CN105569789B - 一种检测发动机的scr箱堵塞的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，包括：S1：获取所述发动机的SCR箱的温度测量值；S2：将所述温度测量值与所述SCR箱的排温限值进行比较；S3：在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号。通过采用本发明所提供的方法及装置，可以避免了因SCR箱严重堵塞而影响整车的动力性和经济性；另外，为了提高检测精度，增加了传感器自检，避免了因温度传感器故障造成的误判断；增加了稳态工况判断，减少了SCR上游温度变化，提高了逻辑判断精度，真实反映了SCR箱上游温度，减少了误判断；为适应复杂多变的外界环境，增加了环境温度修正系数和不同温差传热修正系数，消除了外界因素对逻辑判断的影响。

Description

一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法及装置
技术领域
本发明涉及发动机尾气处理技术领域，特别涉及一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法及装置。
背景技术
柴油机在动力性、经济性和可靠性方面比汽油机有明显的优势，特别是CO2排放低，其用途以逐渐扩展到各类车型上。但柴油机存在最大的问题是氮氧化物和颗粒排放严重。随着中国排放控制法规越来越严，以及国产柴油发动机性能及油品问题，光靠机内净化措施显得力不从心。用于柴油发动机SCR箱的选择性催化还原技术(SCR技术)是车用柴油机的一种机外后处理技术，一种消除柴油机排气中氮氧化物(NOx)的技术。通过SCR技术消除氮氧化物(NOx)需要催化剂辅助，将催化剂涂覆在载体上进行封装后既可称为SCR催化消声器，同时通过添加的特殊材料及结构设计，可以起到消声的作用，并有效改善柴油机氮氧化物的排放。该技术通过在排气管中喷入一定浓度的尿素溶液，经过热解和水解后产生的氨气与氮氧化物在催化转化器(SCR箱)中发生还原反应，将氮氧化物转化为水蒸气和氨气。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喷射系统和非气助式喷射系统。
但是由于柴油发动机存在以颗粒形式出现的炭黑的排放，这些颗粒的存在可能使SCR箱出现堵塞，使发动机的排气背压过高，从而影响发动机的燃烧，产生大量的颗粒，造成对气缸的磨损，影响整车的经济性、动力性和可靠性。而现有技术中并没有硬件和软件用于检测SCR箱的堵塞情况，所以提供一种能够及时检测发动机SCR箱堵塞的方法，让驾驶员在发现SCR箱堵塞时能够及时进行处理，对提高整车的可靠性，降低整车的维护成本具有十分重要的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何检测发动机的SCR箱是否出现严重堵塞。
为此目的，本发明提出了一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，包括:
S1：获取所述发动机的SCR箱的温度测量值；
S2：将所述温度测量值与所述SCR箱的排温限值进行比较；
S3：在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号。
优选地，在所述步骤S1之前还包括：控制所述SCR箱的温度测量单元进行故障自检，如果自检发现故障，则停止获取所述温度测量值；否则，直接获取所述温度测量值。
优选地，在所述步骤S1之前还包括：判断所述发动机是否处于稳态工况，如果没有处于稳态工况，则停止获取所述温度测量值；否则，直接获取所述温度测量值。
优选地，所述温度测量值为预设时间内的测量平均值。
优选地，所述排温限值是通过所述发动机的转速和循环供油量查得的标定值乘以环境温度修正系数和排气管路的导热系数计算得到。
优选地，所述排温限值为预设时间内的计算平均值。
优选地，所述步骤S3包括：在所述温度测量值超过所述排温限值的次数大于预设次数时，发出提示信号。
另一方面，采用上述检测发动机的SCR箱堵塞的方法，本发明还提供了一种检测发动机的SCR箱堵塞的装置，包括：
温度测量单元和控制单元；
所述温度测量单元用于获取所述发动机的SCR箱的温度测量值；
所述控制单元用于将所述温度测量值与所述SCR箱的排温限值进行比较；在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号。
优选地，所述温度测量单元为温度传感器。
优选地，所述温度传感器位于所述SCR箱入口处，用于获取所述SCR箱的入口处的温度测量值。
通过采用本发明所提供的一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法及装置，采取逻辑判断的方式实时监测SCR箱运行状况，从而避免了因SCR箱严重堵塞而影响整车的动力性和经济性；另外，本发明无需额外增加器件，通过逻辑判断的方式就可以监测出SCR箱是否出现严重堵塞，降低了整车的成本。为了提高检测精度，增加了传感器自检，避免了因温度传感器故障造成误判断；增加了稳态工况判断，减少了SCR上游温度变化，提高了逻辑判断精度，真实反映了SCR箱上游温度，减少了误判断；为适应复杂多变的外界环境，增加了环境温度修正系数和不同温差传热修正系数，消除了外界因素对逻辑判断的影响。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法的流程示意图；
图2示出了本发明检测SCR箱堵塞的详细流程示意图；
图3示出了本发明一种检测发动机的SCR箱堵塞的装置结构示意图；
图4示出了SCR技术的结构示意图；
图5示出了SCR技术的原理示意图；
图6示出了发动机稳态工况判断的策略的流程示意图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，包括：S1：获取所述发动机的SCR箱的温度测量值；S2：将所述温度测量值与所述SCR箱的排温限值进行比较；S3：在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号。
其中，在SCR箱内部出现严重堵塞后，势必会引起排气背压异常增加，从而导致排气温度异常升高，所以为了检测SCR箱是否出现堵塞，优选的，获取所述SCR箱的SCR箱入口处的温度测量值。
如图2所示，检测SCR箱是否出现堵塞的流程如下，首先控制所述SCR箱入口处的温度测量单元进行故障自检，如果自检发现故障，则停止获取所述温度测量值；否则，直接获取所述温度测量值。进一步优选的，由于SCR箱的入口处的排温限值是在发动机处于稳态工况下时进行标定的，为了提高判断精度，减小误判，所以在获取温度测量值之前还需要判断发动机是否处于稳态工况，如果没有处于稳态工况，则停止获取所述温度测量值；否则，直接获取所述温度测量值。若在一个驾驶循环内，处于稳态工况的连续时间超过预设时间，则认为发动机处于稳态工况，获取所述温度测量值，否则认为该驾驶循环内发动机没有处于稳态工况，不获取温度测量值。在发动机处于稳态工况下时，获取SCR箱入口处(上游)的温度测量值，将预设时间Ti内的温度测量值进行累加后除以Ti得到当前测量温度的平均值T1。所述测量值为预设时间内的测量平均值。具体的，为了避免SCR上游温度传感器异常波动带来的影响，可以将SCR箱上游的温度信号进行滤波处理后再进行积分。
优选地，在发动机处于稳态工况下时，获取SCR箱上游的排温限值主要根据发动机的转速和循环供油量查得的标定值乘以环境温度修正系数和排气管路的导热系数计算得到。为了使结果更加准确，所述排温限值为预设时间内的计算平均值。具体的，根据发动机的转速、循环供油量查得SCR箱上游的排温限值MAP，由于各地各季节的环境温度差异，必然会导致发动机SCR箱上游的温度差异，为了消除温度差异对获取的排温限值的影响，将SCR箱上游温度标定值乘以不同环境温度对SCR箱上游温度的影响系数和不同温差下排气管路的导热系数。之后将预设时间Ti内的标定排温值进行累加，除以Ti后获得当前标定温度平均值T2。另外，对于为何需要在发动机处于稳态工况下时才获取SCR箱上游的排温限值的原因如下，当发动机负荷突变后，排气温度迅速变化，但SCR箱的上游温度不会像排气温度变化迅速，总会滞后于排气温度，所以需要在发动机处于稳态工况时，使得SCR箱上游温度基本稳定后，再获取SCR箱上游的温度测量值和排温限值。其中，发动机处于稳态工况的判断逻辑可以参考监控NOX排放的条件中发动机工况的判断逻辑，在监测NOx排放是否超标时，必须保证发动机处于稳态工况。判断发动机是否处于稳态工况，主要是判断发动机转速和喷油量的波动范围，若发动机转速和喷油量在一定时间内的波动量均在标定的范围内，则认为此时发动机处于稳态工况。如图6所示为发动机稳态工况判断策略流程图。
在获取SCR箱上游的温度测量值和排温限值之后，将所述温度测量值与所述排温限值进行比较；在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号。具体的，将SCR箱上游的温度测量值与SCR上游的排温限值进行比较，在所述温度测量值超过所述排温限值的次数大于预设次数时，发出提示信号。即T1>T2的次数超过预设的次数N1时，认为后处理系统SCR箱出现了严重脏堵，激活MIL灯提示驾驶员及时清理或更换SCR箱。如果测量值超过限值的次数没有达到预设的次数N1，则认为SCR箱没有出现脏堵。
另一方面，采用上述的检测发动机SCR箱堵塞的方法，本发明还提供了一种检测发动机的SCR箱堵塞的装置，该装置包括：温度测量单元和控制单元；
所述温度测量单元用于获取所述发动机的SCR箱的温度测量值；
所述控制单元用于将所述温度测量值与所述SCR箱的排温限值进行比较；在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号。
其中优选的，如图3所示，所述温度测量单元为温度传感器4，所述温度传感器4位于所述SCR箱3的入口处，用于获取所述SCR箱3的入口处的温度测量值。SCR箱3通过排气管路2与发动机1相连接，在SCR箱3的入口处的温度测量值大于排温限值的次数超过预设次数时，控制单元5(ECU)发出提示信号。
其中，如图4所示为非气助式喷射系统。SCR箱的控制单元与发动机的控制单元(ECU)集成在一起，主要是用来执行SCR控制策略，并根据环境温度、排气温度、尿素液位、尿素温度、尿素压力、NOx浓度等传感器信号控制尿素剂量单元，根据需求定时定量地将尿素溶液喷射到排气管路2中；尿素剂量单元主要包括尿素箱6、尿素供给单元、尿素喷射单元7、加热组件及连接管路和线路，保证尿素溶液的充分雾化和分解；催化反应单元(SCR箱)主要包括SCR催化剂及其封装，用来将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物还原为氮气和水。温度传感器4设置在SCR箱的入口处(上游)。
SCR技术基本工作原理如下：排气从增压器涡轮流出后进入排气管路2中，同时由安装在排气管路2上的尿素喷射单元7将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管路2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5所示。
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：
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2 (1)
在SCR箱中的NH3和排气中的NO、NO2反应产生N2和H2O：
2NO+2NO2+4NH3→4N2+6H2O (2)
4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O (3)
2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O (4)
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箱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：
4NH3+3O2→2N2+6H2O (5)
为了检测排出尾气是否完全将NOX反应完全，可以在SCR箱后设置NOX传感器8，并通过传感器ECU与发动机的ECU连接，进行数据的统一处理。
通过采用本发明的检测发动机的SCR箱堵塞的方法及装置，采取逻辑判断的方式实时监测SCR箱运行状况，从而避免了因SCR箱堵塞而影响整车的动力性和经济性；另外，本发明无需额外增加器件，通过逻辑判断的方式就可以监测出SCR箱是否出现严重堵塞，降低了整车的成本。为了提高检测精度，增加了传感器自检，避免了因温度传感器故障造成误判断；增加了稳态工况判断，减少了SCR上游温度变化，提高了逻辑判断精度，真实反映了SCR箱上游温度，减少了误判断；为适应复杂多变的外界环境，增加了环境温度修正系数和不同温差传热修正系数，消除了外界因素对逻辑判断的影响。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，其特征在于，包括:
控制发动机的SCR箱的温度测量单元进行故障自检，如果自检发现故障，则停止获取温度测量值；否则，判断所述发动机是否处于稳态工况，如果没有处于稳态工况，则停止获取所述温度测量值，否则，直接获取所述温度测量值，进行以下步骤；
S1：获取所述发动机的SCR箱的温度测量值；
S2：将所述温度测量值与所述SCR箱的排温限值进行比较；
S3：在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号。
2.根据权利要求1所述的一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，其特征在于，所述温度测量值为预设时间内的测量平均值。
3.根据权利要求1所述的一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，其特征在于，所述排温限值是通过所述发动机的转速和循环供油量查得的标定值乘以环境温度修正系数和排气管路的导热系数计算得到。
4.根据权利要求3所述的一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，其特征在于，所述排温限值为预设时间内的计算平均值。
5.根据权利要求1所述的一种检测发动机的SCR箱堵塞的方法，所述步骤S3包括：在所述温度测量值超过所述排温限值的次数大于预设次数时，发出提示信号。
6.一种检测发动机的SCR箱堵塞的装置，其特征在于，包括：
温度测量单元和控制单元；
所述温度测量单元用于获取所述发动机的SCR箱的温度测量值，控制发动机的SCR箱的温度测量单元进行故障自检，如果自检发现故障，则停止获取所述温度测量值；否则，判断所述发动机是否处于稳态工况，如果没有处于稳态工况，则停止获取所述温度测量值，否则，直接获取所述温度测量值；
所述控制单元用于将所述温度测量值与所述SCR箱的排温限值进行比较；在所述温度测量值超过所述排温限值时，发出提示信号；
所述温度测量单元为温度传感器，所述温度传感器位于所述SCR箱的入口处，用于获取所述SCR箱的入口处的温度测量值。
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