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基于SCR系统的氨气喷射量控制方法

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201811550695.5国省代码:安徽 34
申请(专利权)人:安徽江淮汽车集团股份有限公司
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摘要:
本发明公开了一种基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其包括根据SCR系统中存储的氨气NH3获得氮氧化物NOx的模型转化效率;根据SCR系统进气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氮氧化物NOx的目标转化效率;获得氮氧化物NOx的实际转化效率;根据实际转化效率和所述目标转化效率获得效率偏差;将模型转化效率和效率偏差做和运算,以获得需求转化效率;根据需求转化效率获得氨气NH3的需求喷射量。本发明提供的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,提出了可以平衡氮氧化物NOx排放和氨气NH3泄露量的目标转化效率,通过目标转化效率和实际转化效率之间的偏差效率对模型转化效率进行效率补偿,实现了对氨气NH3需求喷射量的精确控制,避免了氨气NH3喷射量过高而造成泄露污染的问题。

主权项:
1.一种基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其特征在于,包括如下步骤:根据SCR系统中存储的氨气NH3获得氮氧化物NOx的模型转化效率;根据所述SCR系统进气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氮氧化物NOx的目标转化效率;获得氮氧化物NOx的实际转化效率;根据所述实际转化效率和所述目标转化效率获得效率偏差;将所述模型转化效率和所述效率偏差做和运算,以获得需求转化效率;根据所述需求转化效率获得氨气NH3的需求喷射量。


说明书

基于SCR系统的氨气喷射量控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域,尤其涉及一种基于SCR系统的氨气喷射量控制方法。

背景技术

为了使柴油机满足国六排放要求,一般采用选择性催化还原(Selective
Catalytic Reduction,简称SCR)系统来控制柴油机的排放。其中,SCR系统利用喷入排气中
的氨气(NH3)将排气中的氮氧化物(NOX)还原为无污染的氮气和水。但由于NH3喷射量影响
NOX还原效率,喷射量过少NOX还原效率低,无法满足排放;而喷射量过多则造成NH3泄漏,同
样会造成污染,所以NH3喷射量的控制是SCR系统标定的重要策略。在现有技术中,为了提升
氮氧化物的反应效率,往往会导致NH3喷射量过多,从而造成NH3污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,以解决上述现有
技术中的问题,实现在保证氮氧化物高效反应的同时,避免氨气过量喷射而造成的污染。

本发明提供了一种基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其中,包括如下步骤:

根据SCR系统中存储的氨气NH3获得氮氧化物NOx的模型转化效率;

根据所述SCR系统进气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氮氧化物NOx的目标转化效
率;

获得氮氧化物NOx的实际转化效率;

根据所述实际转化效率和所述目标转化效率获得效率偏差;

将所述模型转化效率和所述效率偏差做和运算,以获得需求转化效率;

根据所述需求转化效率获得氨气NH3的需求喷射量。

如上所述的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其中,优选的是,在根据SCR系统
中存储的氨气NH3获得氮氧化物NOx的模型转化效率之前,所述方法还包括:

根据所述SCR系统进气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氨气NH3的理论喷射量;

根据所述SCR系统排气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氨气NH3的泄漏量;

根据氮氧化物NOx在化学反应中消耗的氨气NH3的量,获得氨气NH3的转化量;

根据所述氨气NH3的理论喷射量、泄漏量及转化量获得氨气NH3在所述SCR系统中存
储的量。

如上所述的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其中,优选的是,根据如下公式
获得NH3在所述SCR系统中存储的量:


其中,表示SCR系统中NH3的存储量,T表示氮氧化物NOx从进入SCR系统至反
应结束后从SCR系统排出所经历的时间,表示氨气NH3在SCR系统进气侧的喷射量,
表示氨气NH3在SCR系统排气侧的泄漏量,表示氨气NH3在与氮氧化物NOx
反应中的转化量。

如上所述的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其中,优选的是,根据如下公式
获得所述氨气NH3的转化量:


其中,表示氨气NH3的转化量,Rs表示氨气NH3与氮氧化物NOx反应的化学
计量比,表示氮氧化物NOx在SCR系统进气侧的第一流量,表示氮氧化物NOx
SCR系统排气侧的第二流量。

如上所述的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其中,优选的是,所述获得氮氧
化物NOx的实际转化效率,具体包括:

获得氮氧化物NOx在所述SCR系统进气侧的第一流量;

获得氮氧化物NOx在所述SCR系统排气侧的第二流量;

根据所述第一流量和所述第二流量获得氮氧化物NOx的实际转化效率。

如上所述的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其中,优选的是,根据如下公式
获得氮氧化物NOx的实际转化效率:


其中,Ea表示氮氧化物NOx的实际转化效率,表示第二流量,表示第
一流量。

如上所述的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其中,优选的是,所述氨气NH3
需求喷射量具体根据如下公式获得:


其中,表示氨气NH3的需求喷射量,表示氮氧化物NOx在SCR系统进气
侧的第一流量,Rs表示氨气NH3与氮氧化物NOx反应的化学计量比,Ed表示需求转化效率。

本发明提供的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,提出了可以平衡氮氧化物NOx
排放和氨气NH3泄露量的目标转化效率,并通过目标转化效率和实际转化效率之间的偏差
效率对模型转化效率进行效率补偿,实现了对氨气NH3需求喷射量的精确控制,避免了氨气
NH3喷射量过高而造成泄露污染的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示,本发明实施例提供了一种基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,其包
括如下步骤:

步骤S1、根据SCR系统中存储的氨气NH3获得氮氧化物NOx的模型转化效率。

步骤S2、根据SCR系统进气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氮氧化物NOx的目标转化
效率。

其中,需要说明的是,SCR系统对氮氧化物NOx的催化效率并非越高越好,氮氧化物
NOx的催化效率过高会造成氨气NH3的大量泄漏,同样会造成污染,而目标转化效率可以平衡
氮氧化物NOx的排放和氨气NH3的泄漏。

步骤S3、获得氮氧化物NOx的实际转化效率。

其中,获得氮氧化物NOx的实际转化效率,具体可以包括:

步骤S31、获得氮氧化物NOx在SCR系统进气侧的第一流量.

步骤S32、获得氮氧化物NOx在SCR系统排气侧的第二流量。

步骤S33、根据第一流量和第二流量获得氮氧化物NOx的实际转化效率。

具体地,可以通过如下公式获得氮氧化物NOx的实际转化效率:


其中,Ea表示氮氧化物NOx的实际转化效率,表示第二流量,表示第
一流量。

步骤S4、根据实际转化效率和所述目标转化效率获得效率偏差。

其中,具体可以通过将实际转化效率和目标转化效率做差运算,以获得效率偏差。

具体地,可以通过如下公式获得效率偏差:

ΔE=Ea-Et

其中,ΔE表示效率偏差,Et表示目标转化效率。

步骤S5、将模型转化效率和效率偏差做和运算,以获得需求转化效率。

具体地,可以通过如下公式获得需求转化效率:

Ed=Em+ΔE

其中,Ed表示需求转化效率,Em表示模型转化效率。

其中,如果效率偏差为正值,则实际转化效率大于目标转化效率,同时实际转化效
率也大于模型转化效率,在现有技术中,系统认为实际转化效率与模型转化效率相等,并依
据模型转化效率喷射氨气NH3,这将导致氨气NH3的喷入量过多,造成氨气NH3的大量泄露,污
染环境;因此,在本实施例中,通过计算实际转化效率与目标转化效率之间的效率偏差,并
通过效率偏差对模型转化效率做出效率补偿,使实际转化效率与模型转化效率相等,从而
实现了氨气NH3的需求喷射量的准确控制,使氮氧化物NOx的排放量和氨气NH3的泄漏量达到
平衡。

而如果效率偏差为负值,则说明实际转化效率低于目标转化效率,同时实际转化
效率也小于模型转化效率,在现有技术中,如果依据模型转化效率喷射氨气NH3,将导致氨
气NH3的喷入量过少,造成氮氧化物NOx的反应量不足,进而造成氮氧化物NOx的排放量过高;
因此,通过效率偏差对模型转化效率做出效率补偿,使实际转化效率与模型转化效率相等,
从而实现了氨气NH3的需求喷射量的准确控制,使氮氧化物NOx的排放量和氨气NH3的泄漏量
达到平衡。

步骤S6、根据需求转化效率获得氨气NH3的需求喷射量。

其中,氨气NH3的需求喷射量具体根据如下公式获得:


其中,表示氨气NH3的需求喷射量,表示氮氧化物NOx在SCR系统进气
侧的第一流量,Rs表示氨气NH3与氮氧化物NOx反应的化学计量比,Ed表示需求转化效率。

其中,在步骤S1之前,该方法还包括:

步骤S01、根据SCR系统进气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氨气NH3的理论喷射量。

步骤S02、根据SCR系统排气侧的氮氧化物NOx的流量,获得氨气NH3的泄漏量。

步骤S03、根据氮氧化物NOx在化学反应中消耗的氨气NH3的量,获得氨气NH3的转化
量。

其中,可以根据如下公式获得氨气NH3的转化量:


其中,表示氨气NH3的转化量,Rs表示氨气NH3与氮氧化物NOx反应的化学
计量比,表示氮氧化物NOx在SCR系统进气侧的第一流量,表示氮氧化物NOx
SCR系统排气侧的第二流量。

可以理解的是,可以通过在SCR系统的进气侧和排气侧分别设置传感器来分别检
测上述第一流量和第二流量。

步骤S04、根据氨气NH3的理论喷射量、泄漏量及转化量获得氨气NH3在SCR系统中存
储的量。

具体地,可以根据如下公式获得NH3在SCR系统中存储的量:


其中,表示SCR系统中NH3的存储量,T表示氮氧化物NOx从进入SCR系统至反
应结束后从SCR系统排出所经历的时间,表示氨气NH3在SCR系统进气侧的喷射量,
表示氨气NH3在SCR系统排气侧的泄漏量,表示氨气NH3在与氮氧化物NOx
反应中的转化量。

可以理解的是,可以通过在SCR排气侧设置传感器来检测氨气NH3的泄漏量。

本发明实施例提供的基于SCR系统的氨气喷射量控制方法,提出了可以平衡氮氧
化物NOx排放和氨气NH3泄露量的目标转化效率,并通过目标转化效率和实际转化效率之间
的偏差效率对模型转化效率进行效率补偿,实现了对氨气NH3需求喷射量的精确控制,避免
了氨气NH3...

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图1
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