CN114033529B - 一种sdpf系统及其标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种SDPF系统，包括：排气净化器，用于氧化尾气；颗粒捕集器，用于对尾气进行升温；尿素还原转化器，对未完全处理完的NOx尾气进行补充处理；其中，颗粒捕集器的载体上涂覆铜基分子筛，颗粒捕集器连接于排气净化器与尿素还原转化器之间，颗粒捕集器还设有尿素喷射口，尿素喷射口与尿素泵连接。本发明还提出一种SDPF系统标定方法，包括：传感器、执行器的标定；DOC、DPF、SCR温度模型的标定；排气背压模型的标定；DPF的标定；SCR的标定；其中，DPF的标定包括：再生判断的标定；再生触发的标定；再生温度控制的标定；再生保护的标定；SCR的标定包括：NOx原始排放的标定；SCR效率模型的标定；SCR氨存储的标定；再生时SCR的标定。

Description

一种SDPF系统及其标定方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种SDPF系统及其标定方法。
背景技术
随着中国排放法规逐步的加严，轻型柴油车在国五法规阶段已经开始增加DPF装置(颗粒捕集器)，用来过滤发动机排出的碳颗粒，限制PM(颗粒物质量)和PN(颗粒物数量)的尾管排放。随着国六排放的实施，后处理技术路线发生较大变革，主流有LNT路线。LNT路线在原理上分为两个阶段，①捕集阶段：(1-2min)稀燃状态(氧气多)，在Pt的催化作用下，NO与O2反应生成NO2，并以硝酸盐的形式吸附在催化器表面；②还原阶段：(2-5s)浓燃条件下，HC和CO把硝酸盐分解释放出的NOx，在Rh作用下与CO，HC和H2反应生成N2，CO2和H2O，并使碱金属再生。LNT对硫元素较敏感极易产生硫酸盐，因此会进行去硫(DeSOx)操作，去硫阶段发动机尾气温度需要进行控制，一般将超800℃，持续时间10min，对发动机本体的热负荷考核较大，对硬件的要求较高，稍有控制不好，LNT将会快速发生劣化耐久性将大打折扣，因此对LNT路线整车的标定难度极大，同时因脱硫过程会经历高温，国内常规柴油机硬件水平还不能推广应用，为此选择LNT路线的厂家发动机硬件成本也会上升。
发明内容
本发明旨在解决上述提到的技术问题，提出一种SDPF系统及其标定方法，解决目前行业内LNT带来的技术劣势，开发一套新型的技术路线，降低开发难度，成本更低。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种SDPF系统，包括：
排气净化器，用于氧化尾气；
颗粒捕集器，用于对尾气碳颗粒进行过滤和对NOX进行还原；
尿素还原转化器，对未完全处理完的NOx尾气进行补充处理；
其中，所述颗粒捕集器的载体上涂覆铜基分子筛，所述颗粒捕集器连接于所述排气净化器与所述尿素还原转化器之间，所述颗粒捕集器还设有尿素喷射口，所述尿素喷射口与尿素泵连接。
一种SDPF系统标定方法，包括：
传感器、执行器的标定；
DOC、DPF、SCR温度模型的标定；
排气背压模型的标定；
DPF的标定；
SCR的标定；
其中，所述DPF的标定包括：
再生判断的标定；再生触发的标定；再生温度控制的标定；再生保护的标定；
所述SCR的标定包括：
NOx原始排放的标定；SCR效率模型的标定；SCR氨存储的标定；再生时SCR的标定。
进一步地，所述再生判断的标定包括：
soot积累试验；P-V试验；压差与soot关系的标定；WHTC验证。
进一步地，所述再生触发的标定包括：
soot触发再生限值的标定；再生模式的标定。
进一步地，所述再生温度控制的标定包括：
T4温度控制的标定；
HC喷射开环温度控制的标定；HC喷射闭环温度控制的标定；稳态及瞬态温度控制的验证。
进一步地，所述再生保护的标定包括：
DPF前最高温度标定；再生时间限值的标定；再生中断的标定。
进一步地，所述NOx原始排放的标定包括：
原排基于NOx的标定；Norm模式下NOx原排MAP的标定；SCR加热及再生模式下NOx原排MAP的标定。
进一步地，所述SCR效率模型的标定包括：
DOC中NO2转化效率的标定；DPF中NO2转化效率的标定；SCR效率lab model的标定；前馈控制1氨氮比的标定。
进一步地，所述SCR氨存储的标定包括：
氨存储设定值的标定；氨存储最大值的标定。
进一步地，所述再生时SCR的标定包括：
防止再生时氨泄漏的标定；再生时SCR效率及氨氮比的标定；再生时SCR喷射温度窗口的标定。
本发明的有益效果为：
SDPF(颗粒捕集器)功能有两个，一个是作为传统的DPF装置进行尾气PM颗粒捕集，第二是在DPF载体上涂覆一定量铜基分子筛，将DPF作为了SCR装置用来处理NOX，这是一种新的技术，区别了LNT路线，LNT的路线DPF仅仅是作为颗粒捕集器，没有NOX尾气处理作用。此外，DPF载体材料为钛酸铝材料，载体孔隙率在60％以上。本发明提出的一种SDPF系统标定方法通过整个传感器的监控，实现各种模型的标定，控制发动机的运行来使这一套SDPF系统按目标运行。
附图说明
图1为后处理标定流程图；
图2为DPF的标定策略图；
图3为SCR的标定的略图；
图4为不同碳载量时的压差曲线；
图5为不同碳载量时的流阻曲线；
图6为拟合前不同soot下压差与体积流量的关系图；
图7为拟合后不同soot下压差与体积流量的关系图；
图8为再生触发的标定图；
图9为后处理模式标定图；
图10为SCR控制策略图；
图11为原排的标定图；
图12为尾气中NO2浓度比的标定；
图13为SCR效率模型的标定图；
图14为废气中NOX全是NO时SCR效率模型图；
图15为废气中NO2与NO各占一半时SCR效率模型图；
图16为废气中NOX全部是NO2时SCR效率模型图；
图17为SCR氨存储的实际值标定图；
图18为基于氨存储的SCR尿素喷射量的修正值标定图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
一种SDPF系统，包括：
排气净化器，用于氧化尾气；
颗粒捕集器，用于对尾气碳颗粒进行过滤和对NOX进行还原；
尿素还原转化器，对未完全处理完的NOx尾气进行补充处理；
其中，颗粒捕集器的载体上涂覆铜基分子筛，颗粒捕集器连接于排气净化器与尿素还原转化器之间，颗粒捕集器还设有尿素喷射口，尿素喷射口与尿素泵连接。
一种SDPF系统标定方法，包括：
传感器、执行器的标定；
DOC、DPF、SCR温度模型的标定；
排气背压模型的标定；
DPF的标定；
SCR的标定；
其中，DPF的标定包括：
再生判断的标定；再生触发的标定；再生温度控制的标定；再生保护的标定；
SCR的标定包括：
NOx原始排放的标定；SCR效率模型的标定；SCR氨存储的标定；再生时SCR的标定。
可选的，再生判断的标定包括：
soot积累试验；P-V试验；压差与soot关系的标定；WHTC验证。
可选的，再生触发的标定包括：
soot触发再生限值的标定；再生模式的标定。
可选的，再生温度控制的标定包括：
T4温度控制的标定；
HC喷射开环温度控制的标定；HC喷射闭环温度控制的标定；稳态及瞬态温度控制的验证。
可选的，再生保护的标定包括：
DPF前最高温度标定；再生时间限值的标定；再生中断的标定。
可选的，NOx原始排放的标定包括：
原排基于NOx的标定；Norm模式下NOx原排MAP的标定；SCR加热及再生模式下NOx原排MAP的标定。
可选的，SCR效率模型的标定包括：
DOC中NO2转化效率的标定；DPF中NO2转化效率的标定；SCR效率lab model的标定；前馈控制1氨氮比的标定。
可选的，SCR氨存储的标定包括：
氨存储设定值的标定；氨存储最大值的标定。
可选的，再生时SCR的标定包括：
防止再生时氨泄漏的标定；再生时SCR效率及氨氮比的标定；再生时SCR喷射温度窗口的标定。
具体而言，在一些实施例中，后处理标定流程中，DPF的标定和SCR的标定都基于传感器、执行器的标定和DOC、DPF、SCR温度模型的标定以及排气背压模型的标定进行标定策略。DPF的标定过程中，积碳循环中DPF内部温度要求在250℃以下，防止被动再生发生，通过P-V试验做出soot累积与压差关系：0g/L,1g/L,2g/L,3g/L,3.5g/L下soot与压差关系，并进行压差与soot关系的拟合(如图4-7)，再跟据拟合后不同soot下压差与体积流量的关系，标出PFltLd_mSotMeas_MAP；用0g/L—3.5g/L的WHTC试验数据在Matlab下离线验证及标定PFltLd_mSotMeas_MAP，进行发动机WHTC循环验证。再生触发的标定过程中，基于发动机运行里程、油耗及运行时间触发再生(如图8)。如图9所示，后处理运行模式有：SCR加热模式、DPF再生模式、正常模式(Norm)。再生温度控制的标定的过程中，再生温度开环控制标定其开环计算公式为：
Figure BDA0003329692400000061
调节温度控制PI参数，使DPF前温度控制在设定值。再进行再生温度控制WHTC循环验证，例如，再生前16051g(3g/L),再生后16006g，喷油时间21分钟，进入再生的时刻为whtc的376s，总的HC喷油量为1020g，一个WHTC下烧掉了45g的碳，剩余6g碳未烧掉。
如图11所示，SCR的标定过程中，发动机的原始排放：在NOX露点检测完成之前走MAP值，当NOX露点检测完成之后走NOX传感器值。如图12所示，根据万有试验数据标定出DOC对NO2的转化效率MAP:SCRMod_rNO2NOx_MAP。如图13-16所示，SCR效率模型包含了三部分：废气中NOX全部是NO2时SCR效率:SCRMod_etaNO2_MAP；废气中NO2与NO各占一半时SCR效率:SCRMod_etaNONO2_MAP；废气中NOX全是NO时SCR效率:SCRMod_etaNO_MAP；SCR效率模型根据废气中的NO2/NO比，决定在哪两张MAP之间插值。SCR反应的理论氨氮比为0.37，如果达不到设定的转换效率，在氨泄漏不发生的情况下增大氨氮比。如图17所示，SCR当前氨存储的计算，实际的尿素喷射量减去理论的尿素喷射量经积分运算后，得出当前工况点下的SCR氨存储的实际值。如图18所示，当前工况下的SCR氨存储设定值减去SCR当前的的氨存储值，经废气质量流量修正之后，得出此工况下基于氨存储的SCR尿素喷射量的修正值dmNH3LdGov。SCR的氨存储标定是基于废气质量流量及SCR温度。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种SDPF系统标定方法，应用于SDPF系统，其特征在于，所述SDPF系统包括：
排气净化器，用于氧化尾气；
颗粒捕集器，用于对尾气碳颗粒进行过滤和对NOX进行还原；
尿素还原转化器，对未完全处理完的NOx尾气进行补充处理；
其中，所述颗粒捕集器的载体上涂覆铜基分子筛，所述颗粒捕集器连接于所述排气净化器与所述尿素还原转化器之间，所述颗粒捕集器还设有尿素喷射口，所述尿素喷射口与尿素泵连接；
所述SDPF系统标定方法还包括：
传感器、执行器的标定；
DOC、DPF、SCR温度模型的标定；
排气背压模型的标定；
DPF的标定；
SCR的标定；
其中，所述DPF的标定包括：
再生判断的标定；再生触发的标定；再生温度控制的标定；再生保护的标定；
所述SCR的标定包括：
NOx原始排放的标定；SCR效率模型的标定；SCR氨存储的标定；再生时SCR的标定。
2.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述再生判断的标定包括：
soot积累试验；P-V试验；压差与soot关系的标定；WHTC验证。
3.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述再生触发的标定包括：
soot触发再生限值的标定；再生模式的标定。
4.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述再生温度控制的标定包括：
T4温度控制的标定；
HC喷射开环温度控制的标定；HC喷射闭环温度控制的标定；稳态及瞬态温度控制的验证。
5.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述再生保护的标定包括：
DPF前最高温度标定；再生时间限值的标定；再生中断的标定。
6.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述NOx原始排放的标定包括：
原排基于NOx的标定；Norm模式下NOx原排MAP的标定；SCR加热及再生模式下NOx原排MAP的标定。
7.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述SCR效率模型的标定包括：
DOC中NO2转化效率的标定；DPF中NO2转化效率的标定；SCR效率lab model的标定；前馈控制1氨氮比的标定。
8.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述SCR氨存储的标定包括：
氨存储设定值的标定；氨存储最大值的标定。
9.根据权利要求1所述的一种SDPF系统标定方法，其特征在于：
所述再生时SCR的标定包括：
防止再生时氨泄漏的标定；再生时SCR效率及氨氮比的标定；再生时SCR喷射温度窗口的标定。
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