The invention discloses a method for estimating the internal state of catalytic converter of diesel engine aftertreatment device, which includes the following steps: designing the internal state observer of the catalytic converter of Urea SCR aftertreatment device; designing the gain of the observer to ensure that the observer error asymptotically converges to zero; obtaining the internal state observer of Urea SCR catalytic converter based on the NOX concentration measured by the exhaust emission analyzer through the Runberg non-linear observer. Part NOX, NH3 concentration and ammonia coverage state estimation; construct positive definite Lyapunov function, design Lyapunov derivative to make the estimation error converge to zero asymptotically; design and solve the coupling state in Urea SCR model which has not been eliminated in error dynamic equation; deduce the range condition that the gain in Lyapunov function should satisfy. A method for estimating the internal state of the catalytic converter in the diesel engine aftertreatment unit is proposed, which provides a non-linear observer capable of accurately estimating the unmeasurable state of the catalytic converter.
【技术实现步骤摘要】
柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法
本专利技术涉及发动机排放控制
,尤其涉及一种柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法。
技术介绍
柴油机具有功率大,功率覆盖范围广,燃油消耗率低,耐久性好等特点,广泛应用于中重型卡车、中大型客车、工程机械、农业机械、船舶等领域;由于柴油机采用稀燃、扩散燃烧方式,碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)等排放较低,但是排气中颗粒物(PM)和氮氧化物(NOX)排放较多,据《中国机动车污染物防治年报(2017年)》统计,2016年全国柴油车NOX排放量为367.3万吨,颗粒物排放量51.2万吨,占汽车排放总量的68.7%和99%。欧洲、美国、日本都制定了非常严格的排放法规来限制NOX和PM的排放,我国也制定和实施国四/五/六排放法规,为了满足日趋严格的排放法规,柴油机需要综合使用多种技术降低排放污染物,包括机内净化技术和后处理技术,为满足更为严格的排放标准,通常使用DOC(Dieseloxidationcatalys,柴油氧化催化器)、DPF(Dieselparticulatefilter,柴油微粒捕集器)和SCR(Selectivecatalyticreduction,选择性催化还原)等后处理系统才能满足相应的排放法规要求。Urea-SCR系统作为NOX排放控制的有效手段之一,在柴油机上得以广泛应用;为满足国V及以上排放法规,柴油机Urea-SCR后处理系统需要采用闭环控制策略,需要获得Urea-SCR系统的状态信息用于反馈控制,获取状态信息有二种方式,一种是通过传感器进行直接测量,一种是通过软测试(通过算法进行状态估计 ...
【技术保护点】
1.一种柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:设计Urea‑SCR后处理装置催化器内部状态观测器即龙伯格非线性观测器,所述龙伯格非线性观测器通过非线性方法获取不可测量状态的渐近趋近估计,实现Urea‑SCR系统全状态反馈闭环控制;设计观测器增益,保证观测器误差渐近收敛到零;基于尾气排放分析仪测量的NOX浓度值,通过龙伯格非线性观测器获得Urea‑SCR催化器内部NOx、NH3浓度以及氨覆盖率状态估计;构造正定李雅普诺夫函数,设计李雅普诺夫的导数为负定,使得估计误差渐近收敛于零;设计解决误差动态性方程中尚未消除的Urea‑SCR模型中的耦合状态;推导出李雅普诺夫函数中的增益应该满足的范围条件,结合函数正定以及导数负定的条件,保证估计误差渐近收敛于零,完成对李雅普诺夫稳定性的证明。
【技术特征摘要】
1.一种柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:设计Urea-SCR后处理装置催化器内部状态观测器即龙伯格非线性观测器,所述龙伯格非线性观测器通过非线性方法获取不可测量状态的渐近趋近估计,实现Urea-SCR系统全状态反馈闭环控制;设计观测器增益,保证观测器误差渐近收敛到零;基于尾气排放分析仪测量的NOX浓度值,通过龙伯格非线性观测器获得Urea-SCR催化器内部NOx、NH3浓度以及氨覆盖率状态估计;构造正定李雅普诺夫函数,设计李雅普诺夫的导数为负定,使得估计误差渐近收敛于零;设计解决误差动态性方程中尚未消除的Urea-SCR模型中的耦合状态;推导出李雅普诺夫函数中的增益应该满足的范围条件,结合函数正定以及导数负定的条件,保证估计误差渐近收敛于零,完成对李雅普诺夫稳定性的证明。2.如权利要求1所述的柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法,其特征在于,所述基于尾气排放分析仪测量的NOX浓度值,通过龙伯格非线性观测器获得Urea-SCR催化器内部NOx、NH3浓度以及氨覆盖率状态估计的步骤之前还包括:通过标准样气对尾气排放分析仪进行标定和校准,以确保其测量值的准确性。3.如权利要求1所述的柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法,其特征在于,设计Urea-SCR后处理装置催化器内部状态观测器时,非线性系统的输入为已知输入,输出为可测量的输出,相对应的非线性观测器包括复制原系统的预测项、观测器增益和对应的修正项。4.如权利要求1所述的柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法,其特征在于,设计Urea-SCR后处理装置催化器内部状态观测器时采用以下方法:对于非线性系统:u是给定的输入,y是可以测量的输出;观测器模型:其中,L(.)是观测器中的增益,表现...
【专利技术属性】
技术研发人员:颜伏伍,魏丽,胡杰,郑世杰,
申请(专利权)人:武汉理工大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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