一种SCR尿素喷射控制方法及尿素喷射系统与流程

一种scr尿素喷射控制方法及尿素喷射系统
技术领域
1.本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种scr尿素喷射控制方法及尿素喷射系统。


背景技术：

2.目前，国六柴油机后处理系统中，主要通过scr(选择性催化还原技术)降低发动机尾气中的no
x
，其工作原理为：喷射的尿素水溶液经过蒸发、热解、水解等步骤转化为nh3，nh3作为还原剂将no
x
转化为无污染的n2。因此降低no
x
排放可以降低污染，优化环境。精准的尿素喷射是降低no
x
排放的关键因素之一。
3.对于现阶段scr尿素喷射控制多采用氨存储闭环控制，所谓的氨储闭环控制为经过scr物理模型计算得到scr中实际氨存储值，通过氨存储目标值与实际氨存储值进行修正，然后再与前馈氨氮比确定得到最终的尿素喷射量。因此尿素喷射量由氨氮比计算得到，所以氨存储的建立与no
x
排放密切相关，这势必会导致no
x
排放低时，氨存储建立缓慢，难以尽快达到目标氨存储目标值，no
x
排放差的问题。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种scr尿素喷射控制方法及尿素喷射系统，用于快速补充scr中氨储存量，尽早地降低了nox排放。
5.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种scr尿素喷射控制方法，包括：
7.获取所述scr的氨储实际值和氨储目标值；
8.计算所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值；
9.判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否大于预设值；
10.当所述差值大于所述预设值时，基于所述scr的当前工况，确定所述scr允许的最大尿素喷射量并喷射。
11.获取scr的氨储实际值，然后与氨储目标值进行比较，将氨储目标值和氨储实际值做差，做差后得到的差值与预设值进行比较，当差值大于预设值时，则说明scr中氨储实际值很小，远小于该工况下的氨储目标值，此时应该按照scr上游温度和排气流量下允许的最大尿素喷射量喷射尿素，以达到快速补充scr中氨存储的效果，尽早地降低了nox排放。
12.可选地，所述氨储实际值具体通过以下方式确定：
13.获取所述scr的预设参数，基于所述scr物理模型确定所述scr中的所述氨储实际值。
14.可选地，所述scr的预设参数具体包括：scr温度、排气流量、scr上游氮氧化物浓度、氧气浓度和氨气浓度中的部分或全部。
15.可选地，所述最大尿素喷射量根据所述scr上游温度和排气流量确定。
16.可选地，判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否小于预设值；
17.当所述差值小于所述预设值时，基于所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值进行pid修正，以确定所述scr的尿素喷射量并喷射。
18.第二方面，本发明提供一种scr尿素喷射系统，包括：处理器以及存储器，其中，所述存储器存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理器执行时，使得所述处理器实行下列过程：
19.获取所述scr的氨储实际值和氨储目标值；
20.计算所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值；
21.判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否大于预设值；
22.当所述差值大于所述预设值时，基于所述scr的当前工况，确定所述scr允许的最大尿素喷射量并喷射。
23.可选地，所述处理器还用于：
24.获取所述scr的预设参数，基于所述scr物理模型确定所述scr中的所述氨储实际值。
25.可选地，所述scr的预设参数具体包括：scr温度、排气流量、scr上游氮氧化物浓度、氧气浓度和氨气浓度中的部分或全部。
26.可选地，所述最大尿素喷射量根据所述scr上游温度和排气流量确定。
27.可选地，所述处理器还用于：
28.判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否小于预设值；
29.当所述差值小于所述预设值时，基于所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值进行pid修正，以确定所述scr的尿素喷射量并喷射。
附图说明
30.图1为本发明实施例提供的一种后处理系统的结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的一种scr尿素喷射控制方法的流程图；
32.图3为本发明实施例提供的另一种scr尿素喷射控制方法的流程图；
33.图4为本发明实施例提供的一种scr尿素喷射控制方法中氨存储管理器的判断流程图；
34.图5为本发明实施例提供的一种scr尿素喷射系统的示意图；
35.图6为本发明实施例提供的另一种scr尿素喷射系统的示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.关于后处理系统参考图1，图1为后处理系统的结构示意图，在图1中，由左至右依次设置有doc(diesel oxidation catalyst，柴油机氧化催化器)、dpf(diesel particulate filter，颗粒捕捉器)、scr(selective catalytic reduction,选择性催化还原技术)、asc(氨泄漏催化剂)。其中温度传感器分别位于doc上游、dpf上游、scr上游、asc下
游。
38.如图2所示，第一方面，本发明实施例提供一种scr尿素喷射控制方法，包括：
39.s201：获取所述scr的氨储实际值和氨储目标值；
40.s202：计算所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值；
41.s203：判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否大于预设值；
42.s204：当所述差值大于所述预设值时，基于所述scr的当前工况，确定所述scr允许的最大尿素喷射量并喷射。
43.具体关于scr在不同工况下允许的最大尿素喷射量，是根据所述scr上游温度和排气流量确定的，也就是可以通过map图确定，而关于map图中的具体数据可以实验或是计算获得，例如，当scr上游温度为180℃、排气流量为500kg/h时，允许的最大尿素喷射量为600mg/s。
44.需要说明的是，获取scr的氨储实际值，然后与氨储目标值进行比较，将氨储目标值和氨储实际值做差，做差后得到的差值与预设值进行比较，当差值大于预设值时，则说明scr中氨储实际值很小，远小于该工况下的氨储目标值，此时应该按照scr当下工况下允许的最大尿素喷射量喷射尿素，以达到快速补充scr中氨存储的效果，尽早地降低了nox排放。
45.否则，获取所述scr的氨储实际值和氨储目标值；计算所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值；
46.判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否小于预设值；
47.当所述差值小于所述预设值时，基于所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值进行pid修正，以确定所述scr的尿素喷射量并喷射。
48.需要说明的是，通过传感器获取scr的氨储实际值，然后与氨储目标值进行比较，将氨储目标值和氨储实际值做差，做差后得到的差值与预设值进行比较，当差值小于预设值时，使用氨储目标值与氨储实际值的差值进行pid修正，经过pid修正氨氮比，并通过氨氮比确定scr的尿素喷射量。
49.pid控制算法是工业控制过程中普遍采用的一种控制方法，主要有以下原因：其一，由于pid控制器具有算法简单、固定的形式，而且在很宽的操作条件范围内能保持良好的鲁棒性和可靠性；其二，pid控制算法不需要了解被控对象的精确数学模型，只要计算目标值与控制值之间的偏差，控制算法容易实现。pid控制器采用3种不同控制作用的组合来跟踪被控对象的不同工作状态，减小了调节系统的动态误差，它具有结构简单、参数易于调整、动态和静态特性优良等显著优点，即使是在当今不断涌现出各种新的控制理论的时代，pid控制算法仍然在过程控制中占据着重要的位置。
50.pid控制算法是按偏差的比例(p-proportional)、积分(i-integral)和微分(d-derivative)的线性组合进行控制的方式。
51.pid控制就是将比例(p)、积分(i)及微分(d)经过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制。
52.如图3所示，氨储实际值具体通过以下方式确定：获取所述scr的预设参数，基于所述scr物理模型确定所述scr中的所述氨储实际值。
53.具体地，scr的预设参数具体包括：scr温度、排气流量、scr上游氮氧化物浓度、氧气浓度和氨气浓度中的部分或全部。
54.也就是，由scr温度、排气流量、scr上游no、no2、o2浓度和反馈的nh3浓度经过scr物理模型计算得到scr中实际的氨存储值，也就是氨储实际值。
55.继续参考图3，然后将氨储实际值与氨储目标值进入氨存储管理器中，进行判断，以确定scr需要喷射的尿素喷射量。
56.关于预设值是根据所述scr的温度和空速确定。
57.图4为本发明实施例提供的一种scr尿素喷射控制方法中氨存储管理器的判断流程图；如图4所示，包括如下步骤：
58.s401：获取所述scr氨储实际值和氨储目标值；
59.s402：计算所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值；
60.s403：判断所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值是否大于预设值，如果差值大于预设值，则执行s404；否则，执行s405；
61.s404：基于所述scr的当前工况，确定所述scr允许的最大尿素喷射量。也就是，当所述差值大于所述预设值时，基于所述scr上游温度和排气流量，确定所述scr允许的最大尿素喷射量。当差值大于预设值时，则说明scr中氨储实际值很小，远小于该工况下的氨储目标值，此时应该按照当前工况下的温度下即scr上游温度和排气流量，允许的最大尿素喷射量喷射尿素，以达到快速补充scr中氨存储的效果，进而有效地反应nox。
62.s405：基于所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值进行pid修正，确定所述scr的尿素喷射量。
63.下面关于本发明实施例中涉及的名词解释：nox为代表为no和no2的统称；氨气(nh3)和氮氧化物(no
x
)的摩尔比，也即体积分数比。
64.如图5所示，第二方面，本发明实施例提供的一种scr尿素喷射系统，包括：处理器501以及存储器502，其中，所述存储器存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理器执行时，使得所述处理器实行下列过程：
65.获取所述scr的氨储实际值和氨储目标值；
66.计算所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值；
67.判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否大于预设值；
68.当所述差值大于所述预设值时，基于所述scr的当前工况，确定所述scr允许的最大尿素喷射量并喷射。
69.可选地，所述处理器还用于：
70.获取所述scr的预设参数，基于所述scr物理模型确定所述scr中的所述氨储实际值。
71.可选地，所述scr的预设参数具体包括：scr温度、排气流量、scr上游氮氧化物浓度、氧气浓度和氨气浓度中的部分或全部。
72.可选地，所述最大尿素喷射量根据所述scr上游温度和排气流量确定。
73.可选地，所述处理器还用于：
74.判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否小于预设值；
75.当所述差值小于所述预设值时，基于所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值进行pid修正，以确定所述scr的尿素喷射量并喷射。
76.第三方面，如图6所示，本发明实施例提供的一种scr尿素喷射系统，包括：
77.氨储获取模块601，用于获取所述scr氨储实际值和氨储目标值；
78.氨存储管理器602，用于计算所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值；判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否大于预设值；
79.当所述差值大于所述预设值时，基于所述scr的当前工况，确定所述scr允许的最大尿素喷射量并喷射。
80.在一种可能的实现方式中，氨存储管理器602具体通过以下方式确定所述氨储实际值：
81.获取所述scr的预设参数，基于所述scr物理模型确定所述scr中的所述氨储实际值。
82.在一种可能的实现方式中，所述scr的预设参数具体包括：scr温度、排气流量、scr上游氮氧化物浓度、氧气浓度和氨气浓度中的部分或全部。
83.在一种可能的实现方式中，所述氨储目标值根据所述scr的温度和空速确定。
84.在一种可能的实现方式中，氨存储管理器602，判断所述氨储目标值与所述氨储实际值之间的差值是否小于预设值；
85.当所述差值小于所述预设值时，基于所述氨储目标值与所述氨储实际值的差值进行pid修正，以确定所述scr的尿素喷射量并喷射。
86.本发明实施例提供一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述车辆偏离报警方法的步骤。其中，可存储介质可以为非易失可存储介质。
87.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
88.本技术是参照根据本技术的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
89.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
90.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
91.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精
神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。