一种柴油机后处理温度信号的监控方法、监控装置及系统与流程

本发明涉及柴油机后处理温度监测领域，尤其涉及一种柴油机后处理温度信号的监控方法、一种柴油机后处理温度信号的监控装置及一种包括柴油机后处理温度信号的监控装置的柴油机后处理系统。

背景技术：

随着越来越严格柴油机排放法规的实施，仅依靠机内净化措施同时把nox和pm降低到满足未来排放法规的要求已经变得越来越困难，因此，在柴油机先进机内净化技术的基础上，辅助行之有效的尾气后处理技术成为控制柴油机排放的发展趋势。一般来说，柴油机后处理装置主要包括doc（柴油机氧化催化器）、dpf（柴油机颗粒捕集器）和scr（选择性催化还原器）。

doc是在蜂窝陶瓷载体上涂覆贵金属催化剂（如pt等），其目的是为了降低柴油机尾气中的hc、co和sof的化学反应活化能，使这些物质能与尾气中的氧气在较低的温度下进行氧化反应并最终转化为co2和h2o。

dpf主要是通过扩散、沉积和撞击机理来过滤捕集柴油机排气中的微粒的。排气流经捕集器时，其中微粒被捕集在过滤体的滤芯内，剩下较清洁的排气排入大气中。

scr是指利用氨、氨水、尿素或烃类为还原剂，在氧浓度高出nox浓度两个数量级以上的条件下，优先把nox还原为n2。

国六后处理系统一般由doc、dpf和scr组成，包含尿素喷射单元、dpf再生单元、尿素供给单元、各温度传感器和控制系统。其中后处理系统温度传感器一般由doc前温度传感器、dpf前温度传感器、scr前温度传感器和scr后温度传感器4个温度传感器组成。doc前温度传感器和dpf前温度传感器是作为dpf再生控制单元的温度输入，温度数值的准确性直接影响着dpf再生温度控制的准确性；scr前后温度传感器作为尿素喷射单元的温度输入，其温度的准确性直接影响到尿素何时喷射、尿素喷射量的大小，对nox排放形成直接影响。而如果有人为篡改排气温度以减少尿素喷射量的行为，则会使得柴油车的排放不能够满足法规要求。

因此，如何监测后处理温度信号是否准确成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种柴油机后处理温度信号的监控方法、一种柴油机后处理温度信号的监控装置及一种包括柴油机后处理温度信号的监控装置的柴油机后处理系统，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种柴油机后处理温度信号的监控方法，其中，所述柴油机后处理系统包括增压器、与所述增压器通过排气管路连接的温度传感器以及与所述增压器通过排气管路依次连接的柴油机氧化催化器、柴油机颗粒捕集器和选择性催化还原器，所述柴油机后处理温度信号的监控方法包括：

采集所述温度传感器检测到的当前温度；

计算所述增压器后的标定排气温度；

计算所述增压器后的标定排气温度与所述温度传感器检测到的当前温度之间的温度差值；

当所述温度差值在误差允许范围内时，判定所述温度传感器工作正常，否则，发出故障信号。

优选地，所述计算所述增压器后的标定排气温度的步骤包括：

根据所述柴油机的发动机转速以及发动机扭矩获取所述发动机不同转速和不同扭矩对应的增压器后标定温度值；

对所述增压器后标定温度值进行瞬态修正得到所述增压器后的标定排气温度。

优选地，所述温度传感器包括：氧化催化器前温度传感器、柴油机颗粒捕集器前温度传感器、选择性催化还原器前温度传感器和选择性催化还原器后温度传感器；

所述氧化催化器前温度传感器设置在所述氧化催化器的入口处，通过氧化催化器前排管路与所述增压器连接，用于检测所述柴油机氧化催化器前排的当前温度；

所述柴油机颗粒捕集器前温度传感器设置在所述柴油机颗粒捕集器的入口处，通过柴油机颗粒捕集器前排管路与所述氧化催化器连接，用于检测所述柴油机颗粒捕集器前排的当前温度；

所述选择性催化还原器设置在所述选择性催化还原器的入口处，通过选择性催化还原器前排管路与所述柴油机颗粒捕集器连接，用于检测所述选择性催化还原器前排的当前温度；

所述选择性催化还原器后温度传感器设置在所述选择性催化还原器的出口处，通过选择性催化还原器后排管路与所述选择性催化还原器连接，用于检测所述选择性催化还原器后排的当前温度。

优选地，所述增压器后的标定排气温度包括柴油机氧化催化器前排的标定温度、柴油机颗粒捕集器前排的标定温度、选择性催化还原器前排的标定温度以及选择性催化还原器后排的标定温度。

优选地，所述柴油机氧化催化器前排的标定温度=增压器后排的标定温度-所述柴油机氧化催化器前排管路的散失温度；

所述柴油机颗粒捕集器前排的标定温度=柴油机氧化催化器后排的标定温度-所述柴油机颗粒捕集器前排管路的散失温度；

所述选择性催化还原器前排的标定温度=柴油机颗粒捕集器后排的标定温度-所述选择性催化还原器前排管路的散失温度；

所述选择性催化还原器后排的标定温度=所述选择性催化还原器前排的标定温度-所述选择性催化还原器的吸收温度-所述选择性催化还原器的散失温度。

优选地，所述柴油机氧化催化器后排的标定温度=所述柴油机颗粒捕集器前排的标定温度-所述柴油机氧化催化器的吸收温度-所述柴油机氧化催化器的散失温度；

柴油机颗粒捕集器后排的标定温度=所述选择性催化还原器前排的标定温度-所述柴油机颗粒捕集器的吸收温度-所述柴油机颗粒捕集器的散失温度。

优选地，所述柴油机氧化催化器的散失温度=所述柴油机氧化催化器的入口处的温度-（所述柴油机氧化催化器前的排气热量-所述柴油机氧化催化器前的散失热量-所述柴油机氧化催化器的内部载体吸收热量）/（所述柴油机氧化催化器前的排气比热容*所述柴油机氧化催化器前的排气质量流量）；

所述柴油机颗粒捕集器的散失温度=所述柴油机颗粒捕集器的入口处的温度-（所述柴油机颗粒捕集器前的排气热量-所述柴油机颗粒捕集器前的散失热量-所述柴油机颗粒捕集器的内部载体吸收热量）/（所述柴油机颗粒捕集器前的排气比热容*所述柴油机颗粒捕集器前的排气质量流量）；

所述选择性催化还原器的散失温度=所述选择性催化还原器的入口处的温度-（所述选择性催化还原器前的排气热量-所述选择性催化还原器前的散失热量-所述选择性催化还原器的内部载体吸收热量）/（所述选择性催化还原器前的排气比热容*所述选择性催化还原器前的排气质量流量）。

优选地，所述柴油机氧化催化器前排管路的散失温度=所述柴油机氧化催化器前排管路的入口处的温度-（所述柴油机氧化催化器前排管路的排气热量-所述柴油机氧化催化器前排管路的散失热量）/（所述柴油机氧化催化器前排管路的排气比热容*所述柴油机氧化催化器前排管路的排气质量流量）；

所述柴油机颗粒捕集器前排管路的散失温度=所述柴油机颗粒捕集器前排管路的入口处的温度-（所述柴油机颗粒捕集器前排管路的排气热量-所述柴油机颗粒捕集器前排管路的散失热量）/（所述柴油机颗粒捕集器前排管路的排气比热容*所述柴油机颗粒捕集器前排管路的排气质量流量）；

所述选择性催化还原器前排管路的散失温度=所述选择性催化还原器前排管路的入口处的温度-（所述选择性催化还原器前排管路的排气热量-所述选择性催化还原器前排管路的散失热量）/（所述选择性催化还原器前排管路的排气比热容*所述选择性催化还原器前排管路的排气质量流量）。

作为本发明的第二个方面，提供一种柴油机后处理温度信号的监控装置，其中，所述柴油机后处理系统包括增压器、与所述增压器通过排气管路连接的温度传感器以及与所述增压器通过排气管路依次连接的柴油机氧化催化器、柴油机颗粒捕集器和选择性催化还原器，所述柴油机后处理温度信号的监控装置包括：

采集单元，所述采集单元用于采集所述温度传感器检测到的当前温度；

第一计算单元，所述第一计算单元用于计算所述增压器后的标定排气温度；

第二计算单元，所述第二计算单元用于计算所述增压器后的标定排气温度与所述温度传感器检测到的当前温度之间的温度差值；

处理单元，所述处理单元用于当所述温度差值在误差允许范围内时，判定所述温度传感器工作正常，否则，发出故障信号。

作为本发明的第三个方面，提供一种柴油机后处理系统，所述柴油机后处理系统包括增压器、与所述增压器通过排气管路连接的温度传感器以及与所述增压器通过排气管路依次连接的柴油机氧化催化器、柴油机颗粒捕集器和选择性催化还原器，其中，所述柴油机后处理系统还包括前文所述的柴油机后处理系统，所述采集单元分别与所述增压器、所述柴油机氧化催化器、所述柴油机颗粒捕集器和所述选择性催化还原器连接。

本发明提供的柴油机后处理温度信号的监控方法及监控装置，通过对温度传感器检测到的当前温度数据与理论计算数据进行比较，判断温度传感器的工作是否正常，能够得知温度传感器检测到的数据是否准确，从而能够监测到后处理信号是否准确，避免了认为改变传感器位置进行排放作弊的行为的发生。

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。在附图中：

图1为本发明提供的柴油机后处理温度信号的监控方法的方法流程图。

图2为本发明提供的温度传感器的逻辑判断图。

图3为本发明提供的温度偏差值模块示意图。

图4为本发明提供的增压器后温度计算模块示意图。

图5为本发明提供的筒体温度模型计算示意图。

图6为本发明提供的排气管路温度模型计算示意图。

图7为本发明提供的柴油机后处理温度信号的监控装置结构示意图。

图8为本发明提供的后处理系统的结构示意图。

其中，11、增压器；12、柴油机氧化催化器前排管路；13、增压器后排温模型；14、柴油机氧化催化器前排温模型；15、柴油机氧化催化器前温度传感器；16、柴油机氧化催化器；17、柴油机氧化催化器后排温模型；18、柴油机颗粒捕集器前排管路；19、柴油机颗粒捕集器前排温模型；20、柴油机颗粒捕集器前温度传感器；21、柴油机颗粒捕集器；22、柴油机颗粒捕集器后排温模型；23、选择性催化还原器前排管路；24、选择性催化还原器前排温模型；25、选择性催化还原器前温度传感器；26、选择性催化还原器；27、选择性催化还原器后温度传感器；28、选择性催化还原器后排温模型；29、选择性催化还原器后排管路；30、发动机控制单元；31、发动机点火信号；32、电池。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，柴油机氧化催化器（dieseloxidationcatalytic，简称doc），柴油机颗粒捕集器（dieselparticulatefilter，简称dpf），选择性催化还原器（selectivecatalyticreduction，简称scr）。

作为本发明的第一个方面，提供一种柴油机后处理温度信号的监控方法，其中，所述柴油机后处理系统包括增压器、与所述增压器通过排气管路连接的温度传感器以及与所述增压器通过排气管路依次连接的柴油机氧化催化器、柴油机颗粒捕集器和选择性催化还原器，如图1所示，所述柴油机后处理温度信号的监控方法包括：

s110、采集所述温度传感器检测到的当前温度；

具体地，为了判断柴油机氧化催化器、柴油机颗粒捕集器和选择性催化还原器工作是否正常，需要首先采集所述温度传感器检测到的当前温度。

s120、计算所述增压器后的标定排气温度；

具体地，将所述增压器后的标定排气温度进行理论计算。

s130、计算所述增压器后的标定排气温度与所述温度传感器检测到的当前温度之间的温度差值；

具体地，将前面所述的增压器后的标定排气温度与所述温度传感器检测到的当前温度进行比较，得到温度差值。

s140、当所述温度差值在误差允许范围内时，判定所述温度传感器工作正常，

s141、否则，发出故障信号。

具体地，当上述温度差值在误差允许范围内时，判定所述温度传感器的工作正常，否则，判定所述温度传感器检测到的当前温度数据不可信。

本发明提供的柴油机后处理温度信号的监控方法，通过对温度传感器检测到的当前温度数据与理论计算数据进行比较，判断温度传感器的工作是否正常，能够得知温度传感器检测到的数据是否准确，从而能够监测到后处理信号是否准确，避免了认为改变传感器位置进行排放作弊的行为的发生。

具体地，首先根据标定的发动机增压器出口处的温度map数据与doc前排管路模型，可计算得出doc前的实时温度，与doc传感器温度测量温度进行比较，然后开发doc温度场模型、dpf温度场模型、scr温度场模型，基于模型可以得到dpf前温度、scr前后温度，通过模型计算温度与温度传感器实测温度进行实时对比，确定当前温度传感器测量值是否在合理性范围之内，从而保证了柴油机后处理系统温度信号的准确性，能够有效杜绝各类人为篡改传感器温度的行为。

为了获得所述增压器后的标定排气温度，需要通过柴油机后处理温度场模型进行计算，作为一种具体地实施方式，所述计算所述增压器后的标定排气温度的步骤包括：

根据所述柴油机的发动机转速以及发动机扭矩获取所述发动机不同转速和不同扭矩对应的增压器后标定温度值；

对所述增压器后标定温度值进行瞬态修正得到所述增压器后的标定排气温度。

具体地，所述温度传感器包括：氧化催化器前温度传感器、柴油机颗粒捕集器前温度传感器、选择性催化还原器前温度传感器和选择性催化还原器后温度传感器；

所述氧化催化器前温度传感器设置在所述氧化催化器的入口处，通过氧化催化器前排管路与所述增压器连接，用于检测所述柴油机氧化催化器前排的当前温度；

所述柴油机颗粒捕集器前温度传感器设置在所述柴油机颗粒捕集器的入口处，通过柴油机颗粒捕集器前排管路与所述氧化催化器连接，用于检测所述柴油机颗粒捕集器前排的当前温度；

所述选择性催化还原器设置在所述选择性催化还原器的入口处，通过选择性催化还原器前排管路与所述柴油机颗粒捕集器连接，用于检测所述选择性催化还原器前排的当前温度；

所述选择性催化还原器后温度传感器设置在所述选择性催化还原器的出口处，通过选择性催化还原器后排管路与所述选择性催化还原器连接，用于检测所述选择性催化还原器后排的当前温度。

所述增压器后的标定排气温度包括柴油机氧化催化器前排的标定温度、柴油机颗粒捕集器前排的标定温度、选择性催化还原器前排的标定温度以及选择性催化还原器后排的标定温度。

需要说明的是，结合图2所示，对本发明提供的柴油机后处理温度信号的监控方法的工作原理进行说明，首先需要判断当前发动机工况、排气温度及dpf再生状态等条件是否符合进行温度传感器合理性诊断，若可以，则比较温度偏差值是否介于温度偏差值低限a和温度偏差值高限b之间，若在区间内，则判定温度传感器工作正常，其测量值是合理性的。若温度偏差值不在a和b区间之内，那么则判定温度传感器测量值是不可信的，则报出相应温度传感器值的不可信故障，经过一段时间后仍存在此故障，则点亮obd报警灯。

应当理解的是，温度偏差值判断主要是对比温度传感器测量信号与模型计算值进行比较后判断，为了防止偶然性偏差值过大，需要对偏差值进行一段时间的滤波处理，得到可以进行判断的温度偏差值，如图3所示。

进一步具体地，为了获得所述柴油机氧化催化器前排的标定温度、柴油机颗粒捕集器前排的标定温度以及所述选择性催化还原器前排的标定温度，所述柴油机氧化催化器前排的标定温度=增压器后排的标定温度-所述柴油机氧化催化器前排管路的散失温度；

所述柴油机颗粒捕集器前排的标定温度=柴油机氧化催化器后排的标定温度-所述柴油机颗粒捕集器前排管路的散失温度；

所述选择性催化还原器前排的标定温度=柴油机颗粒捕集器后排的标定温度-所述选择性催化还原器前排管路的散失温度；

所述选择性催化还原器后排的标定温度=所述选择性催化还原器前排的标定温度-所述选择性催化还原器的吸收温度-所述选择性催化还原器的散失温度。

进一步具体地，所述柴油机氧化催化器后排的标定温度=所述柴油机颗粒捕集器前排的标定温度-所述柴油机氧化催化器的吸收温度-所述柴油机氧化催化器的散失温度；

柴油机颗粒捕集器后排的标定温度=所述选择性催化还原器前排的标定温度-所述柴油机颗粒捕集器的吸收温度-所述柴油机颗粒捕集器的散失温度。

可以理解的是，计算从增压器之后的各部位的排气温度即可得到doc、dpf以及scr的标定温度。增压器后排温度根据发动机转速信号、发动机扭矩信号，标定不同转速、扭矩对应的发动机增压器后温度值，再经过瞬态修正模型得到发动机增压器后的排气温度，如图4所示。

doc前排的标定温度根据增压器后排标定温度减去doc前排管路向环境散失的温度；

doc后排的标定温度根据doc前排的标定温度减去doc装置吸收及向环境散失的温度；

dpf前排的标定温度根据doc后排的标定温度减去dpf前排管路向环境散失的温度；

dpf后排的标定温度根据dpf前排的标定温度减去dpf装置吸收及向环境散失的温度；

scr前排的标定温度根据dpf后排的标定温度减去scr前排管路向环境散失的温度；

scr后排的标定温度根据scr前排的标定温度减去scr装置吸收及向环境散失的温度。

进一步具体地，所述柴油机氧化催化器的散失温度=所述柴油机氧化催化器的入口处的温度-（所述柴油机氧化催化器前的排气热量-所述柴油机氧化催化器前的散失热量-所述柴油机氧化催化器的内部载体吸收热量）/（所述柴油机氧化催化器前的排气比热容*所述柴油机氧化催化器前的排气质量流量）；

所述柴油机颗粒捕集器的散失温度=所述柴油机颗粒捕集器的入口处的温度-（所述柴油机颗粒捕集器前的排气热量-所述柴油机颗粒捕集器前的散失热量-所述柴油机颗粒捕集器的内部载体吸收热量）/（所述柴油机颗粒捕集器前的排气比热容*所述柴油机颗粒捕集器前的排气质量流量）；

所述选择性催化还原器的散失温度=所述选择性催化还原器的入口处的温度-（所述选择性催化还原器前的排气热量-所述选择性催化还原器前的散失热量-所述选择性催化还原器的内部载体吸收热量）/（所述选择性催化还原器前的排气比热容*所述选择性催化还原器前的排气质量流量）。

需要说明的是，doc装置吸收及向环境散失的温度、dpf装置吸收及向环境散失的温度以及scr装置吸收及向环境散失的温度可以根据筒体温度模型计算得到，具体筒体温度模型如图5所示。筒体（doc\dpf\scr）散失的温度根据排气热量减去向环境散失热量和筒体内载体吸收的热量得到筒体内剩余热量，然后除以排气比热容和排气质量流量，得到筒体末端温度。筒体首端温度减去末端温度即为筒体散失温度值（doc\dpf\scr）。

进一步具体地，所述柴油机氧化催化器前排管路的散失温度=所述柴油机氧化催化器前排管路的入口处的温度-（所述柴油机氧化催化器前排管路的排气热量-所述柴油机氧化催化器前排管路的散失热量）/（所述柴油机氧化催化器前排管路的排气比热容*所述柴油机氧化催化器前排管路的排气质量流量）；

所述柴油机颗粒捕集器前排管路的散失温度=所述柴油机颗粒捕集器前排管路的入口处的温度-（所述柴油机颗粒捕集器前排管路的排气热量-所述柴油机颗粒捕集器前排管路的散失热量）/（所述柴油机颗粒捕集器前排管路的排气比热容*所述柴油机颗粒捕集器前排管路的排气质量流量）；

所述选择性催化还原器前排管路的散失温度=所述选择性催化还原器前排管路的入口处的温度-（所述选择性催化还原器前排管路的排气热量-所述选择性催化还原器前排管路的散失热量）/（所述选择性催化还原器前排管路的排气比热容*所述选择性催化还原器前排管路的排气质量流量）。

需要说明的是，doc前排管路、dpf前排管路以及scr前排管路分别向环境散失的温度可以根据排气管温度模型计算得到，具体排气管路温度模型如图6所示。doc\dpf\scr前排管路散失温度均根据排气热量减去向环境散失热量得到排气管内剩余热量，然后除以排气比热容和排气质量流量，得到排气管路末端温度。排气管路首端温度减去末端温度即为排气管路散失温度值。

作为本发明的第二个方面，提供一种柴油机后处理温度信号的监控装置，其中，所述柴油机后处理系统包括增压器、与所述增压器通过排气管路连接的温度传感器以及与所述增压器通过排气管路依次连接的柴油机氧化催化器、柴油机颗粒捕集器和选择性催化还原器，如图7所示，所述柴油机后处理温度信号的监控装置100包括：

采集单元110，所述采集单元110用于采集所述温度传感器检测到的当前温度；

第一计算单元120，所述第一计算单元120用于计算所述增压器后的标定排气温度；

第二计算单元130，所述第二计算单元130用于计算所述增压器后的标定排气温度与所述温度传感器检测到的当前温度之间的温度差值；

处理单元140，所述处理单元140用于当所述温度差值在误差允许范围内时，判定所述温度传感器工作正常，否则，发出故障信号。

本发明提供的柴油机后处理温度信号的监控装置，通过对温度传感器检测到的当前温度数据与理论计算数据进行比较，判断温度传感器的工作是否正常，能够得知温度传感器检测到的数据是否准确，从而能够监测到后处理信号是否准确，避免了认为改变传感器位置进行排放作弊的行为的发生。

需要说明的是，关于柴油机后处理温度信号的监控装置的工作原理可以参照前文中柴油机后处理温度信号的监控方法的描述，此处不再赘述。

作为本发明的第三个方面，提供一种柴油机后处理系统10，如图8所示，所述柴油机后处理系统10包括增压器11、与所述增压器11通过排气管路连接的温度传感器以及与所述增压器11通过排气管路依次连接的柴油机氧化催化器16、柴油机颗粒捕集器21和选择性催化还原器26，其中，所述柴油机后处理系统10还包括前文所述的柴油机后处理系统100，所述采集单元分别与所述增压器、所述柴油机氧化催化器、所述柴油机颗粒捕集器和所述选择性催化还原器连接。

本发明提供的柴油机后处理系统，由于包括了前文的柴油机后处理温度信号的监控装置，能够实现对温度传感器检测的数据是否准确进行监测，确保了温度传感器测量的准确性，避免了认为改变温度传感器位置进行排放作弊的行为，从而可以保证柴油机后处理系统的正常运行。另外，本发明提供的柴油机后处理系统当温度传感器失效时，可以采用温度模型计算值进行替代，能够防止因为温度传感器失效而导致后处理系统工作异常的现象发生。

由图8可以看出，所述柴油机后处理温度信号的监控装置由电池32提供电源供应，并与发动机点火信号31连接，在发动机控制单元30的控制下工作。

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。