[发明专利]尿素喷射控制方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及SCR系统，更具体地涉及用于将尿素喷射入SCR系统的控制方法。

背景技术

通常，尿素选择性催化还原系统(尿素SCR系统)用来还原来自内燃机的氮氧化物。尿素SCR系统依赖于将32.5％亲水尿素溶液喷射入SCR催化剂上游的运载工具尾气管线中。在SCR催化剂中，尿素分解，而从催化剂中排出的是N₂、H₂O和CO₂。

在喷射时，尿素溶液温度一般接近室温并较佳地低于60℃。SCR反应需要气态氨。为了生产气态氨，必须将喷射入的尿素溶液较佳地加热至150℃，以使水蒸发并使剩下的固态尿素分解为氨和异氰酸。如果蒸发和分解不彻底，由于没有充分可用的还原剂，SCR催化剂性能降低。此外，尿素的固态沉淀物可能形成在尾气管道内，这可能造成SCR系统的彻底失效。

蒸发和分解所需的热量是通过尾气提供的。在低尾气温度下，可用热量对尿素溶液的彻底蒸发和分解来说可能是不足的。

当前，SCR系统受到施加硬性温度极限的策略控制。如果尾气温度低于设定极限，典型为150-250℃，则尿素喷射停止。如果气体温度高于设定极限，则通过基于尾气中的NOx流量、SCR催化剂的性能特征以及SCR催化剂的氨储藏能力的控制策略来确定尿素喷射速度。

然而，设置硬性温度极限是不理想的。如果温度极限设置地太低，可能导致糟糕的蒸发和沉淀产生。如果温度极限设定地太高，则控制系统就不能利用可用于SCR反应的完整温度范围，当温度总体太低且频繁地低于预设极限时，对过渡工况而言能够利用SCR反应可用的完整温度范围是尤其重要的。这种操作的一个例子是时走时停或城市交通工具驱动循环。

发明内容

具有与SCR催化剂流体连通的尾气管线以及将尿素喷射入尾气管线的尿素喷射器的运载工具的尿素喷射控制系统包括用于控制尿素喷射器处的尿素喷射流量的控制器。控制器将优选尿素流量与通过可变通流量计算器确定的可变通尿素流量进行比较。控制器选择优选尿素流量和可变通尿素流量中的最小值，并控制尿素喷射器以该最小值来喷射尿素。

附图说明

图1是将尿素喷射入SCR系统的控制方法的示意图。

具体实施方式

参见图1，对最大容许尿素溶液喷射速率(F_{urea_max})的可变通极限根据尾气流量(F_exh)和温度(T_exh)限制尿素给药速率，该限制规则是凭经验确定的。当前可变通极限与现有技术的硬性极限相反，在现有技术中尿素喷射当尾气温度不落在温度极限内时停止。

在尿素喷射控制系统10中，控制器12控制尿素喷射器14处的尿素流量，尿素喷射器14将尿素喷射入运载工具的尾气管16而在SCR催化剂18的上游分解。控制器12具有优选值20和可变通值计算器22。优选值20是通过优选SCR催化剂性能所需的氨浓度确定的，并可包括例如特定SCR系统的NOx流量、NOx转换要求、SCR动力、氨储藏状态和/或氨储藏需求之类的因素。典型地，优选值20不将尿素溶液蒸发和尿素分解的条件考虑在内。

可变通值计算器22接收尾气流量(F_exh)和温度(T_exh)的输入值。在某些场合下，例如移动运载工具配有内燃机的场合，尾气流量测量值不可得，而是可从进气流量和燃料流量的值计算出，或使用来自内燃机控制单元的其它可用参数计算出。例如，氧浓度数据可通过一个或多个氧传感器或NOx传感器获得，其中一个传感器一般位于SCR催化剂18的上游并用来对SCR控制器12作前反馈，而另一传感器位于尾管中并用来反馈入SCR控制器12。燃料流量数据可用来计算尾气流量。

接着，使用下面公式计算最大容许尿素流量F_{urea_max}：

F_{urea_max}＝A*F_exh(T_exh-T_min)

其中，F_{urea_max}＝尿素溶液流量

F_exh＝尾气流量

T_exh＝尾气温度

T_min＝截止温度

A＝系数