一种尿素品质在线监测方法与流程

本技术涉及数据处理，尤其涉及一种尿素品质在线监测方法。

背景技术：

1、柴油车作为汽车氮氧化物（nox）排放的主要贡献者，实现其排放控制与治理对于打赢移动源污染防治攻坚战具有重要的意义。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。

2、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。

3、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：

4、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。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术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：

2、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；

3、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；

4、根据每组数据的尿素喷射量计算每组数据的nh3喷射量；

5、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；

6、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；

7、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；

8、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。

9、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：

10、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；

11、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；

12、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；

13、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：

14、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；

15、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。

16、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：

17、(1)

18、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。

19、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：

20、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；

21、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。

22、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；

23、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：

24、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进气量的负值、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；

25、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。

26、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；

27、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：

28、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；

29、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；

30、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；

31、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。

32、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：

33、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；

34、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；

35、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；

36、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：

37、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；

38、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。

39、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：

40、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；

41、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。

42、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：

43、实时获取所述尿素液位数据；

44、计算当前尿素液位评估窗口内尿素液位数据的平均值；

45、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：

46、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；

47、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。

48、进一步地，所述尿素喷射偏差因子阈值设为0.02。

49、本技术实施例具有以下技术效果：

50、本技术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。