CN111622830A - 一种在用车scr后处理控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，具体公开了一种在用车SCR后处理控制方法，包括：根据获取到的发动机排量预设值和上游NOx浓度值计算得到原机NOx质量流量预估值；根据获取到的上游SCR温度值查询SCR催化剂转化效率表得到SCR催化剂的当前转化效率；根据原机NOx质量流量预估值和SCR催化剂的当前转化效率计算得到尿素预喷射量，并判断SCR系统中未出现氨泄漏时，获取下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值，根据该差值计算得到闭环调节系数；根据尿素预喷射量和闭环调节系数计算得到当前尿素喷射量。本发明还公开了一种在用车SCR后处理控制系统。本发明提供的在用车SCR后处理控制方法可自动调节尿素喷射量，满足在用车尾气排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，更具体地，涉及一种在用车SCR后处理控制方法及系统。
背景技术
SCR后处理技术是柴油机降低尾气中NOx的主要技术手段，其基本原理是通过喷射尿素水解雾化形成的氨气在催化器内与排气中的NOx发生氧化还原反应，生成无害的氮气。
随着国家排放法规逐步加严，从国四排放法规开始，SCR系统已经批量应用在柴油车上。SCR系统一般由控制系统、尿素喷射系统、相关传感器、尿素加热装置等几部分组成，其中控制系统是SCR系统的大脑，根据传感器相关信号及执行器反馈的信号，控制尿素泵定时定量将尿素喷入到SCR催化净化器内，降低NOx排放值。
随着环境保护力度的加大，除了新车需要满足国家严格的排放法规要求，已经销售或使用的车辆（以下简称在用车）同时需要满足不同城市对排放的要求，因此需要针对不能够满足城市排放要求的车辆进行改造。一般来说，这些不满足排放要求的车辆基本没有后处理部件，一般为了降低NOx排放，需要在原车基础上增加SCR后处理系统来降低车辆的NOx排放，满足各个城市的要求。
由于在用车市场车型的复杂性，甚至有些车辆的发动机不是电控的。即使是电控ECU，增加后处理后，ECU本身不具备SCR后处理系统控制功能。需要后处理系统配有单独的控制单元（DCU）来进行控制。目前，常规的DCU控制后处理系统需要从ECU获得发动机转速、喷油量、进排气流量等信号，才能够准确的计算出需要的尿素喷射量。然而，在用车往往不能够把以上信号发出来，需要针对在用车单独开发一种SCR控制策略和系统，来满足在用车增加SCR后处理系统的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的上述弊端，本发明提供了一种在用车SCR后处理控制方法及系统，可自动调节尿素喷射量，满足在用车尾气排放要求。
作为本发明的第一个方面，提供一种在用车SCR后处理控制方法，包括：
获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值；
根据所述标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值计算得到原机NOx质量流量预估值；
获取上游SCR温度值；
根据所述上游SCR温度值查询SCR催化剂转化效率表得到SCR催化剂的当前转化效率；
根据所述原机NOx质量流量预估值和所述SCR催化剂的当前转化效率计算得到尿素预喷射量，并判断SCR系统中是否出现氨泄漏；
若SCR系统中未出现氨泄漏，则获取下游NOx浓度值和下游NOx的目标浓度值；
根据下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值计算得到闭环调节系数；
根据所述尿素预喷射量和所述闭环调节系数计算得到当前尿素喷射量。
进一步地，所述获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值，包括：通过上游NOx传感器测量得到所述上游NOx浓度值。
进一步地，所述获取上游SCR温度值，包括：通过上游SCR温度传感器测量得到所述上游SCR温度值。
进一步地，所述获取下游NOx浓度值和下游NOx的目标浓度值，包括：
通过下游NOx传感器测量得到所述下游NOx浓度值；
设定下游NOx的目标浓度值；
将所述闭环调节系数乘以所述尿素预喷射量，得到所述当前尿素喷射量。
进一步地，所述尿素预喷射量的计算公式为：
尿素预喷射量=原机NOx质量流量预估值×SCR催化剂的当前转化效率×0.37×5.427；
其中，0.37为氨气与NOx的摩尔比，5.427为氨气与尿素水溶液的质量对应关系，尿素水溶液为32.5%的标准尿素水溶液。
进一步地，所述判断SCR系统中是否出现氨泄漏，包括：
根据所述上游NOx浓度值计算上游NOx浓度平均值，并根据所述上游NOx浓度平均值判断发动机工作状态是否处于稳定状态；
若发动机处于稳定状态，则根据所述下游NOx浓度值计算当前设定时间段的下游NOx浓度平均值，并判断所述下游NOx浓度平均值是否大于第一目标设定值；
若所述下游NOx浓度平均值大于所述第一目标设定值，则判断当前下游NOx浓度平均值是否小于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值；
若当前下游NOx浓度平均值小于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值，则判断出SCR系统未出现氨泄漏现象；
若当前下游NOx浓度平均值大于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值，则判断出SCR系统出现氨泄漏现象。
进一步地，所述根据所述上游NOx浓度平均值判断发动机工作状态是否处于稳定状态，包括：
判断一定时间内上游NOx浓度平均值是否小于第二目标设定值；
若所述上游NOx浓度平均值小于所述第二目标设定值，则判断发动机处于稳定状态。
作为本发明的第二个方面，提供一种在用车SCR后处理控制系统，包括：
第一获取模块，用于获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值；
第一计算模块，用于根据所述标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值计算得到原机NOx质量流量预估值；
第二获取模块，用于获取上游SCR温度值；
第三获取模块，用于根据所述上游SCR温度值查询SCR催化剂转化效率表得到SCR催化剂的当前转化效率；
判断模块，用于根据所述原机NOx质量流量预估值和所述SCR催化剂的当前转化效率计算得到尿素预喷射量，并判断SCR系统中是否出现氨泄漏；
第四获取模块，用于若SCR系统中未出现氨泄漏，则获取下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值；
第二计算模块，用于根据下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值计算得到闭环调节系数；
第三计算模块，用于根据所述尿素预喷射量和所述闭环调节系数计算得到当前尿素喷射量。
本发明提供的在用车SCR后处理控制方法及系统具有以下优点：无需针对不同发动机进行标定，可自动调节尿素喷射量，满足在用车尾气排放要求；加入了氨泄漏状态判断，避免出现下游NOx传感器测量偏差的情况，使闭环控制更准确。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明在用车SCR后处理控制方法的流程图。
图2为本发明在用车SCR后处理控制方法的具体实施方式流程图。
图3为本发明氨泄漏状态的判断方法的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的在用车SCR后处理控制方法及系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本实施例中提供了一种在用车SCR后处理控制方法，如图1所示，在用车SCR后处理控制方法包括：
步骤S110：获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值；
步骤S120：根据所述标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值计算得到原机NOx质量流量预估值；
步骤S130：获取上游SCR温度值；
步骤S140：根据所述上游SCR温度值查询SCR催化剂转化效率表得到SCR催化剂的当前转化效率；
步骤S150：根据所述原机NOx质量流量预估值和所述SCR催化剂的当前转化效率计算得到尿素预喷射量，并判断SCR系统中是否出现氨泄漏；
步骤S160：若SCR系统中未出现氨泄漏，则获取下游NOx浓度值和下游NOx的目标浓度值；
步骤S170：根据下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值计算得到闭环调节系数；
步骤S180：根据所述尿素预喷射量和所述闭环调节系数计算得到当前尿素喷射量。
优选地，所述获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值，包括：通过上游NOx传感器测量得到所述上游NOx浓度值。
优选地，所述获取上游SCR温度值，包括：通过上游SCR温度传感器测量得到所述上游SCR温度值。
优选地，如图2所示，所述获取下游NOx浓度值和下游NOx的目标浓度值，包括：
通过下游NOx传感器测量得到所述下游NOx浓度值；
设定下游NOx的目标浓度值；
将所述闭环调节系数乘以所述尿素预喷射量，得到所述当前尿素喷射量。
优选地，所述尿素预喷射量的计算公式为：
尿素预喷射量=原机NOx质量流量预估值×SCR催化剂的当前转化效率×0.37×5.427；
其中，0.37为氨气与NOx的摩尔比，5.427为氨气与尿素水溶液的质量对应关系，尿素水溶液为32.5%的标准尿素水溶液。
优选地，闭环调节系数根据下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值查表得到。
闭环调节系数需要在SCR系统没有氨泄漏的状态才起作用，因为存在氨泄漏时，由于NOx传感器不能够区分NOx和NH3这两种气体成分，导致测量的NOx浓度值不准确。因此，判断SCR系统是否存在氨泄漏状态非常重要。
具体地，如图3所示，所述判断SCR系统中是否出现氨泄漏，包括：
根据所述上游NOx浓度值计算上游NOx浓度平均值，并根据所述上游NOx浓度平均值判断发动机工作状态是否处于稳定状态；
若发动机处于稳定状态，则根据所述下游NOx浓度值计算当前设定时间段的下游NOx浓度平均值，并判断所述下游NOx浓度平均值是否大于第一目标设定值；
若所述下游NOx浓度平均值大于所述第一目标设定值，则判断当前下游NOx浓度平均值是否小于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值；
若当前下游NOx浓度平均值小于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值，则判断出SCR系统未出现氨泄漏现象；
若当前下游NOx浓度平均值大于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值，则判断出SCR系统出现氨泄漏现象。
优选地，所述根据所述上游NOx浓度平均值判断发动机工作状态是否处于稳定状态，包括：
判断一定时间内上游NOx浓度平均值是否小于第二目标设定值；
若所述上游NOx浓度平均值小于所述第二目标设定值，则判断发动机处于稳定状态。
下面对本发明提供的氨泄漏状态的判断方法进行详细的描述。
首先，判断发动机工作状态是否处于稳定状态；具体为：计算SCR上游NOx浓度平均值，判断一定时间内SCR上游NOx浓度平均值是否小于目标设定值，若小于目标设定值，说明发动机工作状态处于稳定状态，则进行下一步判断；反之，则需要等发动机处于稳定状态后才能够进行下一步判断。
其次，判断SCR下游NOx浓度平均值是否大于目标设定值，若大于目标设定值，则进行下一步判断；若小于或等于目标设定值，则需要等待条件满足，再进行下一步判断。
然后，因为SCR下游NOx浓度平均值大于目标设定值，尿素喷射量会持续增大，判断SCR下游NOx浓度平均值是否小于上一时长的平均值，若满足条件，则说明SCR系统未出现氨泄漏现象，SCR下游NOx传感器测量的均为NOx污染物；若不满足条件，说明SCR系统已经出现了氨泄漏现象，此时SCR下游NOx传感器测量的为NOx和NH3两种气态污染物，导致测量值呈现增大趋势。
作为本发明的另一实施例，提供一种在用车SCR后处理控制系统，其中，包括：
第一获取模块，用于获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值；
第一计算模块，用于根据所述标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值计算得到原机NOx质量流量预估值；
第二获取模块，用于获取上游SCR温度值；
第三获取模块，用于根据所述上游SCR温度值查询SCR催化剂转化效率表得到SCR催化剂的当前转化效率；
判断模块，用于根据所述原机NOx质量流量预估值和所述SCR催化剂的当前转化效率计算得到尿素预喷射量，并判断SCR系统中是否出现氨泄漏；
第四获取模块，用于若SCR系统中未出现氨泄漏，则获取下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值；
第二计算模块，用于根据下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值计算得到闭环调节系数；
第三计算模块，用于根据所述尿素预喷射量和所述闭环调节系数计算得到当前尿素喷射量。
本发明提供的在用车SCR后处理控制方法及系统，通过尿素预喷射量+闭环喷射量调整的方法，使最终SCR下游NOx浓度值达到目标设定值，适用于在用车改造用的SCR系统，不需要针对每个发动机进行后处理标定，既满足了在用车尾气排放要求，又极大地减少了标定开发时间，满足了在用车改造的需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种在用车SCR后处理控制方法，其特征在于，包括：
获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值；
根据所述标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值计算得到原机NOx质量流量预估值；
获取上游SCR温度值；
根据所述上游SCR温度值查询SCR催化剂转化效率表得到SCR催化剂的当前转化效率；
根据所述原机NOx质量流量预估值和所述SCR催化剂的当前转化效率计算得到尿素预喷射量，并判断SCR系统中是否出现氨泄漏；
若SCR系统中未出现氨泄漏，则获取下游NOx浓度值和下游NOx的目标浓度值；
根据下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值计算得到闭环调节系数；
根据所述尿素预喷射量和所述闭环调节系数计算得到当前尿素喷射量。
2.根据权利要求1所述的在用车SCR后处理控制方法，其特征在于，所述获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值，包括：通过上游NOx传感器测量得到所述上游NOx浓度值。
3.根据权利要求1所述的在用车SCR后处理控制方法，其特征在于，所述获取上游SCR温度值，包括：通过上游SCR温度传感器测量得到所述上游SCR温度值。
4.根据权利要求1所述的在用车SCR后处理控制方法，其特征在于，所述获取下游NOx浓度值和下游NOx的目标浓度值，包括：
通过下游NOx传感器测量得到所述下游NOx浓度值；
设定下游NOx的目标浓度值；
将所述闭环调节系数乘以所述尿素预喷射量，得到所述当前尿素喷射量。
5.根据权利要求1所述的在用车SCR后处理控制方法，其特征在于，所述尿素预喷射量的计算公式为：
尿素预喷射量=原机NOx质量流量预估值×SCR催化剂的当前转化效率×0.37×5.427；
其中，0.37为氨气与NOx的摩尔比，5.427为氨气与尿素水溶液的质量对应关系，尿素水溶液为32.5%的标准尿素水溶液。
6.根据权利要求1所述的在用车SCR后处理控制方法，其特征在于，所述判断SCR系统中是否出现氨泄漏，包括：
根据所述上游NOx浓度值计算上游NOx浓度平均值，并根据所述上游NOx浓度平均值判断发动机工作状态是否处于稳定状态；
若发动机处于稳定状态，则根据所述下游NOx浓度值计算当前设定时间段的下游NOx浓度平均值，并判断所述下游NOx浓度平均值是否大于第一目标设定值；
若所述下游NOx浓度平均值大于所述第一目标设定值，则判断当前下游NOx浓度平均值是否小于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值；
若当前下游NOx浓度平均值小于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值，则判断出SCR系统未出现氨泄漏现象；
若当前下游NOx浓度平均值大于上一设定时间段的下游NOx浓度平均值，则判断出SCR系统出现氨泄漏现象。
7.根据权利要求6所述的在用车SCR后处理控制方法，其特征在于，所述根据所述上游NOx浓度平均值判断发动机工作状态是否处于稳定状态，包括：
判断一定时间内上游NOx浓度平均值是否小于第二目标设定值；
若所述上游NOx浓度平均值小于所述第二目标设定值，则判断发动机处于稳定状态。
8.一种在用车SCR后处理控制系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值；
第一计算模块，用于根据所述标定的发动机排量预设值和上游NOx浓度值计算得到原机NOx质量流量预估值；
第二获取模块，用于获取上游SCR温度值；
第三获取模块，用于根据所述上游SCR温度值查询SCR催化剂转化效率表得到SCR催化剂的当前转化效率；
判断模块，用于根据所述原机NOx质量流量预估值和所述SCR催化剂的当前转化效率计算得到尿素预喷射量，并判断SCR系统中是否出现氨泄漏；
第四获取模块，用于若SCR系统中未出现氨泄漏，则获取下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值；
第二计算模块，用于根据下游NOx浓度值与下游NOx的目标浓度值之间的差值计算得到闭环调节系数；
第三计算模块，用于根据所述尿素预喷射量和所述闭环调节系数计算得到当前尿素喷射量。
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