后处理系统发生氨泄漏的检测方法和后处理系统的控制器与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种后处理系统发生氨泄漏的检测方法和后处理系统的控制器。


背景技术：

2.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。
3.现有车辆的后处理系统通过scr(选择性催化还原技术)，在催化剂的作用下，向车辆的尾气中喷入还原剂氨或尿素，通过还原剂氨或尿素把尾气中的nox还原成n2和h2o，但是，在后处理系统出现异常的情况下，还原剂氨或尿素中的氨会发生泄漏现象，即，一部分还原剂氨或尿素中的氨在未与nox发生反应的情况下边排放到大气中，造成大气的污染。
4.为了检测后处理系统是否发生氨泄漏现象，通常通过scr(技术)对nox的转化效率来判断后处理系统是否发生氨泄漏，但是，scr故障和后处理系统发生氨泄漏均会影响nox的转化效率，因此，通过nox的转化效率来判定后处理系统发生氨泄漏存在有一定的误差。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种后处理系统发生氨泄漏的检测方法和后处理系统的控制器，目的是至少解决scr异常影响氨泄漏检测准确性的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：
6.本发明的第一方面提供了一种后处理系统发生氨泄漏的检测方法，检测方法包括步骤：控制后处理系统的scr在检测工况时向车辆的尾气喷射尿素或还原剂氨；控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，并计算scr的第一转化效率；根据第一转化效率位于第一转化效率阈值内，则控制氨氮比大于等于1，并计算scr的第二转化效率；根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏。
7.本发明提供的后处理系统发生氨泄漏的检测方法，能够通过第一转化效率位于第一转化效率阈值内判定scr处于正常工作状态，以此减少由于scr异常对氨泄漏的影响，然后通过第二转化效率判定后处理系统是否发生氨泄漏，提高本发明检测方法的可靠性。
8.进一步地，检测工况包括车辆的常用工况，常用工况具体包括：车辆的发动机输出与最大扭矩对应的转速，且scr的上游温度区间在300℃
‑
400℃。
9.进一步地，控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，并计算scr的第一转化效率包括：控制氨氮比为0.7，并根据scr的上下游氮氧传感器检测到的氮氧化合物计算scr的第一转化效率。
10.进一步地，控制氨氮比大于等于1，并计算scr的第二转化效率包括：控制氨氮比为1，并根据scr的上下游氮氧传感器检测到的氮氧化合物计算scr的第二转化效率。
11.进一步地，第一转化效率阈值具体包括：在氨氮比小于1的情况下，分别计算处于新鲜状态和老化状态的scr的转化效率，从而获取第一转化效率阈值的上限值和下限值。
12.进一步地，第二转化效率阈值具体包括：在氨氮比大于等于1的情况下，分别计算
处于新鲜状态和老化状态的scr的转化效率，从而获取第二转化效率阈值的上限值和下限值。
13.进一步地，控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，并计算scr的第一转化效率后还包括：根据第一转化效率小于第一转化效率阈值，则判定scr发生劣化故障；根据第一转化效率大于第一转化效率阈值，则判定scr发生过量喷射尿素故障。
14.进一步地，根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏具体包括：根据第二转化效率小于第二转化效率阈值则判定发生泄漏的氨与scr的下游氮氧传感器发生反应生成氮氧化合物。
15.进一步地，根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏还包括：根据第二转化效率阈值与第二转化效率的差值大于预设差值，则判定后处理系统发生严重氨泄漏现象，并触发氨泄漏警报。
16.本发明的第二方面提供了一种后处理系统的控制器，控制器包括后处理系统发生氨泄漏的检测装置和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有控制指令，检测装置通过执行控制指令来实现根据本发明的第一方面的后处理系统发生氨泄漏的检测方法，检测装置包括：控制模块，用于控制后处理系统的scr在检测工况时向车辆的尾气喷射尿素或还原剂氨；控制模块还用于控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，检测装置还包括计算模块，用于计算scr的第一转化效率；控制模块还用于根据第一转化效率位于第一转化效率阈值内，则控制氨氮比大于等于1，计算模块还用于计算scr的第二转化效率；判定模块，用于根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1为本发明一个实施例的后处理系统发生氨泄漏的检测方法的流程示意图；
19.图2为本发明另一个实施例的后处理系统发生氨泄漏的检测方法的流程示意图；
20.图3为本发明一个实施例的后处理系统的控制器的结构示意图；
21.其中，附图标记如下：
22.10、控制器；11、计算机可读存储介质；12、检测装置；121、控制模块；122、计算模块；123、判定模块。
具体实施方式
23.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
24.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈
述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。
25.尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“上”、“内”、“靠近”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。
27.需要说明的是，本发明实施例中所述的scr也称为选择性催化还原技术，该技术是针对机动车尾气排放中nox的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的nox还原成n2和h2o。
28.另外，本发明实施例中所述的氨氮比为后处理系统喷入的还原剂氨或尿素与尾气中nox的比例，且在氨氮比小于1的情况下，由于还原剂氨量或尿素量小于尾气中的nox量，还原剂氨或尿素能够与尾气中的nox充分混合反应，此时，发生还原剂氨或尿素泄漏的概率很低，在氨氮比不小于1的情况下，由于还原剂氨量或尿素量不小于尾气中的nox量，此时，有可能出现还原剂氨或尿素与尾气中的nox混合不均匀，导致还原剂氨或尿素未与尾气中的nox充分混合反应发生泄漏的现象。
29.如图1所示，本发明的第一方面提供了一种后处理系统发生氨泄漏的检测方法，检测方法包括步骤：s10、控制后处理系统的scr在检测工况时向车辆的尾气喷射尿素或还原剂氨；s20、控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，并计算scr的第一转化效率；s30、根据第一转化效率位于第一转化效率阈值内，则控制氨氮比大于等于1，并计算scr的第二转化效率；根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏。
30.在本实施例中，本发明提供的后处理系统发生氨泄漏的检测方法，能够通过第一转化效率位于第一转化效率阈值内判定scr处于正常工作状态，以此减少由于scr异常对氨泄漏的影响，然后通过第二转化效率判定后处理系统是否发生氨泄漏，提高本发明检测方法的可靠性。
31.进一步地，检测工况包括车辆的常用工况，常用工况具体包括：车辆的发动机输出与最大扭矩对应的转速，且scr的上游温度区间在300℃
‑
400℃。
32.在本实施例中，该检测工况通常为车辆运行的经济区间且是常用工况，以10l发动机为例，发动机输出最大扭矩对应的转速为1000rpm
‑
1400rpm，另外，通过在常用工况下检
测后处理系统是否发生氨泄漏现象，提高了本发明后处理系统发生氨泄漏的检测方法的实用性。
33.进一步地，本发明实施例中所述的控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，包括氨氮比小于1的多个比值，本发明实施例优选氨氮比为0.7，具体地，控制氨氮比为0.7，并根据scr的上下游氮氧传感器检测到的氮氧化合物计算scr的第一转化效率，上游氮氧传感器检测到的上游氮氧化合物为尾气中未经过处理的氮氧化合物，下游氮氧传感器检测到的下游氮氧化合物为尾气中经过scr处理过的氮氧化合物，通过上游氮氧化合物量和下游氮氧化合物量可以计算出scr在氨氮比为0.7时的第一转化效率。
34.进一步地，本发明实施例中所述的控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比大于等于1，包括氨氮比大于等于1的多个比值，本发明实施例优选氨氮比为1，具体地，控制氨氮比为1，并根据scr的上下游氮氧传感器的检测到的氮氧化合物计算scr的第二转化效率，上游氮氧传感器检测到的上游氮氧化合物为尾气中未经过处理的氮氧化合物，下游氮氧传感器检测到的下游氮氧化合物为尾气中经过scr处理过的氮氧化合物，通过上游氮氧化合物量和下游氮氧化合物量可以计算出scr在氨氮比为1时的第二转化效率。
35.进一步地，第一转化效率阈值具体包括：在氨氮比小于1的情况下，分别计算处于新鲜状态和老化状态的scr的转化效率，从而获取第一转化效率阈值的上限值和下限值。
36.在本实施例中，处于新鲜状态的scr处于正常工作状态，且转化效率较高，计算处于新鲜状态的scr的转化效率，可以得到第一转化效率阈值的上限值，处于老化状态的scr处于低效率的工作状态，转化效率较低，计算处于老化状态的scr的转化效率，可以得到第一转化效率阈值的下限值，通过第一转化效率阈值的上限值和下限值可以得到第一转化效率阈值，并提高第一转化效率阈值的合理性，减少对scr发生故障的误判，具体地，处于老化状态的scr可以模拟30万公里快速老化后的scr。
37.进一步地，第二转化效率阈值具体包括：在氨氮比大于等于1的情况下，分别计算处于新鲜状态和老化状态的scr的转化效率，从而获取第二转化效率阈值的上限值和下限值。
38.在本实施例中，处于新鲜状态的scr处于正常工作状态，且转化效率较高，计算处于新鲜状态的scr的转化效率，可以得到第二转化效率阈值的上限值，处于老化状态的scr处于低效率的工作状态，转化效率较低，计算处于老化状态的scr的转化效率，可以得到第二转化效率阈值的下限值，通过第二转化效率阈值的上限值和下限值可以得到第二转化效率阈值，并提高第二转化效率阈值的合理性，减少对scr发生故障的误判，具体地，处于老化状态的scr可以模拟30万公里快速老化后的scr。
39.进一步地，控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，并计算scr的第一转化效率后还包括：根据第一转化效率小于第一转化效率阈值，则判定scr发生劣化故障；根据第一转化效率大于第一转化效率阈值，则判定scr发生过量喷射尿素故障。
40.在本实施例中，当scr发生过量喷射尿素故障时，发动机的ecu及时修正尿素的喷射量，将喷射的尿素控制在与尾气对应的合理范围内，然后再计算scr的第一转化效率。
41.进一步地，根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏具体包括：根据第二转化效率小于第二转化效率阈值则判定发生泄漏的氨与scr的下游氮氧传感器发生反应生成氮氧化合物。
42.在本实施例中，本发明的关键创新点在于氮氧传感器对氨(nh3)存在交敏感，即有nh3存在时会导致氮氧传感器测量nox值偏高，对于下游氮氧传感器测量值的异常偏高，通常原因只有两个：一个是scr发生劣化，导致转化效率降低；另一个是尾气中有nh3泄漏。本发明通过设计检测流程排除由于scr效率降低导致的下游氮氧传感器测量值异常偏高现象，从而可以根据下游氮氧传感器测量值异常偏高判断出后处理系统发生nh3泄漏。
43.进一步地，根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏还包括：根据第二转化效率阈值与第二转化效率的差值大于预设差值，则判定后处理系统发生严重氨泄漏现象，并触发氨泄漏警报。
44.在本实施例中，若第二转化效率阈值的下限值减去第二转化效率的差值不小于2％时，说明后处理系统发生了严重的nh3泄露现象，此时，触发nh3泄露超标报警，提醒车主尽快维修后处理系统，减少nh3泄露引起的环境污染现象。
45.如图2所示，下面详细介绍本发明实施例的后处理系统发生氨泄漏的检测方法：
46.1)检测工况：检测工况为发动机最大扭矩对应的转速，排温选择scr上游温度区间300℃
‑
400℃，此温度区间通常为经济区间且是常用工况，以10l发动机为例，最大扭矩对应的发动机的转速为1000rpm
‑
1400rpm。
47.2)预标定map1：处于新鲜态的scr，氨氮比为0.7，此时，scr的转化效率为f1(测量的scr的转化效率为上游氮氧传感器和下游氮氧传感器测量nox计算得出)，见表1，x为发动机的转速，y为scr的上游温度。
48.表1处于新鲜态的scr在氨氮比为0.7时的转化效率f1
49.y\x10001100120013001400300f1f1f1f1f1320f1f1f1f1f1340f1f1f1f1f1360f1f1f1f1f1380f1f1f1f1f1400f1f1f1f1f1
50.2)预标定map2：模拟30万公里快速老化后的scr，处于老化态的scr，氨氮比为0.7，此时，scr的转化效率为f2(测量的scr的转化效率为上游氮氧传感器和下游氮氧传感器测量nox计算得出)，见表2，x为发动机的转速，y为scr的上游温度。
51.表2处于老化态的scr在氨氮比为0.7时的转化效率f2
52.y\x10001100120013001400300f2f2f2f2f2320f2f2f2f2f2340f2f2f2f2f2360f2f2f2f2f2380f2f2f2f2f2400f2f2f2f2f2
53.3)预标定map3：处于新鲜态的scr，氨氮比为1，此时，scr的转化效率为f3(测量的scr的转化效率为上游氮氧传感器和下游氮氧传感器测量nox计算得出)，见表3，x为发动机
的转速，y为scr的上游温度。
54.表3处于新鲜态的scr在氨氮比为1时的转化效率f3
[0055][0056]
4)预标定map4：处于老化态的scr，氨氮比为1，此时，scr的转化效率为f4(测量的scr的转化效率为上游氮氧传感器和下游氮氧传感器测量nox计算得出)，见表4，x为发动机的转速，y为scr的上游温度。
[0057]
见表4处于老化态的scr在氨氮比为1时的转化效率f4
[0058][0059]
本发明实施例的后处理系统发生氨泄漏的检测方法包括：当发动机运行在常用工况，即最大扭矩对应的转速范围内时，scr的上游温度为300℃
‑
400℃范围时，固定此时的转速和扭矩，后处理系统发生氨泄漏的检测装置发送检测信息至ecu，ecu控制scr执行开环氨氮比模式。
[0060]
第一步，控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比为0.7，计时150s，记录scr上游/下游氮氧传感器测量的nox值，计算在120s
‑
150s时scr的上游/下游氮氧传感器测量的平均nox值，然后计算scr的转化效率f0，f0＝(a
‑
b)/a。若f0＞f1说明scr转化效率异常偏高，尿素可能多喷，触发尿素多喷故障报警；若f0＜f2，说明scr劣化，触发scr劣化故障报警。若f2≤f0≤f1，则说明scr效率正常，继续进行后续诊断。另外，若因为特殊原因计时达不到150s则检测中断退出。
[0061]
其中：a为0.7氨氮比时，120s
‑
150s的scr的上游氮氧传感器测量的平均nox值，单位ppm；b为0.7氨氮比时，120s
‑
150s的scr的下游氮氧传感器测量的平均nox值，单位ppm。
[0062]
第二步，后处理系统发生氨泄漏的检测装置发送检测信息至ecu，ecu更改开环氨氮比为1，记录scr的上游/下游氮氧传感器测量的nox值。计算在120s
‑
150s时的scr上游/下游氮氧传感器测量的平均nox值，计算转化效率f0’，f0’＝(c
‑
d)/c。若f4≤f0’≤f3说明scr转化效率正常，诊断完成；若f0’＜f4，即在0.7氨氮比检测时scr效率正常的情况下，在氨氮比为1时检测到的scr转化效率低，scr劣化，说明存在nh3泄露，触发nh3泄露故障报警。若(f4
‑
f0’)*100％≥2％，说明nh3泄露严重，触发nh3泄露超标报警。
[0063]
其中：c为1氨氮比时，120s
‑
150s的scr上游氮氧传感器测量的平均nox值，单位ppm；d为1氨氮比时，120s
‑
150s的scr下游氮氧传感器测量的平均nox值，单位ppm。
[0064]
如图3所示，本发明的第二方面提供了一种后处理系统的控制器10，控制器10包括后处理系统发生氨泄漏的检测装置12和计算机可读存储介质11，计算机可读存储介质11内存储有控制指令，检测装置12通过执行控制指令来实现根据本发明的第一方面的后处理系统发生氨泄漏的检测方法，检测装置12包括：控制模块121，用于控制后处理系统的scr在检测工况时向车辆的尾气喷射尿素或还原剂氨；控制模块还用于控制尿素或还原剂氨与尾气的氨氮比小于1，检测装置还包括计算模块122，用于计算scr的第一转化效率；控制模块还用于根据第一转化效率位于第一转化效率阈值内，则控制氨氮比大于等于1，计算模块还用于计算scr的第二转化效率；判定模块123，用于根据第二转化效率小于第二转化效率阈值，则判定后处理系统发生氨泄漏。
[0065]
在本实施例中，后处理系统的控制器具有本发明后处理系统发生氨泄漏的检测方法的一切技术效果，在此不再进行赘述。
[0066]
另外，本发明提供的后处理系统发生氨泄漏的检测装置可集成在ecu模块中或者为单独的装置，后处理系统发生氨泄漏的检测装置与ecu可通讯及数据交换，以及在检测到nh3发生泄露时可触发警报提醒。
[0067]
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或控制装置(如处理器)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0068]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。