SCR催化器温度在线预估算法及试验研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.006

摘要/Abstract

摘要：

为实时获取柴油机SCR催化器内部反应单元的温度，在分析SCR催化器传热过程的基础上，建立温度预估算法的Matlab/Simulink模型。使用RTW将温度预估算法转化为单片机可执行的嵌入式代码，并下载到SCR控制单元中。试验结果表明：所建模型适用于SCR控制单元，并能够在线预测催化器内部和催化器下游的温度；稳态工况和连续工况下，模型计算值与实测值之间的相对误差小于5%；阶跃工况下，最大相对误差为5.2%；整车测试工况下，最大相对误差为9.3%，相对误差小于6%的概率分布达91%。该算法可用于指导尿素喷射控制，提高SCR系统尿素喷射精度。

关键词: 柴油机, 选择性催化还原, 温度预估模型, 控制算法, 喷射控制单元

Abstract:

In order to obtain the reactor temperature of the diesel selective catalytic reduction （SCR） system of the diesel engine in real time， based on analysis of the heat transfer process of the SCR system， the Matlab/Simulink model of temperature estimating algorithm is established. RTW is used to convert the temperature estimating algorithm into executable embedded codes of single chip microcomputer ， which are downloaded to the SCR control unit. The test results show that the proposed model is suitable for the SCR control unit and can predict the catalyst internal temperature and downstream temperature on line. The relative error between the calculated value of the model and the measured value is less than 5% under steady and continuous conditions； the maximum relative error is 5.2% under step conditions； under the vehicle test condition， the maximum relative error is 9.3% and the probability distribution with a relative error of less than 6% reaches 91%. The algorithm can be used to guide urea injection， and improve urea injection accuracy of the SCR system.

Key words: diesel engine, selective catalytic reduction, temperature estimating model, control algorithm, injection control unit

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图/表 9

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表 1

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设备	型号	测量范围	测量精度
测功机	GW630	0~3 600 N·m 0~5 000 r·min^-1	转矩：0.2%~0.4%转速：±1 r·min^-1
空气流量计	ToCeil20N150	0~45 000 m3·h^-1	±1%
油耗仪	FC2210	0~40 kg	0.4% Full scale
热电偶	K型（镍铬-镍硅）	-200~1 300 ℃	0.75%
排温传感器	PT200	-200~850 ℃	1.5%（>200 ℃）

工况号	转速/（r·min^-1）	转矩/（N·m）
1	1 815	364
2	1 591	600
3	1 485	735
4	1 370	908

工况变化过程	温度上升幅度/℃	持续时间/s	温度变化率/（℃·s^-1）	达到最大误差用时/s	最大误差时温度上升百分比/%
1-2-1	67.4	119	0.581	44	56.2
1-3-1	96.9	127	0.752	46	57.9
1-4-1	131.2	133	0.986	42	48.2

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