CN105370355A - Scr系统的脱硫控制方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种SCR系统的脱硫控制方式，包括下述步骤：获取SCR转化效率，并判断SCR转化效率是否下降；SCR转化效率下降时，判断SCR系统运转是否正常，如果正常，则SCR系统存在硫中毒；对SCR系统进行脱硫处理。该方案无需就对应于各种工况下硫中毒的各种参数进行标定，然后再采集各种参数与标定值进行比对，本方案实际上只需要进行转化效率的获取和转化效率下降原因的排除即可判断是否硫中毒，相较于标定比对，难度得以大幅下降，而且对于不同的应用环境，依然能够保持判断的准确度，具有较好的适应性，即本方案使得脱硫控制更加简单、准确。

Description

SCR系统的脱硫控制方式

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种SCR系统的脱硫控制方式。

背景技术

请参考图1，图1为发动机后处理系统的结构原理图。

SCR装置20，即选择性催化转化装置(selectivelycatalyticreduction),目前普遍通过在SCR装置20前喷射尿素来降低尾气排放中的氮氧化物。如图1所示，发动机的废气管道依次连接涡轮增压器16、氧化催化转化器17(DOC，dieseloxidecatalyst)、颗粒物捕集器18(DPF，dieselparticulatefilter)、混合器19(MIX，mixer，)、SCR装置20(SCR，selectivelycatalyticreduction，选择性催化转化装置)、氨捕集器21(ASC，ammoniaslipcatalyst)。并设置相应的温度传感器12、压力传感器15、氮氧传感器11等。

SCR装置20的上游设有尿素喷射装置14以及混合尿素和废气的混合器19，混合后进入SCR装置20内进行催化还原反应。

当废气中的SO₂和SO₃进入SCR装置20后，会在SCR装置20内反应生成硫酸盐，沉积在SCR装置20内，从而对NO_x转化效率产生影响，即催化剂“硫中毒”，尤其针对目前常用的铜基SCR，铜基SCR由于低温性能良好，目前为市场普遍采用。

由于催化剂硫中毒后NOx转化效率会严重降低，因此在实际应用过程中，需要对SCR装置20进行硫中毒监控，并定期脱硫。

现有技术中存在一种基于MAP的脱硫控制方式，主要是基于发动机工况对尾气排放到SCR装置的硫载量(反应生成硫酸盐)进行标定，当硫载量超过一定限值时，通过对SCR催化剂温度、尾气中氧浓度、发动机空速、SCR氨储值及整车运行状况进行判定，最终触发SCR脱硫控制。

然而，该种基于MAP标定的脱硫控制策略，标定工作量大，标定的输出结果环境适应性差，不能准确、实时的对SCR硫中毒进行监控，因此导致脱硫控制的不精确。

有鉴于此，如何对脱硫控制方式进行改进，以使脱硫具有更好的环境适应性，更高的脱硫时机把握的准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种SCR系统的脱硫控制方式，该脱硫控制方式使得脱硫具有更好的环境适应性，对需要脱硫的工况判断也更为准确。

本发明提供的SCR系统的脱硫控制方式，包括下述步骤：

获取SCR转化效率，并判断SCR转化效率是否下降；

SCR转化效率下降时，判断SCR系统运转是否正常，如果正常，则SCR系统存在硫中毒；

对SCR系统进行脱硫处理。

可选地，对以下四种情况中至少一者进行判断并且判断结果均为成立时，所述SCR系统运转正常：

尿素喷射装置或其他硬件无故障；

尿素品质不低于预设值；

SCR系统平均运行温度不低于预设值；

SCR系统催化剂老化程度不高于预设值。

可选地，由OBD系统判断所述SCR转化效率是否下降；下降时，进一步判断OBD系统是否报错，若未报错，则进行SCR系统运转是否正常的判断。

可选地，判断SCR系统存在硫中毒时，对以下四种情况中至少一者进行判断并且判断结果均为成立时，对SCR系统进行脱硫处理：

距上一次脱硫完成的时间不低于预定值；

废气流量不低于预定值；

SCR系统上游温度不低于预定值；

废气中氧浓度不低于预定值。

可选地，所述四种情况中后三者的任一者成立时，还同时满足发动机并未处于倒拖、排气制动状态时，进行脱硫处理。

可选地，SCR系统存在硫中毒时，判断燃油添加周期是否小于预设值，若否，对SCR系统进行脱硫处理。

可选地，若燃油添加周期不小于预设值，则对以下四种情况中至少一者进行判断并且判断结果均为成立时，对SCR系统进行脱硫处理：

距上一次脱硫完成的时间不低于预定值；

废气流量不低于预定值；

SCR系统上游温度不低于预定值；

废气中氧浓度不低于预定值；

可选地，所述四种情况中后三者的任一者成立时，还同时满足发动机并未处于倒拖、排气制动状态时，进行脱硫处理。

本方案实际上以倒推的方式对硫中毒进行判断，即硫中毒发生时，SCR转化效率必然下降，但除了硫中毒之外，其他的系统运转异常原因也可能导致转化效率下降，还需要对此类原因进行排除，都被排除后，则可倒推出硫中毒是否产生，从而在必要时进行脱硫处理。

显然，与背景技术相比，本方案无需就对应于各种工况下硫中毒的各种参数进行标定，然后再采集各种参数与标定值进行比对，本方案实际上只需要进行转化效率的获取和转化效率下降原因的排除即可判断是否硫中毒，显然相对于上述的标定比对，难度得以大幅下降，而且对于不同的应用环境，依然能够保持判断的准确度，具有较好的适应性，即本方案使得脱硫控制更加简单、准确。

附图说明

图1为发动机后处理系统的结构原理图；

图2为本发明所提供SCR系统脱硫控制方式一种具体实施例的流程图。

图1的附图标记如下：

11氮氧传感器、12温度传感器、13碳氢喷射器、14尿素喷射装置、15压力传感器、16涡轮增压器、17氧化催化转化器、18颗粒物捕集器、19混合器、20SCR装置、21氨捕集器

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供SCR系统脱硫控制方式一种具体实施例的流程图。

该具体实施例中，SCR系统的脱硫控制方式，具体包括下述步骤：

S11、获取SCR转化效率；

SCR转化效率可通过建立模型获得，建立模型后，输入诸如废气流量、氮氧化合物浓度、SCR装置上游的温度等参数，即可输出对应的转化效率，转化效率的模型建立属于成熟的现有技术，此处不再赘述。

S12、判断SCR转化效率是否下降，若下降在进入步骤S13；

SCR转化效率是否下降，显然是针对一常规值而言，即正常工作下SCR装置应当具有的转化效率，该常规值可以是出厂的标定值，也可以是系统根据实际运行过程中的转化效率求取。这里转化效率下降，实际上可以进行多次判断，以免瞬时的下降而引起不必要的后述的脱硫控制。

进一步地，SCR转化效率是否下降，可以由OBD系统判断并输出信号，当判断下降时，可以判断OBD系统是否报错，若OBD系统本身报错，则不需要进行如下的硫中毒判断和脱硫控制，若未报错，则表明SCR转化效率的确下降，从而进入步骤S13。对OBD系统是否报错进行判断，可以防止基于OBD系统的原因而误进行脱硫控制。

S13、判断SCR系统运转是否正常，如果正常，则SCR系统存在硫中毒，进入步骤S14；

如果转化效率下降，只能表明存在催化剂硫中毒的可能，此时，需要进一步排除其他原因，才能得出转化效率是否由硫中毒引起。

排除的原因，主要是SCR系统运转异常，运转异常时也会导致SCR转化效率降低。

这里的运转异常，运转异常的表现有多种，最为常见的即是硬件出现故障，目前的发动机系统中通常会设置OBD，OBD即在线诊断系统(onboarddiagnosis),是用于对发动机及后处理系统进行实时监控的系统，硬件一旦发生故障，OBD会输出相应的信号。排除这些运转异常的因素后，才可以得出SCR运转效率降低是基于硫中毒。

当然，仅排除硬件故障，对转化效率原因的排除可能并不完备，本实施例中共排除四种运转异常的情况：

a1、尿素喷射装置或其他硬件无故障(可由OBD提供)；

b1、尿素品质不低于预设值；

尿素品质可以通过尿素品质传感器检测获得，主要是检测尿素的浓度，目前尿素的浓度一般需要控制在32.5％左右，在32.5％可以设为预设值，如果尿素浓度低于该预设值则表面尿素品质较低，尿素品质低会导致SCR转化效率低，也可归结为运转异常，所以也排除尿素品质低的原因；

c1、SCR系统平均运行温度不低于预设值；

如图1所示，SCR上游和下游均设有温度传感器12，SCR系统平均运行温度低于预设值时，会导致尿素结晶，喷射的尿素不能充分参与反应，显然也会导致SCR转化效率下降，所以也排除运行温度较低的原因；这里的预设值可以根据模拟仿真获得或是实际实验检测获得；

d1、SCR系统催化剂老化程度不高于预设值；

催化剂老化，即活性降低，从而影响SCR转换效率；可以通过检测催化剂的活性判断出催化剂是否老化。一般，会检测催化剂的新鲜状态和老化状态，以进行活性的对比。本实施例中也排除催化剂老化的原因。

在上述a1、b1、c1、d1四种情况均被排除的情况下，即SCR系统运转正常，则可推断出SCR转换效率下降的原因是因为催化剂产生了硫中毒。当然，可以理解，对上述四种情况中至少一者进行判断并且判断结果为成立时，也可以认为是SCR系统运转正常，但显然，多种情况均被排除时，转化效率是基于硫中毒的判断将更为准确。上述四种情况基本囊括了所有的SCR系统运转正常的工况，本领域技术人员也可以排除其他可能导致SCR转化效率下降的情况。

S14、对SCR系统进行脱硫处理。

判断出SCR转化效率下降是基于硫中毒时，控制系统脱硫即可。

具体地，即便判断出硫中毒，也未必直接进行脱硫处理。可以对以下四种情况中至少一者进行判断并且判断结果均为成立时，才控制对SCR系统进行脱硫：

a2、距上一次脱硫完成的时间不低于预定值；

通常发动机系统在出厂前会进行试验，得出两次硫中毒一般情况下所需要的最短时间，可以将该最短时间设置为预定值，如果短于该时间即发生硫中毒，表明操作人员可能进行了非正常操作或是其他异常原因，可以不进行脱硫操作；两次脱硫之间的最短间隔时间，通常会结合发动机系统的燃油经济性设定，距上一次脱硫完成时间未达到预定值时，即使进行脱硫操作，也会增加油耗，不符合燃油经济性的设计要求。

b2、废气流量不低于预定值；

废气流量较低时，如果进行脱硫处理(如图1所示，采用碳氢喷射器13进行喷射)，燃烧会不充分，可能损坏SCR装置。

c2、SCR装置上游温度不低于预定值；

与b2类似，温度不够高时，脱硫处理时也会燃烧不充分，继而损坏SCR装置。

d2、废气中氧浓度不低于预定值；

与c2、b2类似，氧浓度不够高时，显然也会存在燃烧不充分的问题。

本实施例中在得到硫中毒的判断结果后，并未直接进行脱硫处理，而是判断脱硫的时机是否恰当，以保证脱硫能够顺利进行并符合燃油经济性要求。可以理解，a2、b2、c2、d2任一者的成立作为脱硫控制的前提，均可以对脱硫的适时执行起到一定的效果，但显然全部成立时才进行脱硫控制，可以更为全面地考虑脱硫的恰当时机。本领域技术人员还可以添加其他可能影响脱硫正常进行或是影响脱硫经济性的条件，作为脱硫处理的否定条件。

比如，当b2、c2、d2任一者判断成立时，还可以继续判断下述条件是否成立：

e2、发动机并未处于倒拖、排气制动状态。

设置e2的目的，主要是考虑到，当发动机处于倒拖或排气制动状态时，废气流量、废气中氧浓度、SCR装置上游温度会不满足要求，但由于检测的滞后性，可能在倒拖或排气制动刚实施时，b2、c2、d2会成立，但显然不利于脱硫的实施，顾添加e2的判断条件，可以避免检测滞后性所带来的脱硫时机的误判。

本方案实际上是以倒推的方式对硫中毒进行判断，即硫中毒发生时，SCR转化效率必然下降，但除了硫中毒之外，其他的系统运转异常原因也可能导致转化效率下降，还需要对此类原因进行排除，都被排除后，则可倒推出硫中毒是否产生，从而在必要时进行脱硫处理。

显然，与背景技术相比，本方案无需就对应于各种工况下硫中毒的各种参数进行标定，然后再采集各种参数与标定值进行比对，本方案实际上只需要进行转化效率的获取和转化效率下降原因的排除即可判断是否硫中毒，显然相对于上述的标定比对，难度得以大幅下降，而且对于不同的应用环境，依然能够保持判断的准确度，具有较好的适应性，即本方案使得脱硫控制更加简单、准确。

针对上述实施例，当判断SCR系统存在硫中毒时，在进行脱硫时机判断之前，可以判断燃油添加周期是否小于预设值。该预设值是按照正常燃油使用标准进行标定的值，当驾驶人员添加劣质燃油时，燃油添加周期必然小于该预设值，添加劣质燃油会导致硫中毒，而劣质燃油的添加并不符合厂家规定的使用要求，因此，当判定硫中毒是基于劣质燃油的添加时，可以作为售后服务时责任划分的依据。当然，判断存在硫中毒且添加了劣质燃油时，可以设定继续进行脱硫处理，也可以不进行脱硫。

以上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 (8)

1.一种SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，包括下述步骤：

获取SCR转化效率，并判断SCR转化效率是否下降；

SCR转化效率下降时，判断SCR系统运转是否正常，如果正常，则SCR系统存在硫中毒；

对SCR系统进行脱硫处理。

2.如权利要求1所述的SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，对以下四种情况中至少一者进行判断并且判断结果均为成立时，所述SCR系统运转正常：

尿素喷射装置或其他硬件无故障；

尿素品质不低于预设值；

SCR系统平均运行温度不低于预设值；

SCR系统催化剂老化程度不高于预设值。

3.如权利要求2所述的SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，由OBD系统判断所述SCR转化效率是否下降；下降时，进一步判断OBD系统是否报错，若未报错，则进行SCR系统运转是否正常的判断。

4.如权利要求1-3任一项所述的SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，判断SCR系统存在硫中毒时，对以下四种情况中至少一者进行判断并且判断结果均为成立时，对SCR系统进行脱硫处理：

距上一次脱硫完成的时间不低于预定值；

废气流量不低于预定值；

SCR系统上游温度不低于预定值；

废气中氧浓度不低于预定值。

5.如权利要求4所述的SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，所述四种情况中后三者的任一者成立时，还同时满足发动机并未处于倒拖、排气制动状态时，进行脱硫处理。

6.如权利要求1-3任一项所述的SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，SCR系统存在硫中毒时，判断燃油添加周期是否小于预设值，若否，对SCR系统进行脱硫处理。

7.如权利要求6所述的SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，若燃油添加周期不小于预设值，则对以下四种情况中至少一者进行判断并且判断结果均为成立时，对SCR系统进行脱硫处理：

距上一次脱硫完成的时间不低于预定值；

废气流量不低于预定值；

SCR系统上游温度不低于预定值；

废气中氧浓度不低于预定值；

8.如权利要求7所述的SCR系统的脱硫控制方式，其特征在于，所述四种情况中后三者的任一者成立时，还同时满足发动机并未处于倒拖、排气制动状态时，进行脱硫处理。