柴油机Urea-SCR系统尿素喷射控制策略研究

基于某重型柴油机上匹配的选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统,开发了尿素喷射控制策略,包括带有氮氧化物(NOx)体积浓度自校正功能的原机排放预估模型、尿素基本供给量前馈控制算法、基于NH3覆盖度预测模型的反馈补偿算法、催化器载体瞬态温变修正策略和瞬态工况氨(NH3)泄漏控制策略。研究结果表明:新策略提高了控制系统瞬态工况的鲁棒性,降低了老化或工况快速变化时NH3泄漏的概率,使NOx转化效率控制在60%以上,NH3泄漏平均值控制在25×10-6以下。开发的SCR系统匹配到目标发动机后经欧洲稳态测试循环(European steady stage cycle,ESC)和欧洲瞬态循环(European transient cycle,ETC)排放试验验证达到国-Ⅳ标准。

重型柴油机固体尿素SCR控制系统设计

目前SCR系统主要采用基于MAP的前馈控制方式,但是由于NO_X排放模型控制尿素喷射精度低、MAP标定困难等原因,导致下游NH3泄漏量大或者NO_X浓度过高。为了提高SCR控制系统喷射NH3的精确性,使NH3和NO_X的排放量均满足法规要求,针对重型柴油机尿素选择催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)后处理系统进行了研究。利用MATLAB/Simulink,搭建了化学反应模型和控制策略模型,并将两者整合为以化学反应模型为前馈控制模型。使用RTW将控制模型转化为C代码,将程序移植到Code Warrior的目标工程区进行编译调试。将调试好的程序刷入MC9S12DG256芯片,通过台架试验对所开发的DCU进行功能验证。结果表明,在欧洲稳态循环(European steady state cycle,ESC)和欧洲瞬态循环(European transient cycle,ETC)测试下,NO_X和NH3的排放量均能满足国V法规要求。

基于氨存储特性修正的Urea-SCR喷射控制策略研究

以柴油机SCR后处理系统为研究对象,基于NH_3存储特性对基础控制策略进行补偿修正,根据不同工况下催化剂的NH_3存储限值对尿素喷射量进行调整。当催化剂NH_3存储量大于存储限值时停止尿素喷射;当催化剂NH_3存储量低于存储限值、催化器在低温时根据NH_3存储量对尿素喷射量进行修正,当催化器在高温时根据NO_x传感器检测信号对其修正。ETC对比结果表明,修正控制策略使NO_x达到国Ⅴ排放标准,并有效降低NH_3泄漏量。

基于氨存储模型的SCR系统尿素喷射控制策略研究

以某型号6缸高压共轨柴油机为研究对象,开发了一种基于氨存储模型的SCR系统尿素喷射控制策略。通过氨存储量对目标转化效率和尿素喷射量的修正,实现了尿素喷射量的精准控制。试验结果表明:台架试验稳态循环NO_(x)排放1.132 g/(kW·h),瞬态循环NO_(x)排放1.639 g/(kW·h),均低于非道路国四阶段法规要求;同时,该控制策略的尿燃比达到了5.56%,相比于开环控制,提高了经济性,有效地降低了尿素结晶的风险。

重型柴油机SCR控制系统开发

基于Freescale MC9S12XEP100单片机开发了一套面向重型柴油机的SCR控制系统,该系统采集排气温度、尿素温度和尿素液位等信息,从发动机控制单元获取转速、负荷和水温等信息,据此确定尿素喷射量,并驱动尿素泵喷射尿素。发动机台架试验结果表明,使用该SCR控制系统,能使重型柴油机达到国IV法规ESC和ETC测试工况的排放水平,同时满足HJ437对OBD的要求。

一种气驱SCR控制系统开发

研究了一种气驱选择性催化还原(SCR)系统的工作原理,完成了控制系统的开发,对气驱SCR系统进行了尿素喷射量测试,为发动机台架试验奠定了基础,在发动机标定试验中,完成了软件控制策略开发以及排放试验数据采集与分析,标定试验结果表明:瞬态循环(ETC)和稳态循环(ESC)工况的排放结果满足国V法规要求,具有满足不同NO_x排放要求的工程应用潜力。

博世DENOX 2.2 SCR系统尿素泵使用维护与故障诊断

博世DeNOx2.2尿素喷射系统主要包括尿素供给单元(尿素泵)、尿素喷射单元(尿素喷嘴)、尿素箱、尿素管路及喷射控制单元(DCU)。博世DeNOx2.2系统没有单独的DCU,DCU的功能集成在发动机ECU。DeNOx 2.2尿素喷射系统原理示意图如图1所示。

基于非线性模型预测控制的两核尿素SCR系统排放控制方法

尿素SCR系统的控制目的是同时实现较高的NOx转化率和较低的氨逃逸,而这二者是互相矛盾的。针对该系统执行机构受限、化学反应非线性较强以及多目标排放约束优化等问题,本文建立了两核八自由度的SCR系统模型,并提出了一种基于非线性模型预测控制(NMPC)的尿素SCR系统排放控制方法。试验结果表明,控制器能够满足排放控制需求,对于瞬态工况变化引起的扰动有很好的抑制作用;并且对于尿素转化为氨的不确定性具有很好的鲁棒性。

SCR尾气后处理系统安装方法及注意事项

随着国家环保的要求越来越严格,为了满足排放的需要,现代中重型运输车都选择加装尾气后处理系统SCR。该系统通过采取向尾气中喷射液态尿素的方式,通过一系列的化学反应,对降低环境污染起到了很好的效果。1 SCR尾气后处理系统SCR尾气后处理系统主要包括尿素泵、尿素喷嘴、尿素箱、尿素管路及喷射控制单元几大部件,参见图1。系统工作时,尿素泵的作用是将尿素箱中的尿素溶液加压后送往尿素喷嘴,同时将多余的尿素溶液泵回尿素箱,使SCR系统的压力维持在9 bar左右。

基于分层控制器的SCR系统滚动时域优化控制方法

为保证选择性催化还原(SCR)系统的转化效率并减少尿素消耗量,本文基于氨覆盖率设计了一种新颖的分层控制器,上层为模型预测控制(MPC)氨覆盖率优化控制器,实时优化计算得到的氨覆盖率目标值;下层为三步法非线性跟踪控制器,结合类稳态控制、参考前馈控制、变增益反馈控制跟踪参考目标。在仿真环境与原机电子控制单元(ECU)进行对比验证,分层控制器的关键指标均有所提升,氨逃逸下降超过85%,NO_(x)比排放下降27.4%,尿素消耗量降低5%。结果表明,本文提出的优化方法具有较强的应用价值。