CN101713317B - 柴油机尾气选择性催化还原剂添加量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种柴油机尾气选择性催化还原剂添加量的控制方法，特征是：在发动机尾气处理装置还原催化剂出口处安装NOx传感器，NOx传感器的输出端与SCR控制器相连，NOx传感器测量还原催化剂出口处的NOx浓度，反馈到SCR控制器，SCR控制器中的积分运算功能模块将NOx测量值进行积分运算，得到当前NOx浓度积分值，控制尿素泵将尿素输入催化剂入口；SCR控制器的输入端与发动机相连，发动机转速、转矩反馈到SCR控制器，SCR控制器中的尿素添加量计算功能模块计算得到尿素添加量基本值。本发明能自动补偿由于尾气处理装置各部件磨损和消耗而引起的尿素添加量的偏移。
Description
技术领域
本发明涉及一种还原剂添加量的控制方法，尤其是一种柴油机尾气选择性催化还原剂添加量的控制方法。
背景技术
SCR是Selective Catalytic Reduction(选择性催化还原)的英文缩写，基本原理是以氨气为还原剂，在催化剂的作用下将柴油机排气中有害的NOx转化为无害的氮气和水蒸气。由于氨气本身虽然无毒，但是一种刺激味很强的气体，不便于直接在汽车上使用，故采用向排气管中喷射尿素水溶液的方式提供反应所需的氨气。
构成SCR***的主要部件有：尿素罐、催化器、电气比例阀、电子控制器、计量阀和喷射单元。SCR***开始工作时，首先比例阀通电，输出压力稳定的空气，一路空气供给喷嘴，起雾化尿素和水溶液的作用；另一路空气供给尿素泵，控制尿素水溶液回流量的大小。其次尿素泵启动，在计量阀的进口处建立起具有一定压力的尿素水溶液待用。控制器采集柴油机的转速和扭矩信号以及催化器的进口温度信号，按照控制策略发出需求的尿素水溶液流量的控制命令，驱动电路驱动计量阀动作，尿素水溶液与雾化空气混合经喷嘴进入排气管。在排气管中尿素水溶液经蒸发、热解以及水解一系列的物理化学反应后部分或全部分解生成氨气和水，并与排气混合，然后进入SCR催化器。在催化剂的催化作用下，氨气与Nox(氮氧化物)迅速反应生成氮气和水，随排气排入大气。由此大大降低了废气中NOx的含量。
SCR***的电子控制单元主要控制喷入排气管中尿素溶液的量，控制策略的合理与否直接影响到NOx转化率的高低以及氨气的泄漏水平。控制策略与发动机工况以及催化剂的活性等因素有关。
现有专利CN200810047114.6中提到了依据在线获取的发动机实时运行工况参数，查询由发动机转速、转矩和尿素添加量的三维矩阵，以实施尿素添加量控制。根据发动机转速和转矩查MAP表得到当前工况下废气中NOx的含量，根据NOx值计算尿素喷射量的基本值。还有现有专利CN200580023010.6中提到了根据催化剂入口温度、出口温度、环境温度和吸入空气量等进行尿素添加量的修正。尿素水溶液的温度对尿素喷射量存在影响，因此需要根据尿素水溶液的温度对尿素喷射量进行补偿。
现有的选择性催化还原装置控制方法的专利都是针对装置和尾气后处理***处于最佳工作状态时候的，随着装置工作时间的延长，装置各个部件不可避免的会产生磨损和消耗，如尿素泵和喷嘴都会由于工作磨损，工作特性发生变化，最终造成尿素添加量与设定的目标量发生偏差，从而使催化装置出口处的NOx浓度发生变化，最终影响发动机的排放结果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种柴油机尾气选择性催化还原剂添加量的控制方法，能判断尿素实际添加量和目标添加量的偏差，调整实际控制指令，改善发动机排放结果。
按照本发明提供的技术方案，在发动机尾气处理装置还原催化剂出口处安装NOx传感器，NOx传感器的输出端与SCR控制器相连，NOx传感器测量还原催化剂出口处的NOx浓度，反馈到SCR控制器，SCR控制器中的积分运算功能模块将NOx测量值进行积分运算，得到当前NOx浓度积分值，控制尿素泵将尿素输入催化剂入口；SCR控制器的输入端与发动机相连，发动机转速、转矩反馈到SCR控制器，SCR控制器中的尿素添加量计算功能模块计算得到尿素添加量基本值。
本发明的控制方法包括以下步骤：
第一步：安装有尾气处理装置的发动机出厂时，装置所有部件都处于正常工作状态，经过催化还原之后的尾气也达到相关法规限制的标准。此时将SCR控制器中积分运算功能模块计算得到的NOx浓度积分值存储在SCR控制器中作为积分运算参考值；
第二步：发动机的转速、转矩反馈到SCR控制器，输入到SCR控制器中的尿素添加量计算功能模块，查表计算得到尿素添加量基本值；
第三步：NOx传感器测量还原催化剂出口处的NOx浓度值，NOx传感器的测量值通过总线方式反馈到SCR控制器，输入到SCR控制器中的积分运算模块，得到当前NOx浓度积分值；
第四步：积分运算功能模块周期性的计算NOx浓度积分值，并与积分运算参考值比较进行补偿量计算，根据比较结果计算尿素添加量的补偿值；
第五步：尿素添加量补偿值与尿素添加量基本值相加，最终得到具有自适应补偿的尿素最终添加量。
本发明与现有技术相比具有显著效果是：
(1)能自动补偿由于尾气处理装置各部件磨损和消耗而引起的尿素添加量的偏移；
(2)NOx浓度当前积分量与积分运算参考量之间的偏差可以作为判断尾气处理装置故障诊断的一个依据。当尾气处理装置部件发生磨损和消耗引起尿素添加量发生偏移时，通过调整实际控制指令，可以扭转此偏移。如果调整实际控制指令后偏移依然存在，则可以判断如尿素泵或者尿素喷嘴发生了故障，使得控制指令不能正确控制实际的尿素添加量。
附图说明
图1为本发明的装置示意图。
图2为本发明的逻辑原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1是本发明的装置示意图：在发动机尾气处理装置还原催化剂出口处安装NOx传感器，NOx传感器的输出端与SCR控制器相连，NOx传感器测量还原催化剂出口处的NOx浓度，反馈到SCR控制器，SCR控制器中的积分运算功能模块将NOx测量值进行积分运算，得到当前NOx浓度积分值，控制尿素泵将尿素输入催化剂入口；SCR控制器的输入端与发动机相连，发动机转速、转矩反馈到SCR控制器，SCR控制器中的尿素添加量计算功能模块计算得到尿素添加量基本值。
如图2：本发明的控制方法，其步骤是：
第一步：安装有尾气处理装置的发动机出厂时，装置所有部件都处于正常工作状态，经过催化还原之后的尾气也达到相关法规限制的标准。此时将SCR控制器中积分运算功能模块计算得到的NOx浓度积分值存储在SCR控制器中作为积分运算参考值。
第二步：发动机的转速、转矩反馈到SCR控制器，输入到SCR控制器中的尿素添加量计算功能模块，查表计算得到尿素添加量基本值。
第三步：NOx传感器测量还原催化剂出口处的NOx浓度值，NOx传感器的测量值通过总线方式反馈到SCR控制器，输入到SCR控制器中的积分运算模块，得到当前NOx浓度积分值。
第四步：积分运算功能模块周期性的计算NOx浓度积分值，并与积分运算参考值比较进行补偿量计算，根据比较结果计算尿素添加量的补偿值。
第五步：尿素添加量补偿值与尿素添加量基本值相加，最终得到具有自适应补偿的尿素最终添加量。
Claims (1)
1.一种柴油机尾气选择性催化还原剂添加量的控制方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：
第一步：安装有尾气处理装置的发动机出厂时，装置所有部件都处于正常工作状态，经过催化还原之后的尾气也达到相关法规限制的标准；此时将SCR控制器中积分运算功能模块计算得到的NOx浓度积分值存储在SCR控制器中作为积分运算参考值；
第二步：发动机的转速、转矩反馈到SCR控制器，输入到SCR控制器中的尿素添加量计算功能模块，查表计算得到尿素添加量基本值；
第三步：NOx传感器测量还原催化剂出口处的NOx浓度值，NOx传感器的测量值通过总线方式反馈到SCR控制器，输入到SCR控制器中的积分运算模块，得到当前NOx浓度积分值；
第四步：积分运算功能模块周期性的计算NOx浓度积分值，并与积分运算参考值比较进行补偿量计算，根据比较结果计算尿素添加量的补偿值；
第五步：尿素添加量补偿值与尿素添加量基本值相加，最终得到具有自适应补偿的尿素最终添加量。
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