[发明专利]一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法

摘要

本发明提供了一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法，通过获取发动机及催化器相关数据，然后通过数据建立排气流量计算模型、原机排放特性预测模型、催化器平均温度模型和催化器稳态反应率预测模型，最后形成添蓝喷射量控制数据。本发明所述的一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法中，通过建立上述稳态前馈策略，进而确定了添蓝的实际需求喷射量，为提高NOx转化效率奠定了基础。

主权项

一种柴油机SCR后处理稳态前馈控制方法，其特征在于：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_InjQb.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(d T_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)；M_NH3为NH3的摩尔质量(g/mol)；NSR为氨氮比，对于化学当量比，其值为1；4).根据理论需求喷射量和经过修正的目标转化率，再结合催化器的实时NH3反应率，可以得到稳态喷射流量的最终计算公式为：m_NH3,act＝m_NH3,ratel*λ/γ式中：m_NH3,act为最终的NH3喷射流量(mg/s)；λ为修正后的目标转化率(％)；根据最终计算结果控制添蓝喷射量。