[发明专利]一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油机技术领域，具体涉及一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法。

背景技术

随着排放法规的日益苛刻，选择性催化还原SCR技术已成为重型柴油机的必选技术之一。SCR作为一种主动尾气后处理技术，控制策略的优劣对其性能有显著的影响。目前SCR控制策略主要是基于数据表MAP的控制。此种控制策略在稳态运行工况下可以实现较好的控制效果，但瞬态过渡工况中的控制效果很难达到预期。此外，基于MAP的控制策略还存在标定工作量、通用性差等问题。为此，需要建立一种即适合工程应用，又具有一定通用性，且标定工作量少的控制策略。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法，以代替纯粹的基于MAP的计算流程，以此来提高策略的通用性，减少匹配标定工作量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法，包括以下步骤：

1).获取数据

获取发动机当前转速(rpm)、发动机当前扭矩/百分扭矩(Nm/％)、气缸前进气压力(kPa)、气缸前进气温度(℃)、冷却水温(℃)、增压压力(kPa)、大气压力(kPa)，采集催化器上游温度(℃)、催化器下游温度(℃)；

2).建立数据流量计算模型，包括以下四部分：

a.排气流量计算模型：

排气流量计算模型主要用于计算发动机当前的排气质量流量，此参数主要用于计算NOx的排放流量以及空燃比。在基于MAP的控制算法中，排气流量通常由发动机当前转速与喷油量的二维MAP查表得到。在本文的算法中，采用下式所示的关系计算得到：

m_ExhGas＝m_IntAir+m_InjQ

式中：m_ExhGas为发动机的实时排气质量流量(kg/h)；

m_IntAir为发动机的实时进气质量流量(kg/h)；

m_InjQ为小时燃油消耗率(kg/h)；

在排气流量特性模块中，利用计算得到的进气质量流量和小时燃油消耗率，可以计算实时空燃比：

AFR＝m_IntAir/m_InjQ

b.原机排放特性预测模型

通过对原机NOx排放特性的预测采用基于MAP的预测与传感器采集值相结合的方式建立原机排放特性预测模型；

c.催化器平均温度模型

该催化器平均温度模型用来评估催化器当前的实时平均温度，根据基于催化入口与出口的温度采集值来得到一个平均温度，用来表征催化器当前的平均热状态。平均表征温度的计算公式如下式所示：

T_avg＝T_us,sens+f(dT_ds,sens/T_us,sens)(T_ds,sens-T_us,sens)

式中：T_us,sens为催化器上游温度传感器采集信号(℃)；

T_ds,sens为催化器下游温度传感器采集信号(℃)；

d.催化器稳态反应率预测模型

催化器稳态反应率指发动机处于稳态运行工况、催化器活性状态基本稳态时，实际参与选择性催化还原反应的NH3与喷射添蓝的理论NH3含量之比，如下式所示：

γ＝n_NH3,scr/n_NH3,dos

式中：n_NH3,scr为参与选择性催化还原反应的NH3摩尔流量(mmol/s)；n_NH3,dos为喷射的添蓝中的理论NH3摩尔流量(mmol/s)；

3).稳态前馈控制算法

利用步骤2)中各种模型的输出结果计算稳态NH3喷射流量，理论需求的喷射流量的计算公式为：

m_NH3,ratel＝m_NOx,us*(M_NH3/M_NOx)*NSR

式中：m_NH3,ratel为NH3的理论需求喷射流量(mg/s)；

m_NOx,us为催化器入口的NOx排放流量(mg/s)；