基于HC累积效应的EHC加热控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于HC累积效应的EHC加热控制方法及系统，该方法首先确认后处理系统是否存在提温需求，当确认存在，记录HC排放质量流量并利实时计算DOC上的实际HC累积/脱除速率，然后通过积分得到DOC上的HC累积质量并进一步计算出这部分HC的累积放热量，同时确定目标提温时间并计算出这段时间内的EHC最大发热量，并计算提温至SCR载体高效温度窗口下限值所需的总目标能量，当HC氧化放热量和目标提温时间内的EHC发热量之和大于总目标能量，则EHC加热释放条件满足，随后进行闭环控制，当检测到SCR载体温度是否超过监测值，EHC加热功能的停止，后处理系统的冷启动加热需求被满足。本发明专利技术能够解决传统低压系统EHC加热功率较低，提温能力有限的问题。提温能力有限的问题。提温能力有限的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于HC累积效应的EHC加热控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及柴油机后处理系统快速提温
，特别涉及一种基于HC累积效应的EHC加热控制方法及系统。

技术介绍

[0002]发动机排气中含有氮氧化物(简称NO
x
)这种有害物质，NO
x
是发动机吸入气缸内的空气中的N2和O2在高温下的反应产物，其主要成分是NO和NO2。发动机的排放法规对NO
x
的排放量进行了限制，并且规定了不同程度的限值。
[0003]尿素选择性催化还原技术(简称Urea
‑
SCR技术)是发动机控制NO
x
排放的主要技术，该技术最常见的形式是：利用尿素水溶液分解产生氨气(NH3)，并且在SCR催化器的作用下，氨气与NO
x
发生选择性催化还原反应，生成氮气和水后排入大气，通过向柴油机的排气中喷入不同的尿素量，对NO
x
的排放量实现有效控制。
[0004]温度低于187℃时尿素的水解和热解反应不能充分发生，同时SCR反应在温度低于250℃的条件下亦不能充分发生，因此冷启动阶段的NO
x
排放控制的主要难点在于后处理系统由于温度过低完全不能正常发挥催化转化效果。通常需要通过以下手段提升冷启动阶段的排放控制能力：其一是迅速缩短冷启动到后处理系统正常工作温度的时间历程；其二是降低冷启动阶段的发动机排放水平；其三是通过诸如(稀薄NO
x
捕集)LNT或(被动NO
x
>吸脱附)PNA等技术手段在后处理系统未工作时吸附当前的排放污染物。
[0005]为了迅速缩短车辆冷启动到后处理系统正常工作温度的时间历程，电加热催化器(简称EHC)是目前常用的一种技术手段。但是，传统车辆的12V或24V供电系统能够给EHC提供的加热功率相对有限，往往不足以起到快速将后处理系统加热到目标温度的效果，同时EHC的加热用电来自于发动机做功带动发电机发电，能量利用率限制在热功转化效率以下，高频率使用EHC对油耗非常不友好。
[0006]另一种被普遍采用的后处理系统提温技术手段是燃油后喷技术，该技术通过在燃烧后期往汽缸中喷入一定量的燃油，使其随着排气进入柴油机氧化催化器(简称DOC)中，随后在DOC的强氧化催化作用下与排气中O2的发生反应产生热量从而提高排气温度。但是这一技术手段依旧受限于DOC的起燃温度，如果DOC载体温度并未达到起燃温度则氧化反应难以发生。
[0007]传统的EHC加热方式往往在发动机启动的同时开始工作，导致DOC在达到起燃温度前的时间有所降低，HC得不到充分的积累，使得EHC的放热速率始终不能有效提升，减慢了后处理系统在冷启动阶段的提温速率。同时传统的燃油后喷控制策略没有对DOC的实时吸附能力进行评估，过多的HC无法被DOC有效吸附从而容易造成HC排放偏高，而传统加热方式下的EHC过早介入往往会导致无法有效利用低温条件下DOC更强的HC吸附能力。

技术实现思路

[0008]基于此，本专利技术的目的是提出一种基于HC累积效应的EHC加热控制方法及系统，从
而有效弥补传统低压系统EHC加热功率较低，提温能力有限的不足，进而为冷启动阶段的NO
x
排放的有效控制奠定温度基础。
[0009]本专利技术一方面提出一种基于HC累积效应的EHC加热控制方法，所述方法包括：
[0010]S1：获取后处理系统的工作状态，以根据所述后处理系统的工作状态判断后处理系统是否存在提温需求；
[0011]S2：若所述后处理系统存在提温需求，则对发动机启动后的HC排放质量流量进行积分运算，得到DOC上的HC累积质量和HC累积放热量；
[0012]S3：判断所述HC累积放热量与目标提温时间内的EHC放热量之和是否大于总目标能量；
[0013]S4：若所述HC累积放热量与目标提温时间内的EHC放热量之和大于总目标能量，则判定EHC加热功能释放条件满足，此时设定EHC加热功率；
[0014]S5：每隔第一预设时间记录SCR载体温度和温升速率；
[0015]S6：判断所述SCR载体温度是否大于第一预设温度阈值，所述第一预设温度阈值为高效温度窗口下限值与第二预设温度调整阈值之和；
[0016]S7：若所述SCR载体温度大于第一预设温度阈值，则控制EHC加热停止；
[0017]S8：若所述SCR载体温度小于或等于第一预设温度阈值，则判断所述温升速率是否大于第一预设温升速率阈值；
[0018]S9：若所述温升速率大于第一预设温升速率阈值，则以第一预设调节功率阈值降低EHC加热功率，并重复步骤S5至步骤S6；
[0019]S10：若所述温升速率小于或等于第一预设温升速率阈值，则判断所述温升速率是否大于第二预设温升速率阈值；
[0020]S11：若所述温升速率大于第二预设温升速率阈值，则以第一预设燃油后喷量阈值增加燃油后喷量，并重复步骤步骤S5至步骤S6；
[0021]S12：若所述温升速率小于或等于第二预设温升速率阈值，则直接重复步骤S5至步骤S6，直至所述SCR载体温度大于第一预设温度阈值。
[0022]综上，根据上述的基于HC累积效应的EHC加热控制方法，该方法可以在EHC加热能力有限的情况下，通过促使DOC将达到起燃温度前存储的HC短时间集中氧化释放的大量热量增强热管理控制系统对后处理系统的提温性能，该方法可帮助实现后处理系统的快速提温，使得SCR系统达到启喷温度的时间提前从而更为有效的控制冷启动阶段的尾管NO
x
排放，同时可更为有效地利用DOC在低温条件下的HC吸附能力控制HC排放，该方法大大提高了系统化学能和电能的能量利用率，对提升整车的燃油经济性和排放性能均有明显效果。
[0023]在本专利技术较佳实施例中，所述获取后处理系统的工作状态，以根据所述后处理系统的工作状态判断后处理系统是否存在提温需求的步骤包括：
[0024]获取DOC前温度传感器的温度值和DOC后温度传感器的温度值，并根据所述DOC前温度传感器的温度值和所述DOC后温度传感器的温度值计算得到平均温度值；
[0025]判断所述平均温度值是否小于DOC起燃温度；
[0026]若所述平均温度值小于所述DOC起燃温度，则判定所述后处理系统存在提温需求。
[0027]在本专利技术较佳实施例中，所述判断所述HC累积放热量与目标提温时间内的EHC放热量之和是否大于总目标能量的步骤包括：
[0028]利用EHC加热功率、排气质量流量以及DOC载体载体温度确定目标提温时间以及在所述目标提温时间内的EHC放热量；
[0029]根据当前SCR载体温度计算提温至SCR载体高效温度窗口下限值所需的总目标能量。
[0030]在本专利技术较佳实施例中，所述利用EHC加热功率、排气质量流量以及DOC载体载体温度确定目标提温时间以及在所述目标提温时间内的EHC放热量的步骤包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于HC累积效应的EHC加热控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1：获取后处理系统的工作状态，以根据所述后处理系统的工作状态判断后处理系统是否存在提温需求；S2：若所述后处理系统存在提温需求，则对发动机启动后的HC排放质量流量进行积分运算，得到DOC上的HC累积质量和HC累积放热量；S3：判断所述HC累积放热量与目标提温时间内的EHC放热量之和是否大于总目标能量；S4：若所述HC累积放热量与目标提温时间内的EHC放热量之和大于总目标能量，则判定EHC加热功能释放条件满足，此时设定EHC加热功率；S5：每隔第一预设时间记录SCR载体温度和温升速率；S6：判断所述SCR载体温度是否大于第一预设温度阈值，所述第一预设温度阈值为高效温度窗口下限值与第二预设温度调整阈值之和；S7：若所述SCR载体温度大于第一预设温度阈值，则控制EHC加热停止；S8：若所述SCR载体温度小于或等于第一预设温度阈值，则判断所述温升速率是否大于第一预设温升速率阈值；S9：若所述温升速率大于第一预设温升速率阈值，则以第一预设调节功率阈值降低EHC加热功率，并重复步骤S5至步骤S6；S10：若所述温升速率小于或等于第一预设温升速率阈值，则判断所述温升速率是否大于第二预设温升速率阈值；S11：若所述温升速率大于第二预设温升速率阈值，则以第一预设燃油后喷量阈值增加燃油后喷量，并重复步骤步骤S5至步骤S6；S12：若所述温升速率小于或等于第二预设温升速率阈值，则直接重复步骤S5至步骤S6，直至所述SCR载体温度大于第一预设温度阈值。2.根据权利要求1所述的基于HC累积效应的EHC加热控制方法，其特征在于，所述获取后处理系统的工作状态，以根据所述后处理系统的工作状态判断后处理系统是否存在提温需求的步骤包括：获取DOC前温度传感器的温度值和DOC后温度传感器的温度值，并根据所述DOC前温度传感器的温度值和所述DOC后温度传感器的温度值计算得到平均温度值；判断所述平均温度值是否小于DOC起燃温度；若所述平均温度值小于所述DOC起燃温度，则判定所述后处理系统存在提温需求。3.根据权利要求1所述的基于HC累积效应的EHC加热控制方法，其特征在于，所述判断所述HC累积放热量与目标提温时间内的EHC放热量之和是否大于总目标能量的步骤包括：利用EHC加热功率、排气质量流量以及DOC载体载体温度确定目标提温时间以及在所述目标提温时间内的EHC放热量；根据当前SCR载体温度计算提温至SCR载体高效温度窗口下限值所需的总目标能量。4.根据权利要求3所述的基于HC累积效应的EHC加热控制方法，其特征在于，所述利用EHC加热功率、排气质量流量以及DOC载体载体温度确定目标提温时间以及在所述目标提温时间内的EHC放热量的步骤包括：DOC载体温度预估模型以DOC入口排气温度、DOC出口排气温度和排气质量流量为输入，对低温条件下的DOC载体温度进行计算；
DOC载体温度预估模型以EHC额定加热功率、DOC载体温度和排气质量流量为输入，通过查后处理目标提温时间标定MAP获得当前DOC载体温度条件下的目标提温时间；基于当前的实际电瓶电压信号计算出EHC的实际加热功率后，将EHC的实际加热功率乘以目标提温时间以得到目标提温时间内的EHC放热量。5.根据权利要求3所述的基于HC累积效应的EHC加热控制方法，其特征在于，所述根据当前SCR载体温度计算提温至SCR载体高效温度窗口下限值所需的总目标能量的步骤包括：以传感器测得的SCR入口排气温度、SCR出口排气温度和排气质量流量为输入，利用建立的SCR载体温度预估模型计算出当前SCR的载体温度，比较当前SCR载体温度与SCR载体高效温度窗口下限值，通过载体比热容计算出载体提温所需的能量输入；基于热力学过程模型对SCR载体与排气换热的热效率进行计算，得到SCR入口排气所需具备的能量和SCR出口排气所具备的能量，依据当前SCR入口排气温度和SCR入口排气所需具备的能量计算出提升至载体高效温度窗口下限值所需的总目标能量。6.根据权利要求1所述的基于HC累积效应的EHC加热控制方法，其特征在于，所述后处理系统存在提温需求，则对发动机启动后的HC排放质量流量进行积分运算，得到DOC上的HC累积质量和HC累积放热量的步骤之后还包括：以排气质量流量、HC实时存储量计算值和DOC载体温度为输入计算实时脱附速率和最大吸附速率，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天田，郭华锋，王彬，田松，曾敏，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：