CN103511038A - 监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法和系统，该方法包括下述步骤：10)预存尿素泵转速对应于不同尿素喷嘴电磁阀开度的设定值；20)获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，以及尿素泵的当前转速；30)比对尿素泵的当前转速是否符合与当前控制开度对应的设定值，否，则进入步骤40)，是，则返回步骤20)；40)提示尿素喷嘴电磁阀卡死。该方法利用尿素泵压力恒定的特点，根据尿素泵的转速变化可及时且精准地获知尿素喷嘴电磁阀是否卡死，避免现有尿素喷嘴电磁阀卡死所导致的尿素排放结果不稳定、氨泄漏量增加、出现尿素结晶等不良后果。

Description

监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法和系统

技术领域

本发明涉及发动机后处理技术领域，特别涉及一种监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法和系统。

背景技术

SCR(Selective Catalytic Reduction)技术是一种消除柴油机排气中氮氧化物(NO_x)的技术。

SCR系统主要包括控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元，尿素剂量单元主要包括尿素箱、尿素供给单元、尿素喷射单元、加热组件及连接管路和线路。SCR系统的基本工作原理是：

柴油机的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)。

尿素水溶液是通过尿素喷射单元的尿素喷嘴电磁阀喷射的，尿素喷嘴电磁阀的开度决定了尿素的喷射量。对于非气助式，尿素喷嘴电磁阀结构本身相当于电磁阀结构，通过控制占空比可控制尿素喷嘴电磁阀的开启时间以及开度大小，从而控制尿素的喷射量。

上述方案存在下述技术问题：

尿素喷嘴电磁阀很可能发生机械卡死的故障，而后处理系统并不能及时地诊断得知该状态，导致尿素喷射不受控，从而引起排放结果不稳定。尤其是，尿素喷嘴电磁阀卡死而无法关闭时，虽然输出的控制信号为关闭信号，但尿素喷嘴电磁阀实际上并未按照指令关闭，导致氨泄漏增加的问题，严重时会出现尿素结晶，继而损坏排放设备。

有鉴于此，如何及时获知尿素喷嘴电磁阀机械卡死，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法和系统。该监控方法和系统使得操作人员可及时获知尿素喷嘴电磁阀机械卡死。

本发明提供的监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法，包括下述步骤：

10)预存尿素泵转速对应于不同尿素喷嘴电磁阀开度的设定值；

20)获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，以及尿素泵的当前转速；

30)比对尿素泵的当前转速是否符合与当前控制开度对应的设定值，否，则进入步骤40)，是，则返回步骤20)；

40)提示尿素喷嘴电磁阀卡死。

该监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法，利用了尿素泵压力恒定的特点，根据尿素泵的转速变化判断尿素喷嘴电磁阀有无根据控制信号进行相应的开度变化，进而得出尿素喷嘴电磁阀是否处于卡死状态。可见，该方法根据尿素泵的转速变化可及时且精准地获知尿素喷嘴电磁阀是否卡死，避免背景技术中所提到的，尿素喷嘴电磁阀卡死所导致的尿素排放结果不稳定、氨泄漏量增加、出现尿素结晶等不良后果。

优选地，步骤10)中，还预存设定时间；

步骤30)和步骤40)之间还包括步骤：

301)记录尿素泵的当前转速不符合设定值的持续时间，并判断该持续时间是否超过预存的设定时间，是，则进入步骤40)，否，则返回步骤20)。

优选地，步骤10)中，尿素泵转速对应的设定值为范围值。

优选地，步骤40)中，当尿素泵当前转速大于对应的设定值时，还降低尿素泵的转速。

本发明还提供一种监控尿素喷嘴电磁阀卡死的系统，包括：

存储器，预存尿素泵转速对应于不同尿素喷嘴电磁阀开度的设定值；

参数获取单元，获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，以及尿素泵的当前转速；

分析单元，比对尿素泵的当前转速符合与当前控制开度对应的设定值时，输出尿素喷嘴电磁阀卡死的信号。

该系统与上述方法的原理一致，能够达到相同的技术效果。

优选地，所述存储器内还预存设定时间；所述分析单元判断尿素泵的当前转速不符合设定值，且记录不符合状态的持续时间，并判断该持续时间超过预存的设定时间时，输出尿素喷嘴电磁阀卡死的信号。

优选地，所述存储器内存储的尿素泵转速对应的设定值为范围值。

优选地，所述尿素泵的当前转速大于对应的设定值时，所述分析单元还输出降低所述尿素泵转速的信号至所述尿素泵的转速控制单元。

附图说明

图1为本发明所提供监控尿素喷嘴电磁阀卡死方法第一具体实施例的流程图；

图2为本发明所提供监控尿素喷嘴电磁阀卡死方法第二具体实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。为便于理解和简洁描述，下文结合监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法和系统描述有益效果不再重复论述。

请参考图1，图1为本发明所提供监控尿素喷嘴电磁阀卡死方法第一具体实施例的流程图。

该监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法，包括下述步骤：

S11、预存尿素泵转速对应于不同尿素喷嘴电磁阀开度的设定值；

本实施例提供监控尿素喷嘴电磁阀卡死的系统，该系统可设置存储器，该步骤中与尿素泵转速对应的设定值可设置于存储器内，以备调用。

尿素泵的压力基本保持恒定，当尿素喷嘴电磁阀开度增加时，为保持该压力，显然，尿素泵的转速会提高。故，尿素喷嘴电磁阀的开度为零时，尿素泵的转速最低，尿素喷嘴电磁阀的开度最大时，尿素泵的转速最高。尿素泵转速与不同尿素喷嘴电磁阀开度对应的设定值，与尿素泵需要保持的压力、尿素泵的类型等因素相关，可根据试验或是仿真模拟分析等方式，获知尿素泵转速与不同尿素喷嘴电磁阀开度对应的设定值。

S12、获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，以及尿素泵的当前转速；

尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，即根据预先的程序设定，此时输出的开度控制信号所表征的开度，相当于预期开度。开度控制信号一般为占空比，通过输出占空比控制尿素喷嘴电磁阀达到预期的当前控制开度。尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度以及尿素泵的转速都可以直接在发动机系统的检测单元中直接读取，或是设置专门的检测单元单独获取。可以设置参数获取单元，获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度以及尿素泵的转速，以备后述的分析单元采用。

S13、比对尿素泵的当前转速是否符合与当前控制开度对应的设定值，否，则进入步骤S14，是，则返回步骤S12；

S14、提示尿素喷嘴电磁阀卡死。

监控尿素喷嘴电磁阀卡死的系统，可设置分析单元，分析单元与存储器、参数获取单元连接，获得尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度、尿素泵的当前转速后，从存储器内调出与当前控制开度对应的尿素泵转速的设定值，并将该设定值与尿素泵的当前转速比较，二者相符时，表明尿素喷嘴电磁阀的开度按照实际控制变化。

若二者不相符，则表明尿素喷嘴电磁阀卡死，并未按照控制信号调整开度大小：

比如，需要控制尿素喷嘴电磁阀从半开状态，调整至全开状态，正常工况下，尿素泵的转速应当处于最高设定值，以维持大流量状态下的压力恒定；而分析单元得到的分析结果是尿素泵的当前转速小于最高设定值，显然，尿素喷嘴电磁阀的开度并未增大至全开状态，尿素喷嘴电磁阀卡死。

再比如，需要控制尿素喷嘴电磁阀从半开状态，调整至关闭状态，正常工况下，尿素泵的转速应当处于最小设定值，以维持几乎是零流量状态下的压力恒定；而分析单元得到的分析结果是尿素泵的当前转速大于最小设定值，显然，尿素喷嘴电磁阀的开度并未减小至关闭状态，尿素喷嘴电磁阀卡死。

以上是半开、全开、关闭状态的变化判断，可以理解，尿素喷嘴电磁阀在整个开度区间控制原理，与上述一致，无论是尿素喷嘴电磁阀的开度变大还是变小，尿素泵的转速均应当发生相应变化，从而判断出尿素喷嘴电磁阀是否卡死。

当判断出尿素喷嘴电磁阀卡死时，分析单元可输出尿素喷嘴电磁阀卡死的信号，以提示操作人员。比如，分析单元可将信号输出至操纵室的显示单元，和/或输出报警信号，可以相应地设置报警装置，将报警信号输出至该报警装置。

该监控尿素喷嘴电磁阀卡死的系统和方法，利用了尿素泵压力恒定的特点，根据尿素泵的转速变化判断尿素喷嘴电磁阀有无根据控制信号进行相应的开度变化，进而得出尿素喷嘴电磁阀是否处于卡死状态。可见，该系统和方法，根据尿素泵的转速变化可及时且精准地获知尿素喷嘴电磁阀是否卡死，避免背景技术中所提到的，尿素喷嘴电磁阀卡死所导致的尿素排放结果不稳定、氨泄漏量增加、出现尿素结晶等不良后果。

针对上述实施例可作出进一步改进，可参考图2理解，图2为本发明所提供监控尿素喷嘴电磁阀卡死方法第二具体实施例的流程图。

该实施例提供的方法的步骤与第一实施例基本相同，只是在步骤S13、S14之间添加了时间条件。具体过程如下：

S21、预存尿素泵转速对应于不同尿素喷嘴电磁阀开度的设定值，以及设定时间；

S22、获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，以及尿素泵的当前转速；

S23、比对尿素泵的当前转速是否符合与当前控制开度对应的设定值，否，则进入步骤S231，是，则返回步骤S12；

S231、记录尿素泵的当前转速不符合设定值的持续时间；

S232、判断该持续时间是否超过预存的设定时间，是，则进入步骤S24，否，则返回步骤S22；

该实施例中增加步骤S231、S232，尿素喷嘴电磁阀是否卡死的状态判定还依赖于：尿素泵转速异常持续的时间。当尿素喷嘴电磁阀的开度控制信号变化时，尿素泵的转速可能骤升或是骤降，此类瞬时变化工况可能导致尿素泵的转速与设定值并不对应，而实际上这属于正常的现象。因此，步骤S232中设定时间作为判断条件，可防止此类瞬时工况被误认为是由尿素喷嘴电磁阀卡死引起的，有效避免报错。

S24、提示尿素喷嘴电磁阀卡死。

针对上述实施例，尿素泵转速对应的设定值可以是范围值。对应于同一尿素喷嘴电磁阀的开度，尿素泵在实际运行时，基于工况的变化，其转速可能并不处于一固定值，而是处于某一特定区间，即与尿素泵转速对应的设定值最好设定为范围值，该范围值可以根据多次实验或是模拟仿真分析等方式设定。如此设定，使得上述对尿素泵转速是否异常的判断更为准确。

另外，针对上述实施例，当尿素泵的当前转速大于设定值时，可以降低尿素泵的转速，此时，分析单元可输出降低尿素泵转速的信号至尿素泵的转速控制单元。处于该工况时，表明尿素喷嘴电磁阀的开度大于预期值，虽然通过上述方案能够及时发现卡死故障，但若无法及时采取措施处理或是发生次数较多时，若仍按照该转速运行，还是会导致尿素喷射过量，引起尿素结晶。故可在系统监控到尿素喷嘴电磁阀卡死时，自动及时地降低尿素喷射量。

以上对本发明所提供的一种监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法和系统均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种监控尿素喷嘴电磁阀卡死的方法，其特征在于，包括下述步骤：

10)预存尿素泵转速对应于不同尿素喷嘴电磁阀开度的设定值；

20)获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，以及尿素泵的当前转速；

30)比对尿素泵的当前转速是否符合与当前控制开度对应的设定值，否，则进入步骤40)，是，则返回步骤20)；

40)提示尿素喷嘴电磁阀卡死。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤10)中，还预存设定时间；

步骤30)和步骤40)之间还包括步骤：

301)记录尿素泵的当前转速不符合设定值的持续时间，并判断该持续时间是否超过预存的设定时间，是，则进入步骤40)，否，则返回步骤20)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤10)中，尿素泵转速对应的设定值为范围值。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤40)中，当尿素泵当前转速大于对应的设定值时，还降低尿素泵的转速。

5.一种监控尿素喷嘴电磁阀卡死的系统，其特征在于，包括：

存储器，预存尿素泵转速对应于不同尿素喷嘴电磁阀开度的设定值；

参数获取单元，获取尿素喷嘴电磁阀的当前控制开度，以及尿素泵的当前转速；

分析单元，比对尿素泵的当前转速符合与当前控制开度对应的设定值时，输出尿素喷嘴电磁阀卡死的信号。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述存储器内还预存设定时间；所述分析单元判断尿素泵的当前转速不符合设定值，且记录不符合状态的持续时间，并判断该持续时间超过预存的设定时间时，输出尿素喷嘴电磁阀卡死的信号。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述存储器内存储的尿素泵转速对应的设定值为范围值。

8.如权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于，所述尿素泵的当前转速大于对应的设定值时，所述分析单元还输出降低所述尿素泵转速的信号至所述尿素泵的转速控制单元。

Images