用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法及系统与流程

1.本发明涉及柴油机后处理系统的还原剂利用技术领域，特别涉及一种用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法及系统。


背景技术：

2.柴油机排气中含有较多的氮氧化物（no
x
）和颗粒物（pm），现有排放法规对no
x
和pm的排放量进行了限制，并且规定了不同程度的限值，随着排放法规的进一步加严，相应排放限值对冷启动工况排放的加权因子显著增加，催生了后处理系统向尺寸和功能紧耦合方向发展。
3.no
x
是发动机吸入气缸内的空气中的n2和o2在高温下的反应产物，其主要成分是no和no2。尿素选择性催化还原技术（简称urea-scr技术）是发动机控制no
x
排放的主要技术，该技术最常见的形式是：利用尿素水溶液分解产生氨气（nh3），并且在scr催化器的作用下，氨气与no
x
发生选择性催化还原反应，生成氮气和水后排入大气，通过向柴油机的排气中喷入不同的尿素量，对no
x
的排放量实现有效控制。温度低于187℃时尿素的水解和热解反应不能充分发生，同时scr反应在低于250℃的条件下的反应速率受no2/no
x
比例、实时储氨量、温度和空速的影响较为明显。
4.pm是喷入的燃油及机油等在缸内高温和局部缺氧条件下的反应产物，其主要包括碳烟、可溶性有机物和硫酸盐。目前对颗粒物进行控制的主要手段是使用柴油机颗粒捕集器（dpf），dpf通过壁流式结构将大部分pm捕集于载体内部，阻止其进入大气。dpf在使用过程中pm会不断累积，将导致排气背压逐步上升进而影响发动机正常工作，因此需要周期性地通过高温氧化反应消除以累积的pm，这一过程称为主动再生过程。主动再生通常需要消耗额外的燃油以提升排温促使pm达到氧化条件，因此会带来油耗的提升。
5.随着后处理系统向尺寸和功能向紧耦合方向发展，在dpf表面涂敷scr催化剂（sdpf）技术开始出现，这一技术将scr反应和颗粒物捕集融合在同一空间中完成，有效降低了后处理系统尺寸和成本并提高了系统的温度响应性能。
6.为应对未来排放法规对冷启动阶段排放更为严格的要求，通常会采用双级scr+尿素喷射系统，前级尽量靠近发动机出口以更快达到高效反应温度。双级scr+尿素喷射系统有较多种技术路线，如：氧化催化器（doc）+sdpf+scr+氨氧化催化器（asc）、doc+scr+asc+dpf+scr+asc等。其中包含sdpf系统技术路线的布置空间和成本具有较为明显的优势，因此应用较广。
7.但是sdpf的应用同样存在以下问题。sdpf通过在整个载体表面涂覆scr催化剂以实现对no
x
的选择性催化转化能力，但是氧化催化反应不具备选择性，会将nh3直接氧化，因此涂覆有scr催化剂的sdpf通常不会进一步涂敷氧化催化剂。由于scr反应会优先消耗掉排气中的no2，使得sdpf的被动再生能力严重变弱、主动再生间隔缩短，影响油耗和后处理系统的使用寿命。传统sdpf+scr的双级喷射系统尿素分配策略往往以上游sdpf为主，下游scr作为上游sdpf反应能力不足时的补充，此时大量还原剂均在sdpf上进行反应，no2几乎不会
存在剩余，这类策略应用下的后处理系统均会出现再生间隔偏短的情况。并且，对双级尿素分配系统的传统分配策略在高温工况下由于尿素喷射量集中于温度更高的sdpf入口，使得喷射的尿素存在更大程度的氧化，还原剂能效比较差。
8.面对机动车污染物的超低排放要求和极为严苛的油耗法规，后处理系统的denox效率和的被动再生性能均需兼顾，本发明所提供的双级喷射系统的还原剂协同高效分配策略同时兼顾sdpf上pm的被动再生和双级scr系统的整体denox效率，有助于帮助发动机-后处理系统实现更低的排放及油耗目标。


技术实现要素：

9.基于此，本发明的目的是提出一种用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法及系统，能够在不影响后处理系统denox效率的情况下，有效改善其被动再生性能和尿素能效比。
10.本发明一方面提出一种用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法，所述方法包括：确认目标后处理系统的催化单元构成，以针对催化单元建立对应的热力学模型和化学反应动力学模型，所述热力学模型包括对流换热模型、热传导模型以及热辐射模型，所述化学反应动力学模型包括no氧化反应模型、crt反应模型以及scr化学反应动力学模型；通过小样试验完成各所述热力学模型和各化学反应动力学模型的参数识别，所述参数包括对流换热系数、导热系数、比热容、热辐射/换热系数、化学反应活化能、化学反应指前因子、反应温度；搭建发动机试验台架，以对scr和sdpf进行性能摸底试验，并根据摸底试验结果将scr和sdpf的载体温度均划分为四个连续的温度区间，与scr对应的四个温度区间依次为scr的deno
x
无效区间、scr的deno
x
效率敏感区间、scr的高效转化区间以及scr的nh3氧化效率敏感区间，与sdpf对应的四个温度区间依次为sdpf的deno
x
无效区间、sdpf的deno
x
效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间以及sdpf的nh3氧化效率敏感区间；每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应。
11.综上，根据上述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法，通过还原剂协同高效分配策略基于sdpf和scr在不同温度区间的性能表现，确定了更有利于兼顾sdpf上pm的被动再生效率、双级scr系统的整体denox效率及还原剂能效比的温度分区控制策略，该控制策略建立在对后处理系统热力学过程和化学反应动力学工程准确建模的基础上，针对不同温度下的后处理系统工作特性，有针对的采取了高效的还原剂分配策略充分发挥后处理部件的综合性能。有助于帮助发动机-后处理系统实现更低的排放及能耗目标。
12.在本发明较佳实施例中，所述每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应的步骤包括：当监控到sdpf载体温度进入sdpf的denox效率敏感区时，切换至a类还原剂供给控
制状态，此时以实时储nh3量信号、sdpf入口no2浓度信号、sdpf载体温度信号、sdpf入口no
x
浓度信号、排气质量流量信号和入口nh3浓度信号为输入，利用建立的sdpf的scr化学反应动力学模型计算实时储nh3量、sdpf催化剂的实时deno
x
效率、sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度；其中的实时储nh3量作为模型输入的更新，并根据sdpf催化剂的实时deno
x
效率计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；将sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度联合scr实时储nh3量scr载体温度和排气质量流量一起作为模型的输入，通过scr化学反应动力学模型计算出scr催化剂的deno
x
效率，以通过scr催化剂的deno
x
效率计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。
13.在本发明较佳实施例中，所述每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应的步骤还包括：当监控到sdpf载体温度进入sdpf的被动再生效率敏感区时，系统将切换到b类还原剂供给控制状态；根据scr的当前载体温度判断scr所处于的温度区间，并根据scr所处于的温度区间从预设数据表中获取对应的目标修正系数，并根据所述目标修正系数与scr催化剂的最大deno
x
效率的乘积得到scr催化剂的目标deno
x
效率；根据尾管nox排放的浓度限值计算出scr催化剂入口的目标deno
x
浓度，并根据排气质量流量、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度、sdpf入口的deno
x
浓度计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；根据排气质量流量、scr催化剂的目标deno
x
效率、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。
14.在本发明较佳实施例中，若scr催化剂的最大denox效率为ηscr_max，则sdpf出口的no
x
排放浓度c
noxsdpfds_lim
满足如下关系：c
noxsdpfds_lim
≤c
noxtp_lim
/（1-η
scr_max
×
f）c
noxtp_lim
为控制限值，f为修正系数。
15.在本发明较佳实施例中，所述每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应的步骤还包括：当监控到sdpf载体温度进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，系统将切换到c类还原剂供给控制状态；通过下游scr化学反应动力学模型计算当前温度和空速下的scr最大转化能力，并基于发动机出口no
x
浓度和排气质量流量计算出二号喷嘴的尿素喷射量；根据sdpf催化剂的no
x
目标转化量计算出一号喷嘴的尿素喷射量。
16.本发明另一方面还提出一种用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统，所述系统包括：
模型构建模块，用于确认目标后处理系统的催化单元构成，以针对催化单元建立对应的热力学模型和化学反应动力学模型，所述热力学模型包括对流换热模型、热传导模型以及热辐射模型，所述化学反应动力学模型包括no氧化反应模型、crt反应模型以及scr化学反应动力学模型；参数识别模块，用于通过小样试验完成各所述热力学模型和各化学反应动力学模型的参数识别，所述参数包括对流换热系数、导热系数、比热容、热辐射/换热系数、化学反应活化能、化学反应指前因子、反应温度；温区划分模块，用于搭建发动机试验台架，以对scr和sdpf进行性能摸底试验，并根据摸底试验结果将scr和sdpf的载体温度均划分为四个连续的温度区间，与scr对应的四个温度区间依次为scr的deno
x
无效区间、scr的deno
x
效率敏感区间、scr的高效转化区间以及scr的nh3氧化效率敏感区间，与sdpf对应的四个温度区间依次为sdpf的deno
x
无效区间、sdpf的deno
x
效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间以及sdpf的nh3氧化效率敏感区间；喷射控制模块，用于每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应。
17.在本发明较佳实施例中，所述喷射控制模块还包括：第一控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的denox效率敏感区时，切换至a类还原剂供给控制状态，此时以实时储nh3量信号、sdpf入口no2浓度信号、sdpf载体温度信号、sdpf入口no
x
浓度信号、排气质量流量信号和入口nh3浓度信号为输入，利用建立的sdpf的scr化学反应动力学模型计算实时储nh3量、sdpf催化剂的实时deno
x
效率、sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度；第一喷射需求量计算单元，用于其中的实时储nh3量作为模型输入的更新，并根据sdpf催化剂的实时deno
x
效率计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；第二喷射需求量计算单元，用于将sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度联合scr实时储nh3量scr载体温度和排气质量流量一起作为模型的输入，通过scr化学反应动力学模型计算出scr催化剂的deno
x
效率，以通过scr催化剂的deno
x
效率计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。
18.在本发明较佳实施例中，所述喷射控制模块还包括：第二控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的被动再生效率敏感区时，系统将切换到b类还原剂供给控制状态；根据scr的当前载体温度判断scr所处于的温度区间，并根据scr所处于的温度区间从预设数据表中获取对应的目标修正系数，并根据所述目标修正系数与scr催化剂的最大deno
x
效率的乘积得到scr催化剂的目标deno
x
效率；第一喷射需求量计算单元，用于根据尾管nox排放的浓度限值计算出scr催化剂入口的目标deno
x
浓度，并根据排气质量流量、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度、sdpf入口的deno
x
浓度计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；第二喷射需求量计算单元，用于根据排气质量流量、scr催化剂的目标deno
x
效率、
scr催化剂入口的目标deno
x
浓度计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。
19.在本发明较佳实施例中，所述系统还包括：排放浓度计算模块，用于若scr催化剂的最大denox效率为ηscr_max，则sdpf出口的no
x
排放浓度c
noxsdpfds_lim
满足如下关系：c
noxsdpfds_lim
≤c
noxtp_lim
/（1-η
scr_max
×
f）c
noxtp_lim
为控制限值，f为修正系数在本发明较佳实施例中，所述喷射控制模块还包括：第三控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，系统将切换到c类还原剂供给控制状态；第二喷射需求量计算单元，用于通过下游scr化学反应动力学模型计算当前温度和空速下的scr最大转化能力，并基于发动机出口no
x
浓度和排气质量流量计算出二号喷嘴的尿素喷射量；第一喷射需求量计算单元，用于根据sdpf催化剂的no
x
目标转化量计算出一号喷嘴的尿素喷射量。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。
附图说明
21.图1为本发明第一实施例提出的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法的流程图；图2为优选实施方式所对应的硬件环境示意图；图3为双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配策略的实施流程图；图4为sdpf温度区间划分示意图；图5为scr温度区间划分示意图；图6为对doc出口no2比例预测的预测流程图；图7为sdpf载体温度处于不同温度区间时的还原剂供给控制状态图；图8为a类还原剂供给控制状态下的尿素喷射控制策略图；图9为b类还原剂供给控制状态下的尿素喷射控制策略；图10为c类还原剂供给控制状态下的尿素喷射控制策略图；图11为本发明第二实施例提出的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统的结构示意图。
22.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
23.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.请参阅图3，本发明提出的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法主要包括如下步骤：步骤（1）将建立doc、sdpf和scr的载体温度预估模型，实现对doc、sdpf和scr的载体温度预估。其中sdpf和scr的载体温度预估模型主要对以下热力学过程建模：1）排气与催化剂间的对流换热；2）催化剂内部的热传导；3）催化器壳体对大气的辐射换热； doc的载体温度预估模型除了热力学部分以外，还考虑了hc在doc上的进一步氧化放热建立了相应的hc氧化放热修正模型。
26.步骤（2）将建立doc的no氧化反应动力学模型，以实现对doc出口的no2比例预测。
27.步骤（3）将建立sdpf和scr催化器的scr化学反应动力学模型，分别对sdpf和scr上发生的denox反应过程进行计算；步骤（4）通过对sdpf的性能摸底试验，基于sdpf的载体温度划分出sdpf的denox无效区间、sdpf的denox效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间和sdpf的nh3氧化效率敏感区间共4个连续的温度区间。
28.步骤（5）通过对scr的性能摸底试验，基于scr的载体温度划分出scr的denox无效区间、scr的denox效率敏感区间、scr的高效转化区间和scr的nh3氧化效率敏感区间共4个连续的温度区间。
29.步骤（6）将实时监控sdpf和scr的载体温度，并以此为输入对还原剂分配策略的控制目标进行调整。当监控到sdpf载体温度处于sdpf的denox无效区间时，还原剂供给控制系统不会进行还原剂供给；当监控到sdpf载体温度进入sdpf的denox效率敏感区时，系统将切换到a类还原剂供给控制状态；当监控到sdpf载体温度进入sdpf的被动再生效率敏感区时，系统将切换到b类还原剂供给控制状态；当监控到sdpf载体温度进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，系统将切换到c类还原剂供给控制状态步骤（7）一旦监控到系统进入a类还原剂供给控制状态控制时，则以sdpf上的denox效率为主要控制目标分配上游还原剂供给率，此时sdpf的denox效率如有不足则由下游scr补充；步骤（8）当监控到系统进入b类还原剂供给控制状态控制时，则将基本控制目标切换为：尾管nox排放不超限值的情况下，尽量提高sdpf的被动再生效率。此时需要对下游scr的入口状态进行判断，当scr载体温度处于不同的温度分区时，应采用不同的denox能力修正系数对下游承担的denox比例进行控制，以避免下游scr不能完全转化sdpf出口的nox而导致排放超过法规限值的情况发生；；步骤（9）一旦监控到系统进入c类还原剂供给控制状态控制时，由于sdpf入口喷射的nh3氧化程度会随着温度的升高而升高，需要尽量减少sdpf入口的还原剂喷射量，因此控制策略以下游denox效率为首要实现目标。双喷系统中的每个单独的denox系统通常不会有很大程度的冗余设计，此时下游scr可能不具备将发动机出口nox排放完全消除的体积，因此，当进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，控制系统的运行逻辑为：首先通过下游scr化学反应动力学模型计算当前温度和空速下的scr最大转化能力，再以此为基础对sdpf入口的还原剂供给量进行计算；
综上，本发明提出的方法首先确认目标后处理系统的催化单元构成；随后针对目标催化单元建立相应的热力学模型和化学反应动力学模型并通过小样试验完成热力学模型和化学反应动力学模型的参数识别；通过发动机试验台架开展的性能试验结果完成对1#催化器和2#催化器的温度区间划分；实时监控sdpf载体温度，如果sdpf载体温度处于denox无效区间，则此时无需还原剂供给；如果sdpf载体温度处于denox效率敏感区间，则此时采用以充分实现1#催化器的denox能力为主要控制目标的a类还原剂供给控制策略；如果sdpf载体温度处于被动再生效率敏感区间，则此时采用b类还原剂供给控制策略，在尾管no
x
排放不超过限值的情况下，尽量提高dpf的被动再生效率，在b类还原剂供给控制状态下还需要基于2#催化器的温度区间确定不同的denox能力修正系数以完成2个喷嘴目标喷射量的计算；如果sdpf载体温度处于nh3氧化效率敏感区间，则此时采用以充分实现2#催化器的denox能力为主要控制目标的c类还原剂供给控制策略。
30.本发明的有益效果在于：在不影响后处理系统denox效率的情况下，而有效改善其被动再生性能和还原剂能效比。
31.需要进一步说明的是，sdpf载体表面通常仅涂覆scr催化剂，而scr反应会优先消耗掉排气中的no2使得sdpf的被动再生能力严重变弱、主动再生间隔缩短，影响油耗和后处理系统的使用寿命。传统sdpf+scr的双级喷射系统尿素分配策略往往以上游sdpf为主，下游scr作为上游sdpf反应能力不足时的补充，此时大量还原剂均在sdpf上进行反应，no2几乎不会存在剩余，大大影响了sdpf的被动再生性能，应用此类策略的后处理系统均会出现再生间隔偏短的情况。此外，双级尿素分配系统的传统分配策略在高温工况下由于尿素喷射量集中于温度更高的sdpf入口，使得喷射的尿素存在更大程度的氧化，还原剂能效比较差。
32.本发明提供的还原剂协同高效分配策略基于sdpf和scr在不同温度区间的性能表现，确定了更有利于兼顾sdpf上pm的被动再生效率、双级scr系统的整体denox效率及还原剂能效比的温度分区控制策略，该控制策略建立在对后处理系统热力学过程和化学反应动力学工程准确建模的基础上，针对不同温度下的后处理系统工作特性，有针对的采取了高效的还原剂分配策略充分发挥后处理部件的综合性能。有助于帮助发动机-后处理系统实现更低的排放及能耗目标。
33.请参阅图2，本发明优选实施方式所对应的后处理系统为doc+sdpf+scr+asc方案，匹配双级尿素喷射系统。排气经过doc的氧化催化作用将其中的hc、co等还原性气体氧化，同时no也可以在doc上进一步和o2发生反应生成no2，当sdpf载体温度超过尿素启喷临界温度后，1#尿素喷嘴（一号喷嘴）开始喷射尿素，喷射的尿素在排气的加热作用下发生热解和水解反应，生成nh3，nh3在sdpf上涂敷的scr催化剂作用下和nox迅速发生反应，生成n2和h2o，尿素喷射量如有不足则剩余的nox将继续流往下游，尿素喷射量如有过量则剩余的nh3将流往下游；下游scr作为冗余的denox系统承担剩余的nox转化工作，2#尿素喷嘴（二号喷嘴）为其供给所需的还原剂，scr系统布置位置可以远离sdpf以获得更大的温度差异，此种布置方式下，如果上游sdpf的温度过高导致转化效率下降，下游scr凭借这一温差依旧可以实现优异的denox性能以保证系统的整体转化效率。整个后处理系统的还原剂供给系统使用质量浓度为32.5%的尿素水溶液作为还原剂。其中ecu和dcu可以为相互独立的硬件结构，也可以合并为一个完整的控制单元，ecu和dcu采集发动机转速、发动机喷油量、进气温度、
进气压力、进气质量流量、egr阀开度、冷却水温、doc催化器上游温度传感器、sdpf催化器上游温度传感器、scr催化器上游温度传感器、scr催化器下游温度传感器、doc催化器上游no
x
浓度传感器、scr催化器上游no
x
浓度传感器、scr催化器下游no
x
浓度传感器、尿素液位传感器等发出的信号，通过相应控制功能模块的计算完成对双级喷射系统的还原剂协同高效分配，实现同时优化sdpf上pm的被动再生性能和提升双级scr系统整体denox效率的目标。
34.请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法的流程图，该方法包括步骤s01至步骤s04，其中：步骤s01：确认目标后处理系统的催化单元构成，以针对催化单元建立对应的热力学模型和化学反应动力学模型；其中，所述热力学模型包括对流换热模型、热传导模型以及热辐射模型，所述化学反应动力学模型包括no氧化反应模型、crt反应模型以及scr化学反应动力学模型。
35.具体地，请参阅图6，首先，通过试验确定发动机出口no2/nox比例与发动机喷油量、转速和egr率之间的关系并得到发动机出口no2/nox比例map。当系统工作时，通过发动机喷油量、转速和egr率查发动机出口no2/nox比例map即可得到基础的发动机出口no2/nox比例，再经过冷却水温、进气温度和进气压力的修正获得更为精确的发动机出口no2/nox比例作为doc的no氧化反应动力学模型的输入之一；其次，建立包含hc氧化放热模型和热力学过程模型的doc载体温度预测模型。通过该模型获得的doc载体温度将作为doc的no氧化反应动力学模型的输入之一。
36.在doc催化性能确定的情况下，入口温度和排气质量流量决定了hc氧化反应的发生程度，后喷油量决定了hc氧化反应完全发生时能够释放的总热量，因此，本发明建立的hc氧化放热修正模型以发动机后喷油量、发动机转速、排气质量流量和doc入口温度为输入，实时计算hc氧化反应的放热率。计算得到的hc氧化反应的放热率作为排气的能量来源输入热力学过程模型完成对doc载体温度的精确预估；其中发动机后喷油量、发动机转速以及doc入口温度分别通过发动机控制单元（ecu）对喷油脉宽信号、转速传感器信号和doc入口的排气温度传感器信号的计算获得，所述排气质量流量则通过ecu的进气质量流量传感器信号与喷油量信号计算得到；doc的热力学过程模型主要对以下热力学过程建模：1）排气与催化剂间的对流换热；2）催化剂内部的热传导；3）催化器壳体对大气的辐射换热；其模型描述方法如下：1）单位时间内排气与催化剂间的对流换热量可通过下式计算式中：h为排气与催化剂对流换热的换热系数，w/(m2•
k)；t
p
为排气温度，k；tc为催化剂温度，k；a
h-t
为催化剂能够与排气接触的所有表面积。用表示催化剂的孔隙率（即单位催化剂标称体积中的可流通排气体积比，%）、s
cat
表示催化剂单位可流通气体体积内的催化剂内表面积，m2/m3。其中a
h-t
可表示为：式中：为催化剂横截面半径，m；lc为催化器长度，m；即催化剂的总体
积vc；即催化剂的总横截面积af；表示排气被催化剂阻挡得面积。排气被催化剂所阻挡的面积很小所以可以忽略，所以上式可以表示为2）催化剂内部的热传导可以由傅里叶定理推导得出，单位时间内催化剂通过热传导的热量为：3）催化器壳体对大气的辐射换热可依据 stefan-boltzmann 定律计算：其中：为催化器与外界的辐射面积，m2；为辐射黑度；为气体辐射常数，w/m2k4；t
amb
为环境温度，k；载体温度预估模型建立完成后，需要通过催化剂小样试验完成参数识别。其中热力学参数识别主要通过开展阶跃的温升试验实现。依次通入温度为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、500℃、600℃标准尾气，在每次达到热平衡前排气温度不变，同时记录下不同位置处催化剂载体温度随时间的变化关系曲线、载体辐射放热率等；需要确认的热力学参数为：载体有效流通体积v、载体有效横截面积a
fr
、 对流换热系数h、导热系数λ、有效换热面积a
h-t_
、热辐射面积a
rad
、载体比热容。
37.最后，建立doc的no氧化反应动力学模型。该模型以doc入口no
x
浓度、入口o2浓度、入口no2/nox比例、doc载体温度和排气质量流量为输入，对doc上发生的no氧化反应速率进行计算。其中，doc入口no
x
浓度通过布置于doc入口的nox传感器信号或发动机nox排放模型获得；doc入口o2浓度过发动机燃烧模型或氧传感器或doc入口的nox传感器获得；doc入口no2/nox比例通过发动机喷油量、转速和egr率查表得到，并加入冷却水温、进气温度和进气压力的修正获得；doc载体温度则来自doc载体温度预测模型的输出结果。
38.doc的no氧化反应动力学模型仅考虑no在有氧条件下的氧化这一反应过程，no氧化反应的化学反应方程为：2no + o2ßà
2no2，对应的反应速率描述方程为：doc的no氧化反应动力学模型实时输出出口no2/no
x
信号，出口o2浓度信号，出口no2浓度信号，完成对doc部分的no2浓度和no2/no
x
比例预测。
39.步骤s02：通过小样试验完成各所述热力学模型和各化学反应动力学模型的参数识别；其中的所述参数包括对流换热系数、导热系数、比热容、热辐射/换热系数、化学反应活化能、化学反应指前因子、反应温度；步骤s03：搭建发动机试验台架，以对scr和sdpf进行性能摸底试验，并根据摸底试验结果将scr和sdpf的载体温度均划分为四个连续的温度区间；其中，与scr对应的四个温度区间依次为scr的deno
x
无效区间、scr的deno
x
效率敏感区间、scr的高效转化区间以及scr的nh3氧化效率敏感区间，与sdpf对应的四个温度区间
依次为sdpf的deno
x
无效区间、sdpf的deno
x
效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间以及sdpf的nh3氧化效率敏感区间；具体地，请参阅图4，依据所选用sdpf系统的工作特性，将sdpf的工作状态按载体温度分为4个温度区间，分别为：sdpf的denox无效区间、sdpf的denox效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间和sdpf的nh3氧化效率敏感区间。
40.其中，sdpf的denox无效区间由尿素的水解和热解反应能够发生的最低温度所决定，故温度范围为（-273℃，185℃）；sdpf的denox效率敏感温度区间通过开展不同温度、空速、储氨量和no2/no
x
比例条件下sdpf的denox效率试验获得。当sdpf载体温度高于250℃时，sdpf上的denox效率不再随着温度的升高而升高，并且空速、储氨量和no2/no
x
比例不再对denox效率造成影响，因此将denox效率敏感温度区间的温度范围定为 [185℃，250℃）；sdpf的被动再生效率敏感温度区间则通过不同温度、空速、碳载量和no2/no
x
比例下的sdpf被动再生速率试验得到。当sdpf载体温度超过250℃时，no2和pm的反应开始发生，当温度超过350时，o2和pm的反应速率与no2和pm的反应速率相当，高于此温度后的被动再生反应速率受no2浓度影响较低，因此将被动再生效率敏感温度区间的温度范围定为 [250℃，350℃）；sdpf的nh3氧化效率敏感温度区间通过开展不同温度、空速条件下sdpf的denox效率试验获得。当sdpf载体温度高于350℃时，sdpf上的nh3氧化现象开始出现，并且随着温度的升高，nh3氧化发生的程度随之升高，因此将sdpf的nh3氧化效率敏感温度区间定为 [350℃，+∞）；实际的sdpf工作特性并不能保证上述温度区间的划分在整个温度轴上是连续的，但为了满足控制要求，sdpf温度区间的划分应无缝衔接。因此本发明选择图2所示的温度区间划分方式仅作为本发明的优选实施方式。
[0041]
请参阅图5，依据所选用scr系统的工作特性，将scr的工作状态按载体温度分为4个温度区间。分别为：scr的denox无效区间、scr的denox效率敏感区间、scr的高效转化区间和scr的nh3氧化效率敏感区间。
[0042]
其中，scr的denox无效区间由尿素的水解和热解反应能够发生的最低温度所决定，故温度范围为（-273℃，185℃）；scr的denox效率敏感温度区间、高效转化区间和nh3氧化效率敏感温度区间通过开展不同温度、空速、储氨量和no2/no
x
比例条件下scr的denox效率试验获得。当scr载体温度高于250℃时，scr上的denox效率不再随着温度的升高而升高，并且空速、储氨量和no2/no
x
比例不再对denox效率造成影响，因此将denox效率敏感温度区间的温度范围定为 [185℃，250℃）；当scr载体温度高于350℃时，scr上的nh3氧化现象开始出现，并且随着温度的升高，nh3氧化发生的程度随之升高，因此将scr的nh3氧化效率敏感温度区间定为 [350℃，+∞）；实际的scr工作特性并不能保证上述温度区间的划分在整个温度轴上是连续的，但为了满足控制要求， scr温度区间的划分应无缝衔接。因此本发明选择图3所示的温度区间划分方式仅作为本发明的优选实施方式。
[0043]
步骤s04：每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的
当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量；其中，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应。
[0044]
请参阅图7，sdpf载体温度模型的建立与doc载体温度模型的建立方法类似，但仅需要考虑热力学部分而不需要考虑hc氧化反应放热，该模型以sdpf入口温度传感器测量值、sdpf出口温度传感器测量值和排气质量流量信号为输入，经过模型计算后可得到sdpf载体温度。当监控到sdpf载体温度处于sdpf的denox无效区间时，还原剂供给控制系统不会进行还原剂供给；当监控到sdpf载体温度进入sdpf的denox效率敏感区时，系统将切换到a类还原剂供给控制状态；当监控到sdpf载体温度进入sdpf的被动再生效率敏感区时，系统将切换到b类还原剂供给控制状态；当监控到sdpf载体温度进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，系统将切换到c类还原剂供给控制状态。
[0045]
请参阅图8，当系统进入a类还原剂供给控制状态控制时，以sdpf上的denox效率为主要控制目标分配上游还原剂供给率，此时sdpf的denox效率如有不足则由下游scr补充；sdpf的denox效率敏感区一般在180~250℃范围内，此时还原剂可以开始喷射，scr反应效率受温度、空速、储氨量和no2/no
x
比例影响较大，并且此时sdpf载体温度较低，被动再生几乎不具备反应条件，因此还原剂供给策略的控制目标即为最大化sdpf上的denox效率。
[0046]
在这一控制策略下，控制系统首先以实时储nh3量信号、sdpf入口no2浓度信号、sdpf载体温度信号、sdpf入口no
x
浓度信号、排气质量流量信号和入口nh3浓度信号为输入，利用建立的sdpf的scr化学反应动力学模型计算实时储nh3量、sdpf催化剂的实时deno
x
效率、sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度。
[0047]
其中实时储nh3量作为模型输入的更新；通过sdpf催化剂的实时deno
x
效率可计算出1#喷嘴的尿素喷射量需求值；sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度则联合scr实时储nh3量scr载体温度和排气质量流量一起作为输入，通过scr化学反应动力学模型计算出scr催化剂的deno
x
效率从而得到2#喷嘴尿素喷射量的需求值。
[0048]
请参阅图9，当系统进入b类还原剂供给控制状态控制时， sdpf上的被动再生效率将引入控制目标，同时还需要对下游scr载体温度区间进行判断，对应于不同的scr载体温度区间，需要对模型最大denox效率引入不同的修正系数f，在本实施例中，scr的denox无效区间的f=0、scr的denox效率敏感区间的f=0.5、scr的高效转化区间的f=0.9、scr的nh3氧化效率敏感区间的f=1.0；下面以b类还原剂供给控制状态下scr处于denox效率敏感区间为例，描述当前的尿素喷射控制策略。当scr处于denox效率敏感区间时，为了避免下游scr不能完全转化sdpf出口的nox而导致排放超过法规限值的情况发生，通常仅让下游scr承担其当前最大denox能力50%的转化目标；如果此时scr的最大denox效率为η
scr_max
，该目标工况下的控制限值为c
noxtp_lim
则sdpf出口的nox排放浓度c
noxsdpfds_lim
应满足如下关系：c
noxsdpfds_lim
≤c
noxtp_lim
/（1-η
scr_max
×
f）此时上游sdpf的还原剂预控制的设置值应满足如下关系：anr≥（c
noxeo
‑ꢀcnoxtp_lim
/（1-η
scr_max
×
f））/ c
noxeo
其中η
scr_max
通过scr化学反应动力学模型计算得到，scr处于denox效率敏感区间时，f=0.5；
scr载体温度区间的判断通过比对scr载体温度与4个scr温度区间的从属关系进行确认；所述scr载体温度通过scr载体温度预估模型获得，scr载体温度模型的建立方式和参数识别方式与doc模型的热力学部分类似。
[0049]
请参阅图10，当系统进入c类还原剂供给控制状态控制时，由于sdpf入口喷射的nh3氧化程度会随着温度的升高而升高，需要尽量减少sdpf入口的还原剂喷射量，因此控制策略以下游denox效率为首要实现目标。双喷系统中的每个单独的denox系统通常不会有很大程度的冗余设计，此时下游scr可能不具备将发动机出口nox排放完全消除的体积。因此，当进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，控制系统将首先通过下游scr化学反应动力学模型计算当前温度和空速下的scr最大转化能力，然后基于发动机出口nox浓度和排气质量流量计算出2#喷嘴的尿素喷射量控制目标，并以此为基础计算出sdpf入口1#喷嘴的尿素喷射量。
[0050]
请参阅图11，所示为本发明第二实施例中的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统的结构示意图，该系统包括：模型构建模块10，用于确认目标后处理系统的催化单元构成，以针对催化单元建立对应的热力学模型和化学反应动力学模型，所述热力学模型包括对流换热模型、热传导模型以及热辐射模型，所述化学反应动力学模型包括no氧化反应模型、crt反应模型以及scr化学反应动力学模型；参数识别模块20，用于通过小样试验完成各所述热力学模型和各化学反应动力学模型的参数识别，所述参数包括对流换热系数、导热系数、比热容、热辐射/换热系数、化学反应活化能、化学反应指前因子、反应温度；温区划分模块30，用于搭建发动机试验台架，以对scr和sdpf进行性能摸底试验，并根据摸底试验结果将scr和sdpf的载体温度均划分为四个连续的温度区间，与scr对应的四个温度区间依次为scr的deno
x
无效区间、scr的deno
x
效率敏感区间、scr的高效转化区间以及scr的nh3氧化效率敏感区间，与sdpf对应的四个温度区间依次为sdpf的deno
x
无效区间、sdpf的deno
x
效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间以及sdpf的nh3氧化效率敏感区间；喷射控制模块40，用于每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应。
[0051]
进一步地，所述喷射控制模块40还包括：第一控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的denox效率敏感区时，切换至a类还原剂供给控制状态，此时以实时储nh3量信号、sdpf入口no2浓度信号、sdpf载体温度信号、sdpf入口no
x
浓度信号、排气质量流量信号和入口nh3浓度信号为输入，利用建立的sdpf的scr化学反应动力学模型计算实时储nh3量、sdpf催化剂的实时deno
x
效率、sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度；第一喷射需求量计算单元，用于其中的实时储nh3量作为模型输入的更新，并根据sdpf催化剂的实时deno
x
效率计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；根据尾管nox排放的浓度限值计算出scr催化剂入口的目标deno
x
浓度，并根据排
气质量流量、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度、sdpf入口的deno
x
浓度计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；根据sdpf催化剂的no
x
目标转化量计算出一号喷嘴的尿素喷射量。
[0052]
第二喷射需求量计算单元，用于将sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度联合scr实时储nh3量scr载体温度和排气质量流量一起作为模型的输入，通过scr化学反应动力学模型计算出scr催化剂的deno
x
效率，以通过scr催化剂的deno
x
效率计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值；根据排气质量流量、scr催化剂的目标deno
x
效率、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值；通过下游scr化学反应动力学模型计算当前温度和空速下的scr最大转化能力，并基于发动机出口no
x
浓度和排气质量流量计算出二号喷嘴的尿素喷射量。
[0053]
第二控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的被动再生效率敏感区时，系统将切换到b类还原剂供给控制状态；第三控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，系统将切换到c类还原剂供给控制状态。
[0054]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、
ꢀ“
示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0055]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法，其特征在于，所述方法包括：确认目标后处理系统的催化单元构成，以针对催化单元建立对应的热力学模型和化学反应动力学模型，所述热力学模型包括对流换热模型、热传导模型以及热辐射模型，所述化学反应动力学模型包括no氧化反应模型、crt反应模型以及scr化学反应动力学模型；通过小样试验完成各所述热力学模型和各化学反应动力学模型的参数识别，所述参数包括对流换热系数、导热系数、比热容、热辐射/换热系数、化学反应活化能、化学反应指前因子、反应温度；搭建发动机试验台架，以对scr和sdpf进行性能摸底试验，并根据摸底试验结果将scr和sdpf的载体温度均划分为四个连续的温度区间，与scr对应的四个温度区间依次为scr的deno
x
无效区间、scr的deno
x
效率敏感区间、scr的高效转化区间以及scr的nh3氧化效率敏感区间，与sdpf对应的四个温度区间依次为sdpf的deno
x
无效区间、sdpf的deno
x
效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间以及sdpf的nh3氧化效率敏感区间；每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应。2.根据权利要求1所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法，其特征在于，所述每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应的步骤包括：当监控到sdpf载体温度进入sdpf的denox效率敏感区时，切换至a类还原剂供给控制状态，此时以实时储nh3量信号、sdpf入口no2浓度信号、sdpf载体温度信号、sdpf入口no
x
浓度信号、排气质量流量信号和入口nh3浓度信号为输入，利用建立的sdpf的scr化学反应动力学模型计算实时储nh3量、sdpf催化剂的实时deno
x
效率、sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度；其中的实时储nh3量作为模型输入的更新，并根据sdpf催化剂的实时deno
x
效率计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；将sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度联合scr实时储nh3量scr载体温度和排气质量流量一起作为模型的输入，通过scr化学反应动力学模型计算出scr催化剂的deno
x
效率，以通过scr催化剂的deno
x
效率计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。3.根据权利要求1所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法，其特征在于，所述每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应的步骤还包括：当监控到sdpf载体温度进入sdpf的被动再生效率敏感区时，系统将切换到b类还原剂供给控制状态；根据scr的当前载体温度判断scr所处于的温度区间，并根据scr所处于的温度区间从预设数据表中获取对应的目标修正系数，并根据所述目标修正系数与scr催化剂的最大
deno
x
效率的乘积得到scr催化剂的目标deno
x
效率；根据尾管nox排放的浓度限值计算出scr催化剂入口的目标deno
x
浓度，并根据排气质量流量、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度、sdpf入口的deno
x
浓度计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；根据排气质量流量、scr催化剂的目标deno
x
效率、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。4.根据权利要求3所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法，其特征在于，若scr催化剂的最大denox效率为ηscr_max，则sdpf出口的no
x
排放浓度c
noxsdpfds_lim
满足如下关系：c
noxsdpfds_lim
≤c
noxtp_lim
/（1-η
scr_max
×
f）c
noxtp_lim
为控制限值，f为修正系数。5.根据权利要求1所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法，其特征在于，所述每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应的步骤还包括：当监控到sdpf载体温度进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，系统将切换到c类还原剂供给控制状态；通过下游scr化学反应动力学模型计算当前温度和空速下的scr最大转化能力，并基于发动机出口no
x
浓度和排气质量流量计算出二号喷嘴的尿素喷射量；根据sdpf催化剂的no
x
目标转化量计算出一号喷嘴的尿素喷射量。6.一种用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统，其特征在于，所述系统包括：模型构建模块，用于确认目标后处理系统的催化单元构成，以针对催化单元建立对应的热力学模型和化学反应动力学模型，所述热力学模型包括对流换热模型、热传导模型以及热辐射模型，所述化学反应动力学模型包括no氧化反应模型、crt反应模型以及scr化学反应动力学模型；参数识别模块，用于通过小样试验完成各所述热力学模型和各化学反应动力学模型的参数识别，所述参数包括对流换热系数、导热系数、比热容、热辐射/换热系数、化学反应活化能、化学反应指前因子、反应温度；温区划分模块，用于搭建发动机试验台架，以对scr和sdpf进行性能摸底试验，并根据摸底试验结果将scr和sdpf的载体温度均划分为四个连续的温度区间，与scr对应的四个温度区间依次为scr的deno
x
无效区间、scr的deno
x
效率敏感区间、scr的高效转化区间以及scr的nh3氧化效率敏感区间，与sdpf对应的四个温度区间依次为sdpf的deno
x
无效区间、sdpf的deno
x
效率敏感区间、sdpf的被动再生效率敏感区间以及sdpf的nh3氧化效率敏感区间；喷射控制模块，用于每隔第一预设时间获取scr和sdpf的当前载体温度，并根据scr和sdpf的当前载体温度执行对应的目标还原剂分配策略，以根据所述目标还原剂策略计算得到一号喷嘴和二号喷嘴的目标喷射量，所述一号喷嘴与sdpf对应，所述二号喷嘴与scr对应。
7.根据权利要求1所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统，其特征在于，所述喷射控制模块还包括：第一控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的denox效率敏感区时，切换至a类还原剂供给控制状态，此时以实时储nh3量信号、sdpf入口no2浓度信号、sdpf载体温度信号、sdpf入口no
x
浓度信号、排气质量流量信号和入口nh3浓度信号为输入，利用建立的sdpf的scr化学反应动力学模型计算实时储nh3量、sdpf催化剂的实时deno
x
效率、sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度；第一喷射需求量计算单元，用于其中的实时储nh3量作为模型输入的更新，并根据sdpf催化剂的实时deno
x
效率计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；第二喷射需求量计算单元，用于将sdpf出口no
x
浓度、sdpf出口no2浓度和sdpf出口nh3浓度联合scr实时储nh3量scr载体温度和排气质量流量一起作为模型的输入，通过scr化学反应动力学模型计算出scr催化剂的deno
x
效率，以通过scr催化剂的deno
x
效率计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。8.根据权利要求7所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统，其特征在于，所述喷射控制模块还包括：第二控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的被动再生效率敏感区时，系统将切换到b类还原剂供给控制状态；根据scr的当前载体温度判断scr所处于的温度区间，并根据scr所处于的温度区间从预设数据表中获取对应的目标修正系数，并根据所述目标修正系数与scr催化剂的最大deno
x
效率的乘积得到scr催化剂的目标deno
x
效率；第一喷射需求量计算单元，用于根据尾管nox排放的浓度限值计算出scr催化剂入口的目标deno
x
浓度，并根据排气质量流量、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度、sdpf入口的deno
x
浓度计算出一号喷嘴的尿素喷射量需求值；第二喷射需求量计算单元，用于根据排气质量流量、scr催化剂的目标deno
x
效率、scr催化剂入口的目标deno
x
浓度计算出二号喷嘴的尿素喷射量需求值。9.根据权利要求1所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统，其特征在于，所述系统还包括：排放浓度计算模块，用于若scr催化剂的最大denox效率为ηscr_max，则sdpf出口的no
x
排放浓度c
noxsdpfds_lim
满足如下关系：c
noxsdpfds_lim
≤c
noxtp_lim
/（1-η
scr_max
×
f）c
noxtp_lim
为控制限值，f为修正系数。10.根据权利要求8所述的用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配系统，其特征在于，所述喷射控制模块还包括：第三控制状态执行单元，用于当监控到sdpf载体温度进入sdpf的nh3氧化效率敏感区时，系统将切换到c类还原剂供给控制状态；第二喷射需求量计算单元，用于通过下游scr化学反应动力学模型计算当前温度和空速下的scr最大转化能力，并基于发动机出口no
x
浓度和排气质量流量计算出二号喷嘴的尿素喷射量；第一喷射需求量计算单元，用于根据sdpf催化剂的no
x
目标转化量计算出一号喷嘴的尿
素喷射量。

技术总结
本发明提出一种用于双级尿素喷射系统的还原剂协同高效分配方法及系统，该方法通过还原剂协同高效分配策略基于SDPF和SCR在不同温度区间的性能表现，确定了更有利于兼顾SDPF上PM的被动再生效率、双级SCR系统的整体DeNOx效率及还原剂能效比的温度分区控制策略，该控制策略建立在对后处理系统热力学过程和化学反应动力学工程准确建模的基础上，针对不同温度下的后处理系统工作特性，有针对的采取了还原剂分配策略发挥后处理部件的综合性能。本发明能够在不影响后处理系统DeNOx效率的情况下，有效改善其被动再生性能和尿素能效比。有效改善其被动再生性能和尿素能效比。有效改善其被动再生性能和尿素能效比。


技术研发人员：王天田 骆旭薇 廖善彬 郭华锋 熊建 邹笔锋
受保护的技术使用者：江铃汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/13