CN111173603A - 一种尿素消耗量的监测方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及柴油机后处理系统控制技术领域，具体公开了一种尿素消耗量的监测方法，其中，包括：分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号；根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值；根据所述尿素液位的下降值计算得到尿素消耗量；计算所述尿素消耗量与预设的尿素喷射量理论值的差值，得到偏差值；重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果。本发明还提供了一种尿素消耗量的监测装置及系统。本发明提供的尿素消耗量的监测方法能够及时监测到尿素消耗量出现异常，实现了对尿素消耗量的监测，以满足排放法规的相关要求。

Description

一种尿素消耗量的监测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及柴油机后处理系统控制技术领域，尤其涉及一种尿素消耗量的监测方法、尿素消耗量的监测装置及包括尿素消耗量的监测装置的尿素消耗量的监测系统。
背景技术
随着国家排放法规的进一步加严，柴油机需采用后处理系统进一步降低排放，以满足排放法规要求。SCR（选择性催化还原）系统通过往排气中喷射尿素溶液，尿素溶液在高温下分解成NH3，在催化剂的作用下，与尾气中的NOx进行反应，从而消除掉尾气中的有害排气NOx。SCR系统是由尿素箱、尿素泵、喷嘴、SCR催化器以及相关传感器组成。其中尿素箱内包含尿素液位传感器，用来测量尿素剩余量并显示在仪表中。
根据排放法规中OBD相关要求，需要监测尿素的消耗是否正常，现有技术中的控制系统无法实现对尿素消耗量的监测，。
发明内容
本发明提供了一种尿素消耗量的监测方法、尿素消耗量的监测装置及包括尿素消耗量的监测装置的尿素消耗量的监测系统，解决相关技术中存在的无法对尿素消耗量进行监测的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种尿素消耗量的监测方法，其中，包括：
分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号；
根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值；
根据所述尿素液位的下降值计算得到尿素消耗量；
计算所述尿素消耗量与预设的尿素喷射量理论值的差值，得到偏差值；
重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果。
进一步地，所述尿素消耗量的监测方法还包括在所述分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号的步骤前进行的：
判断监测条件是否满足；
若所述监测条件满足，则执行分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号的步骤。
进一步地，所述判断监测条件是否满足，包括：
判断尿素液位传感器的信号是否正常、判断发动机转速是否正常以及判断当前车速是否正常；
若尿素液位传感器的信号、发动机转速和当前车速均正常，则判断尿素液位是否处于稳定状态；
若所述尿素液位处于稳定状态，则判定监测条件满足。
进一步地，所述判断尿素液位是否处于稳定状态，包括：
计算尿素液位传感器的信号在单位时间段内的平均值；
根据所述平均值计算尿素液位的标准差；
将所述标准差与预设标准值进行比较；
若所述标准差小于所述预设标准值，则判定尿素液位处于稳定状态。
进一步地，所述根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值，包括：
根据所述监测初始液位信号确定监测初始时刻的尿素液位值；
根据所述监测结束液位信号确定监测结束时刻的尿素液位值；
根据所述监测初始时刻的尿素液位值和监测结束时刻的尿素液位值计算尿素液位的下降值。
进一步地，所述重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果，包括：
判断每个所述偏差值是否均大于第一预设阈值；
若每个所述偏差值均大于所述第一预设阈值，则判断大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数是否大于第二预设阈值；
若所述大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数大于所述第二预设阈值，则判定尿素消耗量存在异常。
进一步地，所述尿素消耗量的监测方法还包括在判定尿素消耗量存在异常的步骤后进行的：
发出报警信号。
进一步地，若至少一个所述偏差值不大于所述第一预设阈值，或者大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数不大于所述第二预设阈值，则均不发出报警信号。
作为本发明的另一个方面，提供一种尿素消耗量的监测装置，其中，包括：
获取模块，用于分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号；
第一计算模块，用于根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值；
第二计算模块，用于根据所述尿素液位的下降值计算得到尿素消耗量；
第三计算模块，用于计算所述尿素消耗量与预设的尿素喷射量理论值的差值，得到偏差值；
诊断模块，用于重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果。
作为本发明的另一个方面，提供一种尿素消耗量的监测系统，其中，包括：液位传感器和前文所述的尿素消耗量的监测装置，所述液位传感器与所述尿素消耗量的监测装置通信连接。
通过上述尿素消耗量的监测方法，计算尿素消耗量与尿素喷射量理论值的差值，根据该差值对尿素消耗量进行诊断，这种尿素消耗量的监测方法能够及时监测到尿素消耗量出现异常，实现了对尿素消耗量的监测，以满足排放法规的相关要求。
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为本发明提供的尿素消耗量的监测方法的流程图。
图2为本发明提供的尿素消耗量的监测方法的具体实施方式流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种尿素消耗量的监测方法，图1是根据本发明实施例提供的尿素消耗量的监测方法的流程图，如图1所示，包括：
S110、分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号；
S120、根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值；
S130、根据所述尿素液位的下降值计算得到尿素消耗量；
S140、计算所述尿素消耗量与预设的尿素喷射量理论值的差值，得到偏差值；
S150、重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果。
通过上述尿素消耗量的监测方法，计算尿素消耗量与尿素喷射量理论值的差值，根据该差值对尿素消耗量进行诊断，这种尿素消耗量的监测方法能够及时监测到尿素消耗量出现异常，实现了对尿素消耗量的监测，以满足排放法规的相关要求。
下面结合图2对本发明实施例的尿素消耗量的监测方法进行详细描述。
具体地，所述尿素消耗量的监测方法还包括在所述分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号的步骤前进行的：
判断监测条件是否满足；
若所述监测条件满足，则执行分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号的步骤。
具体地，所述判断监测条件是否满足，包括：
判断尿素液位传感器的信号是否正常、判断发动机转速是否正常以及判断当前车速是否正常；
若尿素液位传感器的信号、发动机转速和当前车速均正常，则判断尿素液位是否处于稳定状态；
若所述尿素液位处于稳定状态，则判定监测条件满足。
进一步具体地，所述判断尿素液位是否处于稳定状态，包括：
计算尿素液位传感器的信号在单位时间段内的平均值；
根据所述平均值计算尿素液位的标准差；
将所述标准差与预设标准值进行比较；
若所述标准差小于所述预设标准值，则判定尿素液位处于稳定状态。
应当理解的是，在尿素液位传感器的信号、发动机转速和当前车速均正常的前提下，尿素箱内的液位信号经过滤波得到一段时间内的平均值，并以此计算出尿素液位偏差、方差和标准差。若诊断时间内的液位标准差小于预设标准值，则认为尿素液位处于稳定状态，尿素液位信号可用于诊断。
需要说明的是，所述预设标准值为预先设定，通常根据需要进行设定。
具体地，所述根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值，包括：
根据所述监测初始液位信号确定监测初始时刻的尿素液位值；
根据所述监测结束液位信号确定监测结束时刻的尿素液位值；
根据所述监测初始时刻的尿素液位值和监测结束时刻的尿素液位值计算尿素液位的下降值。
应当理解的是，在监测时间段内，尿素累计喷射量可以通过尿素需求喷射量积分得到；尿素液位下降值可以根据检测开始时尿素液位与检测结束时尿素液位的差值计算得到。尿素喷射量理论值为积分得到的尿素需求喷射量；实测值为根据检测前后的尿素液位差值，计算出实测尿素消耗量。
具体地，所述重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果，包括：
判断每个所述偏差值是否均大于第一预设阈值；
若每个所述偏差值均大于所述第一预设阈值，则判断大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数是否大于第二预设阈值；
若所述大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数大于所述第二预设阈值，则判定尿素消耗量存在异常。
进一步具体地，所述尿素消耗量的监测方法还包括在判定尿素消耗量存在异常的步骤后进行的：
发出报警信号。
应当理解的是，当至少一个所述偏差值不大于所述第一预设阈值，或者，当大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数不大于所述第二预设阈值时，则判定尿素消耗量正常。
可以理解的是，计算尿素消耗理论值与实测值的偏差值，若偏差值大于第一设定阈值，且诊断次数大于第二预设阈值，则报出故障。若诊断测试小于第二预设阈值，则返回开始进行诊断，直到诊断次数满足要求。若偏差值小于设定值，则不报故障。
应当理解的是，所述第二预设阈值通常为个数，该个数为预先设定的，例如所述第二预设阈值可以设定为3个，而当前在重复四次之后得到4个偏差值，这4个偏差值的每个均大于第一预设阈值，则判定存在异常。
需要说明的是，通过上述尿素消耗量的监测方法可以诊断出尿素消耗量是否存在异常，若存在异常，则存在异常的原因主要包括以下两点：
1、尿素喷嘴存在故障。喷嘴卡死导致尿素不能够正常喷射，尿素箱内的尿素没有消耗或消耗较少，导致尿素需求值远大于实际尿素消耗量。喷嘴常开导致尿素按最大量喷射，导师尿素需求值远小于实际尿素消耗量。
2、尿素液位传感器故障。尿素液位传感器出现故障，导致尿素液位值基本不变，从而导致控制器认为实际喷射量远小于理论值。
因此，本发明实施例提供的尿素消耗量的监测方法，首先判断诊断条件是否满足，诊断条件满足后进行尿素液位稳定状态判定。记录诊断开始和结束时的尿素喷射累积量和尿素液位变化量。通过两者之间的对应关系，正常情况下尿素喷射累积量应与尿素消耗量基本一致，计算一个诊断过程中的两者之间的差值，若差值超出偏差范围，则怀疑尿素消耗量出现异常。经过多个诊断过程进行诊断，如果一直存在差值超出偏差范围，则确认尿素消耗量出现异常，报出故障，以提醒驾驶员排放控制系统存在异常，需要维修检查。
作为本发明的另一实施例，提供一种尿素消耗量的监测装置，其中，包括：
获取模块，用于分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号；
第一计算模块，用于根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值；
第二计算模块，用于根据所述尿素液位的下降值计算得到尿素消耗量；
第三计算模块，用于计算所述尿素消耗量与预设的尿素喷射量理论值的差值，得到偏差值；
诊断模块，用于重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果。
本发明实施例提供的尿素消耗量的监测装置，计算尿素消耗量与尿素喷射量理论值的差值，根据该差值对尿素消耗量进行诊断，这种尿素消耗量的监测装置能够及时监测到尿素消耗量出现异常，实现了对尿素消耗量的监测，以满足排放法规的相关要求。
需要说明的是，关于本发明实施例的尿素消耗量的监测装置的具体工作过程可以参照前文的尿素消耗量的监测方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的另一实施例，提供一种尿素消耗量的监测系统，其中，包括：液位传感器和前文所述的尿素消耗量的监测装置，所述液位传感器与所述尿素消耗量的监测装置通信连接。
本发明实施例提供的尿素消耗量的监测系统，采用了前文的尿素消耗量的监测装置，计算尿素消耗量与尿素喷射量理论值的差值，根据该差值对尿素消耗量进行诊断，这种尿素消耗量的监测系统能够及时监测到尿素消耗量出现异常，实现了对尿素消耗量的监测，以满足排放法规的相关要求。
需要说明的是，本发明实施例提供的尿素消耗量的监测系统还包括报警装置，所述报警装置与尿素消耗量的监测装置通信连接，所述报警装置能够在尿素消耗量的监测装置判定尿素消耗量存在异常时发出报警信号。
优选地，所述报警装置包括灯光报警器。
优选地，所述尿素消耗量的监测装置包括单片机。
关于本发明实施例的尿素消耗量的监测系统的具体工作过程可以参照前文的尿素消耗量的监测方法的描述，此处不再赘述。
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 (10)

1.一种尿素消耗量的监测方法，其特征在于，包括：
分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号；
根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值；
根据所述尿素液位的下降值计算得到尿素消耗量；
计算所述尿素消耗量与预设的尿素喷射量理论值的差值，得到偏差值；
重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果。
2.根据权利要求1所述的尿素消耗量的监测方法，其特征在于，所述尿素消耗量的监测方法还包括在所述分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号的步骤前进行的：
判断监测条件是否满足；
若所述监测条件满足，则执行分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号的步骤。
3.根据权利要求2所述的尿素消耗量的监测方法，其特征在于，所述判断监测条件是否满足，包括：
判断尿素液位传感器的信号是否正常、判断发动机转速是否正常以及判断当前车速是否正常；
若尿素液位传感器的信号、发动机转速和当前车速均正常，则判断尿素液位是否处于稳定状态；
若所述尿素液位处于稳定状态，则判定监测条件满足。
4.根据权利要求3所述的尿素消耗量的监测方法，其特征在于，所述判断尿素液位是否处于稳定状态，包括：
计算尿素液位传感器的信号在单位时间段内的平均值；
根据所述平均值计算尿素液位的标准差；
将所述标准差与预设标准值进行比较；
若所述标准差小于所述预设标准值，则判定尿素液位处于稳定状态。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的尿素消耗量的监测方法，其特征在于，所述根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值，包括：
根据所述监测初始液位信号确定监测初始时刻的尿素液位值；
根据所述监测结束液位信号确定监测结束时刻的尿素液位值；
根据所述监测初始时刻的尿素液位值和监测结束时刻的尿素液位值计算尿素液位的下降值。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的尿素消耗量的监测方法，其特征在于，所述重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果，包括：
判断每个所述偏差值是否均大于第一预设阈值；
若每个所述偏差值均大于所述第一预设阈值，则判断大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数是否大于第二预设阈值；
若所述大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数大于所述第二预设阈值，则判定尿素消耗量存在异常。
7.根据权利要求6所述的尿素消耗量的监测方法，其特征在于，所述尿素消耗量的监测方法还包括在判定尿素消耗量存在异常的步骤后进行的：
发出报警信号。
8.根据权利要求6所述的尿素消耗量的监测方法，其特征在于，若至少一个所述偏差值不大于所述第一预设阈值，或者大于所述第一预设阈值的所述偏差值的个数不大于所述第二预设阈值，则均不发出报警信号。
9.一种尿素消耗量的监测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于分别获取尿素液位传感器的监测初始液位信号和监测结束液位信号；
第一计算模块，用于根据所述监测初始液位信号和监测结束液位信号计算尿素液位的下降值；
第二计算模块，用于根据所述尿素液位的下降值计算得到尿素消耗量；
第三计算模块，用于计算所述尿素消耗量与预设的尿素喷射量理论值的差值，得到偏差值；
诊断模块，用于重复上述步骤并得到多个所述偏差值，并根据多个所述偏差值得到尿素消耗量诊断结果。
10.一种尿素消耗量的监测系统，其特征在于，包括：液位传感器和权利要求9所述的尿素消耗量的监测装置，所述液位传感器与所述尿素消耗量的监测装置通信连接。
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