專利名稱：一種尿素噴射量的控制方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及控制技術領域，特別涉及一種尿素噴射量的控制方法和系統。
技術背景
目前，國內外柴油機后處理的技術可分為兩類
一是SCR開環控制，需要大量的標定工作，且受外界因素影響較大。
開環控制系統調整SCR尿素噴射量的準確程度受后處理系統技術情況和控制程序及數據的限制。由于應用開環控制方式的控制系統所執行的程序及控制數據時按照技術狀況最好的樣機的測試結果制定的，因此如果實際使用的發動機的技術狀況和樣機不一樣，而尿素噴射量仍按制造廠家固化在ROM中的控制數據調整的話，實際調整的結果可能不是該發動機目前情況的理想調整。另外開環系統無法將影響尿素噴射量的其它控制參數一一兼顧，因此很難達到準確的控制。
二是基于NOX傳感器的SCR閉環控制。
采用閉環控制系統能夠根據發動機技術狀況的變化程度進行相應的補償，縮小這種變化所帶來的控制差異。閉環控制系統能根據控制結果的變化，相應調整輸出控制量值的大小，從而實現較好的控制效果。
現有基于NOx傳感器的SCR閉環控制系統如圖1所示，SCR催化器包括殼體5、設置在殼體5中串聯的NOx催化轉化器3和NH3催化氧化器4。尿素噴嘴1設置在殼體5中并位于NOx催化轉化器3的上游，NOx傳感器6設置在殼體5中并位于NH3催化氧化器4的下游，尿素噴嘴1和NOx傳感器6分別與控制器2連接。尿素噴嘴1噴出尿素溶液，受熱分解出NH3,氨氣在SCR催化劑的作用下與NOx發生反應，生成氮氣和水，從而達到凈化NOx的目的。若尿素噴射量大，會使排氣中的NH3增多，噴射量過小，則NOx不能充分凈化，因此現有基于NOx傳感器的SCR閉環控制系統直接利用NOx傳感器測量排氣中的NOx含量，以修正尿素噴射量。
由于NOx傳感器響應時間較長，不利于及時調整控制參數，且NOx傳感器價格昂貴。
當尿素溶液不達標準，就會導致尿素噴射量不準確，從而使得NOx不達標污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現象。發明內容
有鑒于此，本發明要解決的技術問題是提供一種尿素噴射量的控制方法和系統， 克服由于尿素水溶液不達標準導致尿素噴射量不準確，NOX不達標污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現象。
本發明提供一種尿素噴射量的控制方法，所述方法包括
確定當前尿素溶液的濃度；
將所述當前尿素溶液的濃度與標準尿素溶液的濃度比較，得到修正系數；
根據所述修正系數和當前尿素的需求量，計算得到修正后的尿素噴射量；
根據所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統噴射尿素。
優選地，所述控制噴射系統噴射尿素的步驟，具體為控制調節尿素噴嘴的通電時間和周期。
優選地，所述確定當前尿素溶液的濃度的步驟包括
超聲波收發器產生超聲波；
處理器內的定時器開始定時；
經過時間t，所述超聲波收發器接收到反射器反射的超聲波；
根據尿素箱的長度L計算出傳播速度ν ；
由濃度函數C = f ( ν，T)，根據速度、溫度與尿素濃度對應表，得出當前尿素的濃度；
其中，T是溫度和ν速度。
優選地，確定所述當前尿素的需求量，具體包括
根據當前工況和NOx傳感器修正信號確定原始NOx排放量；
根據化學方程計算需要的NH3量；
根據NOx的轉換效率計算應加入的氨氣總量；
根據氨氣量確定當前尿素的需求量。
本發明還提供一種尿素噴射量的控制系統，其特征在于，所述系統包括
第一計算單元，用于確定尿素箱尿素濃度；
修正系數確定單元，用于將所述當前尿素溶液的濃度與標準尿素溶液的濃度比較，得到修正系數；
第二計算單元，用于根據所述修正系數和當前尿素的需求量，計算得到修正后的尿素噴射量；
控制單元，用于根據所述修正后的尿素噴射量，控制尿素噴射系統噴射尿素。
優選地，所述控制單元具體控制調節尿素噴嘴的通電時間和周期。
優選地，所述的控制系統進一步包括超聲波收發器、處理器內的定時器、反射器、 尿素箱溫度傳感器；
超聲波收發器，用于產生和接收超聲波；
處理器內的定時器，用于定時時間段t，經過時間段t通知所述超聲波收發器接收到反射器反射的超聲波；
所述第一計算單元包括
第一計算子單元，用于根據尿素箱的長度L和時間t計算出傳播速度ν ；
第二計算子單元，用于根據濃度函數C = f ( ν，T)，根據速度、溫度與尿素濃度對應表，得出當前濃度值；
其中，T是所述尿素箱溫度傳感器測得的溫度，速度ν為第一計算子單元計算獲得。
優選地，所述系統進一步包括
原始NOx排放量確定單元，用于分別根據當前工況和傳感器修正信號確定原始 NOx排放量；
原始NOx排放量確定單元，具體包括
第三計算子單元，用于根據化學方程計算需要的NH3量；
第四計算子單元，根據NOx的轉換效率計算應加入的氨氣總量；
第五計算子單元，根據氨氣量確定當前尿素需求量。
優選地，所述超聲波收發器和反射器設置在距離尿素箱底10%處。
與現有技術相比，本發明具有以下優點
本發明尿素噴射量的控制方法，通過確定當前尿素溶液的濃度；將所述當前尿素溶液的濃度與標準尿素溶液的濃度比較，得到修正系數；根據所述修正系數和當前尿素的需求量，計算得到修正后的尿素噴射量；根據所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統噴射尿素，使得尿素噴射量更加準確。由于本發明所述方法使得尿素噴射量更加準確，克服了現有技術中尿素水溶液不達標準導致尿素噴射量不準確，NOx不達標污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現象。


圖1是現有基于NOX傳感器的SCR閉環控制系統結構圖2是本發明實施例所述尿素噴射量的控制方法流程圖3是本發明實施例所述尿素噴射量的控制系統結構圖4是本發明實施例所述確定當前尿素溶液的濃度流程圖。
具體實施方式
本發明提供一種尿素噴射量的控制方法和系統，克服由于尿素水溶液不達標準導致尿素噴射量不準確，NOX不達標污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現象。為了便于本領域技術人員的理解，下面對相關術語進行具體解釋。
SCR 選擇性催化還原，是利用氨(NH3)對NOx還原功能，在320 400°C的條件下， 利用催化劑作用將NOx還原為對大氣沒有影響的N2和水?！斑x擇性”的意思是指氨有選擇的進行還原反應，本文指選擇NOx還原。
閉環控制作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對輸入端施加控制影響的一種控制關系。
OBD 用于控制車輛排放的一種在線監測診斷系統，能夠檢測到影響車輛排放的故障的發生并通過存儲相關的故障代碼指示故障可能發生的區域及原因。
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
參見圖2，該圖是本發明實施例尿素噴射量的控制方法流程圖。
本發明實施例尿素噴射量的控制方法，所述方法包括
S100、確定當前尿素溶液的濃度。
S200、將所述當前尿素溶液的濃度與標準尿素溶液的濃度比較，得到修正系數 (修正因子)。
具體計算公式如下
修正系數(修正因子)=標準尿素溶液濃度/當前尿素溶液濃度
目前使用的標準尿素溶液濃度為32. 5%，如果實際生產的尿素溶液濃度比標準尿素溶液濃度低，會導致NH3產量不足，需要增加尿素噴射量。
S300、根據所述修正系數和當前尿素的需求量，計算得到修正后的尿素噴射量。
具體計算公式如下
修正后的尿素噴射量=修正系數*當前尿素的需求量(原尿素噴射量)
S400、根據所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統噴射尿素。
所述S400控制噴射系統噴射尿素的步驟，具體可以為控制調節尿素噴嘴的通電時間和周期。
由于使用修正后的尿素噴射量控制尿素噴射量，使得尿素噴射量更加準確，克服了現有技術中尿素水溶液不達標準導致尿素噴射量不準確，NOx不達標污染大氣及氨氣泄露污染大氣的現象。
尿素箱1中的尿素經尿素泵2加壓后送往尿素噴嘴3，通過處理單元5控制尿素噴嘴3的通電時間和周期，實現噴射尿素，多余的尿素經回流管流回尿素箱11。
由于超聲波在特定的溫度下，在特定的濃度或密度的液體中傳遞的速度是確定的，液體的濃度變化則超聲波的傳導速度相應改變。液體中超聲波的傳導速度是液體彈性模數和密度的函數，因而液體在一定溫度下超聲波在其中的傳導速度的不同則反映了液體濃度或密度的相應變化。
步驟SlOO所述確定當前尿素溶液的濃度，可以通過以下流程實現
1)超聲波收發器產生超聲波；
超聲波收發器產生超聲波原理通過給壓電晶體(壓電陶瓷)加一定頻率的電激勵，就可以產生所需要頻率的超聲波。
2)超聲波收發器產生超聲波；
3)處理器內的定時器開始定時；
4)經過時間t，所述超聲波收發器接收到反射器反射的超聲波；
5)根據尿素箱的長度L計算出傳播速度ν ；
超聲波在尿素液體中的傳遞速度的計算
超聲波收發器10產生超聲波，處理器5內的定時器(圖中未示出)開始定時，經過時間t，超聲波收發器10接收到反射器11反射的超聲波，根據尿素箱的長度L，由公式V =2*L/t，計算出傳播速度ν。
由濃度函數C = f ( ν，T)，根據速度、溫度與尿素濃度對應表，得出當前尿素的濃度；
其中，T是溫度和ν速度。
當前尿素溶液濃度具體可以根據尿素箱的溫度和當前車輛的速度，通過查表1獲得。
表1 速度、溫度與尿素濃度對應表
權利要求
1.一種尿素噴射量的控制方法，其特征在于，所述方法包括 確定當前尿素溶液的濃度；將所述當前尿素溶液的濃度與標準尿素溶液的濃度比較，得到修正系數； 根據所述修正系數和當前尿素的需求量，計算得到修正后的尿素噴射量； 根據所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統噴射尿素。
2.根據權利要求1所述的尿素噴射量的控制方法，其特征在于，所述控制噴射系統噴射尿素的步驟，具體為控制調節尿素噴嘴的通電時間和周期。
3.根據權利要求1或2所述的尿素噴射量的控制方法，其特征在于， 所述確定當前尿素溶液的濃度的步驟包括超聲波收發器產生超聲波； 處理器內的定時器開始定時；經過時間t，所述超聲波收發器接收到反射器反射的超聲波； 根據尿素箱的長度L計算出傳播速度ν ；由濃度函數C = f(v，T)，根據速度、溫度與尿素濃度對應表，得出當前尿素的濃度； 其中，T是溫度和ν速度。
4.根據權利要求3所述的尿素噴射量的控制方法，其特征在于，確定所述當前尿素的需求量，具體包括根據當前工況和NOx傳感器修正信號確定原始NOx排放量； 根據化學方程計算需要的NH3量； 根據NOx的轉換效率計算應加入的氨氣總量； 根據氨氣量確定當前尿素的需求量。
5.一種尿素噴射量的控制系統，其特征在于，所述系統包括 第一計算單元，用于確定尿素箱尿素濃度；修正系數確定單元，用于將所述當前尿素溶液的濃度與標準尿素溶液的濃度比較，得到修正系數；第二計算單元，用于根據所述修正系數和當前尿素的需求量，計算得到修正后的尿素噴射量；控制單元，用于根據所述修正后的尿素噴射量，控制尿素噴射系統噴射尿素。
6.根據權利要求5所述的尿素噴射量的控制系統，其特征在于，所述控制單元具體控制調節尿素噴嘴的通電時間和周期。
7.根據權利要求5或6所述的尿素噴射量的控制系統，其特征在于，所述的控制系統進一步包括超聲波收發器、處理器內的定時器、反射器、尿素箱溫度傳感器；超聲波收發器，用于產生和接收超聲波；處理器內的定時器，用于定時時間段t，經過時間段t通知所述超聲波收發器接收到反射器反射的超聲波；所述第一計算單元包括第一計算子單元，用于根據尿素箱的長度L和時間t計算出傳播速度ν ； 第二計算子單元，用于根據濃度函數C = f( ν，T)，根據速度、溫度與尿素濃度對應表， 得出當前濃度值；其中，T是所述尿素箱溫度傳感器測得的溫度，速度ν為第一計算子單元計算獲得。
8.根據權利要求7所述的尿素噴射量的控制系統，其特征在于，所述系統進一步包括 原始NOx排放量確定單元，用于分別根據當前工況和傳感器修正信號確定原始NOx排放量；原始NOx排放量確定單元，具體包括 第三計算子單元，用于根據化學方程計算需要的NH3量； 第四計算子單元，根據NOx的轉換效率計算應加入的氨氣總量； 第五計算子單元，根據氨氣量確定當前尿素需求量。
9.根據權利要求7所述的尿素噴射量的控制系統，其特征在于，所述超聲波收發器和反射器設置在距離尿素箱底10%處。
全文摘要
一種尿素噴射量的控制方法，包括確定當前尿素溶液的濃度；將所述當前尿素溶液的濃度與標準尿素溶液的濃度比較，得到修正系數；根據所述修正系數和當前尿素的需求量，計算得到修正后的尿素噴射量；根據所述修正后的尿素噴射量控制尿素噴射系統噴射尿素。本發明提供一種尿素噴射量的控制方法和系統，克服由于尿素水溶液不達標準導致尿素噴射量不準確的問題。
文檔編號F01N3/20GK102518496SQ20121000200
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者劉穎帥, 孫少軍, 張軍, 胡廣地 申請人:濰柴動力股份有限公司