基于工况预测的SCR排放控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及基于工况预测的SCR排放控制系统，包含工况预测子系统；地理信息系统；发动机模型子系统；SCR化学反应模型子系统；模型预测控制子系统；尿素喷射执行子系统。本发明专利技术还涉及控制方法，包含步骤：计算得到未来时刻的汽车的实际行驶工况；将未来时刻的汽车的实际行驶工况，转化为未来时刻的SCR系统的输入信息；计算得到未来时刻的SCR出口处的NOx排放量、NH3逃逸量；构建当前时刻的模型预测优化问题；然后计算得到当前时刻的最优尿素喷射请求量；将最优尿素喷射请求量执行于SCR系统。本发明专利技术显著减少瞬态工况对排放控制的压力；减少因系统外界干扰及模型失配对优化结果的影响，每一时刻都对未来时间段进行求解，并最终达到近似全局优化的效果。全局优化的效果。全局优化的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于工况预测的SCR排放控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及柴油机尾气净化处理的控制
，具体地涉及基于工况预测的SCR排放控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着数据技术的发展，根据当前时间时刻工况和历史工况，可以预测出未来车辆的短期工况。通过上述方法，车辆具备获取未来行驶工况的能力，短时间内的汽车未来工况可应用于汽车的实时控制中。
[0003]为了降低柴油机排放物对环境造成的污染，通行做法是采用尿素选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)技术，并自国IV排放阶段开始用来满足法规对NOx排放的要求。
[0004]SCR作为后处理系统的核心部分，其尿素喷射量的控制效果决定了NOx的排放是否达标。若SCR尿素喷射量过低，则间接导致NOx转换效率过低，存在排放不达标风险。若SCR尿素喷射量过大，则存在氨泄露的风险。
[0005]综上所述，需对尿素喷射量进行精准的控制。发动机的实际工作状况复杂多变，瞬态工况下工况突变，发动机空速、温度等参数剧烈变化，若尿素喷射量过多或过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工况预测的SCR排放控制系统，其特征在于：包含以下部分：工况预测子系统，用于根据当前时刻实际的汽车的实际行驶工况，计算得到未来时刻的汽车的所述实际行驶工况；所述实际行驶工况包含汽车的车速、加速度；地理信息系统，用于获取未来时刻汽车行驶的道路坡度；发动机模型子系统，用于接收来自所述工况预测子系统所输出的未来时刻的所述实际行驶工况，且接收来自所述地理信息系统的未来时刻的所述道路坡度，然后根据未来时刻的所述实际行驶工况、所述地理信息系统，预测未来时刻的转速、扭矩、汽车能量消耗；然后再根据所述转速、所述扭矩、所述汽车能量消耗，进一步预测未来时刻的SCR入口处的流量、NOx浓度、SCR床温；SCR化学反应模型子系统，用于建立SCR化学反应模型；然后根据未来时刻的所述SCR入口处的所述流量、所述NOx浓度、所述SCR床温，并结合尿素喷射量，计算得到未来时刻的SCR出口处的NOx排放量、NH3逃逸量；模型预测控制子系统，用于构建柴油机SCR排放模型预测优化问题；然后计算得到当前时刻的最优尿素喷射请求量；尿素喷射执行子系统，用于控制所述SCR系统执行当前时刻的所述最优尿素喷射请求量。2.根据权利要求1所述的基于工况预测的SCR排放控制系统，其特征在于：所述工况预测子系统包含工况类型数据库、工况聚类模块、工况识别模块、工况预测模块；其中：所述工况类型数据库中存储有样本工况；所述样本工况包括城市工况、郊区工况、高速工况；所述工况聚类模块用于提取每个所述样本工况的特征参数，然后将所述特征参数聚合成工况类型；所述工况类型包含第一类工况、第二类工况、第三类工况；所述工况识别模块用于根据当前的所述实际行驶工况，提取所述实际行驶工况的所述特征参数，然后结合所述工况聚类模块，识别出当前的所述实际行驶工况的所述实际行驶工况；所述工况预测模块用于建立关于所述第一类工况、所述第二类工况、所述第三类工况的状态转移矩阵；然后根据所述实际行驶工况，以及所述状态转移矩阵，计算得到未来时刻的汽车的所述实际行驶工况。3.根据权利要求2所述的基于工况预测的SCR排放控制系统，其特征在于：所述特征参数包含平均速度、最大速度、速度标准差、怠速时间、匀速时间、减速时间。4.根据权利要求3所述的基于工况预测的SCR排放控制系统，其特征在于：所述第一类工况为高速工况，包含如下特征：车速高于人工预设的车速上限阈值，且怠速时间低于人工预设的怠速时间下限阈值，且启停频率低于人工预设的启停频率下限阈值；所述第二类工况为郊区工况，包含如下特征：车速低于所述车速上限阈值，且高于人工预设的车速下限阈值，且启停频率高于所述启停频率下限阈值，且低于人工预设的启停频率上限阈值；所述第三类工况为城市拥堵工况，包含如下特征：车速低于所述车速下限阈值，且启停频率高于所述启停频率上限阈值，且怠速时间高
于人工预设的怠速时间上限阈值。5.根据权利要求4所述的基于工况预测的SCR排放控制系统，其特征在于：所述SCR化学反应模型子系统通过Eley
‑
Rideal机理、阿伦尼乌斯公式、质量守恒定律，以定量的形式对SCR内发生的化学反应进行表示，从而建立所述SCR化学反应模型。6.利用权利要求5所述的基于工况预测的SCR排放控制系统的基于工况预测的SCR排放控制方法，其特征在于：包含以下步骤S100.计算得到未来时刻的汽车的所述实际行驶工况；S200.将未来时刻的汽车的所述实际行驶工况，转化为未来时刻的所述SCR系统的输入信息；S300.计算得到未来时刻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周坤诚，周杰敏，陈玉俊，余建华，程欢，杨进，张衡，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：