CN113294230B - 尿素溶液浓度监测方法、装置及scr后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车尾气后处理技术领域，具体公开了一种尿素溶液浓度监测方法，其中，包括：判断尿素箱中是否有尿素溶液；当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；若尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；若尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。本发明还公开了一种尿素溶液浓度监测装置及SCR后处理系统。本发明提供的尿素溶液浓度监测方法可以避免尿素浓度误报。

Description

尿素溶液浓度监测方法、装置及SCR后处理系统
技术领域
本发明涉及汽车尾气后处理技术领域，尤其涉及一种尿素溶液浓度监测方法、尿素溶液浓度监测装置及SCR后处理系统。
背景技术
目前，要使汽车满足越来越严格的排放法规，在内燃机技术进步的同时往往还需要尾气后处理系统的配合。在后处理系统中，SCR系统（SCR，Selective CatalyticReduction）通过往排气中喷射尿素溶液，尿素溶液在高温下分解出NH3，在催化剂作用下，与尾气中的NOX反应，从而消除尾气中的有害成分NOX。SCR系统是由控制单元、尿素箱、尿素泵、喷嘴、SCR催化器以及相关传感器组成。在道路用柴油机国六阶段和非道路四阶段，OBD法规要求后处理系统需要能够诊断出尿素箱内加注的尿素水溶液是否为32.5％浓度合格尿素溶液，以防止用户使用低浓度尿素溶度或者使用水来替换。这就要求后处理控制系统能够诊断出用户使用的尿素水溶液是否满足要求。目前一般是采用尿素品质传感器，利用超声波在不同密度溶液中传播速度不同的原理，通过超声回波的方式来诊断尿素溶液是否满足要求。在SCR系统的使用过程中，如加注尿素溶液时，会使得尿素箱内产生气泡，影响尿素品质传感器测量值，从而导致系统出现误报尿素浓度故障等问题，如果增加品质传感器则会导致SCR系统成本增加。
发明内容
本发明提供了一种尿素溶液浓度监测方法、尿素溶液浓度监测装置及SCR后处理系统，解决相关技术中存在的SCR系统中在尿素溶液加注时容易误报尿素溶液浓度的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种尿素溶液浓度监测方法，其中，包括：
判断尿素箱中是否有尿素溶液；
当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；
若尿素溶液的尿素浓度在浓度阈值范围内，则输出尿素溶液的尿素浓度值；
若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；
若尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态，则输出尿素浓度故障信号；
若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；
若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。
进一步地，所述判断尿素箱中是否有尿素溶液，包括：
获取尿素箱中的尿素液位检测值；
将所述尿素液位检测值与预设最低液位阈值进行比较；
当所述尿素液位检测值小于或者等于所述预设最低液位阈值时，判定所述尿素箱中没有尿素溶液；
当所述尿素液位检测值大于所述预设最低液位阈值时，判定所述尿素箱中有尿素溶液。
进一步地，所述当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内，包括：
获取尿素溶液的尿素浓度；
将所述尿素溶液的尿素浓度与浓度阈值范围进行比较，以判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内。
进一步地，所述浓度阈值范围为28%~36%。
进一步地，所述若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性，包括：
记录所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内的液位变化量；
将所述液位变化量与预设液位变化量阈值进行比较；
若所述液位变化量小于或者等于所述预设液位变化量阈值，则判定所述尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态；
若所述液位变化量大于所述预设液位变化量阈值，则判定所述尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态。
进一步地，所述若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中，包括：
记录所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内的液位变化量；
若所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内处于持续增加且最终稳定的状态，则判定所述尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中。
作为本发明的另一个方面，提供一种尿素溶液浓度监测装置，用于实现前文所述的尿素溶液浓度监测方法，其中，所述尿素溶液浓度监测装置包括：
第一判断模块，用于判断尿素箱中是否有尿素溶液；
第二判断模块，用于当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；
第一输出模块，用于若尿素溶液的尿素浓度在浓度阈值范围内，则输出尿素溶液的尿素浓度值；
第三判断模块，用于若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；
第二输出模块，用于若尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态，则输出尿素浓度故障信号；
第四判断模块，用于若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；
锁定模块，用于若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。
作为本发明的另一个方面，提供一种SCR后处理系统，其中，包括：尿素溶液检测装置和前文所述的尿素溶液浓度监测装置，所述尿素溶液检测装置与所述尿素溶液浓度监测装置通信连接，所述尿素溶液检测装置能够检测尿素溶液的液位和尿素溶液的浓度，所述尿素溶液浓度监测装置能够对尿素箱中处于加注过程中的尿素溶液的浓度进行监测。
进一步地，所述尿素溶液检测装置包括尿素品质传感器。
进一步地，所述尿素溶液浓度监测装置包括单片机。
本发明提供的尿素溶液浓度监测方法，可以通过读取尿素液位变化情况，判断尿素是否处于加注状态，从而避免上述尿素浓度误报的问题。另外，本发明提供的尿素溶液浓度监测方法逻辑简单可靠，对防止尿素溶液浓度的误判直接有效，检测速度快；借助尿素品质传感器本身的功能，无需增加其它硬件，降低运用成本；提高了对已知信息的利用率，同时确保系统具有较高的监测精度。
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。
图1为本发明提供的尿素溶液浓度监测方法的流程图。
图2为本发明提供的尿素溶液浓度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溶液浓度监测方法，图1是根据本发明实施例提供的尿素溶液浓度监测方法的流程图，如图1所示，包括：
S110、判断尿素箱中是否有尿素溶液；
在本发明实施例中，如图2所示，获取尿素箱中的尿素液位检测值；
将所述尿素液位检测值与预设最低液位阈值进行比较；
当所述尿素液位检测值小于或者等于所述预设最低液位阈值时，判定所述尿素箱中没有尿素溶液；
当所述尿素液位检测值大于所述预设最低液位阈值时，判定所述尿素箱中有尿素溶液。
应当理解的是，可以通过尿素箱中的尿素品质传感器检测尿素箱中的奶偶素液位检测值，将该尿素液位检测值与尿素箱中的预设最低液位阈值进行比较，若尿素液位检测值低于预设最低液位阈值，则表示尿素箱液位为空，结束尿素品质的故障诊断。
S120、当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；
在本发明实施例中，获取尿素溶液的尿素浓度；
将所述尿素溶液的尿素浓度与浓度阈值范围进行比较，以判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内。
在本发明实施例中，所述浓度阈值范围为28%~36%。
S130、若尿素溶液的尿素浓度在浓度阈值范围内，则输出尿素溶液的尿素浓度值；
应当理解的是，正常的车用尿素溶液浓度为32.5%，若溶液浓度值位于28%~36%之间，则表示尿素浓度正常，记录该合理浓度值，并向CAN线发出相关报文；若浓度值不在上述区间，进入下一步。
S140、若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；
在本发明实施例中，记录所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内的液位变化量；
将所述液位变化量与预设液位变化量阈值进行比较；
若所述液位变化量小于或者等于所述预设液位变化量阈值，则判定所述尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态；
若所述液位变化量大于所述预设液位变化量阈值，则判定所述尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态。
S150、若尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态，则输出尿素浓度故障信号；
应当理解的是，可以读取持续时间段内的尿素溶液的液位高度值，在该持续时间段内，若液位变化量不超过预设液位变化量阈值，则说明车辆运行平稳，且尿素箱无漏液或无正在加注尿素溶液的情况，此时可以向CAN线发出尿素溶液浓度异常的相关故障报文。
需要说明的是，此处的持续时间段可以为1分钟，具体时间长短可以根据需求进行设置，并不做限定。
若在持续时间段内尿素溶液的液位变化量超过预设液位变化量阈值，则进入下一步。
S160、若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；
在本发明实施例中，记录所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内的液位变化量；
若所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内处于持续增加且最终稳定的状态，则判定所述尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中。
应当理解的是，若在持续时间段内，尿素溶液的液位处于持续升高的状态，且最终能够稳定在一定的高度，则判定尿素箱内的尿素溶液在该过程中有加注尿素的情况。
S170、若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。
应当理解的是，当确定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中时，为避免加注过程中产生的气泡，影响尿素品质传感器对尿素浓度的诊断，锁定前序判断流程中读取的合理尿素浓度值，来替代当前判断步骤中获取的尿素浓度值，从而防止系统误报故障。锁定原来合理浓度值的时间大于锁定预设时间时，进入到前序流程，重新监测尿素浓度，并判断该浓度是否合理。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度即为步骤S120中获取到的尿素溶液的尿素浓度。
如果当前尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次获取到的尿素溶液的尿素浓度进行锁定，并达到锁定预设时间后，再返回重新获取尿素溶液的尿素浓度，且该锁定预设时间是大于尿素溶液的加注时间的，即在锁定预设时间后，尿素溶液已经完成了加注，而在该锁定预设时间里不会输出尿素浓度值，以免尿素浓度误报，直至完成加注后，才会重新检测加注完成后的尿素浓度并输出。
因此，本发明实施例提供的尿素溶液浓度监测方法，依据超声波在不同密度的溶液中传播速度不同的原理，尿素品质传感器采用向尿素溶液发射超声波，同时接收超声回波的方式，来判断尿素溶液的密度，即浓度。车辆在加注尿素溶液时，尿素箱中产生的气泡会影响超声波的传播速度，从而导致尿素品质传感器读取的浓度值出现偏差，误报出故障。但同时，尿素品质传感器可以读取到尿素液位信息，而车辆在加注尿素时，尿素液位必然是不断上升，并最终保持在一定高度的。综上，本发明实施例提供的尿素溶液浓度监测方法，可以通过读取尿素液位变化情况，判断尿素是否处于加注状态，从而避免上述尿素浓度误报的问题。另外，该实施例提供的尿素溶液浓度监测方法逻辑简单可靠，对防止尿素溶液浓度的误判直接有效，检测速度快；借助尿素品质传感器本身的功能，无需增加其它硬件，降低运用成本；提高了对已知信息的利用率，同时确保系统具有较高的监测精度。
作为本发明的另一实施例，提供一种尿素溶液浓度监测装置，用于实现前文所述的尿素溶液浓度监测方法，其中，所述尿素溶液浓度监测装置包括：
第一判断模块，用于判断尿素箱中是否有尿素溶液；
第二判断模块，用于当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；
第一输出模块，用于若尿素溶液的尿素浓度在浓度阈值范围内，则输出尿素溶液的尿素浓度值；
第三判断模块，用于若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；
第二输出模块，用于若尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态，则输出尿素浓度故障信号；
第四判断模块，用于若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；
锁定模块，用于若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。
本发明实施例提供的尿素溶液浓度监测装置，可以通过读取尿素液位变化情况，判断尿素是否处于加注状态，从而避免上述尿素浓度误报的问题。
关于尿素溶液浓度监测装置的具体工作原理可以参照前文的尿素溶液浓度监测方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的另一实施例，提供一种SCR后处理系统，其中，包括：尿素溶液检测装置和前文所述的尿素溶液浓度监测装置，所述尿素溶液检测装置与所述尿素溶液浓度监测装置通信连接，所述尿素溶液检测装置能够检测尿素溶液的液位和尿素溶液的浓度，所述尿素溶液浓度监测装置能够对尿素箱中处于加注过程中的尿素溶液的浓度进行监测。
本发明实施例提供的SCR后处理系统，由于采用了前文的尿素溶液浓度监测装置，可以通过读取尿素液位变化情况，判断尿素是否处于加注状态，从而避免上述尿素浓度误报的问题。
优选地，所述尿素溶液检测装置包括尿素品质传感器。
优选地，所述尿素溶液浓度监测装置包括单片机。
关于SCR后处理系统的具体结构组成以及工作原理为本领域技术人员所熟知，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)

1.一种尿素溶液浓度监测方法，其特征在于，包括：
判断尿素箱中是否有尿素溶液；
当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；
若尿素溶液的尿素浓度在浓度阈值范围内，则输出尿素溶液的尿素浓度值；
若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；
若尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态，则输出尿素浓度故障信号；
若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；
若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。
2.根据权利要求1所述的尿素溶液浓度监测方法，其特征在于，所述判断尿素箱中是否有尿素溶液，包括：
获取尿素箱中的尿素液位检测值；
将所述尿素液位检测值与预设最低液位阈值进行比较；
当所述尿素液位检测值小于或者等于所述预设最低液位阈值时，判定所述尿素箱中没有尿素溶液；
当所述尿素液位检测值大于所述预设最低液位阈值时，判定所述尿素箱中有尿素溶液。
3.根据权利要求1所述的尿素溶液浓度监测方法，其特征在于，所述当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内，包括：
获取尿素溶液的尿素浓度；
将所述尿素溶液的尿素浓度与浓度阈值范围进行比较，以判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内。
4.根据权利要求3所述的尿素溶液浓度监测方法，其特征在于，所述浓度阈值范围为28%~36%。
5.根据权利要求1所述的尿素溶液浓度监测方法，其特征在于，所述若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性，包括：
记录所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内的液位变化量；
将所述液位变化量与预设液位变化量阈值进行比较；
若所述液位变化量小于或者等于所述预设液位变化量阈值，则判定所述尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态；
若所述液位变化量大于所述预设液位变化量阈值，则判定所述尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态。
6.根据权利要求1所述的尿素溶液浓度监测方法，其特征在于，所述若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中，包括：
记录所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内的液位变化量；
若所述尿素箱内的尿素溶液在持续时间段内处于持续增加且最终稳定的状态，则判定所述尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中。
7.一种尿素溶液浓度监测装置，用于实现权利要求1至6中任意一项所述的尿素溶液浓度监测方法，其特征在于，所述尿素溶液浓度监测装置包括：
第一判断模块，用于判断尿素箱中是否有尿素溶液；
第二判断模块，用于当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；
第一输出模块，用于若尿素溶液的尿素浓度在浓度阈值范围内，则输出尿素溶液的尿素浓度值；
第三判断模块，用于若尿素溶液的尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；
第二输出模块，用于若尿素箱内的尿素溶液的液位处于稳定状态，则输出尿素浓度故障信号；
第四判断模块，用于若尿素箱内的尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；
锁定模块，用于若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。
8.一种SCR后处理系统，其特征在于，包括：尿素溶液检测装置和权利要求7所述的尿素溶液浓度监测装置，所述尿素溶液检测装置与所述尿素溶液浓度监测装置通信连接，所述尿素溶液检测装置能够检测尿素溶液的液位和尿素溶液的浓度，所述尿素溶液浓度监测装置能够对尿素箱中处于加注过程中的尿素溶液的浓度进行监测。
9.根据权利要求8所述的SCR后处理系统，其特征在于，所述尿素溶液检测装置包括尿素品质传感器。
10.根据权利要求8所述的SCR后处理系统，其特征在于，所述尿素溶液浓度监测装置包括单片机。
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