一種發(fā)動(dòng)機(jī)scr系統(tǒng)自適應(yīng)尿素噴射方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及到采用選擇性催化還原（SCR)技術(shù) 的尾氣凈化技術(shù)，尤其是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)SCR后處理系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差，通過一種自適應(yīng)算法進(jìn) 行尿素噴射補(bǔ)償?shù)目刂萍夹g(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，柴油機(jī)排放物的治理顯得尤為重要，工信部產(chǎn) 業(yè)政策司發(fā)布《中華人民共和國工業(yè)和信息化部第27號(hào)公告》表示，定于2014年12月31 日廢止適用于國家第S階段汽車排放標(biāo)準(zhǔn)（下稱"國)柴油車產(chǎn)品《公告》，2015年1 月1日起國S柴油車產(chǎn)品將不得銷售。從2015年1月1日起全面實(shí)施國四的排放標(biāo)準(zhǔn)。 [000引柴油機(jī)排放法規(guī)從"國至Ij"國四"的技術(shù)路線主要有兩種，一種是EGR+DPF 技術(shù)路線，通過EGR降低氮氧排放，通過DPF降低顆粒排放。另一種方案是優(yōu)化缸內(nèi)燃燒的 同時(shí)采用SCR選擇性催化還原技術(shù)，該技術(shù)路線是目前國內(nèi)使用最多的技術(shù)方案。
[0004] SCR(選擇性催化還原系統(tǒng)）是Selective (選擇性）、Catalytic (催化）、 Re化ction(還原）的英文縮寫。選擇性催化還原系統(tǒng)是一種被廣泛應(yīng)用的技術(shù)，主要用于 消除廢氣中的氮氧化物。為了在較低溫度下也能有效地將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓‘?dāng)?shù)倪€ 原劑和催化劑是SCR系統(tǒng)必不可少的組成部分。SCR系統(tǒng)基本工作原理是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后 的廢氣進(jìn)入排氣管的同時(shí)，由安裝在排氣管上的尿素噴射裝置將定量的尿素水溶液W霧狀 形態(tài)噴入排氣管中，此時(shí)尿素液滴在高溫廢氣作用下發(fā)生水解和熱解反應(yīng)，生成所需要的 還原劑氨氣，氨氣在催化劑的作用下有選擇性地將氮氧化物還原為氮?dú)?，?shí)現(xiàn)降低氮氧化 物的目的。
[0005] SCR系統(tǒng)生產(chǎn)裝配過程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的偏差，隨著系統(tǒng)的不斷使用，也會(huì)出現(xiàn) 不同程度上偏離設(shè)定目標(biāo)的系統(tǒng)的偏差。該兩種偏差直接導(dǎo)致尿素實(shí)際噴射量與目標(biāo)噴射 量存在差異，從而導(dǎo)致氮氧化物轉(zhuǎn)換效率的降低。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)最容易引起系統(tǒng)穩(wěn)定性偏 差的因素有=個(gè)：第一是尿素品質(zhì)的劣化，尿素具有一定的揮發(fā)性，如果尿素箱密封不嚴(yán)， 一定時(shí)間后尿素濃度會(huì)明顯降低。某些駕駛員為了降低成本，用水代替尿素，或者使用雜質(zhì) 較多的尿素，也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率的下降；第二由尿素累和尿素噴嘴組成的尿素噴射系 統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一定程度的磨損，導(dǎo)致尿素實(shí)際噴射與理論噴射出現(xiàn)偏差；第S是SCR系統(tǒng)由于 加工批次誤差引起的尿素實(shí)際噴射與理論噴射出現(xiàn)偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明主要用于解決由于SCR系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏差引起的氮氧轉(zhuǎn)換效率降低的問題。設(shè) 計(jì)一套診斷控制算法用于識(shí)別SCR系統(tǒng)與設(shè)計(jì)目標(biāo)之間的偏移程度，然后利用一套基于 SCR系統(tǒng)不同偏移程度的尿素補(bǔ)償噴射控制算法，從而消除SCR系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏差對(duì)氮氧排放 的影響。一般情況下標(biāo)定完成的發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)會(huì)有一定的尿素噴射余量，實(shí)際尿素噴射 量比系統(tǒng)可W達(dá)到的最高轉(zhuǎn)換效率對(duì)應(yīng)的噴射量要小一些。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)偏移后，參與 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)際尿素噴射量與目標(biāo)噴射量存在一定偏差，此時(shí)可w通過調(diào)節(jié)目標(biāo)尿素噴射 量，從而將實(shí)際尿素噴射量調(diào)整到目標(biāo)噴射量，將氮氧轉(zhuǎn)換效率維持在最初標(biāo)定值附近?？?慮到過多尿素噴射會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)氨泄漏，所W本發(fā)明只在一定程度內(nèi)對(duì)SCR系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差 進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)自適應(yīng)尿 素噴射方法。其特征在于：設(shè)計(jì)一套自適應(yīng)診斷控制算法，實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，當(dāng)工 況達(dá)到檢測(cè)進(jìn)入條件時(shí)自動(dòng)執(zhí)行診斷程序，診斷程序運(yùn)行結(jié)束后，根據(jù)診斷結(jié)果分析當(dāng)前 SCR系統(tǒng)老化程度，提供系統(tǒng)修正因子，此時(shí)尿素噴射系統(tǒng)會(huì)根據(jù)修正因子實(shí)施修正尿素噴 射量，從而消除SCR系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏差對(duì)氮氧排放的影響。
[000引上述一種發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)自適應(yīng)尿素噴射方法，其特征在于；原始數(shù)據(jù)獲取，所述 內(nèi)容見圖1中101部分所示，針對(duì)生產(chǎn)線上同一批次同一型號(hào)的SCR系統(tǒng)該數(shù)據(jù)的獲取只 進(jìn)行一次。通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，標(biāo)定完成該SCR系統(tǒng)使其達(dá)到預(yù)期指標(biāo)，然后利用穩(wěn)態(tài)工 況測(cè)量不同工況下的尿素噴射量，并且利用氮氧傳感器測(cè)量下游氮氧排放值，計(jì)算氮氧轉(zhuǎn) 換效率。標(biāo)定完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取特征參數(shù)，主要包括穩(wěn)態(tài)工況下的尿素噴射量W及 氮氧轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于全新SCR系統(tǒng)定義該系統(tǒng)的修正因子為0。
[0009] 上述一種發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)自適應(yīng)尿素噴射方法，其特征在于；診斷條件判定，實(shí)施 監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，當(dāng)工況穩(wěn)定且適合診斷程序執(zhí)行時(shí)，提供一個(gè)標(biāo)志位狀態(tài)，用于激活 診斷算法。該部分內(nèi)容見圖1中102部分所示，利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩（或噴油量）作為 工況判定條件，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩達(dá)到圖1中設(shè)定的轉(zhuǎn)速和扭矩，并且持續(xù)一段時(shí)間沒 有變化，則認(rèn)為符合診斷條件。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作是一個(gè)瞬態(tài)過程，所W實(shí)際工況與圖1要 求的理論工況不可能完全一致，此時(shí)設(shè)置一個(gè)誤差限，當(dāng)轉(zhuǎn)速和扭矩處于該誤差限內(nèi)則認(rèn) 為滿足診斷條件。發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速n wtpDiDt的偏差百分比小于設(shè)定誤差限 ridwa，則認(rèn)為轉(zhuǎn)速符合診斷條件，通過下述方法表示：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)自適應(yīng)尿素噴射方法，其特征在于：通過一系列步驟，在一定范 圍內(nèi)實(shí)時(shí)對(duì)SCR系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償；主要內(nèi)容包括：采集全新SCR系統(tǒng)原始 數(shù)據(jù)信息；診斷條件判定；運(yùn)行診斷算法；計(jì)算系統(tǒng)修正因子；尿素噴射修正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的內(nèi)容，可W在一定范圍內(nèi)對(duì)SCR系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差進(jìn)行實(shí)時(shí) 修正，從而延長系統(tǒng)因排放物處理不達(dá)標(biāo)而帶來的提早更換部件或系統(tǒng)；主要用于解決由 于W下問題引起的SCR系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差；尿素品質(zhì)惡化（劣質(zhì)尿素、尿素滲水、尿素保存不 當(dāng)導(dǎo)致尿素?fù)]發(fā)等）、由尿素累和尿素噴嘴及其相關(guān)管路組成的尿素噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)的磨 損引起的尿素實(shí)際噴射與理論噴射出現(xiàn)偏差時(shí)、SCR系統(tǒng)由于加工批次誤差引起的尿素實(shí) 際噴射與理論噴射出現(xiàn)偏差時(shí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的內(nèi)容，診斷條件的判定是利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩（或噴油 量）作為工況判定條件，實(shí)際應(yīng)用考慮更多參數(shù)確定發(fā)動(dòng)機(jī)工況的穩(wěn)定性，該些參數(shù)主要 包括進(jìn)排氣壓力、進(jìn)排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、噴油量、空速等參數(shù)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩達(dá)到 圖1中設(shè)定的轉(zhuǎn)速和扭矩，并且持續(xù)一段時(shí)間沒有變化，則認(rèn)為符合診斷條件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的內(nèi)容，診斷算法是將當(dāng)前工況的氮氧轉(zhuǎn)換效率6''化^"或 者上下游氮氧濃度信號(hào)與該工況下的設(shè)定氮氧排放EffSetm。或者上下游氮氧濃度信號(hào)進(jìn) 行對(duì)比，從而計(jì)算得到該工況下的系統(tǒng)修正因子fac_"。
5. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的內(nèi)容，計(jì)算系統(tǒng)修正因子是按照工況加權(quán)的方式進(jìn)行綜合 計(jì)算，其中每個(gè)工況的加權(quán)系數(shù)之和必須等于1，每個(gè)工況加權(quán)因子的數(shù)值根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)路譜 數(shù)據(jù)計(jì)算得到；SCR系統(tǒng)的綜合加權(quán)修正因子根據(jù)每個(gè)工況的加權(quán)因子W及系統(tǒng)修正因子 相乘然后累加得到。
6. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的內(nèi)容，尿素噴射修正主要根據(jù)系統(tǒng)加權(quán)修正因子，對(duì)尿素 噴射量進(jìn)行實(shí)時(shí)修正；系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算修正因子，并且實(shí)時(shí)更新基于加權(quán)修正因子的尿素噴 射量，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)SCR系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏差的自適應(yīng)尿素噴射控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的內(nèi)容，該方法主要是通過尿素噴射量的實(shí)時(shí)修正從而將實(shí) 際尿素噴射量控制在理論尿素噴射量附件，從而實(shí)現(xiàn)延長系統(tǒng)因排放物處理不達(dá)標(biāo)而帶來 的提早更換部件或系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)自適應(yīng)尿素噴射方法，該方法主要包括五個(gè)基本步驟：采集全新SCR系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)信息；診斷條件判定；運(yùn)行診斷算法；計(jì)算修正因子；尿素噴射修正。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套診斷控制算法用于識(shí)別SCR系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差，然后利用一套基于SCR系統(tǒng)不同穩(wěn)態(tài)偏差的尿素補(bǔ)償噴射控制算法，從而消除SCR系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏差對(duì)氮氧排放的影響。
【IPC分類】F01N9-00, F01N11-00, F01N3-20
【公開號(hào)】CN104533583
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410646215
【發(fā)明人】劉興華, 岳廣照, 梁虹, 張金會(huì), 楊鵬, 李聰
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月14日