CN111878205A - 一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法，在SCR装置喷射阶段，对尿素喷嘴开度进行检测；当测得的尿素喷嘴开度为0时，对尿素泵的占空比进行多次检测，以测得多组占空比；对测得的多组占空比进行取平均值，并根据获得的占空比平均值对出液管管路是否泄漏进行评判。通过本发明可及时将泄漏信息提供给司机或者维修人员进行维修，避免由于故障造成SCR系统无法工作并导致车辆排放恶化及运行受限。

Description

一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法
技术领域
本发明属于柴油车排放后处理技术、具体涉及一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法。
背景技术
随着我国汽车产业不断发展与壮大，商用车所占市场份额也在不断的提升，柴油机作为商用车的主要动力源，其需求量与交付量也逐年攀升。柴油发动机在排量充足，动力性优秀，燃油经济性出色的同时，其对环境的污染也居高不下，成为我国车辆排放治理亟待解决的问题，为了在柴油发动机工作过程中实现降低污染的目的，厂家常采用的一种降排措施为SCR技术路线。
Selective Catalytic Reduction,简称SCR，该技术原理是利用还原剂在催化剂的作用下,在富氧的环境内将氮氧化物选择性还原生成氮气和水。SCR中尿素的喷射采用了闭环的喷射策略实现对发动机稳态与瞬态过程中的喷射控制，通过发动机转速，燃油喷射量，排气流量，排气温度等运行参数进行对尿素喷射量的调整与优化。
SCR处理系统工作时，会依次经历建压、喷射与倒抽三个部分。
建压阶段：发动机启动运行后，当条件满足时，尿素泵开始工作并在出液口建立压力，此时尿素压力慢慢升高直至达到正常工作所需的压力。
喷射阶段：当系统建压完毕，系统压力维持在正常工作压力上下0.5bar，当系统满足喷射条件时，发动机控制单元或DCU发出尿素喷嘴打开指令，将尿素溶液喷射到发动机的排气管中。
倒抽阶段：当发动机工作结束，钥匙开关下电，尿素泵进入倒抽阶段，将管道和喷嘴中的残存尿素回抽至尿素箱，以防止管路尿素残留在喷嘴和尿素泵内产生结晶堵塞。
一个典型的SCR系统如图1所示，SCR系统的控制器通过控制尿素泵1，将尿素溶液从尿素箱2经内置滤芯的进液口3吸入尿素泵1内并加压输入出液管5，使出液管路维持系统正常工作所需的压力值。当尿素溶液压力下降时控制器就会加大尿素泵1的占空比使其抽取更多溶液对出液管加压。图1中6为压力传感器、7为主滤、8为出液口、9为回液口、10为尿素喷嘴。
SCR系统在工作过程中出液管内尿素溶液的压力，温度与流量都处于变化状态，内部工况比较复杂，加之外界的震动，颠簸等影响，同时管路本身也会因为工作时长而发生老化等现象，导致出液管管路易发生损坏开裂，导致其中的尿素溶液泄漏。
当出液管管路发生损坏时，SCR系统在喷射阶段时因尿素溶液泄漏，会造成出液管的尿素溶液压力产生波动，严重时将导致系统无法有效维持出液管内正常喷射压力，造成SCR系统无法正常工作的故障。最终，故障将导致发动机排放的氮氧化物浓度升高，排放恶化而污染环境。而车载的OBD(On Board Diagnosis，在线诊断)系统也会识别到车辆排放恶化，进而发生发动机性能被限制(限速/限扭等)的情况，既影响车辆的安全运行，也降低了车辆的工作效率。同时，因为管道泄露而至外界的尿素本身也会对环境造成污染，并且还有可能溅射到其他车辆部件表面对其进行腐蚀损坏，危害行车安全。
由于目前还没有对尿素泵出液管路的泄露进行直接检测的手段，当出液管路泄露非常严重时，在喷射阶段，无论控制器如何调整尿素泵的占空比，系统可能都无法使喷射压力达到系统工作所需的设定范围。此时，SCR系统将停止工作，系统控制器将报错。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法，利用在尿素喷嘴关闭时，获得的尿素泵平均占空比来判断出液管管路是否存在泄漏。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法，包括以下步骤：
a.在SCR装置喷射阶段，对尿素喷嘴开度进行检测；
b.当测得的尿素喷嘴开度为0时，对尿素泵的占空比进行多次检测，以测得多组占空比；
c.对测得的多组占空比进行取平均值，将获得的占空比平均值与设定的阈值进行比较：
c1.当占空比平均值小于或等于阈值时，判断出液管管路完好；
c2.当占空比平均值大于阈值时，判断出液管管路泄漏。
在步骤b中，所述测得的占空比不小于20组。
采用本发明的一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法，根据对SCR系统运行参数的提取和分析，利用在尿素喷嘴开度为0(喷嘴关闭)时(如柴油机低怠速运行)获取的尿素泵平均占空比，用于SCR系统出液管路的泄露情况进行判断，以便及时将失效信息提供给司机或者维修人员进行维修，避免由于故障造成SCR系统无法工作并导致车辆排放恶化及运行受限。
附图说明
图1为SCR系统的结构原理图；
图2为喷嘴关闭、出液管正常时系统内溶液流向示意图；
图3为喷嘴关闭、出液管泄漏时系统内溶液流向示意图；
图4为本发明的识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法的流程框图。
具体实施方式
本发明的识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法基于以下原理为：
在柴油车发动机运行时，SCR系统喷射尿素溶液，与发动机所排出的废气进行氧化还原反应，使其去氮氧化，以此种方式来降低柴油机的污染排放。出液管内压力是尿素被喷出时的动力源，受闭环控制，具体工作原理如下：
当出液管管路正常工作时喷嘴开启，将出液管内的尿素溶液喷出，出液管内尿素溶液压力就会降低，小于系统设定的正常工作喷射压力，出液管内的压力传感器监测到压力不足的信息。为了维持正常的工作喷射压力，尿素泵会提升占空比，从尿素箱内抽取更多的尿素溶液为出液管道加压，使出液管道内压力回升，并让其稳定在正常喷射所需的压力值，以此实现出液管内压力的动态平衡。
当出液管管路发生泄漏时，出液管内尿素溶液漏出，这将使出液管过快泄压，当采取与正常工作时相同的尿素泵占空比时，出液管内压力却因为泄漏无法达到所需的工作压力，尿素泵收到位于出液管内的压力传感器传来的压力不足信号便会加大占空比，最终达到使出液管内压力稳定在正常的工作压力的目的。
因为出液管内发生泄漏与尿素正常喷射都发生在出液管，容易混淆，所以在检测中本发明选取尿素喷嘴关闭，即喷嘴开度OD为0(如柴油机低怠速运行)的阶段进行检测过程：
此时，若出液管无泄漏，则尿素泵依旧会从尿素箱内抽取尿素溶液来持续对出液管内进行加压，以此来维持出液管内正常喷射压力，而多余的溶液将会经由回液口流回尿素箱内，以此形成一个全新的出液管内压力动态平衡，系统内溶液流向如图2所示。
此时，若出液管泄露，尿素泵在从尿素箱内抽取尿素溶液对出液管内进行加压时，因为出液管内溶液泄漏(虚线箭头)，此时除了经由回液口流回尿素箱的溶液外还有出液管泄漏的溶液，二者共同作用使出液管内压力相较正常工况下较小，为了维持出液管内正常喷射压力，尿素泵将会加大占空比以抽取更多溶液进行加压，以此形成出液管路泄漏时的压力动态平衡，系统内溶液流向如图3所示。
本发明便是利用在尿素喷嘴开度为0(喷嘴关闭)时(如柴油机低怠速运行)尿素泵平均占空比来判断出液管管路是否存在泄漏。
结合图4所示，本发明的识别方法具体如下：
a.在SCR装置喷射阶段，对尿素喷嘴开度进行检测；
b.当测得的尿素喷嘴开度为0时，对尿素泵的占空比进行多次检测，以测得多组占空比D，通常以测得的占空比不小于20组为较佳。
c.对测得的多组占空比D进行取平均值
Figure BDA0002658912400000041
并根据获得的占空比平均值
Figure BDA0002658912400000042
对出液管管路是否泄漏进行评判，具体评判方法如下：
设定阈值
Figure BDA0002658912400000043
将获得的占空比平均值
Figure BDA0002658912400000044
与阈值
Figure BDA0002658912400000045
进行比较：
c1.当占空比平均值
Figure BDA0002658912400000046
小于或等于阈值
Figure BDA0002658912400000047
时，判断出液管管路完好，此时整个SCR装置正常工作，尿素泵可以在保证出液管内尿素溶液压力处于正常工作压力时保持较低的占空比
c2.当占空比平均值
Figure BDA0002658912400000048
大于阈值
Figure BDA0002658912400000049
时，判断出液管管路有破损，尿素溶液有泄露，尿素泵向出液管内注入增压后，其内压力又因为漏液快速降低，压力传感器向尿素泵发送压力不足信号，尿素泵因此被要求更高的占空比以保证其抽取足量溶液进行加压，使出液管内压力保持在正常工作压力。
以市面上所采用最广泛的一种SCR液路装置为例，通过前期大量实车数据采集和统计分析，确定SCR液路装置对应
Figure BDA0002658912400000054
实施例1
用本发明的方法跟踪并记录A车的SCR系统工作参数(喷嘴开度0D和尿素泵开度占空比D)，提取30组满足喷嘴开度OD＝0％(低怠速)的尿素泵占空比DA后，获得如下表1：
A车0％喷嘴开度下(低怠速)随机抽取30组尿素泵占空比
Figure BDA0002658912400000051
由本组数据得出其尿素泵平均占空比
Figure BDA0002658912400000052
判断：
Figure BDA0002658912400000053
判定A车的SCR系统出液管管路完好。
实施例2
用同样的方法对B车进行实车数据采集，实验同样取30组喷嘴开度OD＝0％(低怠速)下尿素泵占空比DB后，获得如下表2：
Figure BDA0002658912400000061
经过分析其平均尿素泵占空比
Figure BDA0002658912400000062
判断：
Figure BDA0002658912400000063
判定B车的SCR系统出液管管路发生泄漏。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (2)

1.一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.在SCR装置喷射阶段，对尿素喷嘴开度进行检测；
b.当测得的尿素喷嘴开度为0时，对尿素泵的占空比进行多次检测，以测得多组占空比；
c.对测得的多组占空比进行取平均值，将获得的占空比平均值与设定的阈值进行比较：
c1.当占空比平均值小于或等于阈值时，判断出液管管路完好；
c2.当占空比平均值大于阈值时，判断出液管管路泄漏。
2.根据权利要求1所述的一种识别后处理系统尿素压力管泄漏的方法，其特征在于：在步骤b中，所述测得的占空比不小于20组。
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