[发明专利]柴油机SCR系统中使用的控制添蓝投放量的控制方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机SCR系统中使用的控制添蓝投放量的控制方法及控制装置，属于柴油机工程技术领域，具体地讲是一种柴油机SCR系统中添蓝流量控制方法及相应的添蓝投放控制装置。

背景技术

节能和环保是我国以及当今世界的工业技术领域的两个重要主题。目前，为了提高燃烧效率，柴油机燃烧室结构的优化技术已发挥到极致。但因燃烧优化却相应地升高了柴油机的NO_X的排放。

我国对于柴油机的排放标准制定了相应的法规。为了满足法规的要求，必须采取有效的技术措施，降低柴油机的NO_X的排放。根据目前的技术现状，要求柴油机达到(法规规定的第IV阶段和第V阶段)排放标准，只能依靠机外后处理予以辅助。对于我国实际情况，普遍认为我国重型柴油机实现第IV阶段标准的最佳技术路线是，通过优化燃烧，提高燃烧效率并使颗粒物排放达到法规要求，然后使用选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction)技术，降低因燃烧优化而升高的NO_X排放，即安装SCR系统进行后处理的所谓“SCR方案”。

SCR方案的技术原理是，根据柴油机的运行工况，在排气道投放适量的添蓝(Adblue)溶液，其与NO_X进行还原反应，实现降低NO_X的排放的目的。因此，添蓝投放量的控制方法，以及在线获取柴油机运行工况参数以实施投放量控制的方法，是SCR系统的关键技术。

发明内容

本发明的目的是设计一种柴油机SCR系统中使用的控制添蓝投放量的控制方法及控制装置，生成该柴油机的转速、转矩和添蓝投放量的三维矩阵，以在线获取柴油机实时运行工况参数，通过查询三维矩阵得到实时添蓝投放量，以实施投放量控制。

本发明的技术方案：本发明的柴油机SCR系统中使用的控制添蓝投放量的控制方法，其步骤是：

第一步：分别由转速和负荷按步长划分，得到转速与负荷的二维网格，以网格单元作为工况控制点；

第二步：根据万有特性数据中的转速、转矩、进气流量、排温、NO_X浓度和油耗数据，通过插值处理生成与步骤一中二维网格对应的转速、转矩、进气流量、排温、NO_X浓度和油耗的以矩阵形式表示的万有特性；

第三步：通过第二步的以矩阵形式表示的万有特性得到对应工况控制点上的排温和废气流量，进而获得对应的NO_X转化率；

第四步：通过对应的NO_X转化率和NO_X浓度得到添蓝投放量，生成该柴油机的转速、转矩和添蓝投放量的三维矩阵；

第五步：实时获得柴油机转速、转矩两个参数，由第四步的三维矩阵查询对应该工况条件下的添蓝投放量，实施投放量控制。

所述的柴油机SCR系统中使用的控制添蓝投放量的控制方法，第一步中转速和负荷的步长划分是：转速以小于等于200转/每分钟为步长划分，负荷以小于等于20％为步长划分。

一种实现上述方法的控制装置，包括单片机及外围电路，控制装置设有CAN总线接口，单片机通过柴油机电子控制器ECU的CAN总线接受柴油机工作状态的数据；存储器中存储该柴油机的转速、转矩和添蓝投放量的三维矩阵。

所述的控制装置中存储器的转速、转矩和添蓝投放量的三维矩阵是以转速小于等于200转/每分钟为步长，负荷以小于等于20％为步长划分得到的转速与负荷的二维网格为基准的。

本发明的优越性在于：

(1)提出一种基于万有特性和转化率特性的控制方法。这种方法是通过柴油机的万有特性建立以转速、转矩为坐标的控制点，并将添蓝流量表达为转速、转矩的函数。因此，SCR系统只需简单地通过获取柴油机转速和转矩，判断柴油机工况控制点，控制添蓝流量，将NO_X排放的控制在法规要求的范围内。

(2)提出一种可行的实现方式。这种方式是设计以单片机为主体构成的与柴油机电子控制器(ECU)独立的控制装置，装置通过柴油机电子控制器(ECU)的CAN总线接受柴油机工作状态的数据，获取转速和转矩参数。由单片机根据柴油机转速和转矩控制添蓝流量。这种方式不仅使得工况参数的获取简单，更主要是这种独立的方式，可以不改变柴油机控制系统的原有设计，直接配置SCR系统。

附图说明

图1是本发明控制方法原理逻辑框图。

图2是本发明控制装置结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。