CN107044325A - 柴油机后处理中doc温升性能的监测方法、监测装置及系统 - Google Patents

柴油机后处理中doc温升性能的监测方法、监测装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法，其中，所述监测方法包括：计算DOC的实际燃油利用率；第N次判断所述实际燃油利用率是否大于DOC的阈值燃油利用率；当所述实际燃油利用率大于DOC的阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常；当所述实际燃油利用率不大于DOC的阈值燃油利用率时，判断N是否大于阈值判断次数；当所述N大于所述阈值判断次数时，则判定DOC温升性能异常，并报出车载自动诊断系统监测故障。本发明还公开了一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置及柴油机后处理系统。本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法简单实用，通过计算DOC温升性能，达到了实时监控DOC部件性能是否满足要求的目的。

Description

柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法、监测装置及系统
技术领域
本发明涉及柴油机后处理温度监测领域，尤其涉及一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法、一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置及包括柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置的柴油机后处理系统。
背景技术
柴油机催化氧化装置(Diesel Oxidation Catalytic，简称DOC)，是在蜂窝陶瓷载体上涂覆贵金属催化剂(如铂、钯等)，其目的是为了降低柴油机尾气中的HC、CO和SOF的化学反应活化能，使这些物质能与尾气中的氧气在较低的温度下进行氧化反应并最终转化为CO2和H2O。
通常情况小，DOC系统与柴油机颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter，简称DPF)系统匹配使用。一般当DOC前的排气温度≥250℃时，通过在排气管路中喷入一定的柴油或者通过发动机缸内后喷喷入柴油(主要成分为HC)，在排气中混合均匀后，HC即可被DOC上的贵金属氧化，放出大量的热量，从而可将排气温度提升至550℃以上，此时DPF捕集的碳颗粒在高温下即发生燃烧，从而进行碳颗粒再生。
由于DOC系统对HC氧化放热温升的能力直接关系着DPF系统能否正常进行周期性再生，且中国重型车国六标准中也明确对后处理的关键部件DOC的温升性能提出了监控要求。因此，如何对柴油机后处理系统中DOC温升性能进行监测成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法、一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置及包括柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置的柴油机后处理系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法，其中，所述监测方法包括：
计算DOC的实际燃油利用率；
第N次判断所述实际燃油利用率是否大于DOC的阈值燃油利用率；
当所述实际燃油利用率大于DOC的阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常；
当所述实际燃油利用率不大于DOC的阈值燃油利用率时，判断N是否大于阈值判断次数；
当所述N大于所述阈值判断次数时，则判定DOC温升性能异常，并报出车载自动诊断系统监测故障。
优选地，所述监测方法还包括：
判断N次判断次数中是否每次均判定DOC温升性能异常；
当N次判断次数中每次均判定DOC温升性能异常时，判定DOC故障，且车载自动诊断系统灯点亮。
优选地，所述计算DOC的实际燃油利用率的步骤包括：
根据燃油喷射量和燃油热值的乘积计算得到燃油完全氧化的放热量；
根据温升热量计算公式计算得到排气温升所需热量，其中所述温升热量计算公式为：
Q1＝CP*Δt1*m，
其中，Q1为所述排气温升所需热量，CP为排气比热容，Δt1为DOC前温度与DOC后温度的温度差值，m为排气质量流量；
根据热量散失公式计算DOC向环境散失的热量，其中所述热量散失公式为：
Q2＝A*k*Δt2，
其中，Q2为所述DOC向环境散失的热量，k为总换热系数，A为DOC筒体的表面积，Δt2为DOC温度与环境温度的温度差值；
根据(Q1+Q2)/所述燃油完全氧化的放热量计算得到所述DOC的实际燃油利用率。
优选地，所述监测方法还包括在步骤计算DOC的实际燃油利用率前进行的：
判断DPF是否处于再生状态；
当所述DPF处于再生状态时，启动后续温度监测步骤。
作为本发明的第二个方面，提供一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置，其中，所述监测装置包括：
计算单元，所述计算单元用于计算DOC的实际燃油利用率；
第一判断单元，所述第一判断单元用于第N次判断所述实际燃油利用率是否大于DOC的阈值燃油利用率；
第一判定单元，所述第一判定单元用于当所述实际燃油利用率大于DOC的阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常；
第二判断单元，所述第二判断单元用于当所述实际燃油利用率不大于DOC的阈值燃油利用率时，判断N是否大于阈值判断次数；
第二判定单元，所述第二判定单元用于当所述N大于所述阈值判断次数时，则判定DOC温升性能异常，并报出车载自动诊断系统监测故障。
优选地，所述监测装置还包括：
第三判断单元，所述第三判断单元用于判断N次判断次数中是否每次均判定DOC温升性能异常；
第三判定单元，所述第三判定单元用于当N次判断次数中每次均判定DOC温升性能异常时，判定DOC故障，且车载自动诊断系统灯点亮。
优选地，所述计算单元包括：
第一计算模块，所述第一计算模块用于根据燃油喷射量和燃油热值的乘积计算得到燃油完全氧化的放热量；
第二计算模块，所述第二计算模块用于根据温升热量计算公式计算得到排气温升所需热量，其中所述温升热量计算公式为：
Q1＝CP*Δt1*m，
其中，Q1为所述排气温升所需热量，CP为排气比热容，Δt1为DOC前温度与DOC后温度的温度差值，m为排气质量流量；
第三计算模块，所述第三计算模块用于根据热量散失公式计算DOC向环境散失的热量，其中所述热量散失公式为：
Q2＝A*k*Δt2，
其中，Q2为所述DOC向环境散失的热量，k为总换热系数，A为DOC筒体的表面积，Δt2为DOC温度与环境温度的温度差值；
第四计算模块，所述第四计算模块用于根据(Q1+Q2)/所述燃油完全氧化的放热量计算得到所述DOC的实际燃油利用率。
优选地，所述监测装置还包括：
DPF状态判断单元，所述DPF状态判断单元用于判断DPF是否处于再生状态；
启动单元，所述启动单元用于当所述DPF处于再生状态时，启动后续温度监测步骤。
作为本发明的第三个方面，提供一种燃油机后处理系统，包括DOC、与所述DOC通过排气管路连接的DPF，其中，所述燃油机后处理系统还包括前文所述的柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置，所述监测装置分别与所述DOC前的排气管路以及所述DPF前的排气管路连接，用于监测所述DOC前的排气管路的温度以及所述DPF前的排气管路的温度。
本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法及监测装置，通过计算DOC上的实际燃油利用率，并将计算得到的实际燃油利用率与设定燃油利用率的大小进行比较，来判断DOC催化剂对HC的氧化性能，即DOC的温升性能，本发明提供的该监测方法及监测装置简单实用，通过计算DOC温升性能，达到了实时监控DOC部件性能是否满足要求的目的。
发明提供的燃油机后处理系统，通过采用前文所述的DOC温升性能的监测装置，能股实现对DOC温升性能的监测，简单实用，且通过计算DOC温升性能，达到了实时监控DOC部件性能是否满足要求的目的。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法的一种实施方式流程图。
图2为本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法的另一种实施方式流程图。
图3为本发明提供的计算DOC的实际燃油利用率的具体实施方式流程图。
图4为本发明提供的DOC燃油利用率计算模型示意图。
图5为本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法的监测过程逻辑图。
图6为本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置的一种实施方式的结构示意图。
图7为本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置的另一种实施方式的结构示意图。
图8为本发明提供的计算单元的结构示意图。
图9为本发明提供的柴油机后处理系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法，其中，如图1所示，所述监测方法包括：
S110、计算DOC的实际燃油利用率；
具体地，通过计算获得DOC的实际燃油利用率，以便通过判断该实际燃油利用率来进一步判断DOC温升性能是否正常。
S120、第N次判断所述实际燃油利用率是否大于DOC的阈值燃油利用率；
具体地，在通过DOC的实际燃油利用率判断DOC温升性能是否正常时，需要设定DOC的阈值燃油利用率，该阈值燃油利用率可以作为评判DOC温升性能是否正常的一个标准。
S130、当所述实际燃油利用率大于DOC的阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常；
具体地，当所述实际燃油利用率大于上述阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常。
S140、当所述实际燃油利用率不大于DOC的阈值燃油利用率时，判断N是否大于阈值判断次数；
具体地，反之，当所述实际燃油利用率不大于所述阈值燃油利用率时，不能立刻判定所述DOC温升性能异常，需要进一步通过判断的次数来确定，以排除偶然情况的发生。
S150、当所述N大于所述阈值判断次数时，则判定DOC温升性能异常，并报出车载自动诊断系统监测故障。
具体地，所述N不是第一次判断，而是大于阈值判断次数时，可以判定DOC温升性能异常，并通过车载自动诊断系统报出监测故障。
本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法，通过计算DOC上的实际燃油利用率，并将计算得到的实际燃油利用率与设定燃油利用率的大小进行比较，来判断DOC催化剂对HC的氧化性能，即DOC的温升性能，本发明提供的该监测方法简单实用，通过计算DOC温升性能，达到了实时监控DOC部件性能是否满足要求的目的。
作为所述监测方法的具体实施方式，如图2所示，所述监测方法还包括：
S160、判断N次判断次数中是否每次均判定DOC温升性能异常；
S170当N次判断次数中每次均判定DOC温升性能异常时，判定DOC故障，且车载自动诊断系统灯点亮。
具体地，当上述得到的第N次的判定结果为DOC温升性能异常时，继续判断这N次中是否每次的判定结果均是DOC温升性能异常，当N次中每次的判定结果均是DOC温升性能异常时，则判定DOC故障，同时车载自动诊断系统灯点亮，以警示DOC出现故障。
具体地，如图3所示，所述S110计算DOC的实际燃油利用率的步骤可以包括：
S111、根据燃油喷射量和燃油热值的乘积计算得到燃油完全氧化的放热量；
S112、根据温升热量计算公式计算得到排气温升所需热量，其中所述温升热量计算公式为：
Q1＝CP*Δt1*m，
其中，Q1为所述排气温升所需热量，CP为排气比热容，Δt1为DOC前温度与DOC后温度的温度差值，m为排气质量流量；
S113、根据热量散失公式计算DOC向环境散失的热量，其中所述热量散失公式为：
Q2＝A*k*Δt2，
其中，Q2为所述DOC向环境散失的热量，k为总换热系数，A为DOC筒体的表面积，Δt2为DOC温度与环境温度的温度差值；
S114、根据(Q1+Q2)/所述燃油完全氧化的放热量计算得到所述DOC的实际燃油利用率。
结合图4所示的DOC燃油利用率计算模型，对实际燃油利用率的计算过程进行描述。
如图4所示，首先根据燃油喷射量和燃油热值的乘积得到燃油完全氧化的放热量；其次计算排气温升所需热量，计算公式为：Q1＝CP*Δt1*m，其中Q1为所述排气温升所需热量，CP为排气比热容，Δt1为DOC前温度与DOC后温度的温度差值，m为排气质量流量；同时考虑DOC筒体向环境散失的热量，根据热量散失公式：Q2＝A*k*Δt2，其中，Q2为所述DOC向环境散失的热量，k为总换热系数，A为DOC筒体的表面积，Δt2为DOC温度与环境温度的温度差值，计算得到DOC向环境散热量；最后通过排气温升热量与DOC向环境散失热量之和与燃油完全放热量的比值得到DOC的实际燃油利用率。
需要说明的是，所述监测方法还包括在步骤计算DOC的实际燃油利用率前进行的：
判断DPF是否处于再生状态；
当所述DPF处于再生状态时，启动后续温度监测步骤。
可以理解的是，当DPF处于再生状态时，才有必要对DOC的温升性能进行监测，可在进行DPF再生时刻同时监测DOC温升性能，起到时刻监测DOC性能的作用。
结合图5所示，对本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法的工作过程进行详细描述。
首先根据DPF再生状态信息确定是否符合判断条件，若不符合则不进行判断，即若DPF不处于再生状态不需要对DOC的温升性能进行监测；若符合判断条件，则判断DPF再生过程中DOC的实际燃油利用率是否大于阀值燃油利用率。若DOC的实际燃油利用率大于阀值燃油利用率，则判定DOC温升性能正常；若DOC的实际燃油利用率不大于阀值燃油利用率，且满足车载自动诊断系统(OBD系统)判断需求次数，则判定DOC温升性能异常，并报出OBD诊断故障；若多次判断周期内均报出DOC温升性能异常故障，则判定DOC监测故障，OBD灯点亮。
因此，本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法，通过计算DOC上的实际燃油利用率，并将计算得到的实际燃油利用率与设定燃油利用率的大小进行比较，来判断DOC催化剂对HC的氧化性能，即DOC的温升性能，本发明提供的该监测方法简单实用，通过计算DOC温升性能，达到了实时监控DOC部件性能是否满足要求的目的，且不需要增加任何硬件成本，可在进行DPF再生时刻同时监测DOC温升性能，起到时刻监测DOC性能的作用。另外本发明提供的监测方法针对性强，能够准确判断出DOC性能是否失效，且在一次再生周期内即可以得到判定结果，监测效率高。
作为本发明的第二个方面，提供一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置，其中，如图6所示，所述监测装置100包括：
计算单元110，所述计算单元110用于计算DOC的实际燃油利用率；
第一判断单元120，所述第一判断单元120用于第N次判断所述实际燃油利用率是否大于DOC的阈值燃油利用率；
第一判定单元130，所述第一判定单元130用于当所述实际燃油利用率大于DOC的阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常；
第二判断单元140，所述第二判断单元140用于当所述实际燃油利用率不大于DOC的阈值燃油利用率时，判断N是否大于阈值判断次数；
第二判定单元150，所述第二判定单元150用于当所述N大于所述阈值判断次数时，则判定DOC温升性能异常，并报出车载自动诊断系统监测故障。
本发明提供的柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置，通过计算DOC上的实际燃油利用率，并将计算得到的实际燃油利用率与设定燃油利用率的大小进行比较，来判断DOC催化剂对HC的氧化性能，即DOC的温升性能，本发明提供的该监测装置简单实用，通过计算DOC温升性能，达到了实时监控DOC部件性能是否满足要求的目的。
作为所述监测装置的具体实施方式，如图7所示，所述监测装置100还包括：
第三判断单元160，所述第三判断单元160用于判断N次判断次数中是否每次均判定DOC温升性能异常；
第三判定单元170，所述第三判定单元170用于当N次判断次数中每次均判定DOC温升性能异常时，判定DOC系统故障，且车载自动诊断系统灯点亮。
具体地，如图8所示，所述计算单元110包括：
第一计算模块111，所述第一计算模块111用于根据燃油喷射量和燃油热值的乘积计算得到燃油完全氧化的放热量；
第二计算模块112，所述第二计算模块112用于根据温升热量计算公式计算得到排气温升所需热量，其中所述温升热量计算公式为：
Q1＝CP*Δt1*m，
其中，Q1为所述排气温升所需热量，CP为排气比热容，Δt1为DOC前温度与DOC后温度的温度差值，m为排气质量流量；
第三计算模块113，所述第三计算模块113用于根据热量散失公式计算DOC向环境散失的热量，其中所述热量散失公式为：
Q2＝A*k*Δt2，
其中，Q2为所述DOC向环境散失的热量，k为总换热系数，A为DOC筒体的表面积，Δt2为DOC温度与环境温度的温度差值；
第四计算模块114，所述第四计算模块114用于根据(Q1+Q2)/所述燃油完全氧化的放热量计算得到所述DOC的实际燃油利用率。
具体地，所述监测装置100还包括：
DPF状态判断单元，所述DPF状态判断单元用于判断DPF是否处于再生状态；
启动单元，所述启动单元用于当所述DPF处于再生状态时，启动后续温度监测步骤。
作为本发明的第三个方面，如图9所示，提供一种燃油机后处理系统10，包括DOC200、与所述DOC 200通过排气管路300连接的DPF 400，其中，所述燃油机后处理系统10还包括前文所述的柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置100，所述监测装置100分别与所述DOC 200前的排气管路300以及所述DPF 400前的排气管路300连接，用于监测所述DOC前的排气管路的温度以及所述DPF前的排气管路的温度。
本发明提供的燃油机后处理系统，通过采用前文所述的DOC温升性能的监测装置，能股实现对DOC温升性能的监测，简单实用，且通过计算DOC温升性能，达到了实时监控DOC部件性能是否满足要求的目的。
如图9所示，输油泵20以及喷油器30在DCU控制系统50的控制下实现对DOC前的排气管路的喷油动作，其中输油泵20还与油箱40连接，所述DCU控制系统50还与所述柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置100连接。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：
计算DOC的实际燃油利用率；
第N次判断所述实际燃油利用率是否大于DOC的阈值燃油利用率；
当所述实际燃油利用率大于DOC的阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常；
当所述实际燃油利用率不大于DOC的阈值燃油利用率时，判断N是否大于阈值判断次数；
当所述N大于所述阈值判断次数时，则判定DOC温升性能异常，并报出车载自动诊断系统监测故障。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法还包括：
判断N次判断次数中是否每次均判定DOC温升性能异常；
当N次判断次数中每次均判定DOC温升性能异常时，判定DOC故障，且车载自动诊断系统灯点亮。
3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述计算DOC的实际燃油利用率的步骤包括：
根据燃油喷射量和燃油热值的乘积计算得到燃油完全氧化的放热量；
根据温升热量计算公式计算得到排气温升所需热量，其中所述温升热量计算公式为：
Q1＝CP*Δt1*m，
其中，Q1为所述排气温升所需热量，CP为排气比热容，Δt1为DOC前温度与DOC后温度的温度差值，m为排气质量流量；
根据热量散失公式计算DOC向环境散失的热量，其中所述热量散失公式为：
Q2＝A*k*Δt2，
其中，Q2为所述DOC向环境散失的热量，k为总换热系数，A为DOC筒体的表面积，Δt2为DOC温度与环境温度的温度差值；
根据(Q1+Q2)/所述燃油完全氧化的放热量计算得到所述DOC的实际燃油利用率。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法还包括在步骤计算DOC的实际燃油利用率前进行的：
判断DPF是否处于再生状态；
当所述DPF处于再生状态时，启动后续温度监测步骤。
5.一种柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：
计算单元，所述计算单元用于计算DOC的实际燃油利用率；
第一判断单元，所述第一判断单元用于第N次判断所述实际燃油利用率是否大于DOC的阈值燃油利用率；
第一判定单元，所述第一判定单元用于当所述实际燃油利用率大于DOC的阈值燃油利用率时，判定DOC温升性能正常；
第二判断单元，所述第二判断单元用于当所述实际燃油利用率不大于DOC的阈值燃油利用率时，判断N是否大于阈值判断次数；
第二判定单元，所述第二判定单元用于当所述N大于所述阈值判断次数时，则判定DOC温升性能异常，并报出车载自动诊断系统监测故障。
6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：
第三判断单元，所述第三判断单元用于判断N次判断次数中是否每次均判定DOC温升性能异常；
第三判定单元，所述第三判定单元用于当N次判断次数中每次均判定DOC温升性能异常时，判定DOC故障，且车载自动诊断系统灯点亮。
7.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述计算单元包括：
第一计算模块，所述第一计算模块用于根据燃油喷射量和燃油热值的乘积计算得到燃油完全氧化的放热量；
第二计算模块，所述第二计算模块用于根据温升热量计算公式计算得到排气温升所需热量，其中所述温升热量计算公式为：
Q1＝CP*Δt1*m，
其中，Q1为所述排气温升所需热量，CP为排气比热容，Δt1为DOC前温度与DOC后温度的温度差值，m为排气质量流量；
第三计算模块，所述第三计算模块用于根据热量散失公式计算DOC向环境散失的热量，其中所述热量散失公式为：
Q2＝A*k*Δt2，
其中，Q2为所述DOC向环境散失的热量，k为总换热系数，A为DOC筒体的表面积，Δt2为DOC温度与环境温度的温度差值；
第四计算模块，所述第四计算模块用于根据(Q1+Q2)/所述燃油完全氧化的放热量计算得到所述DOC的实际燃油利用率。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：
DPF状态判断单元，所述DPF状态判断单元用于判断DPF是否处于再生状态；
启动单元，所述启动单元用于当所述DPF处于再生状态时，启动后续温度监测步骤。
9.一种燃油机后处理系统，包括DOC、与所述DOC通过排气管路连接的DPF，其特征在于，所述燃油机后处理系统还包括权利要求5至8中任意一项所述的柴油机后处理中DOC温升性能的监测装置，所述监测装置分别与所述DOC前的排气管路以及所述DPF前的排气管路连接，用于监测所述DOC前的排气管路的温度以及所述DPF前的排气管路的温度。
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