[发明专利]一种发动机过渡工况的分段尿素喷射方法

说明书

本发明公开了一种发动机过渡工况的分段尿素喷射方法，该方法适用于安装有SCR(Selective Catalytic Reduction)选择性催化还原系统的发动机，通过一种分段式尿素喷射方法，同时兼顾氮氧转化效率和NH3泄漏不超标，尤其适用于氮氧排放增加时，可以通过该方法快速达到理想的氮氧转化效率，并控制NH3泄漏不超标。主要包括四个基本步骤：获取不同工况(转速、扭矩、空速、排温等)下氨氮比与氮氧转化效率的对应关系，找到氮氧转化效率的拐点；根据实际需求，确定合理的氨氮比和喷射时间；在不同工况下，设计不同氨氮比进行分段式尿素喷射，记录不同氨氮比对应的NH3泄漏情况；考虑实际边界条件和优化目标，提出一种合理的分段式尿素喷射方法。

技术领域

本发明属于发动机尾气后处理技术领域，涉及到采用选择性催化还原(SCR)技术的尾气净化技术，尤其是针对发动机氮氧排放不稳定的情况下，当氮氧排放突然增大时，采用分段式尿素喷射方法，使其快速达到理想的氮氧转化效率并控制合理的NH3泄漏。

背景技术

随着国家对环境保护的日益重视，柴油机排放物的治理显得尤为重要，从2015年1月1日起中国将全面实施国四的排放标准。针对排放法规的升级，中国倾向于采用SCR选择性催化还原技术。

SCR(选择性催化还原系统)是Selective(选择性)、Catalytic(催化)、Reduction(还原)的英文缩写。选择性催化还原系统是一种被广泛应用的技术，主要用于消除废气中的氮氧化物。SCR系统基本工作原理是当发动机燃烧后的废气进入排气管的同时，由安装在排气管上的尿素喷射装置将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，此时尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气，氨气在催化剂的作用下有选择性地将氮氧化物还原为氮气，实现降低氮氧化物的目的。

由于发动机运行过程是一个瞬态过程，氮氧排放也是一个瞬态过程，尿素喷射过少导致氮氧转化效率不达标，尿素喷射过多导致NH3泄漏发生。目前工程上一般是通过稳态和瞬态的尿素喷射修正来改善氮氧转化效率，在过渡工况时通过一种延时滤波方法，使尿素喷射稍微缓和，从而在一定程度上改善过渡过程的氮氧转化效率，并控制合理的NH3泄漏。该方法的弊端是当氮氧排放突然增大后，由于尿素的喷射量的增幅小于氮氧增幅，这样就需要相对较长的时间才可以达到理想的转化效率。本专利旨在改善由于尿素喷射的不及时带来的氮氧转化效率需要较长时间才可以达到理想转化效率的问题。

发明内容

本发明主要用于解决当氮氧排放增加时由于尿素喷射的不及时带来的氮氧转化效率需要较长时间才可以达到理想转化效率的问题。通过一种分段式尿素喷射方法，同时兼顾氮氧转化效率和NH3泄漏不超标，尤其适用于氮氧排放增加时，可以通过该方法快速达到理想的氮氧转化效率，并控制NH3泄漏不超标。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种发动机过渡工况的分段尿素喷射方法。主要包括四个基本步骤：获取不同工况(转速、扭矩、空速、排温等)下氨氮比与氮氧转化效率的对应关系，找到氮氧转化效率的拐点；根据实际需求，确定合理的氨氮比和喷射时间；在不同工况下，设计不同氨氮比进行分段式尿素喷射，记录不同氨氮比对应的NH3泄漏情况；考虑实际边界条件和优化目标，提出一种合理的分段式尿素喷射方法。

上述一种发动机过渡工况的分段尿素喷射方法，其特征在于：获取不同工况(转速、扭矩、空速、排温等)下氨氮比与氮氧转化效率的对应关系，找到氮氧转化效率的拐点。该拐点的判定一般根据两种方法，第一种是根据氮氧转化效率的响应时间进行判定；第二种是利用氮氧转化效率的斜率进行判定，当斜率的绝对值降低到最大斜率的一定比例则认为达到了拐点。该部分内容见图1中101部分所示，通过两种方法寻找氮氧转化效率的拐点。接下来进行数据拟合，该部分内容见图1中102部分所示，根据实验数据，构造转化效率响应时间与氨氮比的函数曲线。将氨氮比作为自变量x，氮氧转化效率的响应时间τ90作为因变量，根据测试数据进行函数拟合，得到函数关系表达式：