专利名称：一种尿素喷射量的控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制技术领域，特别涉及一种尿素喷射量的控制方法和系统。
技术背景
目前，国内外柴油机后处理的技术可分为两类
一是SCR开环控制，需要大量的标定工作，且受外界因素影响较大。
开环控制系统调整SCR尿素喷射量的准确程度受后处理系统技术情况和控制程序及数据的限制。由于应用开环控制方式的控制系统所执行的程序及控制数据时按照技术状况最好的样机的测试结果制定的，因此如果实际使用的发动机的技术状况和样机不一样，而尿素喷射量仍按制造厂家固化在ROM中的控制数据调整的话，实际调整的结果可能不是该发动机目前情况的理想调整。另外开环系统无法将影响尿素喷射量的其它控制参数一一兼顾，因此很难达到准确的控制。
二是基于NOX传感器的SCR闭环控制。
采用闭环控制系统能够根据发动机技术状况的变化程度进行相应的补偿，缩小这种变化所带来的控制差异。闭环控制系统能根据控制结果的变化，相应调整输出控制量值的大小，从而实现较好的控制效果。
现有基于NOx传感器的SCR闭环控制系统如图1所示，SCR催化器包括壳体5、设置在壳体5中串联的NOx催化转化器3和NH3催化氧化器4。尿素喷嘴1设置在壳体5中并位于NOx催化转化器3的上游，NOx传感器6设置在壳体5中并位于NH3催化氧化器4的下游，尿素喷嘴1和NOx传感器6分别与控制器2连接。尿素喷嘴1喷出尿素溶液，受热分解出NH3,氨气在SCR催化剂的作用下与NOx发生反应，生成氮气和水，从而达到净化NOx的目的。若尿素喷射量大，会使排气中的NH3增多，喷射量过小，则NOx不能充分净化，因此现有基于NOx传感器的SCR闭环控制系统直接利用NOx传感器测量排气中的NOx含量，以修正尿素喷射量。
由于NOx传感器响应时间较长，不利于及时调整控制参数，且NOx传感器价格昂贵。
当尿素溶液不达标准，就会导致尿素喷射量不准确，从而使得NOx不达标污染大气及氨气泄露污染大气的现象。发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种尿素喷射量的控制方法和系统， 克服由于尿素水溶液不达标准导致尿素喷射量不准确，NOX不达标污染大气及氨气泄露污染大气的现象。
本发明提供一种尿素喷射量的控制方法，所述方法包括
确定当前尿素溶液的浓度；
将所述当前尿素溶液的浓度与标准尿素溶液的浓度比较，得到修正系数；
根据所述修正系数和当前尿素的需求量，计算得到修正后的尿素喷射量；
根据所述修正后的尿素喷射量控制尿素喷射系统喷射尿素。
优选地，所述控制喷射系统喷射尿素的步骤，具体为控制调节尿素喷嘴的通电时间和周期。
优选地，所述确定当前尿素溶液的浓度的步骤包括
超声波收发器产生超声波；
处理器内的定时器开始定时；
经过时间t，所述超声波收发器接收到反射器反射的超声波；
根据尿素箱的长度L计算出传播速度ν ；
由浓度函数C = f ( ν，T)，根据速度、温度与尿素浓度对应表，得出当前尿素的浓度；
其中，T是温度和ν速度。
优选地，确定所述当前尿素的需求量，具体包括
根据当前工况和NOx传感器修正信号确定原始NOx排放量；
根据化学方程计算需要的NH3量；
根据NOx的转换效率计算应加入的氨气总量；
根据氨气量确定当前尿素的需求量。
本发明还提供一种尿素喷射量的控制系统，其特征在于，所述系统包括
第一计算单元，用于确定尿素箱尿素浓度；
修正系数确定单元，用于将所述当前尿素溶液的浓度与标准尿素溶液的浓度比较，得到修正系数；
第二计算单元，用于根据所述修正系数和当前尿素的需求量，计算得到修正后的尿素喷射量；
控制单元，用于根据所述修正后的尿素喷射量，控制尿素喷射系统喷射尿素。
优选地，所述控制单元具体控制调节尿素喷嘴的通电时间和周期。
优选地，所述的控制系统进一步包括超声波收发器、处理器内的定时器、反射器、 尿素箱温度传感器；
超声波收发器，用于产生和接收超声波；
处理器内的定时器，用于定时时间段t，经过时间段t通知所述超声波收发器接收到反射器反射的超声波；
所述第一计算单元包括
第一计算子单元，用于根据尿素箱的长度L和时间t计算出传播速度ν ；
第二计算子单元，用于根据浓度函数C = f ( ν，T)，根据速度、温度与尿素浓度对应表，得出当前浓度值；
其中，T是所述尿素箱温度传感器测得的温度，速度ν为第一计算子单元计算获得。
优选地，所述系统进一步包括
原始NOx排放量确定单元，用于分别根据当前工况和传感器修正信号确定原始 NOx排放量；
原始NOx排放量确定单元，具体包括
第三计算子单元，用于根据化学方程计算需要的NH3量；
第四计算子单元，根据NOx的转换效率计算应加入的氨气总量；
第五计算子单元，根据氨气量确定当前尿素需求量。
优选地，所述超声波收发器和反射器设置在距离尿素箱底10%处。
与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明尿素喷射量的控制方法，通过确定当前尿素溶液的浓度；将所述当前尿素溶液的浓度与标准尿素溶液的浓度比较，得到修正系数；根据所述修正系数和当前尿素的需求量，计算得到修正后的尿素喷射量；根据所述修正后的尿素喷射量控制尿素喷射系统喷射尿素，使得尿素喷射量更加准确。由于本发明所述方法使得尿素喷射量更加准确，克服了现有技术中尿素水溶液不达标准导致尿素喷射量不准确，NOx不达标污染大气及氨气泄露污染大气的现象。
图1是现有基于NOX传感器的SCR闭环控制系统结构图2是本发明实施例所述尿素喷射量的控制方法流程图3是本发明实施例所述尿素喷射量的控制系统结构图4是本发明实施例所述确定当前尿素溶液的浓度流程图。
具体实施方式
本发明提供一种尿素喷射量的控制方法和系统，克服由于尿素水溶液不达标准导致尿素喷射量不准确，NOX不达标污染大气及氨气泄露污染大气的现象。为了便于本领域技术人员的理解，下面对相关术语进行具体解释。
SCR 选择性催化还原，是利用氨(NH3)对NOx还原功能，在320 400°C的条件下， 利用催化剂作用将NOx还原为对大气没有影响的N2和水。“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应，本文指选择NOx还原。
闭环控制作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。
OBD 用于控制车辆排放的一种在线监测诊断系统，能够检测到影响车辆排放的故障的发生并通过存储相关的故障代码指示故障可能发生的区域及原因。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
参见图2，该图是本发明实施例尿素喷射量的控制方法流程图。
本发明实施例尿素喷射量的控制方法，所述方法包括
S100、确定当前尿素溶液的浓度。
S200、将所述当前尿素溶液的浓度与标准尿素溶液的浓度比较，得到修正系数 (修正因子)。
具体计算公式如下
修正系数(修正因子)=标准尿素溶液浓度/当前尿素溶液浓度
目前使用的标准尿素溶液浓度为32. 5%，如果实际生产的尿素溶液浓度比标准尿素溶液浓度低，会导致NH3产量不足，需要增加尿素喷射量。
S300、根据所述修正系数和当前尿素的需求量，计算得到修正后的尿素喷射量。
具体计算公式如下
修正后的尿素喷射量=修正系数*当前尿素的需求量(原尿素喷射量)
S400、根据所述修正后的尿素喷射量控制尿素喷射系统喷射尿素。
所述S400控制喷射系统喷射尿素的步骤，具体可以为控制调节尿素喷嘴的通电时间和周期。
由于使用修正后的尿素喷射量控制尿素喷射量，使得尿素喷射量更加准确，克服了现有技术中尿素水溶液不达标准导致尿素喷射量不准确，NOx不达标污染大气及氨气泄露污染大气的现象。
尿素箱1中的尿素经尿素泵2加压后送往尿素喷嘴3，通过处理单元5控制尿素喷嘴3的通电时间和周期，实现喷射尿素，多余的尿素经回流管流回尿素箱11。
由于超声波在特定的温度下，在特定的浓度或密度的液体中传递的速度是确定的，液体的浓度变化则超声波的传导速度相应改变。液体中超声波的传导速度是液体弹性模数和密度的函数，因而液体在一定温度下超声波在其中的传导速度的不同则反映了液体浓度或密度的相应变化。
步骤SlOO所述确定当前尿素溶液的浓度，可以通过以下流程实现
1)超声波收发器产生超声波；
超声波收发器产生超声波原理通过给压电晶体(压电陶瓷)加一定频率的电激励，就可以产生所需要频率的超声波。
2)超声波收发器产生超声波；
3)处理器内的定时器开始定时；
4)经过时间t，所述超声波收发器接收到反射器反射的超声波；
5)根据尿素箱的长度L计算出传播速度ν ；
超声波在尿素液体中的传递速度的计算
超声波收发器10产生超声波，处理器5内的定时器(图中未示出)开始定时，经过时间t，超声波收发器10接收到反射器11反射的超声波，根据尿素箱的长度L，由公式V =2*L/t，计算出传播速度ν。
由浓度函数C = f ( ν，T)，根据速度、温度与尿素浓度对应表，得出当前尿素的浓度；
其中，T是温度和ν速度。
当前尿素溶液浓度具体可以根据尿素箱的温度和当前车辆的速度，通过查表1获得。
表1 速度、温度与尿素浓度对应表
权利要求
1.一种尿素喷射量的控制方法，其特征在于，所述方法包括 确定当前尿素溶液的浓度；将所述当前尿素溶液的浓度与标准尿素溶液的浓度比较，得到修正系数； 根据所述修正系数和当前尿素的需求量，计算得到修正后的尿素喷射量； 根据所述修正后的尿素喷射量控制尿素喷射系统喷射尿素。
2.根据权利要求1所述的尿素喷射量的控制方法，其特征在于，所述控制喷射系统喷射尿素的步骤，具体为控制调节尿素喷嘴的通电时间和周期。
3.根据权利要求1或2所述的尿素喷射量的控制方法，其特征在于， 所述确定当前尿素溶液的浓度的步骤包括超声波收发器产生超声波； 处理器内的定时器开始定时；经过时间t，所述超声波收发器接收到反射器反射的超声波； 根据尿素箱的长度L计算出传播速度ν ；由浓度函数C = f(v，T)，根据速度、温度与尿素浓度对应表，得出当前尿素的浓度； 其中，T是温度和ν速度。
4.根据权利要求3所述的尿素喷射量的控制方法，其特征在于，确定所述当前尿素的需求量，具体包括根据当前工况和NOx传感器修正信号确定原始NOx排放量； 根据化学方程计算需要的NH3量； 根据NOx的转换效率计算应加入的氨气总量； 根据氨气量确定当前尿素的需求量。
5.一种尿素喷射量的控制系统，其特征在于，所述系统包括 第一计算单元，用于确定尿素箱尿素浓度；修正系数确定单元，用于将所述当前尿素溶液的浓度与标准尿素溶液的浓度比较，得到修正系数；第二计算单元，用于根据所述修正系数和当前尿素的需求量，计算得到修正后的尿素喷射量；控制单元，用于根据所述修正后的尿素喷射量，控制尿素喷射系统喷射尿素。
6.根据权利要求5所述的尿素喷射量的控制系统，其特征在于，所述控制单元具体控制调节尿素喷嘴的通电时间和周期。
7.根据权利要求5或6所述的尿素喷射量的控制系统，其特征在于，所述的控制系统进一步包括超声波收发器、处理器内的定时器、反射器、尿素箱温度传感器；超声波收发器，用于产生和接收超声波；处理器内的定时器，用于定时时间段t，经过时间段t通知所述超声波收发器接收到反射器反射的超声波；所述第一计算单元包括第一计算子单元，用于根据尿素箱的长度L和时间t计算出传播速度ν ； 第二计算子单元，用于根据浓度函数C = f( ν，T)，根据速度、温度与尿素浓度对应表， 得出当前浓度值；其中，T是所述尿素箱温度传感器测得的温度，速度ν为第一计算子单元计算获得。
8.根据权利要求7所述的尿素喷射量的控制系统，其特征在于，所述系统进一步包括 原始NOx排放量确定单元，用于分别根据当前工况和传感器修正信号确定原始NOx排放量；原始NOx排放量确定单元，具体包括 第三计算子单元，用于根据化学方程计算需要的NH3量； 第四计算子单元，根据NOx的转换效率计算应加入的氨气总量； 第五计算子单元，根据氨气量确定当前尿素需求量。
9.根据权利要求7所述的尿素喷射量的控制系统，其特征在于，所述超声波收发器和反射器设置在距离尿素箱底10%处。
全文摘要
一种尿素喷射量的控制方法，包括确定当前尿素溶液的浓度；将所述当前尿素溶液的浓度与标准尿素溶液的浓度比较，得到修正系数；根据所述修正系数和当前尿素的需求量，计算得到修正后的尿素喷射量；根据所述修正后的尿素喷射量控制尿素喷射系统喷射尿素。本发明提供一种尿素喷射量的控制方法和系统，克服由于尿素水溶液不达标准导致尿素喷射量不准确的问题。
文档编号F01N3/20GK102518496SQ20121000200
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者刘颖帅, 孙少军, 张军, 胡广地 申请人:潍柴动力股份有限公司