[发明专利]一种基于模型的SCR系统还原剂供给量自适应修正方法

说明书

一种基于模型的SCR系统还原剂供给量自适应修正方法，包括以下步骤：（1）通过模型预估SCR系统出口状态条件和气体组分浓度；（2）比较由NO_x传感器测量值算得的SCR系统转化效率和由模型算得的SCR系统转化效率，当偏差超过一定程度后，发出系统需要自适应修正的请求；（3）检测发动机‑后处理系统状态是否已经进入适合进行还原剂供给量修正的工况条件；（4）当工况条件满足要求后，调整系统的还原剂供给比例，使其处于一定比例的欠喷射状态；（5）得到某段时间内的实际平均转化效率；（6）得到某段时间内的模型平均转化效率；（7）得到还原剂供给量的修正系数；（8）实现还原剂喷射量在系统排放状态异常情况下的自适应调整。

技术领域

本发明涉及一种基于模型的SCR系统还原剂供给量自适应修正方法，属发动机废气排放技术领域。

背景技术

发动机排气中含有氮氧化物这种有害物质(简称NO_x)，其主要成分是NO和NO₂。NO_x是发动机吸入气缸内的空气中的N₂和O₂在高温下的反应产物。

发动机的排放法规对NO_x的排放量进行了限制，并且规定了不同程度的限值，要求超过相应限值的车辆必须产生必要且有区别的反应动作，以此达到控制NO_x排放的目的。

SCR技术是选择性催化还原技术，是发动机控制NO_x排放的主要技术，该技术最常见的形式是：利用尿素水溶液分解产生氨气，并且在SCR催化器的作用下，氨气与NO_x发生选择性催化还原反应，生成氮气和水后排入大气，通过向柴油机的排气中喷入不同的尿素量，对NO_x的排放量实现有效控制。

现有的SCR系统还原剂供给量控制策略一般分为两种，一种是基于MAP的预控制结合传感器的闭环控制，另一种是基于模型的预控制和闭环控制，随着排放和OBD(车载诊断系统)监控法规的日益加严，基于模型的控制由于其在控制精度和控制理论上的根本优势，越来越多地被采用。

SCR技术对还原剂供给量进行控制的基本目标是：在某一工况下，使NO_x排放污染物的转化效率大于一定的阈值，并且NH₃泄漏平均值控制在10ppm以下。这一精确的还原剂供给量控制策略，往往建立在准确的传感器信号输入、精确的还原剂供给机构执行、稳健且良好的催化剂反应性能等基础条件上，一旦这些基础条件发生偏移，则势必要进行相应的修正，才能让还原剂供给量的精确控制重回正轨。

传统的还原剂供给量自适应修正方法或基于下游NO_x传感器的测量浓度值和预期目标值的偏差，或基于下游NO_x传感器测量浓度值和上游NO_x浓度值计算的转化效率值和预期目标转化效率的偏差，均无法摆脱对下游NO_x传感器的高度依赖，而NO_x传感器的信号的精度和其对NH3交叉敏感的特性均会对这一自适应修正过程产生难以评估和测量的影响。

如图1所示，目前市面上最为常见的SCR系统是Urea-SCR系统，使用AdBlue作为还原剂还原排气中的NO_x，主要由SCR催化器、尿素混合器、尿素泵、尿素喷嘴、尿素罐总成、SCR控制单元(DCU)、SCR催化器上游温度传感器、SCR催化器下游温度传感器、SCR催化器上游NO_x浓度传感器、SCR催化器下游NO_x浓度传感器、尿素液位传感器、尿素温度传感器、尿素品质传感器等组成。图中，长的宽箭头表示还原剂流动方向，短的宽箭头表示排气流动方向，细实线箭头表示信号方向。现有的SCR系统，其控制方式并不统一且有待改进。

发明内容