[發(fā)明專利]柴油發(fā)動機尾氣凈化方法

有效

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• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103590876A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 莊志華;王伏;胡川;高先進;王維;周奇
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N9/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發(fā)明涉及柴油發(fā)動機，尤其是一種柴油發(fā)動機尾氣凈化方法。

背景技術

柴油發(fā)動機（以下簡稱柴油機）扭矩和功率都比較大，是目前重要的一種車用發(fā)動機。柴油發(fā)動機的尾氣處理主要有SCR技術（選擇性催化還原法）和EGR技術（廢氣再循環(huán)法）。

中國專利申請CN102191980A公開了一種用于內燃機廢氣后處理的SCR催化器運行方法，該方法為了減少廢氣中NOx對還原劑進行添加，并且借助模型計算應添加還原劑的需要量。當在SCR催化器下游的測量NOx傳感器數(shù)值和在SCR催化器下游的模擬NOx數(shù)值之間的偏差在可規(guī)定的閾值之上時，對還原劑的投放量進行相應的調整，使得上述偏差調整到規(guī)定閾值之內。

中國專利申請CN102619601A公開了一種電控柴油機SCR系統(tǒng)及其控制方法，該方法主要以轉速及轉矩的二維網(wǎng)格、排溫及空速的二維網(wǎng)格為基點，與原機的NOx排放量、NOx轉化效率相對應，得到穩(wěn)態(tài)工況下尿素噴射量，并在SCR穩(wěn)態(tài)控制策略的基礎上，利用氨氣儲存函數(shù)及NH3的吸附、解吸附函數(shù)所構成的修正模型對穩(wěn)態(tài)工況中尿素噴射量進行修正，得到瞬態(tài)工況下SCR的控制策略。

中國專利申請CN1804378A公開了一種還原劑計量給予系統(tǒng)，用于在機用車輛的SCR系統(tǒng)中使用。其中的基礎計量給予模塊基于NOx反饋信號來計算在SCR系統(tǒng)的SCR催化劑之前注入的所需的還原劑的量，并考慮催化器的儲氨特性，最終基于所需的還原劑量向還原劑計量機構發(fā)信號以周期性的注入適量的還原劑。

現(xiàn)有的SCR控制策略主要是根據(jù)工程師的標定經(jīng)驗，來確定柴油發(fā)動機的原機排放量和SCR還原劑投放量基本值，同時根據(jù)NOx傳感器反饋值閉環(huán)控制實際還原劑的投放量。并不涉及到常用工況改變時的應對措施。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種柴油發(fā)動機尾氣凈化方法，對于柴油機尾氣處理裝置中的還原劑投放量，綜合考慮了柴油機的實際常用工況，控制器能夠監(jiān)控發(fā)動機的運行工況，當發(fā)現(xiàn)柴油機常用工況發(fā)生改變或者當前數(shù)據(jù)不符合實際常用工況時，在柴油機上電過程中選擇最佳的柴油機MAP（脈譜）和還原劑投放量MAP，兼顧柴油機的燃油消耗和實際NOx（氮氧化物）的排放。本發(fā)明采用的技術方案是：一種柴油發(fā)動機尾氣凈化方法，包括以下步驟：

a.分別根據(jù)柴油機不同的常用工況，建立優(yōu)化數(shù)學模型，使得在滿足車輛要求和法規(guī)要求的前提下，柴油機油耗和還原劑投放量達到最優(yōu)，對應柴油機多種不同的常用工況，形成多組柴油機運行MAP和尾氣后處理裝置還原劑投放量MAP；

b.在柴油機的實際運行過程中，先確定一個尾氣處理裝置還原劑投放量的基本值，然后對上述還原劑投放量基本值進行瞬態(tài)修正，得到最終的尾氣處理裝置還原劑投放量；

c.在柴油機每次的運行過程中，獲取柴油機工況分布概率數(shù)據(jù)并保存到控制器中；

d.讀取最近柴油機工況分布概率數(shù)據(jù)，并與當前運行數(shù)據(jù)對應的常用工況范圍做比較，當發(fā)現(xiàn)柴油機實際運行常用工況與目前所用數(shù)據(jù)標示的預存常用工況有偏差時，將整個柴油機運行MAP和尾氣處理裝置還原劑投放量MAP都切換到符合實際常用工況的數(shù)據(jù)。

進一步地，步驟a中，所述分別根據(jù)柴油機不同的常用工況，建立優(yōu)化數(shù)學模型具體包括：

分別根據(jù)柴油機不同的常用工況，綜合考慮柴油機性能和尾氣處理裝置性能，以最優(yōu)的柴油機燃油消耗和尾氣處理裝置中還原劑投放量為目標函數(shù)，法規(guī)規(guī)定的NOx、PM排放量和車輛動力性指標為約束條件，建立優(yōu)化數(shù)學模型。

進一步地，步驟b中，根據(jù)催化器溫度和廢氣溫度對還原劑投放量基本值進行瞬態(tài)修正。

進一步地，步驟c中，在柴油機每次的運行過程中，通過周期性地記錄柴油發(fā)動機的實際運行工況，在柴油機控制器下電前將得到的工況點數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，以獲取柴油機工況分布概率數(shù)據(jù)并保存到控制器中。

進一步地，步驟d中，所述讀取最近柴油機工況分布概率數(shù)據(jù)，并與當前運行數(shù)據(jù)對應的常用工況范圍做比較，讀取與比較的時刻是在柴油機每次上電過程中。

上述方法能夠保證柴油機在實際運行過程中，尾氣排放在法規(guī)規(guī)定的范圍內，防止出現(xiàn)滿足排放認證的車輛在實際運行過程中，實際排放量超過法規(guī)規(guī)定的限值的現(xiàn)象。同時，保證柴油機油耗和還原劑投放量在當前排放要求下的最優(yōu)消耗。

附圖說明

圖1為柴油機匹配還原劑投放系統(tǒng)布置示意圖。

圖2為還原劑投放量控制策略示意圖。

圖3為兩種不同應用場合下柴油機工況分布概率圖。