一种判断SCR最大性能的方法及装置

技术领域

本发明涉及SCR技术领域，具体而言，涉及一种判断SCR最大性能的方法及装置。

背景技术

目前，为了满足法规要求需要减少排气中的NOx排放污染物，而减少NOx排放污染物的关键点主要在于SCR的氨存储量和SCR的转换效率。

SCR的氨存储量和SCR的转换效率主要受排气温度和废气流量影响。在试验阶段，SCR最大的氨存储量通常通过喷尿素的方法来测量，当检测到SCR系统的下游出现氨泄露，认为此时氨存储量为在当前排气温度和废气流量下的最大氨存储量。尿素喷射过程中降低下游NOx最大的效率为在当前排气温度和废气流量下的SCR的最大转换效率。试验过程中不同氨存储量下计算出来的降低NOx的效率为当前SCR氨存储量下的SCR的转换效率。

由于SCR的氨存储量随着温度升高而降低，因此低温下的SCR的氨存储量最大。例如：匹配10L柴油机的SCR，排温在200℃以下，SCR的最大氨存储量一般在40g左右，而排温大于300℃，SCR的最大氨存储量在5g以内。由于现有的方式中，尿素喷射量与SCR的当前温度不匹配，导致在低温试验时，需要很长的试验时间才能出现氨泄露，由于试验时间长将导致出现测量偏差，使得无法快速且准确的测量出SCR的最大氨存储量和SCR的最高转换效率。

发明内容

本发明提供了一种判断SCR最大性能的方法及装置，达到快速且准确的测量出SCR的最大氨存储量和SCR的最高转换效率的目的。具体的技术方案如下。

第一方面，本发明提供了一种判断SCR最大性能的方法，所述方法包括：

通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，当清空完成，将所述目标发动机从所述额定工况点切换到目标工况点；

当所述SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据所述SCR的当前温度和所述SCR的上游NO

确定开始喷射尿素到停止喷射尿素的喷射时长，对所述喷射时长所产生的尿素喷射量进行积分计算得到尿素总质量；

对所述喷射时长对应的上游NO

针对所述喷射时长内的第i秒，根据第i秒的尿素喷射量、第i秒的上游NO

对所述喷射时长内的所有氨存储量进行积分计算得到所述SCR在所述当前温度下的最大氨存储量，将所述喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的最高转换效率。

可选的，所述根据所述SCR的当前温度和所述SCR的上游NO

当所述SCR的当前温度不大于200摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为8倍的所述上游NO

当所述SCR的当前温度大于200摄氏温度且不大于400摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为6倍的所述上游NO

当所述SCR的当前温度大于400摄氏温度且不大于600摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为4倍的所述上游NO

可选的，所述根据所述尿素总质量、所述氨泄漏总质量、所述SCR转换NO

计算所述尿素总质量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第一商值；

计算所述第一商值与所述氨泄漏总质量之间的第一差值；

计算所述第一差值与所述SCR转换NO

可选的，所述根据第i秒的尿素喷射量、第i秒的上游NO

计算第i秒的尿素喷射量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第二商值；

计算所述第i秒的上游NO

计算所述第二差值与所述SCR转换系数之间的第一乘积；

计算所述第二商值与所述第一乘积之间的第三差值得到所述SCR在第i秒的氨存储量。

可选的，所述根据第i秒的上游NO

计算所述第i秒的上游NO

计算所述第四差值与所述第i秒的上游NO

可选的，在所述将所述喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的最高转换效率的步骤之后，上述判断SCR最大性能的方法还包括：

将所述第i秒的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的前i秒的氨存储总量对应的转换效率。

第二方面，本发明提供了一种判断SCR最大性能的装置，所述装置包括：

清空模块，用于通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，当清空完成，将所述目标发动机从所述额定工况点切换到目标工况点；

尿素喷射模块，用于当所述SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据所述SCR的当前温度和所述SCR的上游NO

尿素总质量计算模块，用于确定开始喷射尿素到停止喷射尿素的喷射时长，对所述喷射时长所产生的尿素喷射量进行积分计算得到尿素总质量；

转换系数计算模块，用于对所述喷射时长对应的上游NO

第一转换效率计算模块，用于针对所述喷射时长内的第i秒，根据第i秒的尿素喷射量、第i秒的上游NO

确定模块，对所述喷射时长内的所有氨存储量进行积分计算得到所述SCR在所述当前温度下的最大氨存储量，将所述喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的最高转换效率。

可选的，所述尿素喷射模块，具体用于：

当所述SCR的当前温度不大于200摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为8倍的所述上游NO

当所述SCR的当前温度大于200摄氏温度且不大于400摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为6倍的所述上游NO

当所述SCR的当前温度大于400摄氏温度且不大于600摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为4倍的所述上游NO

可选的，所述转换系数计算模块，包括：

第一商值计算子模块，用于计算所述尿素总质量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第一商值；

第一差值计算子模块，用于计算所述第一商值与所述氨泄漏总质量之间的第一差值；

SCR转换系数计算子模块，用于计算所述第一差值与所述SCR转换NO

可选的，所述第一转换效率计算模块，包括：

第二商值计算子模块，用于计算第i秒的尿素喷射量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第二商值；

第二差值计算子模块，用于计算所述第i秒的上游NO

第一乘积计算子模块，用于计算所述第二差值与所述SCR转换系数之间的第一乘积；

氨存储量计算子模块，用于计算所述第二商值与所述第一乘积之间的第三差值得到所述SCR在第i秒的氨存储量。

可选的，所述第一转换效率计算模块，包括：

第四差值计算子模块，用于计算所述第i秒的上游NO

转换效率计算子模块，用于计算所述第四差值与所述第i秒的上游NO

可选的，上述判断SCR最大性能的装置还包括：

第二转换效率计算模块，用于在所述将所述喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的最高转换效率之后，将所述第i秒的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的前i秒的氨存储总量对应的转换效率。

由上述内容可知，本发明实施例提供的一种判断SCR最大性能的方法及装置，可以通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，当清空完成，将目标发动机从额定工况点切换到目标工况点，当SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

本发明实施例的创新点包括：

1、在当前温度小于预设温度时，根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

2、通过将第i秒的转换效率作为SCR在当前温度下的前i秒的氨存储总量对应的转换效率，方便后续标定SCR在不同氨存储总量下对应的转换效率。

3、本发明实施例提供了根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的判断SCR最大性能的方法的一种流程示意图；

图2为本发明实施例提供的判断SCR最大性能的装置的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本发明实施例公开了一种判断SCR最大性能的方法及装置，能够快速且准确的测量出SCR的最大氨存储量和SCR的最高转换效率。下面对本发明实施例进行详细说明。

图1为本发明实施例提供的判断SCR最大性能的方法的一种流程示意图。该方法应用于电子设备。该方法具体包括以下步骤。

S110：通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，当清空完成，将目标发动机从额定工况点切换到目标工况点。

为了测量SCR的最大氨存储量，需要先将SCR内部的氨存储量消耗掉，因此，需要进行SCR清空，具体的，通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，其中，目标发动机为需要测量SCR的最大氨存储量和最高转换效率的发动机，额定工况点为目标发动机的标定工况点，即发动机的最大输出功率和该额定功率对应转速下的发动机最大扭矩。

当清空完成后，说明已经将SCR内部的氨存储量消耗掉了，此时可以将目标发动机从额定工况点切换到目标工况点，其中，目标工况点为目标发动机需要测量SCR的最大氨存储量和最高转换效率的工况点。

具体的，确定清空完成的方式可以为：当SCR的上游NO

S120：当SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

将目标发动机从额定工况点切换到目标工况点后，为了测量SCR的最大氨存储量和最高转换效率，需要进行SCR填充试验，也就是重新喷射尿素。

具体的，当SCR的温度稳定时，即SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

其中，SCR的当前温度可以通过温度传感器测量得到，当前温度小于预设温度。SCR的下游的氨泄漏浓度可以通过氨分析仪测量得到。单位温度变化量为单位时间内的温度变化量。示例性的，单位时间可以为1min，预设温度变化量阈值可以为2摄氏温度，预设温度可以为200摄氏温度，预设浓度阈值可以为10ppm。

上述根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

当SCR的当前温度不大于200摄氏温度时，确定目标尿素喷射量为8倍的上游NO

当SCR的当前温度大于200摄氏温度且不大于400摄氏温度时，确定目标尿素喷射量为6倍的上游NO

当SCR的当前温度大于400摄氏温度且不大于600摄氏温度时，确定目标尿素喷射量为4倍的上游NO

其中，SCR的上游NO

目标尿素喷射量可以通过下表确定：

/>

由于本发明实施例中，是进行低温试验也就是SCRT≤200degC，因此，可以确定目标尿素喷射量为8倍的上游NO

由此，本发明实施例提供了根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

S130：确定开始喷射尿素到停止喷射尿素的喷射时长，对喷射时长所产生的尿素喷射量进行积分计算得到尿素总质量。

在SCR填充试验结束后，即可计算SCR填充试验过程中的SCR的最大氨存储量和最高转换效率，也就是针对开始喷射尿素到停止喷射尿素这段过程中的SCR的最大氨存储量和最高转换效率进行计算。

首先需要计算这段过程中的尿素总质量，具体的，确定开始喷射尿素到停止喷射尿素的喷射时长，对喷射时长所产生的尿素喷射量进行积分计算得到尿素总质量。

S140：对喷射时长对应的上游NO

在计算得到尿素总质量后，计算这段过程中的氨泄漏总质量和SCR转换系数。

其中，计算这段过程中的氨泄漏总质量的方式可以为：

对喷射时长对应的上游NO

计算这段过程中的SCR转换系数的方式可以为：

计算上游NO

其中，根据以下公式计算SCR转换NO

mNOxCnv＝mNOxUs-mNOxDs

其中，mNOxCnv为SCR转换NO

上述根据尿素总质量、氨泄漏总质量、SCR转换NO

计算尿素总质量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第一商值；

计算第一商值与氨泄漏总质量之间的第一差值；

计算第一差值与SCR转换NO

具体的，可以根据以下公式计算SCR转换系数：

fac＝(mUDC/5.425-mNH3)/mNOxCnv

其中，fac为SCR转换系数，mUDC为尿素总质量，5.425为尿素水溶液转换成氨的预设比例系数，mNH3为氨泄漏总质量，mNOxCnv为SCR转换NO

S150：针对喷射时长内的第i秒，根据第i秒的尿素喷射量、第i秒的上游NO

在计算得到这段过程中的氨泄漏总质量和SCR转换系数后，计算这段过程中的每一秒的SCR的氨存储量和转换效率，即计算SCR在第i秒的氨存储量和在第i秒的转换效率。

其中，计算SCR在第i秒的氨存储量的方式可以为：

针对喷射时长内的第i秒，根据第i秒的尿素喷射量、第i秒的上游NO

上述根据第i秒的尿素喷射量、第i秒的上游NO

计算第i秒的尿素喷射量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第二商值；

计算第i秒的上游NO

计算第二差值与SCR转换系数之间的第一乘积；

计算第二商值与第一乘积之间的第三差值得到SCR在第i秒的氨存储量。

具体的，可以根据以下公式计算SCR在第i秒的氨存储量：

dmNH3Load[i]＝UDC_dm[i]/5.425-(NOxUs_dm[i]-NOxDs_dm[i])*fac

其中，dmNH3Load[i]为SCR在第i秒的氨存储量，UDC_dm[i]为第i秒的尿素喷射量，5.425为尿素水溶液转换成氨的预设比例系数，NOxUs_dm[i]为第i秒的上游NO

计算SCR在第i秒的转换效率的方式可以为：

针对喷射时长内的第i秒，根据第i秒的上游NO

上述根据第i秒的上游NO

计算第i秒的上游NO

计算第四差值与第i秒的上游NO

具体的，可以根据以下公式计算SCR在第i秒的转换效率：

SCREta[i]＝(NOxUs_ppm[i]-NOxDs_ppm[i])/NOxUs_ppm[i]

其中，SCREta[i]为SCR在第i秒的转换效率，NOxUs_ppm[i]为第i秒的上游NO

S160：对喷射时长内的所有氨存储量进行积分计算得到SCR在当前温度下的最大氨存储量，将喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为SCR在当前温度下的最高转换效率。

在计算得到这段过程中的每一秒的SCR的氨存储量和转换效率，即计算SCR在第i秒的氨存储量和在第i秒的转换效率后，即可对喷射时长内的所有氨存储量进行积分计算得到SCR在当前温度下的最大氨存储量，将喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为SCR在当前温度下的最高转换效率。

具体的，根据以下公式计算SCR在当前温度下的最大氨存储量：

其中，mNH3Load[j]为SCR在当前温度下的最大氨存储量，dmNH3Load[j]为SCR在第j秒的氨存储量，k为开始喷射尿素时间，j为停止喷射尿素时间。

类似的，还可以根据以下公式计算SCR在当前温度下的前i秒内的氨存储总量：

其中，mNH3Load[i]为SCR在当前温度下的前i秒内的氨存储总量，dmNH3Load[i]为SCR在第i秒的氨存储量。

综上，在发动机运行至目标工况点的情况下，测量得到了SCR在当前温度下最大氨存储量和最高转换效率，当需要对其他目标工况点进行测量时，再重复执行本发明实施例提供的一种判断SCR最大性能的方法即可。

由上述内容可知，本实施例可以通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，当清空完成，将目标发动机从额定工况点切换到目标工况点，当SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

在步骤S160之后，上述判断SCR最大性能的方法还可以包括：

将第i秒的转换效率作为SCR在当前温度下的前i秒的氨存储总量对应的转换效率。

由于随着时间的累积，SCR的氨存储量是越来越多的，那么第i秒的转换效率也就是SCR在当前温度下的前i秒的氨存储总量对应的转换效率。

由此，通过将第i秒的转换效率作为SCR在当前温度下的前i秒的氨存储总量对应的转换效率，方便后续标定SCR在不同氨存储总量下对应的转换效率。

图2为本发明实施例提供的一种判断SCR最大性能的装置，参见图2，所述装置包括：

清空模块210，用于通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，当清空完成，将所述目标发动机从所述额定工况点切换到目标工况点；

尿素喷射模块220，用于当所述SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据所述SCR的当前温度和所述SCR的上游NO

尿素总质量计算模块230，用于确定开始喷射尿素到停止喷射尿素的喷射时长，对所述喷射时长所产生的尿素喷射量进行积分计算得到尿素总质量；

转换系数计算模块240，用于对所述喷射时长对应的上游NO

第一转换效率计算模块250，用于针对所述喷射时长内的第i秒，根据第i秒的尿素喷射量、第i秒的上游NO

确定模块260，对所述喷射时长内的所有氨存储量进行积分计算得到所述SCR在所述当前温度下的最大氨存储量，将所述喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的最高转换效率。

本发明实施例提供的装置可以通过矢量开关关闭尿素喷射量，控制目标发动机运行至额定工况点进行选择性催化还原器SCR清空，当清空完成，将目标发动机从额定工况点切换到目标工况点，当SCR的单位温度变化量小于预设温度变化量阈值时，根据SCR的当前温度和SCR的上游NO

在一种实现方式中，所述尿素喷射模块220，可以具体用于：

当所述SCR的当前温度不大于200摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为8倍的所述上游NO

当所述SCR的当前温度大于200摄氏温度且不大于400摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为6倍的所述上游NO

当所述SCR的当前温度大于400摄氏温度且不大于600摄氏温度时，确定所述目标尿素喷射量为4倍的所述上游NO

可选的，所述转换系数计算模块240，可以包括：

第一商值计算子模块，用于计算所述尿素总质量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第一商值；

第一差值计算子模块，用于计算所述第一商值与所述氨泄漏总质量之间的第一差值；

SCR转换系数计算子模块，用于计算所述第一差值与所述SCR转换NO

可选的，所述第一转换效率计算模块250，可以包括：

第二商值计算子模块，用于计算第i秒的尿素喷射量与尿素水溶液转换成氨的预设比例系数之间的第二商值；

第二差值计算子模块，用于计算所述第i秒的上游NO

第一乘积计算子模块，用于计算所述第二差值与所述SCR转换系数之间的第一乘积；

氨存储量计算子模块，用于计算所述第二商值与所述第一乘积之间的第三差值得到所述SCR在第i秒的氨存储量。

可选的，所述第一转换效率计算模块250，可以包括：

第四差值计算子模块，用于计算所述第i秒的上游NO

转换效率计算子模块，用于计算所述第四差值与所述第i秒的上游NO

可选的，上述判断SCR最大性能的装置还包括：

第二转换效率计算模块，用于在所述将所述喷射时长内的各秒的转换效率中的最大的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的最高转换效率之后，将所述第i秒的转换效率作为所述SCR在所述当前温度下的前i秒的氨存储总量对应的转换效率。

上述装置实施例与方法实施例相对应，与该方法实施例具有同样的技术效果，具体说明参见方法实施例。装置实施例是基于方法实施例得到的，具体的说明可以参见方法实施例部分，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。