一种选择性催化还原转化效率诊断方法及装置与流程

1.本技术涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种选择性催化还原转化效率诊断方法及装置。


背景技术：

2.机动车尾气污染是由机动车排放的废气所造成的环境污染。主要污染物为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、含铅化合物、颗粒物等。另外，汽车排放的二氧化碳、硫化物、氮氧化物、氟氯氢等使温室效应、臭氧层破坏和酸雨等大气问题变得更加严重，因此降低机动车尾气排放的主要目标是降低氮氧化合物和碳烟颗粒排放。
3.柴油机后处理中选择性催化还原转化装置负责将尾气中对环境有害的no
x
还原为n2，为了满足超低的no
x
排放及未来执行的国七排放标准，nh3传感器在满足排放一致性上成为优选的方案。在检测选择性催化还原转化装置转化效率时，现有技术并不能排除nh3的干扰，导致选择性催化还原转化效率诊断的准确性较低。
4.由此，如何提高选择性催化还原转化效率诊断的准确性成为本领域亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例提供了一种选择性催化还原转化效率诊断方法及装置，旨在解决现有技术中选择性催化还原转化效率诊断的准确性较低的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种选择性催化还原转化效率诊断方法，所述方法包括：
7.进行no
x
效率故障和nh3泄露故障判断；
8.当no
x
效率故障和nh3泄露故障同时满足时，并且当nh3传感器信号小于第一限值后，进行氨储量和no
x
转化效率判断；
9.若氨储量大于第二限值，则判定为硫中毒；
10.若氨储量小于或等于第二限值且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则判定为选择性催化还原转化效率故障。
11.可选的，进行no
x
效率故障判断的方法具体包括：
12.对计算的no
x
效率和测量的no
x
效率做差得到第一差值；若所述第一差值大于第四限值且累计的发动机功率大于第五限值，则判定no
x
效率故障。
13.可选的，进行nh3泄露故障判断的方法具体包括：
14.判断测量的nh3浓度比排放是否大于计算的nh3浓度比排放，若测量的nh3浓度比排放大于计算的nh3浓度比排放且累积的发动机功率超过第五限值，则判定nh3泄露故障。
15.可选的，获得计算的no
x
效率和测量的no
x
效率的方法具体包括：
16.根据累积的下游no
x
传感器值和累积的上游no
x
值获得测量的no
x
效率，公式为：
∑nox
ture
为累积的下游no
x
传感器值，∑nox
us
为累积的上游no
x
值；
17.根据累积的下游no
x
模型值和累积的上游no
x
值获得计算的no
x
效率，公式为：∑nox
mdl
为累积的下游no
x
模型值，∑nox
us
为累积的上游no
x
值。
18.可选的，获得测量的nh3浓度比排放和计算的nh3浓度比排放的方法具体包括：
19.利用测量的nh3浓度比排放的公式获得测量的nh3浓度比排放，所述测量的nh3浓度比排放的公式为：∑nh3
act
为对nh3信号的积分，∑pwr为对功率的积分；
20.利用计算的nh3浓度比排放的公式获得计算的nh3浓度比排放，所述计算的nh3浓度比排放的公式为：∑nh3
map
为对根据预设的空速和温度二维线性插值表格获得的nh3浓度比排放限值的积分，σt为对时间的积分。
21.第二方面，本技术实施例提供了一种选择性催化还原转化效率诊断装置，所述装置包括：故障判断模块、效率判断模块；
22.所述故障判断模块，用于进行no
x
效率故障和nh3泄露故障判断；
23.所述效率判断模块，用于当no
x
效率故障和nh3泄露故障同时满足时，并且当nh3传感器信号小于第一限值后，进行氨储量和no
x
转化效率判断；若氨储量大于第二限值，则判定为硫中毒；若氨储量小于或等于第二限值且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则判定为选择性催化还原转化效率故障。
24.可选的，所述故障判断模块具体用于：
25.对计算的no
x
效率和测量的no
x
效率做差得到第一差值；若所述第一差值大于第四限值且累计的发动机功率大于第五限值，则判定no
x
效率故障。
26.可选的，所述故障判断模块具体用于：
27.判断测量的nh3浓度比排放是否大于计算的nh3浓度比排放，若测量的nh3浓度比排放大于计算的nh3浓度比排放且累积的发动机功率超过第五限值，则判定nh3泄露故障。
28.可选的，所述装置还包括计算模块，所述计算模块具体用于：
29.根据累积的下游no
x
传感器值和累积的上游no
x
值获得测量的no
x
效率，公式为：∑nox
ture
为累积的下游no
x
传感器值，∑nox
us
为累积的上游no
x
值；
30.根据累积的下游no
x
模型值和累积的上游no
x
值获得计算的no
x
效率，公式为：∑nox
mdl
为累积的下游no
x
模型值，∑nox
us
为累积的上游no
x
值。
31.可选的，所述计算模块具体用于：
32.利用测量的nh3浓度比排放的公式获得测量的nh3浓度比排放，所述测量的nh3浓度比排放的公式为：∑nh3
act
为对nh3信号的积分，∑pwr为对功率的积分；
33.利用计算的nh3浓度比排放的公式获得计算的nh3浓度比排放，所述计算的nh3浓度
比排放的公式为：∑nh3
map
为对根据预设的空速和温度二维线性插值表格获得的nh3浓度比排放限值的积分，∑t为对时间的积分。
34.本技术实施例提供了一种选择性催化还原转化效率诊断方法及装置。在执行所述方法时，先进行no
x
效率故障和nh3泄露故障判断；当no
x
效率故障和nh3泄露故障同时满足时，并且当nh3传感器信号小于第一限值后，进行氨储量和no
x
转化效率判断；若氨储量大于第二限值，则判定为硫中毒；若氨储量小于或等于第二限值且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则判定为选择性催化还原转化效率故障。这样，通过no
x
效率故障和nh3泄露故障判断，能够精准识别选择性催化还原装置裂化件特性，并且考虑到硫中毒可能带来的干扰，通过氨储量的判断，避免了硫中毒带来的干扰，使得选择性催化还原转化效率诊断更加准确。如此，可以解决现有技术中选择性催化还原转化效率诊断的准确性较低的问题。
附图说明
35.为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本技术提供的方案各传感器的空间位置及信号关系示意图；
37.图2为本技术实施例提供的一种选择性催化还原转化效率诊断方法的方法流程图；
38.图3为本技术实施例提供的氨储判断流程图；
39.图4为本技术实施例提供的scr转化效率诊断过程示意图；
40.图5为本技术实施例提供的一种选择性催化还原转化效率诊断装置的结构示意图。
具体实施方式
41.机动车尾气污染是由机动车排放的废气所造成的环境污染。主要污染物为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、含铅化合物、颗粒物等。另外，汽车排放的二氧化碳、硫化物、氮氧化物、氟氯氢等使温室效应、臭氧层破坏和酸雨等大气问题变得更加严重，因此降低机动车尾气排放的主要目标是降低氮氧化合物和碳烟颗粒物排放。
42.柴油机后处理中选择性催化还原转化(selective catalyst reduction，scr)装置负责将尾气中对环境有害的no
x
还原为n2，no
x
为汽车尾气中的no和no2，为了满足超低的no
x
排放及未来执行的国七排放标准，nh3传感器在满足排放一致性上成为优选的方案。在检测scr转化效率时，现有技术并不能排除nh3的干扰，导致scr转化效率诊断的准确性较低。
43.有鉴于此，本技术发明人考虑到，如果能够引入nh3传感器信号，用于区分no
x
传感器的交叉敏感，结合no
x
效率判断和nh3泄露判断能够准确的识别scr裂化件特性；并且考虑到进行scr转化效率判断时硫中毒会对判断准确性产生影响，如果能够引入氨储判断，可以避免硫中毒对检测结果的干扰，如此可以提高scr转化效率诊断的准确性。
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
45.在介绍本技术的方案之前，先介绍一下本技术涉及的本领域技术，方便理解本技术的方案。
46.参见图1，图1为本技术提供的方案各传感器的空间位置及信号关系示意图，scr1前安装温度传感器、no
x
1传感器及喷射嘴dm1，尾管asc后安装nh3传感器、no
x
2传感器和温度传感器。
47.scr转化效率诊断包括nh3传感器信号诊断、no
x
效率诊断及氨储诊断。
48.在scr转化效率诊断之前，需要判断是否满足效率诊断的条件，判断的条件主要包含：scr温度，废气量，发动机转速、扭矩和no
x
信号等。
49.条件1：根据scr1上游和asc下游温度计算scr平均温度，平均温度在上下限范围内，例如平均温度在250～400℃，且温度的变化率小于等于限值，例如，限值可以设为0.2℃/s；
50.条件2：no
x
1信号值在上下限范围内，上下限可以为300ppm～1500ppm之间，且no
x
1的变化率小于等于限值，该限值可以设为20ppm/s；
51.条件3：no
x
1和no
x
2传感器信号状态有效；no
x
传感器会发送有效信号给ecu，根据nox传感器发送的信号判断状态是否有效；
52.条件4：废气流量在上下限范围内，例如可以设为300kg/h～1500kg/h，不同机型的上下限范围不一样，可以根据实际情况确定；
53.条件5：转速和扭矩分别在上下限范围内，例如转速为1000rpm～1800rpm，扭矩百分比为10％～80％；
54.当条件1-5都满足时，开始进行scr转化效率判断，具体判断过程如下：
55.参见图2，图2为本技术实施例提供的一种选择性催化还原转化效率诊断方法的方法流程图，包括：
56.s201、进行no
x
效率故障和nh3泄露故障判断。
57.由于后置no
x
和nh3传感器，可以解决no
x
传感器的交叉敏感性，根据公式(1)可以计算scr下游真实no
x
值，为no
x
传感器对nh3交叉敏感系数，nox_snr为nox传感器测量值，包括no
x
测量值和nh3测量值，nh3为nh3传感器测量的nh3值。
58.当条件1-5都满足时，根据计算的真实scr下游nox值和废气量计算累积的下游nox传感器值；根据no
x
1传感器和废气量计算累积的上游no
x
值；根据scr下游模型nox和废气量计算no
x
排放限值，scr下游模型no
x
值计算累积的下游no
x
模型值，scr模型涉及的动力学方程包括no
x
反应方程，氨吸附反应方程，氨脱附反应方程，氨储氧化反应方程及n2o生成反应方程，可以计算下游no
x
模型值；根据转速与扭矩计算功率并计算累积值，当诊断条件不满足超过一定限值或诊断完成时复位该积分。
59.进行no
x
效率故障判断的方法可以为对计算的no
x
效率和测量的no
x
效率做差得到第一差值；如果第一差值大于第四限值且累计的发动机功率大于第五限值，则判定no
x
效率故障。例如，通过对计算的no
x
效率和测量的no
x
效率做差，并与计算的no
x
效率查表确定的限值比较，当偏差大于限值且累积的发动机功率超过限值后，则认为no
x
效率故障。第四限值
和第五限值可以根据实际情况进行设定。
60.进行nh3泄露故障判断的方法可以为判断测量的nh3浓度比排放是否大于计算的nh3浓度比排放，若测量的nh3浓度比排放大于计算的nh3浓度比排放且累积的发动机功率超过第五限值，则判定nh3泄露故障。例如，当测量的nh3浓度比排放大于计算的nh3浓度比排放且累积的发动机功率超过限值后，则认为nh3泄露故障。此处的累积的发动机功率限值也可以根据实际情况进行设定。
61.s202、判断no
x
效率故障和nh3泄露故障是否同时满足，若同时满足时进入步骤203，否则进入步骤s201。
62.s203、判断nh3传感器信号是否小于第一限值，若小于进入步骤s204，否则进入步骤s201。
63.s204、进行氨储量和no
x
转化效率判断。
64.s205、判断氨储量是否大于第二限值，若大于进入步骤s206，否则进入步骤s207。
65.s206、报硫中毒故障。
66.s207、判断滤波后的no
x
转化效率是否小于第三限值，若是则进入步骤s208，否则进入步骤s205。
67.s208、判定为选择性催化还原转化效率故障。
68.上述步骤根据no
x
1和真实下游no
x
计算实时no
x
的转化量和no
x
转化效率，并根据no
x
和nh3质量比，将no
x
转化量换算为当前消耗的氨储量，积分后得到氨储量。在计算过程中，当氨储量大于基于温度确定的氨储第二限值，认为是硫中毒，报硫中毒故障。第二限值可以根据实际情况进行设置。如此可以避免硫中毒对选择性催化还原转化效率诊断准确性的影响。
69.当氨储量小于基于温度确定的氨储第二限值，且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则认为是scr裂化件，报scr效率故障。第三限值可以根据实际情况进行设置。
70.参见图3，图3为本技术实施例提供的氨储判断流程图，当开始进行氨储判断时，即停止喷尿素，然后对nh3传感器信号进行判断，若小于第一限值，则进行氨储量和no
x
转化效率判断；当氨储量大于基于温度确定的氨储第二限值，认为是硫中毒，报硫中毒故障；若氨储量小于或等于第二限值且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则判定为选择性催化还原转化效率故障，若滤波后的no
x
转化效率不小于第三限值，则重新进行氨储量和no
x
转化效率判断。
71.本技术实施例提供了一种选择性催化还原转化效率诊断方法及装置。在执行所述方法时，先进行no
x
效率故障和nh3泄露故障判断；当no
x
效率故障和nh3泄露故障同时满足时，并且当nh3传感器信号小于第一限值后，进行氨储量和nox转化效率判断；若氨储量大于第二限值，则判定为硫中毒；若氨储量小于或等于第二限值且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则判定为选择性催化还原转化效率故障。这样，通过no
x
效率故障和nh3泄露故障判断，能够精准识别选择性催化还原装置裂化件特性，并且考虑到硫中毒可能带来的干扰，通过氨储量的判断，避免了硫中毒带来的干扰，使得选择性催化还原转化效率诊断更加准确。如此，可以解决现有技术中选择性催化还原转化效率诊断的准确性较低的问题。
72.本技术可选的实施例，获得计算的no
x
效率和测量的no
x
效率可以采用以下方法：
73.根据累积的下游no
x
传感器值和累积的上游no
x
值获得测量的no
x
效率，公式为：
σnox
ture
为累积的下游no
x
传感器值，σnox
us
为累积的上游no
x
值；
74.根据累积的下游no
x
模型值和累积的上游no
x
值获得计算的no
x
效率，公式为：σnox
mdl
为累积的下游no
x
模型值，σnox
us
为累积的上游no
x
值。
75.获得测量的nh3浓度比排放和计算的nh3浓度比排放可以采用以下方法：
76.利用测量的nh3浓度比排放的公式获得测量的nh3浓度比排放，所述测量的nh3浓度比排放的公式为：σnh3
act
为对nh3信号的积分，∑pwr为对功率的积分；
77.利用计算的nh3浓度比排放的公式获得计算的nh3浓度比排放，所述计算的nh3浓度比排放的公式为：∑nh3
map
为对根据预设的空速和温度二维线性插值表格获得的nh3浓度比排放限值的积分，σt为对时间的积分。
78.参见图4，图4为本技术实施例提供的scr转化效率诊断过程示意图，首先获得scr温度，废气量，发动机转速、扭矩和no
x
信号等，结合上游no
x
传感器信号、下游no
x
传感器信号获得计算的no
x
效率和测量的no
x
效率；并且结合下游no
x
传感器信号、下游nh3传感器信号获得测量的nh3浓度比排放和计算的nh3浓度比排放，然后根据no
x
效率故障和nh3泄露故障进行氨储的判断，并根据氨储量和no
x
转化效率进行故障判断。
79.以上为本技术实施例提供的一种选择性催化还原转化效率诊断方法的一些具体实现方式，基于此，本技术还提供了对应的一种选择性催化还原转化效率诊断装置。下面将从功能模块化的角度对本技术实施例提供的装置进行介绍。
80.参见图5，图5为本技术实施例提供的一种选择性催化还原转化效率诊断装置的结构示意图，该装置包括故障判断模块501、效率判断模块502；
81.所述故障判断模块501，用于进行no
x
效率故障和nh3泄露故障判断；
82.所述效率判断模块502，用于当no
x
效率故障和nh3泄露故障同时满足时，并且当nh3传感器信号小于第一限值后，进行氨储量和no
x
转化效率判断；若氨储量大于第二限值，则判定为硫中毒；若氨储量小于或等于第二限值且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则判定为选择性催化还原转化效率故障。
83.本技术实施例提供了一种选择性催化还原转化效率诊断装置，该装置用于执行对应的选择性催化还原转化效率诊断。在执行所述方法时，先进行no
x
效率故障和nh3泄露故障判断；当no
x
效率故障和nh3泄露故障同时满足时，并且当nh3传感器信号小于第一限值后，进行氨储量和no
x
转化效率判断；若氨储量大于第二限值，则判定为硫中毒；若氨储量小于或等于第二限值且滤波后的no
x
转化效率小于第三限值，则判定为选择性催化还原转化效率故障。这样，通过no
x
效率故障和nh3泄露故障判断，能够精准识别选择性催化还原装置裂化件特性，并且考虑到硫中毒可能带来的干扰，通过氨储量的判断，避免了硫中毒带来的干扰，使得选择性催化还原转化效率诊断更加准确。如此，可以解决现有技术中选择性催化还原转化效率诊断的准确性较低的问题。
84.进一步地，所述故障判断模块501具体用于：
85.对计算的no
x
效率和测量的no
x
效率做差得到第一差值；若所述第一差值大于第四限值且累计的发动机功率大于第五限值，则判定no
x
效率故障。
86.进一步地，所述故障判断模块501具体用于：
87.判断测量的nh3浓度比排放是否大于计算的nh3浓度比排放，若测量的nh3浓度比排放大于计算的nh3浓度比排放且累积的发动机功率超过第五限值，则判定nh3泄露故障。
88.进一步地，所述装置还包括计算模块，所述计算模块具体用于：
89.根据累积的下游no
x
传感器值和累积的上游no
x
值获得测量的no
x
效率，公式为：∑nox
ture
为累积的下游no
x
传感器值，∑nox
us
为累积的上游no
x
值；
90.根据累积的下游no
x
模型值和累积的上游no
x
值获得计算的no
x
效率，公式为：∑nox
mdl
为累积的下游no
x
模型值，∑nox
us
为累积的上游no
x
值。
91.进一步地，所述计算模块具体用于：
92.利用测量的nh3浓度比排放的公式获得测量的nh3浓度比排放，所述测量的nh3浓度比排放的公式为：∑nh3
act
为对nh3信号的积分，∑pwr为对功率的积分；
93.利用计算的nh3浓度比排放的公式获得计算的nh3浓度比排放，所述计算的nh3浓度比排放的公式为：∑nh3
map
为对根据预设的空速和温度二维线性插值表格获得的nh3浓度比排放限值的积分，∑t为对时间的积分。
94.本技术实施例中提到的“第一限值”、“第二限值”等名称中的“第一”、“第二”只是用来做名字标识，并不代表顺序上的第一、第二。
95.通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read-only memory，rom)/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
96.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
97.以上所述仅是本技术示例性的实施方式，并非用于限定本技术的保护范围。