專利名稱：一種尿素噴射量的控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種尿素噴射量的控制方法和系統(tǒng)。
技術(shù)背景
目前，國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)后處理的技術(shù)可分為兩類(lèi)
一是SCR開(kāi)環(huán)控制，需要大量的標(biāo)定工作，且受外界因素影響較大。
開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)整SCR尿素噴射量的準(zhǔn)確程度受后處理系統(tǒng)技術(shù)情況和控制程序及數(shù)據(jù)的限制。由于應(yīng)用開(kāi)環(huán)控制方式的控制系統(tǒng)所執(zhí)行的程序及控制數(shù)據(jù)時(shí)按照技術(shù)狀況最好的樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果制定的，因此如果實(shí)際使用的發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況和樣機(jī)不一樣，而尿素噴射量仍按制造廠家固化在ROM中的控制數(shù)據(jù)調(diào)整的話，實(shí)際調(diào)整的結(jié)果可能不是該發(fā)動(dòng)機(jī)目前情況的理想調(diào)整。另外開(kāi)環(huán)系統(tǒng)無(wú)法將影響尿素噴射量的其它控制參數(shù)一一兼顧，因此很難達(dá)到準(zhǔn)確的控制。
二是基于NOX傳感器的SCR閉環(huán)控制。
采用閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況的變化程度進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，縮小這種變化所帶來(lái)的控制差異。閉環(huán)控制系統(tǒng)能根據(jù)控制結(jié)果的變化，相應(yīng)調(diào)整輸出控制量值的大小，從而實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。
現(xiàn)有基于NOx傳感器的SCR閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖1所示，SCR催化器包括殼體5、設(shè)置在殼體5中串聯(lián)的NOx催化轉(zhuǎn)化器3和NH3催化氧化器4。尿素噴嘴1設(shè)置在殼體5中并位于NOx催化轉(zhuǎn)化器3的上游，NOx傳感器6設(shè)置在殼體5中并位于NH3催化氧化器4的下游，尿素噴嘴1和NOx傳感器6分別與控制器2連接。尿素噴嘴1噴出尿素溶液，受熱分解出NH3,氨氣在SCR催化劑的作用下與NOx發(fā)生反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，從而達(dá)到凈化NOx的目的。若尿素噴射量大，會(huì)使排氣中的NH3增多，噴射量過(guò)小，則NOx不能充分凈化，因此現(xiàn)有基于NOx傳感器的SCR閉環(huán)控制系統(tǒng)直接利用NOx傳感器測(cè)量排氣中的NOx含量，以修正尿素噴射量。
由于NOx傳感器響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，不利于及時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，且NOx傳感器價(jià)格昂貴。
當(dāng)尿素溶液不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致尿素噴射量不準(zhǔn)確，從而使得NOx不達(dá)標(biāo)污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現(xiàn)象。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種尿素噴射量的控制方法和系統(tǒng)， 克服由于尿素水溶液不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致尿素噴射量不準(zhǔn)確，NOX不達(dá)標(biāo)污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現(xiàn)象。
本發(fā)明提供一種尿素噴射量的控制方法，所述方法包括
確定當(dāng)前尿素溶液的濃度；
將所述當(dāng)前尿素溶液的濃度與標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液的濃度比較，得到修正系數(shù)；
根據(jù)所述修正系數(shù)和當(dāng)前尿素的需求量，計(jì)算得到修正后的尿素噴射量；
根據(jù)所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。
優(yōu)選地，所述控制噴射系統(tǒng)噴射尿素的步驟，具體為控制調(diào)節(jié)尿素噴嘴的通電時(shí)間和周期。
優(yōu)選地，所述確定當(dāng)前尿素溶液的濃度的步驟包括
超聲波收發(fā)器產(chǎn)生超聲波；
處理器內(nèi)的定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)；
經(jīng)過(guò)時(shí)間t，所述超聲波收發(fā)器接收到反射器反射的超聲波；
根據(jù)尿素箱的長(zhǎng)度L計(jì)算出傳播速度ν ；
由濃度函數(shù)C = f ( ν，T)，根據(jù)速度、溫度與尿素濃度對(duì)應(yīng)表，得出當(dāng)前尿素的濃度；
其中，T是溫度和ν速度。
優(yōu)選地，確定所述當(dāng)前尿素的需求量，具體包括
根據(jù)當(dāng)前工況和NOx傳感器修正信號(hào)確定原始NOx排放量；
根據(jù)化學(xué)方程計(jì)算需要的NH3量；
根據(jù)NOx的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算應(yīng)加入的氨氣總量；
根據(jù)氨氣量確定當(dāng)前尿素的需求量。
本發(fā)明還提供一種尿素噴射量的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括
第一計(jì)算單元，用于確定尿素箱尿素濃度；
修正系數(shù)確定單元，用于將所述當(dāng)前尿素溶液的濃度與標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液的濃度比較，得到修正系數(shù)；
第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述修正系數(shù)和當(dāng)前尿素的需求量，計(jì)算得到修正后的尿素噴射量；
控制單元，用于根據(jù)所述修正后的尿素噴射量，控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。
優(yōu)選地，所述控制單元具體控制調(diào)節(jié)尿素噴嘴的通電時(shí)間和周期。
優(yōu)選地，所述的控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括超聲波收發(fā)器、處理器內(nèi)的定時(shí)器、反射器、 尿素箱溫度傳感器；
超聲波收發(fā)器，用于產(chǎn)生和接收超聲波；
處理器內(nèi)的定時(shí)器，用于定時(shí)時(shí)間段t，經(jīng)過(guò)時(shí)間段t通知所述超聲波收發(fā)器接收到反射器反射的超聲波；
所述第一計(jì)算單元包括
第一計(jì)算子單元，用于根據(jù)尿素箱的長(zhǎng)度L和時(shí)間t計(jì)算出傳播速度ν ；
第二計(jì)算子單元，用于根據(jù)濃度函數(shù)C = f ( ν，T)，根據(jù)速度、溫度與尿素濃度對(duì)應(yīng)表，得出當(dāng)前濃度值；
其中，T是所述尿素箱溫度傳感器測(cè)得的溫度，速度ν為第一計(jì)算子單元計(jì)算獲得。
優(yōu)選地，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括
原始NOx排放量確定單元，用于分別根據(jù)當(dāng)前工況和傳感器修正信號(hào)確定原始 NOx排放量；
原始NOx排放量確定單元，具體包括
第三計(jì)算子單元，用于根據(jù)化學(xué)方程計(jì)算需要的NH3量；
第四計(jì)算子單元，根據(jù)NOx的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算應(yīng)加入的氨氣總量；
第五計(jì)算子單元，根據(jù)氨氣量確定當(dāng)前尿素需求量。
優(yōu)選地，所述超聲波收發(fā)器和反射器設(shè)置在距離尿素箱底10%處。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明尿素噴射量的控制方法，通過(guò)確定當(dāng)前尿素溶液的濃度；將所述當(dāng)前尿素溶液的濃度與標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液的濃度比較，得到修正系數(shù)；根據(jù)所述修正系數(shù)和當(dāng)前尿素的需求量，計(jì)算得到修正后的尿素噴射量；根據(jù)所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素，使得尿素噴射量更加準(zhǔn)確。由于本發(fā)明所述方法使得尿素噴射量更加準(zhǔn)確，克服了現(xiàn)有技術(shù)中尿素水溶液不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致尿素噴射量不準(zhǔn)確，NOx不達(dá)標(biāo)污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現(xiàn)象。


圖1是現(xiàn)有基于NOX傳感器的SCR閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述尿素噴射量的控制方法流程圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述尿素噴射量的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述確定當(dāng)前尿素溶液的濃度流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種尿素噴射量的控制方法和系統(tǒng)，克服由于尿素水溶液不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致尿素噴射量不準(zhǔn)確，NOX不達(dá)標(biāo)污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現(xiàn)象。為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面對(duì)相關(guān)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行具體解釋。
SCR 選擇性催化還原，是利用氨(NH3)對(duì)NOx還原功能，在320 400°C的條件下， 利用催化劑作用將NOx還原為對(duì)大氣沒(méi)有影響的N2和水?！斑x擇性”的意思是指氨有選擇的進(jìn)行還原反應(yīng)，本文指選擇NOx還原。
閉環(huán)控制作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。
OBD 用于控制車(chē)輛排放的一種在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，能夠檢測(cè)到影響車(chē)輛排放的故障的發(fā)生并通過(guò)存儲(chǔ)相關(guān)的故障代碼指示故障可能發(fā)生的區(qū)域及原因。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
參見(jiàn)圖2，該圖是本發(fā)明實(shí)施例尿素噴射量的控制方法流程圖。
本發(fā)明實(shí)施例尿素噴射量的控制方法，所述方法包括
S100、確定當(dāng)前尿素溶液的濃度。
S200、將所述當(dāng)前尿素溶液的濃度與標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液的濃度比較，得到修正系數(shù) (修正因子)。
具體計(jì)算公式如下
修正系數(shù)(修正因子)=標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液濃度/當(dāng)前尿素溶液濃度
目前使用的標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液濃度為32. 5%，如果實(shí)際生產(chǎn)的尿素溶液濃度比標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液濃度低，會(huì)導(dǎo)致NH3產(chǎn)量不足，需要增加尿素噴射量。
S300、根據(jù)所述修正系數(shù)和當(dāng)前尿素的需求量，計(jì)算得到修正后的尿素噴射量。
具體計(jì)算公式如下
修正后的尿素噴射量=修正系數(shù)*當(dāng)前尿素的需求量(原尿素噴射量)
S400、根據(jù)所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。
所述S400控制噴射系統(tǒng)噴射尿素的步驟，具體可以為控制調(diào)節(jié)尿素噴嘴的通電時(shí)間和周期。
由于使用修正后的尿素噴射量控制尿素噴射量，使得尿素噴射量更加準(zhǔn)確，克服了現(xiàn)有技術(shù)中尿素水溶液不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致尿素噴射量不準(zhǔn)確，NOx不達(dá)標(biāo)污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現(xiàn)象。
尿素箱1中的尿素經(jīng)尿素泵2加壓后送往尿素噴嘴3，通過(guò)處理單元5控制尿素噴嘴3的通電時(shí)間和周期，實(shí)現(xiàn)噴射尿素，多余的尿素經(jīng)回流管流回尿素箱11。
由于超聲波在特定的溫度下，在特定的濃度或密度的液體中傳遞的速度是確定的，液體的濃度變化則超聲波的傳導(dǎo)速度相應(yīng)改變。液體中超聲波的傳導(dǎo)速度是液體彈性模數(shù)和密度的函數(shù)，因而液體在一定溫度下超聲波在其中的傳導(dǎo)速度的不同則反映了液體濃度或密度的相應(yīng)變化。
步驟SlOO所述確定當(dāng)前尿素溶液的濃度，可以通過(guò)以下流程實(shí)現(xiàn)
1)超聲波收發(fā)器產(chǎn)生超聲波；
超聲波收發(fā)器產(chǎn)生超聲波原理通過(guò)給壓電晶體(壓電陶瓷)加一定頻率的電激勵(lì)，就可以產(chǎn)生所需要頻率的超聲波。
2)超聲波收發(fā)器產(chǎn)生超聲波；
3)處理器內(nèi)的定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)；
4)經(jīng)過(guò)時(shí)間t，所述超聲波收發(fā)器接收到反射器反射的超聲波；
5)根據(jù)尿素箱的長(zhǎng)度L計(jì)算出傳播速度ν ；
超聲波在尿素液體中的傳遞速度的計(jì)算
超聲波收發(fā)器10產(chǎn)生超聲波，處理器5內(nèi)的定時(shí)器(圖中未示出)開(kāi)始定時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，超聲波收發(fā)器10接收到反射器11反射的超聲波，根據(jù)尿素箱的長(zhǎng)度L，由公式V =2*L/t，計(jì)算出傳播速度ν。
由濃度函數(shù)C = f ( ν，T)，根據(jù)速度、溫度與尿素濃度對(duì)應(yīng)表，得出當(dāng)前尿素的濃度；
其中，T是溫度和ν速度。
當(dāng)前尿素溶液濃度具體可以根據(jù)尿素箱的溫度和當(dāng)前車(chē)輛的速度，通過(guò)查表1獲得。
表1 速度、溫度與尿素濃度對(duì)應(yīng)表
權(quán)利要求
1.一種尿素噴射量的控制方法，其特征在于，所述方法包括 確定當(dāng)前尿素溶液的濃度；將所述當(dāng)前尿素溶液的濃度與標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液的濃度比較，得到修正系數(shù)； 根據(jù)所述修正系數(shù)和當(dāng)前尿素的需求量，計(jì)算得到修正后的尿素噴射量； 根據(jù)所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尿素噴射量的控制方法，其特征在于，所述控制噴射系統(tǒng)噴射尿素的步驟，具體為控制調(diào)節(jié)尿素噴嘴的通電時(shí)間和周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的尿素噴射量的控制方法，其特征在于， 所述確定當(dāng)前尿素溶液的濃度的步驟包括超聲波收發(fā)器產(chǎn)生超聲波； 處理器內(nèi)的定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)；經(jīng)過(guò)時(shí)間t，所述超聲波收發(fā)器接收到反射器反射的超聲波； 根據(jù)尿素箱的長(zhǎng)度L計(jì)算出傳播速度ν ；由濃度函數(shù)C = f(v，T)，根據(jù)速度、溫度與尿素濃度對(duì)應(yīng)表，得出當(dāng)前尿素的濃度； 其中，T是溫度和ν速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的尿素噴射量的控制方法，其特征在于，確定所述當(dāng)前尿素的需求量，具體包括根據(jù)當(dāng)前工況和NOx傳感器修正信號(hào)確定原始NOx排放量； 根據(jù)化學(xué)方程計(jì)算需要的NH3量； 根據(jù)NOx的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算應(yīng)加入的氨氣總量； 根據(jù)氨氣量確定當(dāng)前尿素的需求量。
5.一種尿素噴射量的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 第一計(jì)算單元，用于確定尿素箱尿素濃度；修正系數(shù)確定單元，用于將所述當(dāng)前尿素溶液的濃度與標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液的濃度比較，得到修正系數(shù)；第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述修正系數(shù)和當(dāng)前尿素的需求量，計(jì)算得到修正后的尿素噴射量；控制單元，用于根據(jù)所述修正后的尿素噴射量，控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的尿素噴射量的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元具體控制調(diào)節(jié)尿素噴嘴的通電時(shí)間和周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的尿素噴射量的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括超聲波收發(fā)器、處理器內(nèi)的定時(shí)器、反射器、尿素箱溫度傳感器；超聲波收發(fā)器，用于產(chǎn)生和接收超聲波；處理器內(nèi)的定時(shí)器，用于定時(shí)時(shí)間段t，經(jīng)過(guò)時(shí)間段t通知所述超聲波收發(fā)器接收到反射器反射的超聲波；所述第一計(jì)算單元包括第一計(jì)算子單元，用于根據(jù)尿素箱的長(zhǎng)度L和時(shí)間t計(jì)算出傳播速度ν ； 第二計(jì)算子單元，用于根據(jù)濃度函數(shù)C = f( ν，T)，根據(jù)速度、溫度與尿素濃度對(duì)應(yīng)表， 得出當(dāng)前濃度值；其中，T是所述尿素箱溫度傳感器測(cè)得的溫度，速度ν為第一計(jì)算子單元計(jì)算獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的尿素噴射量的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括 原始NOx排放量確定單元，用于分別根據(jù)當(dāng)前工況和傳感器修正信號(hào)確定原始NOx排放量；原始NOx排放量確定單元，具體包括 第三計(jì)算子單元，用于根據(jù)化學(xué)方程計(jì)算需要的NH3量； 第四計(jì)算子單元，根據(jù)NOx的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算應(yīng)加入的氨氣總量； 第五計(jì)算子單元，根據(jù)氨氣量確定當(dāng)前尿素需求量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的尿素噴射量的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波收發(fā)器和反射器設(shè)置在距離尿素箱底10%處。
全文摘要
一種尿素噴射量的控制方法，包括確定當(dāng)前尿素溶液的濃度；將所述當(dāng)前尿素溶液的濃度與標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液的濃度比較，得到修正系數(shù)；根據(jù)所述修正系數(shù)和當(dāng)前尿素的需求量，計(jì)算得到修正后的尿素噴射量；根據(jù)所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。本發(fā)明提供一種尿素噴射量的控制方法和系統(tǒng)，克服由于尿素水溶液不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致尿素噴射量不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102518496SQ20121000200
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者劉穎帥, 孫少軍, 張軍, 胡廣地 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司