[發明專利]一種基于氧化鋯型NOx傳感器的SCR電控系統前饋修正方法

有效

• 申請號: 201810715569.4
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN108915826B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 尹自斌;歐順華;曾步輝
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N9/00
• 代理公司: 35100 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種基于氧化鋯型NOx傳感器的SCR電控系統前饋修正方法，首先SCR電控系統采集并處理柴油機轉速、扭矩和SCR反應器前的NOx傳感器信號信息；其中NOx傳感器的信號信息包括O₂的濃度與NOx的濃度；接著建立過量空氣系數計算模型：然后執行存儲于SCR電控系統內的MAP圖查詢程序，查詢當前柴油機工況對應的尿素基本噴射量、過量空氣系數和原機NOx濃度的MAP圖；依次計算尿素O₂?Urea修正量與尿素NOx?Urea修正量；最后修正尿素噴射量。本發明對尿素基本噴射量進行修正，避免因柴油機排氣特性變化而導致的SCR反應器后NOx排放和NH3逃逸超標。

技術領域

本發明涉及船舶柴油機SCR(選擇性催化還原)領域，特別是一種基于氧化鋯型NOx傳感器的SCR電控系統前饋修正方法。

背景技術

根據國際海事組織(IMO)出臺的MARPOL公約附則Ⅵ規定，2016年1月1日以后建造的船舶，若在排放控制區航行，其發動機NOx排放實施更為嚴格的TierⅢ標準。SCR技術具有經濟性好、對柴油機改動小、NOx轉化率高、對硫不敏感及適用范圍廣等優勢，是船用柴油機NOx排放控制極具應用前景的技術之一。

船舶柴油機加裝SCR系統后，其排氣背壓均有所增大，排氣背壓增大會降低渦輪增壓器效率，因而降低了進氣壓力，減少了進氣量，導致柴油機經濟性、動力性和排放性等性能與原機不同。并且，隨著SCR反應器的使用，尿素在反應器床體上結晶、顆粒物在床體上聚集，均會造成反應器壓降逐漸增大。船用柴油機隨著使用時間延長，其技術狀態會發生變化，況且其運行的環境條件、使用的燃油品質都在發生變化，這些都會導致柴油機排氣特性變化。因此，柴油機在實際運行時的排氣特性(排氣質量流量、NOx濃度等參數)與其標定時的數據可能存在偏差。

尿素基本噴射量主要受柴油機排氣質量流量和NOx濃度排放的影響，柴油機各工況下的尿素噴射量合適與否，直接影響SCR反應器后的NOx濃度和氨逃逸量，也就影響SCR系統性能能否符合排放法規要求。

目前，SCR電控系統尿素噴射控制策略大多采用基于尿素噴射量MAP圖的開環控制策略或采用基于排氣特性的MAP圖與傳感器采集的NOx濃度值相結合的方式建立原機排放特性預測模型。

基于尿素噴射量MAP圖的開環控制策略未考慮柴油機實際運行時排氣特性變化對SCR系統脫硝性能的影響，基于NOx濃度的前饋修正則忽略了柴油機排氣質量流量變化對SCR系統脫硝性能的影響。兩者均有可能造成SCR反應器后的NOx排放不滿足排放法規要求，并造成NH₃逃逸超標。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種基于氧化鋯型NOx傳感器的SCR電控系統前饋修正方法，對尿素基本噴射量進行修正，避免因柴油機排氣特性變化而導致的SCR反應器后NOx排放和NH₃逃逸超標。

本發明采用以下方案實現：一種基于氧化鋯型NOx傳感器的SCR電控系統前饋修正方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：SCR電控系統采集并處理柴油機轉速、扭矩和SCR反應器前的NOx傳感器信號信息；其中NOx傳感器的信號信息包括O₂的濃度與NOx的濃度；

步驟S2：建立過量空氣系數λ計算模型：

式中，為廢氣中O₂的濃度；

步驟S3：執行存儲于SCR電控系統內的MAP圖查詢程序，查詢當前柴油機工況對應的尿素基本噴射量、過量空氣系數和原機NOx濃度的MAP圖；

步驟S4：根據步驟S2計算得到的過量空氣系數λ，并結合步驟S3查詢得到的過量空氣系數MAP圖與尿素基本噴射量，計算尿素O₂-Urea修正量；