CN114439587B - 一种准确预测nh3泄露量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准确预测NH₃泄露量的控制方法。它包括根据当前时刻的原机NOx、当前时刻的终排NOx、上一时刻的原机NOx、上一时刻的终排NOx、当前转化效率和上一时刻的转化效率来准确预测NH₃泄露量，将预测的NH₃泄露量经过滤波处理。本发明利用了SCR系统的时滞特性，通过NO_X传感器测量结果准确预测NH₃泄漏的方法。

Description

一种准确预测NH3泄露量的控制方法

技术领域

本发明属于车辆后处理系统技术领域，尤其是涉及装配Urea-SCR后处理系统的车辆。具体涉及一种准确预测NH₃泄露量的控制方法。

背景技术

目前Urea-SCR技术被认为是降低车用柴油机NO_X排放最有效的方法，通过尿素喷射系统将质量分数32.5％的尿素水溶液喷入排气管中后，需要经过碰壁、蒸发、水解、热解等过程转化为NH₃，然后与NOx反应，降低车用柴油机的尾气NOx排放。

随着排放法规的日益严格，NOx排放限值越来越低，因此后处理系统需要更精准的尿素喷射控制策略来实现高的NOx转化效率和低的NH₃泄露。为了更准确的控制尿素喷射量，则需要准确测量NH₃泄露，避免为了追求高NOx转化效率而过量喷射尿素。

现有的技术方案是根据NOx传感器的交叉敏感性来预测NH₃泄露，当排气中有NH₃时，NOx传感器会将NH₃当作NOx检测出来，若排气中没有NOx只有NH₃泄露，则NOx传感器测量的就是NH₃泄露。主要的预测方法是在倒拖工况下进行预测，因为倒拖工况下没有NOx排放，若NOx传感器的测量示数超过设定值，则预测有NH₃泄露。

现有技术的缺点是：

(1)、因为后处理器的体积太大，气流有延时，因此倒拖工况下的NOx浓度并不一定是0，很有可能是倒拖工况前的NOx排放，容易导致NH₃泄露的错误预测。

(2)、SCR催化剂并不一定会将NOx完全反应掉(比如使用硫含量高的燃油导致催化剂转化效率下降)，而SCR催化剂有吸附作用，会将未完全反应的NOx吸附在催化剂内，而倒拖工况下SCR催化剂可能会释放出NOx而导致NOx浓度比较高，容易导致NH₃泄露的错误预测。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种准确预测NH₃泄露量的控制方法。

本发明采用的技术方案是：一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，包括根据当前时刻的原机NOx、当前时刻的终排NOx、上一时刻的原机NOx、上一时刻的终排NOx、当前转化效率和上一时刻的转化效率来准确预测NH₃泄露量，将预测的NH₃泄露量经过滤波处理。

在满足NH₃泄露预测条件的情况下，进行NH₃泄露的预测，并进行NH₃泄露预测值的过滤。

所述NH₃泄露预测条件为：

(1)、考虑NO_X传感器在小浓度下测试精度比较低，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要原机NOx>目标值A；

(2)、考虑废气流量太小，SCR的时滞太大，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要废气流量>目标值B；

(3)、考虑到DOC温度会影响DOC转化效率，从而影响NO/NO₂比例，而NO/NO₂比例会影响NO_X终排，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要DOC出口温度在设定范围T1内；

(4)、考虑到SCR温度会影响SCR转化效率，从而影响NO_X终排，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要SCR入口温度在设定范围T2内；

(5)、考虑到储氨量会影响SCR转化效率，从而影响NO_X终排，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要储氨量>目标值C。

所述目标值A的范围是10～1000ppm；所述目标值B的范围是50～1000kg/h；所述T1的范围是200℃～400℃；所述T2的范围是200℃～400℃；所述目标值C的范围是1000～40000mg。

根据SCR催化剂对NH₃吸附特性，认为NH₃泄漏在1s内的变化非常缓慢甚至可以忽略，因此认为当前时刻和上一时刻的NH₃泄露是相同的。来减少工况波动的影响，进而可以进一步提高NH₃泄漏量的预测精度。

所述预测NH₃泄露的方法包括：根据公式计算：

NO_Xsensor＝NO_Xin*(1-K*η)+NH_3slip

NO′_Xsensor＝NO′_Xin*(1-K*η′)+NH′_3slip

得到当前时刻预测的NH₃泄露值：

其中，NO_Xsensor为当前时刻的终排NO_X值，NO_Xsensor’为前1s时刻的终排NOx值，NO_Xin为当前时刻的原机NOx值，NO_Xin’为前1s时刻的原机NOx值，K是模型误差，η是NO_X转化效率模型值，η’是前一秒的NOx转化效率，NH_3slip为当前时刻预测的NH₃泄露值。根据SCR系统的时滞和NOx的交叉敏感性来准确预测NH₃泄露。因为SCR催化剂对NH₃吸附作用，所以NH₃泄露的变化会比较缓慢，可以认为NH₃泄漏在1s内的变化非常缓慢甚至可以忽略，因此认为当前时刻和上一时刻的NH₃泄露是相同的。

终排NOx值是由安装在后处理器出口的NOx传感器测量得到，原机NOx值由安装在后处理器入口的NOx传感器测量得到，NOx转化效率模型值是根据SCR温度和废气流量查二维map得到，SCR温度由温度传感器测量得到，废气流量是由油耗和进气流量求和得到，油耗由转速和扭矩百分数读取二维map得到，进气流量由流量传感器测量得到。

为了进一步提高精度，所述滤波处理方法包括：根据下列公式计算得到滤波后的NH₃泄漏量：

Y_n＝k*NH_3slip+(1-k)Y_n-1

其中，Y_n表示滤波后的NH₃泄漏量，k为滤波系数(0～1)，Y_n-1为上一时刻的滤波后的NH₃泄漏量，Y_n-1的初始值是0。

本发明根据SCR催化剂对NH₃吸附特性，认为NH₃泄漏在1s内的变化非常缓慢甚至可以忽略，因此认为当前时刻和上一时刻的NH₃泄露是相同的，然后根据当前时刻的原机NOx、当前时刻的终排NOx、上一时刻的原机NOx、上一时刻的终排NOx、当前转化效率和上一时刻的转化效率来准确预测NH₃泄露量，预测的NH₃泄露量经过滤波来减少工况波动的影响，进而可以进一步提高NH₃泄漏量的预测精度。

本发明的有益效果是：利用了SCR系统的时滞特性，通过NO_X传感器测量结果准确预测NH₃的泄漏。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明包括包括根据当前时刻的原机NOx、当前时刻的终排NOx、上一时刻的原机NOx、上一时刻的终排NOx、当前转化效率和上一时刻的转化效率来准确预测NH₃泄露量，将预测的NH₃泄露量经过滤波处理。

在满足NH₃泄露预测条件的情况下，进行NH₃泄露的预测，并进行NH₃泄露预测值的过滤。

所述NH₃泄露预测条件为：

(1)、考虑NO_X传感器在小浓度下测试精度比较低，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要原机NOx>目标值A；

(2)、考虑废气流量太小，SCR的时滞太大，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要废气流量>目标值B；

(3)、考虑到DOC温度会影响DOC转化效率，从而影响NO/NO₂比例，而NO/NO₂比例会影响NO_X终排，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要DOC出口温度在设定范围T1内；

(4)、考虑到SCR温度会影响SCR转化效率，从而影响NO_X终排，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要SCR入口温度在设定范围T2内；

(5)、考虑到储氨量会影响SCR转化效率，从而影响NO_X终排，因此为了确保NH₃泄露预测的准确性，需要储氨量>目标值C。

所述目标值A的范围是10～1000ppm；所述目标值B的范围是50～1000kg/h；所述T1的范围是200℃～400℃；所述T2的范围是200℃～400℃；所述目标值C的范围是1000～40000mg。

根据SCR催化剂对NH₃吸附特性，认为NH₃泄漏在1s内的变化非常缓慢甚至可以忽略，因此认为当前时刻和上一时刻的NH₃泄露是相同的。来减少工况波动的影响，进而可以进一步提高NH₃泄漏量的预测精度。

所述预测NH₃泄露的方法包括：根据公式计算：

NO_Xsensor＝NO_Xin*(1-K*η)+NH_3slip

NO′_Xsensor＝NO′_Xin*(1-K*η′)+NH′_3slip

得到当前时刻预测的NH₃泄露值：

其中，NO_Xsensor为当前时刻的终排NO_X值，NO_Xsensor’为前1s时刻的终排NOx值，NO_Xin为当前时刻的原机NOx值，NO_Xin’为前1s时刻的原机NOx值，K是模型误差，η是NO_X转化效率模型值，η’是前一秒的NOx转化效率，NH_3slip为当前时刻预测的NH₃泄露值。根据SCR系统的时滞和NOx的交叉敏感性来准确预测NH₃泄露。因为SCR催化剂对NH₃吸附作用，所以NH₃泄露的变化会比较缓慢，可以认为NH₃泄漏在1s内的变化非常缓慢甚至可以忽略，因此认为当前时刻和上一时刻的NH₃泄露是相同的。

终排NOx值是由安装在后处理器出口的NOx传感器测量得到，原机NOx值由安装在后处理器入口的NOx传感器测量得到，NOx转化效率模型值是根据SCR温度和废气流量查二维map得到(表1所示)，SCR温度由温度传感器测量得到，废气流量是由油耗和进气流量求和得到，油耗由转速和扭矩百分数读取二维map得到(表2所示)，进气流量由流量传感器测量得到。

表1

表2

为了进一步提高精度，所述滤波处理方法包括：根据下列公式计算得到滤波后的NH₃泄漏量：

Y_n＝k*NH_3slip+(1-k)Y_n-1

其中，Y_n表示滤波后的NH₃泄漏量，k为滤波系数(0～1)，Y_n-1为上一时刻的滤波后的NH₃泄漏量，Y_n-1的初始值是0。举例说明：k为0.1，第一秒可以算出NH_3slip为5，则第一秒的Y_n＝0.1*5+0.9*0＝0.5，第二秒的NH_3slip为10，第二秒的Y_n＝0.1*10+0.9*0.5＝1.45，以此类推得到后续每一个时刻的Y_n。

本发明根据SCR催化剂对NH₃吸附特性，认为NH₃泄漏在1s内的变化非常缓慢甚至可以忽略，因此认为当前时刻和上一时刻的NH₃泄露是相同的，然后根据当前时刻的原机NOx、当前时刻的终排NOx、上一时刻的原机NOx、上一时刻的终排NOx、当前转化效率和上一时刻的转化效率来准确预测NH₃泄露量，预测的NH₃泄露量经过滤波来减少工况波动的影响，进而可以进一步提高NH₃泄漏量的预测精度。

本发明的有益效果是：利用了SCR系统的时滞特性，通过NO_X传感器测量结果准确预测NH₃泄漏的方法。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：包括根据当前时刻的原机NOx值、当前时刻的终排NOx值、上一时刻的原机NOx值、上一时刻的终排NOx值、当前转化效率和上一时刻的转化效率来准确预测NH₃泄露量，将预测的NH₃泄露量经过滤波处理；

所述预测NH₃泄露量的方法包括：根据公式计算：

NO_Xsensor＝NO_Xin*(1-K*η)+NH_3slip

NO′_Xsensor＝NO′_Xin*(1-K*η)+NH′_3slip

得到当前时刻预测的NH₃泄露量：

其中，NO_Xsensor为当前时刻的终排NO_X值，NO_Xsensor’为前1s时刻的终排NOx值，NO_Xin为当前时刻的原机NOx值，NO_Xin’为前1s时刻的原机NOx值，K是模型误差，η是NO_X转化效率模型值，η’是前1s时刻的NOx转化效率，NH_3slip为当前时刻预测的NH₃泄露量，NH′_3slip为前1s时刻的预测的NH₃泄露量。

2.根据权利要求1所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：在满足NH₃泄露预测条件的情况下，进行NH₃泄露量的预测，并进行NH₃泄露量的过滤。

3.根据权利要求2所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：所述NH₃泄露预测条件为：

(1)、原机NOx值>目标值A；

(2)、废气流量>目标值B；

(3)、DOC出口温度在设定范围T1内；

(4)、SCR入口温度在设定范围T2内；

(5)、储氨量>目标值C。

4.根据权利要求3所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：所述目标值A的范围是10～1000ppm；所述目标值B的范围是50～1000kg/h。

5.根据权利要求3所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：所述T1的范围是200℃～400℃；所述T2的范围是200℃～400℃。

6.根据权利要求3所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：所述目标值C的范围是1000～40000mg。

7.根据权利要求1所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：终排NOx值是由安装在后处理器出口的NOx传感器测量得到，原机NOx值由安装在后处理器入口的NOx传感器测量得到，NOx转化效率模型值是根据SCR温度和废气流量查二维map得到。

8.根据权利要求7所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：SCR温度由温度传感器测量得到，废气流量是由油耗和进气流量求和得到，油耗由转速和扭矩百分数读取二维map得到，进气流量由流量传感器测量得到。

9.根据权利要求1所述的一种准确预测NH₃泄露量的控制方法，其特征在于：所述滤波处理方法包括：根据下列公式计算得到滤波后的NH₃泄漏量：

Y_n＝k*NH_3slip+(1-k)Y_n-1

其中，Y_n表示滤波后的NH₃泄漏量，k为滤波系数(0～1)，Y_n-1为上一时刻的滤波后的NH₃泄漏量，Y_n-1的初始值是0。

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