基于模型的DOC后NO2％预估方法技术

本发明专利技术是根据DOC的特性及氧化原理，将DOC径向均分为一定数据的单元模块，对每个单元应用能量守恒方程、化学平衡方程及质量守恒方程，对DOC氧化NO的特性进行公式模型化。从而计算出每个单元内废气中NO、NO2的浓度及和温度；废气中每一单元的NO和NO2的浓度相加得到DOC下游的NO和NO2浓度，从而获得NO2％，通过模型能精确计算DOC后NO2及NO的含量，适用于基于模型的SCR控制策略。

【技术实现步骤摘要】
基于模型的DOC后NO2％预估方法
本专利技术涉及发动机领域，特别涉及发动机废气后处理领域。
技术介绍
SCR的转换效率与所述SCR转化器内的氮氧化物被还原成氮气(N2)的含量相对应，SCR转化器的效率取决于多个参数。其当然取决于引入系统的氨或其等效物的量。其也取决于排气的流量，其直接影响排气在SCR转化器内的停留时间。排气的温度也影响SCR转化器的效率。在SCR转化器的入口处，发现氮氧化物主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)组成。NO的还原和NO2的还原不是在同样的条件下最优。因此，在SCR转化器的入口处的排气中NO和NO2的比例也影响SCR效率。当前，基于模型的SCR控制策略也是该领域的研究热点，而发动机原排中NO2所占比例是基于模型的SCR控制策略的重要输入，现有基于MAP的标定的控制策略，根据DOC氧化原理及特性，DOC温度上升的时候，催化剂表面生成一层NO2,NO2占领活性位，影响NO被进一步氧化的可能性。因此NO2比例从高温降到低温与从低温升到高温，相同工况点比例不同，用同一张MAP不能解决现有问题，存在NO2％在同一工况下来回波动，影响SCR模型的输入，使模型不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于模型的DOC后NO2％的预估方法，使得DOC后NO2％的数值相比采用MAP更加准确、稳定。上述目的通过以下技术方案实现：基于模型的DOC后NO2％的预估方法，所述方法为将DOC径向均分为若干单元模块，对每个单元模块应用DOC反应模型来计算废气中NO浓度、NO2的浓度；废气中每一单元的NO和NO2的浓度相加得到DOC下游的NO和NO2浓度；从而可以预估DOC后NO2％；其中所述DOC反应模型包括NO吸附模型，NO脱附模型，NO2吸附模型、NO2脱附模型，NO氧化为NO2模型和NO2还原为NO模型。进一步，根据DOC温度设定NO与NO2氧化还原化学平衡的平衡曲线，对根据DOC反应模型计算NO2％的计算结果进行限定；当计算结果未超出该平衡曲线限定时，以计算结果作为预估NO2％，当超出曲线限定时，以曲线限定结果作为预估NO2％。进一步，所述NO吸附模型为根据反应原理NO+S->NO(S)计算NO吸附速率，其中，S代表催化剂中的活性位，计算公式为：速率：式中，各参数的含义如下：rad(NO)：NO吸附速率，单位：mol/m2/s；Kad(NO):NO吸附反应速率常数,催化剂特性，单位：m/s；Ead(NO):NO吸附反应活化能,催化剂特性,单位：K；Tc：当前催化剂温度，单位：K；CNO：NO浓度，单位：mol/m3；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位；进一步，所述NO脱附模型为根据反应原理NO(S)->NO+S计算NO脱附速率，其中，S代表催化剂中的活性位，计算公式为：速率：式中，各参数含义如下：rde(NO)：NO脱附速率，单位：mol/m2/sε：覆盖度依赖因子，催化剂常数，无单位Kde(NO):NO脱附反应速率常数,催化剂特性，单位：mol/m2/sEde(NO):NO脱附反应活化能,催化剂特性，单位：KTc：当前催化剂温度，单位：K；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位；进一步，所述NO2吸附模型为根据反应原理NO2+S->NO2(S)计算NO2吸附速率，其中，S代表催化剂中的活性位，计算公式为：速率：式中，各参数的含义为：rad(NO2)：NO2吸附速率，单位：mol/m2/s；Kad(NO2):NO2吸附反应速率常数,催化剂特性，单位：m/s；Ead(NO2):NO2吸附反应活化能,催化剂特性,单位：K；Tc：当前催化剂温度，单位：K；CNO2：NO2浓度，单位：mol/m3；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位；进一步，所述NO2脱附模型为根据反应原理NO2(S)->NO2+S计算NO脱附速率，其中，S代表催化剂中的活性位，计算公式为：速率：式中，各参数含义如下：rde(NO2)：NO2脱附速率，单位：mol/m2/sε：覆盖度依赖因子，催化剂常数，无单位Kde(NO2):NO2脱附反应速率常数,催化剂特性，单位：mol/m2/sEde(NO2):NO2脱附反应活化能,催化剂特性，单位：KTc：当前催化剂温度，单位：K；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位；进一步，所述NO氧化为NO2模型为根据反应原理2NO+O2->2NO2计算NO2的氧化速率，计算公式为：速率：式中，各参数的含义为：rNO2：氧化反应速率KNO2:NO2氧化反应速率常数,催化剂特性，单位：mol/m2/sENO2:NO2氧化反应活化能,催化剂特性，单位：KTc：当前催化剂温度，单位：K；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位；pNO2：指数因子，催化剂特性，无单位；f(CO2)：基于O2的修正函数，无单位；进一步，所述NO2还原为NO模型为根据反应原理2NO2->2NO+O2计算NO的还原速率，计算公式为：速率：式中，各参数的含义为：rNO：还原反应速率KNO:NO还原反应速率常数,催化剂特性，单位：mol/m2/sENO:NO还原反应活化能,催化剂特性，单位：KTc：当前催化剂温度，单位：K；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位；pNO：指数因子，催化剂特性，无单位；f(CO2)：基于O2的修正函数，无单位；上述模型中，考虑废气和载体的热交换过程、载体和环境的散热过程，其中的Tc采用如下的温度模型计算得出：式中，各参数的含义如下：Ccat：催化剂比热容，单位：J/kg/KMcat：催化剂质量，单位：kgTc：催化剂温度，单位：KCEG：废气比热容，单位：J/kg/KMEG：废气质量流量，单位：kg/hTEG：废气温度，单位：Kf(Veh)：基于车速的修正函数，无单位Tamb：环境温度，单位：K本专利技术的优点在于：1.本专利技术为基于模型的NO2比例预估控制策略，通过模型能精确计算DOC后NO2及NO的含量，提高精确度，满足SCR模型需求，适用于基于模型的SCR控制策略。2.避免现有采用单一MAP因DOC特性导致工况变换时不能满足需求的问题。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：附图1示出了根据本专利技术实施方式的DOC反应模型输入输出示意图。附图2示出了根据本专利技术实施方式的根据DOC温度的NO和NO2平衡曲线图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。根据本专利技术的实施方式，提出基于模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模型的DOC后NO

【技术特征摘要】
1.基于模型的DOC后NO2％的预估方法，其特征在于，所述方法为将DOC径向均分为若干单元模块，对每个单元模块应用DOC反应模型来计算废气中NO浓度、NO2的浓度；废气中每一单元的NO和NO2的浓度相加得到DOC下游的NO和NO2浓度；从而可以预估DOC后NO2％；其中所述DOC反应模型包括NO吸附模型，NO脱附模型，NO2吸附模型、NO2脱附模型，NO氧化为NO2模型和NO2还原为NO模型。2.根据权利要求1所述的基于模型的DOC后NO2％的预估方法，其特征在于，根据DOC温度设定NO与NO2氧化还原化学平衡的平衡曲线，对根据DOC反应模型计算NO2％的计算结果进行限定；当计算结果未超出该平衡曲线限定时，以计算结果作为预估NO2％，当超出曲线限定时，以曲线限定结果作为预估NO2％。3.根据权利要求2所述的基于模型的DOC后NO2％的预估方法，其特征在于，所述NO吸附模型为根据反应原理NO+S->NO(S)计算NO吸附速率，其中，S代表催化剂中的活性位，该NO吸附速率的计算公式为：速率：式中，各参数的含义如下：rad(NO)：NO吸附速率，单位：mol/m2/s；Kad(NO):NO吸附反应速率常数,催化剂特性，单位：m/s；Ead(NO):NO吸附反应活化能,催化剂特性,单位：K；Tc：当前催化剂温度，单位：K；CNO：NO浓度，单位：mol/m3；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位。4.根据权利要求2所述的基于模型的DOC后NO2％的预估方法，其特征在于，所述NO脱附模型为根据反应原理NO(S)->NO+S计算NO脱附速率，其中，S代表催化剂中的活性位，该NO脱附速率的计算公式为：速率：式中，各参数含义如下：rde(NO)：NO脱附速率，单位：mol/m2/sε：覆盖度依赖因子，催化剂常数，无单位Kde(NO):NO脱附反应速率常数,催化剂特性，单位：mol/m2/sEde(NO):NO脱附反应活化能,催化剂特性，单位：KTc：当前催化剂温度，单位：K；θNO：催化剂NO吸附量，比值，无单位；θNO2：催化剂NO2吸附量，比值，无单位。5.根据权利要求2所述的基于模型的DOC后NO2％的预估方法，其特征在于，所述NO2吸附模型为根据反应原理NO2+S->NO2(S)计算NO2吸附速率，其中，S代表催化剂中的活性位，该NO2吸附速率的计算公式为：速率：式中，各参数的含义为：rad(NO2)：NO2吸附速率，单位：mol/m2/s；Kad(NO2):NO2吸附反应速率常数,催化剂特性，单位：m/s；Ead(NO2):NO2吸附反应活化能,催化剂特性,单位：K；Tc：当前催化剂温度，单位：K；CNO2：NO2浓度，单位：mol/m3；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振涛，王晓华，张军，曹庆和，张瑜，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37