CN117588291B - 一种尿素品质在线监测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种尿素品质在线监测方法。通过实时监测尿素液位数据，判定尿素加注时刻，然后实时采集车辆数据，根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量，根据每组数据的NH3喷射量和采样时间计算每组数据的尿素喷射量影响因子；根据每组数据的尿素喷射量影响因子与预设尿素喷射量影响因子的差值，得到每组数据的尿素喷射偏差因子；根据每组数据的尿素喷射偏差因子计算每组数据的尿素喷射偏差因子平均值；比较尿素喷射偏差因子平均值与尿素喷射偏差因子阈值，最终判定尿素品质。该方法实时、准确的判定所添加尿素的品质，降低整车生产、维修等成本，从根本上规避了传感器老化和损坏的风险。
Description
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种尿素品质在线监测方法。
背景技术
为了满足更严格的排放限值要求，采用尿素作为氨气提供源的选择性催化还原（SCR）系统被认为是达到国六重型柴油车氮氧化物排放标准的主要技术之一。
SCR系统中，喷入的尿素溶液在高温尾气环境下水解成氨气、水和二氧化碳。氨作为还原剂在催化剂的作用下将尾气中的NOx还原成氮气和水，从而有效减少了柴油车的氮氧化物排放。尿素品质对于柴油车的排放控制至关重要。尿素浓度偏低会导致NOx转化效率降低，而尿素浓度偏高则会导致氨泄漏，从而引起二次污染。因此，实时检测尿素品质，确保尿素品质符合标准要求，对于维护SCR系统的性能和柴油车排放控制至关重要。
当前，柴油车主要在SCR系统中安装尿素品质传感器来对尿素品质进行检测。然而，通过传感器对尿素品质进行检测时有以下问题：
车辆必须已安装传感器才能使用其进行尿素品质检测，增加了整车生产成本；传感器是物理器件，存在老化和损坏的风险，这无形中增加了SCR系统出现故障的风险。因此，亟需一种成本低、故障风险低的尿素品质监测方法，能够实时的监测尿素品质。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种尿素品质在线监测方法，成本低、故障风险低，检测精度高，包括如下步骤：
实时监测尿素液位数据，通过比较相邻尿素液位评估窗口的液位数据，判定尿素加注时刻t0；
从所述尿素加注时刻t0开始，以预设时间间隔Δt、预设采样时长T实时采集车辆K组数据，每组数据包括采样时间、尿素喷射量，所述采样时间为采样的时刻点；
根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量；
根据所述每组数据的NH3喷射量和采样时间计算每组数据的尿素喷射量影响因子；
根据每组数据的尿素喷射量影响因子与预设尿素喷射量影响因子的差值，得到每组数据的尿素喷射偏差因子；
根据所述每组数据的尿素喷射偏差因子计算K1组数据的尿素喷射偏差因子平均值，所述K1为所述K组数据经过剔除异常组后剩余数据的组数；
将所述尿素喷射偏差因子平均值与尿素喷射偏差因子阈值进行比较，根据比较结果判定尿素品质。
进一步地，所述根据所述每组数据的NH3喷射量和采样时间计算每组数据的尿素喷射量影响因子，包括：
所述每组数据还包括选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量；
根据每组数据的NH3喷射量和采样时间确定尿素喷射量影响因子评估窗口和尿素喷射量影响因子评估窗口数量M，所述尿素喷射量影响因子评估窗口是指NH3喷射量累计达到第一质量阈值的时间间隔；
根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量、选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量和NH3喷射量，计算每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子；
根据每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子确定每组数据的尿素喷射量影响因子：
若1≤i≤M,则第i组数据对应的尿素喷射量影响因子=/>，其中，/>为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子；
若i>M,则=/>，/>为第M个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子。
进一步地，所述根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量、选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量和NH3喷射量，计算每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子，计算公式为：
(1)
其中，为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口内NH3喷射量累加和，为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口内选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量与选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量的差的累加和。
进一步地，所述根据每组数据的NH3喷射量和采样时间确定尿素喷射量影响因子评估窗口和尿素喷射量影响因子评估窗口数量M，包括：
确定尿素喷射量影响因子评估窗口，将所述每组数据中NH3喷射量按照所述采样时间的先后顺序累加，当NH3喷射量累加值首次到达第一质量阈值时，记录此时的采样时间tNH3-1，将t0至tNH3-1的时间间隔记作第一个尿素喷射量影响因子评估窗口；
从tNH3-1+Δt开始，继续将剩余数据中NH3喷射量按照所述采样时间的先后顺序累加，当NH3喷射量累加值首次到达第一质量阈值时，记录此时的采样时间tNH3-2，将tNH3-1+Δt至tNH3-2的时间间隔记作第二个尿素喷射量影响因子评估窗口，以此类推，直到所述每组数据的最后一组数据结束计算，获得尿素喷射量影响因子评估窗口的数量M。
进一步地，采集的每组数据还包括选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机进气量以及发动机燃料流量；
在所述根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量之前，包括根据所述选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机进气量以及发动机燃料流量对每组数据进行预处理，所述预处理包括：
将所述每组数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度的负值、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度的负值、发动机进气量的负值、发动机燃料流量的负值、尿素喷射量的负值均置为0；
剔除尿素喷射量大于尿素喷射量阈值的异常组、选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度高于选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度阈值的异常组、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度高于选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度阈值的异常组。
进一步地，每组数据还包括选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率；
在所述根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量之后，包括根据选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率进行清洗处理，所述清洗处理包括：
剔除所述选择性催化还原装置上游排气温度小于第一排温阈值的异常组和所述选择性催化还原装置上游排气温度大于第二排温阈值的异常组；
剔除所述排气流量小于第一排气流量阈值的异常组和所述排气流量大于第二排气流量阈值的异常组；
将所述选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差中负值置为0；
剔除所述氮氧化物转化效率低于氮氧化物转化效率下限阈值的异常组。
进一步地，所述每组数据还包括选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率，其中氮氧化物转化效率的计算步骤包括：
根据所述排气流量、所述选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度以及选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度，获得选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量；
根据每组数据的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和采样时间确定氮氧化物转化效率评估窗口和氮氧化物转化效率评估窗口数量N，所述氮氧化物转化效率评估窗口是指选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累计达到第二质量阈值的时间间隔；
根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量，计算每个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率；
根据每个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率确定每组数据的氮氧化物转化效率：
若1≤j≤N,则第j组数据中氮氧化物转化效率 组j=/>，其中，/>为第j个氮氧化物转化效率评估窗口中氮氧化物转化效率；
若j>N,则 组j=/>，/>为第N个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率。
进一步地，所述根据每组数据的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和采样时间确定氮氧化物转化效率评估窗口和氮氧化物转化效率评估窗口数量N，包括：
确定氮氧化物转化效率评估窗口，将所述每组数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量按照所述采样时间的先后顺序累加，当选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加值首次到达第二质量阈值时，记录此时的采样时间tNOx-1，将t0至tNOx-1的时间间隔记作第一个氮氧化物转化效率评估窗口；
从tNOx-1+Δt开始，继续将剩余数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量按照所述采样时间的先后顺序累加，当选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加值首次到达第二质量阈值时，记录此时的采样时间tNOx-2，将tNOx-1+Δt至tNOx-2的时间间隔记作第二个氮氧化物转化效率评估窗口；以此类推，直到所述每组数据的最后一组数据结束计算，获得氮氧化物转化效率评估窗口数量N。
进一步地，所述实时监测尿素液位数据，通过比较相邻尿素液位评估窗口的液位数据，判定尿素加注时刻t0，步骤如下：
实时获取所述尿素液位数据；
计算当前尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值；
比较所述当前尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值与上一个尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值的尿素液位差值：
若所述尿素液位差值大于尿素液位差阈值，则判定当前尿素液位评估窗口的最后时刻为所述尿素加注时刻；
若所述尿素液位差值小于等于所述尿素液位差阈值，则继续计算下一个尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值。
进一步地，所述尿素喷射偏差因子阈值设为0.02。
本申请实施例具有以下技术效果：
本申请公开了一种尿素品质在线监测方法，通过实时监测尿素液位数据，通过比较相邻尿素液位评估窗口的液位数据，判定尿素加注时刻t0；从t0开始，以预设时间间隔Δt、预设采样时长T实时采集车辆K组数据，每组数据包括采样时间、尿素喷射量；根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量；根据所述每组数据的NH3喷射量和采样时间计算每组数据的尿素喷射量影响因子；根据每组数据的尿素喷射量影响因子与预设尿素喷射量影响因子的差值，得到每组数据的尿素喷射偏差因子；根据所述每组数据的尿素喷射偏差因子计算K1组数据的尿素喷射偏差因子平均值；将所述尿素喷射偏差因子平均值与尿素喷射偏差因子阈值进行比较，根据比较结果最终判定尿素品质。该在线监测方法能够实时、准确的判定所添加尿素的品质，不需要在整车中额外设置传感器的物理器件，降低整车生产成本，从根本上规避了传感器老化和损坏的风险，对柴油车的排放控制与维护SCR系统的稳定运行产生积极影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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获得其它的附图。
图1是本申请提供的一种尿素品质在线监测方法的流程图；
图2是本申请实施例中对合格的尿素进行检测的判断结果图；
图3是本申请实施例中对不合格的尿素进行检测的判断结果图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本申请所保护的范围。
为了解决尿素品质检测成本高、存在老化和损坏的隐患，本申请提供了一种尿素品质在线监测方法，参见图1，该尿素品质在线监测方法包括如下步骤：
S1：实时监测尿素液位数据，通过比较相邻尿素液位评估窗口的液位数据，判定尿素加注时刻t0。
判定尿素加注时刻t0，详细步骤如下：
S11：实时获取尿素液位数据。
S12：计算当前尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值。
S13：比较当前尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值与上一个尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值的尿素液位差值：
若尿素液位差值大于尿素液位差阈值，则判定当前尿素液位评估窗口的最后时刻为尿素加注时刻；
若尿素液位差值小于等于尿素液位差阈值，则继续计算下一个尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值。
示例性的，本实施例中利用滤波算法对尿素液位数据进行滤波处理；所述滤波算法可以为中值滤波法、巴特沃斯低通滤波器、Savitzky-Golay滤波器等；优选地，采用Savitzky-Golay滤波器。
示例性的，本实施例中预设尿素液位差阈值为0.5。当尿素液位差值大于0.5时，则判定当前尿素液位评估窗口的最后时刻为尿素加注时刻；若尿素液位差值小于等于0.5，则继续计算下一个尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值。
S2：从尿素加注时刻t0开始，以预设时间间隔Δt、预设采样时长T实时采集车辆K组数据，每组数据包括采样时间、尿素喷射量，所述采样时间为采样的时刻点。
进一步地，采集的每组数据还包括选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机进气量以及发动机燃料流量。
在S3之前，包括根据选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机进气量以及发动机燃料流量对每组数据进行预处理，预处理包括：
将每组数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度的负值、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度的负值、发动机进气量的负值、发动机燃料流量的负值、尿素喷射量的负值均置为0。
由于选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机进气量、发动机燃料流量以及尿素喷射量通过整车现有传感器获取，传感器获取数据时会有零点漂移现象，出现负值，因此将负值置为0，校正数据，保证计算的准确度。
剔除尿素喷射量大于尿素喷射量阈值的异常组、选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度高于选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度阈值的异常组、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度高于选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度阈值的异常组。
本申请实施例中，将时间间隔Δt设为1s，从尿素加注时刻t0开始，每隔1s采集一次数据，共采集7200组数据。每组数据包含的数据类型至少包括采样时间、尿素喷射量，还可以包括尿素液位、选择性催化还原装置上游排气温度、选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机燃料流量、发动机进气量。
经过预处理后，将采集的N组数据中异常组进行了剔除，每组数据中包含的数据类型不变。
S3：根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量。
NH3喷射量的计算方法为：
（2）
其中，为第t个时间间隔的NH3喷射量，/>为第t个时间间隔的尿素喷射量，Q为尿素转NH3系数5.425。
进一步地，每组数据还包括选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率。
其中氮氧化物转化效率的计算步骤包括：
根据排气流量、选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度以及选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度，获得选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量。
根据每组数据的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和采样时间确定氮氧化物转化效率评估窗口和氮氧化物转化效率评估窗口数量N，氮氧化物转化效率评估窗口是指选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累计达到第二质量阈值的时间间隔。
进一步地，根据每组数据的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和采样时间确定氮氧化物转化效率评估窗口和氮氧化物转化效率评估窗口数量N，包括：
确定氮氧化物转化效率评估窗口，将每组数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量按照采样时间的先后顺序累加，当选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加值首次到达第二质量阈值时，记录此时的采样时间tNOx-1，将t0至tNOx-1的时间间隔记作第一个氮氧化物转化效率评估窗口。
从tNOx-1+Δt开始，继续将剩余数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量按照采样时间的先后顺序累加，当选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加值首次到达第二质量阈值时，记录此时的采样时间tNOx-2，将tNOx-1+Δt至tNOx-2的时间间隔记作第二个氮氧化物转化效率评估窗口；以此类推，直到每组数据的最后一组数据结束计算，获得氮氧化物转化效率评估窗口数量N。
以选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加值首次到达第二质量阈值的时间间隔作为一个氮氧化物转化效率评估窗口，更加贴合排放特性，提高计算结果的精确性。
根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量，计算每个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率。
每个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率计算方法为：
（3）
其中，为第j个氮氧化物转化效率评估窗口内选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加和；/>为第j个氮氧化物转化效率评估窗口内选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量累加和；/>为第j个氮氧化物转化效率评估窗口中氮氧化物转化效率。
根据每个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率确定每组数据的氮氧化物转化效率：
若1≤j≤N,则第j组数据中氮氧化物转化效率 组j=/>，其中，/>为第j个氮氧化物转化效率评估窗口中氮氧化物转化效率。
若j>N,则 组j=/>，/>为第N个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率。
其中每个时间间隔Δt的排气流量的计算方法为：
（4）
其中，为第t个时间间隔的排气流量，/>为第t个时间间隔的燃油喷射量，/>为第t个时间间隔的发动机进气量。
每个时间间隔Δt的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量的计算公式为：
（5）
其中，为第t个时间间隔的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量，为第t个时间间隔的选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度。
每个时间间隔Δt的选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量的计算公式为：
（6）
为第t个时间间隔的选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量，为第t个时间间隔的选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度。
每个时间间隔Δt的选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差为选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量与选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量之差。
在S3之后，包括根据选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率进行清洗处理，清洗处理包括：
剔除所述选择性催化还原装置上游排气温度小于第一排温阈值的异常组和所述选择性催化还原装置上游排气温度大于第二排温阈值的异常组。
选择性催化还原装置上游排气温度小于第一排温阈值时，不喷射尿素，因此需要剔除；选择性催化还原装置上游排气温度大于第二排温阈值时，SCR的转化效率下降，导致尿素喷射量增大，所以也需要剔除这种情况。
剔除所述排气流量小于第一排气流量阈值的异常组和所述排气流量大于第二排气流量阈值的异常组。
当排气流量小于第一排气流量阈值和大于第二排气流量阈值时，计算的误差过大，导致计算准确度下降，因此需要剔除这种情况下的异常组。此时剩余的数据组数为K1。
将选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差中负值置为0。
剔除氮氧化物转化效率低于氮氧化物转化效率下限阈值的异常组。主要是为了排除SCR催化剂老化导致的尿素喷射量过大的情况。
经过数据清洗处理，只是把数据中异常组进行了筛选、剔除，每组数据中包含的数据类型不变。
S4：根据每组数据的NH3喷射量和采样时间计算每组数据的尿素喷射量影响因子；包括：
每组数据还包括选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量；
根据每组数据的NH3喷射量和采样时间确定尿素喷射量影响因子评估窗口和窗口数量M，尿素喷射量影响因子评估窗口是指NH3喷射量累计达到第一质量阈值的时间间隔。
进一步地，根据每组数据的NH3喷射量和采样时间确定尿素喷射量影响因子评估窗口和尿素喷射量影响因子评估窗口数量M，包括：
确定尿素喷射量影响因子评估窗口，将每组数据中NH3喷射量按照采样时间的先后顺序累加，当NH3喷射量累加值首次到达第一质量阈值时，记录此时的采样时间tNH3-1，将t0至tNH3-1的时间间隔记作第一个尿素喷射量影响因子评估窗口。
从tNH3-1+Δt开始，继续将剩余数据中NH3喷射量按照采样时间的先后顺序累加，当NH3喷射量累加值首次到达第一质量阈值时，记录此时的采样时间tNH3-2，将tNH3-1+Δt至tNH3-2的时间间隔记作第二个尿素喷射量影响因子评估窗口，以此类推，直到每组数据的最后一组数据结束计算，获得尿素喷射量影响因子评估窗口的数量M。
以NH3喷射量累加值首次到达第一质量阈值的时间间隔作为一个尿素喷射量影响因子评估窗口，更加贴合排放特性，符合实际排放情况，计算结果的精确性、实用性更高。
根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量、选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量和NH3喷射量，计算每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子。
根据每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子确定每组数据的尿素喷射量影响因子：
进一步地，根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量、选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量和NH3喷射量，计算每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子，计算公式为：
(1)
其中，为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口内NH3喷射量累加和，为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口内选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量与选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量的差的累加和。
若1≤i≤M,则第i组数据对应的尿素喷射量影响因子=/>，其中，/>为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子。
若i>M,则=/>，/>为第M个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子。
S5：根据每组数据的尿素喷射量影响因子与预设尿素喷射量影响因子的差值，得到每组数据的尿素喷射偏差因子。
每种车型的发动机类型在生产时已标定好预设尿素喷射量影响因子，通过车辆ECU模块可以读取到该预设尿素喷射量影响因子。具体为不同排气温度和排气流量下对应的设尿素喷射量影响因子。
S6：根据每组数据的尿素喷射偏差因子计算K1组数据的尿素喷射偏差因子平均值，K1为K组数据经过剔除异常组后剩余数据的组数。
根据K1组数据计算得到K1个尿素喷射偏差因子，剔除所述K1个尿素喷射偏差因子数据中的异常值；所述异常值识别方法可以机器学习算法，如孤立森林算法、DBSCAN算法、PCA算法等，也可以利用箱型图统计理论进行识别。优选地，通过箱型图统计理论进行识别，具体为：从所述尿素喷射偏差因子数据序列中筛选出75%分位值Q3和25%分位值Q1，根据所述75%分位值Q3和所述25%分位值Q1确定筛选范围为[Q1 − 1.5(Q3 − Q1)，Q3 + 1.5(Q3 −Q1)]，并剔除所述数据序列中位于所述筛选范围之外的数据。
将剔除异常值后的多个尿素喷射偏差因子求取平均值，获得尿素喷射偏差因子平均值。
S7：将尿素喷射偏差因子平均值与尿素喷射偏差因子阈值进行比较，根据比较结果判定尿素品质。
若尿素喷射偏差因子平均值大于尿素喷射偏差因子阈值，则判定尿素品质不合格；若尿素喷射偏差因子平均值小于等于尿素喷射偏差因子阈值，则判定尿素品质合格。
进一步地，尿素喷射偏差因子阈值设为0.02。
图2是本申请实施例中对合格的尿素进行检测的判断结果图，从图2中可知，当尿素喷射偏差因子阈值设为0.02时，通过本申请实施例中的尿素品质在线监测方法，分别检测6组已知合格品质的尿素，判断结果显示该6组尿素的品质都为合格。
图3是本申请实施例中对不合格的尿素进行检测的判断结果图。从图3中可知，当尿素喷射偏差因子阈值设为0.02时，通过本申请实施例中的尿素品质在线监测方法，分别检测6组已知不合格品质的尿素，判断结果显示该6组尿素的品质都为不合格。
需要说明的是，本申请所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本申请说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以详细情况理解上述术语在本申请中的详细含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案。
Claims (9)
1.一种尿素品质在线监测方法，用于监测车辆中尿素的品质，其特征在于，包括如下步骤：
实时监测尿素液位数据，通过比较相邻尿素液位评估窗口的液位数据，判定尿素加注时刻t0；
从所述尿素加注时刻t0开始，以预设时间间隔Δt、预设采样时长T实时采集车辆K组数据，每组数据包括采样时间、尿素喷射量，所述采样时间为采样的时刻点；
根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量；
根据所述每组数据的NH3喷射量和采样时间计算每组数据的尿素喷射量影响因子包括：
所述每组数据还包括选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量；
根据每组数据的NH3喷射量和采样时间确定尿素喷射量影响因子评估窗口和尿素喷射量影响因子评估窗口数量M，所述尿素喷射量影响因子评估窗口是指NH3喷射量累计达到第一质量阈值的时间间隔；
根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量、选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量和NH3喷射量，计算每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子；
根据每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子确定每组数据的尿素喷射量影响因子：
若1≤i≤M,则第i组数据对应的尿素喷射量影响因子=/>，其中，/>为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子；
若i>M,则=/>，/>为第M个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子；
根据每组数据的尿素喷射量影响因子与预设尿素喷射量影响因子的差值，得到每组数据的尿素喷射偏差因子；
根据所述每组数据的尿素喷射偏差因子计算K1组数据的尿素喷射偏差因子平均值，所述K1为所述K组数据经过剔除异常组后剩余数据的组数；
将所述尿素喷射偏差因子平均值与尿素喷射偏差因子阈值进行比较，根据比较结果判定尿素品质。
2. 根据权利要求1所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：所述根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量、选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量和NH3喷射量，计算每个尿素喷射量影响因子评估窗口的尿素喷射量影响因子，计算公式为：
(1)
其中，为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口内NH3喷射量累加和，为第i个尿素喷射量影响因子评估窗口内选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量与选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量的差的累加和。
3.根据权利要求1所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：所述根据每组数据的NH3喷射量和采样时间确定尿素喷射量影响因子评估窗口和尿素喷射量影响因子评估窗口数量M，包括：
确定尿素喷射量影响因子评估窗口，将所述每组数据中NH3喷射量按照所述采样时间的先后顺序累加，当NH3喷射量累加值首次到达第一质量阈值时，记录此时的采样时间tNH3-1，将t0至tNH3-1的时间间隔记作第一个尿素喷射量影响因子评估窗口；
从tNH3-1+Δt开始，继续将剩余数据中NH3喷射量按照所述采样时间的先后顺序累加，当NH3喷射量累加值首次到达第一质量阈值时，记录此时的采样时间tNH3-2，将tNH3-1+Δt至tNH3-2的时间间隔记作第二个尿素喷射量影响因子评估窗口，以此类推，直到所述每组数据的最后一组数据结束计算，获得尿素喷射量影响因子评估窗口的数量M。
4.根据权利要求1所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：采集的每组数据还包括选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机进气量以及发动机燃料流量；
在所述根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量之前，包括根据所述选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度、发动机进气量以及发动机燃料流量对每组数据进行预处理，所述预处理包括：
将所述每组数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度的负值、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度的负值、发动机进气量的负值、发动机燃料流量的负值、尿素喷射量的负值均置为0；
剔除尿素喷射量大于尿素喷射量阈值的异常组、选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度高于选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度阈值的异常组、选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度高于选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度阈值的异常组。
5.根据权利要求4所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：
每组数据还包括选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率；
在所述根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的NH3喷射量之后，包括根据选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率进行清洗处理，所述清洗处理包括：
剔除所述选择性催化还原装置上游排气温度小于第一排温阈值的异常组和所述选择性催化还原装置上游排气温度大于第二排温阈值的异常组；
剔除所述排气流量小于第一排气流量阈值的异常组和所述排气流量大于第二排气流量阈值的异常组；
将所述选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差中负值置为0；
剔除所述氮氧化物转化效率低于氮氧化物转化效率下限阈值的异常组。
6.根据权利要求5所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：所述每组数据还包括选择性催化还原装置上游排气温度、排气流量、选择性催化还原装置上下游氮氧化物质量流量差以及氮氧化物转化效率，其中氮氧化物转化效率的计算步骤包括：
根据所述排气流量、所述选择性催化还原装置上游氮氧化物浓度以及选择性催化还原装置下游氮氧化物浓度，获得选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量；
根据每组数据的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和采样时间确定氮氧化物转化效率评估窗口和氮氧化物转化效率评估窗口数量N，所述氮氧化物转化效率评估窗口是指选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累计达到第二质量阈值的时间间隔；
根据选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和选择性催化还原装置下游氮氧化物质量流量，计算每个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率；
根据每个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率确定每组数据的氮氧化物转化效率：
若1≤j≤N,则第j组数据中氮氧化物转化效率 组j=/>，其中，/>为第j个氮氧化物转化效率评估窗口中氮氧化物转化效率；
若j>N,则 组j=/>，/>为第N个氮氧化物转化效率评估窗口的氮氧化物转化效率。
7.根据权利要求6所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：所述根据每组数据的选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量和采样时间确定氮氧化物转化效率评估窗口和氮氧化物转化效率评估窗口数量N，包括：
确定氮氧化物转化效率评估窗口，将所述每组数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量按照所述采样时间的先后顺序累加，当选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加值首次到达第二质量阈值时，记录此时的采样时间tNOx-1，将t0至tNOx-1的时间间隔记作第一个氮氧化物转化效率评估窗口；
从tNOx-1+Δt开始，继续将剩余数据中选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量按照所述采样时间的先后顺序累加，当选择性催化还原装置上游氮氧化物质量流量累加值首次到达第二质量阈值时，记录此时的采样时间tNOx-2，将tNOx-1+Δt至tNOx-2的时间间隔记作第二个氮氧化物转化效率评估窗口；以此类推，直到所述每组数据的最后一组数据结束计算，获得氮氧化物转化效率评估窗口数量N。
8.根据权利要求1所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：所述实时监测尿素液位数据，通过比较相邻尿素液位评估窗口的液位数据，判定尿素加注时刻t0，步骤如下：
实时获取所述尿素液位数据；
计算当前尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值；
比较所述当前尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值与上一个尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值的尿素液位差值：
若所述尿素液位差值大于尿素液位差阈值，则判定当前尿素液位评估窗口的最后时刻为所述尿素加注时刻；
若所述尿素液位差值小于等于所述尿素液位差阈值，则继续计算下一个尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值。
9.根据权利要求1所述的一种尿素品质在线监测方法，其特征在于：所述尿素喷射偏差因子阈值设为0.02。
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