[发明专利]一种基于模型的NH3

说明书

一种基于模型的NH₃泄漏诊断方法，包括以下步骤：（1）建立SCR系统模型，预估SCR系统出口状态条件和NO_x转化效率；（2）通过下游NOx传感器计算NO_x转化效率；（3）依据系统特性筛选出适合进行NO_x转化效率差异对比的工况条件；（4）一旦进入工况条件并检测到模型和传感器的转化效率偏差超过限值且持续时间足够长后，开始停喷尿素；（5）记录下游NO_x传感器的测量值，并依据这一测量值计算NO_x转化效率和停喷后SCR系统累计消耗掉的储氨；（6）依据停喷后SCR系统累计消耗掉的储氨变化特征和NO_x转化效率的传感器计算值变化特征完成对系统转化效率过低原因的判断；（7）对外输出相应的判断结果：NH₃泄漏或者是NO_x泄漏。

技术领域

本发明涉及一种基于模型的NH₃泄漏诊断方法，属发动机废气排放技术领域。

背景技术

发动机排气中含有氮氧化物这种有害物质(简称NO_x)，其主要成分是NO和NO₂。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。

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，要求超过相应限值的车辆必须产生必要且有区别的反应动作，以此达到控制NO_x排放的目的。

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，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。由于NH₃传感器价格异常昂贵，目前商用SCR系统中几乎都没有配备NH₃传感器作为控制或诊断用途，而目前市面上所有的商用NO_x传感器均会对排气中的NH₃产生交叉敏感，一旦排气中存在NH₃泄漏，则会影响NO_X传感器的读数，如果系统采用的控制策略是基于下游NO_x传感器的闭环控制策略，则会对控制效果产生非常严重的影响。

现有的SCR系统还原剂供给量控制策略一般分为两种，一种是基于MAP的预控制结合传感器的闭环控制，另一种是基于模型的闭环控制，随着排放和OBD监控法规的日益加严，基于模型的控制由于其在控制精度和控制理论上的根本优势，越来越多地被采用。

图1所示为现有SCR系统结构示意图，SCR系统工作时，SCR控制单元(DCU)从CAN总线读取转速、扭矩、喷油量、冷却水温度、增压压力、进气温度、排气温度、NO_x传感器测得的上游NO_x浓度等信号，以此计算得到的SCR入口的各类状态参数及气体组分浓度，然后依据SCR系统热力学模型和化学反应动力学模型计算出系统所需的还原剂质量，再通过DCU 控制尿素泵和尿素喷嘴等执行机构准确的喷入相应的还原剂。同时，控制器接收SCR催化器上下游的温度传感器采集的温度信号以及NO_x传感器采集的催化器下游NO_x浓度信号，通过和基于NO_x传感器得到的上游NO_x浓度进行比较，得到SCR系统实时的NO_x转化效率，通过和SCR模型计算得到的NO_x转化效率至进行比对，做出是否需要进行NH₃泄漏诊断流程的判定。