CN111335993B - 一种汽车及其模拟scr系统效率低的报错方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟SCR系统效率低的报错方法，包括：获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障。本发明还公开了一种模拟SCR系统效率低的报错系统及包括上述模拟SCR系统效率低的报错系统的汽车。上述模拟SCR系统效率低的报错方法可以模拟车辆全寿命内，若排放后处理器出现故障而导致排放超过OBD限值的情况，进一步通过报出故障来激活驾驶员报警系统，以提示驾驶员尽快修复；这样即可满足模拟NOx转化效率低的故障报出，从而可以达到法规中实时监测排放后处理器净化性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及发动机测试技术领域，特别涉及一种模拟SCR系统效率低的报错方法。本发明还涉及一种模拟SCR系统效率低的报错系统及具有该模拟SCR系统效率低的报错系统的汽车。
背景技术
目前，很多种汽车尾气处理技术被提出并且处于研发状态，其中氧化催化(DOC)，柴油颗粒过滤器(DPF)，NOx选择催化还原(SCR)等技术已经达到实用化。选择性催化还原技术能使尾气中的NOx被加速还原为氮气和水，同时能够有效抑制氧化反应，可以在不降低发动机效率的情况下让NOx的转化率有大幅度提升，具有较好的燃油经济性。在尾气处理过程中，尿素喷射单元会根据ECU给出的指令精确的将和发动机工况相匹配的尿素喷射到后处理系统中，尿素喷射到后处理系统后，遇到高温的尾气分解为氨气和二氧化碳，分解后的氨气与尾气中的一氧化氮和二氧化氮反应生成氮气和水。
根据重型柴油车污染物排放限值及测量方法(GB17691-2018)，需要对柴油发动机的排放限值进行监测，对导致排放超过OBD限值(OTLs)的故障的监测，包括以下一种或两种方式：
a)通过尾气排放传感器直接测量排放，通过模型直接将排放与测试循环排放相关联。
b)通过电脑的输入输出信息与测试循环比排放的关系指示排放的增加量。
根据柴油发动机国六排放法规的要求，OBD系统依据发动机排放后处理系统配置不同，要求实时监测排放后处理器净化性能，在车辆全寿命内，若排放后处理器出现故障而导致排放超过OBD限值，应激活驾驶员报警系统，并应提示驾驶员尽快修复。据此，我们需要对SCR系统进行监控，当SCR系统转化NOx的能力降低时，需要有故障报出，驾驶员的仪表盘上驾驶员报警灯亮。然而，在国六标准下，现有技术中尚未有相关模拟柴油发动机的SCR系统由于过滤效率过低而导致NOx排放超标的方法。其中：
NOx：包含二氧化氮(NO2)和一氧化氮(NO)，柴油发动机燃烧尾气中产生的有害气体。
后处理系统：处理发动机尾气中氮氧化物，颗粒物等主要污染物零部件(DOC+DPF+SCR)的总成。
DOC:柴油氧化型催化器，柴油氧化催化器DOC是由铂，钯等贵金属图层为载体的催化剂，具有很强的氧化作用，主要功能是将一氧化碳，碳氢氧化成二氧化碳和水，将一部分的一氧化氮氧化成二氧化氮，提高排气温度。
DPF：柴油机颗粒捕集器，是一种用于过滤发动机排气中固体颗粒物(主要为碳烟)的系统，可以减少尾气中的颗粒物，起到降低颗粒物排放的目的。正常模式下，DPF过滤并收集排气中的颗粒物，当颗粒物达到一定量时，需要再生DPF，即会烧掉颗粒物，使DPF能够持续不断地收集废气中的颗粒物。
SCR系统:全称Selective Catalytic Reduction系统(选择性催化还原系统)，主要利用尿素分解的氨气为还原剂，将排气中有毒的氮氧化物通过发生选择性催化还原反应转化为无毒的氮气和水。
ECU：电子控制单元，又称“行车电脑”“车载电脑”，按照用途来讲，就是车辆专用微机控制器，和普通电脑一样，由微处理器，存储器，输入输出接口，模数转换器以及驱动等大规模集成电路组成。
OBD系统：车载诊断系统，使安装在汽车和发动机上的计算机系统，属于污染控制系统，具备以下功能：
a)诊断影响发动机排放性能的故障；
b)在故障发生时通过报警系统显示
c)通过存储在电控单元存储器中的信息确定可能的故障区域并提供信息离线通讯。
驾驶循环：是指由发动机启动、(车辆)运行、发动机停机和从发动机停机至发动机下次启动前的时间组合。
因此，如何避免现有技术中无法模拟柴油发动机的SCR系统由于过滤效率过低而导致NOx排放超标是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟SCR系统效率低的报错方法，该方法可以模拟车辆全寿命内若排放后处理器出现故障而导致排放超过OBD限值的情况，进而通过报错提示驾驶员。本发明的另一目的是提供一种模拟SCR系统效率低的报错系统及具有该模拟SCR系统效率低的报错系统的汽车。
为实现上述目的，本发明提供一种模拟SCR系统效率低的报错方法，包括：
获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；
判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障。
可选地，所述获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据包括获取多组SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值，所述多组SCR催化转化故障件为将多个SCR催化转化器分别置入预设温度并具有预设浓度水汽的加热炉内，并经不同处理时长处理所获得的故障件。
可选地，所述获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据之前，还包括：
获取多组SCR催化转化器经WHTC循环后的第二NOx排放值；
计算得到全部所述第二NOx排放值的平均值。
可选地，所述获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据之后，还包括：
根据全部所述第一NOx排放值生成所述NOx排放数据与所述处理时长的对应曲线关系；
根据所述对应曲线关系控制所述故障件的处理时长。
可选地，所述判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障，包括：
设定所述预设报错限值；
比对所述NOx排放数据与所述预设报错限值，当所述NOx排放数据大于所述预设报错限值时，报出故障。
可选地，所述方法进一步包括：
将全部所述NOx排放数据和所述预设报错限值显示于当前报错方案的生成界面。
本发明还提供一种模拟SCR系统效率低的报错系统，包括：
获取模块：用于获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；
报错模块：用于判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障。
可选地，所述获取模块包括：
获取单元：用于获取多组SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值。
可选地，所述报错模块包括：
设定单元：用于设定所述预设报错限值；
报错单元：用于比对所述NOx排放数据与所述预设报错限值，当所述NOx排放数据大于所述预设报错限值时，报出故障。
本发明还提供一种汽车，包括上述模拟SCR系统效率低的报错系统。
相对于上述背景技术，本发明针对发动机测试的不同要求，设计了一种模拟SCR系统效率低的报错方法，具体来说，上述模拟SCR系统效率低的报错方法包括：S1：获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；S2：判断NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障。同时，本发明还包括一种模拟SCR系统效率低的报错系统，该系统包括获取模块和报错模块，其中，获取模块用于获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；报错模块用于判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障。
上述模拟SCR系统效率低的报错方法通过获取多组SCR催化转化故障件进而得到与全部SCR催化转化故障件一一对应的NOx排放数据，然后，判断每个NOx排放数据是否大于预设报错限值，如果是，则报出故障。也就是说，该NOx排放数据为SCR故障件或者催化效率低的SCR催化转化器的数据，通过该方法模拟车辆全寿命内，若排放后处理器出现故障而导致排放超过OBD限值的情况，进一步通过报出故障来激活驾驶员报警系统，以提示驾驶员尽快修复；这样即可满足模拟NOx转化效率低的故障报出，从而可以达到法规中实时监测排放后处理器净化性能的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种模拟SCR系统效率低的报错方法中SCR系统的运行简图；
图2为本发明实施例公开的一种模拟SCR系统效率低的报错方法的流程图。
其中：
1-尿素箱、2-尿素进液管、3-尿素回液管、4-尿素泵、5-尿素喷射管、6-尿素喷射单元、7-SCR催化转化器。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种模拟SCR系统效率低的报错方法，该方法可以模拟车辆全寿命内若排放后处理器出现故障而导致排放超过OBD限值的情况，进而通过报错提示驾驶员。本发明的另一核心是提供一种模拟SCR系统效率低的报错系统及具有该模拟SCR系统效率低的报错系统的汽车。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明实施例公开的一种模拟SCR系统效率低的报错方法中SCR系统的运行简图；图2为本发明实施例公开的一种模拟SCR系统效率低的报错方法的流程图。
如图1所示，尿素箱1中的尿素溶液经尿素进液管2进入尿素泵4被加压至8-9bar后，从尿素喷射管5进入尿素喷射单元6，尿素泵4中多余的尿素溶液由尿素回液管3流回尿素箱1中。尿素喷射单元6将尿素溶液喷入后处理系统中，分解成的氨气在SCR催化转化器7催化作用下和NOx进行化学反应，生成氮气和水排到大气中。在这个过程中SCR催化转化器7是氨气和NOx进行化学反应的场所，同时也是该化学反应的催化剂。
本发明实施例所提供的模拟SCR系统效率低的报错方法包括：
S1：获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；
S2：判断NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障。
上述模拟SCR系统效率低的报错方法通过获取多组SCR催化转化故障件进而得到与全部SCR催化转化故障件一一对应的NOx排放数据，然后，判断每个NOx排放数据是否大于预设报错限值，如果是，则报出故障。
也就是说，该NOx排放数据为SCR故障件或者催化效率低的SCR催化转化器的数据，通过该方法模拟车辆全寿命内若排放后处理器出现故障而导致排放超过OBD限值的情况，进一步通过报出故障来激活驾驶员报警系统，以提示驾驶员尽快修复；这样即可满足模拟NOx转化效率低的故障报出，从而可以达到法规中实时监测排放后处理器净化性能的要求。
在S1中，获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据包括获取多组SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值，需要注意的是，多组SCR催化转化故障件是指将多个SCR催化转化器分别置入预设温度并具有预设浓度水汽的加热炉内，并经不同处理时长处理所获得的故障件。
也就是说，本发明实施例所提供的模拟SCR系统效率低的报错方法可以采用降低SCR催化转化器催化活性的方式来降低NOX的转化效率。
故障件的制备过程可以如下：
比如，可以将SCR催化转化器放入高温的炉子中，并且通入一定量的水气，加热处理一定时间后取出，这样即可将SCR催化转化器的催化活性降低，这样一来，以氨气作为还原剂和NOx进行的化学反应效率得到降低，从而使NOx的转化效率降低。
这样一来，将正常SCR系统处理经过高温及水气处理得到SCR系统的故障件，该故障件方便制作，且容易获取原材料。
上述通过降低SCR系统催化活性的方式得到的SCR催化转化器的故障件，在不同处理时间下，其催化效果是不同的，也就是说，对应不同处理时间的SCR催化转化器故障件，其NOx排放数据也不尽相同。
获取SCR催化转化器故障件在不同处理时长下NOx的排放结果，具体可以通过在后处理系统中安装不同处理时间的SCR催化转化器(故障件)，并运行WHTC循环而获得。
更加具体地说，获取多组SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值的具体过程可以包括：
第一步：通过预设温度的加热炉对SCR催化转化器进行加热；
第二步：将预设湿度的水汽通入至加热炉内；
第三步：分别获取30h、35h和40h处理的SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值。
具体地，可以先将SCR催化转化器放入高温的加热炉中，然后向加热炉中通入10％左右的水汽，处理一段时间后，SCR催化转化器的催化效果降低，从而可以导致NOx不能高效率的转化为氮气，NOx转化效率降低，当效率小于最小转化效率限值后，发动机报出故障，驾驶员仪表盘上故障灯亮。
上述设置方式可以将正常的SCR催化转化器制作成不同处理时长的故障件，且处理后的SCR催化转化器可以长久使用，以节省企业成本；同时，一个故障件可以用于不同的马力段进行实验，可以重复使用。
当然，上述加热炉的加热温度可以根据实际需要进行调整，水汽的浓度也可以低于10％或者高于10％，同时，处理时长也可以相应调整，增加时长或者减少时长的前提是需要注意处理的时间越长，NOx在SCR催化转化器中转化为氮气的效率越低，即排放结果中NOx值越大。
在上述基础上，上述获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据的步骤之前，还包括：首先，获取多组SCR催化转化器(正常件)经WHTC循环后的第二NOx排放值；然后，计算得到全部第二NOx排放值的平均值。
此外，获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据的步骤之后，进一步还可以包括：根据全部第一NOx排放值生成NOx排放数据与处理时长的对应曲线关系；再根据对应曲线关系控制故障件的处理时长。当然，该对应曲线关系可以为同一直角坐标系下的离散点构成的曲线关系。
在S2中，判断NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障，包括：
第一步：设定预设报错限值；
第二步，比对NOx排放数据与预设报错限值，当NOx排放数据大于预设报错限值时，报出故障。
需要说明的是，上述预设报错限值可以设置为常规的OBD限值，本发明实施例通过采用降低SCR催化转化器的催化活性方式来降低NOX的转化效率，从而可以模拟车辆全寿命内若排放后处理器出现故障而导致排放超过OBD限值的情况，进一步通过报出故障来激活驾驶员报警系统，以提示驾驶员尽快修复。
当然，根据实际需要，上述模拟SCR系统效率低的报错方法进一步包括：将全部NOx排放数据和预设报错限值显示于当前报错方案的生成界面，以供工作人员进行直观查看，并及时对实验过程提出调整。同时，通过当前模拟方案生成界面显示出不同处理时间下NOx的排放值，便于得出相应结论，即处理的时间越长，NOx在SCR催化转化器中转化为氮气的效率越低，排放结果中NOx值越大，则排放到大气中的NOx含量会越高。
作为优选的，可以进一步通过实验测试，对于某一种柴油发动机使用的具体实验步骤及结果可以设置为：
在后处理系统中安装正常的SCR催化转化器，运行WHTC循环，NOx的排放结果为260.1mg/kwh；
在后处理系统中安装处理30h后的SCR催化转化器，运行WHTC循环，NOx的排放结果为1050.7mg/kwh；
在后处理系统中安装处理35h后的SCR催化转化器，运行WHTC循环，NOx的排放结果为1126.6mg/kwh；
在后处理系统中安装处理40h后的SCR催化转化器，运行WHTC循环，NOx的排放结果为1702.6mg/kwh。
以上是正常的SCR催化转化器和高温加10％水气处理不同时长后的SCR催化转化器的排放结果，需要注意的是，NOx的法规限值为460mg/kwh。由实验数据可以看出，正常的SCR催化转化器的排放结果远小于经过处理后的SCR催化转化器的排放结果，处理的时间越长，NOx在SCR催化转化器中转化为氮气的效率越低，排放结果中NOx值越大，则排放到大气中的NOx含量会越高。本发明提供的模拟SCR系统效率低的报错方法可以满足模拟NOx转化效率低的故障，以达到法规中实时监测排放后处理器净化性能的要求。
本发明还包括一种模拟SCR系统效率低的报错系统，该系统包括获取模块和报错模块，其中，获取模块用于获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；报错模块用于判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障。
其中，上述获取模块具体可以设置为包括获取单元，获取单元用于获取多组SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值。
进一步地，在本发明实施例中，报错模块还包括设定单元和报错单元，其中，设定单元用于设定预设报错限值；报错单元用于比对NOx排放数据与预设报错限值，当NOx排放数据大于预设报错限值时，报出故障。
本发明还提供一种汽车，包括上述具体实施例所描述的模拟SCR系统效率低的报错系统；汽车的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的汽车及其模拟SCR系统效率低的报错方法与系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种模拟SCR系统效率低的报错方法，其特征在于，包括：
获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；
判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障；
所述获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据包括获取多组SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值，所述多组SCR催化转化故障件为将多个SCR催化转化器分别置入预设温度并具有预设浓度水汽的加热炉内，并经不同处理时长处理所获得的故障件。
2.根据权利要求1所述的模拟SCR系统效率低的报错方法，其特征在于，所述获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据之前，还包括：
获取多组SCR催化转化器经WHTC循环后的第二NOx排放值；
计算得到全部所述第二NOx排放值的平均值。
3.根据权利要求2所述的模拟SCR系统效率低的报错方法，其特征在于，所述获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据之后，还包括：
根据全部所述第一NOx排放值生成所述NOx排放数据与所述处理时长的对应曲线关系；
根据所述对应曲线关系得出结论。
4.根据权利要求3所述的模拟SCR系统效率低的报错方法，其特征在于，所述判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障，包括：
设定所述预设报错限值；
比对所述NOx排放数据与所述预设报错限值，当所述NOx排放数据大于所述预设报错限值时，报出故障。
5.根据权利要求1至4任一项所述的模拟SCR系统效率低的报错方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将全部所述NOx排放数据和所述预设报错限值显示于当前报错方案的生成界面。
6.一种模拟SCR系统效率低的报错系统，其特征在于，包括：
获取模块：用于获取多组SCR催化转化故障件的NOx排放数据；
报错模块：用于判断所述NOx排放数据是否大于预设报错限值，若是，则报出故障；
所述获取模块包括：
获取单元：用于获取多组SCR催化转化故障件经WHTC循环后的第一NOx排放值，所述多组SCR催化转化故障件为将多个SCR催化转化器分别置入预设温度并具有预设浓度水汽的加热炉内，并经不同处理时长处理所获得的故障件。
7.根据权利要求6所述的模拟SCR系统效率低的报错系统，其特征在于，所述报错模块包括：
设定单元：用于设定所述预设报错限值；
报错单元：用于比对所述NOx排放数据与所述预设报错限值，当所述NOx排放数据大于所述预设报错限值时，报出故障。
8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求6至7任一项所述的模拟SCR系统效率低的报错系统。
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