CN103775176B - 一种柴油机scr后处理变频计量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法，SCR控制单元DCU依据柴油机实际工况设定计量设备的喷射频率和工作的占空比，根据所述喷射频率和占空比控制计量设备进行喷射还原剂。本发明，与现有技术相比，具有双参数控制（喷射频率和工作的占空比）、计量喷射精度高，避免了低负荷工况的还原剂喷射过少或者喷不出和中高负荷工况的还原剂喷射过量而形成的二次污染问题。

Description

一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法

技术领域

本发明属于柴油机尾气氮氧化物排放污染控制技术领域，尤其涉及一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法。

背景技术

柴油机以其较高的热效率和较低的废气排放在各行各业得到了广泛的应用，但其较高的氮氧化物(NOx)排放是长期困扰人们的一个问题。选择催化还原技术(SCR)是控制柴油机氮氧化物排放的有效方法，SCR通常使用一定浓度的还原剂喷入柴油机排气中，与其中的氮氧化物在SCR催化器中进行选择性催化还原反应降低NOx排放到大气环境中的浓度。而SCR还原剂添加量的控制精度高低直接影响下游的SCR催化器对氮氧化物的净化能力。

通常，SCR后处理的还原剂添加系统采用专业的泵或气助式添加系统。其中，系统中的计量设备均设置为定频喷射，还原剂的喷射量仅仅根据系统控制单元(DCU)控制计量设备喷射的占空比实现定量添加。现有的定频计量在国IV及以下排放法规中，对重型柴油机/车的排放测试循环(ESC和ETC)仅在柴油发动机中高负荷工况，并且排气温度在SCR催化器温度窗口范围内时，SCR后处理系统才工作。此时，排气流量大，NOx浓度高，计量设备的占空比设定较大，因此所需还原剂的喷射量完全可以满足SCR催化器的净化。

然而，实际道路工况主要发生在中低负荷。此时，排气流量小，NOx浓度低。这就要求在实施国V及以上排放法规时，严格按照全球性技术法规《全球统一的重型车测试规程(WHDC)》中的全球统一稳态试验循环(WHSC)和全球统一瞬态试验循环(WHTC)对柴油机进行排放性后处理系统能测试。因此，在中低负荷工况时，SCR催化器需要的还原剂不多，对于定频计量设备只能够通过减小占空比调节添加量，而计量限采用较高频率喷射，在低占空比时完全开启的时间非常短，易造成少喷或喷不出的现象，严重降低计量精度。

因此，为保证在WHSC和WHTC测试循环中SCR还原剂添加系统的高精度和SCR催化器的净化效率以及减少(或避免)因还原剂的过量喷射造成的二次污染，迫切需要采取一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法，以解决现有技术中存在的在WHSC和WHTC测试循环中SCR还原剂添加系统的精度不高、SCR催化器的净化效率不高以及可能因还原剂的过量喷射而造成的二次污染的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，柴油机SCR后处理系统控制单元DCU与柴油机的控制单元ECU通讯并获得所述柴油机的工况数据，包括进气流量、燃油消耗量、转速，通过所述工况数据计算出还原剂的喷射频率；

第二步，所述DCU利用设置于SCR催化器上游的第一氮氧化物传感器获取所述柴油机的尾气中的氮氧化物浓度，通过所述氮氧化物浓度计算出还原剂的理论喷射量；

第三步，所述DCU根据所述理论喷射量与所述喷射频率，从标定MAP图中查找对应的占空比数据，并将所述喷射频率和占空比数据发送给计量设备；

第四步，所述计量设备以接收到的所述喷射频率和占空比数据为工作参数，向所述柴油机排气管中喷射还原剂。

其中，所述方法还包括：

第五步，DCU获取在所述SCR催化器下游的第二氮氧化物传感器检测的选择催化还原后的氮氧化物排放浓度，当所述选择催化还原后的氮氧化物排放浓度超过一定限值后，DCU计算出第一还原剂修正喷射量，跳到第三步。

其中，所述方法还包括：

第六步，DCU获取在所述SCR催化器下游的还原剂传感器检测的选择催化还原后的还原剂泄漏量，当所述还原剂泄漏量超过一定限值后，DCU计算出第一还原剂修正喷射量，跳到第三步。

本发明，与现有技术相比，具有双参数控制(喷射频率和工作的占空比)、计量喷射精度高，避免了低负荷工况的还原剂喷射过少或者喷不出和中高负荷工况的还原剂喷射过量而形成的二次污染问题。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明适用的柴油机SCR后处理系统结构示意图；

图中，1-SCR系统控制单元DCU，2-柴油机ECU控制单元，3-计量设备，4-还原剂传感器，5-第一氮氧化物传感器，6-SCR催化器，7-柴油机排气管，8-第二氮氧化物传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明提供了一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法，所述方法包括如下步骤：

S101，柴油机SCR后处理系统控制单元DCU与柴油机的控制单元ECU通讯并获得所述柴油机的工况数据，包括进气流量、燃油消耗量、转速，通过所述工况数据计算出还原剂的喷射频率；

S102，所述DCU利用设置于SCR催化器上游的第一氮氧化物传感器获取所述柴油机的尾气中的氮氧化物浓度，通过所述氮氧化物浓度计算出还原剂的理论喷射量；

S103，所述DCU根据所述理论喷射量与所述喷射频率，从标定MAP图中查找对应的占空比数据，并将所述喷射频率和占空比数据发送给计量设备；

S104，所述计量设备以接收到的所述喷射频率和占空比数据为工作参数，向所述柴油机排气管中喷射还原剂。

本发明，与现有技术相比，具有双参数控制(喷射频率和工作的占空比)、计量喷射精度高，避免了低负荷工况的还原剂喷射过少或者喷不出和中高负荷工况的还原剂喷射过量而形成的二次污染问题。本发明实时地进行检测，当工况以及氮氧化物浓度发生变化时，实时调节还原剂喷射量。

本发明用于柴油机尾气氮氧化物选择性催化还原系统还原剂变频供给喷射的方法，主要通过SCR控制单元DCU依据柴油机实际工况设定计量设备的喷射频率和工作的占空比。在具体实施例中，根据实验得出，当柴油机处在怠速(650±50转/分钟)或小于30％的低负荷工况时，控制单元DCU将计量设备的工作条件设为1～2Hz的低频率和60～100％的占空比；当柴油机处在30-60％中等负荷工况时，控制单元DCU将计量设备的工作条件设为3～5Hz的频率和40～100％的占空比；当柴油机处在大于60％的高负荷工况时，控制单元DCU将计量设备的工作条件设为6～10Hz的频率和5～100％的占空比。

其中，DCU获取在所述SCR催化器下游的第二氮氧化物传感器检测的选择催化还原后的氮氧化物排放浓度，当所述选择催化还原后的氮氧化物排放浓度超过一定限值后，DCU计算出第一还原剂修正喷射量，跳到第三步。

本发明应用的是SCR后处理闭环控制。因此，在SCR催化器下游的第二氮氧化物传感器可以检测在选择催化还原后的氮氧化物排放浓度。当第二氮氧化物传感器获得氮氧化物浓度高于国家法规排放限值时，DCU控制单元会根据其控制程序作出提高还原剂喷射量修正，将修正后的喷射频率和占空比发送给计量设备，向柴油机排气管中喷射还原剂。

其中，DCU获取在所述SCR催化器下游的还原剂传感器检测的选择催化还原后的还原剂泄漏量，当所述还原剂泄漏量超过一定限值后，DCU计算出第一还原剂修正喷射量，跳到第三步。

本发明应用的是SCR后处理闭环控制。因此，在SCR催化器下游的还原剂传感器可以检测在选择催化还原后的还原剂泄露量。当还原剂传感器获得还原剂泄露浓度高于国家法规排放限值时，DCU控制单元会根据其控制程序作出减少还原剂喷射量修正，将修正后的喷射频率和占空比发送给计量设备，向柴油机排气管中喷射还原剂。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种柴油机SCR后处理变频计量控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步，柴油机SCR后处理系统控制单元DCU与发动机的控制单元ECU通讯并获得所述柴油机的工况数据，包括进气流量、燃油消耗量、转速，通过所述工况数据计算出还原剂的喷射频率；

第二步，所述DCU利用设置于SCR催化器上游的第一氮氧化物传感器获取所述柴油机的尾气中的氮氧化物浓度，通过所述氮氧化物浓度计算出还原剂的理论喷射量；

第三步，所述DCU根据所述理论喷射量与所述喷射频率，从标定MAP图中查找对应的占空比数据，并将所述喷射频率和占空比数据发送给计量设备；

第四步，所述计量设备以接收到的所述喷射频率和占空比数据为工作参数，向所述柴油机排气管中喷射还原剂。

2.根据权利要求1所述的柴油机SCR后处理变频计量控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

第五步，DCU获取在所述SCR催化器下游的第二氮氧化物传感器检测的选择催化还原后的氮氧化物排放浓度，当所述选择催化还原后的氮氧化物排放浓度超过一定限值后，DCU计算出第一还原剂修正喷射量，跳到第三步。

3.根据权利要求2所述的柴油机SCR后处理变频计量控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

第六步，DCU获取在所述SCR催化器下游的还原剂传感器检测的选择催化还原后的还原剂泄漏量，当所述还原剂泄漏量超过一定限值后，DCU计算出第一还原剂修正喷射量，跳到第三步。