CN113356975A - 一种尿素喷嘴保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尿素喷嘴保护方法；包括：若当前工况下的排气温度a大于温度设定值Ⅰ、且经计算获得的排气流量大于流量设定值Ⅱ时；继续判断是否存在导致尿素喷射异常的条件；若存在，对发动机进行限扭，同时发出报警提示；若不存在，根据当前工况下的排气温度a及在设定温度范围内的持续时间t进行加喷；加喷后，在设定的时间步长λ内、Nox浓度b大于浓度设定值Ⅲ、且持续时间T大于时间设定值Ⅳ时，则按照一定的步长进行减喷直至Nox浓度符合标准，然后返回初始步骤；否则，直接返回初始步骤。本发明可在尿素喷射异常、排气温度较高时，在满足排放标准的前提下对尿素喷嘴进行有效保护，延长尿素喷嘴使用寿命，降低尿素喷嘴故障率。

Description

一种尿素喷嘴保护方法
技术领域
本发明属于发送机后处理技术领域，尤其涉及一种尿素喷嘴保护方法。
背景技术
满足国六排放标准的柴油机后处理系统通常包括SCR(选择催化还原器)，通过尿素喷嘴进行尿素喷射，来消除氮氧化物。其中，处于高温模式下的尿素喷嘴通常需要通过水循环或增加尿素喷射来进行冷却；若尿素喷射系统出现故障，影响尿素喷嘴正常喷射后，尿素喷嘴处于高温模式(再生或高温工况运行)时无法得到充足冷却，后处理系统的高温会对喷嘴产生损伤，如喷嘴电磁阀烤化、喷嘴喷孔烧蚀等，进而导致喷嘴无法正常工作、发动机排放超标等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在问题，本发明的目的在于提供一种尿素喷嘴保护方法，可在尿素喷射异常、排气温度较高时，在满足排放标准的前提下对尿素喷嘴进行有效保护，延长了尿素喷嘴使用寿命，降低了尿素喷嘴故障率。
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种尿素喷嘴保护方法，所述保护方法包括：
S1、若发动机ECU判定当前工况下的排气温度a大于温度设定值Ⅰ、且经计算获得的排气流量大于流量设定值Ⅱ时，开启尿素喷嘴的监控保护并执行步骤S2；否则，直接执行步骤S6；
S2、所述发动机ECU判断当前工况下是否存在导致尿素喷射异常的条件，若存在，则判定尿素喷嘴无法正常喷射并执行步骤S3；若不存在，则判定尿素喷嘴可正常喷射并执行步骤S4；
S3、所述发动机ECU对发动机进行限扭，同时发出报警提示；
S4、所述发动机ECU根据当前工况下的所述排气温度a及在设定温度范围内的持续时间t，获得尿素加喷系数；实际尿素喷射量等于喷射标定值A×尿素加喷系数，尿素喷射系统按照所述实际尿素喷射量进行尿素喷射；
S5、尿素加喷后，所述发动机ECU按照设定的时间步长λ对SCR后处理系统下游的Nox浓度b进行超标判断；
当判定所述Nox浓度b大于浓度设定值Ⅲ、且持续时间T大于时间设定值Ⅳ时，则按照一定的步长进行减喷、且减喷后的尿素喷射量大于所述喷射标定值A，直至所述Nox浓度b小于等于所述浓度设定值Ⅲ，然后返回步骤S1；否则，直接返回步骤S1；
其中，所述时间设定值Ⅳ小于所述时间步长λ；
S6、结束尿素喷嘴的监控保护。
进一步，步骤S4具体包括：
所述排气温度a在设定温度范围(ai-1，ai)内、且在该设定温度范围内的所述持续时间t超过设定时间ti-1时，所述发动机ECU获得的所述尿素加喷系数为ni-1；此时所述实际尿素喷射量等于喷射标定值A×ni-1；
其中：i为大于1的正整数；
ai＞ai-1＞amax＞所述温度设定值Ⅰ；
ni＞ni-1；
设定时间ti-1≥设定时间ti。
进一步，导致尿素喷射异常的条件包括:尿素解冻失败、尿素泵建压失败、尿素喷嘴卡滞或/和尿素喷射系统泄漏。
进一步，所述发动机ECU基于尿素箱温度传感器获得当前工况下的尿素温度，当所述尿素温度小于设定温度时，则判定尿素解冻失败。
进一步，所述发动机ECU基于尿素泵压力传感器获得当前工况下的尿素泵压力，当所述尿素泵压力达到压力设定值、且压力波动在设定范围内时，则判定尿素泵建压成功；否则，判定尿素泵建压失败。
进一步，所述发动机ECU获取尿素喷嘴驱动机构的电感参数，当所述电感参数变小时，则判定尿素喷嘴卡滞。
进一步，当尿素泵建压时，尿素泵占空比高于占空比设定值，则判定所述尿素喷射系统泄漏。
进一步，所述SCR后处理系统上游的排气处理管段上设有排气温度传感器，所述发动机ECU基于所述排气温度传感器获得所述排气温度a；
所述SCR后处理系统下游的排气处理管段上设有Nox浓度传感器，所述发动机ECU基于所述Nox浓度传感器获得所述Nox浓度b。
进一步，所述尿素喷射系统包括尿素箱、尿素泵、尿素管路和所述尿素喷嘴；所述尿素箱温度传感器设置于所述尿素箱上，所述尿素泵压力传感器设置于所述尿素泵上。
由于采用了上述技术方案，取得的有益效果如下：
本发明尿素喷嘴保护方法，包括：当当前工况下的排气温度a大于温度设定值Ⅰ、且经计算获得的排气流量大于流量设定值Ⅱ时；继续判断是否存在导致尿素喷射异常的条件；若存在，发动机ECU对发动机进行限扭，同时发出报警提示；若不存在，发动机ECU根据当前工况下的排气温度a及在设定温度范围内的持续时间t，获得尿素加喷系数；尿素加喷后，当发动机ECU在设定的时间步长λ内判定Nox浓度b大于浓度设定值Ⅲ、且持续时间T大于时间设定值Ⅳ时，则按照一定的步长进行减喷、且减喷后的尿素喷射量大于喷射标定值A，直至Nox浓度符合标准，然后返回初始步骤；否则，直接返回初始步骤。
本发明在存在导致尿素喷射异常的条件时，不允许尿素喷嘴长期进入高温模式(再生或高温工况运行)，同时通过限扭来降低排气温度，并发出报警提示，以避免在冷却不足的情况下后处理系统的高温对尿素喷嘴产生损伤。当尿素喷嘴正常喷射时，考虑到长时间运行高温工况、或再生，同样可能导致尿素喷嘴受损，本身发明增加了“根据当前工况下的排气温度a及在设定温度范围内的持续时间t进行不同幅度的尿素加喷”的步骤，通过加喷尿素来增大冷却效果，对尿素喷嘴进行有效保护，加喷过程中对Nox浓度b进行监控，避免出现过量的尿素造成氨泄漏及排放超标问题。
综上所述，可在尿素喷射异常、排气温度较高时，在满足排放标准的前提下对尿素喷嘴进行有效保护，延长了尿素喷嘴使用寿命，降低了尿素喷嘴故障率。
附图说明
图1是本发明尿素保护方法的流程图；
图2是本发明尿素保护系统的原理框图；
图中：1-SCR后处理系统，2-尿素喷嘴，3-排气温度传感器，4-尿素箱，5-尿素箱温度传感器，6-尿素泵，7-尿素泵压力传感器，8-尿素管路，9-Nox浓度传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，本发明描述的实施例仅仅是为了便于简化描述，不能理解为对本发明的限制。
由图1和图2共同所示，本实施例公开了一种尿素喷嘴保护系统；包括SCR后处理系统1和尿素喷射系统，其中尿素喷射系统包括尿素箱4、设置于尿素箱4上的尿素箱温度传感器5、尿素泵6、设置于尿素泵6上的尿素泵压力传感器7、尿素管路8以及朝向SCR后处理系统1喷射尿素溶液的尿素喷嘴2；SCR后处理系统1上游的排气处理管段上设有排气温度传感器3，SCR后处理系统1下游的排气处理管段上设有Nox浓度传感器9。其中，发动机ECU基于排气温度传感器3获得排气温度a；基于Nox浓度传感器9获得SCR后处理系统1下游的Nox浓度b。上述具体结构的设置位置与现有技术相同，在此不做赘述。
本实施例还公开了一种尿素喷嘴保护方法，基于上述尿素喷嘴保护系统实施；该保护方法具体包括：
S1、若发动机ECU判定当前工况下的排气温度a大于温度设定值Ⅰ、且经计算获得的排气流量大于流量设定值Ⅱ时，开启尿素喷嘴2的监控保护并执行步骤S2；否则，直接执行步骤S6。
S2、发动机ECU判断当前工况下是否存在导致尿素喷射异常的条件，若存在，则判定尿素喷嘴2无法正常喷射并执行步骤S3；若不存在，则判定尿素喷嘴2可正常喷射并执行步骤S4。
1)尿素结冰时会影响尿素喷嘴2的正常喷射；2)尿素喷嘴2喷射时，需要尿素泵6对尿素进行建压，建压失败会影响尿素喷嘴2的正常喷射；3)尿素喷嘴2卡滞通常会导致尿素无法正常喷射；4)尿素喷射系统若有泄漏，则会对尿素喷嘴2的喷射产生影响。因此，本实施例中，导致尿素喷射异常的条件包括:尿素解冻失败、尿素泵建压失败、尿素喷嘴卡滞或/和尿素喷射系统泄漏。至少存在一个上述条件，就判定尿素喷嘴2无法正常喷射，只有四个条件都不存在，才可判定尿素喷嘴2可正常喷射。
S3、发动机ECU对发动机进行限扭，同时发出报警提示。
通过限扭来降低排气温度，如限制扭矩为正常状态的一定百分比，同时发动机ECU发出报警提示(语音或文字)至车辆仪表，提醒车主进行及时故障处理，以避免在冷却不足的情况下后处理系统的高温对尿素喷嘴2产生损伤。
S4、发动机ECU根据当前工况下的排气温度a及在设定温度范围内的持续时间t，获得尿素加喷系数；实际尿素喷射量等于喷射标定值A×尿素加喷系数，尿素喷射系统按照实际尿素喷射量进行尿素喷射。
S5、尿素加喷后，发动机ECU按照设定的时间步长λ对SCR后处理系统1下游的Nox浓度b进行超标判断；
当判定Nox浓度b大于浓度设定值Ⅲ、且持续时间T大于时间设定值Ⅳ时，则按照一定的步长进行减喷(每次减喷一定的量或者每次按一定的百分比减喷)、且减喷后的尿素喷射量大于喷射标定值A，直至Nox浓度b小于等于浓度设定值Ⅲ(满足排放需求)，然后返回步骤S1；否则，直接返回步骤S1；
其中，时间设定值Ⅳ小于时间步长λ。
S6、结束尿素喷嘴2的监控保护。
本实施例中，步骤S4具体包括：当排气温度a在设定温度范围(ai-1，ai)内、且在该设定温度范围内的持续时间t超过设定时间ti-1时，发动机ECU获得的尿素加喷系数为ni-1；此时实际尿素喷射量等于喷射标定值A×ni-1；其中：i为大于1的正整数；ai＞ai-1＞amax＞温度设定值Ⅰ，其中，amax为预设的排气温度最大限值；ai为设定温度范围内的临界值；ni＞ni-1；设定时间ti-1≥设定时间ti。
(根据预先标定出的Curve来获得尿素加喷系数，对各种高温工况区间进行不同幅度的尿素加喷；加喷构思为：排气温度a越大，尿素加喷系数ni越大，排气温度a越大，则对应的设定时间ti越短)。
为了能够清楚的表达本发明“对各种高温工况区间进行不同幅度的尿素加喷”的构思，下面以具体数据进行说明：
排气温度a1的设定值为400℃，排气温度a2的设定值为500℃，排气温度a3的设定值为550℃，排气温度a4的设定值为600℃；对应的设定时间t1的设定值为10s,设定时间t2的设定值为8s,设定时间t3的设定值为7s,设定时间t4的设定值为6s。
当排气温度a在设定温度范围(400℃，500℃)内、且在该设定温度范围内的持续时间t超过10s时，发动机ECU基于预选标定Curve获得的尿素加喷系数为n1(1.1)；此时实际尿素喷射量等于喷射标定值A×1.1。
当排气温度a在设定温度范围(500℃，550℃)内、且在该设定温度范围内的持续时间t超过8s时，发动机ECU基于预选标定Curve获得的尿素加喷系数为n2(1.15)；此时实际尿素喷射量等于喷射标定值A×1.15。
当排气温度a在设定温度范围(550℃，600℃)内、且在该设定温度范围内的持续时间t超过6s时，发动机ECU基于预选标定Curve获得的尿素加喷系数为n2(1.2)；此时实际尿素喷射量等于喷射标定值A×1.2。
依次类推，在不同设定温度范且超出该范围内对应的设定时间，进行不同幅度的加喷。
需要说明的是，上述这些具体数值仅是示例性的，并非仅有这些数值是适用的。
本实施例中，发动机ECU基于尿素箱温度传感器5获得当前工况下的尿素温度，当尿素温度小于设定温度时，则判定尿素解冻失败；否则，判定尿素解冻成功。
发动机ECU基于尿素泵压力传感器7获得当前工况下的尿素泵压力，当尿素泵压力达到压力设定值、且压力波动在设定范围内时，则判定尿素泵建压成功；否则，判定尿素泵建压失败。
发动机ECU获取尿素喷嘴驱动机构(电磁阀)的电感参数，当电感参数变小时，则判定尿素喷嘴卡滞。
当尿素泵6建压时，尿素泵6的占空比高于占空比设定值，则判定尿素喷射系统(主要是尿素泵6或尿素管路8)泄漏。
本发明存在导致尿素喷射异常的条件时，不允许尿素喷嘴2长期进入高温模式(再生或高温工况运行)，同时通过限扭来降低排气温度，并发出报警提示，以避免在冷却不足的情况下后处理系统的高温对尿素喷嘴2产生损伤。当尿素喷嘴2正常喷射时，考虑到长时间运行高温工况、或再生，同样可能导致尿素喷嘴2受损，本身发明增加了“根据当前工况下的排气温度a及在设定温度范围内的持续时间t进行不同幅度的尿素加喷”的步骤，通过加喷尿素来增大冷却效果，对尿素喷嘴2进行有效保护，加喷过程中对Nox浓度b进行监控，避免出现过量的尿素造成氨泄漏及排放超标问题。
综上所述，可在尿素喷射异常、排气温度较高时，在满足排放标准的前提下对尿素喷嘴进行有效保护，延长了尿素喷嘴使用寿命，降低了尿素喷嘴故障率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种尿素喷嘴保护方法，其特征在于，所述保护方法包括：
S1、若发动机ECU判定当前工况下的排气温度a大于温度设定值Ⅰ、且经计算获得的排气流量大于流量设定值Ⅱ时，开启尿素喷嘴的监控保护并执行步骤S2；否则，直接执行步骤S6；
S2、所述发动机ECU判断当前工况下是否存在导致尿素喷射异常的条件，若存在，则判定尿素喷嘴无法正常喷射并执行步骤S3；若不存在，则判定尿素喷嘴可正常喷射并执行步骤S4；
S3、所述发动机ECU对发动机进行限扭，同时发出报警提示；
S4、所述发动机ECU根据当前工况下的所述排气温度a及在设定温度范围内的持续时间t，获得尿素加喷系数；实际尿素喷射量等于喷射标定值A×尿素加喷系数，尿素喷射系统按照所述实际尿素喷射量进行尿素喷射；
S5、尿素加喷后，所述发动机ECU按照设定的时间步长λ对SCR后处理系统下游的Nox浓度b进行超标判断；
当判定所述Nox浓度b大于浓度设定值Ⅲ、且持续时间T大于时间设定值Ⅳ时，则按照一定的步长进行减喷、且减喷后的尿素喷射量大于所述喷射标定值A，直至所述Nox浓度b小于等于所述浓度设定值Ⅲ，然后返回步骤S1；否则，直接返回步骤S1；
其中，所述时间设定值Ⅳ小于所述时间步长λ；
S6、结束尿素喷嘴的监控保护。
2.根据权利要求1所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
所述排气温度a在设定温度范围(ai-1，ai)内、且在该设定温度范围内的所述持续时间t超过设定时间ti-1时，所述发动机ECU获得的所述尿素加喷系数为ni-1；此时所述实际尿素喷射量等于喷射标定值A×ni-1；
其中：i为大于1的正整数；
ai＞ai-1＞amax＞所述温度设定值Ⅰ；
ni＞ni-1；
设定时间ti-1≥设定时间ti。
3.根据权利要求1所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，导致尿素喷射异常的条件包括:尿素解冻失败、尿素泵建压失败、尿素喷嘴卡滞或/和尿素喷射系统泄漏。
4.根据权利要求3所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，所述发动机ECU基于尿素箱温度传感器获得当前工况下的尿素温度，当所述尿素温度小于设定温度时，则判定尿素解冻失败。
5.根据权利要求3所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，所述发动机ECU基于尿素泵压力传感器获得当前工况下的尿素泵压力，当所述尿素泵压力达到压力设定值、且压力波动在设定范围内时，则判定尿素泵建压成功；否则，判定尿素泵建压失败。
6.根据权利要求3所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，所述发动机ECU获取尿素喷嘴驱动机构的电感参数，当所述电感参数变小时，则判定尿素喷嘴卡滞。
7.根据权利要求3所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，当尿素泵建压时，尿素泵占空比高于占空比设定值，则判定所述尿素喷射系统泄漏。
8.根据权利要求1所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，所述SCR后处理系统上游的排气处理管段上设有排气温度传感器，所述发动机ECU基于所述排气温度传感器获得所述排气温度a；
所述SCR后处理系统下游的排气处理管段上设有Nox浓度传感器，所述发动机ECU基于所述Nox浓度传感器获得所述Nox浓度b。
9.根据权利要求1所述的尿素喷嘴保护方法，其特征在于，所述尿素喷射系统包括尿素箱、尿素泵、尿素管路和所述尿素喷嘴；所述尿素箱温度传感器设置于所述尿素箱上，所述尿素泵压力传感器设置于所述尿素泵上。
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