[發(fā)明專利]一種發(fā)動機過渡工況的分段尿素噴射方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510366593.8
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105114157B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉興華;岳廣照;楊鵬;李聰;張金會
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種發(fā)動機過渡工況的分段尿素噴射方法，該方法適用于安裝有SCR(Selective Catalytic Reduction)選擇性催化還原系統(tǒng)的發(fā)動機，通過一種分段式尿素噴射方法，同時兼顧氮氧轉(zhuǎn)化效率和NH3泄漏不超標，尤其適用于氮氧排放增加時，可以通過該方法快速達到理想的氮氧轉(zhuǎn)化效率，并控制NH3泄漏不超標。主要包括四個基本步驟：獲取不同工況(轉(zhuǎn)速、扭矩、空速、排溫等)下氨氮比與氮氧轉(zhuǎn)化效率的對應關系，找到氮氧轉(zhuǎn)化效率的拐點；根據(jù)實際需求，確定合理的氨氮比和噴射時間；在不同工況下，設計不同氨氮比進行分段式尿素噴射，記錄不同氨氮比對應的NH3泄漏情況；考慮實際邊界條件和優(yōu)化目標，提出一種合理的分段式尿素噴射方法。

技術領域

本發(fā)明屬于發(fā)動機尾氣后處理技術領域，涉及到采用選擇性催化還原(SCR)技術的尾氣凈化技術，尤其是針對發(fā)動機氮氧排放不穩(wěn)定的情況下，當?shù)跖欧磐蝗辉龃髸r，采用分段式尿素噴射方法，使其快速達到理想的氮氧轉(zhuǎn)化效率并控制合理的NH3泄漏。

背景技術

隨著國家對環(huán)境保護的日益重視，柴油機排放物的治理顯得尤為重要，從2015年1月1日起中國將全面實施國四的排放標準。針對排放法規(guī)的升級，中國傾向于采用SCR選擇性催化還原技術。

SCR(選擇性催化還原系統(tǒng))是Selective(選擇性)、Catalytic(催化)、Reduction(還原)的英文縮寫。選擇性催化還原系統(tǒng)是一種被廣泛應用的技術，主要用于消除廢氣中的氮氧化物。SCR系統(tǒng)基本工作原理是當發(fā)動機燃燒后的廢氣進入排氣管的同時，由安裝在排氣管上的尿素噴射裝置將定量的尿素水溶液以霧狀形態(tài)噴入排氣管中，此時尿素液滴在高溫廢氣作用下發(fā)生水解和熱解反應，生成所需要的還原劑氨氣，氨氣在催化劑的作用下有選擇性地將氮氧化物還原為氮氣，實現(xiàn)降低氮氧化物的目的。

由于發(fā)動機運行過程是一個瞬態(tài)過程，氮氧排放也是一個瞬態(tài)過程，尿素噴射過少導致氮氧轉(zhuǎn)化效率不達標，尿素噴射過多導致NH3泄漏發(fā)生。目前工程上一般是通過穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的尿素噴射修正來改善氮氧轉(zhuǎn)化效率，在過渡工況時通過一種延時濾波方法，使尿素噴射稍微緩和，從而在一定程度上改善過渡過程的氮氧轉(zhuǎn)化效率，并控制合理的NH3泄漏。該方法的弊端是當?shù)跖欧磐蝗辉龃蠛?，由于尿素的噴射量的增幅小于氮氧增幅，這樣就需要相對較長的時間才可以達到理想的轉(zhuǎn)化效率。本專利旨在改善由于尿素噴射的不及時帶來的氮氧轉(zhuǎn)化效率需要較長時間才可以達到理想轉(zhuǎn)化效率的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要用于解決當?shù)跖欧旁黾訒r由于尿素噴射的不及時帶來的氮氧轉(zhuǎn)化效率需要較長時間才可以達到理想轉(zhuǎn)化效率的問題。通過一種分段式尿素噴射方法，同時兼顧氮氧轉(zhuǎn)化效率和NH3泄漏不超標，尤其適用于氮氧排放增加時，可以通過該方法快速達到理想的氮氧轉(zhuǎn)化效率，并控制NH3泄漏不超標。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種發(fā)動機過渡工況的分段尿素噴射方法。主要包括四個基本步驟：獲取不同工況(轉(zhuǎn)速、扭矩、空速、排溫等)下氨氮比與氮氧轉(zhuǎn)化效率的對應關系，找到氮氧轉(zhuǎn)化效率的拐點；根據(jù)實際需求，確定合理的氨氮比和噴射時間；在不同工況下，設計不同氨氮比進行分段式尿素噴射，記錄不同氨氮比對應的NH3泄漏情況；考慮實際邊界條件和優(yōu)化目標，提出一種合理的分段式尿素噴射方法。

上述一種發(fā)動機過渡工況的分段尿素噴射方法，其特征在于：獲取不同工況(轉(zhuǎn)速、扭矩、空速、排溫等)下氨氮比與氮氧轉(zhuǎn)化效率的對應關系，找到氮氧轉(zhuǎn)化效率的拐點。該拐點的判定一般根據(jù)兩種方法，第一種是根據(jù)氮氧轉(zhuǎn)化效率的響應時間進行判定；第二種是利用氮氧轉(zhuǎn)化效率的斜率進行判定，當斜率的絕對值降低到最大斜率的一定比例則認為達到了拐點。該部分內(nèi)容見圖1中101部分所示，通過兩種方法尋找氮氧轉(zhuǎn)化效率的拐點。接下來進行數(shù)據(jù)擬合，該部分內(nèi)容見圖1中102部分所示，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，構造轉(zhuǎn)化效率響應時間與氨氮比的函數(shù)曲線。將氨氮比作為自變量x，氮氧轉(zhuǎn)化效率的響應時間τ90作為因變量，根據(jù)測試數(shù)據(jù)進行函數(shù)擬合，得到函數(shù)關系表達式：