技术领域
[0001] 本
发明涉及
发动机技术领域，尤其涉及一种提高老化三元催化器催化效率的方法及系统。
背景技术
[0002] 随着排放法规的升级，
天然气发动机的排放限制日趋苛刻，对于当量燃烧的天然气发动机而言，催化器的状态对排放的优劣有决定性作用。对催化器的老化过程进行分析发现，在催化器处于全新状态时，催化器的效率窗口较宽且较为稀薄。经过一段时间后，在催化器储
氧量尚未明显下降时，催化器的效率窗口逐渐往浓的方向偏移，这段时期内催化器状态较为稳定，发动机长时间运行在此效率窗口内排放仍然是处于最优状态。
[0003] 而三元催化器运行在发动机
过量空气系数略小于1时，可以达到最优转化效率，效率窗口是指催化器运行的最优转化区间下的过量空气系数值。
[0004] 现有的氧闭环控制目标值对于催化器效率窗口而言较为单一，无法反映催化器全生命周期内的最优控制规律，造成老化状态催化器排放较高，且报出故障的时间过早，提高了用户的使用成本。
发明内容
[0005] 针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高老化三元催化器催化效率的方法及系统，构建了动态的目标过量空气系数，并利用动态的目标过量空气系λ调整催化器效率窗口，使催化器在其全生命周期内保持较高的催化器转化效率。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0007] 一种提高老化三元催化器催化效率的方法，包括以下步骤：
[0008] S1、判断催化器是否处于新鲜状态、稳定状态或老化状态；
[0010] S4、根据催化器状态和催化器运行时间，查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数a1；
[0011] S5、根据催化器状态和催化器储氧量，查找稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第二平滑系数a2；利用公式λ12＝λ1×a1+(1-a1)×λ2，计算出新鲜至稳定态之间的目标过量空气系数λ12,利用公式λ23＝λ2×a2+(1-a2)×λ3，计算出稳定至老化态之间的目标过量空气系数λ23；
[0012] S6、根据目标过量空气系数λ1、目标过量空气系数λ12、目标过量空气系数λ2、目标过量空气系数λ23和目标过量空气系数λ3，构建动态的目标过量空气系数λ；
[0013] S7、根据动态的目标过量空气系数λ调整催化器效率窗口。
[0014] 优选方式为，前氧
传感器动态的目标过量空气系数λ中的第一平滑系数a1和第二平滑系数a2，按照如下步骤获取：
[0015] 更换催化器后，判断发动机转速和负荷是否在对应的预设定范围内；
[0016] 如果均在，则，启动计时催化器运行时间；
[0017] 判断催化器运行时间是否大于预设时间
阈值；
[0018] 如果不大于，催化器处于新鲜状态，则根据催化器运行时间查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数；
[0019] 如果大于，催化器处于稳定状态，获取催化器储氧量；
[0020] 判断储氧量是否小于预设定故障阈值；
[0021] 如果小于，则报出催化器故障
信号，更换催化器，计时清零并重置当前催化器储氧量；
[0022] 如果不小于，则根据当前储氧量和新鲜状态储氧量计算老化系数；
[0023] 根据老化系数查找稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第二平滑系数。
[0024] 优选方式为，后氧传感器动态的目标过量空气系数λ中的第一平滑系数a1和第二平滑系数a2，按照如下步骤获取：
[0025] 更换催化器后，判断发动机转速和负荷是否在对应的预设定范围内；
[0026] 如果均在，则，启动计时催化器运行时间；
[0027] 判断催化器运行时间是否大于预设时间阈值；
[0028] 如果不大于，催化器处于新鲜状态，则根据催化器运行时间查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数；
[0029] 如果大于，催化器处于稳定状态，获取催化器储氧量；
[0030] 判断储氧量是否小于预设定故障阈值；
[0031] 如果小于，则报出催化器故障信号，更换催化器，计时清零并重置当前催化器储氧量；
[0032] 如果不小于，则根据当前储氧量和新鲜状态储氧量计算老化系数；
[0033] 根据老化系数查找稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第二平滑系数。
[0034] 优选方式为，所述老化系数为当前储氧量与新鲜状态储氧量之商。
[0035] 一种提高老化三元催化器催化效率的系统，包括电控单元以及分别与所述电控单元电连接的：状态检测单元，所述状态检测单元用于判定催化器运行状态以及获取发动机转速和负荷；平滑系数计算单元，所述平滑系数计算单元用于根据催化器状态和催化器运行时间，查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数a1，以及根据催化器状态和催化器储氧量，查找稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第二平滑系数a2，利用公式λ12＝λ1×a1+(1-a1)×λ2，计算出新鲜至稳定态之间的目标过量空气系数λ12，利用公式λ23＝λ2×a2+(1-a2)×λ3，计算出稳定至老化态之间的目标过量空气系数λ23；数据构建单元，所述数据构建单元用于根据催化器状态、发动机转速和负荷，查找新鲜状态催化器目标过量空气系数map表，得到目标过量空气系数λ1；查找稳定状态催化器目标过量空气系数map表，得到目标过量空气系数λ2；查找老化状态催化器目标过量空气系数map表，得到目标过量空气系数λ3；再利用目标过量空气系数λ1、目标过量空气系数λ12、目标过量空气系数λ2、目标过量空气系数λ23和目标过量空气系数λ3，构建动态的目标过量空气系数λ；执行单元，所述执行单元用于根据动态的目标过量空气系数λ调整催化器效率窗口。
[0036] 优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的预设定单元，所述预设定单元预设启动计时更换后催化器运行时间的发动机转速和负荷。
[0037] 优选方式为，所述预设定单元还根据催化器运行时间标定新鲜至稳定态的平滑系数曲线，根据催化器老化系数标定稳定至老化态的平滑系数曲线。
[0038] 优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的计时器，所述计时器用于计时催化器运行时间。
[0039] 优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的储氧量检测单元，所述储氧量检测单元传输催化器新鲜状态储氧量和当前储氧量对应的
电信号给所述电控单元，所述电控单元根据新鲜状态储氧量和当前储氧量计算出老化系数。
[0040] 采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：
[0041] 由于本发明的提高老化三元催化器催化效率的方法及系统，根据发动机转速和负荷，查表得到目标过量空气系数λ1；查表得到目标过量空气系数λ2；查表得到目标过量空气系数λ3；根据催化器状态和催化器运行时间，查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数a1，根据催化器状态和催化器储氧量，查找稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第二平滑系数a2，计算出新鲜至稳定态之间的目标过量空气系数λ12，计算出稳定至老化态之间的目标过量空气系数λ23；利用各目标过量空气系数构建动态的目标过量空气系数λ；利用动态的目标过量空气系数λ调整催化器效率窗口，实现效率窗口的动态修正，使催化器运行在最优转化区间，从而优化排放。
附图说明
[0042] 图1是本发明提高老化三元催化器催化效率的方法的
流程图；
[0043] 图2是本发明中第一平滑系数和第二平滑系数获取的流程示意图；
[0044] 图3是本发明提高老化三元催化器催化效率的方法的逻辑关系图；
[0045] 图4是本发明提高老化三元催化器催化效率系统的原理
框图。
具体实施方式
[0046] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0047] 实施例一：
[0048] 如图1至图3共同所示，一种提高老化三元催化器催化效率的方法，包括以下步骤：
[0049] S1、判断催化器是否处于新鲜状态、稳定状态或老化状态；
[0050] S2、获取发动机转速和负荷；
[0051] S3、根据发动机转速和负荷，查找新鲜状态催化器目标过量空气系数map表(图3中第一map)，得到目标过量空气系数λ1；查找稳定状态催化器目标过量空气系数map表(图3中第二map)，得到目标过量空气系数λ2；查找老化状态催化器目标过量空气系数map表(图3中第三map)，得到目标过量空气系数λ3；
[0052] S4、根据催化器状态和催化器运行时间，查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数a1；
[0053] S5、根据催化器状态和催化器储氧量，查找稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第二平滑系数a2，利用公式λ12＝λ1×a1+(1-a1)×λ2，计算出新鲜至稳定态之间的目标过量空气系数λ12，利用公式λ23＝λ2×a2+(1-a2)×λ3，计算出稳定至老化态之间的目标过量空气系数λ23；
[0054] S6、根据目标过量空气系数λ1、目标过量空气系数λ12、目标过量空气系数λ2、目标过量空气系数λ23和目标过量空气系数λ3，构建动态的目标过量空气系数λ；
[0055] S7、根据动态的目标过量空气系数λ调整催化器效率窗口。
[0056] 本发明的方法，根据催化器运行时间和储氧量，计算出第一平滑系数和第二平滑系数，利用第一平滑系数和第二平滑系数，构建了动态的目标过量空气系数λ，使整个催化器运行周期内，目标过量空气系数动态变化，使催化器效率窗口逐渐变化，令催化器运行在最优转化区间下，从而提高催化器对氮氧化物的转化效率，推迟催化器报故障的时间，有利于降低用户的使用成本，使催化器在其全生命周期内保持较高的催化器转化效率；解决了现有氧闭环控制目标值对于催化器效率窗口而言较为单一的问题。
[0057] 如图2和图3所示，前氧传感器动态的目标过量空气系数λ中的第一平滑系数a1和第二平滑系数a2，按照如下步骤获取：
[0058] 更换催化器后，判断发动机转速和负荷是否在对应的预设定范围内；
[0059] 如果均在，则，启动计时催化器运行时间；
[0060] 判断催化器运行时间是否大于预设时间阈值；
[0061] 如果不大于，催化器处于新鲜状态，则根据催化器运行时间查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线(第一曲线)，查得第一平滑系数a1；
[0062] 如果大于，催化器处于稳定状态，获取催化器储氧量；
[0063] 判断储氧量是否小于预设定故障阈值；
[0064] 如果小于，则报出催化器故障信号，更换催化器，计时清零并重置当前催化器储氧量；
[0065] 如果不小于，则根据当前储氧量和新鲜状态储氧量计算老化系数；
[0066] 根据老化系数查找稳定至老化态的平滑系数曲线(第二曲线)，查得第二平滑系数a2；其中老化系数为当前储氧量与新鲜状态储氧量之商。
[0067] 发动机换新催化器后，在一定工况下运行时间T小于时间阈值时，催化器处于新鲜状态，查得第一平滑系数a1后，用第一平滑系数a1作为新鲜至稳定态之间的前氧传感器目标过量空气系数。当发动机运行时间T大于时间阈值，且催化器储氧量小于故障阈值时，认为催化器达到稳定状态，根据老化系数查得第二平滑系数a2，用第二平滑系数a2作为稳定至老化态之间的前氧传感器目标过量空气系数。这样，在整个催化器运行周期中，前氧传感器目标过量空气系数为连续的动态数据，使催化器效率窗口逐渐过渡，优化了排放。
[0068] 如图2和图3所示，后氧传感器动态的目标过量空气系数λ中的第一平滑系数a1和第二平滑系数a2，按照如下步骤获取：
[0069] 更换催化器后，判断发动机转速和负荷是否在对应的预设定范围内；
[0070] 如果均在，则，启动计时催化器运行时间；
[0071] 判断催化器运行时间是否大于预设时间阈值；
[0072] 如果不大于，催化器处于新鲜状态，则根据催化器运行时间查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线(第一曲线)，查得第一平滑系数a1；
[0073] 如果大于，催化器处于稳定状态，获取催化器储氧量；
[0074] 判断储氧量是否小于预设定故障阈值；
[0075] 如果小于，则报出催化器故障信号，更换催化器，计时清零并重置当前催化器储氧量；
[0076] 如果不小于，则根据当前储氧量和新鲜状态储氧量计算老化系数；
[0077] 根据老化系数查找稳定至老化态的平滑系数曲线(第二曲线)，查得第二平滑系数a2；其中老化系数为当前储氧量与新鲜状态储氧量之商。
[0078] 发动机换新催化器后，在一定工况下运行时间T小于时间阈值时，催化器处于新鲜状态，查得第一平滑系数a1后，用第一平滑系数a1作为新鲜至稳定态之间的后氧传感器目标过量空气系数。当发动机运行时间T大于时间阈值，且催化器储氧量小于故障阈值时，认为催化器达到稳定态，根据老化系数查得第二平滑系数a2，用第二平滑系数a2作为稳定至老化状态之间的后氧传感器目标过量空气系数。这样，在整个催化器运行周期中，后氧传感器目标过量空气系数为连续的动态数据，使催化器效率窗口逐渐过渡，优化了排放。
[0079] 具体是基于原燃气闭环控制系统：实际燃气喷射量＝预估燃气喷射量*前氧闭环修正量*后氧闭环修正量*其他修正。
[0080] 利用动态的前氧传感器目标过量空气系数作用前氧闭环修正量，利用动态的后氧传感器目标过量空气系数作用后氧闭环修正量，最终修正了燃气喷射量，达到优化排放的目的。
[0081] 实施例二：
[0082] 如图4所示，一种提高老化三元催化器催化效率的系统，包括电控单元以及分别与电控单元电连接的状态检测单元，平滑系数计算单元，数据构建单元和执行单元。
[0083] 其中状态检测单元用于判定催化器运行状态以及获取发动机转速和负荷；
[0084] 其中平滑系数计算单元用于根据催化器状态和催化器运行时间，查找新鲜至稳定态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数a1，以及根据催化器状态和催化器储氧量，查找稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第二平滑系数a2；利用公式λ12＝λ1×a1+(1-a1)×λ2，计算出新鲜至稳定态之间的目标过量空气系数λ12利用公式λ23＝λ2×a2+(1-a2)×λ3，计算出稳定至老化态之间的目标过量空气系数λ23；
[0085] 其中数据构建单元用于根据催化器状态、发动机转速和负荷，查找新鲜状态催化器目标过量空气系数map表，得到目标过量空气系数λ1；查找稳定状态催化器目标过量空气系数map表，得到目标过量空气系数λ2；查找老化状态催化器目标过量空气系数map表，得到目标过量空气系数λ3；再利用目标过量空气系数λ1、目标过量空气系数λ12、目标过量空气系数λ2、目标过量空气系数λ23和目标过量空气系数λ3，构建动态的目标过量空气系数λ；
[0086] 其中执行单元用于根据动态的目标过量空气系数λ调整催化器效率窗口。
[0087] 本系统还包括与电控单元电连接的预设定单元，预设定单元预设启动计时更换后催化器运行时间的发动机转速和负荷。预设定单元还根据催化器运行时间标定新鲜至稳定态的平滑系数曲线(见图3中第一曲线)，根据催化器老化系数标定稳定至老化态的平滑系数曲线(见图3中第二曲线)。
[0088] 本系统还包括与电控单元电连接的计时器，计时器用于计时催化器运行时间，当更好催化器后，计时器清零，并充值当前储氧量。
[0089] 本系统还包括与电控单元电连接的储氧量检测单元，储氧量检测单元传输催化器新鲜状态储氧量和当前储氧量对应的电信号给电控单元，电控单元根据新鲜状态储氧量和当前储氧量计算出老化系数。
[0090] 如图4所示，本提高老化三元催化器催化效率的系统，状态检测单元主要利用催化器运行时间T和催化器储氧量，来判断催化器运行状态。状态检测单元传输催化器状态对应的电信号给电控单元，电控单元传输给平滑系数计算单元，平滑系数计算单元根据预先标定的新鲜至稳定态的平滑系数曲线和稳定至老化态的平滑系数曲线，查得第一平滑系数a1和第二平滑系数a2，并转
化成对应电
信号传输给电控单元，电控单元再传输给数据构建单元，数据构建单元利用催化器各状态的目标过量空气系数，构建出动态的目标过量空气系数，由执行单元去调整催化器效率窗口，使整个催化器运行周期目标过量空气系数为动态变化，令催化器效率窗口逐渐变化，从而优化了排放。
[0091] 可见，本发明利用了催化器效率窗口会随其老化而发生偏移的物理规律，将催化器效率窗口在其全生命周期视为动态变化的过程，并顺应其物理规律对过量空气系数进行控制，以优化其全生命周期的排放结果。
[0092] 以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同一种提高老化三元催化器催化效率的方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
