CN112380498A - 一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法，定义变量，加权facNOx2NH3，将数据代入加权内计算；尿素喷射合理性的判断，当前项目计算的加权facNOx2NH3除以平均值，得到一个归一化无量纲系数fac；通过对比前期所有项目的fac，结合当时出现NH3泄露或者尿素结晶情况，统计总结得到fac的合理性范围；通过判断fac是否在合理性范围内。本发明旨在项目开发初期，通过定义的计算方法，提前判断尿素喷射量的合理性，减少后期改动标定数据带来重复验证试验的工作量，同时减少车辆市场上出现结晶或者NH3泄露情况的可能性。

Description

一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法
技术领域
本发明涉及后处理技术领域，特别涉及一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法。
背景技术
国六阶段，柴油车普遍采用SCR(选择性催化还原技术)路线，需要消耗尿素来减少尾气中的NOx排放。
一般SCR的标定试验中流程中，首先在试验室进行发动机的台架标定工作，然后进行整车平原试验，最后分别在三高(高温、高原、高寒)的环境下进行整车试验。
在项目开发阶段或者市场上，SCR出现的主要问题为尿素结晶与NH3泄露，其中大部分原因是由于尿素喷射量不合理导致的。尿素喷的过多，在整车的耐久性试验后期，或者市场上用户使用过程中，会出现比较严重的结晶现象，甚至堵塞整个柴油机后处理***。尿素喷的过少，会导致在高寒等地区SCR转化效率变低，导致高寒情况下PEMS试验不能通过，需要重新标定尿素喷射量，重新验证发动机排放与其他三高情况下的整车排放。
国六柴油机开发阶段，后处理中SCR的工作需要喷射尿素来消耗尾气中的NOx，但是尿素喷射量如果不合理，容易引起尿素结晶或者NH3泄露，影响发动机的正常工作，影响发动机的排放。现有技术对尿素喷射量的合理性，还没有准确的判断方法，商用车原排NOx水平差异较大，N1类车的NOx原排只有N3类车的将近五分之一，并且排放路线也有差异，也增加了判断的难度。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法，包括以下步骤：
步骤1：定义变量，加权facNOx2NH3
加权facNOx2NH3是考虑不同发动机原排与尾排差异而提出的一个指标，在台架WHTC试验或整车PEMS试验中计算，计算方法如下：
①台架标准热态WHTC循环中，加权
Figure BDA0002759651280000011
②整车PEMS试验中，计算方法相同，但要考虑PEMS开始结束时的SCR NH3存储量不同，对尿素消耗量进行加减；
其中，W为加权功[kWh]，通过在WHTC循环中台架测功机中计算得到，整车PEMS试验上通过发动机转速与输出扭矩计算得到；
NOxraw为原排[g/kWh]；NOxpipe为尾排[g/kWh]；q_ureadosing:总的尿素消耗质量[g]，无论台架还是整车试验中，可以根据ECU中的数据计算。
步骤2：尿素喷射合理性的判断
通过前期整理商用车环保排放数据库，长期试验中未出现NH3泄露和结晶情况的试验中，计算的加权facNOx2NH3的平均值；
当前项目计算的加权facNOx2NH3除以平均值，得到一个归一化无量纲系数fac；
通过对比前期所有项目的fac，结合当时出现NH3泄露或者尿素结晶情况，统计总结得到fac的合理性范围；
通过判断fac是否在合理性范围内。
进一步，步骤1中的NOxraw和NOxpipe，在WHTC循环中分别用排放仪器同时测量得到，在整车PEMS试验上分别用上下游NOx传感器测量值得到。
进一步，通过前期整理商用车国六数据库，长期试验中未出现NH3泄露和结晶情况的试验中，计算的加权facNOx2NH3的平均值为0.392。
进一步，fac在[0.94，1.05]之间时，认为尿素喷射量相对合理，过高(NH3泄露风险较大)与过低(低温PEMS试验不通过风险较大)，都存在对应的风险。
本发明的有益效果为：本发明旨在项目开发初期，通过定义的计算方法，提前判断尿素喷射量的合理性，减少后期改动标定数据带来重复验证试验的工作量，同时减少车辆市场上出现结晶或者NH3泄露情况的可能性。本发明的计算方法，充分考虑了低温尿素不喷或者其他原因引起的尿素少喷等因素，同时可以计算包括再生模式、正常模式等所有发动机工作模式下的排放，充分考虑到了轻型、中型、重型发动机不同的原排NOx与废气流量水平的差异，用无量纲的参数，判断尿素喷射的合理性。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法，包括以下步骤：
步骤1：定义变量，加权facNOx2NH3
加权facNOx2NH3是考虑不同发动机原排与尾排差异而提出的一个指标，在台架WHTC试验或整车PEMS试验中计算，计算方法如下：
①台架标准热态WHTC循环中，加权
Figure BDA0002759651280000031
②整车PEMS试验中，计算方法相同，但要考虑PEMS开始结束时的SCR NH3存储量不同，对尿素消耗量进行加减；
其中，W为加权功[kWh]，通过在WHTC循环中台架测功机中计算得到，整车PEMS试验上通过发动机转速与输出扭矩计算得到；
NOxraw为原排[g/kWh]；NOxpipe为尾排[g/kWh]；q_ureadosing:总的尿素消耗质量[g]，无论台架还是整车试验中，可以根据ECU中的数据计算。
步骤2：尿素喷射合理性的判断
通过前期整理商用车环保排放数据库，长期试验中未出现NH3泄露和结晶情况的试验中，计算的加权facNOx2NH3的平均值；
当前项目计算的加权facNOx2NH3除以平均值，得到一个归一化无量纲系数fac；
通过对比前期所有项目的fac，结合当时出现NH3泄露或者尿素结晶情况，统计总结得到fac的合理性范围；
通过判断fac是否在合理性范围内。
步骤1中的NOxraw和NOxpipe，在WHTC循环中分别用排放仪器同时测量得到，在整车PEMS试验上分别用上下游NOx传感器测量值得到。
通过前期整理商用车国六数据库，长期试验中未出现NH3泄露和结晶情况的试验中，计算的加权facNOx2NH3的平均值为0.392。
fac在[0.94，1.05]之间时，认为尿素喷射量相对合理，过高(NH3泄露风险较大)与过低(低温PEMS试验不通过风险较大)，都存在对应的风险。
本发明计算方法的优势，加权facNOx2NH3计算结果考虑到了整个试验过程中的低温停喷、某些情况下少喷、控制策略中闭环修正、NH3存储变化等各种情况；加权facNOx2NH3只反应消耗的尿素喷射量与转化的NOx的量之间的对应关系。不同发动机原排NOx的大小、SCR温度水平等对此参数都无影响，具有广泛适应性；fac完全由SCR快反应、标准反应等化学反应方程式决定，参数变化范围相对较小，具有较高的准确性与可参考性。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：定义变量，加权facNOx2NH3
加权facNOx2NH3是考虑不同发动机原排与尾排差异而提出的一个指标，在台架WHTC试验或整车PEMS试验中计算，计算方法如下：
①台架标准热态WHTC循环中，加权
Figure FDA0002759651270000011
②整车PEMS试验中，计算方法相同，但要考虑PEMS开始结束时的SCR NH3存储量不同，对尿素消耗量进行加减；
其中，W为加权功[kWh]，通过在WHTC循环中台架测功机中计算得到，整车PEMS试验上通过发动机转速与输出扭矩计算得到；
NOxraw为原排[g/kWh]；NOxpipe为尾排[g/kWh]；q_ureadosing:总的尿素消耗质量[g]，无论台架还是整车试验中，可以根据ECU中的数据计算。
步骤2：尿素喷射合理性的判断
通过前期整理商用车环保排放数据库，长期试验中未出现NH3泄露和结晶情况的试验中，计算的加权facNOx2NH3的平均值；
当前项目计算的加权facNOx2NH3除以平均值，得到一个归一化无量纲系数fac；
通过对比前期所有项目的fac，结合当时出现NH3泄露或者尿素结晶情况，统计总结得到fac的合理性范围；
通过判断fac是否在合理性范围内。
2.根据权利要求1所述的一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法，其特征在于：步骤1中的NOxraw和NOxpipe，在WHTC循环中分别用排放仪器同时测量得到，在整车PEMS试验上分别用上下游NOx传感器测量值得到。
3.根据权利要求1所述的一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法，其特征在于：通过前期整理商用车国六数据库，长期试验中未出现NH3泄露和结晶情况的试验中，计算的加权facNOx2NH3的平均值为0.392。
4.根据权利要求3所述的一种判断商用柴油车尿素喷射量合理性的算法，其特征在于：fac在[0.94，1.05]之间时，认为尿素喷射量相对合理，过高(NH3泄露风险较大)与过低(低温PEMS试验不通过风险较大)，都存在对应的风险。
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