车用尿素浓度检测系统及方法与流程

本发明涉及发动机尾气净化处理，具体地涉及车用尿素浓度检测系统及方法。

背景技术：

1、随着柴油机排放法规的升级，对发动机后处理系统的要求也越来越严格；选择性催化还原技术作为解决氮氧化物排放问题的主流技术，一般使用基准浓度32.5％的尿素水溶液作为还原剂；法规规定了各厂家需设置最小可接受反应剂浓度cdmin，低于该浓度的反应剂均为不良反应剂，当obd系统监测到车辆使用了需判定为不良反应剂的尿素时，须激活驾驶员报警系统；而车辆控制系统应能适应浓度在cdmin之上的不同浓度的尿素溶液，车辆控制系统会通过对尿素喷射量进行修正，当scr效率存在下降风险时，逐步增大尿素喷射修正系数从而增加尿素喷射量，而当存在nh3泄漏时逐步减少尿素喷射修正系数从而减少尿素喷射量，最终始终确保nox等排放能满足法规要求。

2、当前主流使用的尿素质量传感器主要通过超声波在不同密度的液体中的传播速率不同来测量尿素水溶液的密度，进而得到尿素的浓度值。实际使用中，尿素质量传感器读数容易受到探头附近的气泡或者尿素结晶影响，造成读数不准，另外，若添加密度近似基准尿素水溶液的液体，该传感器也无法准确识别，容易产生故障误报的问题，影响客户用车体验及出行效率。影响客户用车体验及出行效率。

3、典型现有技术如名称为《一种柴油机尿素浓度诊断方法》，申请公布号为cn116085100a的中国发明申请，其公开了一种柴油机尿素浓度诊断方法，在后处理装置上安装有尿素品质传感器，尿素品质传感器与发动机ecu进行通讯连接；发动机ecu根据尿素品质传感器反馈的数据来判断是否超过cdmin浓度阈值；发动机ecu根据后处理scr转化效率来判断是否超过cdmin效率阈值；发动机最终通过综合cdmin浓度阈值和cdmin效率阈值诊断柴油机尿素浓度。本发明通过将scr转化效率作为尿素浓度cdmin诊断的一个关键条件，通过对scr转化效率的监控，避免由于尿素浓度传感器测量不准确造成尿素浓度诊断的误判的问题。

4、典型现有技术又如名称为《尿素浓度传感器误报的检测方法及其检测系统、发动机》，申请公布号为cn115506878a的中国发明申请，其公开了一种尿素浓度传感器误报的检测方法及其检测系统、发动机，涉及发动机检测技术领域。当尿素浓度传感器检测的尿素浓度不等于阈值时，停止喷射尿素，并检测尿素浓度传感器是否为误报；检测方法包括以下步骤：以设定喷射量喷射尿素，获取下游nox排放量的测量值；根据尿素的设定喷射量和尿素浓度传感器检测的尿素浓度，计算参加氧化还原反应的nox的理论值；根据上游nox的排放量和参加氧化还原反应的nox的理论值，计算下游nox排放量的理论值。计算下游nox排放量的理论值与下游nox排放量的测量值的差值；判断差值是否在第一预设范围内，若否，则判定尿素浓度传感器为误报。

5、典型现有技术又如名称为《一种尿素浓度的检测方法》，申请公布号为cn113847130a的中国发明申请，其公开了一种尿素浓度的检测方法，能够实现不同工况和不同温度范围内尿素浓度的检测。在低于尿素溶液的结冰温度的温度范围时，将最近一次获取的尿素浓度确定为当前尿素浓度；在高于尿素溶液的结冰温度的温度范围时，根据不同的工况，获取对应工况下的尿素溶液的实施尿素浓度、尿素溶液的液位差以及液位差的持续时间，根据液位差△h与液位差阈值范围、以及持续时间t与时间阈值范围的比较结果，确定当前尿素浓度。

6、典型现有技术又如名称为《尿素溶液浓度监测方法、装置及scr后处理系统》，申请公布号为cn113294230a的中国发明申请，其公开了一种尿素溶液浓度监测方法，其中，包括：判断尿素箱中是否有尿素溶液；当判定尿素箱中有尿素溶液时，判断尿素溶液的尿素浓度是否在浓度阈值范围内；若尿素浓度不在浓度阈值范围内，则判断尿素箱内的尿素溶液的液位稳定性；若尿素溶液的液位处于非稳定状态，则判断尿素箱内的尿素溶液是否处于加注过程中；若判定尿素箱内的尿素溶液处于加注过程中，则将上一次检测到的尿素溶液的尿素浓度锁定，并在达到锁定预设时间后，返回重新判断尿素溶液的尿素浓度是否在阈值范围内。

7、典型现有技术又如名称为《车辆尿素浓度检测装置及车辆尿素浓度检测方法》，申请公布号为cn115683940a的中国发明申请，其公开了一种车辆尿素浓度检测装置及车辆尿素浓度检测方法，根据压力检测单元所在位置的尿素溶液的实际液位高度和尿素箱内部的尿素溶液施加至尿素箱底壁的压强计算尿素溶液的密度；再根据尿素溶液的密度和水的密度计算尿素溶液的浓度。即使车辆在车辆行驶或加注尿素的过程中尿素溶液中产生气泡，但由于气泡的多少对尿素溶液的高度的影响很小，可以忽略不计；此外，由于尿素在水中的溶解度较大，在将尿素溶解于水中前后，溶液的体积变化不大，相比气泡对超声波尿素品质传感器测量结果的影响而言，尿素溶解于水中前后对溶液体积的变化可以忽略不计，因此计算得到的尿素溶液的浓度的测量精度较高。

8、现有技术的缺陷在于：

9、专利申请《一种柴油机尿素浓度诊断方法》仅能识别尿素水溶液浓度远低于cdmin的情形，而对于尿素水溶液浓度在cdmin附近或高于cdmin的情形，由于车辆控制系统按照法规要求需要适应该尿素水溶液，scr效率并不会明显下降，因此该种方法无法获取准确的尿素浓度，仅能对尿素浓度明显低于cdmin这种特定情形的传感器是否误报进行区分，适用范围有限。

10、专利申请《尿素浓度传感器误报的检测方法及其检测系统、发动机》所述方案对专利《一种柴油机尿素浓度诊断方法》的缺陷进行了补足，可用于获取相对准确的尿素浓度，但车辆在执行该方案的过程中，因需要先停喷尿素再以固定氨氮比喷射，临时屏蔽了正常尿素喷射逻辑，存在较高概率导致车辆排放超标的风险，即使最终发现尿素质量传感器误报，也有较大概率导致scr效率低故障或nh3泄漏故障，引起车辆故障率上升。

11、专利申请《一种尿素浓度的检测方法》及《尿素溶液浓度监测方法、装置及scr后处理系统》有助于减少尿素质量传感器本身因气泡、结晶等引起的误报，提升传感器数据有效性，但对于加注了类似密度的其它液体的情形，传感器本身无法识别，因此适用面依旧有限。

12、专利申请《车辆尿素浓度检测装置及车辆尿素浓度检测方法》通过准确计算尿素水溶液密度来推算其浓度，类似前面两个专利，对于尿素水溶液的浓度可以准确的获得，但对于加注了类似密度的其它液体的情形，此时同样不适用。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供车用尿素浓度检测系统及方法，其目的在于不仅能识别尿素水溶液浓度远低于cdmin的情形，且对于尿素水溶液浓度在cdmin附近或高于cdmin的情形，也能获取准确的尿素浓度；不会增加车辆排放超标的风险；可以识别加注了类似密度的其它液体的情形。

2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

3、一种车用尿素浓度检测系统，包含数据采集单元、尿素浓度计算单元和数据存储单元；其中：

4、所述数据采集单元用于采集原始数据；所述原始数据包含尿素喷射量修正系数、尿素质量传感器读数、尿素浓度值；

5、所述尿素浓度计算单元用于根据所述数据采集单元采集的所述原始数据，计算本次加注尿素后的所述尿素浓度值；

6、所述数据存储单元用于存储本次加注尿素后的所述尿素喷射量修正系数、所述尿素浓度值。

7、优选地，所述尿素喷射量修正系数包含本次加注尿素后的尿素喷射量修正系数、上一次加注尿素后存储的尿素喷射量修正系数；其中：

8、上一次加注尿素后存储的所述尿素喷射量修正系数存储在所述数据存储单元中，供所述数据采集单元读取；

9、当新一次的本次加注尿素后的所述尿素喷射量修正系数被采集并被尿素浓度计算单元使用后，本次加注尿素后的所述尿素喷射量修正系数被写入所述数据存储单元中，覆盖上一次加注尿素后存储的所述尿素喷射量修正系数。

10、优选地，所述尿素浓度值包含本次加注尿素后的尿素浓度值、上一次加注尿素后存储的尿素浓度值；其中：

11、上一次加注尿素后存储的所述尿素浓度值存储在所述数据存储单元中，供所述数据采集单元读取；

12、当新一次的本次加注尿素后的所述尿素浓度值被采集并被所述尿素浓度计算单元使用后，本次加注尿素后的所述尿素浓度值被写入所述数据存储单元中，覆盖上一次加注尿素后存储的所述尿素浓度值。

13、一种利用了车用尿素浓度检测系统的车用尿素浓度检测方法，包含以下步骤：

14、s100.实时监控车辆是否加注尿素；然后根据监控结果做出如下操作：

15、如果车辆未加注尿素，则返回并再次从头执行s100；

16、如果车辆第一次加注尿素，则启动时间计时器，开始累积车辆运行时间；然后执行s200；

17、s200.将累计所得的所述车辆运行时间与人工预设的第一时间阈值进行比较；然后根据比较结果做出如下操作：

18、如果所述车辆运行时间小于所述第一时间阈值，则返回并再次执行s200；

19、如果所述车辆运行时间不小于所述第一时间阈值，则采集当前时刻的所述尿素喷射量修正系数、当前时刻的尿素质量传感器的读数；然后执行s300；

20、s300.计算所述尿素质量传感器测量的读数与标准车用尿素溶液浓度的比例；

21、s400.判断本次所述尿素质量传感器的读数是否有效；然后根据判断结果做出如下操作：

22、如果判断结果为本次所述尿素质量传感器的读数有效，则将本次所述尿素质量传感器的读数赋予当前的所述尿素浓度值；然后执行s500；

23、如果判断结果为本次所述尿素质量传感器的读数无效，则将尿素浓度计算值赋予当前的所述尿素浓度值；然后执行s500；

24、s500.将s200中采集到当前时刻的所述尿素喷射量修正系数存入所述数据存储单元，作为上一次加注尿素后的所述尿素喷射量修正系数；

25、将经s400验证得到的当前的所述尿素浓度值存入所述数据存储单元，作为上一次加注尿素后的所述尿素浓度值；然后执行s600；

26、s600.再次实时监控车辆是否加注尿素；然后根据监控结果做出如下操作：

27、如果车辆未加注尿素，则返回并再次从头执行s600；

28、如果车辆再次加注尿素，则再次启动时间计时器，开始重新累积所述车辆运行时间；然后执行s700；

29、s700.将累计所得的所述车辆运行时间与人工预设的第二时间阈值进行比较；然后根据比较结果做出如下操作：

30、如果所述车辆运行时间小于所述第二时间阈值，则返回并再次执行s700；

31、如果所述车辆运行时间不小于所述第二时间阈值，则采集当前时刻的所述尿素喷射量修正系数、当前时刻的所述尿素质量传感器的读数；然后从所述数据存储单元中读取上一次加注尿素后的所述尿素喷射量修正系数、上一次加注尿素后的所述尿素浓度值；然后执行s800；

32、s800.计算所述尿素质量传感器测量的读数与所述数据存储单元中的上一次加注尿素后的所述尿素浓度值的比例；然后执行s900；

33、s900.判断本次所述尿素质量传感器的读数是否有效；然后根据判断结果做出如下操作：

34、如果判断结果为本次所述尿素质量传感器的读数有效，则将本次所述尿素质量传感器的读数赋予当前的所述尿素浓度值；然后执行s1000；

35、如果判断结果为本次所述尿素质量传感器的读数无效，则根据最近两次加注尿素后得到的所述尿素喷射量修正系数变化比与所述尿素浓度值比的关系计算得到当前的所述尿素浓度值；然后执行s1000；

36、s1000.将s700中采集到当前时刻的所述尿素喷射量修正系数存入所述数据存储单元，作为上一次加注尿素后的所述尿素喷射量修正系数；

37、将经s900验证得到的当前的所述尿素浓度值存入所述数据存储单元，作为上一次加注尿素后的所述尿素浓度值；然后执行s1100；

38、s1100.迭代执行s600～s1000，直至所述尿素喷射量修正系数不在人工预设的尿素喷射量修正系数范围中，或出现scr效率低故障，或出现尿素消耗高故障，或出现尿素消耗低故障，则执行s1200；

39、s1200.将所述数据存储单元存储的所述尿素浓度值重置至32.5％并锁定；将所述数据存储单元存储的所述尿素喷射量修正系数重置至1并锁定；然后执行s1300；

40、s1300.检查所述尿素喷射量修正系数是否回到所述尿素喷射量修正系数范围中，且scr效率低故障消失，且尿素消耗高故障消失，且尿素消耗低故障消失；然后根据检查结果，做出如下操作：

41、如果所述尿素喷射量修正系数回到所述尿素喷射量修正系数范围中，且scr效率低故障消失，且尿素消耗高故障消失，且尿素消耗低故障消失，则回到并再次重新执行s100；

42、如果所述尿素喷射量修正系数未回到所述尿素喷射量修正系数范围中，或scr效率低故障未消失，或尿素消耗高故障未消失，或尿素消耗低故障未消失，则回到并再次重新执行s1300。

43、优选地，所述第一时间阈值的取值范围为1小时～3小时。

44、优选地，s300中所述尿素质量传感器测量的读数与所述标准车用尿素溶液浓度的比例按下式表达：

45、b1＝ω1/32.5％

46、其中：b1为所述尿素质量传感器测量的读数与所述标准车用尿素溶液浓度的比例；ω1为所述尿素质量传感器测量的读数。

47、优选地，s400中判断本次所述尿素质量传感器的读数是否有效，具体包含以下步骤：

48、s410.计算第一参考值，按下式表达：

49、c1＝|a1/b1-1|

50、其中：c1为所述第一参考值；a1为s200中采集到当前时刻的所述尿素喷射量修正系数；

51、s420.将所述第一参考值与人工预设的第一参考值阈值进行比较；然后根据比较结果做出如下操作：

52、如果所述第一参考值小于所述第一参考值阈值，则判定本次所述尿素质量传感器的读数有效；

53、如果所述第一参考值不小于所述第一参考值阈值，则判定本次所述尿素质量传感器的读数无效。

54、优选地，所述尿素浓度计算值按下式表达：

55、ωc＝32.5％/a1

56、其中：ωc为所述尿素浓度计算值。

57、优选地，s800中所述尿素质量传感器测量的读数与所述数据存储单元中的上一次加注尿素后的所述尿素浓度值的比例按下式表达：

58、b2＝ω2/ω

59、其中：b2为所述尿素质量传感器测量的读数与所述数据存储单元中的上一次加注尿素后的所述尿素浓度值的比例；ω2为s700中所述尿素质量传感器的读数；ω为s700中从所述数据存储单元读取的上一次加注尿素后的所述尿素浓度值。

60、优选地，s900中判断本次所述尿素质量传感器的读数是否有效，具体包含以下步骤：

61、s910.计算第二参考值，按下式表达：

62、c2＝|a2/(a*b2)-1|

63、其中：c2为所述第二参考值；a2为s700中采集到当前时刻的所述尿素喷射量修正系数；a为s700中从所述数据存储单元中读取的上一次加注尿素后的所述尿素喷射量修正系数；

64、s920.将所述第二参考值与人工预设的第二参考值阈值进行比较；然后根据比较结果做出如下操作：

65、如果所述第二参考值小于所述第二参考值阈值，则判定本次所述尿素质量传感器的读数有效；

66、如果所述第二参考值不小于所述第二参考值阈值，则判定本次所述尿素质量传感器的读数无效；

67、s900中根据最近两次加注尿素后得到的所述尿素喷射量修正系数变化比与所述尿素浓度值比的关系计算得到当前的所述尿素浓度值，按下式表达：

68、ω'＝ω*a/a2

69、其中：ω'为本次的所述尿素浓度值。

70、本发明与现有技术对比，具有以下优点：

71、1.由于本发明不仅能识别尿素水溶液浓度远低于cdmin的情形，且对于尿素水溶液浓度在cdmin附近或高于cdmin的情形，也能获取准确的尿素浓度，从而相较于现有技术，极大拓宽了应用领域；

72、2.由于本发明无需先停喷尿素再以固定氨氮比喷射，也不用临时屏蔽正常尿素喷射逻辑，从而不存在概率导致车辆排放超标的风险，也杜绝了因此而导致scr效率低故障或nh3泄漏故障，引起车辆故障率上升的源头原因；

73、3.由于本发明还可以识别加注了类似密度的其它液体的情形，从而进一步拓宽了应用领域。