CN111322141A - 过滤器负载状况检测方法以及尾气后处理系统和程序载体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测尾气后处理系统(1)的过滤器(8)的负载状况的方法，其中，所述尾气后处理系统(1)包括尾气处理剂箱(2)和从尾气处理剂箱(2)抽吸尾气处理剂以向下游供给的供给模块(3)，所述过滤器(8)设置在所述供给模块(3)的上游，所述方法至少包括以下步骤：获取供给模块(3)的能够反映过滤器(8)的负载状况的工作特性参数；以及至少基于所述工作特性参数检测所述过滤器(8)的负载状况。还公开了一种相应的尾气后处理系统(1)和一种相应的非易失性计算机可读程序载体。根据本发明，可以可靠地判断过滤器(8)的负载状况，从而也可以判断供给模块(3)的工作状况。

Description

过滤器负载状况检测方法以及尾气后处理系统和程序载体

技术领域

本发明涉及一种用于检测尾气后处理系统的过滤器的负载状况的方法、一种相应的尾气后处理系统以及一种相应的非易失性计算机可读程序载体。

背景技术

柴油发动机由于具有可靠性好、热效率高以及输出扭矩大等特性而被广泛用于小型、重型或大型车辆、船舶、发电机以及军用坦克等机器。然而，由于柴油发动机排放的尾气中具有较高含量的氮氧化物，需要通过专用的尾气后处理系统对尾气进行处理以后才能排放到大气中，以满足日益严格的环保要求。

换言之，为了减少空气污染，对于柴油发动机的尾气进行后处理已经成为柴油发动机的标准配备。对于尾气的处理，现在一般通过选择性催化还原方法来进行，通过将液态还原剂(通常为尿素水溶液)呈气雾状喷射进入尾气管，通过选择性的催化还原反应，将尾气中的有害气体变成无害气体后排入大气中，从而减少对环境的损害。

为此，尾气后处理系统通常包括：用于储存尾气处理剂、尤其是液态还原剂的尾气处理剂箱，用于喷射和计量喷射的尾气处理剂的计量喷射模块，用于从尾气处理剂箱向计量喷射模块供给尾气处理剂的供给模块，以及用于起着控制作用的控制器，其中，所述供给模块通常包括由电机驱动的泵。

此外，为了防止尾气处理剂箱内的污染物进入到供给模块和计量喷射模块，通常在尾气处理剂箱内的出口处设置有过滤器。实际中需要检测过滤器捕获的污染物量，以便及时地进行维护。然而，现有技术中并没有简单可行的检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测尾气后处理系统的过滤器的负载状况的方法、一种相应的尾气后处理系统以及一种相应的非易失性计算机可读程序载体，以解决现有技术中的相应技术问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于检测尾气后处理系统的过滤器的负载状况的方法，其中，所述尾气后处理系统包括尾气处理剂箱和从尾气处理剂箱抽吸尾气处理剂以向下游供给的供给模块，所述过滤器设置在所述供给模块的上游，所述方法至少包括以下步骤：获取供给模块的能够反映过滤器的负载状况的工作特性参数；以及至少基于所述工作特性参数检测所述过滤器的负载状况。

根据本发明的第二方面，提供了一种尾气后处理系统，其中，所述尾气后处理系统包括控制器，所述控制器被配置成用于执行所述方法。

根据本发明的第三方面，提供了一种非易失性计算机可读程序载体，所述非易失性计算机可读程序载体存储有程序指令，所述程序指令在被处理器运行时执行所述方法。

根据本发明，可以可靠地判断过滤器的负载状况。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的柴油发动机的尾气后处理系统的组成示意图。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的过滤器的负载状况与脉宽调制信号的占空比之间的关系。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的基于脉宽调制信号的实际占空比与过滤器无负载时的参考值的差值检测过滤器的负载状况的示意图。

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的实际测量的脉宽调制信号的占空比与尾气后处理系统所处的环境压力之间的关系。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的柴油发动机的尾气后处理系统的组成示意图。

如图1所示，柴油发动机的尾气后处理系统1包括：用于储存尾气处理剂的尾气处理剂箱2、用于从尾气处理剂箱2供送尾气处理剂的供给模块3、用于喷射和计量喷射的尾气处理剂的计量喷射模块4、连接在尾气处理剂箱2与供给模块3之间的输送管路5、连接在供给模块3与计量喷射模块器4之间的尾气处理剂管6以及起着控制作用的控制器7。

尾气处理剂箱2内由于各种原因可能会进入污染物，例如颗粒、纤维等。为此，在将尾气处理剂抽吸到供给模块3的流动路径中通常设有过滤器8，以便过渡掉这些污染物，从而可防止污染物进入供给模块3和/或计量喷射模块4中造成损坏和/或产生其它不利影响。

根据本发明的一个示例性实施例，过滤器8可设置在尾气处理剂箱2的出口处，优选在尾气处理剂箱2之内设置在出口处，如图1所示。

尾气处理剂优选为液态还原剂，例如尿素水溶液。供给模块3通常包括泵。工作时，供给模块3通过输送管路5从尾气处理剂箱2内抽吸尾气处理剂并经过过滤器8过滤，然后再通过尾气处理剂管6将尾气处理剂输送到计量喷射模块4进行喷射。

控制器7至少用于控制柴油发动机的尾气后处理系统1中的部分部件，这些部件可以为供给模块3和/或计量喷射模块4。控制器7还可以通过通信线路接收并存储相应部件、例如一些传感器的工作状态或测量数据，用以监测或控制柴油发动机的尾气后处理系统1的工作。所述控制器7还可以是柴油发动机的电子控制单元(ECU)或单独设置的部件。当控制器7为单独设置的部件时，优选可与柴油发动机的电子控制单元通信，以从电子控制单元接收数据和将一些数据传送给电子控制单元。

根据本发明的一个示例性实施例，控制器7也可以是远程控制器、例如云端控制器。

如图1所示，工作时，供给模块3通常通过PID(比例积分微分)控制将尾气处理剂以目标压力从尾气处理剂箱2向供给模块3下游的尾气处理剂管6供给。在尾气处理剂管6内建立系统压力后，计量喷射模块4可根据控制器7的控制命令将尾气处理剂喷射到尾气管中。因此，尾气后处理系统内的系统压力至少会随着供给模块3的工作特性而变化，即，至少是供给模块3的工作特性的函数。无论计量喷射模块4是否操作，供给模块3优选始终保持工作，以将系统压力保持在设定值(例如5Bar)。

可以理解，在存在污染物的情况下，随着过滤器8的不断过滤，过滤器8的负载会变大而使得尾气处理剂流过过滤器8的阻力也会变大。最终过滤器8达到其使用寿命后就需要更换或清洁，否则供给模块3无法再充分地将尾气处理剂供给到下游的尾气处理剂管6。这不仅影响、甚至损害供给模块3的工作，而且还可能会使得无法准确、可靠地保持系统压力。

为此，需要及时、可靠地检测过滤器8是否存在负载过大的问题，以便及时地发现来进行维护。

如上所述，尾气后处理系统1通过控制器7对供给模块3的闭环反馈控制将系统压力保持在设定值。作为一个系统而言，过滤器8的负载状况也会影响供给模块3的工作。例如，在其它条件相同的情况下，当过滤器8的负载较大而使得尾气处理剂流过它的阻力较大时，供给模块3需要以更高的抽吸能力工作才能将系统压力保持在预定值。

因此，根据本发明的技术思想，可基于供给模块3的工作特性确定过滤器8的负载状况。在此，供给模块3的工作特性是指供给模块3工作时的相关操作参数。对于本领域的技术人员来说，通过下面的描述，可以更好地理解供给模块3的工作特性的确切含义。

下面，将基于本发明的一个示例性实施例更详细地描述本发明的基本技术思想。

工作时，控制器7基于实时测量的系统压力与设定压力的偏差向供给模块3发送相应的脉宽调制信号作为激励信号，以使供给模块3基于该脉宽调制信号工作，即，使供给模块3以相应的转速工作，从而可将尾气处理剂抽吸到尾气处理剂管6中。

过滤器8的负载越大，控制器7需要占空比越高的脉宽调制信号驱动供给模块3。图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的过滤器8的负载状况与脉宽调制信号的占空比之间(随时间t)的关系。

如图2所示，过滤器8的负载在此为了方便起见用x表示，其可以用百分比表征，百分比越大表明负载越大，0％表示过滤器8没有捕获任何污染物而为零负载，100％表示过滤器8的负载已经使得供给模块3几乎无法抽吸到尾气处理剂。类似地，脉宽调制信号的占空比在此用y表示。从图2中可以看出，供给模块3的脉宽调制信号的占空比能够反映过滤器8的负载状况。

根据本发明的一个示例性实施例，为了可靠地确定过滤器8的负载状况，将过滤器8无负载时的供给模块3的脉宽调制信号的占空比设定为参考值，并实时获取驱动供给模块3的脉宽调制信号的占空比，然后将它们的差与一个预定阈值进行比较，如果高于预定阈值，则认为过滤器8的负载较大而需要进行维护，例如提醒进行更换或清洁。

图3示出了这样的一个示例性实施例。如图3所示，脉宽调制信号的占空比的参考值以附图标记10表示，测量的脉宽调制信号的实际占空比以曲线11表示。曲线11的最高段代表过滤器8的负载已经相对较大，此时脉宽调制信号的实际占空比与参考值之差大于预定阈值△y1。为此，在时间点t1处，对过滤器8进行了清洁，然后脉宽调制信号的实际占空比再次下降到参考值水平上。

根据本发明的一个示例性实施例，参考值可以在过滤器8无负载的情况下通过试验等方法确定，例如可以在出厂之前进行测定。

对于本领域的技术人员来说，上面虽然以实时获取的用于驱动供给模块3的脉宽调制信号的实际占空比与参考值的差来判断过滤器8的负载状况，但本发明并不局限于此。例如，在某些情况下，也可基于脉宽调制信号的实际占空比的绝对值判断过滤器8的负载状况，这是因为正常状态下用于驱动供给模块3的脉宽调制信号的占空比在过滤器8的负载较大时变化较大而允许被识别出来。这也可从图3中看出。

然而，可以理解的是，用于驱动供给模块3的脉宽调制信号的实际占空比的绝对值可能会受多种因素，例如各个供给模块3间的特性差异、下游液压部件的泄露或堵塞等影响，因此采用占空比的偏差进行判断相对更为可靠。

显然，也可以通过用于驱动供给模块3的脉宽调制信号的实际占空比的变化特点来判断过滤器8的负载状况。例如，过滤器8的负载一般是逐渐增加的，因此在相同的工况下，脉宽调制信号的占空比也应是逐渐增加的。在这种情况下，如果发现脉宽调制信号的实际占空比出现了相对较快的增加，则很可能是过滤器8出现了堵塞状况。

上面虽然以驱动供给模块3的脉宽调制信号的占空比作为供给模块3的工作特性判断过滤器8的负载状况，但对于本领域的技术人员来说，本发明并不局限于此，只要能够检测到供给模块3的能够反映过滤器8的负载状况的任何工作特性即可。例如，也可考虑检测供给模块3的转速或者供给模块3的入口处的流量。供给模块3的入口处的流量也是影响供给模块3的工作状态的一个相关操作参数。

理想情况下，脉宽调制信号的占空比与供给模块3的转速之间具有唯一的关系。然而，在实际情况中，脉宽调制信号的占空比还与诸多工作条件有关，从而会使得对于相同的传感器负载，脉宽调制信号的占空比会不同。

例如，图4示出了实际测量的脉宽调制信号的占空比与尾气后处理系统所处的环境压力P之间的关系。如图4所示，脉宽调制信号的占空比与环境压力P存在一定的变化关系，如果不加以考虑，可能会影响估计过滤器8的负载状况的准确性。

实际中发现，还有多个其它工作条件会影响驱动供给模块3的脉宽调制信号的占空比。这些工作条件包括但不限于：环境温度、尾气处理剂温度和车辆电池电压。

显然，对相同或基本相同的工作条件下的供给模块3的脉宽调制信号的占空比进行分析是有利的，因为这可以提高检测过滤器8的负载状况的可靠性。当然，本领域的技术人员可以理解，在知晓相关工作条件对宽调制信号的占空比的具体影响的情况下，也可以直接对脉宽调制信号的占空比进行修正，而不需要等待满足相应的工作条件下才能进行分析。

在这种情况下，参考值可以是过滤器8没有负载且尾气后处理系统处于预定工作条件、例如常规工作条件下的占空比。优选地，参考值和预定工作条件可以存储在相应的存储器、例如控制器7中。

根据本发明的一个示例性实施例，只有这些工作条件被满足时才获取脉宽调制信号的占空比进行分析。

根据本发明，可以可靠地判断过滤器的负载状况，从而也可以判断供给模块的工作状况，进而可以及时地发现过滤器堵塞的情况和避免供给模块因此而可能造成的损坏，而且为系统压力的准确控制提供了可靠的基本保障。

尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

附图标记列表

1 尾气后处理系统

2 尾气处理剂箱

3 供给模块

4 计量喷射模块

5 输送管路

6 尾气处理剂管

7 控制器

8 过滤器

Claims (11)

1.一种用于检测尾气后处理系统(1)的过滤器(8)的负载状况的方法，其中，所述尾气后处理系统(1)包括尾气处理剂箱(2)和从尾气处理剂箱(2)抽吸尾气处理剂以向下游供给的供给模块(3)，所述过滤器(8)设置在所述供给模块(3)的上游，所述方法至少包括以下步骤：

获取供给模块(3)的能够反映过滤器(8)的负载状况的工作特性参数；以及

至少基于所述工作特性参数检测所述过滤器(8)的负载状况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述供给模块(3)通过控制器(7)控制，以将尾气后处理系统(1)的系统压力保持在设定值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述工作特性参数包括以下组中的至少一种：用于驱动供给模块(3)的脉宽调制信号的占空比、供给模块(3)的转速和供给模块(3)的入口处的流量。

4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，

获取过滤器(8)的预定负载状态下的供给模块(3)的工作特性参数作为参考值；以及

至少基于实时测量的工作特性参数与参考值之间的差值检测所述过滤器(8)的负载状况。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述预定负载状态为零负载状态；和/或

如果所述差值超出了预定阈值，则发出相应的信号。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，

在满足预定工作条件下检测所述过滤器(8)的负载状况。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述预定工作条件包括以下组中的至少一种：环境压力、环境温度、尾气处理剂温度和车辆电池电压。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

所述预定工作条件和所述差值存储在相应的存储器中。

9.一种尾气后处理系统(1)，其中，所述尾气后处理系统(1)包括控制器(7)，所述控制器(7)被配置成用于执行根据权利要求1-8中任一所述的方法。

10.根据权利要求9所述的尾气后处理系统(1)，其特征在于，

所述过滤器(8)设置在所述尾气处理剂箱(2)的出口处；和/或

所述尾气处理剂系统(1)用于柴油发动机。

11.一种非易失性计算机可读程序载体，所述非易失性计算机可读程序载体存储有程序指令，所述程序指令在被处理器运行时执行根据权利要求1-8中任一所述的方法。

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