[發(fā)明專利]SCR系統(tǒng)閉環(huán)控制計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611246409.7
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106593596B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱中可;苗壘;王鵬飛;呂祥匯;王冠
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫威孚力達(dá)催化凈化器有限責(zé)任公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00;F01N3/20
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發(fā)明涉及一種計算方法，尤其是一種SCR系統(tǒng)閉環(huán)控制計算方法，屬于柴油機(jī)后處理系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過NOx轉(zhuǎn)化效率計算模塊計算得到NOx轉(zhuǎn)化效率實(shí)測值，并將所述NOx轉(zhuǎn)化效率實(shí)測值與NOx轉(zhuǎn)化效率目標(biāo)值相比較，并進(jìn)行反饋修正，以得到反饋控制系數(shù)，通過反饋控制系數(shù)對前饋尿素噴射量進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，反饋調(diào)節(jié)中同時考慮到反饋控制的計算時間及反饋調(diào)節(jié)時間，對系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制及時作出了調(diào)節(jié)，避免噴射系統(tǒng)的延遲，確保了閉環(huán)控制的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的最大效能，安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種計算方法，尤其是一種SCR系統(tǒng)閉環(huán)控制計算方法，屬于柴油機(jī)后處理系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氮氧化物(NOx)是柴油機(jī)排放的主要污染物，而SCR后處理技術(shù)是國四、國五及國六柴油機(jī)降低尾氣中NOx的主要技術(shù)手段，其基本原理是通過噴射尿素水解霧化形成的氨氣在催化器內(nèi)與排氣中的NOx發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成無害的氮?dú)狻ｋS著柴油車排放法規(guī)的逐步加嚴(yán)，NOx排放限值越來越低。到國五、國六階段，要求SCR后處理控制系統(tǒng)具備更精準(zhǔn)的控制能力。

目前，SCR系統(tǒng)尿素噴射控制方式有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種，很多單位開展了研究工作并建立了相應(yīng)的尿素噴射控制模型。開環(huán)控制的原理是：利用預(yù)估的原機(jī)NOx排放計算需要的尿素噴射量；閉環(huán)控制首先利用原機(jī)NOx排放計算需要的尿素噴射量，然后利用SCR下游的NOx傳感器濃度信號進(jìn)行PID閉環(huán)控制。

分析上述傳統(tǒng)的尿素噴射控制方式，可能存在以下問題：開環(huán)控制中所用的發(fā)動機(jī)原機(jī)NOx排放值、尿素水溶液濃度值、排氣流量值、尿素噴射速率及NH₃存儲量值都會因?yàn)槭褂铆h(huán)境(例如：催化劑的性能、溫度等)的變化而產(chǎn)生差異，從而無法補(bǔ)償測量偏差(即不能將上述差異導(dǎo)致的尿素噴射量的變化及時反饋給控制系統(tǒng))，最終導(dǎo)致實(shí)際的NOx轉(zhuǎn)化效率與設(shè)定的目標(biāo)值相差較大，且容易產(chǎn)生較高的NH₃泄漏，無法滿足日益嚴(yán)苛的國五、國六排放法規(guī)要求；而閉環(huán)控制中可能未考慮到反饋控制的計算及控制調(diào)節(jié)時間，從而導(dǎo)致噴射系統(tǒng)的延時，影響系統(tǒng)的尿素噴射控制精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種SCR系統(tǒng)閉環(huán)控制計算方法，其同時考慮反饋控制計算時間以及調(diào)節(jié)時間的影響，確保了閉環(huán)控制的精確性，避免噴射系統(tǒng)的延遲，提高了SCR系統(tǒng)的使用效能。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述SCR系統(tǒng)閉環(huán)控制方法，根據(jù)前饋尿素噴射量、SCR上游溫度傳感器信號、原機(jī)NOx濃度、下游NOx傳感器信號、排氣流量信號、NOx轉(zhuǎn)化效率目標(biāo)值以及上一步長NOx效率差值計算狀態(tài)量確定得到反饋控制使能狀態(tài)量；

根據(jù)原機(jī)NOx濃度、下游NOx濃度以及排氣流量得到NOx轉(zhuǎn)化效率實(shí)測值，并根據(jù)NOx轉(zhuǎn)化效率實(shí)測值、NOx轉(zhuǎn)化效率目標(biāo)值以及反饋控制使能狀態(tài)量確定得到NOx效率差值以及NOx效率差值計算狀態(tài)量，根據(jù)NOx效率差值計算狀態(tài)量以及NOx效率差值得到反饋控制系數(shù)，所述反饋控制系數(shù)與前饋尿素噴射量相乘，得到反饋控制尿素噴射量。

通過反饋控制使能判斷模塊對前饋尿素噴射量、SCR上游溫度傳感器信號、原機(jī)NOx濃度、下游NOx傳感器信號、排氣流量信號、NOx轉(zhuǎn)化效率目標(biāo)值以及上一步長NOx效率差值計算狀態(tài)量運(yùn)算后得到反饋控制使能狀態(tài)圖；

反饋控制使能判斷模塊包括信號有效性及限值判斷模塊、反饋余量模塊、反饋設(shè)定模塊以及第一混合判斷模塊；

信號有效性及限值判斷模塊同時接收SCR上游溫度傳感器信號、下游NOx傳感器信號、原機(jī)NOx濃度、排氣流量以及NOx轉(zhuǎn)化效率目標(biāo)值的輸入，并向第一混合判斷模塊輸出信號有效性及限值判斷狀態(tài)值；

反饋余量模塊根據(jù)前饋尿素噴射量得到反饋控制余量判斷狀態(tài)值，反饋設(shè)定模塊根據(jù)上一步長NOx效率差值計算狀態(tài)量得到反饋設(shè)定狀態(tài)值；