SCR系统闭环控制计算方法技术方案

本发明专利技术涉及一种计算方法，尤其是一种SCR系统闭环控制计算方法，属于柴油机后处理系统的技术领域。本发明专利技术通过NOx转化效率计算模块计算得到NOx转化效率实测值，并将所述NOx转化效率实测值与NOx转化效率目标值相比较，并进行反馈修正，以得到反馈控制系数，通过反馈控制系数对前馈尿素喷射量进行反馈调节，反馈调节中同时考虑到反馈控制的计算时间及反馈调节时间，对系统的精准控制及时作出了调节，避免喷射系统的延迟，确保了闭环控制的准确性和系统的最大效能，安全可靠。

Closed loop control method for SCR system

The invention relates to a calculation method, in particular to a closed loop control calculation method of a SCR system, which belongs to the technical field of a diesel engine aftertreatment system. The NOx conversion efficiency is calculated by the NOx conversion efficiency measured value calculation module, and the conversion efficiency of NOx measured value was compared with NOx conversion efficiency, and feedback correction, in order to get the feedback coefficient, through feedback coefficient feedback control of feedforward feedback regulation of urea injection amount, taking into account the computation time of feedback control and feedback adjustment time of accurate control system for timely adjustment, avoid the injection delay of the system, to ensure maximum efficiency and accuracy of the closed-loop control system is safe and reliable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算方法，尤其是一种SCR系统闭环控制计算方法，属于柴油机后处理系统的

技术介绍
氮氧化物(NOx)是柴油机排放的主要污染物，而SCR后处理技术是国四、国五及国六柴油机降低尾气中NOx的主要技术手段，其基本原理是通过喷射尿素水解雾化形成的氨气在催化器内与排气中的NOx发生氧化还原反应，生成无害的氮气。随着柴油车排放法规的逐步加严，NOx排放限值越来越低。到国五、国六阶段，要求SCR后处理控制系统具备更精准的控制能力。目前，SCR系统尿素喷射控制方式有开环控制和闭环控制两种，很多单位开展了研究工作并建立了相应的尿素喷射控制模型。开环控制的原理是：利用预估的原机NOx排放计算需要的尿素喷射量；闭环控制首先利用原机NOx排放计算需要的尿素喷射量，然后利用SCR下游的NOx传感器浓度信号进行PID闭环控制。分析上述传统的尿素喷射控制方式，可能存在以下问题：开环控制中所用的发动机原机NOx排放值、尿素水溶液浓度值、排气流量值、尿素喷射速率及NH3存储量值都会因为使用环境(例如：催化剂的性能、温度等)的变化而产生差异，从而无法补偿测量偏差(即不能将上述差异导致的尿素喷射量的变化及时反馈给控制系统)，最终导致实际的NOx转化效率与设定的目标值相差较大，且容易产生较高的NH3泄漏，无法满足日益严苛的国五、国六排放法规要求；而闭环控制中可能未考虑到反馈控制的计算及控制调节时间，从而导致喷射系统的延时，影响系统的尿素喷射控制精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种SCR系统闭环控制计算方法，其同时考虑反馈控制计算时间以及调节时间的影响，确保了闭环控制的精确性，避免喷射系统的延迟，提高了SCR系统的使用效能。按照本专利技术提供的技术方案，所述SCR系统闭环控制方法，根据前馈尿素喷射量、SCR上游温度传感器信号、原机NOx浓度、下游NOx传感器信号、排气流量信号、NOx转化效率目标值以及上一步长NOx效率差值计算状态量确定得到反馈控制使能状态量；根据原机NOx浓度、下游NOx浓度以及排气流量得到NOx转化效率实测值，并根据NOx转化效率实测值、NOx转化效率目标值以及反馈控制使能状态量确定得到NOx效率差值以及NOx效率差值计算状态量，根据NOx效率差值计算状态量以及NOx效率差值得到反馈控制系数，所述反馈控制系数与前馈尿素喷射量相乘，得到反馈控制尿素喷射量。通过反馈控制使能判断模块对前馈尿素喷射量、SCR上游温度传感器信号、原机NOx浓度、下游NOx传感器信号、排气流量信号、NOx转化效率目标值以及上一步长NOx效率差值计算状态量运算后得到反馈控制使能状态图；反馈控制使能判断模块包括信号有效性及限值判断模块、反馈余量模块、反馈设定模块以及第一混合判断模块；信号有效性及限值判断模块同时接收SCR上游温度传感器信号、下游NOx传感器信号、原机NOx浓度、排气流量以及NOx转化效率目标值的输入，并向第一混合判断模块输出信号有效性及限值判断状态值；反馈余量模块根据前馈尿素喷射量得到反馈控制余量判断状态值，反馈设定模块根据上一步长NOx效率差值计算状态量得到反馈设定状态值；第一混合判断模块根据信号有效性及限值判断状态值、反馈控制余量判断状态值以及反馈设定状态值判断得到反馈控制使能状态量。所述信号有效性及限值判断模块包括信号有效性状态值模块以及限值判断状态值模块；所述信号有效性状态值模块包括第一判断模块、第二判断模块、第三判断模块以及第二混合判断模块；第一判断模块接收SCR上游温度传感器状态值以及SCR上游温度传感器状态判断标定值，当SCR上游温度传感器状态值不小于SCR上游温度传感器状态判断标定值时，第一判断模块输出SCR上游温度传感器判断值；第二判断模块接收下游NOx传感器状态值以及下游NOx传感器状态判断标定值，当下游NOx传感器状态值不小于下游NOx传感器状态判断标定值时，第二判断模块输出下游NOx传感器判断值；第三判断模块接收排气流量数据状态值以及排气流量数据状态判断标定值，当排气流量数据状态值不小于排气流量数据状态判断标定值时，第三判断模块输出排气流量判断值；第二混合判断模块同时接收SCR上游温度传感器判断值、下游NOx传感器判断值以及排气流量判断值，并能输出信号有效性状态值。所述限值判断状态值模块包括第一限值比较模块、第二限值比较模块、第三限值比较模块、第四限值比较模块以及第三混合判断模块；第一限值比较模块接收SCR上游温度以及SCR上游温度标定限值，当SCR上游温度不超过SCR上游温度标定限值时，第一限值比较模块输出SCR上游温度比较判断值；第二限值比较模块接收原机NOx浓度以及原机NOx浓度标定限值，当原机NOx浓度不超过原机NOx浓度标定限值时，第二限值比较模块输出原机NOx浓度比较判断值；第三限值比较模块接收排气流量以及排气流量标定限值，当排气流量不超过排气流量标定限值时，第三限值比较模块输出排气流量比较判断值；第四限值比较模块接收NOx转化效率目标值以及NOx转化效率标定限值，当NOx转换效率目标值不超过NOx转化效率标定限值时，第四限值比较模块输出NOx转化效率目标比较判断值；第三混合判断模块根据SCR上游温度比较判断值、原机NOx浓度比较判断值、排气流量比较判断值以及NOx转化效率目标比较判断值能输出限值判断状态值。所述反馈余量模块包括数值对比模块、滤波模块以及反馈余量判断模块；数值对比模块根据前馈尿素喷射量以及最大尿素喷射量得到喷射量比值，滤波模块对喷射量比值滤波后得到喷射量滤波值，反馈余量判断模块根据喷射量滤波值得到反馈控制余量状态。所述反馈设定模块包括累加积分模块，所述累加积分模块对上一步长NOx效率差值计算状态量在反馈控制时间内积分，以得到反馈设定状态量。通过NOx转化效率计算模块对原机NOx浓度、下游NOx浓度以及排气流量得到NOx转化效率实测值，所述NOx转化效率计算模块包括下游NOx流量计算模块以及NOx转化效率计算模块；下游NOx流量计算模块根据下游NOx浓度以及排气流量信号得到下游NOx质量流量，NOx转化效率计算模块根据下游NOx质量流量以及原机NOx质量流量得到NOx转化效率实测值；其中，下游NOx流量计算模块根据下游传感器浓度以及排气流量得到下游NOx质量流量的关系为：NOx转化效率计算模块根据下游NOx质量流量以及原机NOx质量流量得到NOx转化效率实测值的关系为：本专利技术的优点：通过NOx转化效率计算模块计算得到NOx转化效率实测值，并将所述NOx转化效率实测值与NOx转化效率目标值相比较，并进行反馈修正，以得到反馈控制系数，通过反馈控制系数对前馈尿素喷射量进行反馈调节，反馈调节中同时考虑到反馈控制的计算时间及反馈调节时间，对系统的精准控制及时作出了调节，避免喷射系统的延迟，确保了闭环控制的准确性和系统的最大效能，安全可靠。附图说明图1为本专利技术的逻辑框图。图2为本专利技术反馈控制使能判断模块的逻辑框图。图3为本专利技术信号有效性装置模块的逻辑框图。图4为本专利技术限值判断状态值模块的逻辑框图。图5为本专利技术反馈余量模块的逻辑框图。图6为本专利技术反馈余量判断模块的逻辑图。图7为本专利技术反馈设定模块的逻辑框图。图8为本专利技术累加积分模块的逻辑框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SCR系统闭环控制方法，其特征是：根据前馈尿素喷射量、SCR上游温度传感器信号、原机NOx浓度、下游NOx传感器信号、排气流量信号、NOx转化效率目标值以及上一步长NOx效率差值计算状态量确定得到反馈控制使能状态量；根据原机NOx浓度、下游NOx浓度以及排气流量得到NOx转化效率实测值，并根据NOx转化效率实测值、NOx转化效率目标值以及反馈控制使能状态量确定得到NOx效率差值以及NOx效率差值计算状态量，根据NOx效率差值计算状态量以及NOx效率差值得到反馈控制系数，所述反馈控制系数与前馈尿素喷射量相乘，得到反馈控制尿素喷射量。

【技术特征摘要】
1.一种SCR系统闭环控制方法，其特征是：根据前馈尿素喷射量、SCR上游温度传感器信号、原机NOx浓度、下游NOx传感器信号、排气流量信号、NOx转化效率目标值以及上一步长NOx效率差值计算状态量确定得到反馈控制使能状态量；根据原机NOx浓度、下游NOx浓度以及排气流量得到NOx转化效率实测值，并根据NOx转化效率实测值、NOx转化效率目标值以及反馈控制使能状态量确定得到NOx效率差值以及NOx效率差值计算状态量，根据NOx效率差值计算状态量以及NOx效率差值得到反馈控制系数，所述反馈控制系数与前馈尿素喷射量相乘，得到反馈控制尿素喷射量。2.根据权利要求1所述的SCR系统闭环控制方法，其特征是：通过反馈控制使能判断模块(1)对前馈尿素喷射量、SCR上游温度传感器信号、原机NOx浓度、下游NOx传感器信号、排气流量信号、NOx转化效率目标值以及上一步长NOx效率差值计算状态量运算后得到反馈控制使能状态图；反馈控制使能判断模块(1)包括信号有效性及限值判断模块(6)、反馈余量模块(7)、反馈设定模块(8)以及第一混合判断模块(9)；信号有效性及限值判断模块(6)同时接收SCR上游温度传感器信号、下游NOx传感器信号、原机NOx浓度、排气流量以及NOx转化效率目标值的输入，并向第一混合判断模块(9)输出信号有效性及限值判断状态值；反馈余量模块(7)根据前馈尿素喷射量得到反馈控制余量判断状态值，反馈设定模块(8)根据上一步长NOx效率差值计算状态量得到反馈设定状态值；第一混合判断模块(9)根据信号有效性及限值判断状态值、反馈控制余量判断状态值以及反馈设定状态值判断得到反馈控制使能状态量。3.根据权利要求2所述的SCR系统闭环控制方法，其特征是：所述信号有效性及限值判断模块(6)包括信号有效性状态值模块以及限值判断状态值模块；所述信号有效性状态值模块包括第一判断模块(10)、第二判断模块(11)、第三判断模块(12)以及第二混合判断模块(13)；第一判断模块(10)接收SCR上游温度传感器状态值以及SCR上游温度传感器状态判断标定值，当SCR上游温度传感器不小于SCR上游温度传感器状态判断标定值时，第一判断模块(10)输出SCR上游温度传感器判断值；第二判断模块(11)接收下游NOx传感器状态值以及下游NOx传感器状态判断标定值，当下游NOx传感器状态值不小于下游NOx传感器状态判断标定值时，第二判断模块(11)输出下游NOx传感器判断值；第三判断模块(12)接收排气流量数据状态值以及排气流量数据状态判断标定值，当排气流量数据状态值不小于排气流量数据状态判断标定值时，第三判断模块(12)输出排气流量判断值；第二混合判断模块(13)同时接收SCR上游温度传感器判断值、下游NO...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱中可，苗垒，王鹏飞，吕祥汇，王冠，
申请(专利权)人：无锡威孚力达催化净化器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32