一种发动机SCR系统尿素喷射装置及其故障诊断方法与流程

一种发动机scr系统尿素喷射装置及其故障诊断方法
技术领域
1.本发明属于发动机排放控制技术领域，具体涉及一种发动机scr系统尿素喷射装置及其故障诊断方法，适用于提高尿素喷射故障的检测精度，不容易误报。


背景技术：

2.随着重型柴油车排放法规第六阶段的施行，为使发动机排放达标引入scr后处理系统，通过向尾气中喷射尿素溶液将尾气中的nox污染物还原成无害的n2、co2和水。当scr系统出现故障时，如尿素喷射器中的喷嘴堵塞或磨损时，实际尿素消耗量低于正常能还原发动机尾气中的nox污染物所需的消耗量，造成大气污染。
3.目前具有尿素回液管的scr系统通常采用尿素主动喷射测试，即将利用尿素回液管计算得到的尿素实际消耗量与尿素理论消耗量进行差值计较，以检测是否发生尿素喷射故障，虽然该故障检测方法相比采用尿素箱液位信号计算尿素实际消耗量的故障检测方法，不易受到工况和尿素箱液位不平的干扰，但是由于尿素流通管路中存在大量气泡以及管路容易发生膨胀，导致尿素实际消耗量的计算准确度较低，从而降低了尿素喷射故障检测精度，容易出现误报。因此，存在尿素喷射故障检测精度较低，容易发生误报的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服尿素喷射故障检测精度较低、容易误报的问题，提供一种具有较高尿素喷射故障检测精度、不易误报的发动机scr系统尿素喷射装置及其故障诊断方法。
5.为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：一种发动机scr系统尿素喷射装置，所述诊断装置包括电控单元、尿素箱、尿素供液管、尿素供给泵、尿素喷射管、尿素喷射器、尿素回流管，所述尿素箱的出液口依次通过尿素供液管、尿素供给泵、尿素喷射管与尿素喷射器的进液口相连通，所述尿素回流管的两端分别与尿素箱的进液口、尿素喷射管相连通；所述电控单元包括第一判断模块、压力修正系数计算模块、第二判断模块、实际尿素喷射偏差计算模块、故障诊断模块，所述第一判断模块的信号输出端依次通过压力修正系数计算模块、第二判断模块、实际尿素喷射偏差计算模块与故障诊断模块的信号输入端相连接，所述压力修正系数计算模块的信号输出端与实际尿素喷射偏差计算模块的信号输入端相连接，所述尿素供液管上设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与压力修正系数计算模块、实际尿素喷射偏差计算模块的信号输入端相连接；所述压力传感器用于检测尿素供液管的压力值，并将其发送至压力修正系数计算模块、实际尿素喷射偏差计算模块；所述第一判断模块用于判断发动机当前工作状态是否满足压力校准测试准入条件；所述压力修正系数计算模块用于根据由压力校准测试得到的压力值计算得到压
力修正系数，并将其发送至实际尿素喷射偏差计算模块；所述第二判断模块用于判断发动机当前工作状态是否满足压力波动诊断测试准入条件；所述实际尿素喷射偏差计算模块用于首先根据由压力波动诊断测试得到的压力值结合压力修正系数计算得到实际压力值，然后根据实际压力值计算得到实际尿素喷射偏差，并将其发送至故障诊断模块；所述故障诊断模块用于通过比较实际尿素喷射偏差和理论尿素喷射偏差的大小、发动机当前工作状态中压力波动诊断测试次数与预设压力波动诊断测试次数的大小，实现尿素喷射故障诊断。
6.所述尿素回流管上设置有溢流阀。
7.一种发动机scr系统尿素喷射装置的故障诊断方法，所述故障诊断方法依次包括以下步骤：步骤s1、所述第一判断模块判断发动机当前工作状态是否满足压力校准测试准入条件，若满足则进入步骤s2；步骤s2、所述压力修正系数计算模块根据由压力校准测试得到的压力值计算得到压力修正系数，并将其发送至实际尿素喷射偏差计算模块；步骤s3、所述第二判断模块判断发动机当前工作状态是否满足压力波动诊断测试准入条件，若满足则进入步骤s4；步骤s4、所述实际尿素喷射偏差计算模块首先根据由压力波动诊断测试得到的压力值结合压力修正系数计算得到实际压力值，然后根据实际压力值计算得到实际尿素喷射偏差，并将其发送至故障诊断模块；步骤s5、所述故障诊断模块判断实际尿素喷射偏差是否小于理论尿素喷射偏差，若是则报出尿素喷射正常，诊断结束，若不是则进入步骤s6；步骤s6、所述故障诊断模块判断发动机当前工作状态中压力波动诊断测试次数是否小于预设压力波动诊断测试次数，若是则进入步骤s3，若不是则报出尿素喷射故障，诊断结束。
8.步骤s1中，所述压力校准测试准入条件具体为：a、发动机转速正常；b、scr系统各零部件工作正常；c、经scr系统处理前的发动机废气中no
x
浓度小于no
x
最大允许排放浓度；d、尿素累计喷射量达到设定尿素累计喷射量，所述设定尿素累计喷射量为从开始喷射到尿素供液管和尿素喷射管中可随尿素溶液排出的气泡排出完毕时的尿素累计喷射量。
9.步骤s3中，所述压力波动诊断测试准入条件具体为：e、经scr系统处理前的发动机废气温度和流量均正常；f、scr系统中nh3实际吸附量小于nh3最大吸附量。
10.步骤s2中，所述压力校准测试具体为：首先控制尿素供给泵在t1秒内由额定转速降低至最低转速，然后通过压力传感器检测得到转速降低过程中的压力值。
11.步骤s2中，所述压力修正系数的计算步骤具体为：所述压力修正系数计算模块首
先根据由压力校准测试得到的压力值计算得到实际管路压力下降速度，然后结合理论管路压力下降速度计算得到压力修正系数。
12.步骤s4中，所述压力波动诊断测试具体为：首先控制尿素供给泵稳定在额定转速，然后控制尿素喷射器喷射t2秒，最后通过压力传感器检测得到尿素喷射过程中的压力值。
13.步骤s4中，所述实际尿素喷射偏差的计算步骤具体为：所述实际尿素喷射偏差计算模块首先根据实际压力值计算得到实际尿素喷射量，然后根据以下公式计算得到实际尿素喷射偏差：δ=(q
dv
‑
q
ecd
）/q
ecd
*100%；其中，所述δ为实际尿素喷射偏差、q
dv
为实际尿素喷射量、q
ecd
为理论尿素喷射量。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明一种发动机scr系统尿素喷射装置的故障诊断方法首先根据由压力校准测试得到的压力值计算得到压力修正系数，然后根据由压力波动诊断测试得到的压力值结合压力修正系数计算得到实际压力值，再根据实际压力值计算得到实际尿素喷射偏差，最后通过比较实际尿素喷射偏差和理论尿素喷射偏差的大小、发动机当前工作状态中压力波动诊断测试次数与预设压力波动诊断测试次数的大小，实现尿素喷射故障诊断，该方法不仅通过压力修正系数修正了管路气泡、管路膨胀系数对计算实际尿素喷射偏差的影响，能准确识别出尿素喷射阀的喷嘴是否发生堵塞或磨损，尿素喷射故障诊断精度较高，避免了误报，而且，通过比较发动机当前工作状态中压力波动诊断测试次数与预设压力波动诊断测试次数的大小，当压力波动诊断测试次数达到预设压力波动诊断测试次数且实际尿素喷射偏差仍大于理论尿素喷射偏差时，才报出尿素喷射故障，进一步避免了误报。因此，本发明提高了尿素喷射故障诊断精度，能有效的避免误报。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图。
16.图2为本发明的流程图。
17.图中，电控单元1、第一判断模块11、压力修正系数计算模块12、第二判断模块13、实际尿素喷射偏差计算模块14、故障诊断模块15、尿素箱2、尿素供液管3、尿素供给泵4、尿素喷射管5、尿素喷射器6、尿素回流管7、压力传感器8、溢流阀9。
具体实施方式
18.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
19.参见图1、图2，一种发动机scr系统尿素喷射装置，所述诊断装置包括电控单元1、尿素箱2、尿素供液管3、尿素供给泵4、尿素喷射管5、尿素喷射器6、尿素回流管7，所述尿素箱2的出液口依次通过尿素供液管3、尿素供给泵4、尿素喷射管5与尿素喷射器6的进液口相连通，所述尿素回流管7的两端分别与尿素箱2的进液口、尿素喷射管5相连通；所述电控单元1包括第一判断模块11、压力修正系数计算模块12、第二判断模块13、实际尿素喷射偏差计算模块14、故障诊断模块15，所述第一判断模块11的信号输出端依次通过压力修正系数计算模块12、第二判断模块13、实际尿素喷射偏差计算模块14与故障诊断模块15的信号输入端相连接，所述压力修正系数计算模块12的信号输出端与实际尿素
喷射偏差计算模块14的信号输入端相连接，所述尿素供液管3上设置有压力传感器8，所述压力传感器8的信号输出端与压力修正系数计算模块12、实际尿素喷射偏差计算模块14的信号输入端相连接；所述压力传感器8用于检测尿素供液管3的压力值，并将其发送至压力修正系数计算模块12、实际尿素喷射偏差计算模块14；所述第一判断模块11用于判断发动机当前工作状态是否满足压力校准测试准入条件；所述压力修正系数计算模块12用于根据由压力校准测试得到的压力值计算得到压力修正系数，并将其发送至实际尿素喷射偏差计算模块14；所述第二判断模块13用于判断发动机当前工作状态是否满足压力波动诊断测试准入条件；所述实际尿素喷射偏差计算模块14用于首先根据由压力波动诊断测试得到的压力值结合压力修正系数计算得到实际压力值，然后根据实际压力值计算得到实际尿素喷射偏差，并将其发送至故障诊断模块15；所述故障诊断模块15用于通过比较实际尿素喷射偏差和理论尿素喷射偏差的大小、发动机当前工作状态中压力波动诊断测试次数与预设压力波动诊断测试次数的大小，实现尿素喷射故障诊断。
20.所述尿素回流管7上设置有溢流阀9。
21.一种发动机scr系统尿素喷射装置的故障诊断方法，所述故障诊断方法依次包括以下步骤：步骤s1、所述第一判断模块11判断发动机当前工作状态是否满足压力校准测试准入条件，若满足则进入步骤s2；步骤s2、所述压力修正系数计算模块12根据由压力校准测试得到的压力值计算得到压力修正系数，并将其发送至实际尿素喷射偏差计算模块14；步骤s3、所述第二判断模块13判断发动机当前工作状态是否满足压力波动诊断测试准入条件，若满足则进入步骤s4；步骤s4、所述实际尿素喷射偏差计算模块14首先根据由压力波动诊断测试得到的压力值结合压力修正系数计算得到实际压力值，然后根据实际压力值计算得到实际尿素喷射偏差，并将其发送至故障诊断模块15；步骤s5、所述故障诊断模块15判断实际尿素喷射偏差是否小于理论尿素喷射偏差，若是则报出尿素喷射正常，诊断结束，若不是则进入步骤s6；步骤s6、所述故障诊断模块15判断发动机当前工作状态中压力波动诊断测试次数是否小于预设压力波动诊断测试次数，若是则进入步骤s3，若不是则报出尿素喷射故障，诊断结束。
22.步骤s1中，所述压力校准测试准入条件具体为：a、发动机转速正常；b、scr系统各零部件工作正常；c、经scr系统处理前的发动机废气中no
x
浓度小于no
x
最大允许排放浓度；d、尿素累计喷射量达到设定尿素累计喷射量，所述设定尿素累计喷射量为从开始
喷射到尿素供液管3和尿素喷射管5中可随尿素溶液排出的气泡排出完毕时的尿素累计喷射量。
23.步骤s3中，所述压力波动诊断测试准入条件具体为：e、经scr系统处理前的发动机废气温度和流量均正常；f、scr系统中nh3实际吸附量小于nh3最大吸附量。
24.步骤s2中，所述压力校准测试具体为：首先控制尿素供给泵4在t1秒内由额定转速降低至最低转速，然后通过压力传感器8检测得到转速降低过程中的压力值。
25.步骤s2中，所述压力修正系数的计算步骤具体为：所述压力修正系数计算模块12首先根据由压力校准测试得到的压力值计算得到实际管路压力下降速度，然后结合理论管路压力下降速度计算得到压力修正系数。
26.步骤s4中，所述压力波动诊断测试具体为：首先控制尿素供给泵4稳定在额定转速，然后控制尿素喷射器6喷射t2秒，最后通过压力传感器8检测得到尿素喷射过程中的压力值。
27.步骤s4中，所述实际尿素喷射偏差的计算步骤具体为：所述实际尿素喷射偏差计算模块14首先根据实际压力值计算得到实际尿素喷射量，然后根据以下公式计算得到实际尿素喷射偏差：δ=(q
dv
‑
q
ecd
）/q
ecd
*100%；其中，所述δ为实际尿素喷射偏差、q
dv
为实际尿素喷射量、q
ecd
为理论尿素喷射量。
28.本发明的原理说明如下：本发明一种发动机scr系统尿素喷射装置的故障诊断方法中的实际尿素喷射偏差由实际压力值计算得到，所述实际压力值根据由压力波动诊断测试得到的压力值结合压力修正系数计算得到，避免了因驾驶工况和液位传感器液面不平产生误报，诊断鲁棒性较好。
29.所述压力校准测试准入条件的原理说明为：首先发动机转速正常保证了发动机处于正常工作状态，然后scr系统各零部件工作正常保证了尿素供给泵4处于等待喷射状态，其次经scr系统处理前的发动机废气中no
x
浓度小于no
x
最大允许排放浓度保证了在压力校准测试时废气中no
x
的排放浓度不超标，最后尿素累计喷射量达到设定尿素累计喷射量，所述设定尿素累计喷射量为从开始喷射到尿素供液管3和尿素喷射管5中可随尿素溶液排出的气泡排出完毕时的尿素累计喷射量，能够消除绝大部分管路气泡对实际尿素喷射量计算精度的影响，即使尿素供液管3和尿素喷射管5的管路接角或折弯处残留有不易随尿素溶液排出的气泡，其对计算实际尿素喷射量的影响可由压力修正系数修正，进一步提高实际尿素喷射量的计算精度。
30.所述压力波动诊断测试准入条件的原理说明为：经scr系统处理前的发动机废气温度和流量均正常保证了发动机废气的温度和流量均满足尿素喷射器6的喷射条件，使尿素喷射器6处于准备喷射状态，可随时喷射尿素溶液。
31.实施例1：参见图1、图2，一种发动机scr系统尿素喷射装置，所述诊断装置包括电控单元1、尿素箱2、尿素供液管3、尿素供给泵4、尿素喷射管5、尿素喷射器6、尿素回流管7，所述尿素箱2的出液口依次通过尿素供液管3、尿素供给泵4、尿素喷射管5与尿素喷射器6的进液口相
连通，所述尿素回流管7的两端分别与尿素箱2的进液口、尿素喷射管5相连通，尿素回流管7上设置有溢流阀9，所述电控单元1包括第一判断模块11、压力修正系数计算模块12、第二判断模块13、实际尿素喷射偏差计算模块14、故障诊断模块15，所述第一判断模块11的信号输出端依次通过压力修正系数计算模块12、第二判断模块13、实际尿素喷射偏差计算模块14与故障诊断模块15的信号输入端相连接，所述压力修正系数计算模块12的信号输出端与实际尿素喷射偏差计算模块14的信号输入端相连接，所述尿素供液管3上设置有压力传感器8，所述压力传感器8的信号输出端与压力修正系数计算模块12、实际尿素喷射偏差计算模块14的信号输入端相连接；上述一种发动机scr系统尿素喷射装置的故障诊断方法，所述故障诊断方法具体包括以下步骤：步骤s1、所述第一判断模块11判断发动机当前工作状态是否满足压力校准测试准入条件，若满足则进入步骤s2；其中，所述压力校准测试准入条件具体为：a、发动机转速正常；b、scr系统各零部件工作正常；c、经scr系统处理前的发动机废气中no
x
浓度小于no
x
最大允许排放浓度；d、尿素累计喷射量达到设定尿素累计喷射量，所述设定尿素累计喷射量为从开始喷射到尿素供液管3和尿素喷射管5中可随尿素溶液排出的气泡排出完毕时的尿素累计喷射量，设定尿素累计喷射量为10mg；步骤s2、所述压力修正系数计算模块12首先根据由压力校准测试得到的压力值计算得到实际管路压力下降速度，然后结合理论管路压力下降速度计算得到压力修正系数，并将其发送至实际尿素喷射偏差计算模块14；其中，所述压力校准测试具体为：首先控制尿素供给泵4在5秒内由额定转速降低至最低转速，然后通过压力传感器8检测得到转速降低过程中的压力值并将其发送至压力修正系数计算模块12；步骤s3、所述第二判断模块13判断发动机当前工作状态是否满足压力波动诊断测试准入条件，若满足则进入步骤s4；其中，所述压力波动诊断测试准入条件具体为：e、经scr系统处理前的发动机废气温度和流量均正常；f、scr系统中nh3实际吸附量小于nh3最大吸附量；步骤s4、所述实际尿素喷射偏差计算模块14首先根据由压力波动诊断测试得到的压力值结合压力修正系数计算得到实际压力值，然后根据实际压力值计算得到实际尿素喷射量，然后根据以下公式计算得到实际尿素喷射偏差并将其发送至故障诊断模块15：δ=(q
dv
‑
q
ecd
）/q
ecd
*100%；其中，所述δ为实际尿素喷射偏差、q
dv
为实际尿素喷射量、q
ecd
为理论尿素喷射量；所述压力波动诊断测试具体为：首先控制尿素供给泵4稳定在额定转速，然后控制尿素喷射器6喷射1.5秒，最后通过压力传感器8检测得到尿素喷射过程中的压力值并将其发送至实际尿素喷射偏差计算模块14；步骤s5、所述故障诊断模块15判断实际尿素喷射偏差是否小于理论尿素喷射偏
差，若是则报出尿素喷射正常，诊断结束，若不是则进入步骤s6；步骤s6、所述故障诊断模块15判断发动机当前工作状态中压力波动诊断测试次数是否小于预设压力波动诊断测试次数，若是则进入步骤s3，若不是则报出尿素喷射故障，诊断结束，其中，所述预设压力波动诊断测试次数为3次。
32.实施例2：与实施例1的不同之处在于：步骤s6中，所述预设压力波动诊断测试次数为5次。