CN111749765B - 尿素喷射控制方法、装置及后处理系统 - Google Patents

尿素喷射控制方法、装置及后处理系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种尿素喷射控制方法、装置及后处理系统，该方法在控制尿素喷射的过程中，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值并基于该偏差值确定修正系数，然后基于确定出的修正系数对初始设定氨储值进行修正得到目标设定氨储值，最后在基于目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。避免了由于初始设定氨储值与模型氨储值偏差较大导致尿素喷射量增加进而增加尿素结晶风险的问题产生。

Description

尿素喷射控制方法、装置及后处理系统
技术领域
本申请属于发动机技术领域，尤其涉及一种尿素喷射控制方法、装置及后处理系统。
背景技术
现有尿素喷射控制方法为基于氨存储闭环控制方式来控制尿素喷射。其中，氨存储闭环控制方式指的是控制模型氨储值趋近设定氨储值。
基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射的过程中，若设定氨储值与模型氨储值偏差较大时，会增大尿素喷射量使得尿素在较长时间内都处于过喷状态从而增加尿素结晶的风险。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种尿素喷射控制方法、装置及后处理系统，用于解决现有技术中基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射的过程中，设定氨储值与模型氨储值偏差较大时增加尿素结晶风险的问题。
技术方案如下：
本申请提供一种尿素喷射控制方法，包括：
确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；
基于所述偏差值确定修正系数；
基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值；
基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。
优选地，所述基于所述偏差值确定修正系数，包括：
预先设置所述偏差值与所述修正系数之间的对应关系；
从所述对应关系中，获取与确定出的偏差值对应的修正系数。
优选地，所述从所述对应关系中，获取与确定出的偏差值对应的修正系数之前，还包括：
判断确定出的偏差值是否大于预设阈值；
若判断确定出的偏差值大于预设阈值，则从所述对应关系中获取与确定出的偏差值对应的修正系数。
优选地，还包括：
若判断确定出的偏差值不大于预设阈值，则将所述初始设定氨储值作为目标设定氨储值，执行基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射的步骤。
优选地，在所述确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值之前，还包括：
确定发动机的运行工况；
若发动机的运行工况为发动机倒拖工况结束或发动机怠速工况，则确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值。
优选地，所述确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值，包括：
基于公式Dev＝(SCRC-SCRM)/SCRM*100％，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；其中，Dev表征初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值。
优选地，所述基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，包括：
基于公式SCRC0＝SCRC-Fac*(SCRC-SCRM)，对所述初始设定氨储值进行修正；其中，SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值；SCRC0表征目标设定氨储值；Fac表征修正系数。
本申请还提供了一种尿素喷射控制装置，包括：
第一确定单元，用于确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；
第二确定单元，用于基于所述偏差值确定修正系数；
修正单元，用于基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值；
控制单元，用于基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。
优选地，所述第二确定单元，包括：
设置子单元，用于预先设置所述偏差值与所述修正系数之间的对应关系；
获取子单元，用于从所述对应关系中获取与确定出的偏差值对应的修正系数。
本申请还提供了一种后处理系统，包括：
SCR系统；
所述后处理系统采用如上述尿素喷射控制方法对尿素喷射量进行控制。
与现有技术相比，本申请提供的上述技术方案具有如下优点：
从上述技术方案可知，本申请中在控制尿素喷射的过程中，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值并基于该偏差值确定修正系数，然后基于确定出的修正系数对初始设定氨储值进行修正得到目标设定氨储值，最后在基于目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。避免了由于初始设定氨储值与模型氨储值偏差较大时，尿素喷射量增加进而增加尿素结晶风险的问题产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请公开的一种尿素喷射控制方法的流程图；
图2是本申请公开的另一种尿素喷射控制方法的流程图；
图3是本申请公开的发动机倒拖工况氨储值变化示意图；
图4是本申请公开的发动机倒拖工况下SCR上游排温与氨储值变化关系示意图；
图5是本申请公开的一种尿素喷射控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种尿素喷射控制方法，以精确地控制尿素喷射，降低结晶风险。尤其是应用在国六发动机上时，可以避免由于国六发动机台架或者整车实际运行中因为发动机工况切换频繁导致尿素过喷进而导致尿素结晶的问题发生，降低了国六发动机上发生尿素结晶的风险。
具体地，参见图1所示，该尿素喷射控制方法可以包括以下步骤：
S101、确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值。
氨储值指的是SCR(selective catalytic reduction，选择性催化还原反应)的一种储备氨的能力。
基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射的实现方式为：将设定氨储值与模型氨储值做差，并经过PID控制器得到闭环修正的氨氮比，将获得的闭环修正的氨氮比与前馈氨氮比做和，最后转化为需求的尿素喷射量。
基于氨储特性，设定氨储值随着SCR上游排温的变化而变化。具体地，随着SCR上游排温的降低，设定氨储值不断增大，而模型氨储值基本保持不变。
其中SCR上游排温的变化受到发动机运行工况的影响，例如，在发动机的某些运行工况下如倒拖工况结束或长时间怠速工况运行时，SCR上游排温持续降低。这样在发动机倒拖结束后，设定氨储值已经增大而模型氨储值基本保持不变，导致初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值较大。
这样在发动机倒拖工况结束发动机突加速时，基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射时，由于初始设定氨储值与模型氨储值之间的偏差值较大，从而最后转化为需求的尿素喷射量较大。但是增大尿素喷射量的同时由于当前SCR上游排温较低，导致SCR转化效率低，从而容易出现尿素结晶问题。
针对此，本实施例在基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射时，先确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值，以基于偏差值对初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值，利用目标设定氨储值代替初始设定氨储值，从而避免由于初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值较大导致尿素喷射量增大从而出现尿素结晶问题。
此处初始设定氨储值指的是基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射时获取到的当前设定氨储值。
由于在某些发动机运行工况下，设定氨储值不会发生变化从而初始设定氨储值不会偏离模型氨储值，因此可以直接基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射，而不需要执行确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值的步骤以及后续根据偏差值修正初始设定氨储值的步骤。
针对此，可选地，在其他实施例中，可以先确定发动机的运行工况，以基于发动机的运行工况确定初始设定氨储值与模型氨储值之间是否会存在较大的偏差值。
如果确定发动机的运行工况不会导致设定氨储值变化从而初始设定氨储值不会偏离模型氨储值，就不需要执行确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值的步骤以及后续根据偏差值修正初始设定氨储值的步骤。直接基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射即可。
如果确定发动机的运行工况会导致设定氨储值变化从而初始设定氨储值偏离模型氨储值，例如，运行工况为倒拖工况结束或长时间怠速工况，就需要执行确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值的步骤以及后续根据偏差值修正初始设定氨储值的步骤，然后对初始设定氨储值修正后再基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射。
S102、基于所述偏差值确定修正系数。
预先设置偏差值与修正系数之间的对应关系，这样在确定出设定氨储值与模型氨储值的偏差值后，从对应关系中查找与该偏差值对应的修正系数。
一种实现方式为将对应关系以表格的形式存储，参见下表1所示：
表1
Figure BDA0002585600230000061
表1的第一行Dev表征的是初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；表1的第二行Fac表征的是修正系数。其中，Dev为百分比。
例如，确定出初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值为50％，则获取偏差值与修正系数之间的对应关系即表1，从表1中查找到与偏差值50％对应的修正系数为0.45。
S103、基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值。
S104、基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。
获取到修正系数后，利用修正系数对初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值，然后再基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射。此时基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射时，设定氨储值为目标设定氨储值，这样目标设定氨储值与模型氨储值之间的偏差值较小，不会导致尿素喷射量增大，进而降低了尿素结晶风险。
通过上述技术方案，本实施例在控制尿素喷射的过程中，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值并基于该偏差值确定修正系数，然后基于确定出的修正系数对初始设定氨储值进行修正得到目标设定氨储值，最后在基于目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。避免了由于初始设定氨储值与模型氨储值偏差较大时，尿素喷射量增加进而增加尿素结晶风险的问题产生。
考虑到在实际应用中，初始设定氨储值与模型氨储值可能并不是完全相同的，因此只要初始设定氨储值与模型氨储值之间的偏差值保持在预设范围内，基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射时不会增加尿素结晶的风险，就可以不对初始设定氨储值进行修正。
针对此，本申请还提供了另一种尿素喷射控制方法，参见图2所示，可以包括以下步骤：
S201、确定发动机的运行工况。
S202、若发动机的运行工况为发动机倒拖工况结束或发动机怠速工况，则确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值。
在发动机或整车运行过程中，由于发动机工况切换频繁导致尿素喷射量波动很大。尤其当发动机倒拖工况结束或长时间怠速运行时，SCR上游排温降幅较大，增加了尿素结晶风险。
以倒拖工况为例，如图3所示，当发动机处于倒拖工况时，SCR上游排温持续降低，尾气中无NOx排出，基于氨储特性随着SCR上游排温的降低，设定氨储值不断增大，而模型氨储值基本保持不变。当倒拖工况结束发动机突然加速时，基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射时，会加大尿素喷射量，而此时SCR上游排温较低，SCR转化效率低，容易出现尿素结晶问题，增加了尿素结晶风险。
如图4所示，设定发动机倒拖工况开始时，SCR上游排温为T1，设定氨储值为SCRC1，模型氨储值为SCRM1，发动机倒拖工况结束时，SCR上游排温为T2，设定氨储值为SCRC2，模型氨储值为SCRM2。
T1＞T2，基于氨储特性可知SCRC1＜SCRC2，且SCRM1与SCRM2基本相等，SCRC2＞SCRM2。
其中，在不同的时刻控制尿素喷射时，获取到的初始设定氨储值是不同的。例如在发动机倒拖工况开始时，获取到的初始设定氨储值是SCRC1；在发动机倒拖工况结束时，获取到的初始设定氨储值是SCRC2。
长时间倒拖后SCRC2偏离SCRM2较大，在基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射时，当SCRM2＜SCRC2时会通过增大尿素喷射量使得SCRM2与SCRC2趋于一致。SCRC2偏离SCRM2越大，尿素喷射量越大，导致容易发生尿素结晶。
针对此，本申请在可能导致初始设定氨储值偏离模型氨储值的工况下，先确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值。
本实施例中可以基于公式：Dev＝(SCRC-SCRM)/SCRM*100％，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；其中，Dev表征初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值。
以上述倒拖结束工况为例，初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值Dev＝(SCRC2-SCRM2)/SCRM2*100％。
S203、判断确定出的偏差值是否大于预设阈值；
若判断确定出的偏差值大于预设阈值，则执行步骤S204；
若判断确定出的偏差值大于预设阈值，则将所述初始设定氨储值作为目标设定氨储值，并跳转执行步骤S206。
若Dev大于预设阈值，则需要执行对初始设定氨储值的修正步骤，使得在SCR上游排温降低时，初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值保持在一个较小的范围内，从而降低尿素结晶风险。
反之，若Dev不大于预设阈值，则不需要执行对初始设定氨储值的修正步骤，而是直接基于氨存储闭环控制方式控制尿素喷射。
在实际应用中可以对应调整预设阈值，优选地，本实施例中预设阈值为30％。
即当Dev≤30％时，不对初始设定氨存储进行修正；当Dev＞30％时，基于修正系数对初始设定氨存储进行修正。
一种实现方式为，在判断确定出的偏差值不大于预设阈值时，直接不执行从对应关系中获取与偏差值对应的修正系数的操作，而是将初始设定氨储值作为目标设定氨储值并跳转执行基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射的步骤。
另一种实现方式为，在判断确定出的偏差值不大于预设阈值时，仍然执行从对应关系中获取与偏差值对应的修正系数的操作，只是在对应关系中，将与不大于预设阈值的偏差值对应的修正系数均设置为0。如表1所示，20％对应的修正系数为0；30％对应的修正系数为0。
S204、从所述对应关系中获取与确定出的偏差值对应的修正系数。
在确定出偏差值后，通过查表的方式获取与偏差值对应的修正系数。
S205、基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值。
基于公式SCRC0＝SCRC-Fac*(SCRC-SCRM)，对所述初始设定氨储值进行修正；其中，SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值；SCRC0表征目标设定氨储值；Fac表征修正系数。
以上述倒拖结束工况为例，目标设定氨储值SCRC20＝SCRC2-Fac*(SCRC2-SCRM2)。
S206、基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。
上述技术方案，本实施例中在控制尿素喷射的过程中，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值并基于该偏差值确定修正系数，然后基于确定出的修正系数对初始设定氨储值进行修正得到目标设定氨储值，最后在基于目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。避免了由于初始设定氨储值与模型氨储值偏差较大时，尿素喷射量增加进而增加尿素结晶风险的问题产生。
对应上述实施例公开的尿素喷射控制方法，本实施例还提供了一种尿素喷射控制装置，参见图5所示，该装置包括：
第一确定单元501、第二确定单元502、修正单元503和控制单元504。
第一确定单元501，用于确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值。
一种实现方式为基于公式Dev＝(SCRC-SCRM)/SCRM*100％，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；其中，Dev表征初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值。
第二确定单元502，用于基于所述偏差值确定修正系数；
修正单元503，用于基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值。
一种实现方式为：基于公式SCRC0＝SCRC-Fac*(SCRC-SCRM)，对所述初始设定氨储值进行修正；其中，SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值；SCRC0表征目标设定氨储值；Fac表征修正系数。
控制单元504，用于基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。
上述技术方案，本实施例中在控制尿素喷射的过程中，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值并基于该偏差值确定修正系数，然后基于确定出的修正系数对初始设定氨储值进行修正得到目标设定氨储值，最后在基于目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。避免了由于初始设定氨储值与模型氨储值偏差较大时，尿素喷射量增加进而增加尿素结晶风险的问题产生。
可选地，在其他实施例中，第二确定单元502包括：
设置子单元和获取子单元。
所述设置子单元，用于预先设置所述偏差值与所述修正系数之间的对应关系；
所述获取子单元，用于从所述对应关系中获取与确定出的偏差值对应的修正系数。
对应的，本申请还提供了一种后处理系统，包括SCR系统，其中，该后处理系统采用上述实施例公开的尿素喷射控制方法对尿素喷射量进行控制，可以降低尿素结晶的风险。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
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。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、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过程、方法、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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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 (8)

1.一种尿素喷射控制方法，其特征在于，包括：
确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；
基于所述偏差值确定修正系数，包括：
预先设置所述偏差值与所述修正系数之间的对应关系；
从所述对应关系中，获取与确定出的偏差值对应的修正系数；
基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值，包括：
基于公式SCRC0＝SCRC-Fac*(SCRC-SCRM)，对所述初始设定氨储值进行修正；其中，SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值；SCRC0表征目标设定氨储值；Fac表征修正系数；
基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述从所述对应关系中，获取与确定出的偏差值对应的修正系数之前，还包括：
判断确定出的偏差值是否大于预设阈值；
若判断确定出的偏差值大于预设阈值，则从所述对应关系中获取与确定出的偏差值对应的修正系数。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括：
若判断确定出的偏差值不大于预设阈值，则将所述初始设定氨储值作为目标设定氨储值，执行基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射的步骤。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的控制方法，其特征在于，在所述确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值之前，还包括：
确定发动机的运行工况；
若发动机的运行工况为发动机倒拖工况结束或发动机怠速工况，则确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值，包括：
基于公式Dev＝(SCRC-SCRM)/SCRM*100％，确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；其中，Dev表征初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值。
6.一种尿素喷射控制装置，其特征在于，包括：
第一确定单元，用于确定初始设定氨储值与模型氨储值的偏差值；
第二确定单元，用于基于所述偏差值确定修正系数，包括：预先设置所述偏差值与所述修正系数之间的对应关系；从所述对应关系中，获取与确定出的偏差值对应的修正系数；
修正单元，用于基于所述修正系数对所述初始设定氨储值进行修正，得到目标设定氨储值，包括：基于公式SCRC0＝SCRC-Fac*(SCRC-SCRM)，对所述初始设定氨储值进行修正；其中，SCRC表征初始设定氨储值；SCRM表征模型氨储值；SCRC0表征目标设定氨储值；Fac表征修正系数；
控制单元，用于基于所述目标设定氨储值和所述模型氨储值控制尿素喷射。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第二确定单元，包括：
设置子单元，用于预先设置所述偏差值与所述修正系数之间的对应关系；
获取子单元，用于从所述对应关系中获取与确定出的偏差值对应的修正系数。
8.一种后处理系统，其特征在于，包括：
SCR系统；
所述后处理系统采用如权利要求1-5任意一项所述的尿素喷射控制方法对尿素喷射量进行控制。
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