CN114856769A - 一种温度控制方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种温度控制方法、装置及设备，涉及车辆技术领域，该温度控制方法包括，获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据，再根据温度修正数据，以及SCR装置内气体的温度，得到SCR装置内催化剂的温度，最后，根据得到的催化剂的温度，对催化剂进行温度控制。如此，对SCR装置内的气体温度进行修正计算，能够更为准确地控制催化剂的温度，可以基于催化剂的温度更加精准的控制尾气还原过程，减少对催化剂误加热、还原剂结晶等问题的出现。

Description

一种温度控制方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，特别是涉及一种温度控制方法、装置及设备。
背景技术
随着车辆技术的发展，车辆的尾气排放对于环境和人体健康的影响也越来越受到关注。由于尾气中的氮氧化物对于环境和人体健康都有严重危害，因此，必须针对车辆尾气中的氮氧化物进行处理，将氮氧化物还原成氮气和水之后再进行排放。
目前，通常使用还原剂，在催化剂的作用下对氮氧化物进行还原，在还原过程中，催化剂的温度对于还原效率有着至关重要的影响。然而，目前无法在催化剂载体上直接布置温度传感器，温度传感器多布置在排气管路中，对于催化剂的温度控制主要依赖于测量发动机后处理箱中流经选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)装置上游的气体温度，将气体温度近似为催化剂的温度，以此判断是否对催化剂进行加热。由于这种温度的近似并不准确，不能真实的反应催化剂的温度，常常出现在收集到的气体温度低，但催化剂的温度仍较高时，对催化剂进行加热，导致油耗恶化，或收集到的气体温度高，但催化剂的温度低时，未及时对催化剂进行加热，导致反应不完全或还原剂结晶。
由此，如何更为准确地控制催化剂的温度，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
基于上述问题，本申请提供了一种温度控制方法、装置及设备，可以更为准确地控制催化剂的温度。
本申请实施例公开了如下技术方案：
第一方面，本申请提供了一种温度控制方法，所述方法包括：
获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据；
根据所述温度修正数据，以及所述SCR装置内气体的温度，得到所述SCR装置内催化剂的温度；
根据所述催化剂的温度，对所述催化剂进行温度控制。
可选地，所述温度修正数据包括：
冷启动过程的温度修正数据、停机过程的温度修正数据和反应过程的温度修正数据中的至少一项。
可选地，所述获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据，包括：
获取流经所述SCR装置的气体的流入温度和流出温度；
根据预设的第一对应关系，以及所述流入温度和所述流出温度之间的第一差值，得到冷启动过程的温度修正数据；
所述第一对应关系为预设的第一差值与冷启动过程的温度修正数据之间的对应关系。
可选地，所述获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据，还包括：
获取停机时长，所述SCR装置内的气体温度以及所述SCR装置外的环境温度；
根据预设的第二对应关系，停机时长，以及所述SCR装置内的气体温度与所述SCR装置外的环境温度之间的第二差值，得到停机过程的温度修正数据；
所述第二对应关系为预设的第二差值、停机时间与停机过程的温度修正数据之间的对应关系。
可选地，所述获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据，还包括：
获取催化剂与催化剂载体的总热容、催化剂与催化剂载体的总质量以及还原反应引起的总能量变化；
根据预设的第三对应关系，所述催化剂与催化剂载体的总热容，催化剂与催化剂载体的总质量以及还原反应引起的总能量变化，得到反应过程的温度修正数据；
所述第三对应关系为预设的所述总热容、所述总质量、所述总能量变化与反应过程的温度修正数据之间的对应关系。
可选地，所述根据所述催化剂的温度，对所述催化剂进行温度控制，具体包括：
当催化剂的温度小于第一阈值时，开启加热模式；
当催化剂的温度大于第一阈值且小于第二阈值，流经所述SCR装置的气体的流入温度的温降速率大于第三阈值时，开启加热模式。
可选地，所述方法还包括：
当催化剂的温度大于第四阈值时，加入还原剂。
第二方面，本申请提供了一种温度控制装置，所述装置包括：获取模块，计算模块和控制模块；
所述获取模块，获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据；
所述计算模块，根据所述温度修正数据，以及所述SCR装置内气体的温度，得到所述SCR装置内催化剂的温度；
所述控制模块，用于根据所述催化剂的温度，对所述催化剂进行温度控制。
可选地，所述装置还包括：反应模块；
所述反应模块，用于当催化剂的温度大于第四阈值时，加入还原剂。
第三方面，本申请提供了一种温度控制设备，所述温度控制设备包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面中任一项所述的温度控制方法的步骤。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请提供了一种温度控制方法，该方法中，首先获取针对SCR装置内催化剂的温度修正数据，再根据温度修正数据，以及SCR装置内气体的温度，得到SCR装置内催化剂的温度，最后，根据得到的修正后的催化剂的温度，对催化剂进行温度控制。如此，该方法通过对SCR装置内的气体温度进行修正计算，能够更为准确地控制催化剂的温度，可以基于催化剂的温度更加精准的控制尾气还原过程，减少对催化剂误加热、还原剂结晶等问题的出现。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种温度控制方法流程图；
图2为本申请实施例提供的另一种温度控制方法流程图；
图3为本申请实施例提供的一种温度控制装置示意图；
图4为本申请实施例提供的一种温度控制设备示意图。
具体实施方式
本发明提供的一种温度控制方法、装置及设备可用于车辆领域，上述仅为示例，并不对本发明提供的一种温度控制方法、装置及设备的应用领域进行限定。
本申请说明书和权利要求书及附图说明中的术语“第一”、“第二”“第三”、和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
在本申请实施例中，“作为示例”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“作为示例”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“作为示例”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
正如前文描述，在实际生产中，受到温度传感器寿命较短的影响，目前无法在催化剂载体上直接布置温度传感器来测量催化剂的温度，而是选择将温度传感器布置在排气管路中。对于催化剂的温度控制主要依赖于测量发动机后处理箱中流经SCR装置上游的气体温度，将气体温度近似为催化剂的温度，以此判断是否对催化剂进行加热。由于这种温度的近似并不准确，不能真实的反应催化剂的温度，常常出现在收集到的气体温度低，但催化剂的温度仍较高时，对催化剂进行加热，导致油耗恶化，或收集到的气体温度高，但催化剂的温度低时，未及时对催化剂进行加热，导致反应不完全或还原剂结晶。
发明人经过研究，发现采用SCR装置上游的气体温度代表SCR装置内的催化剂的温度并不准确，催化剂的温度不止受到流经SCR装置的气体的温度影响。
有鉴于此，为了得到更为准确的催化剂的温度，用以更为准确地控制催化剂的温度，本申请提供了一种温度控制方法，该方法中，首先获取针对SCR装置内催化剂的温度修正数据，再根据温度修正数据，以及SCR装置内气体的温度，得到SCR装置内催化剂的温度，最后，根据得到的修正后的催化剂的温度，对催化剂进行温度控制。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。
参见图1，该图为本申请实施例提供的一种温度控制方法流程图，该温度控制方法可以由包括但不限于发动机和SCR装置两个组成部分的后处理系统执行，该方法包括：
S101：获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据。
作为示例，催化剂的温度修正数据T包括但不限于冷启动过程的温度修正数据Tcold、停机过程的温度修正数据Tstop和反应过程的温度修正数据Trea中的至少一项。
S102：根据温度修正数据，以及SCR装置内气体的温度，得到SCR装置内催化剂的温度。
SCR装置内气体的温度Tbas可以根据流经SCR装置的气体的流入温度Tin以及气体流量Gexh得出，作为示例，可以参考传热学中气体对固体的对流换热模型得到上述Tbas、Tin以及Gexh的对应关系Tbas＝f(Tin,Gexh)。
根据温度修正数据T以及SCR装置内气体的温度Tbas可以得到SCR装置内催化剂的温度Tcat，作为示例，Tcat＝Tbas+T。
S103：根据催化剂的温度，对催化剂进行温度控制。
作为示例，可以当催化剂的温度小于预设的第一阈值时，开始对催化剂进行加热。
由此，在计算催化剂的温度的过程中考虑发动机冷启动、发动机停机以及反应过程等影响因素引起的催化剂的温度变化，根据上述影响因素对SCR装置内的气体的温度进行修正计算，得到了更为准确的催化剂的温度，根据得到的催化剂的温度对催化剂进行温度控制，能够有效减少对催化剂误加热、未及时对催化剂进行加热以至于反应不完全等问题的出现。
参见图2，该图为本申请实施例提供的另一种温度控制方法流程图，该温度控制方法包括：
S201：获取流经SCR装置的气体的流入温度、流出温度。
作为示例，在SCR装置的气体入口处和气体出口处各布置一支温度传感器，气体入口处的温度传感器用于测量流经SCR装置的气体的流入温度Tin，气体出口处的温度传感器用于测量流经SCR装置的气体的流出温度Tout。
S202：获取第一对应关系。
例如，在发动机冷启动的过程中，SCR装置内部的催化剂载体会吸收排出的气体中的水并放热，对催化剂的温度产生影响。在这一过程中，流经SCR装置的气体将会升温，通过上述测量得到的气体流入温度Tin和气体流出温度Tout，可以得到第一差值，即气体温度的增量(Tout-Tin)。而气体温度的增量与催化剂的温度的增量Tcold存在着数学联系，这一数学联系可以通过气体温度增量的一阶线性方程Tcold＝a×(Tout-Tin)+b来表示，a,b为常数。
在实际的车辆生产中，由于目前的温度传感器的使用寿命较短，无法在催化剂载体内部直接布置温度传感器，以持续获得准确的催化剂的温度，但在研发过程中，可以在催化剂载体内部布置温度传感器，通过获取的准确的催化剂的温度，来确定气体温度的增量与催化剂的温度的增量之间的关系。作为示例，可以通过数学拟合的方法确定上述方程Tcold＝a×(Tout-Tin)+b中的常数a和b，并将其预存为第一对应关系。
S203：得到冷启动过程的温度修正数据。
作为示例，可以根据实时测量得到的流经SCR装置的气体的流入温度Tin、流出温度Tout，以及预存的第一对应关系Tcold＝a×(Tout-Tin)+b，得到冷启动过程的温度修正数据Tcold。
S204：获取停机时长、SCR装置内的气体温度和SCR装置外的环境温度。
由于无法在SCR装置内部直接布置温度传感器以持续获得准确的温度数据，所以SCR装置内的气体温度也需要通过计算获得。作为示例，SCR装置内的气体温度Tbas可以通过获取流经SCR装置的气体的流入温度Tin和气体流量Gexh，并带入传热学中气体对固体的对流换热模型Tbas＝f(Tin，Gexh)，得到SCR装置内的气体温度Tbas。
S205：获取第二对应关系。
例如，在发动机停机后，气体停止流动，气体与催化剂载体之间的换热减少，催化剂载体与外部环境之间的热交换也会影响催化剂的温度。作为示例，发动机停机后的催化剂温降值主要由两个因素决定，一个是发动机的停机时长，另一个是SCR装置内的气体温度和SCR装置外的环境温度之间的温差，即第二差值，可以在研发阶段试验并记录基于停机时长和第二差值两个变量的与催化剂的温度变化量的对应关系，并将其预存为第二对应关系。
S206：得到停机过程的温度修正数据。
作为示例，可以根据实时获得的停机时长和第二差值，通过电子控制单元ECU(Engine Control Unit)查预存的第二对应关系，得到停机过程的温度修正数据Tstop。
S207：获取催化剂与催化剂载体的总热容、总质量以及化学反应引起的总能量变化。
作为示例，催化剂与催化剂载体的总热容C可以是一条随温度变化的曲线，催化剂与催化剂载体的总质量M可以是确定的值，化学反应引起的总能量变化Q可以查阅化学反应相关参数获得。
S208：获取第三对应关系。
作为示例，第三对应关系可以是确定的公式，将反应过程的温度修正数据记为Trea，第三对应关系可以是Trea＝Q/CM。
S209：得到反应过程的温度修正数据。
根据获取的参数，以及上述第三对应关系，得到反应过程的温度修正数据。
需要说明的是，本申请实施例不具体限定S201-S203、S204-S206以及S207-S209的执行顺序，可以先执行S207-S209、再执行S201-S203，最后执行S204-S206，也可以同时执行上述S201-S203、S204-S206以及S207-S209的步骤。
S210：根据冷启动过程的温度修正数据Tcold、停机过程的温度修正数据Tstop、反应过程的温度修正数据Trea以及SCR装置内的气体温度Tbas，得到SCR装置内催化剂的温度Tcat。
例如，可以通过预设算法得到催化剂的温度Tcat，预设算法可以为Tcat＝Tbas+Tcold+Tstop+Trea。
S211：当催化剂的温度Tcat大于第四阈值时，向SCR装置内加入还原剂。
作为示例，可以预先设定催化剂的温度Tcat的第四阈值，当Tcat大于第四阈值时，表示可以开始反应，向SCR装置内加入还原剂。例如，第四阈值可以为180℃，表示催化剂的温度为180℃以上时，可以开始进行还原反应。
此外，作为示例，还可以预先设定催化剂的温度Tcat的第五阈值，当Tcat小于第五阈值时，停止加入还原剂，减少还原剂因低温结晶等问题的出现。
S212：当催化剂的温度Tcat小于第一阈值时，开启加热模式。
作为示例，可以预先设定催化剂的温度Tcat的第一阈值，当Tcat小于第一阈值时，表示催化剂的温度低，还原反应的转化效率降低，开启加热模式，对催化剂进行加热。例如，第一阈值可以为200℃，表示催化剂的温度为200℃以下时，转化效率偏低，此时，对催化剂进行加热，以提升转化效率。
S213：当催化剂的温度Tcat大于第一阈值但小于第二阈值，流经SCR装置的气体的流入温度Tin的温降速率αgas大于第三阈值时，开启加热模式。
作为示例，还可以预先设定催化剂的温度Tcat的第二阈值，以及流经SCR装置的气体的流入温度的温降速率αgas的第三阈值。当催化剂的温度Tcat处于第一阈值与第二阈值之间时，若温降速率αgas大于第三阈值，表示气体的流入温度Tin下降速度过快，即将导致催化剂的温度降低，可在催化剂的温度Tcat小于第一阈值之前，提前开启加热模式，对催化剂进行加热。
此外，作为示例，若催化剂的温度Tcat处于第一阈值与第二阈值之间，但温降速率αgas小于第三阈值，或催化剂的温度Tcat大于第二阈值时，可以预先设置在该情况下停止对催化剂进行加热，也可以预先设置在该情况下维持当前加热或非加热的状态，当催化剂的温度Tcat大于另一阈值时再停止对催化剂进行加热。
需要说明的是，以上是以冷启动过程的温度修正数据、停机过程的温度修正数据和反应过程的温度修正数据为例进行介绍，当然，在另一些实施例中，也可以利用其中的至少一个，例如仅利用冷启动过程的温度修正数据和反应过程的温度修正数据等。
由此，在计算催化剂的温度的过程中考虑发动机冷启动、发动机停机以及反应过程等影响因素引起的催化剂的温度变化，根据上述影响因素对SCR装置内的气体的温度进行修正计算，得到了更为准确的催化剂的温度，根据得到的催化剂的温度，结合流经SCR装置的气体的流入温度的温降速率，对催化剂进行温度控制，使得对催化剂的温度控制更为可靠，能够有效减少对催化剂误加热、未及时对催化剂进行加热以至于反应不完全、还原剂结晶等问题的出现。
参见图3，该图为本申请实施例提供的一种温度控制装置示意图，该温度控制装置包括：获取模块301，计算模块302和控制模块303。
获取模块301：用于获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据。
作为示例，获取模块可以获取流经SCR装置的气体的流入温度、流出温度以及第一对应关系，由此得到冷启动过程的温度修正数据；可以获取发动机停机时长、SCR装置内的气体温度、SCR装置外的环境温度以及第二对应关系，由此得到停机过程的温度修正数据；可以获取催化剂与催化剂载体的总热容、催化剂与催化剂载体的总质量、化学反应引起的总能量变化以及第三对应关系，由此得到反应过程的温度修正数据。
上述催化剂的温度修正数据包括但不限于冷启动过程的温度修正数据、停机过程的温度修正数据以及反应过程的温度修正数据中的至少一项。
计算模块302，用于根据温度修正数据T，以及SCR装置内气体的温度Tbas，得到SCR装置内催化剂的温度Tcat。
例如，可以通过预设算法得到催化剂的温度Tcat，预设算法可以为Tcat＝Tbas+T。
控制模块303，用于根据催化剂的温度，对催化剂进行温度控制。
作为示例，可以在催化剂的温度Tcat小于第一阈值时，控制开启加热模式，或在催化剂的温度Tcat大于第一阈值但小于第二阈值，流经SCR装置的气体的流入温度Tin的温降速率αgas大于第三阈值时，开启加热模式。
此外，本申请提供的温度控制装置还可以包括反应模块。
例如，反应模块可以在催化剂的温度大于第四阈值时，向SCR装置内加入还原剂，使还原反应开始，也可以在催化剂的温度小于第五阈值时，控制停止加入还原剂，使还原反应停止。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种温度控制设备的示意图，该温度控制设备包括：存储器401和处理器402。
存储器401：用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器。
处理器402：用于根据程序代码中的指令执行上述温度控制方法的步骤。
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，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据；
根据所述温度修正数据，以及所述SCR装置内气体的温度，得到所述SCR装置内催化剂的温度；
根据所述催化剂的温度，对所述催化剂进行温度控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度修正数据包括：
冷启动过程的温度修正数据、停机过程的温度修正数据和反应过程的温度修正数据中的至少一项。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述温度修正数据为冷启动过程的温度修正数据；所述获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据，包括：
获取流经所述SCR装置的气体的流入温度和流出温度；
根据预设的第一对应关系，以及所述流入温度和所述流出温度之间的第一差值，得到冷启动过程的温度修正数据；
所述第一对应关系为预设的第一差值与冷启动过程的温度修正数据之间的对应关系。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述温度修正数据为停机过程的温度修正数据；所述获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据，包括：
获取停机时长，所述SCR装置内的气体温度以及所述SCR装置外的环境温度；
根据预设的第二对应关系，停机时长，以及所述SCR装置内的气体温度与所述SCR装置外的环境温度之间的第二差值，得到停机过程的温度修正数据；
所述第二对应关系为预设的第二差值、停机时间与停机过程的温度修正数据之间的对应关系。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述温度修正数据为反应过程的温度修正数据；所述获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据，包括：
获取催化剂与催化剂载体的总热容、催化剂与催化剂载体的总质量以及还原反应引起的总能量变化；
根据预设的第三对应关系，所述催化剂与催化剂载体的总热容，催化剂与催化剂载体的总质量以及还原反应引起的总能量变化，得到反应过程的温度修正数据；
所述第三对应关系为预设的所述总热容、所述总质量、所述总能量变化与反应过程的温度修正数据之间的对应关系。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述催化剂的温度，对所述催化剂进行温度控制，包括：
当催化剂的温度小于第一阈值时，对所述催化剂进行加热；或，
当催化剂的温度大于第一阈值且小于第二阈值，流经所述SCR装置的气体的流入温度的温降速率大于第三阈值时，对所述催化剂进行加热。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当催化剂的温度大于第四阈值时，向所述SCR装置内加入还原剂。
8.一种温度控制装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，计算模块和控制模块；
所述获取模块，用于获取针对选择性催化还原SCR装置内催化剂的温度修正数据；
所述计算模块，用于根据所述温度修正数据，以及所述SCR装置内气体的温度，得到所述SCR装置内催化剂的温度；
所述控制模块，用于根据所述催化剂的温度，对所述催化剂进行温度控制。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：反应模块；
所述反应模块，用于当催化剂的温度大于第四阈值时，向所述SCR装置内加入还原剂。
10.一种温度控制设备，其特征在于，所述温度控制设备包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-7中任一项所述的温度控制方法的步骤。
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