一种尿素喷射系统失效的检测方法及装置
阅读：997发布：2023-01-09
专利汇可以提供一种尿素喷射系统失效的检测方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种尿素喷射系统失效的检测方法及装置。该检测方法包括，确定尿素 泵 的工作状态正常；获取实际尿素喷射指标，所述尿素喷射指标是尿素喷射系统喷射尿素量的表示；判断所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内，如果否，确定尿素喷射系统失效。通过本发明提供的尿素喷射系统失效的检测方法和装置，能够检测出由于喷射部件连接管路出现机械故障而导致的喷射系统失效，从而能够及时地发现机械故障，能够更好地控制 发动机 的尾气排放指标。，下面是一种尿素喷射系统失效的检测方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种尿素喷射系统失效的检测方法，其特征在于，包括，
确定尿素泵处于正常喷射状态；
获取尿素泵在出口处的实际尿素喷射压力作为实际尿素喷射指标，所述尿素喷射指标是尿素喷射系统喷射尿素量的表示；所述尿素喷射指标为尿素泵在预定工作频率下的尿素喷射压力；
判断所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内，如果否，确定尿素喷射系统的喷射部件的连接管路失效。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述理论尿素喷射指标包括理论尿素喷射量，所述理论尿素喷射量是由电子控制单元ECU根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算得出的。
3.一种尿素喷射系统失效的检测装置，其特征在于，包括，
第一确定单元，用于确定尿素泵处于正常喷射状态；
获取单元，用于获取尿素泵在出口处的实际尿素喷射压力作为实际尿素喷射指标；
判断单元，用于判断所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内；所述尿素喷射指标为尿素泵在预定工作频率下的尿素喷射压力；
第二确定单元，用于当所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值不在预定误差范围内，确定尿素喷射系统的喷射部件的连接管路失效。
一种尿素喷射系统失效的检测方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] SCR（Selective Catalytic Reduction）技术是消除柴油机排气中氮氧化物的主要后处理技术之一。根据功能主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元三部分；其中尿素剂量单元根据有无空气辅助喷射可分为气助式尿素喷射系统和非气助式尿素喷射系统。
[0003] 在现有的空气辅助尿素喷射系统中，有时会出现SCR尿素泵工作状态完好，辅助空气压力正常，尿素喷射需要的相关CAN通讯参数正常接收，但是排放结果变差的情况。分析发现一般是由尿素喷射系统部件连接管路发生机械故障造成的，如尿素吸液管路损坏，如高温熔化，接插件安装不牢固漏液或尿素箱出液口堵塞造成尿素泵无法按照需求泵射足够的尿素溶液。出现这种机械故障，尿素喷射系统并不能检测到，这就导致在此种失效模式下无法控制发动机氮氧排放。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种尿素喷射系统失效的检测方法及装置，以实现对尿素喷射系统部件连接管路是否发生机械故障的检测。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
[0006] 一种尿素喷射系统失效的检测方法，包括，
[0007] 确定尿素泵的工作状态正常；
[0008] 获取实际尿素喷射指标，所述尿素喷射指标是尿素喷射系统喷射尿素量的表示；
[0009] 判断所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内，如果否，确定尿素喷射系统失效。
[0010] 较优地，所述尿素喷射指标包括，尿素泵出口的尿素喷射量。
[0012] 较优地，所述尿素喷射指标包括，尿素泵在预定工作频率下的实际尿素喷射压力。
[0013] 较优地，所述尿素喷射指标包括，在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量。
[0014] 较优地，所述理论尿素喷射指标包括在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的理论氮氧排放量；所述发动机在尿素泵喷射尿素后的理论氮氧排放量与所述预定工况下的理论尿素喷射量、发动机的原始排放以及氮氧化合物的转化效率有关。
[0015] 一种尿素喷射系统失效的检测装置，包括，
[0016] 第一确定单元，用于确定尿素泵处于正常喷射状态；
[0017] 获取单元，用于获取实际尿素喷射指标；
[0018] 判断单元，用于判断所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内；
[0019] 第二确定单元，用于当所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值不在预定误差范围内，确定尿素喷射系统失效。
[0020] 较优地，所述尿素喷射指标包括，尿素泵出口的尿素喷射量。
[0021] 较优地，所述尿素喷射指标包括，在预定工况下，尿素泵在预定工作频率下的实际尿素喷射压力。
[0022] 较优地，所述尿素喷射指标包括，在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量。
[0023] 本发明提供的尿素喷射系统失效的检测方法和装置，首先确定尿素泵处于正常的工作状态，然后比较判断尿素喷射系统的实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内，如果其差值不在预定范围内，则即能确定尿素喷射系统中的喷射部件出现了机械故障，该尿素喷射系统失效。通过本发明提供的尿素喷射系统失效的检测方法和装置，能够检测出由于喷射部件连接管路出现机械故障而导致的喷射系统失效，从而能够及时地发现机械故障，能够更好地控制发动机的尾气排放指标。附图说明
[0024] 为了清楚地理解本发明实施例的技术方案，下面将在描述具体实施方式时用到的附图作简要说明。显而易见地，下面描述中的附图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。
[0025] 图1是SCR尿素喷射系统示意图；
[0026] 图2是本发明实施例一的检测方法流程示意图；
[0027] 图3是SCR系统的工作原理示意图；
[0028] 图4是本发明实施例二的检测装置示意图。
具体实施方式
[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。
[0030] 图1所示的SCR尿素喷射系统包括发动机电子控制单元ECU01，SCR控制器DCU02，两者通过CAN总线实现通信。其中，SCR控制器DCU02根据ECU发送来的信号控制整个尿素喷射过程。在该SCR尿素喷射系统中，还包括存放尿素的尿素箱03、尿素供给单元04、尿素喷射单元05。
[0031] 工作原理如下：SCR控制器DCU02根据ECU01发送来的信号控制尿素供给单元04按照需求尿素量将尿素提供给尿素喷射单元05，然后尿素经尿素喷射单元05喷出。喷出的尿素与发动机06原始排放中的氮氧化合物在SCR催化消声器07内发生反应，从而使部分排放物的中的氮氧化合物还原生成氮气，从而达到降低氮氧化合物的排放量的目的。在此过程中，SCR控制器DCU02能够监测尿素箱03内的尿素液位和温度，控制尿素供给单元04向尿素喷射单元05提供的尿素量。该SCR控制器DCU02还可以监测发动机07的原始排放的排放物的温度以及经SCR催化消声器07之后的氮氧化合物的含量。
[0032] 需要说明的是，所述的发动机的原始排放是未经SCR催化消声器时的发动机的排放，即不与尿素反应时的发动机的排放。
[0033] 从以上描述的SCR尿素喷射系统中可知，DCU02能够监测尿素箱03、尿素供给单元04以及尿素喷射单元的工作状态是否完好，但是却不能监测各喷射部件的连接管路是否出现机械故障。如当尿素吸液管路损坏，或尿素箱的出液口堵塞造成尿素供给单元不能得到需求的尿素喷射量，进而使得尿素泵喷射出的尿素量低于需求的尿素喷射量。
[0034] 为了能够检测到喷射系统的各连接管路是否完好，即是否存在机械故障，本发明实施例一提供了一种尿素喷射系统失效的检测方法。
[0035] 实施例一
[0036] 图2是本发明实施例一的尿素喷射系统失效的检测方法流程示意图。
[0037] S201、判断尿素泵的工作状态是否正常：
[0038] 具体地，通过检测尿素喷射系统的CAN总线通信是否正常，辅助空气压力是否正常等等，从而判断尿素泵的工作状态是否完好正常。如果确定尿素泵的工作状态正常，执行步骤S202。
[0039] S202、获取实际尿素喷射指标：
[0040] 需要说明的是，本实施例所述的尿素喷射指标是尿素喷射系统喷射尿素量的表示。具体地，该尿素喷射指标可以为在预定工况下的尿素喷射量，也可以为尿素泵在预定工作频率下的尿素喷射压力，还可以为在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量。该发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量与预定工况下的理论尿素喷射量、发动机的原始排放以及氮氧化合物的转化效率有关。所述预定工况下的理论尿素喷射量是由电子控制单元ECU根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算得出的。需要指出的是，所述的尿素喷射指标包括但不限于上述所述的具体指标。本领域普通技术人员在根据实际需要或监测的便利性，还可以获得其他的尿素喷射指标。
[0041] 具体地，当尿素喷射指标为预定工况下的尿素喷射量时，获取实际尿素喷射指标，具体可以为：获取尿素泵出口处的实际尿素喷射量。
[0043] 本领域技术人员熟知，在不同的工作频率下，尿素泵出口处的尿素喷射压力不同，所以，需要明确知道测量的尿素喷射压力是在怎样的工作频率下的尿素喷射压力。
[0044] 当尿素喷射指标为在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量时，获取实际尿素喷射指标，具体可以为：获取发动机在尿素泵喷射尿素后的实际氮氧排放量，也就是说，获取发动机的原始排放经SCR催化消声器与尿素反应后的剩余氮氧排放量。
[0045] S203、判断所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内：
[0046] 需要说明的是，在本实施例中，理论尿素喷射指标是预先存储在尿素喷射系统内的。
[0047] 比较获取的实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值，并判断该差值是否在预定误差范围内。所述的预定误差可以是技术人员根据经验所规定的误差。这是因为由于喷射系统的机构的原因，有可能导致实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标不完全一致，也就是说，可能由于系统误差而导致实际尿素喷射指标与理论尿素指标不完全一致，所以，可以规定当实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标在一定的误差范围内，认为是可以接受的。
[0048] 为了更清楚地理解本实施例，下面对尿素喷射指标具体为尿素泵出口处的尿素喷射量、尿素泵在预定工作频率下的尿素喷射压力以及在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量时进行一一描述。
[0049] 首先，当尿素喷射指标为预定工况下的尿素喷射量时：
[0050] 比较获取的在预定工况下的实际尿素喷射量与在该预定工况下的理论尿素喷射量的差值，并判断该差值是否在预定误差范围内，如果是，执行步骤S205，这表明该尿素喷射系统工作正常，不处于失效状态。否则，则执行步骤S204。
[0051] 需要说明的是，预定工况下的理论尿素喷射量是预先存储在尿素喷射系统内的。且如上所述理论尿素喷射量是由电子控制单元ECU根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算得出的。所以，当工况一定时，计算得到的理论尿素喷射量也是一定的。
[0052] 当尿素喷射指标为尿素泵在预定工作频率下的尿素喷射压力时：
[0053] 如上所述，采用压力传感器测量尿素泵在出口处的实际尿素喷射压力，由于尿素喷射压力与尿素泵的工作频率相关，所以，在测量时需要测量一定工作频率下的尿素喷射压力。由于尿素泵喷射不同的介质时，尿素泵出口处的压力不同。如果在SCR系统尿素管路损坏或尿素箱堵塞，会导致尿素泵喷射的介质中含有的空气相较于正常情况下含有的空气较多，这样会导致此时喷射的实际压力小于正常喷射时的压力。所以，通过检测尿素泵出口处的压力能够判断SCR尿素喷射系统的喷射部件的连接管路是否出现机械故障。从而能够及时地诊断出尿素泵无法喷射出足量的尿素的原因。
[0054] 比较判断实际尿素喷射压力与理论尿素喷射压力的差值是否在预定误差范围内，如果是，执行步骤S205，这表明，该SCR尿素喷射系统的喷射部件的连接管路无机械故障，如果否，则执行步骤S204。
[0055] 当尿素喷射指标为在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量时：
[0056] 在SCR尿素喷射系统中，由尿素泵喷射出的尿素会与排放的氮氧化合物发生反应，从而达到减少氮氧化合物的排放量的目的。具体原理如下：
[0057] 排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在排气管上的尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气（NH3），氨气（NH3）在催化剂的作用下将氮氧化物（NOx）有选择性地还原为氮气（N2），反应示意图如图3所示。有时为了防止过多的氨气（NH3）逃逸造成二次污染，还需要在SCR催化剂后方设置促使氨气（NH3）氧化成氮气（N2）的催化剂。
[0058] 尿素的分子式NH2CONH2，加H2O后在高温下分解成NH3和CO2，此反应不需要催化条件即可完成：
[0059] NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2 （1）
[0060] 在SCR催化器中的NH3和排气中的NO、NO2反应产生N2和H2O：
[0061] 2NO+2NO2+4NH3→3N2+6H2O （2）
[0062] 4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O （3）
[0063] 2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O （4）
[0064] 为防止发动机整个使用寿命过程中氨气的泄露，有时需要在SCR催化器后设置消除氨的催化器，在这个催化器中NH3与O2反应生成N2和H2O：
[0065] 4NH3+3O2→2N2+6H2O
[0066] 由以上原理可知，在理论尿素喷射量和转化效率一定的情况下，剩余氮氧化合物的排放量在一定程度上反映了实际尿素泵喷射尿素量的多少。
[0067] 为了比较判断在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的实际氮氧排放量与理论氮氧排放量的大小，需要知道发动机在尿素泵喷射尿素后的理论氮氧排放量。获取在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的理论氮氧排放量的方法具体如下：
[0068] 首先，获取在预定工况下的理论尿素喷射量和理论发动机的原始氮氧排放；
[0069] 需要说明的是，该预定工况下的理论尿素喷射量和理论发动机的原始氮氧排放是预先存储在尿素喷射控制单元内的。
[0070] 然后，根据理论尿素喷射量和在预定工况下的排放物的温度和废气流量，计算出氮氧化合物的转化效率；
[0071] 然后，根据理论发动机的原始氮氧排放和氮氧化合物的转化效率，计算得出理论的剩余氮氧排放量；
[0072] 将测量得到的在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的实际氮氧排放与理论氮氧排放量进行比较，并判断其差值是否在预定误差范围内，如果是，执行步骤S205。这表明，该SCR系统喷射尿素系统的喷射部件的连接管路完好，无机械故障，如果否，则执行步骤S204。
[0073] S204、确定尿素喷射系统失效。
[0074] S205、尿素喷射系统工作状态正常。
[0075] 实施例一提供的尿素喷射系统失效的检测方法通过比较实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值能够检测出喷射部件连接管路出现的故障。这就为及时诊断出排放不达标的原因提供了帮助。由于现有技术中缺少检测喷射部件连接管路的机械故障的诊断方法，所以，该检测方法也完善了现有技术中的SCR系统的尿素喷射系统的诊断功能，能够及时检测出机械故障，从而更好地控制发动机氮氧排放并及时提醒驾驶人员及时修复故障。
[0076] 基于上述实施例一的尿素喷射系统失效的检测方法，本发明还提供了一种尿素喷射系统失效的检测装置。详细参见实施例二。
[0077] 实施例二
[0078] 参见图4，图4是实施例二的尿素喷射系统失效的检测装置。该检测装置包括，[0079] 第一确定单元41，用于确定尿素泵处于正常喷射状态；
[0080] 获取单元42，用于获取实际尿素喷射指标；
[0081] 判断单元43，用于判断所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值是否在预定误差范围内；
[0082] 第二确定单元44，用于当所述实际尿素喷射指标与理论尿素喷射指标的差值不在预定误差范围内，确定尿素喷射系统失效。
[0083] 进一步地，所述尿素喷射指标包括尿素泵出口的尿素喷射量。
[0084] 进一步地，所述尿素喷射指标包括，在预定工况下，尿素泵在预定工作频率下的实际尿素喷射压力。
[0085] 进一步地，所述尿素喷射指标包括，在预定工况下，发动机在尿素泵喷射尿素后的氮氧排放量。
[0086] 上述所述各个单元的功能、作用与方法实施例一中的功能、作用相对应。为了简要起见，在此不再详细描述，具体请参见方法实施例一的描述。
[0087] 以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
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