一种SCR储氨模型的修正系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种SCR储氨模型的修正系统及其方法，该系统包括DOC催化器、SCR催化器、尿素罐以及控制器，所述DOC催化器的出口端与SCR催化器的入口端连接，所述DOC催化器与SCR催化器的连接处设置有尿素喷嘴，所述尿素罐通过尿素泵与尿素喷嘴连接；所述SCR催化器上设置有温度传感器和NO

A modified system and method of SCR ammonia storage model

【技术实现步骤摘要】
一种SCR储氨模型的修正系统及其方法
本专利技术属于汽车排气后处理的
，具体涉及一种SCR储氨模型的修正系统及其方法。
技术介绍
目前Urea-SCR技术被认为是降低车用柴油机NOX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。现有的尿素喷射控制过程中，由于车辆行驶过程，工况变化很大，导致催化剂的温度和空速一直在急剧变化，从而影响到催化剂的储氨量，使得催化剂的转化效率发生变化，实际储氨量过小则会导致NOx转化效率过低，排放超过OBD限值，导致车辆限扭限速等问题；实际储氨量过大则会导致NH3泄露，NH3有剧毒。快速升温或者降温的动态工况下，由于催化剂实际储氨能力的变化，非常容易造成NOx排放超标或者NH3的大量泄漏。由此可知，保持高NOx转化效率和低NH3泄漏量SCR系统控制的关键技术，而其中最核心的关键则是能够准确修正SCR储氨模型，从而确保实际储氨量始终保持在目标储氨量附近。现有技术方案有专门针对瞬态工况修正喷射量的方法，但都不是很准确，修正效果不好，如专利号CN106837488B《一种尿素喷射控制方法、装置及SCR系统》，计算SCR催化器的当前温度，当前温度位于第一预设温度区域，则根据当前工况下SCR催化器的氨实际存储量以及氨饱和存储量之间的差异，对当前尿素喷射量进行修正；若当前温度位于第二预设温度区域，则根据NOx转化效率的变化，对当前尿素喷射量进行修正。上述方法只对瞬态过程进行了简单的修正，并不能准确修正储氨量，无法实现高NOx转化效率和低NH3泄露。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种SCR储氨模型的修正系统及其方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种SCR储氨模型的修正系统，包括DOC催化器、SCR催化器、尿素罐以及控制器，所述DOC催化器的出口端与SCR催化器的入口端连接，所述DOC催化器与SCR催化器的连接处设置有尿素喷嘴，所述尿素罐通过尿素泵与尿素喷嘴连接；所述SCR催化器上设置有温度传感器和NOX传感器，所述温度传感器和NOX传感器的数据输出端与控制器的数据输入端连接，所述控制器的控制信号输出端与尿素泵的控制信号输入端连接。上述技术方案中，所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在SCR催化器的入口端，所述第二温度传感器设置在SCR催化器的出口端。上述技术方案中，所述NOX传感器包括第一NOX传感器和第二NOX传感器，所述第一NOX传感器设置在SCR催化器的入口端，所述第二NOX传感器设置在SCR催化器的出口端。本专利技术还提供一种利用上述的SCR储氨模型的修正系统进行修正的方法，包括如下步骤：1)计算SCR内部温度、SCR内部温度变化量以及SCR空速，根据SCR内部温度和SCR空速查控制map得到初始目标储氨量A，根据SCR内部温度变化量和SCR空速查控制map得到修正系数K1；2)根据初始目标储氨量A和修正系数K1，计算得到目标储氨量B；3)根据第一NOX传感器监测的第一NOx体积浓度、第二NOX传感器监测的第二NOx体积浓度、上一时刻的实际储氨量、上一时刻的尿素喷射量以及排气质量流量计算实际储氨量mnh3；4)根据实际储氨量mnh3和目标储氨量B，计算得到尿素喷射量murea。上述技术方案中，所述步骤1)中，SCR内部温度为温度传感器监测的温度平均值。上述技术方案中，所述步骤1)中，SCR内部温度变化量由如下公式计算而得：ΔT＝T1-T2式中，ΔT为SCR内部温度变化量，单位为℃；T1为当前时刻的SCR内部温度，单位为℃；T2为上一时刻的SCR内部温度，单位为℃。上述技术方案中，所述步骤1)中，SCR空速由如下公式计算而得：S空＝Q排/VQ排＝M排/ρM排＝M燃+M进式中，S空为SCR空速，单位为s-1；Q排为排气体积流量，单位为m3/s；V为SCR体积，单位为m3；M排为排气质量流量，单位为kg/s；ρ为排气密度，kg/m3；M燃为燃油质量流量，单位为kg/s；M进为进气质量流量，单位为kg/s。上述技术方案中，所述步骤2)中，目标储氨量B由如下公式计算而得：B＝A*K1式中，B为目标储氨量，单位为g；A为初始目标储氨量，单位为g；K1为修正系数。上述技术方案中，所述步骤3)中，实际储氨量mnh3由如下方法计算而得：mnh3＝m’nh3+(m’urea*0.325/Murea*2-(n1-n2)*10-6*M排*1000/M)*Δy*Mnh3式中，mnh3为实际储氨量，单位为g；m’nh3为上一时刻的实际储氨量，单位为g；m’urea为上一时刻的尿素喷射量，单位为g/s；Murea为尿素的摩尔质量，单位为g/mol；n1为第一NOx体积浓度，单位为ppm；n2为第二NOx体积浓度，单位为ppm；M排为排气质量流量，单位为kg/s；M为排气摩尔质量，单位为g/mol；Δy为控制器的计算周期，Δy的取值为0.1～10s；Mnh3为NH3的摩尔质量，单位为g/mol。上述技术方案中，所述步骤4)中，尿素喷射量murea由如下公式计算而得：murea＝(B-mnh3)/Mnh3/2*Murea/0.325/Δy式中，murea为尿素喷射量，单位为g/s；B为目标储氨量，单位为g；mnh3为实际储氨量，单位为g；Mnh3为NH3的摩尔质量，单位为g/mol；Murea为尿素的摩尔质量，单位为g/mol；Δy为控制器的计算周期，Δy的取值为0.1～10s。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：其一，本专利技术SCR储氨模型的修正系统设计有温度传感器和NOX传感器，通过温度传感器测量可以获得SCR内部温度，通过NOx传感器测量可以获得SCR前NOx的体积浓度和SCR后的体积浓度，从而可以获得SCR内部温度、SCR内部温度变化量以及SCR空速。其二，本专利技术的修正方法可以计算出当前时刻的目标储氨量和实际储氨量，根据SCR内部温度变化量和SCR空速查控制map得到修正系数，，从而修正目标储氨量，根据实际储氨量和目标储氨量的偏差计算尿素喷射量，实现高的NOx转化效率和低的NH3泄露。其三，本专利技术的方法能够根据SCR内部温度变化来修正SCR的目标储氨量，能够对实时过程准确地进行储氨量修正，从而使得尿素喷射量更准确。附图说明图1为本实施例的SCR储氨模型的修正系统的结构示意图；图中：1-DOC催化器、2-SCR催化器、3-尿素罐、4-控制器、5-尿素喷嘴、6-尿素泵、7-温度传感器、7.1-第一温度传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SCR储氨模型的修正系统，其特征在于：包括DOC催化器(1)、SCR催化器(2)、尿素罐(3)以及控制器(4)，所述DOC催化器(1)的出口端与SCR催化器(2)的入口端连接，所述DOC催化器(1)与SCR催化器(2)的连接处设置有尿素喷嘴(5)，所述尿素罐(3)通过尿素泵(6)与尿素喷嘴(5)连接；所述SCR催化器(2)上设置有温度传感器(7)和NO

【技术特征摘要】
1.一种SCR储氨模型的修正系统，其特征在于：包括DOC催化器(1)、SCR催化器(2)、尿素罐(3)以及控制器(4)，所述DOC催化器(1)的出口端与SCR催化器(2)的入口端连接，所述DOC催化器(1)与SCR催化器(2)的连接处设置有尿素喷嘴(5)，所述尿素罐(3)通过尿素泵(6)与尿素喷嘴(5)连接；所述SCR催化器(2)上设置有温度传感器(7)和NOX传感器(8)，所述温度传感器(7)和NOX传感器(8)的数据输出端与控制器(4)的数据输入端连接，所述控制器(4)的控制信号输出端与尿素泵(6)的控制信号输入端连接。


2.根据权利要求1所述的SCR储氨模型的修正系统，其特征在于：所述温度传感器(7)包括第一温度传感器(7.1)和第二温度传感器(7.2)，所述第一温度传感器(7.1)设置在SCR催化器(2)的入口端，所述第二温度传感器(7.2)设置在SCR催化器(2)的出口端。


3.根据权利要求2所述的SCR储氨模型的修正系统，其特征在于：所述NOX传感器(8)包括第一NOX传感器(8.1)和第二NOX传感器(8.2)，所述第一NOX传感器(8.1)设置在SCR催化器(2)的入口端，所述第二NOX传感器(8.2)设置在SCR催化器(2)的出口端。


4.一种利用权利要求3所述的SCR储氨模型的修正系统进行修正的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)计算SCR内部温度、SCR内部温度变化量以及SCR空速，根据SCR内部温度和SCR空速查控制map得到初始目标储氨量A，根据SCR内部温度变化量和SCR空速查控制map得到修正系数K1；
2)根据初始目标储氨量A和修正系数K1，计算得到目标储氨量B；
3)根据第一NOX传感器(8.1)监测的第一NOx体积浓度、第二NOX传感器(8.2)监测的第二NOx体积浓度、上一时刻的实际储氨量、上一时刻的尿素喷射量以及排气质量流量计算实际储氨量mnh3；
4)根据实际储氨量mnh3和目标储氨量B，计算得到尿素喷射量murea。


5.根据权利要求4所述的修正方法，其特征在于：所述步骤1)中，SCR内部温度为温度传感器(7)监测的温度平均值。


6.根据权利要求4所述的修正方法，其特征在于：所述步骤1)中，SC...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯坦，陈旭，陈镇，何胜勇，许法亮，李鹏远，赵文冉，王启琛，李兴章，刘志辉，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42