一种SCR的控制方法及装置.pdf

本发明公开了一种SCR的控制方法及装置，所述方法包括获取发动机当前工况下，催化剂的目标转化效率；获取发动机当前工况下，催化剂的理论最大转化效率；比较所述目标转化效率与所述理论最大转化效率，选取较小者作为最终目标转化效率；根据最终目标转化效率确定尿素喷射量。该方法增加了催化剂理论最大转化效率的修正，将各工况催化剂的目标转化效率与理论最大转化效率做比较，选取较小者确定尿素喷射量，可以精确控制各工况的尿素喷射量，从而避免了发动机各工况下喷射过量尿素，降低了氨泄漏的风险。

权利要求书
1.  一种SCR的控制方法，包括：
获取发动机当前工况下，催化剂的目标转化效率；
其特征在于，还包括：
获取发动机当前工况下，催化剂的理论最大转化效率；
比较所述目标转化效率与所述理论最大转化效率，选取较小者作 为最终目标转化效率；
根据最终目标转化效率确定尿素喷射量。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标转化效 率为催化剂的理论目标转化效率。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取发动机当前 工况下，催化剂的理论目标转化效率和其修正因子；所述目标转化效 率为所述理论目标转化效率和所述修正因子的乘积。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述修正因子从 预设的催化剂转化效率的修正系数随发动机排气温度和排气流量变化 的迈普图中获取。

5.  根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述 理论目标转化效率从预设的催化剂转化效率随发动机转速和循环供油 量变化的迈普图中获取。

6.  根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述 理论最大转化效率从预设的催化剂理论最大转化效率随发动机排气温 度和空速变化的迈普图中获取。

7.  一种SCR的控制装置，其特征在于，包括：
采集单元，用于获取发动机当前工况下催化剂的目标转化效率和 理论最大转化效率；
控制单元，用于比较所述目标转化效率和所述理论最大转化效率 的大小，并根据较小者确定尿素喷射量。

8.  根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述采集单元还 用于获取发动机当前工况下，催化剂的目标转化效率的修正因子；
所述控制单元包括修正单元，所述修正单元用于根据所述修正因 子和所述目标转化效率获取修正后的目标转化效率；
所述控制单元用于比较所述修正后的目标转化效率和所述理论 最大转化效率，并根据较小者确定尿素喷射量。

9.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采集单元包 括监测单元和查找单元；
所述监测单元用于监测发动机当前的转速、循环供油量、排气温 度、排气流量及空速；
所述查找单元用于基于预设的催化剂转化效率迈普图查找与所 述转速和所述循环供油量对应的目标转化效率；基于预设的催化剂转 化效率的修正因子迈普图查找与所述排气温度和所述排气流量对应的 修正因子；基于预设的催化剂理论最大转化效率迈普图查找与所述排 气温度和所述空速对应的理论最大转化效率。

说明书一种SCR的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，特别是涉及一种SCR的控制方法 及装置。
背景技术
随着世界各国对发动机排放法规不断严格的要求，发动机排气后 处理技术也不断发展。我国将于2015年1月1日全面实施国Ⅳ排放法 规，为了满足国Ⅳ排放法规对碳烟和氮氧化物的限制，发动机主要利 用SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原系统)来降低 氮氧化物的排放。
SCR的基本工作原理为尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状 形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应， 生成所需的还原剂氨气，氨气在催化剂作用下将氮氧化物有选择性地 还原为氮气。
而，SCR中未参加反应的氨气，会排放到大气中，形成氨泄漏， 过多的氨泄漏不仅造成尿素的浪费，且会引发系列副反应，同时造成 二次污染问题。
目前，实际操作时，SCR的尿素喷射量通过下述方法确定：由发 动机转速、循环供油量可确定催化剂转化效率的主迈普，查询与发动 机当前工况对应的催化剂转化效率，作为目标转化效率，根据该目标 转化效率来确定尿素喷射量。
由于催化剂的转化效率还与排气温度、排气流量等因素相关，仅 根据上述方法无法精确发动机当前工况的催化剂转化效率，可能存在 所确定的催化剂转化效率高于当前工况下催化剂的理论最大转化效 率，从而计算得出的尿素喷射量高于实际尿素需求量，进而导致多余 喷射的尿素形成氨泄漏。
有鉴于此，如何避免在发动机各工况下喷射过量尿素，降低氨泄 漏风险，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种SCR的控制方法及装置，可以避免发动 机各工况下喷射过量尿素，降低氨泄漏风险。
为解决上述技术问题，本发明提供一种SCR的控制方法，包括：
获取发动机当前工况下，催化剂的目标转化效率；
获取发动机当前工况下，催化剂的理论最大转化效率；
比较所述目标转化效率与所述理论最大转化效率，选取较小者作 为最终目标转化效率；
根据最终目标转化效率确定尿素喷射量。
该SCR的控制方法，增加了催化剂的理论最大转化效率的修正， 将各工况催化剂的目标转化效率与理论最大转化效率做比较，选取较 小者确定尿素喷射量，由于考虑了各工况下催化剂的理论最大转化效 率，能够精确控制各工况的尿素喷射量，从而避免了发动机各工况下 喷射过量尿素，降低了氨泄漏的风险。
优选地，所述目标转化效率为催化剂的理论目标转化效率。
优选地，获取发动机当前工况下，催化剂的理论目标转化效率和 其修正因子；所述目标转化效率为所述理论目标转化效率和所述修正 因子的乘积。
优选地，所述修正因子从预设的催化剂转化效率的修正系数随发 动机排气温度和排气流量变化的迈普图中获取。
优选地，所述理论目标转化效率从预设的催化剂转化效率随发动 机转速和循环供油量变化的迈普图中获取。
优选地，所述理论最大转化效率从预设的催化剂理论最大转化效 率随发动机排气温度和空速变化的迈普图中获取。
本发明还提供一种SCR的控制装置，包括：
采集单元，用于获取发动机当前工况下催化剂的目标转化效率和 理论最大转化效率；
控制单元，用于比较所述目标转化效率和所述理论最大转化效率 的大小，并根据较小者确定尿素喷射量。
该装置与上述方法的原理一致，能够达到相同的技术效果。
优选地，所述采集单元还用于获取发动机当前工况下，催化剂的 目标转化效率的修正因子；
所述控制单元包括修正单元，所述修正单元用于根据所述修正因 子和所述目标转化效率获取修正后的目标转化效率；
所述控制单元用于比较所述修正后的目标转化效率和所述理论 最大转化效率，并根据较小者确定尿素喷射量。
优选地，所述采集单元包括监测单元和查找单元；
所述监测单元用于监测发动机当前的转速、循环供油量、排气温 度、排气流量及空速；
所述查找单元用于基于预设的催化剂转化效率迈普图查找与所 述转速和所述循环供油量对应的目标转化效率；基于预设的催化剂转 化效率的修正因子迈普图查找与所述排气温度和所述排气流量对应的 修正因子；基于预设的催化剂理论最大转化效率迈普图查找与所述排 气温度和所述空速对应的理论最大转化效率。
附图说明
图1为本发明所提供SCR的控制方法第一种实施例的流程图；
图2为图1所示SCR控制方法的控制原理示意图；
图3为本发明所提供SCR的控制方法第二种实施例的流程图；
图4为图3所示SCR控制方法的控制原理示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种SCR的控制方法及装置，可以避免发动 机各工况下喷射过量尿素，降低氨泄漏风险。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
为便于理解和描述简洁，下文结合SCR的控制方法及装置描述， 有益效果不再重复论述。
请参考图1-2，图1为本发明所提供SCR的控制方法第一种实施 例的流程图；图2为图1所示SCR控制方法的控制原理示意图。
该实施例中，SCR的控制方法包括如下步骤：
S11、获取发动机当前工况下，催化剂的目标转化效率和理论最 大转化效率；
本实施例提供SCR的控制装置，该装置可设置采集单元，该采集 单元用于获取发动机当前工况下催化剂的目标转化效率和理论最大转 化效率。
具体的方案中，所述目标转化效率为催化剂的理论目标转化效 率，可以从预设的催化剂转化效率随发动机转速和循环供油量变化的 迈普图中获取；同样地，所述理论最大转化效率可以从预设的催化剂 理论最大转化效率随发动机排气温度和空速变化的迈普图中获取。
这里，空速是指排气体积流量与SCR催化剂体积之比。
上述各迈普图可以通过小样试验台架测试取得，也可以通过仿真 计算取得。
相应地，所述装置的采集单元可包括监测单元和查找单元。
其中，监测单元用于监测发动机当前的转速、循环供油量、排气 温度和排气流量；发动机当前的空速可根据排气流量和预设的SCR的 催化剂体积获取。
查找单元用于基于预设的催化剂转化效率的迈普图查找与所述 转速和所述循环供油量对应的理论目标转化效率，并基于预设的催化 剂理论最大转化效率的迈普图查找与所述排气温度和所述空速对应的 理论最大转化效率。
其中，发动机的当前工况的各参数，即转速、循环供油量、排气 温度和排气流量，可以直接从发动机系统的监测单元中读取，也可以 设置专门的监测单元单独获取。
其中，采集单元也可以设置存储单元，将催化剂体积、前述催化 剂转化效率的迈普图和催化剂理论最大转化效率的迈普图预存于该存 储单元内，以备查找单元调用。当然，实际设置时，也可以将催化剂 体积和前述迈普图预存于发动机系统的存储单元内。
S12、比较所述目标转化效率和所述理论最大转化效率，选取较 小者作为最终目标转化效率；
S13、根据所述最终目标转化效率确定尿素喷射量。
SCR的控制装置还包括控制单元，获取所述目标转化效率和所述 理论最大转化效率后，该控制单元可比对两者的大小，并选取较小者 作为最终目标转化效率，以确定尿素喷射量。
SCR的工作原理为：尿素喷射单元喷射一定量的尿素水溶液至发 动机的排气管中，尿素液滴在高温排气作用下发生水解和热解反应， 生成所需的还原剂氨气，氨气在催化剂作用下将排气中的氮氧化物有 选择性地还原为氮气。
由上述SCR的工作原理可知，若知道发动机当前工况下催化剂的 转化效率，则可计算出所需要的氨气量，又，氮气由尿素生成，从而 根据所需氮气量可计算出尿素喷射量。
也就是说，上述确定催化剂的最终目标转化效率后，即可据此确 定尿素喷射量；尿素喷射量的确定方法如上所述，这里不再重复。
上述理论目标转化效率即为根据发动机的当前工况得到的催化 剂转化效率，获取理论目标转化效率后，再与当前排气温度和空速下 催化剂的理论最大转化效率进行对比，选取较小者作为最终目标转化 效率确定尿素喷射量。
该方法和装置，在现有基础上增加了催化剂的理论最大转化效率 的修正，考虑到了不同工况下排气温度和空速对催化剂转化效率的影 响，与背景技术相比，避免了因目标转化效率大于催化剂的理论最大 转化效率而过量喷射尿素导致的氨泄漏，能够更精确地控制各工况的 尿素喷射量，降低氨泄漏的风险。
针对上述实施例可作出进一步改进。
参考图3-4理解；图3为本发明所提供SCR的控制方法第二种实 施例的流程图；图4为图3所示SCR控制方法的控制原理示意图。
该实施例中，SCR的控制方法包括如下步骤：
S21、获取发动机当前工况下，催化剂的理论目标转化效率、理 论最大转化效率以及理论目标转化效率的修正因子；
S22、根据所述理论目标转化效率和所述修正因子获取目标转化 效率；
S23、比较所述目标转化效率和所述理论最大转化效率，选取较 小者作为最终目标转化效率；
S24、根据所述最终目标转化效率确定尿素喷射量。
从上述具体过程可知，该实施例提供的方法的步骤与第一实施例 基本相同，只是在步骤S11和步骤S12之间增加了对催化剂的理论目 标转化效率的修正。
由于催化剂的转化效率受排气温度(影响催化剂的活性)和排气 流量(影响催化剂与排气中氮氧化物的反应时间)影响，所以获取催 化剂的理论目标转化效率后，还可以基于排气温度和排气流量对其进 行修正，将修正后的理论目标转化效率作为目标转化效率，提高精确 性。
具体地，在获取发动机当前工况下催化剂的理论目标转化效率和 理论最大转化效率时，还获取理论目标转化效率的修正因子。
具体的方案中，所述修正因子可以从预设的催化剂转化效率的修 正系数随发动机排气温度和排气流量变化的迈普图中获取。
同样地，该迈普图可以通过小样试验台架测试取得，也可以通过 仿真计算取得。
相应地，所述装置的采集单元的查找单元基于催化剂转化效率的 修正因子迈普图查找与监测单元监测的排气温度和排气流量对应的修 正因子。
所述装置的控制单元还包括修正单元，该修正单元根据修正因子 和理论目标转化效率获取目标转化效率，并将该目标转化效率与理论 最大转化效率比对，根据两者中的较小者确定尿素喷射量。
其中，目标转化效率为修正因子与理论目标转化效率的乘积。
与第一实施例相比，该实施例在增加了催化剂的理论最大转化效 率的修正的基础上，还对催化剂的目标转化效率作了定性修正，调整 了温度过高或过低时的目标转化效率，进一步地降低了氨泄漏的风险。
以上对本发明所提供的一种SCR的控制方法及装置均进行了详 细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐 述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。 应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原 理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰 也落入本发明权利要求的保护范围内。