本发明涉及一种sdpf系统及其诊断方法,特别是一种基于校准器的sdpf系统及其诊断方法。
背景技术:
1、本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。
2、选择性催化还原(scr)技术是一种先进的排放控制技术,广泛应用于减少柴油发动机的氮氧化物(nox)排放。在这一过程中,一种称为还原剂的化学物质(通常是尿素溶液或氨)被引入排放系统。在高温和催化剂的作用下,还原剂会与氮氧化物发生化学反应,转化成氮气和水蒸气,这两种都是无害的气体,从而显著降低了nox的排放。
3、scr技术的关键组件包括一个催化反应器、一个供应还原剂的喷射系统和一个控制单元,用于监测排放和调节还原剂的注入量。这种技术的效率很高,可以减少高达90%以上的nox排放,对于满足日益严格的环保法规至关重要。
4、在柴油发动机系统中,scr技术已经成为标准配置之一。它不仅有助于环境保护,还可以提升发动机的性能和燃油经济性。通过使用scr技术,汽车制造商能够生产出更加清洁和高效的车辆,同时也能满足全球范围内对汽车排放的严格要求。此外,scr系统可以与其他排放控制技术如颗粒过滤器(dpf)和氧化催化器(doc)等组合使用,以进一步优化整体排放性能。
5、车载诊断系统(obd,on-board diagnostics)是现代汽车中不可或缺的一部分,它能够监测并诊断车辆的发动机和其他重要系统的性能。obd系统主要的功能是持续检测车辆的排放控制系统的运行状态,确保所有的环保相关部件正常工作,及时发现故障,并通过驾驶舱的故障指示灯(如引擎警告灯)来警告驾驶员。
6、在柴油发动机后处理系统中,obd的作用尤为重要。由于柴油发动机的特性,其排放控制系统如scr(选择性催化还原)和dpf(柴油颗粒滤器)等需要特别监控,以确保它们有效地减少排放污染物,如氮氧化物和颗粒物。obd系统会监控这些组件的功能性和效率,比如检测scr系统中尿素喷射的正确性、催化剂的活性以及dpf的堵塞情况。
7、此外,随着环保标准的日益严格,柴油发动机的obd系统也必须更加精确地监测和报告排放相关的数据。法规要求obd系统能够检测并记录排放控制系统的任何性能下降或故障,并储存相关故障代码,这些信息可以通过专用设备读取,用于维护和修理。obd在柴油发动机后处理系统中不仅是法规的要求,更是确保发动机和排放系统高效、清洁运行的关键技术。
8、在某些应用中,尤其是在某些轻型机应用中,使用sdpf和下游scr串联构成scr功能模块。sdpf或scrof是一种把scr催化剂涂敷在dpf载体上构成的催化剂部件,具有scr和dpf两种功能。相对于scr和dpf分离的催化剂模块,sdpf的省掉了一个scr载体,因此体积减少了,同时热容降低使得scr升温更快,以满足冷机启动时对氮氧转换效率的要求。一般来说,sdpf不能独自构成scr模块,因为dpf中的碳烟沉积会暂时影响scr效率,下游scr可以在sdpf效率降低时起到补充作用。
9、在轻型机系统中,随着排放的升级,对dpf效率的要求也越来越高,这也就需要对dpf的碳烟滤除效率进行obd检测。一般来说,对dpf进行obd检测可使用压差传感器测量其两端的压差变化,以及使用pm传感器测量其排放的碳烟浓度变化。对于高效dpf的故障检测,收到压差传感器的精度影响,一般使用pm传感器进行检测,而这又增加了系统的成本。同时,如果使用电阻式pm传感器,其本身也需要碳烟的积累,报警时间也会延迟,甚至在某些工况下,尤其是发动机原排碳烟浓度比较低的条件下,不能保证报警时间。
10、需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种基于校准器的sdpf系统及其诊断方法。
2、为了解决上述技术问题,本发明公开了一种基于校准器的sdpf系统及其诊断方法,其中,所述系统包括:
3、sdpf装置和设置在其下游的scr装置,所述scr装置下游设有校准器;所述sdpf装置和scr装置之间设有采气孔,所述采气孔通过气流控制装置与所述校准器连接,形成采气通路;
4、所述气流控制装置,用于控制所述采气通路开启或关闭;
5、所述校准器中设有氮氧传感器,所述氮氧传感器用于在所述采气通道开启时,检测所述sdpf装置下游出气端氮氧浓度,以及用于在所述采气通道关闭时,检测scr装置下游出气端氮氧浓度;
6、所述sdpf装置上游设有尿素混合装置,用于将尿素与上游尾气混合进行反应。
7、进一步的,所述系统还包括:
8、所述尿素混合装置上游设有doc装置;所述尿素混合装置,包括:尿素喷嘴和混合器;
9、所述sdpf装置上游设有上游氮氧传感器,用于测量所述sdpf装置上游的氮氧浓度;
10、所述doc装置与尿素混合装置之间设有第二排温传感器,用于测量该处尾气温度;
11、所述scr装置的下游设有第三排温传感器,用于测量该处尾气温度。
12、进一步的,所述系统还包括:控制器,分别与所述气流控制装置、氮氧传感器、上游氮氧传感器、第二排温传感器和第三排温传感器电性连接。
13、进一步的,所述系统还包括:设置在所述sdpf装置两端的压力压差传感器,用于检测所述所述sdpf装置两端的气压及气压差,所述压力压差传感器与所述控制器电性连接。
14、进一步的,所述气流控制装置,包括:
15、与采气孔连接的采气管道,所述采气管道另一端与电磁阀连接,所述电磁阀另一端设有送气管道,所述送气管道另一端连接所述校准器,形成采气通路;
16、所述电磁阀与控制器电性连接,接收所述控制器的控制信号,开启或闭合所述采气通路。
17、进一步的,所述校准器,包括:
18、中空腔体,所述中空腔体上设有进气孔和进出气孔,其中,
19、进气孔,与所述送气管道一端连接,用于传输上游尾气;
20、进出气孔,与scr装置下游出气部连通;
21、中空腔体内设有氮氧传感器,用于检测中空腔体内的氮氧含量;
22、所述中空腔体上还设有出气孔,用于排出尾气。
23、本发明还提出一种基于校准器的sdpf系统的诊断方法,采用前述系统,对其进行诊断,具体包括:
24、步骤1,开启所述气流控制装置,并等待预设时间tsmin秒;设置诊断条件,并进行判断,所述系统不满足诊断条件则结束所述诊断,否则继续执行步骤2对所述sdpf系统进行诊断;
25、步骤2,计算所述scr装置的氮氧转换效率;
26、步骤3,依据上述计算结果,进行分析诊断并告警。
27、进一步的,步骤1中所述的计算所述的设置诊断条件,包括:
28、诊断条件7,sle<soot_max;
29、其中,sle是sdpf装置(202)的碳烟估测值,计算方法如下:
30、sle=tbl_sle(dp145/qmf)
31、qmf=mf*tbl_rou(t142,p145)
32、其中,dp145和p145分别是sdpf装置两端的压差和压力,t142是尿素混合装置上游的尾气温度值,mf是尾气的质量流量,tbl_sle()是计算碳烟估测值的查表计算,tbl_rou()是计算尿素混合装置上游的尾气密度的查表计算。
33、进一步的,步骤2中所述的计算所述scr装置的氮氧转换效率具体包括:
34、步骤2-1,计算累积的上游氮氧量ac_noxu和所述sdpf装置和scr装置之间的氮氧量ac_noxda,具体如下:
35、ac_noxu=ac_noxu+nox_u*mf*cn
36、ac_noxda=ac_noxda+nox_205*mf*cn
37、其中,nox_u是所述sdpf系统上游氮氧传感器的感测值,nox_205是所述氮氧传感器的感测值,cn是常数;
38、步骤2-2,比较上游氮氧量ac_noxu与阈值calc_thd,若小于阈值,则停止所述诊断,否则执行步骤2-3;
39、步骤2-3,计算所述sdpf装置的氮氧转换效率eta_sdpf,具体如下:
40、eta_sdpf=1–ac_noxda/ac_noxu
41、
42、进一步的,步骤3中所述的进行分析诊断并告警,具体包括:
43、步骤3-1,判断所述sdpf装置的氮氧转换效率eta_sdpf是否小于阈值etaa_min,若是,则设置错误标志sdpf_loeff为1,触发sdpf低效故障,否则,执行步骤3-2;
44、步骤3-2,比较所述sdpf装置的氮氧转换效率eta_sdpf,与阈值etaa_min加上去抖动阈值thd_db的和,若不小于,将错误标志sdpf_loeff重置为0,清除sdpf低效故障。
45、有益效果:
46、1、本发明通过该校准器可以少量地将sdpf上游的尾气放入下游氮氧传感器的工作环境中,这样通过下游氮氧传感器可以检测上游sdpf的氮氧转换效率,从而做到一个nox传感器检测两个氮氧效率。
47、2、本发明通过检测上游spdf的氮氧转换效率检测dpf的失能,因此可以独立检测多个催化剂效能的同时进一步降低系统的初装成本。
1.一种基于校准器的sdpf系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种基于校准器的sdpf系统,其特征在于,所述系统还包括:
3.根据权利要求2所述的一种基于校准器的sdpf系统,其特征在于,所述系统还包括:控制器(100),分别与所述气流控制装置、氮氧传感器(205)、上游氮氧传感器(111)、第二排温传感器(142)和第三排温传感器(143)电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于校准器的sdpf系统,其特征在于,所述系统还包括:设置在所述sdpf装置(202)两端的压力压差传感器,用于检测所述所述sdpf装置(202)两端的气压及气压差,所述压力压差传感器与所述控制器(100)电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于校准器的sdpf系统,其特征在于,所述气流控制装置,包括:
6.根据权利要求5所述的一种基于校准器的sdpf系统,其特征在于,所述校准器(110),包括:
7.一种基于校准器的sdpf系统的诊断方法,其特征在于,采用权利要求1-6中所述的任一系统,对其进行诊断,具体包括:
8.根据权利要求7所述的一种基于校准器的sdpf系统的诊断方法,其特征在于,步骤1中所述的计算所述的设置诊断条件,包括:
9.根据权利要求8所述的一种基于校准器的sdpf系统的诊断方法,其特征在于,步骤2中所述的计算所述scr装置(103)的氮氧转换效率具体包括:
10.根据权利要求9所述的一种基于校准器的sdpf系统的诊断方法,其特征在于,步骤3中所述的进行分析诊断并告警,具体包括: