车辆排气管路漏气检测方法与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，特别地涉及一种车辆排气管路漏气检测方法。


背景技术：

2.汽车排气波纹管又称汽车排气管软管，它安装于发动机排气岐管和消声器之间的排气管中，使整个排气系统呈挠性联接，从而起到减振降噪、方便安装和延长排气消声系统寿命的作用。排气管漏气问题在车辆故障里占比非常高，究其原因主要是由于排气管路“裸漏”在汽车底盘外部，经常会受到碎石磕碰及污水浸泡等恶劣工况，排气管路漏气会有主要以下几点影响:
3.1.影响动力，汽车加速无力,开车长途出门如果在半路上出现发动机怠速不稳.加油无力感觉车发憋。
4.2.排气管路漏气，高温气流(600-700℃)会喷射到底盘下的线束及尿素管线，极易产生火灾。
5.3.管路连接处漏气，会使高流速尾气与管路避免处摩擦，产生明显的噪音，影响室内人员乘坐感受。
6.因此需要一种能够快速确定排气管路是否漏气的方法。


技术实现要素：

7.本发明提供一种车辆排气管路漏气检测方法，用于快速准确地判断车辆排气管路是否漏气。
8.本发明提供一种车辆排气管路漏气检测方法，包括以下操作步骤：
9.s10：获取当前工况下发动机原始氮氧化物的排放量q原始；
10.s20：根据发动机原始氮氧化物的排放量q原始计算理论尿素喷射量需求值q；
11.s30：测量当前工况下以及按照理论尿素喷射量需求值q喷射尿素后，发动机实际氮氧化物的排放量q测量；
12.s40：判断q测量与|q原始-q|之差相是否在预设范围内，若是，则表明车辆排气管路未漏气；若否，则表明车辆排气管路漏气。
13.在一个实施方式中，步骤s20中，根据发动机原始氮氧化物的排放量q原始，采用nh3平衡法计算尿素喷射量的理论需求值q。
14.在一个实施方式中，步骤s30中，通过氮氧化物传感器测量发动机实际氮氧化物的排放量q测量。
15.在一个实施方式中，所述氮氧化物传感器安装在车辆排气管路的选择性催化还原后处理装置的后侧。
16.在一个实施方式中，步骤s10包括以下子步骤：
17.s11：根据发动机工况拟合获得发动机原始氮氧化物排放模型；
18.s12：根据发动机原始氮氧化物排放模型，获取当前工况下发动机原始氮氧化物的
排放量q原始。
19.在一个实施方式中，步骤s11中，以发动机转速为x轴，以发动机实际喷油量为y轴拟合获得发动机原始氮氧化物排放模型。
20.在一个实施方式中，步骤s11中，发动机工况包括发动机转速、发动机实际喷油量、发动机预喷油量、发动机后喷油量、发动机增压压力、发动机进气温度、发动机后处理温度以及发动机空速。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能够基于现有硬件产品，通过输入不同的理论尿素喷射量需求值q，可得到q
测量
与|q
原始-q|之差，并根据上述差值是否在预设范围内，即可快速准确地判断车辆的排气管路是否漏气，因此其测试方便，避免了涂漆喷墨等繁琐的测试手段。
附图说明
22.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
23.图1是本发明的实施例中车辆排气管路漏气检测方法的流程图；
24.图2是本发明的实施例中发动机原始氮氧化物排放模型图；
25.图3是本发明的实施例中氮氧化物传感器安装位置示意图。
26.附图标记：
27.1-氮氧化物传感器；2-车辆排气管路；3-选择性催化还原后处理装置。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
29.如图1所示，本发明提供一种车辆排气管路漏气检测方法，尤其是适用于柴油商用汽车的排气管路漏气检测。具体来说，本发明的方法包括以下操作步骤。
30.第一步，获取当前工况下发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
。
31.具体来说，首先，根据发动机工况拟合获得发动机原始氮氧化物排放模型。
32.其次，根据发动机原始氮氧化物排放模型，获取当前工况下发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
。
33.例如可以以发动机工况中的发动机转速为x轴，以发动机实际喷油量为y轴拟合获得发动机原始氮氧化物排放模型。此外，还可将发动机的其他工况，例如发动机转速、发动机实际喷油量、发动机预喷油量、发动机后喷油量、发动机增压压力、发动机进气温度、发动机后处理温度以及发动机空速等作为修成参数对发动机原始氮氧化物排放模型进行修正。
34.在一个具体的实施例中，发动机原始氮氧化物排放模型如下表1所示。
35.需要说明的是，由于发动机转速默认为650rpm以上，因此转速在5-600之间则被认为无需喷射尿素，因此表1中，发动机转速在5-600之间的区域并没有相应的发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
的数值。
36.表1发动机原始氮氧化物排放模型列表
[0037][0038]
如表1所示，若已知当前发动机转速x所对应的数值以及发动机实际喷油量y所对应的数值，即可从表1中查出相应的发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
的数值。例如发动机稳定运转到转速为1500rpm，实际喷油量为100mg的区域，则该区域内发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
为670ppm。再如发动机稳定运转到转速为2000rpm，实际喷油量为150mg的区域，则该区域内发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
为1520ppm。
[0039]
图2显示了发动机原始氮氧化物排放模型，其横轴为发动机转速x，纵轴为发动机实际喷油量y，高度为发动机转速x和发动机实际喷油量y所对应的发动机原始氮氧化物的排放量。
[0040]
此外，如表1所示，发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
的数值随着发动机实际喷油量y的增大具有逐渐增大的趋势；发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
的数值随着发动机转速x的增大也具有逐渐增大的趋势。
[0041]
第二步，根据发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
计算理论尿素喷射量需求值q。
[0042]
具体地，可根据发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
，采用nh3平衡法计算尿素喷射量的理论需求值q。
[0043]
由于对于柴油机而言，氮氧化物nox的主要成分是no(其含量为95％以上)，因此可采用氨气nh3平衡法来快速确认出当前工况需要多少尿素含量。
[0044]
氨气nh3与一氧化氮no的反应关系式如下：
[0045]
4nh3 4no o2→
4n2 6h2o
[0046]
根据上述反应关系式，可知nh3与no的摩尔比为1:1，因此当no(可认为其与发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
相同)的量确定后，则可根据此获得所需的nh3的量，从而获得尿素喷射量需求值q。
[0047]
需要说明的是，根据发动机的工况所确定的尿素喷射量需求值q需要作为已知参数进行输入，使发动机在当前工况下运行，从而对排气管是否漏气进行检测。
[0048]
例如上文提到的，发动机稳定运转到转速为1500rpm，实际喷油量为100mg的区域，则该区域内发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
为670ppm(即氮氧化物的气体浓度)，由此可得nh3的气体浓度为670ppm。再如发动机稳定运转到转速为2000rpm，实际喷油量为150mg的区域，则该区域内发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
为1520ppm，由此可得氨气nh3的气体浓度为1520ppm。
[0049]
根据氨气nh3的量获得尿素喷射量需求值q的方法如下。
[0050]
首先，按照公式(1)将发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
，即氮氧化物的气体浓度，其单位为ppm，转换成发动机原始氮氧化物的质量流量g
nox
(其单位为g/s)。
[0051][0052]
公式(1)中，g
nox
发动机原始氮氧化物nox的质量流量，单位为g/s；
[0053]
n为转换系数，本实施例中n＝0.001587；
[0054]
p为排气流量，单位为kg/h；
[0055]
t为时间，单位为s。
[0056]
需要说明的是，公式(1)在计算时需要将排气流量p的单位换算成g/s。
[0057]
其次，在氨气nh3与氮氧化物nox的反应式中(如上述所述)，由于目前柴油机中氮氧化物no
x
的主要成分是一氧化氮no，因此nh3与no的mol比是1：1。即1mol的nh3等于1mol的no，换言之，17g的nh3能够消耗掉28g的no。
[0058]
因此根据公式(1)中计算获得的氮氧化物的质量流量g
nox
(可认为等于no的质量流量)，可获得nh3的质量流量
[0059]
最后，按照公式(2)获得尿素的质量流量g。
[0060][0061]
公式(2)中，g为尿素的质量流量，单位为g/s；
[0062]
c为尿素的浓度；本实施例中c＝0.325；
[0063]
m为尿素的分子量；本实施例中m＝60.056；
[0064]
m为nh3成分的分子量；本实施例中m＝17；
[0065]
为nh3的质量流量，单位为g/s。
[0066]
进一步地，根据公式(3)可获得尿素的体积流量vf，即可将其作为已知参数进行输入。
[0067][0068]
公式(3)中，vf为尿素的体积流量，单位为ml/s；
[0069]
g为尿素的质量流量，单位为g/s；
[0070]
ρ为尿素的密度，单位为g/ml；
[0071]
其中，尿素密度ρ可以根据下表2获得。
[0072]
本实施例中温度为常温，即20℃，尿素的浓度c为32.5％，因此可取ρ＝1.09g/ml。
[0073]
表2常压下尿素熔融液和尿素水溶液密度
[0074]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
g/cm3[0075][0076]
第三步，测量当前工况下以及按照理论尿素喷射量需求值q喷射尿素后，发动机实际氮氧化物的排放量q
测量
。
[0077]
在当前工况下，按照理论尿素喷射量需求值q喷射尿素后，尿素与废气中的氮氧化物综合，以消除废气中的氮氧化物。因此，通过氮氧化物传感器1能够测量发动机实际氮氧化物的排放量q
测量
。如图3所示，氮氧化物传感器1安装在车辆排气管路2的选择性催化还原(scr)后处理装置3的后侧。通氮氧化物传感器1能够确定废气中氮氧化物的残余量(及nh3气的浓度)，即发动机实际氮氧化物的排放量q
测量
。
[0078]
第四步，判断q
测量
与|q
原始-q|之差相是否在预设范围内，若是，则表明车辆排气管路未漏气；若否，则表明车辆排气管路漏气。
[0079]
需要说明的是，第二步中在计算理论尿素喷射量需求值q时，是采用nh3平衡法计算获得的，因此|q
原始-q|＝0，换言之，从理论上来说，尿素喷射量需求值q应当与发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
相同，即通过喷射尿素后，废气中氮氧化物的残余量为零。但是车辆在实际运行中，废气中氮氧化物的残余量不可能为零，因此将上述|q
原始-q|设定为一个较小的预设范围，例如可以是10ppm以内，以便较为快速地对排气管是否漏气进行判断。
[0080]
即若：q
测量-|q
原始-q|≤10，则表明nh3和氮氧化物no
x
完全综合，因此测量所得到的发动机实际氮氧化物的排放量q
测量
与理论值(即零)之间的差值较小，表明车辆排气管路未漏气；若：q
测量-|q
原始-q|＞10，则表明氮氧化物传感器1测到的为nh3，那么说明排气管路存在漏气现象导致大量的发动机原始氮氧化物的排放量q
原始
泄露，即尿素喷嘴前存在漏气点。
[0081]
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲
突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。