專利名稱：一種scr催化器的溫度預(yù)測(cè)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)裝置和SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于使用SCR后處理技術(shù)來滿足國IV、國V排放的柴油機(jī)，在穩(wěn)態(tài)工況的時(shí)候，控制策略的制定都是基于MAP圖，即基于經(jīng)驗(yàn)值和插值算法來實(shí)現(xiàn)的。目前現(xiàn)有的SCR開環(huán)或閉環(huán)的控制策略基本能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定工作條件下的控制需求，即能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定工作條件下的NOx排放量和SCR催化器的轉(zhuǎn)化率，計(jì)算出向SCR催化器的尿素噴射量。但是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從一個(gè)工況過渡到另一個(gè)工況時(shí)，即瞬態(tài)工況的情況下，SCR催化器的溫度不能隨轉(zhuǎn)速和扭矩的變化迅速達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的溫度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從低排溫工況瞬間過渡到高排溫工況時(shí)，SCR系統(tǒng)控制器根據(jù)瞬間檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩發(fā)出高排溫工況對(duì)應(yīng)的尿素流量指令，而此時(shí)，催化器的溫度還未來得及達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的溫度，噴入的尿素水溶液在低排溫環(huán)境下會(huì)生成氨鹽覆蓋在催化劑表面。隨著催化劑溫度的逐步升高，催化劑內(nèi)部吸附的氨氣會(huì)大量逸出，氨鹽也發(fā)生熱解反應(yīng)釋放出氨氣，此時(shí)氨氣的量往往會(huì)超出理論需求量，在催化器出口以氨氣排出，造成污染。反之，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從高排溫工況瞬間過渡到低排溫工況時(shí)，NOx排放就會(huì)超標(biāo)，同樣造成污染。因此，需要一種特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)工況的情況下準(zhǔn)確預(yù)測(cè)SCR催化器的溫度，從而及時(shí)地獲取SCR催化器的轉(zhuǎn)化率，以便正確地計(jì)算出向SCR催化器的尿素噴射量的裝置、系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對(duì)目前的SCR控制系統(tǒng)的上述問題進(jìn)行改進(jìn)，即通過預(yù)測(cè)SCR 催化器的溫度，從而預(yù)測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況下的SCR催化器的轉(zhuǎn)化率。這樣在發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)生變化時(shí)，能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)SCR催化器的溫度并且獲取SCR催化器的NOx轉(zhuǎn)化率，特別是瞬態(tài)工況的情況下的轉(zhuǎn)化率，從而計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下的準(zhǔn)確的向SCR催化器的尿
素噴射量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)裝置，包括SCR催化器的多個(gè)微元，用于根據(jù)SCR催化器的實(shí)際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量，計(jì)算多個(gè)微元的溫度的裝置，以及用于根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置，其中SCR催化器包括2-10個(gè)微元。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置，其中SCR催化器包括5-6個(gè)微元。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置，其中SCR催化器中的多個(gè)微元之間的連接關(guān)系為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結(jié)合的連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置，其中SCR催化器中的多個(gè)微元具有彼此不同的形狀和/或尺寸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置，其中用于根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的裝置通過計(jì)算各微元的溫度的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值來計(jì)算SCR催化器的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)的方法，包括將 SCR催化器劃分為多個(gè)微元，以及根據(jù)SCR催化器的實(shí)際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量，計(jì)算多個(gè)微元的溫度，以及根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，其中將所述SCR催化器劃分為2-10個(gè)微元。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，其中將所述SCR催化器劃分為5-6個(gè)微元。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，其中SCR催化器中的多個(gè)微元以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結(jié)合的方式相互連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，其中將所述SCR催化器中的多個(gè)微元?jiǎng)澐譃榫哂斜舜瞬煌男螤詈?或尺寸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，其中根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的步驟包括通過計(jì)算各微元的溫度的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值來計(jì)算SCR催化器的溫度。


參考附圖作為示例而對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的SCR控制系統(tǒng)的方框圖，其中包括根據(jù)本發(fā)明的SCR控制裝
置和溫度預(yù)測(cè)裝置。圖2是根據(jù)本發(fā)明的SCR控制方法流程圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的SCR催化器溫度預(yù)測(cè)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的SCR控制系統(tǒng)的方框圖。SCR控制系統(tǒng)包括SCR催化器1 ；檢測(cè)裝置2，用于檢測(cè)SCR催化器1的實(shí)際溫度；SCR控制裝置3，用于計(jì)算的向SCR催化器1 的尿素噴射量；以及尿素噴射裝置4，用于根據(jù)由SCR控制裝置3計(jì)算的向SCR催化器1的尿素噴射量，調(diào)節(jié)向SCR催化器1的尿素噴射。參見圖1，SCR控制裝置3包括溫度預(yù)測(cè)裝置31，用于預(yù)測(cè)SCR催化器的溫度；轉(zhuǎn)化率獲取裝置32，用于根據(jù)SCR催化器的預(yù)測(cè)溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，獲取SCR催化器的轉(zhuǎn)化率；以及噴射量計(jì)算裝置33，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放量和SCR催化器的轉(zhuǎn)化率， 計(jì)算向SCR催化器的尿素噴射量。如圖1所示，溫度預(yù)測(cè)裝置31包括SCR催化器的多個(gè)微元；用于根據(jù)SCR催化器的實(shí)際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量，計(jì)算多個(gè)微元的溫度的裝置；以及用于根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的裝置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，溫度預(yù)測(cè)裝置31可以包括SCR催化器的2-10個(gè)微元，即可以將 SCR催化器分為2-10個(gè)微元。一般而言，SCR催化器的微元個(gè)數(shù)越多，對(duì)其溫度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度就越高。通過實(shí)驗(yàn)可知，在2個(gè)微元的情況下，對(duì)應(yīng)的溫度變化比較遲緩，難以準(zhǔn)確的估計(jì)溫度的快速變化；在10個(gè)微元的情況下，較好地體現(xiàn)了溫度的瞬態(tài)過程，但會(huì)產(chǎn)生較大的計(jì)算延時(shí)，從而降低了計(jì)算的精度。因此，需要根據(jù)SCR催化器的形狀和結(jié)構(gòu)，合理地選擇SCR催化器的微元數(shù)量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果SCR催化器的微元的個(gè)數(shù)優(yōu)選為5-6個(gè)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在確定SCR催化器的微元數(shù)量的同吋，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)SCR催化器的 形狀和結(jié)構(gòu)將SCR催化器中工作狀態(tài)基本相同的區(qū)域劃分為一個(gè)微元，即選擇微元的劃分 方式。多個(gè)微元可以是串聯(lián)連接的，即第一個(gè)微元的輸出作為第二個(gè)微元的輸入。但是例 如對(duì)于筒形的SCR催化器，多個(gè)微元也可以是相互并聯(lián)連接的。根據(jù)SCR催化器的形狀和 結(jié)構(gòu)的需要，多個(gè)微元甚至可以以串并聯(lián)結(jié)合的方式相互連接。這需要根據(jù)SCR催化器的 具體情況，通過實(shí)驗(yàn)加以確定。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在確定SCR催化器的微元數(shù)量和劃分方式的同時(shí)，還需要考慮 多個(gè)SCR催化器微元的形狀和尺寸。由于SCR催化器的形狀和結(jié)構(gòu)等因素的影響，使得其 在工作吋，工作狀態(tài)基本相同的區(qū)域范圍可能各不相同，因此需要將SCR催化器劃分為大 小不同的多個(gè)微元，即多個(gè)微元可以有彼此不同的形狀和/或尺寸。這同樣需要根據(jù)SCR 催化器的具體情況，通過實(shí)驗(yàn)加以確定。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在如圖1所示的溫度預(yù)測(cè)裝置31中，包括了用于根據(jù)計(jì)算的多 個(gè)微元的溫度，通過簡(jiǎn)單地計(jì)算各微元的溫度的算木平均值來計(jì)算SCR催化器的溫度的裝置。但是，根據(jù)以上的描述不難看出，從多個(gè)微元的溫度出發(fā)，獲取SCR催化器的預(yù)測(cè) 溫度應(yīng)當(dāng)考慮多個(gè)微元的數(shù)量、連接關(guān)系及其形狀和/或尺寸。可以根據(jù)SCR催化器的形 狀和結(jié)構(gòu)，按照多個(gè)微元的形狀和/或尺寸及其在SCR催化器中的位置，并且在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ) 上為多個(gè)微元相應(yīng)地分配各自不同的權(quán)重，對(duì)各微元的溫度進(jìn)行加權(quán)平均，以獲取SCR催 化器的預(yù)測(cè)溫度。因此，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在如圖1所示的溫度預(yù)測(cè)裝置31中，包括了用 于根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，通過計(jì)算各微元的溫度的加權(quán)平均值來計(jì)算SCR催化器的 溫度的裝置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以根據(jù)SCR催化器的實(shí)際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量， 計(jì)算多個(gè)微元的溫度。計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.一種SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)裝置，包括SCR催化器的多個(gè)微元，用于根據(jù)SCR催化器的實(shí)際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量，計(jì)算多個(gè)微元的溫度的裝置，以及用于根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述SCR催化器包括2-10個(gè)微元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述SCR催化器包括5-6個(gè)微元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述SCR催化器中的多個(gè)微元之間的連接關(guān)系為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結(jié)合的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述SCR催化器中的多個(gè)微元具有彼此不同的形狀和/或尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述用于根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的裝置通過計(jì)算各微元的溫度的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值來計(jì)算SCR催化器的溫度。
7.—種SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)方法，包括將SCR催化器劃分為多個(gè)微元，以及根據(jù)SCR催化器的實(shí)際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量，計(jì)算多個(gè)微元的溫度，以及根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于將所述SCR催化器劃分為2-10個(gè)微元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于將所述SCR催化器劃分為5-6個(gè)微元。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述SCR催化器中的多個(gè)微元以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或串并聯(lián)結(jié)合的方式相互連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將所述SCR催化器中的多個(gè)微元?jiǎng)澐譃榫哂斜舜瞬煌男螤詈?或尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的步驟包括通過計(jì)算各微元的溫度的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值來計(jì)算SCR催化器的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)裝置以及SCR催化器的溫度預(yù)測(cè)方法。其中所述溫度預(yù)測(cè)裝置包括SCR催化器的多個(gè)微元，用于根據(jù)SCR催化器的實(shí)際溫度、物理參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量，計(jì)算多個(gè)微元的溫度的裝置，以及用于根據(jù)計(jì)算的多個(gè)微元的溫度，計(jì)算SCR催化器的溫度的裝置。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102207015SQ20111014625
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者佟德輝, 劉穎帥, 孫少軍 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司