CN112555002A - 排气检测装置和排气检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种排气检测装置，用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，包括第一检测器、第二检测器和控制器；其中，所述第一检测器，用于检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；所述第二检测器，用于检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；所述控制器，用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。本发明还公开了一种排气检测方法。本申请的排气检测装置，提高了车辆氮氧化物吸附装置转化效率的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及车辆检测技术领域，特别涉及一种排气检测装置和排气检测方法。
背景技术
目前，轻型柴油车辆使用NSC催化器(氮氧化物吸附装置)处理排气中的氮氧化物(NOx)，NSC通过将排气中的氮氧化物和少量硫化物吸附在载体中，在合适的时间通过化学反应将氮氧化物最终生成N2和CO2。NSC是由载体、Pt(铂)、Rh(铑)等贵金属以及相关传感装置组成。
车辆运行过程中，当氮氧化物在载体中吸附满了后，NSC系统达到一定的工况后会将氮氧化物反应生成N2和CO2。
车辆的排气中，可能会存在一定氮氧化物(NOx)，相关技术中，通过手动收集车辆氮氧化物吸附装置的尾气，并检测排气中的氮氧化物(NOx)含量，以根据氮氧化物(NOx)含量，获得氮氧化物(NOx)的转化效率。
但是，采用现有的方法，需要手动收集车辆氮氧化物吸附装置的尾气，导致检测速度慢，检测效率较低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种排气检测装置和排气检测方法，旨在解决现有技术中手动收集车辆氮氧化物吸附装置的尾气，导致检测速度慢，检测效率较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种排气检测装置，所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器、第二检测器和控制器；其中，
所述第一检测器，用于检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；
所述第二检测器，用于检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；
所述控制器，用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。
可选的，所述排气检测装置包括第三检测器和第四检测器；
所述第三检测器，用于检测发动机的空气流量；
所述第四检测器，用于检测所述发动机的喷油量；
所述控制器，还用于在基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率之前，基于所述空气流量和喷油量，获得所述排气质量流量。
可选的，
所述控制器，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得氧气消耗量和逃逸氧量；并基于所述氧气消耗量和所述逃逸氧量，获得所述转化效率。
可选的，
所述控制器，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得所述氧气消耗量；以及基于所述排气质量流量和所述第二氧含量，获得所述逃逸氧量。
可选的，
所述控制器，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，利用公式一，获得所述氧消耗量；
所述公式一为：
其中，mcons为所述氧消耗量，mEG为所述排气质量流量，λUs为所述第一氧含量，λDs为所述第二氧含量。
可选的，
所述控制器，还用于基于所述排气质量流量和所述第二氧含量，利用公式二，获得所述逃逸氧量；
所述公式二为：
其中，mslip为所述逃逸氧量。
可选的，
所述控制器，还用于基于所述氧气消耗量和所述逃逸氧量，利用公式三，获得所转化效率；
所述公式三为：
其中，η为所述转化效率。
可选的，所述排气检测装置还包括输出器，
所述控制器，还用于在获得所述转化效率之后，在所述转化效率不超过预设效率阈值时，生成故障信息；
所述输出器，用于输出所述故障信息。
可选的，所述第一检测器和所述第二检测器均为氧传感器。
此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种排气检测方法，用于排气检测装置，所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器、第二检测器和控制器；所述方法包括以下步骤：
利用所述第一检测器检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；
利用所述第二检测器检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；
利用所述控制器基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。
本发明技术方案提出了一种排气检测装置，所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器、第二检测器和控制器；其中，所述第一检测器，用于检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；所述第二检测器，用于检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；所述控制器，用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。通过本申请的排气检测装置，车辆可以直接获得氮氧化物吸附装置的转化效率，不需要手动收集车辆氮氧化物吸附装置的尾气，来计算氮氧化物吸附装置的转化效率，本申请的氮氧化物吸附装置的转化效率获得速度快，排气检测装置的检测效率高，所以，本申请的排气检测装置，提高了车辆氮氧化物吸附装置转化效率的检测效率。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明排气检测装置第一实施例的结构框图；
图2为本发明排气检测装置第二施例的结构框图；
图3为本发明排气检测方法第一实施例的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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。
参照图1，图1为本发明排气检测装置第一实施例的结构框图；所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器10、第二检测器20和控制器30；其中，
所述第一检测器10，用于检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；
所述第二检测器20，用于检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；
所述控制器30，基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。
需要说明的是，本申请的排气检测装置用于车辆，车辆包括具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，车辆主要是轻型柴油汽车，轻型柴油汽车使用的燃料主要为柴油，柴油在车辆的发动机燃烧后生成尾气，即第一尾气，第一尾气中包括一些污染性气体：氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)，还包括氧气、氢气和一氧化碳等。其中，第一尾气中氮氧化物(NOx)的含量较高，硫氧化物(SOx)的好了较低，本申请的氮氧化物吸附装置主要用于氮氧化物(NOx)的吸附。氮氧化物吸附装置处理后的尾气即为第二尾气，第二尾气主要包括CO2和N2等。
氮氧化物吸附装置可以是NSC催化器，也可以是其他类型氮氧化物吸附装置；第一检测器和第二检测器可以均是氧传感器，还可以是其它类型的可以检测尾气中氧含量的检测装置，本发明不做限制；控制器可以是ECU(电子控制单元，又称行车电脑)，也可以是其他类型的处理器或SOC，此处不再限制。
通常，第一尾气通过第一气体管道，由发动机传输至氮氧化物吸附装置，第一检测器设置于第一气体管道任意位置，实现对氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量的检测即可，具体位置可以根据需求进行调整，较优的设置于第一气体管道靠近氮氧化物吸附装置第一尾气入口的一侧；第二尾气通过第二气体管道传输至其他装置或排出，第二检测器设置于第二气体管道中的任意位置即可，较优的，第二检测器设置于第二气体管道靠近氮氧化物吸附装置第二尾气出口的一侧。
具体的，所述第一尾气分为第一阶段第一尾气和第二阶段第一尾气；
所述氮氧化物吸附装置，用于接收所述第一阶段第一尾气，对所述第一阶段第一尾气进行存储，以获得存储化合物，并接收所述第二阶段第一尾气，基于所述第二阶段第一尾气和所述存储化合物，获得所述第二尾气。
可以理解的是，第一尾气分为第一阶段第一尾气和第二阶段第一尾气，两者是互斥的，发动机处于不同的工作模式，获得的第一尾气不同。在发动机稀燃模式阶段(发动机内的氧含量较高)，获得第一阶段第一尾气，第一阶段第一尾气主要包括：NO、SO2和O2等；在发动机浓燃模式阶段(发动机内的氧含量较低)，获得第二阶段第一尾气，第二阶段第一尾气主要包括：CO、H2和SO2等。
氮氧化物吸附装置工作(进行第一尾气过滤，获得第二尾气)时，分为氧化存储阶段和再生还原阶段，其中，氧化存储阶段，用于在接收到第一阶段第一尾气时，对第一阶段第一尾气进行存储，获得存储化合物和二氧化碳(二氧化碳为第二尾气的第一阶段第二尾气)，并在第一阶段第一尾气接收结束，第二阶段第一尾气接收开始时，进入再生还原阶段，基于所述存储化合物和第二阶段第一尾气，获得第二尾气，第二尾气(第二尾气的第二阶段第二尾气)主要包括二氧化碳和氮气。
其中，第一尾气(第一阶段第一尾气和第二阶段第一尾气均需要进行氧含量的检测)由发动机传输至氮氧化物吸附装置之前，需要利用第一检测器检测第一氧含量。
氧化存储阶段，第一阶段第一尾气中的氮氧化物(NOx)的反应过程如下：
氧化：2NO+O2→2NO2
存储：4NO2+2BaCO3+O2→2Ba(NO3)2+2CO2
另外，第一阶段第一尾气中还包括较少的硫氧化物(SOx)，第一阶段第一尾气中的硫氧化物(SOx)的反应过程如下：
氧化：2SO2+O2→2SO3
存储：SO3+BaCO3→BaSO4+CO2
需要说明的是，第一阶段第一尾气的排气量是有限制的，排气量到达预设阈值时，发动机进行模式转换(稀燃模式进入浓燃模式)；第一阶段第一尾气的排气量未达到预设阈值，发动机处于稀燃模式，发动机生成第一阶段第一尾气，第一阶段第一尾气的排气量达到预设阈值时，发动机即进入浓燃模式，生成第二阶段第一尾气；其中，预设阈值可以是1-2g范围内的值，用户可以根据需求，利用万有特性测量发动机在各种工况下的NOx排放量模型，并利用控制器根据排放模型，计算不同工况下的NOx存储量；可以理解的是，不同工况的预设阈值是不同的，例如，车速40-100km/h、喷油量15-60毫克/循环(mg/hub)和排气温度200-600℃对应的存储量分别不同。
然后，氮氧化物吸附装置对第一阶段第一尾气进行如上存储后，接收到第二阶段第一尾气时，即进入再生还原阶段，该阶段通常持续10s左右，基于上述氧化存储后的存储化合物和第二阶段第一尾气，氮化物进行如下反应：
再生：Ba(NO3)2+CO→BaCO3+2NO+O2
还原：2NO+2CO→N2+2CO2 O2+2CO→2CO2
另外，上述存储化合物还包括硫化物，第二阶段第一尾气还包括硫氧化物，进行如下反应：
再生：BaSO4+CO→BaCO3+SO2
还原：SO2+CO→COS+O2 4SO2+2CO→2CS2+5O2
SO2+H2→H2S+O2 2H2S+O2→2H2O+2S
再生还原后阶段后产生的第二尾气，传输到其他装置或排出，另外，第二尾气由氮氧化物吸附装置出口排除，到传输到其他装置或排出之前，需要利用第二检测器检测第二氧含量。可以理解的是，第二尾气也分为两个阶段，第一个阶段第二尾气主要包括二氧化碳，第二个阶段第二尾气包括二氧化碳和氮气，第二尾气的两个阶段与第一尾气的两个阶段对应。第二尾气的两个阶段的排气也均需要利用第二检测器进行实时检测。
进一步的，参照图2，图2为本发明排气检测装置第二施例的结构框图；
所述排气检测装置包括第三检测器40和第四检测器50；
所述第三检测器40，用于检测发动机的空气流量；
所述第四检测器50，用于检测所述发动机的喷油量；
所述控制器30，还用于在基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率之前，基于所述空气流量和喷油量，获得所述排气质量流量。
需要说明的是，第三检测器设置于发动机的进气口，用于实时获取发动机的空气流量，第四检测器设置于发动机喷油口，用于检测发动机的喷油量。可以理解的是，第三检测器和第四检测器还可以设置于其他位置，本发明不做限制，此处为一种较优的选择。
可以理解的是，根据质量守恒，基于所述空气流量和喷油量，获得所述排气质量流量。
进一步的，所述控制器30，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得氧气消耗量和逃逸氧量；并基于所述氧气消耗量和所述逃逸氧量，获得所述转化效率。
具体的，控制器基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得所述氧气消耗量；以及基于所述排气质量流量和所述第二氧含量，获得所述逃逸氧量。
具体的，所述控制器30，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，利用公式一，获得所述氧消耗量；
所述公式一为：
其中，mcons为所述氧消耗量，mEG为所述排气质量流量，λUs为所述第一氧含量，λDs为所述第二氧含量。
所述控制器30，还用于基于所述排气质量流量和所述第二氧含量，利用公式二，获得所述逃逸氧量；
所述公式二为：
其中，mslip为所述逃逸氧量。
所述控制器30，还用于基于所述氧气消耗量和所述逃逸氧量，利用公式三，获得所转化效率；
所述公式三为：
其中，η为所述转化效率。
通过上述三个公式，即可直接获得氮氧化物吸附装置的转化效率。
进一步的，参照图2，所述排气检测装置还包括输出器60，
所述控制器40，还用于在获得所述转化效率之后，在所述转化效率不超过预设效率阈值时，获得故障信息；
所述输出器60，用于输出所述故障信息。
通常，预设效率阈值可以为30％，用户还可以根据需求设定其他的预设效率阈值。输出器可以是语音输出器、灯光输出器、屏幕显示装置或震动提示装置等，本发明不做限制。例如，输出器可以是指示灯，指示灯设置在仪表盘，用于示出故障信息。
故障信息可以是氮氧化物吸附装置的转换效率较低，第二尾气中氮氧化物的含量较高，故障信息还可以是氮氧化物吸附装置的转换效率较低，氮氧化物吸附装置故障，本发明对故障信息不做限制。
可以理解的是，发动机的工作模式是周期性质的(稀燃模式和浓燃模式周期性交替)，氮氧化物吸附装置的尾气处理过程是周期性的过程，氮氧化物吸附装置的周期性排气处理过程与发动机的周期性工作模式对应。
本申请的排气检测装置的尾气检测过程也是周期性的运行，排气检测过程与氮氧化物吸附装置的尾气处理过程对应。每一个氮氧化物吸附装置的尾气处理过程，均需要进行排气检测过程，获得该排气处理过程总的转化效率；若氮氧化物吸附装置的转化效率超过预设效率阈值，则继续进行下一个排气处理过程，并同时执行排气检测过程；若氮氧化物吸附装置的转化效率不超过预设效率阈值，则输出故障信息，以提示用户执行对应的操作。
本发明技术方案提出了一种排气检测装置，所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器、第二检测器和控制器；其中，所述第一检测器，用于检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；所述第二检测器，用于检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；所述控制器，用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。通过本申请的排气检测装置，车辆可以直接获得氮氧化物吸附装置的转化效率，不需要手动收集车辆氮氧化物吸附装置的尾气，来计算氮氧化物吸附装置的转化效率，本申请的氮氧化物吸附装置的转化效率获得速度快，排气检测装置的检测效率高，所以，本申请的排气检测装置，提高了车辆氮氧化物吸附装置转化效率的检测效率。
参照图3，图3为本发明排气检测方法第一实施例的流程图，用于排气检测装置，所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器、第二检测器和控制器；所述方法包括以下步骤：
步骤S11：利用所述第一检测器检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；
步骤S12：利用所述第二检测器检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；
步骤S13：利用所述控制器基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。
方法过程参照上述描述，此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种排气检测装置，其特征在于，所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器、第二检测器和控制器；其中，
所述第一检测器，用于检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；
所述第二检测器，用于检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；
所述控制器，用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。
2.如权利要求1所述的排气检测装置，其特征在于，所述排气检测装置包括第三检测器和第四检测器；
所述第三检测器，用于检测发动机的空气流量；
所述第四检测器，用于检测所述发动机的喷油量；
所述控制器，还用于在基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率之前，基于所述空气流量和喷油量，获得所述排气质量流量。
3.如权利要求2所述的排气检测装置，其特征在于，
所述控制器，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得氧气消耗量和逃逸氧量；并基于所述氧气消耗量和所述逃逸氧量，获得所述转化效率。
4.如权利要求3所述的排气检测装置，其特征在于，
所述控制器，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，获得所述氧气消耗量；以及基于所述排气质量流量和所述第二氧含量，获得所述逃逸氧量。
5.如权利要求4所述的排气检测装置，其特征在于，
所述控制器，还用于基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述排气质量流量，利用公式一，获得所述氧消耗量；
所述公式一为：
其中，mcons为所述氧消耗量，mEG为所述排气质量流量，λUs为所述第一氧含量，λDs为所述第二氧含量。
6.如权利要求5所述的排气检测装置，其特征在于，
所述控制器，还用于基于所述排气质量流量和所述第二氧含量，利用公式二，获得所述逃逸氧量；
所述公式二为：
其中，mslip为所述逃逸氧量。
7.如权利要求6所述的排气检测装置，其特征在于，
所述控制器，还用于基于所述氧气消耗量和所述逃逸氧量，利用公式三，获得所转化效率；
所述公式三为：
其中，η为所述转化效率。
8.如权利要求1-7中任一项所述的排气检测装置，其特征在于，所述排气检测装置还包括输出器，
所述控制器，还用于在获得所述转化效率之后，在所述转化效率不超过预设效率阈值时，生成故障信息；
所述输出器，用于输出所述故障信息。
9.如权利要求8所述的排气检测装置，其特征在于，所述第一检测器和所述第二检测器均为氧传感器。
10.一种排气检测方法，其特征在于，用于排气检测装置，所述排气检测装置用于具有氮氧化物吸附装置的尾气排气系统，所述排气检测装置包括第一检测器、第二检测器和控制器；所述方法包括以下步骤：
利用所述第一检测器检测进入所述氮氧化物吸附装置之前的第一尾气的第一氧含量；
利用所述第二检测器检测经所述氮氧化物吸附装置过滤之后的第二尾气的第二氧含量；
利用所述控制器基于所述第一氧含量、所述第二氧含量和所述第一尾气的排气质量流量，获得所述氮氧化物吸附装置的转化效率。
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