CN105954472A - 柴油机原机NOx排放漂移检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机原机NOx排放漂移检测装置，其特征在于：它包括程序刷写模块、CAN通信模块和CPU，其中，程序刷写模块的信号输出端连接CPU的程序刷写信号输入端，CPU的CAN通信端连接CAN通信模块的第一通信端，CAN通信模块的第二通信端通过CAN网络连接ECU、催化器下游NOx传感器、SCR控制器和车载诊断系统的CAN通信端。本发明能实现柴油机原机NOx排放漂移检测，利于评估原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度。

Description

柴油机原机NOx排放漂移检测装置及方法

技术领域

本发明涉及机动车尾气排放检测技术领域，具体涉及一种柴油机原机NOx排放漂移检测装置及方法。

背景技术

氮氧化物(以下简称“NOx”)是发动机主要的有害排放物之一，对大气的污染越来越严重，已被广泛关注。随着排放法规的持续升级，国内外发动机厂商倾向采用SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)技术降低柴油机的NOx排放，以OBD(On-Board Diagnostic，车载诊断系统)系统对经SCR技术处理后的车辆NOx排放状态进行监控。但是并未对发动机的原机NOx排放状态进行有效检测。

机内NOx生成的三要素已确定为：高温、富氧、持续时间。在实际生产过程中发动机的生产一致性不高，在实际使用过程中也不能保证用户采用的是规定的标准燃料，发动机燃烧室配件磨损或更换、进排气系统更换，都会影响机内燃烧，并因此造成发动机的原机NOx排放漂移，影响最终排放结果，虽然后处理系统可能会针对NOx原机排放漂移制定补偿措施，但还是有可能造成排放超限，由于现有设备暂不能提供评估原机NOx是否排放漂移的方法，导致了售后维护人员不能快速定位排放超限的原因。

如中国专利机动车尾气在线检测仪(公开号：201828555U)公开了一种机动车尾气在线检测装置，但仅检测最终排放，对原机排放水平不能评估，且装置复杂，成本昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柴油机原机NOx排放漂移检测装置及方法，该装置和方法能实现柴油机原机NOx排放漂移检测，利于 评估原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种柴油机原机NOx排放漂移检测装置，其特征在于：它包括程序刷写模块、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通信模块和CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，其中，程序刷写模块的信号输出端连接CPU的程序刷写信号输入端，CPU的CAN通信端连接CAN通信模块的第一通信端，CAN通信模块的第二通信端通过CAN网络连接ECU、催化器下游NOx传感器、SCR控制器和车载诊断系统的CAN通信端。

一种利用上述装置的柴油机原机NOx排放漂移检测方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：CPU通过CAN通信模块实时接收车载诊断系统传输的诊断信息，当诊断信息中出现排放超限故障代码时，CPU通过CAN通信模块从车载诊断系统中得到排放超限故障代码对应的排放预测值E和排放限值L；

步骤2：CPU对车载诊断系统传输的所有故障代码进行解析，如果除了排放超限故障代码外还存在添蓝质量差故障或定量喷射机构故障，则可判断，柴油机原机NOx排放未漂移，否则，进入步骤3；

步骤3：CPU通过CAN通讯模块发送指令，停止SCR控制器的添蓝喷射；

步骤4：CPU通过CAN通讯模块实时监测ECU广播出的柴油机工况信息并统计柴油机负荷，直到统计到柴油机在50％～70％的净功率负荷下累计运转30～35分钟，进入步骤5；

步骤5：CPU通过催化器下游NOx传感器每隔0.2s采集一次催化器下游NOx浓度并累加得到e，同时每隔0.2s以接收到的转速、扭矩查询NOx浓度脉谱得该工况下的标定状态NOx浓度值并进行累加得e₀，以e和e₀的比值λ表征原机NOx排放漂移的程度；

步骤6：若λ≥1.05或λ≤0.95,则判断柴油机原机NOx排放漂移，否则柴油机原机NOx排放未漂移，推断出排放超限故障是由催化器 劣化引起。

本发明的柴油机原机NOx排放漂移检测装置及方法通过检测安装了SCR后处理系统且停喷添蓝后的催化器下游NOx排放状态，评估原机NOx的排放漂移程度，评估原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度。为售后人员提供快速的NOx排放超标故障原因定位服务，节约了故障定位的成本。该装置易于安装到车载诊断接口，也易于拆除，不需要安装新的传感器或执行机构，故障结果通过LED显示器可视化，成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的逻辑流程图。

其中，1-1—CPU、1-2—扩展存储模块、1-3—CAN通信模块、1-4—程序刷写模块、1-5—LED显示器、2—SCR控制器、3—催化器下游NOx传感器、4—ECU、5—车载诊断系统。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明所设计的柴油机原机NOx排放漂移检测装置，如图1所示，它包括程序刷写模块1-4、CAN通信模块1-3和CPU1-1，其中，程序刷写模块1-4的信号输出端连接CPU1-1的程序刷写信号输入端，CPU1-1的CAN通信端连接CAN通信模块1-3的第一通信端，CAN通信模块1-3的第二通信端通过CAN网络连接ECU4、催化器下游NOx传感器3、SCR控制器2和车载诊断系统5的CAN通信端。

上述技术方案中，它还包括LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示器1-5，所述LED显示器1-5显示信号输入端连接CPU1-1的显示信号输出端。

上述技术方案中，它还包括扩展存储模块1-2，所述扩展存储模块1-2的数据存储端连接CPU1-1的数据存储端。

本发明的柴油机原机NOx排放漂移检测装置通过CAN通信模块1-3接入CAN网络，通过CAN网络与SCR控制器2、催化器下游NOx传感器3、ECU4、车载诊断系统5通讯；接收来自ECU4的转速、扭矩信息，接收来自催化器下游NOx传感器3的NOx浓度信号，接收来自车载诊断系统5的排放超限故障、排放预测值E和排放限值L；发送停止添蓝喷射和排放诊断功能的指令，发送恢复添蓝喷射和排放诊断功能的指令，发送原机NOx排放漂移程度λ和原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度α。

本发明的柴油机原机NOx排放漂移检测装置通过扩展存储电路1-2存储原机NOx浓度脉谱、NOx排放漂移程度λ和原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度α。

本发明的柴油机原机NOx排放漂移检测装置通过LED显示器1-5显示原机NOx排放漂移程度λ和原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度α。

上述技术方案中，程序刷写模块1-4向CPU1-1中写入柴油机原机NOx排放漂移检测程序。

一种利用上述装置的柴油机原机NOx排放漂移检测方法，如图2所示，它包括如下步骤：

步骤1：CPU1-1通过CAN通信模块1-3实时接收车载诊断系统5传输的诊断信息，当诊断信息中出现排放超限故障代码时，CPU1-1通过CAN通信模块1-3从车载诊断系统5中得到排放超限故障代码对应的排放预测值E和排放限值L；

步骤2：CPU1-1对车载诊断系统5传输的所有故障代码进行解析，如果除了排放超限故障代码外还存在添蓝质量差故障或定量喷射机构故障，则可判断，柴油机原机NOx排放未漂移，否则，进入步骤3；

步骤3：CPU1-1通过CAN通讯模块1-3发送指令，停止SCR控制器2的添蓝喷射，同时，停止车载诊断系统5的排放诊断功能(因为，原机排放是考察未经SCR后处理系统处理过的废气，而考虑到成本问题，不可能在催化器上游安装一个NOx传感器(2000元)，因此必须停喷添蓝，但是停喷添蓝后，车载诊断系统就会报出排放 超限故障，甚至限扭，因此也需停止排放诊断功能)；

步骤4：CPU1-1通过CAN通讯模块1-3实时监测ECU4广播出的柴油机工况信息并统计柴油机负荷，直到统计到柴油机在50％～70％的净功率负荷下累计运转30～35分钟(用于消耗储氨)，进入步骤5；

步骤5：CPU1-1通过催化器下游NOx传感器3每隔0.2s采集一次催化器下游NOx浓度并累加得到e，同时每隔0.2s以接收到的转速、扭矩查询NOx浓度脉谱得该工况下的标定状态NOx浓度值并进行累加得e₀，以e和e₀的比值λ表征原机NOx排放漂移的程度；

步骤6：若λ≥1.05或λ≤0.95,则判断柴油机原机NOx排放漂移，进入第七步，否则柴油机原机NOx排放未漂移，推断出排放超限故障是由催化器劣化引起；

步骤7：根据如下公式得到柴油机原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度α：

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\λ}*E_0-E_0}{E-L}$

其中，λ为e和e₀的比值，E₀为标定状态下的柴油机原机NOx排放值，E为从车载诊断系统5中得到排放超限故障代码对应的排放预测值，L为排放限值；

步骤8：CPU1-1通过扩展存储模块1-2存储E、λ和α，同时，CPU1-1将λ和α通过LED显示器1-5进行显示，便于售后维护人员快速定位故障源；

步骤9：CPU1-1通过CAN通讯模块1-3发送指令，恢复SCR控制器2的添蓝喷射和车载诊断系统5的排放诊断功能。

上述技术方案中，以转速、扭矩为网格坐标矩阵的NOx浓度脉谱和ETC循环的原机比排放E₀通过标准状态下的台架试验获得。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种柴油机原机NOx排放漂移检测装置，其特征在于：它包括程序刷写模块(1-4)、CAN通信模块(1-3)和CPU(1-1)，其中，程序刷写模块(1-4)的信号输出端连接CPU(1-1)的程序刷写信号输入端，CPU(1-1)的CAN通信端连接CAN通信模块(1-3)的第一通信端，CAN通信模块(1-3)的第二通信端通过CAN网络连接ECU(4)、催化器下游NOx传感器(3)、SCR控制器(2)和车载诊断系统(5)的CAN通信端。

2.根据权利要求1所述的柴油机原机NOx排放漂移检测装置，其特征在于：它还包括LED显示器(1-5)，所述LED显示器(1-5)显示信号输入端连接CPU(1-1)的显示信号输出端。

3.根据权利要求1所述的柴油机原机NOx排放漂移检测装置，其特征在于：它还包括扩展存储模块(1-2)，所述扩展存储模块(1-2)的数据存储端连接CPU(1-1)的数据存储端。

4.一种利用权利要求1所述装置的柴油机原机NOx排放漂移检测方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：CPU(1-1)通过CAN通信模块(1-3)实时接收车载诊断系统(5)传输的诊断信息，当诊断信息中出现排放超限故障代码时，CPU(1-1)通过CAN通信模块(1-3)从车载诊断系统(5)中得到排放超限故障代码对应的排放预测值E和排放限值L；

步骤2：CPU(1-1)对车载诊断系统(5)传输的所有故障代码进行解析，如果除了排放超限故障代码外还存在添蓝质量差故障或定量喷射机构故障，则可判断，柴油机原机NOx排放未漂移，否则，进入步骤3；

步骤3：CPU(1-1)通过CAN通讯模块(1-3)发送指令，停止SCR控制器(2)的添蓝喷射；

步骤4：CPU(1-1)通过CAN通讯模块(1-3)实时监测ECU(4)广播出的柴油机工况信息并统计柴油机负荷，直到统计到柴油机在50％～70％的净功率负荷下累计运转30～35分钟，进入步骤5；

步骤5：CPU(1-1)通过催化器下游NOx传感器(3)每隔0.2s采集一次催化器下游NOx浓度并累加得到e，同时每隔0.2s以接收到的转速、扭矩查询NOx浓度脉谱得该工况下的标定状态NOx浓度值并进行累加得e₀，以e和e₀的比值λ表征原机NOx排放漂移的程度；

步骤6：若λ≥1.05或λ≤0.95,则判断柴油机原机NOx排放漂移，否则柴油机原机NOx排放未漂移。

5.根据权利要求4所述的柴油机原机NOx排放漂移检测方法，其特征在于：所述步骤6后还包括步骤7：根据如下公式得到柴油机原机NOx排放漂移对排放超限的影响程度α：

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\λ}*E_0-E_0}{E-L}$

其中，λ为e和e₀的比值，E₀为标定状态下的柴油机原机NOx排放值，E为从车载诊断系统(5)中得到排放超限故障代码对应的排放预测值，L为排放限值。

6.根据权利要求5所述的柴油机原机NOx排放漂移检测方法，其特征在于：所述步骤7后还包括步骤8：CPU(1-1)通过扩展存储模块(1-2)存储λ和α，同时，CPU(1-1)将E、λ和α通过LED显示器(1-5)进行显示。

7.根据权利要求5所述的柴油机原机NOx排放漂移检测方法，其特征在于：所述步骤3中，在停止SCR控制器(2)的添蓝喷射的同时，停止车载诊断系统(5)的排放诊断功能。

8.根据权利要求5所述的柴油机原机NOx排放漂移检测方法，其特征在于：所述步骤8后还包括步骤9：CPU(1-1)通过CAN通讯模块(1-3)发送指令，恢复SCR控制器(2)的添蓝喷射和车载诊断系统(5)的排放诊断功能。