù)發(fā)動機的NOx排放量和SCR催化器的轉化率，計算向SCR催化器的尿素噴射量， 其中所述溫度預測裝置包括 SCR催化器的多個微元，以及微元溫度計算裝置，連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量，計算多個微元的溫度， 其中所述轉化率預測裝置包括 SCR催化器的多個微元，微元轉化率計算裝置，連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)計算的多個微元的溫度以及發(fā)動機的轉速和扭矩，計算各微元的轉化率，以及SCR催化器轉化率計算裝置，連接到所述微元轉化率計算裝置，用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，計算SCR催化器的轉化率。
2.根據(jù)權利要求1所述的SCR控制裝置，其特征在于所述SCR催化器包括2-10個微元。
3.根據(jù)權利要求2所述的SCR控制裝置，其特征在于所述SCR催化器包括5-6個微元。
4.根據(jù)權利要求1-3中的任一項所述的SCR控制裝置，其特征在于所述SCR催化器中的多個微元之間的連接關系為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結合的連接。
5.根據(jù)權利要求1-3中的任一項所述的SCR控制裝置，其特征在于所述SCR催化器中的多個微元具有彼此不同的形狀和/或尺寸。
6.一種SCR控制系統(tǒng)，其特征在于包括 SCR催化器，檢測裝置，用于檢測SCR催化器的實際溫度， SCR控制裝置，以及尿素噴射裝置，用于根據(jù)由所述SCR控制裝置計算的向SCR催化器的尿素噴射量，調節(jié)向SCR催化器的尿素噴射，其中所述SCR控制裝置包括溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的溫度，轉化率預測裝置，連接到所述溫度預測裝置，用于預測SCR催化器的轉化率，以及噴射量計算裝置，連接到所述轉化率獲取裝置，用于根據(jù)發(fā)動機的NOx排放量和SCR催化器的轉化率，計算向SCR催化器的尿素噴射量， 其中所述溫度預測裝置包括 SCR催化器的多個微元，以及微元溫度計算裝置，連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量，計算多個微元的溫度， 其中所述轉化率預測裝置包括 SCR催化器的多個微元，微元轉化率計算裝置，連接到所述SCR催化器的各個微元，用于根據(jù)計算的多個微元的溫度以及發(fā)動機的轉速和扭矩，計算各微元的轉化率，以及SCR催化器轉化率計算裝置，連接到所述微元轉化率計算裝置，用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，計算SCR催化器的轉化率。
7.根據(jù)權利要求6所述的SCR控制系統(tǒng)，其特征在于所述SCR催化器包括2-10個微兀。
8.根據(jù)權利要求7所述的SCR控制系統(tǒng)，其特征在于所述SCR催化器包括5-6個微元。
9.根據(jù)權利要求6-8中的任一項所述的SCR控制系統(tǒng)，其特征在于所述SCR催化器中的多個微元之間的連接關系為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結合的連接。
10.根據(jù)權利要求6-8中的任一項所述的SCR控制系統(tǒng)，其特征在于所述SCR催化器中的多個微元具有彼此不同的形狀和/或尺寸。
專利摘要本實用新型提供了一種SCR控制裝置和SCR控制系統(tǒng)。其中SCR控制裝置，包括溫度預測裝置，轉化率預測裝置以及噴射量計算裝置。其中溫度預測裝置包括SCR催化器的多個微元，以及用于根據(jù)SCR催化器的實際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動機排氣流量，計算多個微元的溫度的裝置。其中轉化率預測裝置包括SCR催化器的多個微元，用于根據(jù)計算的多個微元的溫度以及發(fā)動機的轉速和扭矩，計算各微元的轉化率的裝置，以及用于根據(jù)計算的多個微元的轉化率，計算SCR催化器的轉化率的裝置。
文檔編號F01N9/00GK202228165SQ20112017795
公開日2012年5月23日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權日2011年5月20日
發(fā)明者佟德輝, 劉穎帥, 孫少軍 申請人:濰柴動力股份有限公司