CN115126579B - 一种尿素喷射量控制方法及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆技术领域，公开了一种尿素喷射量控制方法及车辆，该尿素喷射量控制方法包括获取发动机废气流量；获取当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度；根据发动机废气流量和当前SCR上游温度，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值；根据当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度，确定温度梯度；根据温度梯度，确定尿素喷射量调节因子；根据SCR结晶边界的尿素喷射量最大值和尿素喷射量调节因子确定实际尿素喷射量最大值。该尿素喷射量控制方法能够动态调节实际尿素喷射量最大值，使NOX排放符合发动机排放法规要求，且降低出现尿素结晶的风险。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种尿素喷射量控制方法及车辆。
背景技术
发动机排放的废气中含有氮氧化物(NOX)，NOX的主要成分是NO和NO2。发动机的排放法规对NOX的排放量进行了限制，并且规定了不同程度的限值。选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)是发动机控制NOX排放的主要技术，即在催化剂的作用下，向发动机的排气中喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOX还原成氮气和水后排入大气。通过向发动机的排气中喷入不同剂量的还原剂氨或尿素，实现对NOX的排放量的有效控制。喷入SCR系统的尿素未转化成氨气的部分以液态或固态的形式沉积在混合器表面形成尿素结晶，尿素结晶是SCR系统在实际应用过程中面临的普遍问题，尿素结晶的积累会引起发动机排气背压升高，催化剂工作效率降低，对NOX的消除有消极影响，严重时甚至会堵塞排气管，导致发动机无法正常工作。当车辆的后处理系统采用了SCR系统，SCR系统中的实际尿素喷射量一般根据氨存储闭环模型得到，而若得到的实际尿素喷射量大于实际尿素喷射量最大值时，以实际尿素喷射量最大值作为最终喷射量进行喷射，现有技术中，采用尿素结晶边界的尿素喷射量最大值作为实际尿素喷射量最大值，能够保证前级混合器不产生结晶或结晶量在要求范围之内。然而，以尿素结晶边界的尿素喷射量最大值作为实际尿素喷射量最大值，会使实际尿素喷射量最大值过小，无法转化大量的NOX，使得最终NOX排放超标，不满足排放法规要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尿素喷射量控制方法及车辆，以解决现有技术中以尿素结晶边界的尿素喷射量最大值作为实际的尿素喷射量最大值，会使实际尿素喷射量最大值过小，无法转化大量的NOX，导致最终NOX排放超标的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种尿素喷射量控制方法，包括：
获取发动机废气流量；
获取当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度；
根据所述发动机废气流量和所述当前SCR上游温度，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值；
根据所述当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度，确定温度梯度；
根据所述温度梯度，确定尿素喷射量调节因子；
根据所述SCR结晶边界的尿素喷射量最大值和所述尿素喷射量调节因子，确定实际尿素喷射量最大值。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，还包括：
实时检测SCR下游NOX浓度；
根据所述SCR下游NOX浓度，实时调节所述尿素喷射量调节因子。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，根据所述SCR下游NOX浓度，实时调节所述尿素喷射量调节因子包括：
若所述SCR下游NOX浓度高于设定最大NOX浓度限值，则增大所述尿素喷射量调节因子；
若所述SCR下游NOX浓度低于设定最小NOX浓度限值，则减小所述尿素喷射量调节因子。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，实时检测SCR下游NOX浓度包括：
通过安装于SCR下游的NOX浓度传感器，实时检测所述SCR下游NOX浓度。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，根据所述温度梯度，确定尿素喷射量调节因子包括：
根据所述温度梯度，通过温度梯度-尿素喷射量调节因子关系表，确定尿素喷射量调节因子。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，根据所述SCR结晶边界的尿素喷射量最大值和所述尿素喷射量调节因子确定实际尿素喷射量最大值包括：
所述实际尿素喷射量最大值等于所述SCR结晶边界的尿素喷射量最大值乘以所述尿素喷射量调节因子。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，根据所述发动机废气流量和所述当前SCR上游温度，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值包括：
根据所述发动机废气流量和所述当前SCR上游温度，通过发动机废气流量-SCR上游温度-SCR结晶边界的尿素喷射量最大值关系图，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，根据所述当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度，确定温度梯度包括：
所述温度梯度等于所述当前SCR上游温度与所述设定时间之前的SCR上游温度的差值除以设定时间。
作为上述尿素喷射量控制方法的一种优选方案，获取当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度包括：
通过安装于SCR上游的温度传感器，获取所述当前SCR上游温度和所述设定时间之前的SCR上游温度。
一种车辆，采用上述的尿素喷射量控制方法。
本发明的有益效果：
本发明的目的在于提供一种尿素喷射量控制方法及车辆，该尿素喷射量控制方法中，根据温度梯度确定尿素喷射量调节因子，再根据SCR结晶边界的尿素喷射量最大值和尿素喷射量调节因子，确定实际尿素喷射量最大值。若当前SCR上游温度比设定时间之前的SCR上游温度高，温度梯度大于零，则尿素喷射量调节因子大于1，实际尿素喷射量最大值比SCR结晶边界的尿素喷射量最大值大。由于SCR温度升高时催化剂转化NOX的能力加强，在当前SCR上游温度比设定时间之前的SCR上游温度高时喷射更多的尿素能消除更多的NOX，以使NOX排放符合发动机排放法规要求，且不增加产生尿素结晶的风险。若当前SCR上游温度比设定时间之前的SCR上游温度低，温度梯度小于零，则尿素喷射量调节因子小于1，实际尿素喷射量最大值比SCR结晶边界的尿素喷射量最大值小。由于SCR温度降低时催化剂转化NOX的能力降低，在当前SCR上游温度比设定时间之前的SCR上游温度低时喷射更少的尿素，能降低产生尿素结晶的风险。
附图说明
图1是本发明具体实施例提供的尿素喷射量控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种尿素喷射量控制方法，该尿素喷射量控制方法包括：
获取发动机废气流量。
通过在发动机排气管道内安装的废气流量传感器，获取发动机废气流量。
获取当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度。
通过安装于SCR上游的温度传感器，获取当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度。可以理解的是，发动机电子控制单元ECU每隔设定时间读取并记录一次安装于SCR上游的温度传感器检测到的SCR上游温度。
根据发动机废气流量和当前SCR上游温度，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值。
根据发动机废气流量和当前SCR上游温度，通过发动机废气流量-SCR上游温度-SCR结晶边界的尿素喷射量最大值关系图，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值。
发动机废气流量-SCR上游温度-SCR结晶边界的尿素喷射量最大值关系图是以发动机废气流量和SCR上游温度为控制变量进行试验标定出SCR结晶边界的尿素喷射量最大值得到的。发动机废气流量-SCR上游温度-SCR结晶边界的尿素喷射量最大值关系图预先存储于发动机电子控制单元ECU中，在实际应用时，根据已经获取的发动机废气流量和当前SCR上游温度，通过发动机废气流量-SCR上游温度-SCR结晶边界的尿素喷射量最大值关系图即可确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值。
根据当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度，确定温度梯度。具体地，温度梯度等于当前SCR上游温度减去设定时间之前的SCR上游温度的结果再除以设定时间，本实施例中，设定时间为单位时间。若当前SCR上游温度高于设定时间之前的SCR上游温度，则温度梯度大于零；若当前SCR上游温度低于设定时间之前的SCR上游温度，则温度梯度小于零。
根据温度梯度，确定尿素喷射量调节因子。
根据温度梯度，通过温度梯度-尿素喷射量调节因子关系表，确定尿素喷射量调节因子。其中，温度梯度-尿素喷射量调节因子关系表是以温度梯度为控制变量进行试验标定出尿素调节因子得到的。当温度梯度大于零时，尿素喷射量调节因子大于1；当温度梯度小于零时，尿素喷射量调节因子小于1。
根据SCR结晶边界的尿素喷射量最大值和尿素喷射量调节因子，确定实际尿素喷射量最大值。具体地，实际尿素喷射量最大值等于SCR结晶边界的尿素喷射量最大值乘以尿素喷射量调节因子。
由于SCR温度升高时催化剂转化NOX的能力加强，在当前SCR上游温度比设定时间之前的SCR上游温度高时，温度梯度大于零，尿素喷射量调节因子大于1，实际尿素喷射量最大值比SCR结晶边界的尿素喷射量最大值大，喷射更多的尿素能消除更多的NOX，以使NOX排放符合发动机排放法规要求，且不增加产生尿素结晶的风险。由于SCR温度降低时催化剂转化NOX的能力降低，在当前SCR上游温度比设定时间之前的SCR上游温度低时，温度梯度小于零，尿素喷射量调节因子小于1，实际尿素喷射量最大值比SCR结晶边界的尿素喷射量最大值小，喷射更少的尿素能降低产生尿素结晶的风险。
在实际应用中，根据氨存储闭环模型得到实际尿素喷射量，当得到的实际尿素喷射量比实际尿素喷射量最大值大时，以实际尿素喷射量最大值进行喷射。
实时检测SCR下游NOX浓度。
通过安装于SCR下游的NOX浓度传感器，实时检测SCR下游NOX浓度。
根据SCR下游NOX浓度，实时调节尿素喷射量调节因子。
根据SCR下游NOX浓度反馈以根据温度梯度确定的尿素喷射量调节因子得到的实际尿素喷射量最大值是否满足要求，若不满足要求则实时调节尿素喷射量调节因子，以使实际尿素喷射量最大值满足要求。
SCR下游NOX浓度高于设定最大NOX浓度限值和SCR下游NOX浓度低于设定最小NOX浓度限值均为实际尿素喷射量最大值不满足要求。SCR下游NOX浓度高于设定最大NOX浓度限值时，NOX排放无法满足发动机排放法规要求；SCR下游NOX浓度低于设定最小NOX浓度限值时，容易出现氨泄漏或结晶风险。
若SCR下游NOX浓度高于设定最大NOX浓度限值，则增大尿素喷射量调节因子，直至SCR下游NOX浓度不高于设定最大NOX浓度限值；若SCR下游NOX浓度低于设定最小NOX浓度限值，则减小尿素喷射量调节因子，直至SCR下游NOX浓度不低于设定最小NOX浓度限值。进一步能够动态调节实际尿素喷射量最大值，使NOX排放符合发动机排放法规要求，且降低出现尿素结晶的风险。
本发明还提供一种车辆，该车辆采用上述的尿素喷射量控制方法。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种尿素喷射量控制方法，其特征在于，包括：
获取发动机废气流量；
获取当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度；
根据所述发动机废气流量和所述当前SCR上游温度，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值；
根据所述当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度，确定温度梯度；
根据所述温度梯度，确定尿素喷射量调节因子；
根据所述SCR结晶边界的尿素喷射量最大值和所述尿素喷射量调节因子，确定实际尿素喷射量最大值。
2.根据权利要求1所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，还包括：
实时检测SCR下游NOX浓度；
根据所述SCR下游NOX浓度，实时调节所述尿素喷射量调节因子。
3.根据权利要求2所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，根据所述SCR下游NOX浓度，实时调节所述尿素喷射量调节因子包括：
若所述SCR下游NOX浓度高于设定最大NOX浓度限值，则增大所述尿素喷射量调节因子；
若所述SCR下游NOX浓度低于设定最小NOX浓度限值，则减小所述尿素喷射量调节因子。
4.根据权利要求2所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，实时检测SCR下游NOX浓度包括：
通过安装于SCR下游的NOX浓度传感器，实时检测所述SCR下游NOX浓度。
5.根据权利要求1所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，根据所述温度梯度，确定尿素喷射量调节因子包括：
根据所述温度梯度，通过温度梯度-尿素喷射量调节因子关系表，确定尿素喷射量调节因子。
6.根据权利要求1所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，根据所述SCR结晶边界的尿素喷射量最大值和所述尿素喷射量调节因子，确定实际尿素喷射量最大值包括：
所述实际尿素喷射量最大值等于所述SCR结晶边界的尿素喷射量最大值乘以所述尿素喷射量调节因子。
7.根据权利要求1所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，根据所述发动机废气流量和所述当前SCR上游温度，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值包括：
根据所述发动机废气流量和所述当前SCR上游温度，通过发动机废气流量-SCR上游温度-SCR结晶边界的尿素喷射量最大值关系图，确定SCR结晶边界的尿素喷射量最大值。
8.根据权利要求1所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，根据所述当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度，确定温度梯度包括：
所述温度梯度等于所述当前SCR上游温度与所述设定时间之前的SCR上游温度的差值除以设定时间。
9.根据权利要求1所述的尿素喷射量控制方法，其特征在于，获取当前SCR上游温度和设定时间之前的SCR上游温度包括：
通过安装于SCR上游的温度传感器，获取所述当前SCR上游温度和所述设定时间之前的SCR上游温度。
10.一种车辆，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的尿素喷射量控制方法。
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