[发明专利]一种基于发动机氮氧排放的自适应的EGR控制方法

说明书

本发明公开了一种基于发动机氮氧排放的自适应的EGR控制方法，属于柴油机控制技术领域，该控制方法具体是由发动机原排氮氧排放值直接闭环的EGR阀开度闭环控制模型得到EGR阀开度控制量，加上由EGR阀期望开度估算模型得到的EGR阀开度目标量，得到最终的EGR阀开度目标。本发明通过EGR阀开度闭环控制模型，根据发动机尾管的氮氧排放值和后处理系统SCR催化还原的转化效率，直接对发动机原排进行自适应控制，对当前EGR阀开度值进行调整更新。采用本发明的技术方案后，能保证尾排NO_X满足排放要求的同时，大大地优化燃油经济性，实现高性价比的发动机系统。

技术领域

本发明属于柴油机控制技术领域，具体涉及一种基于发动机氮氧排放的自适应的EGR控制方法。

背景技术

随着世界范围内环保意识的持续提高，车辆排放法规日益严格。我国在2019年起在全国范围内，分阶段开始实施国6排放法规，预计2025年将实施更低排放限值标准。为了满足环保要求，先进的燃油喷射系统、进排气零部件、后处理、以及缸内燃烧技术等逐渐被整合成系统应用在柴油机上。氮氧化物是柴油发动机的主要污染排放物之一，一般采用缸内燃烧净化技术，以及后处理技术来满足排放法规对排放限值的要求。缸内燃烧净化技术在氮氧化物的排放控制上，就是使用废气再循环(EGR，Exhaust Gas Recirculation)技术，它是目前公认的降低柴油机缸内燃烧产生NO_X排放的有效措施。后处理技术在氮氧化物排放控制上，是使用选择性催化还原技术，也就是SCR技术。当前所有柴油机的设计开发，为满足柴油机尾管氮氧化物排放限值的法规要求，都是分别处理缸内燃烧氮氧化物和后处理发动机燃烧生成的氮氧化物；即在设计开发初期，先制定发动机原机氮氧化物目标，制定发动机各主要关键零部件技术参数，优化控制策略与标定，达到原先制定的氮氧化物目标值，之后，以此作为后处理SCR的设计指标，制定后处理零部件技术参数，再优化控制策略与标定参数，使尾管氮氧化物排放低于法规对排放要求的限值。

EGR系统的工作原理是控制进入EGR气道的废气量，使得一定量的废气流入进气歧管进行再循环，如此使得混合气中的惰性气体如水蒸气、N2和CO2等增加，而惰性气体一般比热容高，且不会燃烧放热，同时，惰性气体的引入使得混合气中氧浓度降低，使得反应速度降低，所以使得柴油机缸内油气混合物燃烧时的最高温度降低；抑制了氮氧化物(NO_X)的生成。

但是随着EGR率的增大，缸内残余废气增加，燃烧相位推迟、反应速度减慢，导致燃烧恶化，燃油经济性变差；同时EGR率引起的泵气损失也会增加油耗。

SCR技术是目前广泛应用的柴油机排放控制技术，即选择性催化还原技术，主要是针对氮氧化物的排放控制。该技术是利用还原剂(如尿素等)选择性地将氮氧化物还原为氮气和水的方法。为了有效地控制排放，都采用了高效的SCR技术，并由电控模块对其进行控制。电控系统能够根据发动机的实时工作状况，准确地将适量的尿素溶液喷入SCR装置前的发动机排气中。这个过程中将产生气化分解反应，从尿素溶液中释放氨气，对排气中的氮氧化物进行还原，从而有效地减少发动机的氮氧化物排放。

SCR对发动机氮氧化物排放物处理的效率取决于温度、空速(可以理解为发动机排气流过SCR后处理器所需的时间；空速越大，时间越短，氮氧化物还原反应时间越短，效率越低，反之亦反。)以及SCR催化剂种类以及配方。在排放控制开发流程上，一旦选定SCR催化剂种类以及配方，在足够的还原剂(氨气)下，氮氧化物的处理效率就取决于温度与空速。

发明内容