一種柴油機(jī)scr后處理變頻計(jì)量控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法，SCR控制單元DCU依據(jù)柴油機(jī)實(shí)際工況設(shè)定計(jì)量設(shè)備的噴射頻率和工作的占空比，根據(jù)所述噴射頻率和占空比控制計(jì)量設(shè)備進(jìn)行噴射還原劑。本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有雙參數(shù)控制（噴射頻率和工作的占空比）、計(jì)量噴射精度高，避免了低負(fù)荷工況的還原劑噴射過(guò)少或者噴不出和中高負(fù)荷工況的還原劑噴射過(guò)量而形成的二次污染問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柴油機(jī)尾氣氮氧化物排放污染控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)以其較高的熱效率和較低的廢氣排放在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但其較高的氮氧化物(NOx)排放是長(zhǎng)期困擾人們的一個(gè)問(wèn)題。選擇催化還原技術(shù)(SCR)是控制柴油機(jī)氮氧化物排放的有效方法，SCR通常使用一定濃度的還原劑噴入柴油機(jī)排氣中，與其中的氮氧化物在SCR催化器中進(jìn)行選擇性催化還原反應(yīng)降低NOx排放到大氣環(huán)境中的濃度。而SCR還原劑添加量的控制精度高低直接影響下游的SCR催化器對(duì)氮氧化物的凈化能力。
[0003]通常，SCR后處理的還原劑添加系統(tǒng)采用專(zhuān)業(yè)的泵或氣助式添加系統(tǒng)。其中，系統(tǒng)中的計(jì)量設(shè)備均設(shè)置為定頻噴射，還原劑的噴射量?jī)H僅根據(jù)系統(tǒng)控制單元(DCU)控制計(jì)量設(shè)備噴射的占空比實(shí)現(xiàn)定量添加?，F(xiàn)有的定頻計(jì)量在國(guó)IV及以下排放法規(guī)中，對(duì)重型柴油機(jī)/車(chē)的排放測(cè)試循環(huán)(ESC和ETC)僅在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中高負(fù)荷工況，并且排氣溫度在SCR催化器溫度窗口范圍內(nèi)時(shí)，SCR后處理系統(tǒng)才工作。此時(shí)，排氣流量大，NOx濃度高，計(jì)量設(shè)備的占空比設(shè)定較大，因此所需還原劑的噴射量完全可以滿(mǎn)足SCR催化器的凈化。
[0004]然而，實(shí)際道路工況主要發(fā)生在中低負(fù)荷。此時(shí)，排氣流量小，NOx濃度低。這就要求在實(shí)施國(guó)V及以上排放法規(guī)時(shí)，嚴(yán)格按照全球性技術(shù)法規(guī)《全球統(tǒng)一的重型車(chē)測(cè)試規(guī)程(WHDC)》中的全球統(tǒng)一穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)循環(huán)(WHSC)和全球統(tǒng)一瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)(WHTC)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行排放性后處理系統(tǒng)能測(cè)試。因此，在中低負(fù)荷工況時(shí)，SCR催化器需要的還原劑不多，對(duì)于定頻計(jì)量設(shè)備只能夠通過(guò)減小占空比調(diào)節(jié)添加量，而計(jì)量限采用較高頻率噴射，在低占空比時(shí)完全開(kāi)啟的時(shí)間非常短，易造成少?lài)娀驀姴怀龅默F(xiàn)象，嚴(yán)重降低計(jì)量精度。
[0005]因此，為保證在WHSC和WHTC測(cè)試循環(huán)中SCR還原劑添加系統(tǒng)的高精度和SCR催化器的凈化效率以及減少(或避免)因還原劑的過(guò)量噴射造成的二次污染，迫切需要采取一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在WHSC和WHTC測(cè)試循環(huán)中SCR還原劑添加系統(tǒng)的精度不高、SCR催化器的凈化效率不高以及可能因還原劑的過(guò)量噴射而造成的二次污染的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法，所述方法包括如下步驟:
[0008]第一步，柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)控制單元D⑶與柴油機(jī)的控制單元E⑶通訊并獲得所述柴油機(jī)的工況數(shù)據(jù)，包括進(jìn)氣流量、燃油消耗量、轉(zhuǎn)速，通過(guò)所述工況數(shù)據(jù)計(jì)算出還原劑的噴射頻率；[0009]第二步，所述DCU利用設(shè)置于SCR催化器上游的第一氮氧化物傳感器獲取所述柴油機(jī)的尾氣中的氮氧化物濃度，通過(guò)所述氮氧化物濃度計(jì)算出還原劑的理論噴射量；
[0010]第三步，所述DCU所述理論噴射量與所述噴射頻率，從標(biāo)定MAP圖中查找對(duì)應(yīng)的占空比數(shù)據(jù)，并將所述噴射頻率和占空比數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)量設(shè)備；
[0011]第四步，所述計(jì)量設(shè)備以接收到的所述噴射頻率和占空比數(shù)據(jù)為工作參數(shù)，向所述柴油機(jī)排氣管中噴射還原劑。
[0012]其中，所述方法還包括:
[0013]第五步，DCU獲取在所述SCR催化器下游的第二氮氧化物傳感器檢測(cè)的選擇催化還原后的氮氧化物排放濃度，當(dāng)所述選擇催化還原后的氮氧化物排放濃度超過(guò)一定限值后，D⑶計(jì)算出第一還原劑修正噴射量，跳到第三步。
[0014]其中，所述方法還包括:
[0015]第六步，D⑶獲取在所述SCR催化器下游的還原劑傳感器檢測(cè)的選擇催化還原后的還原劑泄漏量，當(dāng)所述還原劑泄漏量超過(guò)一定限值后，DCU計(jì)算出第一還原劑修正噴射量，跳到第三步。
[0016]本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有雙參數(shù)控制(噴射頻率和工作的占空比)、計(jì)量噴射精度高，避免了低負(fù)荷工況的還原劑噴射過(guò)少或者噴不出和中高負(fù)荷工況的還原劑噴射過(guò)量而形成的二次污染問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0018]圖2為本發(fā)明適用的柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中，1-SCR系統(tǒng)控制單元D⑶，2-柴油機(jī)E⑶控制單元，3_計(jì)量設(shè)備，4_還原劑傳感器，5-第一氮氧化物傳感器,6-SCR催化器,7-柴油機(jī)排氣管,8-第二氮氧化物傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解為此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021 ] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供了一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法，所述方法包括如下步驟:
[0022]SlOl，柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)控制單元D⑶與柴油機(jī)的控制單元E⑶通訊并獲得所述柴油機(jī)的工況數(shù)據(jù)，包括進(jìn)氣流量、燃油消耗量、轉(zhuǎn)速，通過(guò)所述工況數(shù)據(jù)計(jì)算出還原劑的噴射頻率；
[0023]S102，所述D⑶利用設(shè)置于SCR催化器上游的第一氮氧化物傳感器獲取所述柴油機(jī)的尾氣中的氮氧化物濃度，通過(guò)所述氮氧化物濃度計(jì)算出還原劑的理論噴射量；
[0024]S103，所述DCU所述理論噴射量與所述噴射頻率，從標(biāo)定MAP圖中查找對(duì)應(yīng)的占空比數(shù)據(jù)，并將所述噴射頻率和占空比數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)量設(shè)備；
[0025]S104，所述計(jì)量設(shè)備以接收到的所述噴射頻率和占空比數(shù)據(jù)為工作參數(shù)，向所述柴油機(jī)排氣管中噴射還原劑。[0026]本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有雙參數(shù)控制(噴射頻率和工作的占空比)、計(jì)量噴射精度高，避免了低負(fù)荷工況的還原劑噴射過(guò)少或者噴不出和中高負(fù)荷工況的還原劑噴射過(guò)量而形成的二次污染問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)時(shí)地進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)工況以及氮氧化物濃度發(fā)生變化時(shí)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)還原劑噴射量。
[0027]本發(fā)明用于柴油機(jī)尾氣氮氧化物選擇性催化還原系統(tǒng)還原劑變頻供給噴射的方法，主要通過(guò)SCR控制單元DCU依據(jù)柴油機(jī)實(shí)際工況設(shè)定計(jì)量設(shè)備的噴射頻率和工作的占空比。在具體實(shí)施例中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)柴油機(jī)處在怠速(650±50轉(zhuǎn)/分鐘)或小于30%的低負(fù)荷工況時(shí)，控制單元D⑶將計(jì)量設(shè)備的工作條件設(shè)為I?2Hz的低頻率和60?100%的占空比；當(dāng)柴油機(jī)處在30-60%中等負(fù)荷工況時(shí)，控制單元DCU將計(jì)量設(shè)備的工作條件設(shè)為3?5Hz的頻率和40?100%的占空比；當(dāng)柴油機(jī)處在大于60%的高負(fù)荷工況時(shí)，控制單元D⑶將計(jì)量設(shè)備的工作條件設(shè)為6?IOHz的頻率和5?100%的占空比。
[0028]其中，DCU獲取在所述SCR催化器下游的第二氮氧化物傳感器檢測(cè)的選擇催化還原后的氮氧化物排放濃度，當(dāng)所述選擇催化還原后的氮氧化物排放濃度超過(guò)一定限值后，D⑶計(jì)算出第一還原劑修正噴射量，跳到第三步。
[0029]本發(fā)明應(yīng)用的是SCR后處理閉環(huán)控制。因此，在SCR催化器下游的第二氮氧化物傳感器可以檢測(cè)在選擇催化還原后的氮氧化物排放濃度。當(dāng)?shù)诙趸飩鞲衅鳙@得氮氧化物濃度高于國(guó)家法規(guī)排放限值時(shí)，DCU控制單元會(huì)根據(jù)其控制程序作出提高還原劑噴射量修正，將修正后的噴射頻率和占空比發(fā)送給計(jì)量設(shè)備，向柴油機(jī)排氣管中噴射還原劑。
[0030]其中，D⑶獲取在所述SCR催化器下游的還原劑傳感器檢測(cè)的選擇催化還原后的還原劑泄漏量，當(dāng)所述還原劑泄漏量超過(guò)一定限值后，DCU計(jì)算出第一還原劑修正噴射量，跳到第三步。
[0031]本發(fā)明應(yīng)用的是SCR后處理閉環(huán)控制。因此，在SCR催化器下游的還原劑傳感器可以檢測(cè)在選擇催化還原后的還原劑泄露量。當(dāng)還原劑傳感器獲得還原劑泄露濃度高于國(guó)家法規(guī)排放限值時(shí)，DCU控制單元會(huì)根據(jù)其控制程序作出減少還原劑噴射量修正，將修正后的噴射頻率和占空比發(fā)送給計(jì)量設(shè)備，向柴油機(jī)排氣管中噴射還原劑。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 第一步，柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)控制單元D⑶與發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元E⑶通訊并獲得所述柴油機(jī)的工況數(shù)據(jù)，包括進(jìn)氣流量、燃油消耗量、轉(zhuǎn)速，通過(guò)所述工況數(shù)據(jù)計(jì)算出還原劑的噴射頻率； 第二步，所述DCU利用設(shè)置于SCR催化器上游的第一氮氧化物傳感器獲取所述柴油機(jī)的尾氣中的氮氧化物濃度，通過(guò)所述氮氧化物濃度計(jì)算出還原劑的理論噴射量； 第三步，所述DCU所述理論噴射量與所述噴射頻率，從標(biāo)定MAP圖中查找對(duì)應(yīng)的占空比數(shù)據(jù)，并將所述噴射頻率和占空比數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)量設(shè)備； 第四步，所述計(jì)量設(shè)備以接收到的所述噴射頻率和占空比數(shù)據(jù)為工作參數(shù)，向所述柴油機(jī)排氣管中噴射還原劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法，其特征在于，所述方法還包括: 第五步，DCU獲取在所述SCR催化器下游的第二氮氧化物傳感器檢測(cè)的選擇催化還原后的氮氧化物排放濃度，當(dāng)所述選擇催化還原后的氮氧化物排放濃度超過(guò)一定限值后，DCU計(jì)算出第一還原劑修正噴射量，跳到第三步。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柴油機(jī)SCR后處理變頻計(jì)量控制方法，其特征在于，所述方法還包括: 第六步，DCU獲取在所述SCR催化器下游的還原劑傳感器檢測(cè)的選擇催化還原后的還原劑泄漏量，當(dāng)所述還原劑泄漏量超過(guò)一定限值后，DCU計(jì)算出第一還原劑修正噴射量，跳到第三步。
【文檔編號(hào)】F01N3/20GK103775176SQ201410071941
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】資新運(yùn), 龐海龍, 俞妍, 卜建國(guó), 鄧成林, 張英鋒, 徐正飛, 張衛(wèi)鋒, 姚廣濤 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍事交通學(xué)院