尿素喷射量的确定方法、尿素喷射系统与控制器与流程

本技术涉及柴油机尾气处理领域，具体而言，涉及一种尿素喷射量的确定方法、尿素喷射系统与控制器。

背景技术：

1、柴油机在运行的过程中，会产生氮氧化合物，为满足排放要求，目前的柴油机的处理系统中会安装scr(selective catalystic reduction，选择性催化还原)装置，通过向安装在排气管理当中的催化剂喷射尿素水溶液，将对环境有害的氮氧化物还原为无公害的氮气，从而降低排放，满足排放要求。但是，现有的技术中不仅会存在还原剂浪费的问题，而且还会因为氨气泄露而造成二次污染。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种尿素喷射量的确定方法、尿素喷射系统与控制器，以解决现有技术中不能完全防止还原剂浪费或者氨气泄露而造成二次污染的问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种尿素喷射量的确定方法，该方法应用于尿素喷射系统中的控制器，所述尿素喷射系统还包括尿素喷嘴和选择性催化转化装置，所述尿素喷嘴在所述选择性催化转化装置的上游，所述控制器与所述尿素喷嘴和所述选择性催化转化装置通信连接，所述方法包括：获取反应温度，所述反应温度为所述选择性催化转化装置的腔内温度；根据所述反应温度，确定所述选择性催化转化装置的尿素喷射量的控制模式，所述控制模式为第一控制模式或第二控制模式，所述第一控制模式为根据氨气浓度确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的模式，所述第二控制模式为根据所述选择性催化转化装置中的氨气吸附量确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的模式，所述氨气浓度包括所述选择性催化转化装置下游的氨气浓度；根据所述控制模式，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量，其中，所述尿素喷射量包括第一尿素喷射量和第二尿素喷射量，所述第一尿素喷射量为采用所述第一控制模式控制所述尿素喷嘴的情况下，所述尿素喷嘴喷射的尿素量，所述第二尿素喷射量为采用所述第二控制模式控制所述尿素喷嘴的情况下，所述尿素喷嘴喷射的尿素量。

3、可选的，根据所述反应温度，确定所述选择性催化转化装置的尿素喷射量的控制模式，包括：在所述反应温度大于或者等于预设温度的情况下，确定所述尿素喷射量的控制模式为所述第一控制模式；在所述反应温度小于所述预设温度的情况下，确定所述尿素喷射量的控制模式为所述第二控制模式。

4、可选的，所述控制模式为所述第一控制模式，所述尿素喷射系统还包括温度传感器、第一氮氧传感器和氨气传感器，其中，所述温度传感器位于所述尿素喷嘴的上游，所述第一氮氧传感器位于所述温度传感器的上游，所述氨气传感器位于所述选择性催化转化装置的下游，根据所述控制模式，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量，包括：获取第一相关参量，所述第一相关参量包括：第一氮氧化合物浓度、废气流量、第一温度、第一空速和第一氨气浓度，其中，所述第一氮氧化合物浓度为所述第一氮氧传感器采集到的，所述废气流量为产生的废气的流量，所述第一温度为所述温度传感器采集到的温度，所述第一空速为所述选择性催化转化装置的空速，所述第一氨气浓度为所述氨气传感器采集到的；根据所述第一相关参量，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量。

5、可选的，根据所述第一相关参量，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量，包括：根据所述第一空速和所述第一温度，确定前馈效率值，并且对所述前馈效率值进行修正得到实际效率值；根据所述第一氮氧化合物浓度与所述废气流量，确定氨气的质量流量；根据所述氨气的质量流量与所述实际效率值，确定第一尿素喷射量，所述第一尿素喷射量为所述氨气的质量流量与所述实际效率值的乘积。

6、可选的，在根据所述第一空速和所述第一温度，确定前馈效率值，并且对所述前馈效率值进行修正得到实际效率值之前，所述方法还包括：构建第一模型，所述第一模型用于表征所述第一空速、所述第一温度、所述氨气的浓度、氮氧化合物的浓度与前馈效率值之间的映射关系；根据所述第一空速、所述第一温度与所述第一模型确定所述氨气浓度的理论值，所述氨气浓度的理论值为所述氨气传感器处的所述氨气的浓度的理论值；根据所述氨气浓度的理论值与所述第一氨气浓度，确定氨气浓度偏差值，其中，所述氨气浓度偏差值为所述氨气浓度的理论值与所述第一氨气浓度的差值；对所述氨气浓度偏差值进行修正，得到效率修正值。

7、可选的，根据所述第一空速和所述第一温度，确定前馈效率值，并且对所述前馈效率值进行修正得到实际效率值，包括：根据所述第一空速、所述第一温度与所述第一模型确定所述前馈效率值；根据所述前馈效率值与所述效率修正值，确定实际效率值，其中，所述实际效率值为所述前馈效率值与所述效率修正值之和。

8、可选的，根据所述第一氮氧化合物浓度与所述废气流量，确定所述氨气的质量流量，包括：根据所述第一氮氧化合物浓度与所述废气流量，确定所述氮氧化合物的第一质量流量；获取所述氮氧化合物与所述氨气完全反应的质量比；根据所述第一质量流量与所述质量比，确定完全反应所述氮氧化合物所需的所述氨气的质量流量。

9、可选的，所述控制模式为所述第二控制模式，所述尿素喷射系统还包括温度传感器、第二氮氧传感器和氨气传感器，其中，所述温度传感器位于所述尿素喷嘴的上游，所述第二氮氧传感器位于所述选择性催化转化装置的下游，所述氨气传感器位于所述选择性催化转化装置与所述第二氮氧传感器之间，根据所述控制模式，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量，包括：获取第二相关参量，所述第二相关参量包括：第二氮氧化合物浓度、第二温度、第二空速和第二氨气浓度，其中，所述第二氮氧化合物浓度为所述第二氮氧传感器采集到的，所述第二温度为所述温度传感器采集到的温度，所述第二空速为所述选择性催化转化装置的空速，所述第二氨气浓度为所述氨气传感器采集到的；根据所述第二相关参量，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量。

10、可选的，根据所述第二相关参量，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的过程中，所述方法还包括：获取所述选择性催化转化装置中的当前氨气吸附量；构建第二模型，所述第二模型用于表征第二空速、所述第二温度、氮氧化合物的理论值和所述选择性催化转化装置的预定氨气吸附量之间的映射关系，其中，所述氮氧化合物的理论值为所述第二氮氧传感器处的所述氮氧化合物的浓度的理论值；根据所述第二空速、所述第二温度与所述第二模型确定所述预定氨气吸附量；根据所述预定氨气吸附量与所述当前氨气吸附量，确定氨气吸附量偏差值，其中，所述氨气吸附量偏差值为所述预定氨气吸附量与所述当前氨气吸附量的差值。

11、可选的，根据所述第二相关参量，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的过程中，所述方法还包括：根据所述第二空速、所述第二温度与所述第二模型确定所述氮氧化合物的理论值；根据所述氮氧化合物的理论值与所述第二氮氧化合物浓度，确定氮氧化合物浓度偏差值，其中，所述氮氧化合物浓度偏差值为所述氮氧化合物的理论值与所述第二氮氧化合物浓度的差值。

12、可选的，根据所述第二相关参量，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的过程中，所述方法还包括：获取所述氮氧化合物与所述氨气传感器的相关系数；根据所述氮氧化合物浓度偏差值，确定所述预定氨气吸附量与所述当前氨气吸附量的比例调整系数；根据所述氮氧化合物浓度偏差值、所述比例调整系数和所述相关系数，确定模型闭环修正效率值。

13、可选的，根据所述第二相关参量，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的过程中，所述方法还包括：根据所述第二氨气浓度和所述第二氮氧化合物浓度的相关性，确定相关因子系数；根据所述相关因子系数、所述模型闭环修正效率值和所述氨气吸附量偏差值，确定修正效率系数，其中，所述修正效率系数为所述相关因子系数和所述模型闭环修正效率值的乘积与所述氨气吸附量偏差值的和；根据所述修正效率系数和氨气的质量流量，确定第二尿素喷射量，其中，所述氨气的质量流量为完全反应所述氮氧化合物所需的所述氨气的质量流量，所述第二尿素喷射量为所述修正效率系数和所述氨气的质量流量的乘积。

14、根据本技术的另一方面，提供了一种尿素喷射系统，包括：尿素喷嘴，用于喷射尿素；选择性催化转化装置，用于发生催化反应，所述选择性催化转化装置位于所述尿素喷嘴的下游；控制器，与所述尿素喷嘴和所述选择性催化转化装置通信连接，用于执行任意一种所述的确定方法。

15、可选的，所述系统还包括：温度传感器，所述温度传感器位于所述尿素喷嘴的上游；第一氮氧传感器，所述第一氮氧传感器位于所述温度传感器的上游；第二氮氧传感器，所述第二氮氧传感器位于所述选择性催化转化装置的下游；氨气传感器，所述氨气传感器位于所述选择性催化转化装置与所述第二氮氧传感器之间。

16、根据本技术的另一方面，提供了一种控制器，所述控制器设置在尿素喷射系统中，所述尿素喷射系统还包括尿素喷嘴和选择性催化转化装置，所述尿素喷嘴在所述选择性催化转化装置的上游，所述控制器与所述尿素喷嘴和所述选择性催化转化装置通信连接，所述控制器包括：获取单元，用于获取反应温度；其中，所述反应温度为所述选择性催化转化装置的腔内温度；第一确定单元，用于根据所述反应温度，确定所述选择性催化转化装置的尿素喷射量的控制模式；其中，所述控制模式为第一控制模式或第二控制模式，所述第一控制模式为根据氨气浓度确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的模式，所述第二控制模式为根据所述选择性催化转化装置中的氨气吸附量确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的模式，所述氨气浓度包括所述选择性催化转化装置下游的氨气浓度；第二确定单元，用于根据所述控制模式，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量；其中，所述尿素喷射量包括第一尿素喷射量和第二尿素喷射量，所述第一尿素喷射量为采用所述第一控制模式控制所述尿素喷嘴的情况下，所述尿素喷嘴喷射的尿素量，所述第二尿素喷射量为采用所述第二控制模式控制所述尿素喷嘴的情况下，所述尿素喷嘴喷射的尿素量。

17、应用本技术的技术方案，一种尿素喷射量的确定方法，该方法应用于尿素喷射系统中的控制器，所述尿素喷射系统还包括尿素喷嘴和选择性催化转化装置，所述尿素喷嘴在所述选择性催化转化装置的上游，所述控制器与所述尿素喷嘴和所述选择性催化转化装置通信连接，首先获取反应温度，所述反应温度为所述选择性催化转化装置的腔内温度；之后根据所述反应温度，确定所述选择性催化转化装置的尿素喷射量的控制模式，所述控制模式为第一控制模式或第二控制模式，所述第一控制模式为根据氨气浓度确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的模式，所述第二控制模式为根据所述选择性催化转化装置中的氨气吸附量确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量的模式，所述氨气浓度包括所述选择性催化转化装置下游的氨气浓度；最后根据所述控制模式，确定所述尿素喷嘴的尿素喷射量，其中，所述尿素喷射量包括第一尿素喷射量和第二尿素喷射量，所述第一尿素喷射量为采用所述第一控制模式控制所述尿素喷嘴的情况下，所述尿素喷嘴喷射的尿素量，所述第二尿素喷射量为采用所述第二控制模式控制所述尿素喷嘴的情况下，所述尿素喷嘴喷射的尿素量。该方法通过在不同的温度采用不同的控制逻辑，考虑到了在不同的温度下，对反应速率产生影响的不同因素，更准确的确定了尿素喷射量，以解决现有技术中不能完全防止还原剂浪费或者氨气泄露而造成二次污染的问题。