一种保护SCR的后处理系统控制方法及系统

摘要

本发明提供一种保护SCR的后处理系统控制方法及系统，涉及尾气后处理技术领域，包括以下步骤：获取DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量和SCR下游的排气温度，建立DOC上游的理论HC喷射量与SCR下游的理论排气温度的对应关系；实时获取DPF实际再生时DOC上游的实际HC喷射量与SCR下游的实际排气温度，基于对应关系计算此工况下的理论排气温度，并与所获取的实际排气温度相比较；基于比较结果，对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度；针对目前柴油机尾气后处理系统的DPF主动再生时容易造成SCR催化剂失效的问题，对SCR下游排气温度进行监测，依据比较结果对实际HC喷射量进行修正，避免实际排气温度过高损伤SCR催化剂。

权利要求

1.一种保护SCR的后处理系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量和SCR下游的排气温度，建立DOC上游的理论HC喷射量与SCR下游的理论排气温度的对应关系；

DOC上游的理论HC喷射量为DPF正常再生时的DOC上游的HC喷射量；

标定理论HC喷射量和理论排气温度的对应关系，依据实际工况下HC喷射量获取此时应当对应的理论排气温度；

实时获取DPF实际再生时DOC上游的实际HC喷射量与SCR下游的实际排气温度，基于对应关系计算此工况下的理论排气温度，并与所获取的实际排气温度相比较；

基于比较结果，对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

2.如权利要求1所述的保护SCR的后处理系统控制方法，其特征在于，获取DPF正常再生时DPF下游的HC泄漏量，建立DPF下游的理论HC泄漏量与SCR下游理论排气温度的对应关系，并依据获取的DPF下游的实际HC泄漏量对实际HC喷射量进行修正；

DPF下游的理论HC泄漏量为DPF正常再生时的DPF下游的HC泄漏量；

标定DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量、DPF下游的理论HC泄漏量和SCR下游的理论排气温度，在实际工作时，查询DOC上游的实际HC喷射量下对应的DPF下游的理论HC泄漏量和SCR下游的理论排气温度。

3.如权利要求2所述的保护SCR的后处理系统控制方法，其特征在于，获取DPF下游的实际HC泄漏量并计算理论排气温度，基于理论排气温度和实际排气温度的比较结果对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

4.如权利要求1所述的保护SCR的后处理系统控制方法，其特征在于，当所获取的实际排气温度大于此工况下的理论排气温度时，依据设定的修正系数对实际HC喷射量进行修正。

5.如权利要求4所述的保护SCR的后处理系统控制方法，其特征在于，当实际排气温度与理论排气温度的差值位于不同温度区间时，以所设定的不同修正系数进行修正。

6.如权利要求1所述的保护SCR的后处理系统控制方法，其特征在于，DPF正常再生的工况和实际再生时的工况均为主动再生工况，将DPF中的碳进行反应消除。

7.如权利要求1所述的保护SCR的后处理系统控制方法，其特征在于，DPF正常再生时，SCR的排气温度小于SCR催化剂的可耐受温度。

8.一种保护SCR的后处理系统控制系统，其特征在于，包括：

标定模块，被配置为：获取DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量和SCR下游的排气温度，建立DOC上游的理论HC喷射量与SCR下游的理论排气温度的对应关系；DOC上游的理论HC喷射量为DPF正常再生时的DOC上游的HC喷射量；

标定理论HC喷射量和理论排气温度的对应关系，依据实际工况下HC喷射量获取此时应当对应的理论排气温度；

监测模块，被配置为：实时获取DPF实际再生时DOC上游的实际HC喷射量与SCR下游的实际排气温度，基于对应关系计算此工况下的理论排气温度，并与所获取的实际排气温度相比较；

修正模块，被配置为：基于比较结果，对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

说明书

一种保护SCR的后处理系统控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及尾气后处理技术领域，具体涉及一种保护SCR的后处理系统控制方法及系统。

背景技术

[0002] 柴油机尾气直接排放会产生较大污染，可以通过对尾气进行处理来降低污染，比如采用柴油氧化催化器（DOC）、柴油颗粒物捕捉器（DPF）和选择性催化还原技术（SCR）依次进行尾气的处理，降低尾气中的污染物含量。

[0003] 其中，SCR系统以尿素为还原剂，通过使用催化剂与氮氧化合物（NOX）发生还原反应，将氮氧化合物（NOX）转化为氮气（N2）和水，从而降低柴油机尾气排放中的NOX。DPF主要用于捕集柴油机尾气中的碳颗粒，当积碳量达到一定数值时，需要通过主动再生的方式将DPF中的碳在高温下反应消除。

[0004] 在DPF再生过程中，如果喷入的碳氢化合物（HC）未能充分燃烧，未反应的HC会进入SCR催化剂区域，在SCR催化剂区域进行反应，释放大量的热，通过SCR下游温度传感器可以监控到温度异常，由于HC产生的高温会影响SCR催化剂性能，严重时会导致烧毁SCR催化剂；同时，在DPF再生过程中，会使尾气温度快速升高，DPF再生反应剧烈时，高温尾气进入SCR系统也会对SCR催化剂活性产生不利影响。目前的DPF再生尤其是主动再生过程中，并没有对SCR催化剂区域的保护措施，随着再生的进行，对HC的消耗量会发生变化，未能参与DPF再生反应的HC泄漏量也在发生波动，且难以进行有效控制，在HC泄漏量过高时可能会导致SCR催化剂失效，引起发动机排放超标。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种保护SCR的后处理系统控制方法及系统，对SCR下游排气温度进行监测，利用获取的实际HC喷射量结合理论HC喷射量和理论排气温度的对应关系，得到理论排气温度并与实际排气温度比较，依据比较结果对实际HC喷射量进行修正，避免实际排气温度过高损伤SCR催化剂。

[0006] 本发明的第一目的是提供一种保护SCR的后处理系统控制方法，采用以下方案：

[0007] 包括以下步骤：

[0008] 获取DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量和SCR下游的排气温度，建立DOC上游的理论HC喷射量与SCR下游的理论排气温度的对应关系；

[0009] 实时获取DPF实际再生时DOC上游的实际HC喷射量与SCR下游的实际排气温度，基于对应关系计算此工况下的理论排气温度，并与所获取的实际排气温度相比较；

[0010] 基于比较结果，对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

[0011] 进一步地，获取DPF正常再生时DPF下游的HC泄漏量，建立DPF下游的理论HC泄漏量与SCR下游理论排气温度的对应关系，并依据获取的DPF下游的实际HC泄漏量对实际HC喷射量进行修正。

[0012] 进一步地，获取DPF下游的实际HC泄漏量并计算理论排气温度，基于理论排气温度和实际排气温度的比较结果对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

[0013] 进一步地，标定DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量、DPF下游的理论HC泄漏量和SCR下游的理论排气温度，在实际工作时，查询DOC上游的实际HC喷射量下对应的DPF下游的理论HC泄漏量和SCR下游的理论排气温度。

[0014] 进一步地，获取DPF正常再生时SCR下游的最大排气温度作为理论排气温度。

[0015] 进一步地，当所获取的实际排气温度大于此工况下的理论排气温度时，依据设定的修正系数对实际HC喷射量进行修正。

[0016] 进一步地，当实际排气温度与理论排气温度的差值位于不同温度区间时，以所设定的不同修正系数进行修正。

[0017] 进一步地，DPF正常再生的工况和实际再生时的工况均为主动再生工况，将DPF中的碳进行反应消除。

[0018] 进一步地，DPF正常再生时，SCR的排气温度小于SCR催化剂的可耐受温度。

[0019] 本发明的第二目的是提供一种保护SCR的后处理系统控制系统，包括：

[0020] 标定模块，被配置为：获取DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量和SCR下游的排气温度，建立DOC上游的理论HC喷射量与SCR下游的理论排气温度的对应关系；

[0021] 监测模块，被配置为：实时获取DPF实际再生时DOC上游的实际HC喷射量与SCR下游的实际排气温度，基于对应关系计算此工况下的理论排气温度，并与所获取的实际排气温度相比较；

[0022] 修正模块，被配置为：基于比较结果，对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

[0023] 与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

[0024] （1）针对目前柴油机尾气后处理系统的DPF主动再生时容易造成SCR催化剂失效的问题，对SCR下游排气温度进行监测，利用获取的实际HC喷射量结合理论HC喷射量和理论排气温度的对应关系，得到理论排气温度并与实际排气温度比较，依据比较结果对实际HC喷射量进行修正，避免实际排气温度过高损伤SCR催化剂。

[0025] （2）基于SCR的下游温度对SCR催化剂进行保护，调节上游的HC喷射量，基于SCR下游温度对HC是否泄露以及泄漏量进行判断，避免SCR催化剂因HC泄漏量过高引起的失效问题。

[0026] （3）对SCR下游的排气温度进行获取，同时考虑HC泄露量、DPF再生时剧烈反应对SCR催化剂位置温度造成的影响，避免了仅考虑单一因素导致的修正失误的问题，提高修正HC喷射量时的针对性，从而提高修正精度。

[0027] （4）对获取的实际排气温度与理论排气温度进行比较，依据不同的比较结果配置不同的修正系数，从而对HC喷射量进行不同的修正，实际排气温度超出理论排气温度的幅度越大，对应的修正系数越小，使得HC喷射量减小，减缓DPF再生反应的剧烈程度，同时减少HC泄漏量。

附图说明

[0028] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0029] 图1为本发明一个或多个实施例中后处理系统控制方法的流程示意图；

[0030] 图2为本发明一个或多个实施例中标定HC喷射量和HC泄漏量的示意图。

具体实施方式

[0031] 术语解释

[0032] DOC：柴油氧化催化器；DPF：柴油颗粒物捕捉器；SCR：选择性催化还原技术；CSTU：柴油机冷启动加热单元；NOx：氮氧化合物；CH：碳氢化合物。

[0033] SCR系统：选择性催化还原Selective Catalytic Reduction。一种发动机尾气后处理装置，其原理是在催化剂的作用下，还原剂NH3有选择的将NOX还原成N2。

[0034] DPF系统：壁流式颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter）。捕集尾气中的颗粒物，颗粒物主要为碳，少部分灰分；DPF清理碳有两种方式―被动再生与主动再生，其中被动再生（排温≥250℃）的反应式为：2NO2+C→2NO+CO2；主动再生（排温≥580℃）的反应式为：O2+C→CO2。

[0035] 实施例1

[0036] 本发明的一个典型实施例中，如图1所示，给出一种保护SCR的后处理系统控制方法。

[0037] 目前的DFP再生控制逻辑缺少基于SCR下游温度对SCR催化剂保护的控制策略，HC泄漏量过高时，进入SCR系统并在SCR催化剂上进行反应，释放出大量的热，会导致SCR催化剂失效；如图1所示，本实施例提供一种保护SCR的后处理系统控制方法，先标定理论HC喷射量和理论排气温度的对应关系，依据实际工况下HC喷射量获取此时应当对应的理论排气温度，并与监测到的实际排气温度进行比较，依据比较结果对实际HC喷射量进行修正，避免实际排气温度过高损伤SCR催化剂。

[0038] 具体的，如图1所示的保护SCR的后处理系统控制方法，包括以下步骤：

[0039] 获取DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量和SCR下游的排气温度，建立DOC上游的理论HC喷射量与SCR下游的理论排气温度的对应关系；

[0040] 实时获取DPF实际再生时DOC上游的实际HC喷射量与SCR下游的实际排气温度，基于对应关系计算此工况下的理论排气温度，并与所获取的实际排气温度相比较；

[0041] 基于比较结果，对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

[0042] 对SCR下游的排气温度进行监测，并对DPF下游的HC泄漏量进行获取，考虑HC泄露量、DPF再生时剧烈反应对SCR催化剂位置温度造成的影响，具体如下：

[0043] 获取DPF正常再生时DPF下游的HC泄漏量，建立DPF下游的理论HC泄漏量与SCR下游理论排气温度的对应关系；

[0044] 获取DPF下游的实际HC泄漏量并计算理论排气温度，基于理论排气温度和实际排气温度的比较结果对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

[0045] 上述建立对应关系的过程，即为标定过程，在本实施例中，标定DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量、DPF下游的理论HC泄漏量和SCR下游的理论排气温度，在实际工作时，查询DOC上游的实际HC喷射量下对应的DPF下游的理论HC泄漏量和SCR下游的理论排气温度。

[0046] 如图2所示，在台架或整车上标定正常DPF再生时SCR下游温度MAP1，标定方法为：DPF再生模式下，分别以DOC前HC喷射量为横坐标，DPF后HC泄漏量为纵坐标，采集SCR下游排气温度并标定进MAP1中。

[0047] 发动机工作过程中，当前工况SCR后的正常排气温度值根据查询MAP1获得。

[0048] 另外，获取DPF正常再生时SCR下游的最大排气温度作为理论排气温度。

[0049] DPF正常再生的工况和实际再生时的工况均为主动再生工况，将DPF中的碳进行反应消除；对于DPF的主动再生，通过向DOC中喷射燃油，利用DOC催化剂使得燃油氧化燃烧放热，使排气中温度达到600℃以上，促使DPF中积累的碳烟与氧气反应而去除。反应式如下：

[0050] （1）

[0051] （2）

[0052] 对于DPF的被动再生，利用DOC催化剂使得排气中NO尽可能多的转化为NO2，利用NO2将DPF上的积碳去除。

[0053] （3）

[0054] （4）

[0055] （5）

[0056] 对SCR下游的排气温度进行获取，同时考虑HC泄露量、DPF再生时剧烈反应对SCR催化剂位置温度造成的影响，避免了仅考虑单一因素导致的修正失误的问题，提高修正HC喷射量时的针对性，从而提高修正精度。

[0057] 为了满足保护SCR系统催化剂的需求，设计基于SCR下游温度对SCR催化剂保护的后处理系统控制方法，当所获取的实际排气温度大于此工况下的理论排气温度时，依据设定的修正系数对实际HC喷射量进行修正。

[0058] 另外，当实际排气温度与理论排气温度的差值位于不同温度区间时，以所设定的不同修正系数进行修正。

[0059] 具体的，结合图1，柴油机在进行DPF再生时，ECU通过排气温度传感器获得的SCR下游温度T实时与MAP1中的温度T0进行对比校验。

[0060] 当T‑T0≤30℃时，系统会判断当前HC泄露值在允许范围内，修正系数为1。

[0061] 当T‑T0＞30℃时，系统会判断当前HC泄露过高，可能引起SCR催化剂失效，会触发对DOC前HC喷射量的修正，修正系数为0.8，使实际HC喷射量修正为原HC喷射量的0.8倍。

[0062] 当T‑T0＞50℃时，系统会判断当前HC泄露过高，可能引起SCR催化剂失效，会触发对DOC前HC喷射量的修正，修正系数为0.5，使实际HC喷射量修正为原HC喷射量的0.5倍。

[0063] 当T‑T0＞70℃时，系统会判断当前HC泄露过高，可能引起SCR催化剂失效，会触发对DOC前HC喷射量的修正，修正系数为0，使实际HC喷射量修正为0。

[0064] 对获取的实际排气温度与理论排气温度进行比较，依据不同的比较结果配置不同的修正系数，从而对HC喷射量进行不同的修正，实际排气温度超出理论排气温度的幅度越大，对应的修正系数越小，使得HC喷射量减小，减缓DPF再生反应的剧烈程度，同时减少HC泄漏量.

[0065] DPF正常再生时，SCR的排气温度小于SCR催化剂的可耐受温度，保护SCR系统的催化剂，经过修正后的后处理系统，能够避免SCR催化剂因HC泄漏量过高引起SCR催化剂失效，导致发动机排放超标的问题。

[0066] 可以理解的是，在其他实施方式中，可以对修正系数对应的温度区间进行调整，也可以对修正系数本身进行调整，修正后的HC喷射量能够使得SCR的排气温度满足需求，SCR下游实际的排气温度小于SCR催化剂的可耐受温度。

[0067] 基于SCR的下游温度对SCR催化剂进行保护，调节上游的HC喷射量，基于SCR下游温度对HC是否泄露以及泄漏量进行判断，避免SCR催化剂因HC泄漏量过高引起的失效问题。

[0068] 实施例2

[0069] 本发明的另一典型实施方式中，如图1‑图2所示，给出一种保护SCR的后处理系统控制系统。

[0070] 包括：

[0071] 标定模块，被配置为：获取DPF正常再生时DOC上游的HC喷射量和SCR下游的排气温度，建立DOC上游的理论HC喷射量与SCR下游的理论排气温度的对应关系；

[0072] 监测模块，被配置为：实时获取DPF实际再生时DOC上游的实际HC喷射量与SCR下游的实际排气温度，基于对应关系计算此工况下的理论排气温度，并与所获取的实际排气温度相比较；

[0073] 修正模块，被配置为：基于比较结果，对实际HC喷射量进行修正，以使实际排气温度小于等于理论排气温度。

[0074] 可以理解的是，上述保护SCR的后处理系统控制系统的工作方法与实施例1提供的保护SCR的后处理系统控制方法相同，可以参见上述实施例1中的详细描述，这里不再赘述。

[0075] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。