CN110848003B

CN110848003B - 一种气助式scr尿素消耗量低故障模拟方法

Info

Publication number: CN110848003B
Application number: CN201911115967.3A
Authority: CN
Inventors: 李延红; 高发廷; 王秋花; 刘浩; 黄少文; 李成
Original assignee: Sinotruk Jinan Power Co Ltd
Current assignee: Sinotruk Jinan Power Co Ltd
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: CN110848003A

Abstract

一种气助式SCR尿素消耗量低故障模拟装置及方法，通过分别控制流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ以及流量控制阀Ⅲ的开度来实现了模拟SCR系统的管路堵塞和尿素喷嘴堵塞来实现尿素消耗量低的故障模拟，并通过尿素称重机构实现对尿素消耗量低故障程度确定，能够实现对气助式SCR系统尿素消耗量低故障精确模拟，同时能降低企业研发成本。

Description

一种气助式SCR尿素消耗量低故障模拟方法

技术领域

本发明涉及车辆故障检测技术领域，具体涉及一种气助式SCR尿素消耗量低故障模拟装置及方法。

背景技术

随着重型柴油车排放法规第六阶段的施行，为使得重型柴油车发动机技术实现排放达标，引入SCR后处理系统，通过向废气内喷射尿素溶液的方法，将废气中的NOx还原为无害的氮气、二氧化碳和水。当SCR系统出现故障时，如尿素喷嘴卡滞在常闭位置或者尿素喷嘴堵塞时，则尿素消耗量与正常能还原发动机中NOx污染物所需的消耗量相比低，会造成大气污染。因此重型柴油车排放法规第六阶段明确要求检测尿素消耗量低故障，即实际尿素消耗量比需求消耗量低于50%时提醒驾驶员，一段时间后甚至会限扭或者限速。在重型柴油车排放法规第六阶段C阶段要求能检测出实际尿素消耗量比需求消耗量低于20%时故障。

现有尿素消耗量低故障模拟进行试验时一般采用以下两种方法：

1）不更换故障件，试验人员通过修改ACU标定数据来进行尿素消耗量低故障模拟，以实现实际尿素消耗量低于需求尿素消耗量。但是这种方法仅限于开发阶段逻辑验证，并不能通过国家检测中心认证；

2）试验人员通过堵塞SCR尿素喷嘴尿素喷孔的方式来进行尿素消耗量低故障模拟，以实现实际尿素消耗量低于需求尿素消耗量。但是这种方法对于尿素喷嘴尿素喷孔大于一个的情况且非气助式SCR系统比较容易实现，对于本发明中气助式SCR系统且尿素喷嘴尿素喷孔只有一个情况很难实现精确堵塞，且容易造成试验精度不高、反复试验问题。

因此，急需设计一种气助式SCR尿素消耗量低故障模拟装置及方法，实现快速准确故障模拟测试。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种可以对SCR系统尿素消耗量低故障进行快速准确检测的故障模拟装置及方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种气助式SCR尿素消耗量低故障模拟装置，包括：

尿素喷嘴，其输入端一路通过空气管路连接于压缩空气储气罐，其输入端另一路通过尿素管路连接于尿素泵的输出端，所述尿素泵的输入端连接于尿素罐；

SCR装置，所述尿素喷嘴的喷射端通过流量控制阀Ⅲ连接于SCR装置的输入端；

计量称，所述尿素罐设置于计量称上，计量称用于测量尿素罐中尿素消耗的重量；

所述尿素管路上自尿素泵向尿素喷嘴的方向依次设置有蓄压腔、计量阀、流量控制阀Ⅰ、混合腔以及流量控制阀Ⅱ，

所述混合腔通过连接管路连接于空气管路，流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ以及流量控制阀Ⅲ均连接于后处理控制单元ACU。

优选的，上述尿素泵为隔膜泵。

为了实现稳压，上述空气管路上设置有稳压阀。

为了防止尿素残留，上述连接管路上设置有回吹阀。

为了实现尿素残留将尿素吹扫至尿素箱中，还包括泄压阀，所述泄压阀一端与尿素泵输入端的尿素管路相连接，其另一端与尿素泵的输出端的尿素管路相连接。

为了便于测量压力，还包括设置于尿素管路上且位于混合腔与流量控制阀Ⅱ之间的压力传感器Ⅰ。

为了便于测量压力，还包括设置于尿素管路上且位于计量阀与蓄压腔之间的压力传感器Ⅱ。

一种气助式SCR尿素消耗量低故障的模拟故障的方法，包括如下步骤：

a)通过计量称显示器读取尿素罐的称重重量的初始值；

b) 调节流量控制阀Ⅰ的开度，以模拟尿素液体输送时计量阀及尿素管路堵塞，调节流量控制阀Ⅱ的开度，以模拟混合腔到尿素喷嘴间尿素管路堵塞，调节流量控制阀Ⅲ，以模拟尿素喷嘴堵塞；

c)开启尿素泵，尿素喷嘴向SCR装置中喷入尿素，喷射次数为N次，进行尿素主动喷射测试；

d)判断尿素主动喷射此时是否达到设定的阈值N，如果达到则执行步骤e)，如果没有达到则返回执行步骤c)；

e) 通过计量称显示器读取尿素罐的当前重量；

f)用步骤a)中得到的尿素罐的称重重量的初始值减去尿素罐的当前重量计算得到尿素消耗值，当流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ以及流量控制阀Ⅲ的阀门全开状态下尿素喷嘴向SCR装置喷射N次尿素所消耗的尿素重量为标准值，将尿素消耗值与标准值作差后取绝对值，将绝对值除以标准值后得到尿素消耗量低故障度程度值；

g)判断尿素消耗量低故障度程度值与步骤b)中流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ以及流量控制阀Ⅲ（16）保持当前开度时所消耗的尿素重量是否符合预期，如果符合再执行步骤h)，如不符合再返回执行步骤b)；

h)判断流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ以及流量控制阀Ⅲ的开度是否写入后处理控制单元ACU，如果是则执行i)，如果不是则将当前流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ以及流量控制阀Ⅲ的开度写入后处理控制单元ACU，写入完毕后执行步骤i)；

i)故障模拟结束。

本发明的有益效果是：通过分别控制流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ以及流量控制阀Ⅲ的开度来实现了模拟SCR系统的管路堵塞和尿素喷嘴堵塞来实现尿素消耗量低的故障模拟，并通过尿素称重机构实现对尿素消耗量低故障程度确定，能够实现对气助式SCR系统尿素消耗量低故障精确模拟，同时能降低企业研发成本。

附图说明

图1为本发明的结构连接示意图；

图2为本发明的方法的步骤流程图；

图中，1.压缩空气储气罐 2.稳压阀 3.回吹阀 4.混合腔 5.尿素喷嘴 6.计量阀7.压力传感器Ⅰ 8.压力传感器Ⅱ 9.蓄压腔 10.隔膜泵 11.泄压阀 12.尿素罐 13.SCR装置 14.流量控制阀Ⅰ 15.流量控制阀Ⅱ 16.流量控制阀Ⅲ 17.计量称 18.计量称显示器。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。

如附图1所示，一种气助式SCR尿素消耗量低故障模拟装置，包括：尿素喷嘴5，其输入端一路通过空气管路连接于压缩空气储气罐1，其输入端另一路通过尿素管路连接于尿素泵的输出端，尿素泵的输入端连接于尿素罐12；SCR装置13，尿素喷嘴5的喷射端通过流量控制阀Ⅲ 16连接于SCR装置13的输入端；计量称17，尿素罐12设置于计量称17上，计量称17用于测量尿素罐12中尿素消耗的重量；尿素管路上自尿素泵向尿素喷嘴5的方向依次设置有蓄压腔9、计量阀6、流量控制阀Ⅰ 14、混合腔4以及流量控制阀Ⅱ 15，混合腔4通过连接管路连接于空气管路，流量控制阀Ⅰ 14、流量控制阀Ⅱ 15以及流量控制阀Ⅲ 16均连接于后处理控制单元ACU。通过计量称17可以称量尿素罐12初始状态时的重量，并通过计量称显示器18读取重量值，调节流量控制阀Ⅰ 14的开度，从而可以调节流过尿素管路中尿素液体的流量，从而模拟气液的堵塞故障，调节流量控制阀Ⅱ 15的开度，从而可以调节流过尿素管路中经混合腔4混合的尿素气液的流量，从而模拟尿素管路的堵塞故障，调节流量控制阀Ⅲ16的故障，从而可以调节经尿素喷嘴5向SCR装置13喷射的流量，从而模拟尿素喷嘴5的堵塞故障，尿素泵将尿素泵入蓄压腔9中，尿素在蓄压腔9内压力增高，之后通过计量阀6和流量控制阀Ⅰ 14进入混合腔4中，计量阀6可以对尿素量计量，由于连接管路将压缩空气储气罐1中的压缩空气输入到混合腔4中形成气液混合，气液混合的尿素经流量控制阀Ⅱ 15进入尿素喷嘴5，在另一路压缩空气的作用下将尿素喷射如SCR装置13中，经过一定次数的喷射后，可以通过计量称17对尿素罐12进行称重，可以得到尿素实际消耗量，从而可以模拟SCR尿素系统的故障

优选的，尿素泵为隔膜泵10。隔膜泵10无轴封、无泄漏，无旋转部件，通过性能好。空气管路上可以设置有稳压阀2，通过设置稳压阀2可以使压缩空气储气罐1中通过空气管路向混合腔4及尿素喷嘴5输送的空气进行稳压，提高气压的稳定性。优选的，连接管路上设置有回吹阀3，回吹阀3可以将尿素管路中的残留的尿素回流至尿素罐12中以及经尿素喷嘴5吹至排气管中。

进一步的，还包括泄压阀11，泄压阀11一端与尿素泵输入端的尿素管路相连接，其另一端与尿素泵的输出端的尿素管路相连接。通过泄压阀11将尿素卸荷至尿素罐12。

进一步的，还可以包括设置于尿素管路上且位于混合腔4与流量控制阀Ⅱ 15之间的压力传感器Ⅰ 7。以及设置于尿素管路上且位于计量阀6与蓄压腔9之间的压力传感器Ⅱ8。压力传感器Ⅰ 7可以测量到经混合腔4混合后的尿素与空气形成的气液混合的压力值。压力传感器Ⅱ 8可以测量得到蓄压腔9与计量阀6之间的尿素管路中尿素液体的压力值。

a)通过计量称显示器18读取尿素罐12的称重重量的初始值，如附图2所示的S101步骤；

b) 调节流量控制阀Ⅰ 14的开度，以模拟尿素液体输送时计量阀6及尿素管路堵塞，调节流量控制阀Ⅱ 15的开度，以模拟混合腔4到尿素喷嘴5间尿素管路堵塞，调节流量控制阀Ⅲ 16，以模拟尿素喷嘴5堵塞，如附图2所示的S102步骤；

c)开启尿素泵，尿素喷嘴5向SCR装置13中喷入尿素，喷射次数为N次，进行尿素主动喷射测试，如附图2所示的S103步骤；

d)判断尿素主动喷射此时是否达到设定的阈值N，如果达到则执行步骤e)，如果没有达到则返回执行步骤c)，如附图2所示的S104步骤；

e) 通过计量称显示器18读取尿素罐12的当前重量，如附图2所示的S105步骤；

f)用步骤a)中得到的尿素罐12的称重重量的初始值减去尿素罐12的当前重量计算得到尿素消耗值，当流量控制阀Ⅰ 14、流量控制阀Ⅱ 15以及流量控制阀Ⅲ 16的阀门全开状态下尿素喷嘴5向SCR装置13喷射N次尿素所消耗的尿素重量为标准值，将尿素消耗值与标准值作差后取绝对值，将绝对值除以标准值后得到尿素消耗量低故障度程度值，如附图2所示的S106步骤；

g)判断尿素消耗量低故障度程度值与步骤b)中流量控制阀Ⅰ 14、流量控制阀Ⅱ15以及流量控制阀Ⅲ 16保持当前开度时所消耗的尿素重量是否符合预期，如果符合再执行步骤h)，如不符合再返回执行步骤b)，如附图2所示的S107步骤；

h)判断流量控制阀Ⅰ 14、流量控制阀Ⅱ 15以及流量控制阀Ⅲ 16的开度是否写入后处理控制单元ACU，如附图2所示的S108步骤，如果是则执行i)，如果不是则将当前流量控制阀Ⅰ 14、流量控制阀Ⅱ 15以及流量控制阀Ⅲ 16的开度写入后处理控制单元ACU，写入完毕后执行步骤i)，如附图2所示的S109步骤；

i)故障模拟结束，如附图2所示的S10A步骤。

通过以上步骤实现了模拟SCR系统的管路堵塞和尿素喷嘴5堵塞来实现尿素消耗量低的故障模拟，并通过尿素称重机构实现对尿素消耗量低故障程度确定，能够实现对气助式SCR系统尿素消耗量低故障精确模拟，同时能降低企业研发成本。

Claims

1.一种气助式SCR尿素消耗量低故障的模拟故障的方法，包括尿素喷嘴（5），其输入端一路通过空气管路连接于压缩空气储气罐（1），其输入端另一路通过尿素管路连接于尿素泵的输出端，所述尿素泵的输入端连接于尿素罐（12）；SCR装置（13），所述尿素喷嘴（5）的喷射端通过流量控制阀Ⅲ（16）连接于SCR装置（13）的输入端；计量称（17），所述尿素罐（12）设置于计量称（17）上，计量称（17）用于测量尿素罐（12）中尿素消耗的重量；所述尿素管路上自尿素泵向尿素喷嘴（5）的方向依次设置有蓄压腔（9）、计量阀（6）、流量控制阀Ⅰ（14）、混合腔（4）以及流量控制阀Ⅱ（15）；所述混合腔（4）通过连接管路连接于空气管路，流量控制阀Ⅰ（14）、流量控制阀Ⅱ（15）以及流量控制阀Ⅲ（16）均连接于后处理控制单元ACU，其特征在于，包括如下处理步骤：

a)通过计量称显示器（18）读取尿素罐（12）的称重重量的初始值；

b)调节流量控制阀Ⅰ（14）的开度，以模拟尿素液体输送时计量阀（6）及尿素管路堵塞，调节流量控制阀Ⅱ（15）的开度，以模拟混合腔（4）到尿素喷嘴（5）间尿素管路堵塞，调节流量控制阀Ⅲ（16），以模拟尿素喷嘴（5）堵塞；

c)开启尿素泵，尿素喷嘴（5）向SCR装置（13）中喷入尿素，喷射次数为N次，进行尿素主动喷射测试；

e) 通过计量称显示器（18）读取尿素罐（12）的当前重量；

f)用步骤a)中得到的尿素罐（12）的称重重量的初始值减去尿素罐（12）的当前重量计算得到尿素消耗值，当流量控制阀Ⅰ（14）、流量控制阀Ⅱ（15）以及流量控制阀Ⅲ（16）的阀门全开状态下尿素喷嘴（5）向SCR装置（13）喷射N次尿素所消耗的尿素重量为标准值，将尿素消耗值与标准值作差后取绝对值，将绝对值除以标准值后得到尿素消耗量低故障度程度值；

g)判断尿素消耗量低故障度程度值与步骤b)中流量控制阀Ⅰ（14）、流量控制阀Ⅱ（15）以及流量控制阀Ⅲ（16）保持当前开度时所消耗的尿素重量是否符合预期，如果符合再执行步骤h)，如不符合再返回执行步骤b)；

h)判断流量控制阀Ⅰ（14）、流量控制阀Ⅱ（15）以及流量控制阀Ⅲ（16）的开度是否写入后处理控制单元ACU，如果是则执行i)，如果不是则将当前流量控制阀Ⅰ（14）、流量控制阀Ⅱ（15）以及流量控制阀Ⅲ（16）的开度写入后处理控制单元ACU，写入完毕后执行步骤i)；

i)故障模拟结束。