CN111120054B - 一种减少发动机scr箱尿素结晶的控制方法 - Google Patents

一种减少发动机scr箱尿素结晶的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法，通过计算结晶能量因子，并通过ECU基于结晶能量因子和SCR上游温度控制旁通阀的开启与关闭，实现了旁通高温尾气的按需索取，可以准确的获知何时开启旁通阀，继而保证排气管导出的尾气略过涡轮增压器直接进入SCR上游的气体流量，使得进入SCR箱内的尾气温度能够满足减少SCR箱内尿素的结晶；同时还可以准确的获知何时关闭旁通阀，避免了旁通阀开启时间过长而导致的发动机泵气损失较多的问题，实现了满足减少SCR箱内结晶的基础上使得发动机运行的泵气损失得到优化。

Description

一种减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法
技术领域
本发明涉及发动机尿素结晶技术领域，尤其涉及一种减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法。
背景技术
SCR箱的催化还原反应需要一定的温度，当SCR箱的温度偏低时，尿素无法与NOX反应完全，没消耗的尿素在SCR箱内形成结晶，影响发动机动力性和排放结果，严重时会堵塞排气管路。
目前，主要运用节流阀控制发动机进气量，提升排气温度，进而提高NOX转化效率。但运用节流阀提排温产生较多的泵气损失；并且如果发动机长时间运行在低负荷工况区，尿素结晶风险会更高。因此，目前普遍存在的问题是在发动机泵气损失与减少尿素结晶二者之间很难达到均衡。
综上所述，如何在减少SCR箱内结晶的基础上优化发动机运行的泵气损失的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法，以在减少SCR箱内结晶的基础上使得发动机运行的泵气损失得到优化。
为了实现上述目的，本发明提供了一种减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法，该方法具体包括步骤：
获取SCR箱上游的温度；
根据尿素喷射量和SCR上游温度计算结晶能量因子Er，具体计算公式为：
Figure BDA0002346316310000021
式中：
mexh为每个喷尿素工况点对应的废气质量流量，单位kg/s；
Cpexh为废气比热容，1020J/kg·℃；
t为每个喷尿素工况点对应的SCR箱温度；
murea为每个喷尿素工况点喷射的尿素质量，单位kg/s；
Cpwater为水的比热容，4200J/kg·℃；
Tinj为每个喷尿素工况点喷射的尿素溶液的温度，57℃；
Lwater为水的蒸发潜热，2212490J/kg；
ECU基于结晶能量因子和SCR上游温度T，控制发动机的排气管与SCR上游之间设置的旁通阀的开启与关闭，具体控制过程为：
当结晶能量因子Er≥Erdes或SCR上游温度T≥Tdes，旁通阀关闭；当结晶能量因子Er＜Erdes的累计时间Ti≥Tides，旁通阀开启，其中，Erdes为结晶能量因子的预设值，Tdes为预设温度值，Tides为预设累计时间。
优选地，当所述旁通阀处于开启时，ECU根据SCR上游温度T与Tdes的差值，调节旁通阀的开度，且该差值越大，对应的旁通阀的开度越大。
优选地，ECU根据SCR上游温度T实时调节旁通阀的开度变化。
优选地，所述Erdes为40。
优选地，所述Tdes为250℃。
优选地，所述Tides为1小时。
相比于背景技术介绍内容，上述减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法，首先获取SCR箱上游的温度；然后根据尿素喷射量和SCR上游温度计算结晶能量因子Er，具体计算公式为：
Figure BDA0002346316310000031
式中：
mexh为每个喷尿素工况点对应的废气质量流量，单位kg/s；
Cpexh为废气比热容，1020J/kg·℃；
t为每个喷尿素工况点对应的SCR箱温度；
murea为每个喷尿素工况点喷射的尿素质量，单位kg/s；
Cpwater为水的比热容，4200J/kg·℃；
Tinj为每个喷尿素工况点喷射的尿素溶液的温度，57℃；
Lwater为水的蒸发潜热，2212490J/kg；
该ECU基于结晶能量因子和SCR上游温度T，控制发动机的排气管与SCR上游之间设置的旁通阀的开启与关闭，具体控制过程为：当结晶能量因子Er≥Erdes或SCR上游温度T≥Tdes，旁通阀关闭；当结晶能量因子Er＜Erdes的累计时间Ti≥Tides，旁通阀开启，其中，Erdes为结晶能量因子的预设值，Tdes为预设温度值，Tides为预设累计时间。该控制方法通过计算结晶能量因子，并通过ECU基于结晶能量因子和SCR上游温度控制旁通阀的开启与关闭，实现了旁通高温尾气的按需索取，可以准确的获知何时开启旁通阀，继而保证排气管导出的尾气略过涡轮增压器直接进入SCR上游的气体流量，使得进入SCR箱内的尾气温度能够满足减少SCR箱内尿素的结晶；同时还可以准确的获知何时关闭旁通阀，避免了旁通阀开启时间过长而导致的发动机泵气损失较多的问题，实现了满足减少SCR箱内结晶的基础上使得发动机运行的泵气损失得到优化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的发动机排气管与SCR上游布置旁通阀的结构示意图。
上图1和图2中，
发动机1、旁通阀2、涡轮增压器3、温度传感器4。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法，以在减少SCR箱内结晶的基础上使得发动机运行的泵气损失得到优化。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法，该方法具体包括步骤：
获取SCR箱上游的温度，这里需要说明的是，获取的具体方式可以是在SCR箱上游的进气管路上设置对应的温度传感器4；
根据尿素喷射量和SCR上游温度计算结晶能量因子Er，具体计算公式为：
Figure BDA0002346316310000041
式中：
mexh为每个喷尿素工况点对应的废气质量流量，单位kg/s；
Cpexh为废气比热容，1020J/kg·℃；
t为每个喷尿素工况点对应的SCR箱温度；
murea为每个喷尿素工况点喷射的尿素质量，单位kg/s；
Cpwater为水的比热容，4200J/kg·℃；
Tinj为每个喷尿素工况点喷射的尿素溶液的温度，57℃；
Lwater为水的蒸发潜热，2212490J/kg；
ECU基于结晶能量因子和SCR上游温度T，控制发动机1的排气管与SCR上游之间设置的旁通阀2的开启与关闭，具体控制过程为：
当结晶能量因子Er≥Erdes或SCR上游温度T≥Tdes，旁通阀2关闭；当结晶能量因子Er＜Erdes的累计时间Ti≥Tides，旁通阀2开启，其中，Erdes为结晶能量因子的预设值，Tdes为预设温度值，Tides为预设累计时间。
该控制方法通过计算结晶能量因子，并通过ECU基于结晶能量因子和SCR上游温度控制旁通阀2的开启与关闭，可以准确的获知何时开启旁通阀2，继而保证排气管导出的尾气略过涡轮增压器3直接进入SCR上游的气体流量，使得进入SCR箱内的尾气温度能够满足减少SCR箱内尿素的结晶；同时还可以准确的获知何时关闭旁通阀，避免了旁通阀开启时间过长而导致的发动机泵气损失较多的问题，实现了满足减少SCR箱内结晶的基础上使得发动机运行的泵气损失得到优化。
需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，当发动机1的排气管和SCR上游之间的旁通阀2开启后，一部分发动机1排气不经过涡轮增压器3，直接流动到SCR上游，可以提升SCR上游的温度；排气旁通之后，流经增压器涡轮3的排气减小，发动机1进气相应减小，可以提升燃烧温度，进一步提升排气温度；此时如果SCR中有尿素结晶也会被烧掉。
另外需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，上述SCR是指选择性催化还原，是针对柴油车尾气排放中NOX的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷人还原剂氨或尿素，把尾气中的NOX还原成N2和H2O。上述ECU是指电子控制单元。
在一些具体的实施方案中，上述为了使得ECU对于排气管直接进入SCR箱内的尾气的流量控制更加精准，以在满足减少SCR箱内结晶的基础上进一步优化发动机运行的泵气损失，上述ECU可以根据SCR上游温度T与Tdes的差值，调节旁通阀的开度，且该差值越大，对应的旁通阀的开度越大。
进一步的实施方案中，上述ECU控制旁通阀的开度优选为实时控制方式，具体为根据SCR上游温度T实时调节旁通阀的开度变化。通过设置成实时调节的方式，使得旁通尾气量达到更加精准的控制，继而使得发动机泵气损失与减少尿素结晶二者之间的均衡性更好。
这里需要说明的是，对于大多数发动机而言，一般来说，上述结晶能量因子的预设值Erdes一般选择设置为40；预设温度值Tdes一般选择设置为250℃；预设累计时间Tides一般选择设置为1小时。当然可以理解的是，上述仅仅是本发明实施例的对于大多数发动机的优选设置数值，实际应用过程中，还可以根据实际需求选择设置成对应的其他数值。
以上对本发明所提供的减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种减少发动机SCR箱尿素结晶的控制方法，其特征在于，该方法具体包括步骤：
获取SCR箱上游的温度；
根据尿素喷射量和SCR上游温度计算结晶能量因子Er，具体计算公式为：
Figure FDA0002911426710000011
式中：
mexh为每个喷尿素工况点对应的废气质量流量，单位kg/s；
Cpexh为废气比热容，1020J/kg·℃；
t为每个喷尿素工况点对应的SCR箱温度；
murea为每个喷尿素工况点喷射的尿素质量，单位kg/s；
Cpwater为水的比热容，4200J/kg·℃；
Tinj为每个喷尿素工况点喷射的尿素溶液的温度，57℃；
Lwater为水的蒸发潜热，2212490J/kg；
ECU基于结晶能量因子和SCR上游温度T，控制发动机的排气管与SCR上游之间设置的旁通阀的开启与关闭，具体控制过程为：
当结晶能量因子Er≥Erdes或SCR上游温度T≥Tdes，旁通阀关闭；当结晶能量因子Er＜Erdes的累计时间Ti≥Tides，旁通阀开启，且当旁通阀开启后，一部分发动机排气不经过涡轮增压器，直接流动到SCR上游，其中，Erdes为结晶能量因子的预设值，Tdes为预设温度值，Tides为预设累计时间。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述旁通阀处于开启时，ECU根据SCR上游温度T与Tdes的差值，调节旁通阀的开度，且该差值越大，对应的旁通阀的开度越大。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，ECU根据SCR上游温度T实时调节旁通阀的开度变化。
4.如权利要求1-3中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述Erdes为40。
5.如权利要求1-3中任一项所述的控制方法，其特征在于，Tdes为250℃。
6.如权利要求1-3中任一项所述的控制方法，其特征在于，Tides为1小时。
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