[发明专利]一种识别Urea-SCR系统尿素结晶临界状态的方法

权利要求书

1.一种识别Urea-SCR系统尿素结晶临界状态的方法，其特征在于，所述方法利用尿素结晶临界状态与尿素喷射量、排气质量流量、排气温度的强相关关系；基于目标车型的发动机-后处理系统开展尿素结晶临界状态确认试验获得尿素结晶风险分布图，并进一步得到尿素结晶风险因子阈值或者临界喷射量MAP，通过采集Urea-SCR系统实际运行过程中的尿素喷射量、排气质量流量、SCR入口温度，比较相应的实际值和限值，实现对尿素结晶临界状态的识别；

所述方法步骤如下：

（1）搭建发动机-后处理系统台架，通过读取ECU信号和台架设备信号，记录发动机转速、转矩、排气质量流量、SCR入口NOx浓度、SCR入口温度、尿素喷射量信息，作为试验工况点的特征参数标签；

（2）基于对Urea-SCR系统CFD仿真模拟结果的分析，初步确认系统尿素结晶可能发生的高风险区域，并在这些高风险区域附近合适的位置处打孔，通过内窥镜对后续开展的试验结果进行观测；

（3）尿素结晶临界状态确认试验开始前，让发动机-后处理系统在额定功率点运行30min，以确保试验开始前Urea-SCR系统内并无结晶存在，并拍照记录所有重点观测区域在试验开始前的结晶状态；

（4）选择一系列典型工况，对每个试验工况点分次进行不同尿素喷射量的尿素喷射试验，以确定该工况下尿素结晶发生的临界喷射量；

（5）在选定的试验工况点，按照预设的喷射量持续运行2h后，使用内窥镜对系统内部结晶情况进行可视化确认，并依据观测结果对该试验工况点的结晶风险进行评估，同时记录重点观测区域的拍照结果，按照尿素结晶风险状态的定义对每个试验工况点的结晶风险进行分类，并按照一定的格式要求整理好以便于绘制结晶风险分布图；

（6）将所有试验工况点的数据结果汇总，然后以每个试验工况点的温度值为横坐标，尿素喷射量与排气质量流量的比值，用β值表示，为纵坐标确定点的位置，并以该试验工况点的最终评价结果对应的颜色为该试验工况点进行着色；当所有试验工况点着色完成后，用直线或折线绘制出不同的色域；最终得到包含高风险区域、临界区域和低风险区域的结晶风险分布图；所述结晶风险分布图中，高风险区域用橙红色域表示，临界区域用黄色域表示，低风险区域用绿色域表示；

（7）以尿素喷射量与排气质量流量的比值作为结晶风险评价的特征值，将特征值与SCR入口温度之间的函数关系确定后，当Urea-SCR系统尿素结晶状态布图的临界曲线线性度较高时，尿素结晶临界状态可通过结晶风险因子判断；

（8）当系统尿素结晶状态布图的临界曲线难以线性拟合时，用固定的结晶风险因子对系统的临界结晶状态判断将会在部分工况下失准，此时需要通过标定出临界喷射量MAP来实现对临界结晶状态的预测：以排气质量流量与SCR入口温度值作为输入，查找临界状态MAP中对应的临界喷射量值，如果实际喷射量大于等于临界喷射量，则认为Urea-SCR系统当前存在尿素结晶风险；

所述典型工况的选取原则如下：

基于尿素分解的机理和目标Urea-SCR催化剂的化学反应温度特性，尿素结晶风险评估试验的温度范围选为200℃～400℃，其中低温点的温度间隔适当缩小，高温点适当放宽；目标温度确认后，对每个温度点设定不同的尿素喷射量进行结晶风险评估试验，尿素喷射量对应的氨氮比至少应为0.5～1.5，以覆盖尿素喷射量的常用喷射区间，单个温度点的喷射量变化不应少于3个，以保证至少能够观测到无风险、低风险、高风险三种尿素结晶风险状态；

所述低温点的温度间隔适当缩小至20℃间隔；所述高温点适当放宽至50℃间隔；

所述临界喷射量MAP是一个三维MAP，其对应的X轴、Y轴和Z轴分别为排气质量流量、SCR入口温度与尿素喷射量；通过稳态结晶试验下目标工况点的排气质量流量、SCR入口温度与临界喷射量，得到此三维MAP的点集数据，并通过插值获得其余排气质量流量与SCR入口温度下的临界喷射量；

所述无风险、低风险、高风险三种尿素结晶风险状态的定义如下：

（1）出现以下任一情况都归为高风险，在结晶风险分布图中为橙红色：

1）大量尿素结晶被观测到；

2）有成片的尿素溶液堆积；

3）存在一次DPF再生不能够完全清除的尿素结晶；

（2）出现以下任一情况都归为低风险，在结晶风险分布图中为黄色：

1）少量尿素结晶被观测到；

2）结晶较多，但一次DPF再生能够完全清除尿素结晶；

（3）出现无肉眼可见尿素结晶、或极少量的结晶都归为无风险，在结晶风险分布图中为绿色。