SCR后处理系统氨泄漏状态判断方法与流程

本发明涉及一种SCR后处理系统氨泄漏状态判断方法，尤其是一种柴油机SCR后处理系统氨泄漏状态的判断方法。

背景技术：

SCR（Selective Catalytic Reduction）尾气处理系统是消除柴油机尾气中氮氧化物的主要后处理技术之一。

目前，SCR后处理技术是国四、国五及国六柴油机降低尾气中NO_x的主要技术手段。随着柴油车排放法规的逐步加严，NO_x排放限值越来越低，同时加入了氨泄漏的要求。到国五、国六阶段，要求SCR后处理控制系统具备能够更精准控制能力。

尿素喷射控制方式有开环控制和闭环控制两种，很多单位开展了研究工作并建立了相应的尿素喷射控制模型。开环控制的原理很简单，利用预估的NO_x量计算需要的尿素喷射量，但不能补偿测量偏差。闭环控制首先利用预估的NO_x量计算需要的尿素喷射量，然后利用SCR后的NO_x或NH₃的浓度信号进行PID 闭环控制。有研究表明，开环控制中存在的问题是在控制中所用的发动机废气涡轮出口NO_x浓度值、尿素水溶液浓度值、排气流量值、尿素喷射速率及NH₃存储量值都会有误差，并最终导致实际的NO_x转化效率与设定的值相差13.5%左右；闭环控制中存在的问题有喷射系统的总体延时、催化器动态性能和NO_x传感器对NH₃的交叉敏感性等问题，导致尿素喷射量在转化效率或氨储值较高时会不稳定，而在转化效率和氨逃逸值较低时才会比较稳定。

NO_x传感器存在NO_x和NH₃的交叉敏感性问题。NO_x传感器在发动机大部分工况下是不能够区分出NO_x值和NH₃值，NO_x传感器测量时会将NH₃氧化成NO_x，即导致无法确定NO_x传感测量的是NO_x还是NH₃。因此若采用NO_x传感器做闭环控制，可能会导致实际效果与期望闭环效果偏差很大的问题。例如：如果NO_x传感器测量的值偏大，闭环控制器就会增加尿素喷射量，但如果传感器测量的是NH₃，就会导致NH₃泄漏增大。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种SCR后处理系统氨泄漏状态判断方法，能够在不使用NH₃传感器的前提下准确判断出当前后处理状态是否存在氨泄漏，可以为NO_x传感器闭环提供依据。

按照本发明提供的技术方案，所述SCR后处理系统氨泄漏状态判断方法，其特征是：比较测量得到的NO_x转化效率于模型计算的NO_x转化效率偏差情况，同时比较一段时间内尿素喷射量变化情况，以判断出当前SCR后处理系统是否有氨泄露情况出现；

具体地包括以下过程：（1）获得根据NO_x传感器测量的NO_x转化效率；

（2）获得模型计算的NO_x转化效率；

（3）将根据NO_x传感器测量的NO_x转化效率和模型计算的NO_x转化效率进行比较，得到NO_x转化效率差值；

（4）根据上述步骤（1）～步骤（3）获得一段时间内NO_x转化效率差值的平均值，即平均的NO_x转化效率差值；

（5）将NO_x转化效率平均差值与前一步长NO_x转化效率差值平均值进行比较，判断NO_x转化效率平均偏差值与上一步长的NO_x转化效率平均偏差值，若NO_x转化效率平均偏差值大于上一步长的NO_x转化效率平均偏差值，则NO_x转化效率平均偏差值有增大趋势；

（6）再接着判断尿素喷射量变化情况；若尿素喷射量增大，同时步骤（5）的判断结果为NO_x转化效率平均偏差值有增大趋势，则判断为当前工况下为氨泄露状态。

进一步的，所述尿素喷射量变化情况判断时，是将当前尿素喷射量反馈平均值与前一步长尿素喷射量反馈平均值进行比较，若当前尿素喷射量反馈平均值大于前一步长尿素喷射量反馈平均值，则判断为尿素喷射量增大。

进一步的，所述步骤（1）根据上游NO_x传感器信号和下游NO_x传感器信号，得到根据NO_x传感器测量的NO_x转化效率。

进一步的，所述步骤（2）根据上游NO_x传感器信号和模型计算得到的SCR出口处NO_x浓度信号，得到模型计算的NO_x转化效率。

本发明具有以下优点：

（1）本发明通过逻辑计算判断氨泄漏状态，省去了氨传感器，降低了后处理成本；

（2）本发明通过逻辑计算判断氨泄漏状态，为闭环控制提供准确的判断依据，提高闭环控制的准确性。

附图说明

图1为本发明所述SCR后处理系统氨泄漏状态判断方法的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

本发明所述SCR后处理系统氨泄漏状态判断方法，根据SCR后处理系统中NO_x传感器测量值与模型估算值进行相关逻辑运算，比较测量得到的NO_x转化效率与模型计算的NO_x转化效率偏差情况，同时考虑一段时间内尿素喷射量变化情况，能够判断出当前SCR后处理系统是否有氨泄漏情况出现。

具体地包括以下过程：如图1所示，首先计算NO_x转化效率差值NO_xeff_diff，根据上游NO_x传感器信号NO_xup_sig和下游NO_x传感器信号NO_xds_sig，根据公式NO_xeff_sig=1－NO_xds_sig/NO_xup_sig得到根据NO_x传感器计算得到的NO_x转化效率NO_xeff_sig。另外根据上游NO_x传感器信号NO_xup_sig和模型计算得到的SCR出口处NO_x浓度信号NO_xds_mod，根据公式NO_xeff_sig=1－NO_xds_mod/NO_xup_sig得到模型计算的NO_x转化效率NO_xeff_mod。NO_xeff_sig与NO_xeff_mod的差值，即为NO_x转化效率差值NO_xeff_diff。取一段时间内（如10min）的NO_x转化效率差值NO_xeff_diff的平均值，得到平均的NO_x转化效率差值NO_xeff_diffavg。根据NO_x转化效率平均差值NO_xeff_diffavg与前一步长NO_x转化效率差值平均值NO_xeff_diffavg进行比较，若NO_x转化效率平均偏差值大于上一步长的NO_x转化效率平均偏差值，说明NO_x转化效率平均偏差值有增大趋势。此项作为判断是否存在氨泄漏的条件之一。

另一判断条件是根据尿素喷射量进行判断。若当前尿素喷射量反馈平均值大于前一步长尿素喷射量反馈平均值，说明尿素喷射量进一步增大。

以上两个条件同时满足，即说明NO_x下游传感器测量的NO_x值有一部分是氨气，与理论模型计算出来的NO_x转化效率差值逐渐增大。可以判断当前工况下为NH₃Slip_st状态，即氨泄漏状态。

本发明能够在不使用NH₃传感器的前提下准确判断出当前后处理状态是否存在氨泄漏，可以为NO_x传感器闭环提供依据：如出现氨泄漏，则暂时停止NOx闭环相关修正，防止闭环控制出现偏差。