本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣后處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

SCR的轉(zhuǎn)換效率與所述SCR轉(zhuǎn)化器內(nèi)的氮氧化物被還原成氮?dú)?N₂)的含量相對(duì)應(yīng)，SCR轉(zhuǎn)化器的效率取決于多個(gè)參數(shù)。其當(dāng)然取決于引入系統(tǒng)的氨或其等效物的量。其也取決于排氣的流量，其直接影響排氣在SCR轉(zhuǎn)化器內(nèi)的停留時(shí)間。排氣的溫度也影響SCR轉(zhuǎn)化器的效率。

在SCR轉(zhuǎn)化器的入口處，發(fā)現(xiàn)氮氧化物主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)組成。NO的還原和NO₂的還原不是在同樣的條件下最優(yōu)。因此，在SCR轉(zhuǎn)化器的入口處的排氣中NO和NO₂的比例也影響SCR效率。

當(dāng)前，基于模型的SCR控制策略也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而發(fā)動(dòng)機(jī)原排中NO₂所占比例是基于模型的SCR控制策略的重要輸入，現(xiàn)有基于MAP的標(biāo)定的控制策略，根據(jù)DOC氧化原理及特性，DOC溫度上升的時(shí)候，催化劑表面生成一層NO₂,NO₂占領(lǐng)活性位，影響NO被進(jìn)一步氧化的可能性。因此NO₂比例從高溫降到低溫與從低溫升到高溫，相同工況點(diǎn)比例不同，用同一張MAP不能解決現(xiàn)有問(wèn)題，存在NO₂％在同一工況下來(lái)回波動(dòng)，影響SCR模型的輸入，使模型不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供基于模型的DOC后NO₂％的預(yù)估方法，使得DOC后NO₂％的數(shù)值相比采用MAP更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定。上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

基于模型的DOC后NO₂％的預(yù)估方法，所述方法為將DOC徑向均分為若干單元模塊，對(duì)每個(gè)單元模塊應(yīng)用DOC反應(yīng)模型來(lái)計(jì)算廢氣中NO濃度、NO₂的濃度；廢氣中每一單元的NO和NO₂的濃度相加得到DOC下游的NO和NO₂濃度；從而可以預(yù)估DOC后NO₂％；其中所述DOC反應(yīng)模型包括NO吸附模型，NO脫附模型，NO₂吸附模型、NO₂脫附模型，NO氧化為NO₂模型和NO₂還原為NO模型。

進(jìn)一步，根據(jù)DOC溫度設(shè)定NO與NO₂氧化還原化學(xué)平衡的平衡曲線，對(duì)根據(jù)DOC反應(yīng)模型計(jì)算NO₂％的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行限定；當(dāng)計(jì)算結(jié)果未超出該平衡曲線限定時(shí)，以計(jì)算結(jié)果作為預(yù)估NO₂％，當(dāng)超出曲線限定時(shí)，以曲線限定結(jié)果作為預(yù)估NO₂％。

進(jìn)一步，所述NO吸附模型為根據(jù)反應(yīng)原理NO+S->NO(S)計(jì)算NO吸附速率，其中，S代表催化劑中的活性位，計(jì)算公式為：

速率：

式中，各參數(shù)的含義如下：

r_ad(NO)：NO吸附速率，單位：mol/m²/s；

K_ad(NO):NO吸附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：m/s；

E_ad(NO):NO吸附反應(yīng)活化能,催化劑特性,單位：K；

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

C_NO：NO濃度，單位：mol/m3；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

進(jìn)一步，所述NO脫附模型為根據(jù)反應(yīng)原理NO(S)->NO+S計(jì)算NO脫附速率，其中，S代表催化劑中的活性位，計(jì)算公式為：

速率：

式中，各參數(shù)含義如下：

r_de(NO)：NO脫附速率，單位：mol/m²/s

ε：覆蓋度依賴因子，催化劑常數(shù)，無(wú)單位

K_de(NO):NO脫附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_de(NO):NO脫附反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

進(jìn)一步，所述NO₂吸附模型為根據(jù)反應(yīng)原理NO₂+S->NO₂(S)計(jì)算NO₂吸附速率，其中，S代表催化劑中的活性位，計(jì)算公式為：

速率：

式中，各參數(shù)的含義為：

r_ad(NO2)：NO₂吸附速率，單位：mol/m²/s；

K_ad(NO2):NO₂吸附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：m/s；

E_ad(NO2):NO₂吸附反應(yīng)活化能,催化劑特性,單位：K；

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

C_NO2：NO₂濃度，單位：mol/m3；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

進(jìn)一步，所述NO₂脫附模型為根據(jù)反應(yīng)原理NO₂(S)->NO₂+S計(jì)算NO脫附速率，其中，S代表催化劑中的活性位，計(jì)算公式為：

速率：

式中，各參數(shù)含義如下：

r_de(NO2)：NO₂脫附速率，單位：mol/m²/s

ε：覆蓋度依賴因子，催化劑常數(shù)，無(wú)單位

K_de(NO2):NO₂脫附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_de(NO2):NO₂脫附反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

進(jìn)一步，所述NO氧化為NO₂模型為根據(jù)反應(yīng)原理2NO+O₂->2NO₂計(jì)算NO₂的氧化速率，計(jì)算公式為：

速率：

式中，各參數(shù)的含義為：

r_NO2：氧化反應(yīng)速率

K_NO2:NO₂氧化反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_NO2:NO₂氧化反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

p_NO2：指數(shù)因子，催化劑特性，無(wú)單位；

f(C_O2)：基于O₂的修正函數(shù)，無(wú)單位；

進(jìn)一步，所述NO₂還原為NO模型為根據(jù)反應(yīng)原理2NO₂->2NO+O₂計(jì)算NO的還原速率，計(jì)算公式為：

速率：

式中，各參數(shù)的含義為：

r_NO：還原反應(yīng)速率

K_NO:NO還原反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_NO:NO還原反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

p_NO：指數(shù)因子，催化劑特性，無(wú)單位；

f(C_O2)：基于O₂的修正函數(shù)，無(wú)單位；

上述模型中，考慮廢氣和載體的熱交換過(guò)程、載體和環(huán)境的散熱過(guò)程，其中的T_c采用如下的溫度模型計(jì)算得出：

式中，各參數(shù)的含義如下：

C_cat：催化劑比熱容，單位：J/kg/K

M_cat：催化劑質(zhì)量，單位：kg

T_c：催化劑溫度，單位：K

C_EG：廢氣比熱容，單位：J/kg/K

M_EG：廢氣質(zhì)量流量，單位：kg/h

T_EG：廢氣溫度，單位：K

f(Veh)：基于車速的修正函數(shù)，無(wú)單位

T_amb：環(huán)境溫度，單位：K

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本發(fā)明為基于模型的NO₂比例預(yù)估控制策略，通過(guò)模型能精確計(jì)算DOC后NO₂及NO的含量，提高精確度，滿足SCR模型需求，適用于基于模型的SCR控制策略。

2.避免現(xiàn)有采用單一MAP因DOC特性導(dǎo)致工況變換時(shí)不能滿足需求的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的DOC反應(yīng)模型輸入輸出示意圖。

附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的根據(jù)DOC溫度的NO和NO₂平衡曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出基于模型的DOC后NO₂％的預(yù)估方法，所述方法根據(jù)DOC的特性及氧化原理，將DOC徑向均分為一定數(shù)據(jù)的單元模塊，對(duì)每個(gè)單元應(yīng)用能量守恒方程、化學(xué)平衡方程及質(zhì)量守恒方程，從而計(jì)算出每個(gè)單元內(nèi)NO存儲(chǔ)量、NO₂存儲(chǔ)量、廢氣中NO、NO₂的濃度及和溫度。廢氣中每一單元的NO和NO₂的濃度相加得到DOC下游的NO和NO₂濃度，通過(guò)模型的方式能很好的滿足SCR模型需求。

DOC內(nèi)反應(yīng)原理：

根據(jù)反應(yīng)原理，可將NO氧化為NO₂部分進(jìn)行模型化，參考圖1，由于CO和HC的氧化極少，不影響活性位的整體轉(zhuǎn)化效率，故忽略這兩部分的反應(yīng)，僅對(duì)DOC氧化NO的特性進(jìn)行公式模型化。

所述模型包括三個(gè)子模型：

A溫度模型

式中，各參數(shù)的含義如下：

C_cat：催化劑比熱容，單位：J/kg/K

M_cat：催化劑質(zhì)量，單位：kg

T_c：催化劑溫度，單位：K

C_EG：廢氣比熱容，單位：J/kg/K

M_EG：廢氣質(zhì)量流量，單位：kg/h

T_EG：廢氣溫度，單位：K

f(Veh)：基于車速的修正函數(shù)，無(wú)單位

T_amb：環(huán)境溫度，單位：K

該公式考慮到廢氣和載體的熱交換過(guò)程、載體和環(huán)境的散熱過(guò)程。

B NO與NO₂熱平衡模型

根據(jù)DOC溫度，NO與NO₂存在平衡，參考圖2，即不會(huì)無(wú)限制的氧化或者還原，其比例受平衡的限制，通過(guò)DOC溫度，設(shè)定平衡曲線，反應(yīng)后的比例值經(jīng)此曲線限制后為最終NO₂所占比例。即，當(dāng)計(jì)算結(jié)果未超出該平衡曲線限定時(shí)，以計(jì)算結(jié)果作為預(yù)估NO₂％，當(dāng)超出曲線限定時(shí)，以曲線限定結(jié)果作為預(yù)估NO₂％。

C DOC反應(yīng)模型

所述DOC反應(yīng)模型包括六個(gè)子模型，分別為：

1)NO吸附：NO+S->NO(S)，其中，S代表催化劑中的活性位：

速率：

式中，各參數(shù)的含義如下：

r_ad(NO)：NO吸附速率，單位：mol/m²/s；

K_ad(NO):NO吸附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：m/s；

E_ad(NO):NO吸附反應(yīng)活化能,催化劑特性,單位：K；

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

C_NO：NO濃度，單位：mol/m³；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位。

2)NO脫附：NO(S)->NO+S，其中，S代表催化劑中的活性位：

速率：

式中，各參數(shù)含義如下：

r_de(NO)：NO脫附速率，單位：mol/m²/s

ε：覆蓋度依賴因子，催化劑常數(shù)，無(wú)單位

K_de(NO):NO脫附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_de(NO):NO脫附反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位。

3)NO₂吸附：NO₂+S->NO₂(S)，其中，S代表催化劑中的活性位：

速率：

式中，各參數(shù)的含義為：

r_ad(NO2)：NO₂吸附速率，單位：mol/m²/s；

K_ad(NO2):NO₂吸附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：m/s；

E_ad(NO2):NO₂吸附反應(yīng)活化能,催化劑特性,單位：K；

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

C_NO2：NO₂濃度，單位：mol/m3；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位。

4)NO₂脫附：NO₂(S)->NO₂+S，其中，S代表催化劑中的活性位：

速率：

式中，各參數(shù)含義如下：

r_de(NO2)：NO₂脫附速率，單位：mol/m²/s

ε：覆蓋度依賴因子，催化劑常數(shù)，無(wú)單位

K_de(NO2):NO₂脫附反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_de(NO2):NO₂脫附反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位。

5)NO氧化為NO₂：2NO+O₂->2NO₂

速率：

式中，各參數(shù)的含義為：

r_NO2：氧化反應(yīng)速率

K_NO2:NO₂氧化反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_NO2:NO₂氧化反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

p_NO2：指數(shù)因子，催化劑特性，無(wú)單位；

f(C_O2)：基于O₂的修正函數(shù)，無(wú)單位。

6)NO₂還原為NO：2NO₂->2NO+O₂

速率：

式中，各參數(shù)的含義為：

r_NO：還原反應(yīng)速率

K_NO:NO還原反應(yīng)速率常數(shù),催化劑特性，單位：mol/m²/s

E_NO:NO還原反應(yīng)活化能,催化劑特性，單位：K

T_c：當(dāng)前催化劑溫度，單位：K；

θ_NO：催化劑NO吸附量，比值，無(wú)單位；

θ_NO2：催化劑NO₂吸附量，比值，無(wú)單位；

p_NO：指數(shù)因子，催化劑特性，無(wú)單位；

f(C_O2)：基于O₂的修正函數(shù)，無(wú)單位。

根據(jù)上述六個(gè)模型，可以對(duì)獲得的單位時(shí)間內(nèi)NO₂與NO相互轉(zhuǎn)化速率、進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)化速率進(jìn)行常規(guī)的數(shù)學(xué)處理，即可獲得DOC后NO和NO₂的濃度，進(jìn)而獲得NO₂％。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。