[发明专利]氨气生成计量喷射装置的喷射率控制系统

说明书

本发明公开了一种氨气生成计量喷射装置的喷射率控制系统，包括流量指令计算模块、目标值计算模块、模型模块、第二级PWM占空比计算模块和第三级PWM占空比产生模块，流量指令计算模块根据SCR控制产生的氨喷射率命令R_NH3和氨生成室中的氨含量C_{NH3_457}计算得到气体流量指令，目标值计算模块计算得到脉宽目标值，模型模块计算得到当前脉宽信号，第二级PWM占空比计算模块根据脉宽目标值和当前脉宽信号比较得到的误差值与第二级PWM周期值P2计算得到第二级PWM占空比值Dc2，第三级PWM占空比产生模块根据第二级PWM占空比值Dc2生成第三级PWM占空比值Dc3。本发明可精确地控制氨气的喷射率。

技术领域

本发明涉及一种氨气的喷射率控制系统，尤其涉及一种氨气生成计量喷射装置的喷射率控制系统。

背景技术

选择性催化还原(SCR)技术已广泛用于减少内燃机(尤其是柴油机)的NOx排放。在SCR系统中，通常需要将氨(NH3)与发动机的尾气混合，然后通过催化剂，在其中氨与尾气中的NOx反应并将NOx还原为氮气和水。由于安全方面的考虑以及运输和存储的困难，在SCR系统中，通常是由前体(例如尿素)产生氨，而不是直接使用氨。前体在本文中也称为还原剂。

固态和液态还原剂均可用于SCR系统。固体还原剂可以直接分解产生氨，例如金属胺盐，包括氯化氨基氯化镁(Mg(NH3)6Cl2)和氯化钙氯化铵(Ca(NH3)8Cl2)等，以及铵盐，包括氨基甲酸铵(NH 4COONH 2)，碳酸氢铵(NH 4HCO3)和碳酸铵((NH 4)2CO3)等都会在温度较低的状态下分解而产生氨。与液态尿素溶液(比如32.5％浓度的车用尿素溶液或者DEF)相比，固态还原剂有很多优点，包括没有冻结温度，没有分解管中的沉积物，更高的密度和更低的体积，对还原剂中的杂质不敏感，以及不需要额外的能量加热尿素溶液中的水等。然而，使用固体还原剂的一个很大的障碍是还原剂的计量喷射问题，包括高能耗，压力变化，和喷射率控制问题。这些问题使得难以在 SCR系统中准确地对氨喷射量进行计量。

通常，要使用固体还原剂产生氨，如[Chemical Engineering Science 61(2006)2618– 2625]中所描述的那样，要将密闭容器中的还原剂加热，然后在达到一定压力后将氨气喷射到尾气中。因为当加热固体还原剂时，容器中的所有还原剂都被加热，所以需要比较高的加热功率，同时由于热传递引起的时间延迟，当还原剂的量大时，也会造成容器中的压力控制困难。压力的不稳定会影响氨的喷射精度，特别是在没有反馈控制的情况下。这可能会大大增加系统的复杂性和成本。另外，过高的压力也可能引起安全隐患。

另外，在上述氨载体中，除了金属胺盐以外，一般的铵盐在加热分解时产生的不是纯净的氨气而是混有二氧化碳和水等物质的混合气体。因此，在使用这些铵盐作为还原剂的时候，如果只是控制流出物的质量流量，也会由于氨在其中的含量发生变化而导致计量喷射的不准确。

因而，亟需解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种可以精确地控制氨气的喷射率的氨气生成计量喷射装置的喷射率控制系统。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种氨气生成计量喷射装置的喷射率控制系统，其特征在于：包括流量指令计算模块、目标值计算模块、模型模块、第二级 PWM占空比计算模块和第三级PWM占空比产生模块，流量指令计算模块根据SCR控制产生的氨喷射率命令R_NH3和氨生成室中的氨含量C_{NH3_457}计算得到气体流量指令，目标值计算模块根据气体流量指令和第一级PWM周期值P1计算得到脉宽目标值，模型模块根据第一压力传感器的压力感测值计算得到当前脉宽信号，第二级PWM占空比计算模块根据脉宽目标值和当前脉宽信号比较得到的误差值与第二级PWM周期值P2计算得到第二级PWM占空比值Dc2，第三级PWM占空比产生模块根据第二级PWM占空比值Dc2生成第三级PWM占空比值Dc3。