CN105649722B - 选择性还原触媒的自适应控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种选择性还原触媒的自适应控制方法及系统。选择性还原触媒的自适应控制方法包含以下步骤：撷取一车辆行驶状态信息，而车辆行驶状态信息包含一油门开度、一引擎转速及一氮氧化物浓度。累积车辆行驶状态信息并且建立一喷注参照表。比对车辆行驶状态信息与喷注参照表，并且向外传输一尿素喷注信息。喷注一尿素，而且控制尿素喷注符合尿素喷注信息。本发明可以加装于出厂时未设有选择性还原触媒系统的柴油车辆上，更不需要与引擎电子控制单元进行复杂电子连结与参数调配，所以可以大幅降低安装费用及时间。

Description

选择性还原触媒的自适应控制方法及系统

技术领域

本发明为一种选择性触媒还原控制方法及系统，特别是一种可以应用于各式柴油车辆的选择性还原触媒的自适应控制方法及系统。

背景技术

近年由于环保意识及减碳运动的兴起，空中的碳氧化物、碳氢化物及悬浮微粒浓度在国内外的研究中都有显著的下降，但唯独氮氧化物呈现增加的趋势，而此一现象应与大量使用柴油有关。而为了减少氮氧化物的排放量，欧盟及多数国家皆已经明文规范新出厂的柴油新车必须安装选择性还原触媒系统(SCR)，以降低氮氧化物的排放量。但是对于已在使用中的柴油车辆并无强硬的规定，而这些车辆即是目前氮氧化物排放的主要来源之一。

新出厂的柴油车辆选择性还原触媒系统皆与引擎电子控制单元(ECU)连结，接收内建于引擎电子控制单元中的喷注参照表来控制尿素喷注的数量。而车厂也可直接就不同的引擎运作状态来进行尿素喷注量的调校，以获得最佳的氮氧化物减量效果。但是目前车厂基于经济效益不大的考量下，多无意愿针对已出厂的柴油车辆进行加装选择性还原触媒系统的作业，而是偏向使用者更换新的柴油车辆。因此，可以加装于柴油车辆上的选择性还原触媒系统便应运而生。

但是上述可以加装的选择性还原触媒系统，并无法与引擎电子控制单元连结，再加上车厂本身不愿意公开电子控制单元的设定参数，因此仅能依照引擎单体测试来建立喷注参照表。而这类的测试多需要将引擎才拆离车架来进行测试，而且喷注参照表更会因为各车厂柴油引擎的设计有所变化，喷注参照表无法一体适用于各式车辆。这类测试不但费时、费工更需要高额花费，一般使用者多无意愿进行此类型的加装作业，因而导致目前空气中氮氧化物浓度持续增加的现象。

发明内容

因此，本发明的一目的是提供一种选择性还原触媒的自适应控制方法及系统，其不需要与引擎电子控制单元连结即可建立喷注参照表，以降低柴油车辆的氮氧化物排放量。

此外，本发明的另一目的是提供一种选择性还原触媒的自适应控制方法及系统，其透过额外安装的感知器来累积车辆行驶状态信息，并快速直接地建立依照驾驶型态建立合适的喷注参照表，借此使本发明可以应用于不同类型的柴油车辆上。

最后，本发明的再一目的是提供一种选择性还原触媒的自适应控制方法及系统，一旦当引擎劣化使氮氧化物浓度减量效率不佳时，更会建立新的更新喷注参照表来取代旧有且不符合使用现况的喷注参照表，让氮氧化物的排放量维持在相同的标准。

本发明一方面提供一种选择性还原触媒的自适应控制方法，包含以下步骤：撷取一起始车辆行驶状态信息，而起始车辆行驶状态信息包含一油门开度、一引擎转速及一氮氧化物浓度。累积起始车辆行驶状态信息并且预先建立一喷注参照表。撷取一当前车辆行驶状态信息，当前车辆行驶状态信息包含一当前油门开度、一当前引擎转速及一当前氮氧化物浓度。比对当前车辆行驶状态信息与喷注参照表，并且向外传输一尿素喷注信息。喷注一尿素，而且控制尿素的喷注符合尿素喷注信息。

通过上述方法，本发明首先利用模块化的感知器来撷取油门开度、引擎转速及氮氧化物浓度等起始车辆行驶状态信息，不需要与引擎电子控制单元连结即可获得起始车辆行驶状态信息。而上述的起始车辆行驶状态信息经过累积并且透过梯度法运算后会预先建立出一个喷注参照表。而喷注参照表可包含当前油门开度、当前引擎转速及当前氮氧化物浓度等当前车辆行驶状态信息作为尿素喷注信息的参数。随后透过即时地比对车辆行驶状态信息与喷注参照表，并且传输相对应的尿素喷注信息，来控制尿素喷注的数量及频率，进而降低氮氧化物浓度。

此外，当引擎状态劣化，使得喷注尿素后氮氧化物浓度的减量效率小于内建的设定值时，上述方法更会建立一更新喷注参照表来取代旧有而且不符合使用现况的喷注参照表。如此一来，使用者不用担心经过长期使用后，引擎状态劣化或选择性还原触媒系统效率降低等问题，使得氮氧化物的排放浓度能够长期地维持在符合法定规范的范围内。

上述方法其它可行实施例如下：喷注参照表是利用梯度法或最小平方法所建立。喷注参照表可以是一种三维数据表。而起始车辆行驶状态信息、当前车辆行驶状态信息及尿素喷注信息是利用控制区域网络汇流信号技术、模拟信号技术或数字信号技术等技术进行传输。

本发明另一方面提供一种选择性还原触媒的自适应控制系统，其安装于一柴油车辆上，选择性还原触媒的自适应控制系统包含一感测模块、一计算控制模块及一还原模块。感测模块感测柴油起始车辆的行驶状态并且向外输出一车辆行驶状态信息及一当前车辆行驶状态信息。计算控制模块与感测模块电性连结，计算控制模块在累积并运算上述起始车辆行驶状态信息后，会预先建立一喷注参照表。而计算控制模块会比对当前车辆行驶状态信息与喷注参照表，并且向外输出一尿素喷射信息。还原模块包含一尿素储存单元、一尿素喷注单元及一选择性还原触媒。尿素储存单元内部用来储存尿素。尿素喷注单元与计算控制模块电性连结，而且接收尿素喷注信息。尿素喷注单元更与尿素储存单元连结，并且控制尿素的喷注数量及频率。选择性还原触媒则与尿素喷注单元相连接。

通过上述系统，本发明不需要与引擎电子控制单元连结，可以直接透过感测模块来撷取车辆行驶状态信息。而所获得的车辆行驶状态信息经由系统本身的计算控制模块的累积与运算可以建立出一个喷注参照表。并且以此喷注参照表为基准控制尿素喷注的数量及频率。本发明可以加装于出厂时未设有选择性还原触媒系统的柴油车辆上，由于不需要与引擎电子控制单元进行复杂电子连结与参数调配，所以可以大幅降低安装费用及时间。

此外，本发明具有感测模块可以利用柴油车辆平常运作的时间累积车辆行驶状态信息，并运算出合适的喷注参照表，并不需要花费额外的时间进行测试，借此可以快速的建立喷注参照表。再者，本发明所收集的车辆行驶状态信息为使用者平时运作的时间，所以本发明所建立的喷注参照表也会更贴近使用者平常惯用驾驶型态。因此，本发明更可以适用在不同类型的柴油车辆及不同驾驶习惯的使用者上。

上述系统其它可行实施例如下：感测模块包含一油门开度感知器、一引擎转速感知器、至少一进气流量感知器及至少一氮氧化物感知器，而且车辆行驶状态信息为一油门开度、一引擎转速及一氮氧化物浓度。喷注参照表为具有油门开度、引擎转速及氮氧化物浓度的三维数据表。计算控制模块是利用梯度法或最小平方法来建立喷注参照表。起始车辆行驶状态信息、当前车辆行驶状态信息及尿素喷注信息是利用控制区域网络汇流信号技术、模拟信号技术或数字信号技术进行传输。

附图说明

图1是绘示本发明的一种选择性还原触媒的自适应控制方法的流程图；

图2是绘示图1一实施例的整体运作流程图；

图3是绘示图1一实施例的细部运作流程图；

图4是绘示图1一实施例所建立的喷注参照表；

图5是绘示本发明的一种选择性还原触媒的自适应控制系统的元件连结示意图；以及

图6是绘示图5元件设置相对位置示意图。

具体实施方式

请参照图1，图1是绘示本发明的一种选择性还原触媒的自适应控制方法的流程图。而本发明所揭露的一种选择性还原触媒的自适应控制方法包含以下步骤。

步骤101，撷取一车辆行驶状态信息，而车辆行驶信息包含了油门开度、引擎转速及氮氧化物浓度。

步骤102，累积车辆行驶状态信息并且建立一喷注参照表。而喷注参照表是利用梯度法或其他运算方法运算所累积的车辆行驶状态信息而成。其中喷注参照表是一种包含油门开度、引擎转速及氮氧化物浓度等车辆行驶状态信息的三维数据表。

步骤103，比对车辆行驶状态信息与喷注参照表，并传输一尿素喷注信息。

步骤104，喷注一尿素，并且控制尿素符合尿素喷注信息。此外，如果喷注尿素后，氮氧化物浓度的减量效率小于内建设定值时，本发明方法更会建立一更新喷注参照表来取代旧有而且不符合使用现况的喷注参照表。

本发明的一种选择性还原触媒的自适应控制方法的实施例，请参照图2。图2是绘示图1一实施例的整体运作流程图。当车辆启动步骤201后，就会开始步骤202来建立喷注参照表。步骤203先关闭尿素喷注单元后，步骤204才进行油门开度、引擎转速及氮氧化物浓度等车辆行驶状态信息的数据累积。在累积相当的数据后，随后步骤205利用梯度法进行车辆行驶状态信息的数据运算，并且步骤206将上述车辆行驶状态信息数据及运算结果进行整合，一份贴近安装车辆行驶状态的喷注参照表即建立完成。到步骤207喷注参照表建立完成后车辆就可正常行驶，而在车辆正常行驶时，步骤208会开启尿素喷注单元，而尿素喷注单元会依照上述建立的喷注参照表即时的控制尿素喷注的数量及频率。而后步骤209有一氮氧化物感知器量测经尿素喷注与选择性触媒还原过后的氮氧化物浓度。步骤210中，一旦氮氧化物浓度的减量效率小于设定值，本发明方法将会执行步骤202重新建立新的喷注参照表来取代旧有且减量效率不佳的喷注参照表。而氮氧化物浓度的减量效率是指经尿素与选择性触媒还原前后的氮氧化物浓度减量值与还原前氮氧化物浓度的比率。

而图3是绘示图1一实施例的细部运作流程图。图3说明了本发明方法一实施例数据累积至完成喷注参照表的详细过程。首先进行步骤301车辆启动，随后进行步骤302定速量测，而在步骤302中定速量测是以1：1或是更高齿比的档位中，针对特定的引擎转速对油门开度与氮氧化物浓度收集相关数据建立基础喷注参照表。接着进行步骤304暂态量测，而其中暂态量测是收集市区行驶、高速行驶或混和行驶型态的相关数据并进行运算。虽后进行步骤305微调基础喷注参照表，借以完成精确的喷注参照表。

以下式1为氮氧化物浓度模型，利用此氮氧化物浓度模型来说明上述车辆行驶状态信息的相关数据如何进行运算，

z＝θ^*Tφ (1)。

其中，z为氮氧化物浓度，θ＝[θ₁ θ₂ θ₃ θ₄]^T，ψ＝[AN AN₁]^T，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄为参数，A为油门开度，N为引擎转速。以式2进行梯度法运算，

其中，Γ＝Γ^T为调变参数，为估测误差。

而图4是绘示图1一实施例所建立的喷注参照表，其中包含了引擎转速、油门开度及氮氧化物浓度等车辆行驶状态信息。而图4可以得知，当引擎转速低于1500rpm时，氮氧化物浓度会急遽的提升。若在引擎转速低于1500rpm的当下，氮氧化物浓度更会随着油门开度的增加而有所提升。而当引擎转速高于1500rpm时，氮氧化物浓度则会相对的稳定，所以在不同的车辆行驶状态下，氮氧化物浓度差异会至少超过2倍。而本发明方法则可以依据此喷注参照表，随着不同的车辆行驶状态来调整尿素喷注信息(如尿素喷注的数量及频率等)，进而有效的降低车辆排放到空气中的氮氧化物浓度。此外，本发明方法中的车辆行驶状态信息及尿素喷注信息是利用数字信号技术进行信息的传输。

图5是绘示本发明的一种选择性还原触媒的自适应控制系统的元件连结示意图。本发明所揭露的一种选择性还原触媒的自适应控制系统包含一感测模块510、一计算控制模块520及一还原模块530。

感测模块510感测柴油车辆的行驶状态并且向外输出一车辆行驶状态信息。感测模块510包含一油门开度感知器511、一引擎转速感知器512、一进气流量感知器513及二氮氧化物感知器514，而所获得的车辆行驶状态信息包含了油门开度、引擎转速、氮氧化物浓度及进气流量等信息。

计算控制模块520与感测模块510电性连结，计算控制模块520在累积并运算上述各项由感测模块510所感测到的车辆行驶状态信息后，建立一喷注参照表521。而计算控制模块520是利用梯度法运算上述车辆行驶状态信息，进而建立涵盖油门开度、引擎转速、氮氧化物浓度等信息的三维数据表，并以其作为喷注参照表521。此外，计算控制模块520更会比对车辆行驶状态信息与喷注参照表521并且产生一尿素喷注信息522，随后尿素喷注信息522后传输至还原模块530。

还原模块530包含一尿素储存单元531、一尿素喷注单元532及一选择性还原触媒533。尿素储存单元531用来储存尿素。尿素喷注单元532与计算控制模块520电性连结，而且接收尿素喷注信息522。尿素喷注单元532更与尿素储存单元531连结，而尿素喷注单元532会依照尿素喷注信息522来控制尿素的喷注数量及频率。选择性还原触媒533则与尿素喷注单元532相连接。

而本发明系统的元件设置，请参阅图6。图6是绘示图5元件设置相对位置示意图。油门开度感知器511及引擎转速感知器512设置于柴油引擎(未标号)上用来量测油门开度与引擎转速。进气流量感知器513设于柴油引擎前端用来量测进入柴油引擎的空气流量并用以作为计算氮氧化物浓度的基础。二个氮氧化物感知器514分别设置于选择性还原触媒533的前后端，用来量测经过还原前后的氮氧化物浓度。尿素喷注单元532设置于选择性还原触媒533前端与前氮氧化物感知器514之间，尿素喷注单元532透过计算控制模块520与尿素储存单元531连结。本发明系统中的车辆行驶状态信息及尿素喷注信息是利用控制区域网络汇流信号技术进行信息的传输。

本发明系统不需要与原厂引擎的电子控制单元连结，可以直接透过感测模块510来获得所需要的车辆行驶状态信息，减少与引擎电子控制单元连结时必须进行的电子调控及参数调配，不但可以大幅降低安装费用及时间，更可以适用于出厂时未设有选择性还原触媒系统的各式柴油车辆上。此外，本发明系统的喷注参照表521是以柴油车辆平时运作的车辆行驶状态信息为运算基准，不但能够贴近使用者平常惯用驾驶型态，更能自我适应及调整以符合不同驾驶型态的需求。借此可以让选择性还原触媒发挥最大功效，更能让氮氧化物的减量更加有效率。

综合以上所述实施例，本发明一种选择性还原触媒的自适应控制方法及系统具有以下功效：1.不需要与引擎电子控制单元连结即可建立喷注参照表，以降低柴油车辆的氮氧化物排放量。2.透过各式感知器来累积车辆行驶状态信息，并快速直接地建立依照驾驶型态建立合适的喷注参照表，更可以应用于不同类型的柴油车辆上。3.当氮氧化物浓度减量效率的不佳时，更会建立新的喷注参照表来取代旧有且不符合使用现况的喷注参照表，让氮氧化物的排放量维持在相同的标准。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种选择性还原触媒的自适应控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

撷取一起始车辆行驶状态信息，该起始车辆行驶状态信息包含一油门开度、一引擎转速及一氮氧化物浓度；

累积该起始车辆行驶状态信息并预先建立一喷注参照表；

撷取一当前车辆行驶状态信息，该当前车辆行驶状态信息包含一当前油门开度、一当前引擎转速及一当前氮氧化物浓度；

比对该当前车辆行驶状态信息与该喷注参照表，并传输一尿素喷注信息；以及

喷注一尿素，且控制该尿素喷注符合该尿素喷注信息。

2.根据权利要求1所述的选择性还原触媒的自适应控制方法，其特征在于，该喷注参照表是利用梯度法或最小平方法所建立。

3.根据权利要求1所述的选择性还原触媒的自适应控制方法，其特征在于，该喷注参照表为一三维数据表。

4.根据权利要求1所述的选择性还原触媒的自适应控制方法，其特征在于，该起始车辆行驶状态信息、该当前车辆行驶状态信息及该尿素喷注信息是利用控制区域网络汇流信号技术、模拟信号技术或数字信号技术进行传输。

5.根据权利要求1所述的选择性还原触媒的自适应控制方法，其特征在于，依照该尿素喷注信息喷注该尿素后，该氮氧化物浓度的一减量效率小于一设定值时，该选择性还原触媒的自适应控制方法还包含：

建立一更新喷注参照表取代该喷注参照表。

6.一种选择性还原触媒的自适应控制系统，其特征在于，其安装于一柴油车辆上，该选择性还原触媒的自适应控制系统包含：

一感测模块，感测该柴油车辆行驶状态并向外输出一起始车辆行驶状态信息及一当前车辆行驶状态信息；

一计算控制模块，其与该感测模块电性连结，并累积该起始车辆行驶状态信息而预先建立一喷注参照表，且该计算控制模块比对该当前车辆行驶状态信息与该喷注参照表，并输出一尿素喷注信息；以及

一还原模块，其包含：一尿素储存单元，其内储存一尿素；一尿素喷注单元，其与该计算控制模块电性连结，该尿素喷注单元接收该尿素喷注信息，且该尿素喷注单元与该尿素储存单元连结且控制该尿素的喷注；及一选择性还原触媒，其与该尿素喷注单元连接。

7.根据权利要求6所述的选择性还原触媒的自适应控制系统，其特征在于，该感测模块包含一油门开度感知器、一引擎转速感知器、至少一进气流量感知器及至少一氮氧化物感知器，且该车辆行驶状态信息为一油门开度、一引擎转速及一氮氧化物浓度。

8.根据权利要求7所述的选择性还原触媒的自适应控制系统，其特征在于，该喷注参照表为具有该油门开度、该引擎转速及该氮氧化物浓度的一三维数据表。

9.根据权利要求6所述的选择性还原触媒的自适应控制系统，其特征在于，该计算控制模块利用梯度法或最小平方法建立该喷注参照表。

10.根据权利要求6所述的选择性还原触媒的自适应控制系统，其特征在于，该起始车辆行驶状态信息、该当前车辆行驶状态信息及该尿素喷注信息是利用控制区域网络汇流信号技术、模拟信号技术或数字信号技术进行传输。