[發明專利]SCR溫度場計算方法

有效

• 申請號: 201611246398.2
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106815413B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 王冠;苗壘;朱中可;卞啟杰;劉法學
• 申請（專利權）人: 無錫威孚力達催化凈化器有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發明涉及一種SCR溫度場計算方法，其將整個催化劑均分成N份單體催化劑，以每個單體催化劑的下游溫度作為沿排氣軸向分布的下一緊鄰單體催化劑的上游溫度；對任一單體催化劑，確定單體催化劑熱量變化量；通過單體催化劑上游溫度以及排氣質量流量，確定單體催化劑修正比熱容；單體催化劑熱量變化量除以單體催化劑修正比熱容、單體催化劑質量，得到單體催化劑下游溫度變化量，所述單體催化劑下游溫度變化量與上一步長催化劑下游溫度的相加后，得到單體催化劑的當前催化劑下游溫度。本發明在只使用一個溫度傳感器的情況下，能準確得到催化劑軸向各處的溫度情況，節省成本，提高催化效率，安全可靠。

技術領域

本發明涉及一種計算方法，尤其是一種SCR溫度場計算方法，具體地說說柴油機SCR后處理系統的溫度場計算方法，屬于柴油機后處理系統的技術領域。

背景技術

SCR系統能有效減少柴油機NOx排放，SCR系統控制的關鍵在于根據催化劑性能及原機排放計算合適的尿素噴射量。早期的控制策略一般根據發動機工況，參考相應工況下的催化劑效率確定尿素噴射量，這種方法簡單，但容易造成尿素消耗高而總體轉化效率低，只適合穩態。

隨著法規越來越嚴格，排放測試循環考慮越來越多的低溫和瞬態情況，準確預測SCR系統催化劑的溫度場顯得格外重要，這是因為：

1、催化劑的效率與溫度有關，通過準確計算的溫度場可以對尿素噴射進行瞬態修正，減少因催化劑溫度變化延遲導致的尿素過噴或少噴，引起氨泄漏或轉化效率低的問題；

2、可以通過當前溫度及催化劑的氨存儲特性進行尿素的氨存儲計算控制，并盡量使催化劑保持最高氨存儲，提高催化劑轉化效率；

3、隨時監測催化劑溫度變化情況，作為低溫時后處理系統熱管理控制的開啟依據。

對于催化劑溫度的計算主要有兩種方式：一種是直接從安裝在催化器上的溫度傳感器獲取參數，方法簡單，但若只安裝一個溫度傳感器，無法全面反映催化劑的溫度情況，若安裝多個溫度傳感器，又會提高SCR系統成本；第二種方式則是通過催化劑上游溫度傳感器獲取上游溫度作為基礎參數，同時根據精心設計的算法計算整個催化劑的溫度場，這種方式即節省了成本，又能實時準確預測催化劑溫度。

目前僅有少量企業采用第二種方式獲取溫度場，其計算基于能量守恒，將催化劑看成一個熱輻射體，不斷對外輻射散熱。但這種計算方式是基于催化劑與周圍環境相對靜止的狀態，而實際整車使用時，催化劑與環境相對運動，難以保證準確度。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種SCR溫度場計算方法，其在只使用一個溫度傳感器的情況下，能準確得到催化劑軸向各處的溫度情況，節省成本，提高催化效率，安全可靠。

按照本發明提供的技術方案，所述SCR溫度場計算方法，將整個催化劑均分成N份單體催化劑，以每個單體催化劑的下游溫度作為沿排氣軸向分布的下一緊鄰單體催化劑的上游溫度；

對任一單體催化劑，通過排氣質量流量、車速、環境壓力、環境溫度、對應的單體催化劑上游溫度以及單體催化劑下游溫度，確定單體催化劑熱量變化量；通過單體催化劑上游溫度以及排氣質量流量，確定單體催化劑修正比熱容；單體催化劑熱量變化量除以單體催化劑修正比熱容、單體催化劑質量，得到單體催化劑下游溫度變化量，所述單體催化劑下游溫度變化量與上一步長催化劑下游溫度的相加后，得到單體催化劑的當前催化劑下游溫度。

第一份單體催化劑的上游溫度由溫度傳感器測量得到，初始時，將所有單體催化劑的下游溫度初始化為環境溫度。

確定的單體催化劑熱量變化量包括單體催化劑總吸熱量以及單體催化劑向環境散熱量，通過排氣質量流量、對應的單體催化劑上游溫度以及單體催化劑下游溫度確定單體催化劑總吸熱量，通過環境壓力、環境溫度、車速以及對應的單體催化劑上游溫度，確定得到單體催化劑向環境散熱量，所述單體催化劑總吸熱量與單體催化劑向環境散熱量的差值為單體催化劑熱量變化量。