[发明专利]一种Urea-SCR系统尿素结晶风险的主动控制方法

说明书

一种Urea‑SCR系统尿素结晶风险的主动控制方法，包括以下步骤：（1）通过实时采集ECU中的发动机转速、转矩、排气质量流量、SCR入口NOx浓度、SCR入口温度、尿素喷射量等数据；（2）利用结晶风险在线诊断模块计算得到系统当前的结晶风险等级；（3）当处于低结晶风险等级时，通过语音提示系统和仪表实现对驾驶员的提示与诱导；（4）当处于中等结晶风险等级时，一旦工况条件满足，通过主动触发标准结晶消除模式，对EGR率、后喷喷油量、喷油提前角、排气TV阀、电加热单元、尿素喷射控制策略等进行相应的控制；（5）当处于高结晶风险等级时，通过要求驾驶员尽快在驻车条件下开启强力结晶消除模式以尽早消除尿素结晶风险。

技术领域

本发明涉及一种Urea-SCR系统尿素结晶风险的主动控制方法，属机动车排放控制技术领域。

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。

尿素选择性催化还原技术（简称Urea-SCR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。

尿素结晶是Urea-SCR系统在实际应用过程中面临的普遍问题，Urea-SCR系统如图1所示。

现有的SCR系统的尿素结晶问题主要是由于混合系统设计不合理、尿素溶液喷射量过高、排气温度过低等情况导致。尿素结晶（亦称尿素沉积物）的积累会引起排气背压升高，催化剂工作效率降低，使得发动机经济性和排放特性变差，严重时甚至会堵塞排气管，导致发动机无法正常工作。

目前的车辆上没有相应的传感器或检测装置能够监测到尿素结晶的发生，往往需要等到尿素结晶程度已经严重到影响车辆的动力性或排放特性后，尿素结晶问题才会被发现，此时发动机和排气后处理系统已经在经济性和排放性不良的状态下运行了较长时间，给环境造成了很大的污染。同时，即使驾驶员及时发现了尿素结晶问题，限于其并不具备相应的专业背景，亦难以在车辆的使用过程中采取有效的手段去消除尿素结晶，往往只能选择去维修站点将排气后处理系统拆下进行维护，严重影响车辆的正常使用性能。

发明内容

本发明的目的是，为了在尿素结晶形成的初始阶段便能够发现并控制尿素结晶这一风险，本发明提出了一种Urea-SCR系统尿素结晶风险的主动控制方法。

本发明实现的技术方案如下，一种Urea-SCR系统尿素结晶风险的主动控制方法，所述方法在系统中设置结晶风险在线诊断模块和主动控制模块，利用结晶风险在线诊断模块计算得到Urea-SCR系统当前的结晶风险等级；依据结晶风险等级从低到高，分别采取驾驶员诱导、主动触发标准结晶消除模式和主动触发强力结晶消除模式三种有区别的动作以尽早消除尿素结晶风险。

具体步骤如下：

（1）通过实时采集ECU中的发动机转速、转矩、排气质量流量、SCR入口NOx浓度、SCR入口温度、尿素喷射量等数据，利用结晶风险在线诊断模块计算得到当前系统的结晶风险等级，并通过仪表实时显示尿素结晶风险系数变化曲线图，该曲线图纵坐标为当前的风险持续时间计数器输出的具体数值，横坐标为对应的时间，每2s更新一次，以帮助驾驶员确认车辆当前的结晶风险变化规律，同时明确其采取的工况调整策略是否满足降低尿素结晶风险的要求。