CN115112772A - 一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法 - Google Patents
一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115112772A CN115112772A CN202210828721.6A CN202210828721A CN115112772A CN 115112772 A CN115112772 A CN 115112772A CN 202210828721 A CN202210828721 A CN 202210828721A CN 115112772 A CN115112772 A CN 115112772A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystallization
- urea
- norm
- signal
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 title claims abstract description 141
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 title claims abstract description 141
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 84
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 title claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 38
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 31
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000003062 neural network model Methods 0.000 claims description 6
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 claims 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/14—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation
- G01N25/147—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation by cristallisation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
- G01N29/4418—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a model, e.g. best-fit, regression analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明属机动车排放控制技术领域，具体涉及一种基于振动信号衰减模式识别的Urea‑SCR***尿素结晶诊断方法。该方法通过确定目标结晶位点，合理布置信号发生器与信号采集器的位置，能够将尿素结晶对***振动响应特性带来的影响充分反映出来。本发明涉及的目标结晶位点和结晶风险限值基于目标发动机‑后处理***真实的尿素结晶试验获得，具备很好的结晶风险相关性。基于该试验得到的目标结晶位点和结晶风险限值可用于装备该尿素喷射‑混合***的所有车型，具备很好的普适性。
Description
技术领域
本发明属机动车排放控制技术领域，具体涉及一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法。
背景技术
发动机排气中含有氮氧化物这种有害物质(简称NOx)，其主要成分是NO和NO2。NOx是发动机吸入气缸内的空气中的N2和O2在高温下的反应产物。发动机的排放法规对NOx的排放量进行了限制，并且规定了不同程度的限值。
尿素选择性催化还原技术(简称Urea-SCR技术)是发动机控制NOx排放的主要技术，该技术最常见的形式是：利用尿素水溶液分解产生氨气，并且在SCR催化器的作用下，氨气与NOx发生选择性催化还原反应，生成氮气和水后排入大气，通过向柴油机的排气中喷入不同的尿素量，对NOx的排放量实现有效控制。
图1为现有Urea-SCR***结构示意图，尿素结晶(亦称尿素沉积物)是Urea-SCR***在实际应用过程中面临的普遍问题，尿素结晶的积累会引起排气背压升高，催化剂工作效率降低，使得发动机经济性和排放特性变差，严重时甚至会堵塞排气管，导致发动机无法正常工作。
目前的车辆上并没有相应的传感器或检测装置能够监测到尿素结晶的发生，往往需要等到尿素结晶程度已经严重到影响车辆的动力性或排放特性后，尿素结晶问题才会被发现，而此时发动机已经在经济性和排放性不良的状态下运行了较长时间。
发明内容
本发明为解决上述问题，当后处理***出现尿素结晶后，通过对比***正常状态的振动信号衰减模式，识别出尿素结晶并给出量化评价指标，实现对尿素结晶风险的准确诊断。为此，提出一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法。所述诊断方法的技术方案包含如下步骤
步骤(1)将确认目标SCR***的结晶高发区域。具体为通过对目标发动机-后处理***开展台架的尿素结晶风险试验，通过人为制造尿素结晶生成条件以确认目标后处理***的结晶高发区域，并将此定义为目标结晶位点(一般位于混合器的边界处，排气管壁面与混合器的夹角区域)；
步骤(2)通过特定的装置发出用于诊断目的振动激励。所述装置在本发明例中被称为信号发生器，可按照一定的频率敲击管壁或混合器金属表面，迫使其产生有规律且可控的受迫振动，上述敲击频率按照诊断需求产生，可依据***硬件特性和不同诊断测试需求灵活设置。所述信号发生器的敲击部位要求与目标结晶位点有连续的物理接触以便于振动在同一固态介质中连续传播。优选的，设置在距离目标结晶位点最近的排气管壁处。
步骤(3)通过信号采集器采集振动激励经过目标结晶区域后的信号特征。信号采集器需要布置在信号发生器与目标结晶位点的延长线上，以采集振动激励信号经过目标结晶位点后的直接衰减特征。
步骤(4)在不喷射尿素的状态下，采集不同温度条件下***无尿素结晶时的振动信号衰减特征。无尿素结晶时，信号发生器产生的振动主要在片状金属结构中传递，信号采集器处的振动激励响应特性主要由信号发生器到信号采集器这一传递路径区域材料的厚度、刚度、温度等物理属性以及焊接、约束等接触关系所决定，对于同类后处理***，上述材料厚度、刚度参数以及焊接、约束等接触关系基本一致，因此温度是影响信号传递特性的主要实际变量，需要采集不同温度条件下***无尿素结晶时的振动信号衰减特征作为结晶判断的基本参照特征数据。
步骤(5)通过过量喷射尿素，人为制造尿素结晶，采集不同温度条件下，***存在不同程度尿素结晶时的振动信号衰减特征。SCR***尿素结晶过程发生于非高压条件，因此形成的沉积物晶体成分杂乱、结构松散，在受到振动时，尿素结晶容易发生变形甚至坍塌、破碎从而吸收部分振动能量，因此，当目标结晶位点表面存在尿素结晶时，由于信号发生器到信号采集器这一传递路径区域中某些部分会被尿素结晶覆盖，受迫产生的振动信号衰减程度相较于无尿素结晶覆盖状态会有所增加，信号衰减模式也将发生明显变化。由于单个驾驶循环内新生成的结晶密度通常不会发生较大变化，振动信号的衰减主要由振动传递路径上的结晶质量所决定。同时温度也会对这一状态下的信号传递特性产生影响，因此需要采集不同温度条件下和不同结晶程度下的振动信号衰减特征作为结晶程度判断的基准。
步骤(6)将幅值变化特征和10％幅值到达时间作为主要诊断依据。对信号采集器将采集到的信号进行分析，识别当前的振动信号衰减模式。由于单次振动信号衰减不甚明显，生产一致性偏差以及在使用过程中造成的结构、尺寸或形状变化会对单次信号衰减结果产生影响，因此，具体的诊断结论并不仅仅依靠单次振动信号衰减程度确认。当信号发生器的振动激励停止后，振动会在传递路径中反复“回响”，每次都会有所减弱，当传递路径区域中某些部分被尿素结晶覆盖后，尿素的阻尼作用在每次“回响”时均会发生作用，导致信号采集器处的振动幅值降低至激励幅值10％的总时间和“回响”次数将明显减少。基于10％幅值到达时间可以更为精确地筛分出目标结晶位点是否处于结晶状态。
步骤(7)诊断模型的参数化设置，
关闭尿素喷射，确保***处于无尿素结晶的状态下，在发动机停机后的30s记录下初始的SCR上游温度(TSCR)和环境温度(TEnv)，为信号发生器设置不同频率(fTx)和幅值(ATx)的激励信号，触发后可通过1号信号采集器获取此处的响应主频率(fRx_Norm)和幅值(ARx_Norm)特征值，同时记录下此处振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TNorm)，
输入：[TsCR，fTx，ATx]
中间层：隐含
输出：[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]
建立正常状态下输入矩阵到输出矩阵的映射关系，通过采集的试验数据对不同TSCR，fTx，ATx输入条件下神经网络进行训练，使其能够稳定地计算得到与试验输出fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm相一致的结果。
人为通过增加喷射量在目标结晶位点获得不同程度(轻微：C；较多：B；严重：A)的尿素结晶，通过训练成熟的神经网络模型计算出fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm，通过试验分别测量不同程度尿素结晶状态下1号信号采集器处信号，以严重程度结晶为例，对应的信号为：响应主频率(fRx_Dep_A)和幅值(ARx_Dep_A)特征值，同时记录下此处振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TDep_A)。
分别比较：
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_A，ARx_Dep_A，TDep_A]
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_B，ARx_Dep_B，TDep_B]
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_C，ARx_Dep_C，TDep_C]
得出相应的结晶程度判断系数矩阵
[fA，AA，TA]，[fB，AB，TB]，[fC，AC，TC]
确定结晶诊断函数f(f，A，T)，并分别得到f(fA，AA，TA)对应的高结晶风险限值CA，f(fB，AB，TB)对应的中等结晶风险限值CB，和f(fc，AC，TC)对应的低结晶风险限值CC，其中CA＜CB＜CC。
步骤(8)通过信号采集器得到的实际响应主频率和幅值(和振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间，并利用结晶诊断函数计算出相应的结晶风险系数，并将结晶风险系数与步骤(7)获得的各风险限值进行比较得出结晶风险结论。
在线诊断过程中，通过信号采集器得到的实际响应主频率(fRx_Online)和幅值(ARx_Online)和振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TOnline)，并利用结晶诊断函数f(f，A，T)计算出相应的结晶风险系数COnline。
将结晶风险系数和CA、CB、CC分别比较，如果COnline＜CA，则认为***存在严重结晶风险；如果CA＜COnline＜CB，则认为***存在中等结晶风险；如果CB＜COnline＜CC，则认为***存在低结晶风险；如果CC＜COnline，则认为***不存在结晶风险。
本发明提供了一种基于接触式振动信号识别Urea-SCR***尿素结晶状态的方法，该方法通过确定目标结晶位点，合理布置信号发生器与信号采集器的位置，能够将尿素结晶对***振动响应特性带来的影响充分反映出来。基于有/无尿素结晶条件下开展的振动激励响应测试结果，深度训练过的神经网络模型可以依据当前后处理温度状态下的信号发生特性获取正常状态下、低结晶风险状态下、中等结晶风险状态下以及严重结晶风险状态下的排气后处理***振动信号衰减模式。通过在线采集幅值变化特征和10％幅值到达时间，进行模式比对即可获得当前状态下的振动信号衰减模式对应的结晶风险等级，故障诊断结果存储在非易失性存储器中，使得车辆使用者可以在下一次驾驶开始前便对当前后处理***的尿素结晶状态有所了解，便于其主动采取相应的驾驶手段去消除尿素结晶，提升Urea-SCR***的正常服役能力。
本发明涉及的目标结晶位点和结晶风险限值基于目标发动机-后处理***真实的尿素结晶试验获得，具备很好的结晶风险相关性。基于该试验得到的目标结晶位点和结晶风险限值可用于装备该尿素喷射-混合***的所有车型，具备很好的普适性。
附图说明
图1为现有Urea-SCR***结构示意图；
图2为振动信号衰减模式识别***的构成示意图；
图3为基于振动信号衰减模式实现尿素结晶诊断的方法流程图；
图4为基于振动信号衰减特性识别尿素结晶的原理图；
图5为振动响应神经网络模型结构图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本实施例设计的振动信号衰减模式识别***构成如图2所示，具体诊断方法流程图如图3所示：
步骤(1)将确认目标SCR***的结晶高发区域。具体为通过对目标发动机-后处理***开展台架的尿素结晶风险试验，通过人为制造尿素结晶生成条件以确认目标后处理***的结晶高发区域，并将此定义为目标结晶位点(一般位于混合器的边界处，排气管壁面与混合器的夹角区域)；
步骤(2)通过特定的装置发出用于诊断目的振动激励。所述装置在本发明例中被称为信号发生器，可按照一定的频率敲击管壁或混合器金属表面，迫使其产生有规律且可控的受迫振动，上述敲击频率按照诊断需求产生，可依据***硬件特性和不同诊断测试需求灵活设置。所述信号发生器的敲击部位要求与目标结晶位点有连续的物理接触以便于振动在同一固态介质中连续传播。优选的，设置在距离目标结晶位点最近的排气管壁处。
步骤(3)通过信号采集器采集振动激励经过目标结晶区域后的信号特征。信号采集器需要布置在信号发生器与目标结晶位点的延长线上，以采集振动激励信号经过目标结晶位点后的直接衰减特征。
步骤(4)在不喷射尿素的状态下，采集不同温度条件下***无尿素结晶时的振动信号衰减特征。无尿素结晶时，信号发生器产生的振动主要在片状金属结构中传递，信号采集器处的振动激励响应特性主要由信号发生器到信号采集器这一传递路径区域材料的厚度、刚度、温度等物理属性以及焊接、约束等接触关系所决定，对于同类后处理***，上述材料厚度、刚度参数以及焊接、约束等接触关系基本一致，因此温度是影响信号传递特性的主要实际变量，需要采集不同温度条件下***无尿素结晶时的振动信号衰减特征作为结晶判断的基本参照特征数据。
步骤(5)通过过量喷射尿素，人为制造尿素结晶，采集不同温度条件下，***存在不同程度尿素结晶时的振动信号衰减特征。SCR***尿素结晶过程发生于非高压条件，因此形成的沉积物晶体成分杂乱、结构松散，在受到振动时，尿素结晶容易发生变形甚至坍塌、破碎从而吸收部分振动能量，因此，当目标结晶位点表面存在尿素结晶时，由于信号发生器到信号采集器这一传递路径区域中某些部分会被尿素结晶覆盖，受迫产生的振动信号衰减程度相较于无尿素结晶覆盖状态会有所增加，信号衰减模式也将发生明显变化。由于单个驾驶循环内新生成的结晶密度通常不会发生较大变化，振动信号的衰减主要由振动传递路径上的结晶质量所决定。同时温度也会对这一状态下的信号传递特性产生影响，因此需要采集不同温度条件下和不同结晶程度下的振动信号衰减特征作为结晶程度判断的基准。
步骤(6)将幅值变化特征和10％幅值到达时间作为主要诊断依据。对信号采集器将采集到的信号进行分析，识别当前的振动信号衰减模式。由于单次振动信号衰减不甚明显，生产一致性偏差以及在使用过程中造成的结构、尺寸或形状变化会对单次信号衰减结果产生影响，因此，具体的诊断结论并不仅仅依靠单次振动信号衰减程度确认。当信号发生器的振动激励停止后，振动会在传递路径中反复“回响”，每次都会有所减弱，当传递路径区域中某些部分被尿素结晶覆盖后，尿素的阻尼作用在每次“回响”时均会发生作用，导致信号采集器处的振动幅值降低至激励幅值10％的总时间和“回响”次数将明显减少。基于10％幅值到达时间可以更为精确地筛分出目标结晶位点是否处于结晶状态。
步骤(7)诊断模型的参数化设置，
关闭尿素喷射，确保***处于无尿素结晶的状态下，在发动机停机后的30s记录下初始的SCR上游温度(TSCR)和环境温度(TEnv)，为信号发生器设置不同频率(fTx)和幅值(ATx)的激励信号，触发后可通过1号信号采集器获取此处的响应主频率(fRx_Norm)和幅值(ARx_Norm)特征值，同时记录下此处振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TNorm)，
输入：[TsCR，fTx，ATx]
中间层：隐含
输出：[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]
建立正常状态下输入矩阵到输出矩阵的映射关系，通过采集的试验数据对不同TSCR，fTx，ATx输入条件下神经网络进行训练，使其能够稳定地计算得到与试验输出fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm相一致的结果。
人为通过增加喷射量在目标结晶位点获得不同程度(轻微：C；较多：B；严重：A)的尿素结晶，通过训练成熟的神经网络模型计算出fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm，通过试验分别测量不同程度尿素结晶状态下1号信号采集器处信号，以严重程度结晶为例，对应的信号为：响应主频率(fRx_Dep_A)和幅值(ARx_Dep_A)特征值，同时记录下此处振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TDep_A)。振动相应神经网络模型结构示意图如图5所示：
分别比较：
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_A，ARx_Dep_A，TDep_A]
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_B，ARx_Dep_B，TDep_B]
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_C，ARx_Dep_C，TDep_C]
得出相应的结晶程度判断系数矩阵
[fA，AA，TA]，[fB，AB，TB]，[fC，AC，TC]
确定结晶诊断函数f(f，A，T)，并分别得到f(fA，AA，TA)对应的高结晶风险限值CA，f(fB，AB，TB)对应的中等结晶风险限值CB，和f(fC，AC，TC)对应的低结晶风险限值CC，其中CA＜CB＜CC。
步骤(8)通过信号采集器得到的实际响应主频率和幅值(和振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间，并利用结晶诊断函数计算出相应的结晶风险系数，并将结晶风险系数与步骤(7)获得的各风险限值进行比较得出结晶风险结论。
在线诊断过程中，通过信号采集器得到的实际响应主频率(fRx_Online)和幅值(ARx_Online)和振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TOnline)，并利用结晶诊断函数f(f，A，T)计算出相应的结晶风险系数COnline。基于振动信号衰减特性识别尿素结晶的原理图如图4所示。
将结晶风险系数和CA、CB、CC分别比较，如果COnline＜CA，则认为***存在严重结晶风险；如果CA＜COnline＜CB，则认为***存在中等结晶风险；如果CB＜COnline＜CC，则认为***存在低结晶风险；如果CC＜COnline，则认为***不存在结晶风险。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(1)确认目标SCR***的结晶高发区域；
步骤(2)通过信号发生装置发出用于诊断目的振动激励；
步骤(3)通过信号采集器采集振动激励经过目标结晶区域后的信号特征；
步骤(4)在不喷射尿素的状态下，采集不同温度条件下***无尿素结晶时的振动信号衰减特征；
步骤(5)通过过量喷射尿素，人为制造尿素结晶，采集不同温度条件下，***存在不同程度尿素结晶时的振动信号衰减特征；
步骤(6)将幅值变化特征和10％幅值到达时间作为主要诊断依据，对信号采集器将采集到的信号进行分析，识别当前的振动信号衰减模式；
步骤(7)诊断模型的参数化设置，获得高结晶风险限值、中等结晶风险限值和低结晶风险限值；
步骤(8)在线诊断判断，通过信号采集器得到的实际响应主频率和幅值(和振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间，并利用结晶诊断函数计算出相应的结晶风险系数，并将结晶风险系数与步骤(7)获得的各风险限值进行比较得出结晶风险结论。
2.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：通过对目标发动机-后处理***开展台架的尿素结晶风险试验，通过人为制造尿素结晶生成条件以确认目标后处理***的结晶高发区域，并定义为目标结晶位点。
3.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述步骤(2)信号发生装置采用按照一定的频率敲击管壁或混合器金属表面，迫使其产生有规律且可控的受迫振动；上述敲击频率按照诊断需求产生，可依据***硬件特性和不同诊断测试需求灵活设置；所述信号发生装置的敲击部位要求与目标结晶位点有连续的物理接触以便于振动在同一固态介质中连续传播。
4.根据权利要求3所述的诊断方法，其特征在于：信号发生装置的敲击部位设置在距离目标结晶位点最近的排气管壁处。
5.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：信号采集器需要布置在信号发生器与目标结晶位点的延长线上，以采集振动激励信号经过目标结晶位点后的直接衰减特征。
6.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述步骤(7)具体为：
(71)关闭尿素喷射，确保***处于无尿素结晶的状态下，在发动机停机后的30s记录下初始的SCR上游温度(TSCR)和环境温度(TEnv)，为信号发生器设置不同频率(fTx)和幅值(ATx)的激励信号，触发后可通过1号信号采集器获取此处的响应主频率(fRx_Norm)和幅值(ARx_Norm)特征值，同时记录下此处振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TNorm)，输入：[TSCR，fTx，ATx]，中间层：隐含，输出：[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]；
(72)建立正常状态下输入矩阵到输出矩阵的映射关系，通过采集的试验数据对不同TSCR，fTx，ATx输入条件下神经网络进行训练，使其能够稳定地计算得到与试验输出fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm相一致的结果；
(73)人为通过增加喷射量在目标结晶位点获得不同程度的尿素结晶，通过训练成熟的神经网络模型计算出fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm，通过试验分别测量不同程度尿素结晶状态下1号信号采集器处信号，以严重程度结晶为例，对应的信号为：响应主频率(fRx_Dep_A)和幅值(ARx_Dep_A)特征值，同时记录下此处振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TDep_A)；
(74)分别比较：
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_A，ARx_Dep_A，TDep_A]
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_B，ARx_Dep_B，TDep_B]
[fRx_Norm，ARx_Norm，TNorm]和[fRx_Dep_C，ARx_Dep_C，TDep_C]
得出相应的结晶程度判断系数矩阵
[fA，AA，TA]，[fB，AB，TB]，[fC，AC，TC]；
(75)确定结晶诊断函数f(f，A，T)，并分别得到f(fA，AA，TA)对应的高结晶风险限值CA，f(fB，AB，TB)对应的中等结晶风险限值CB，和f(fC，AC，TC)对应的低结晶风险限值CC，其中CA＜CB＜CC。
7.根据权利要求6所述的诊断方法，其特征在于：所述步骤(8)具体为：在线诊断过程中，通过信号采集器得到的实际响应主频率(fRx_Online)和幅值(ARx_Online)和振动幅值降低至激励幅值10％的持续时间(TOnline)，并利用结晶诊断函数f(f，A，T)计算出相应的结晶风险系数COnline；将结晶风险系数和CA、CB、CC分别比较，如果COnline＜CA，则认为***存在严重结晶风险；如果CA＜COnline＜CB，则认为***存在中等结晶风险；如果CB＜COnline＜CC，则认为***存在低结晶风险；如果CC＜COnline，则认为***不存在结晶风险。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210828721.6A CN115112772A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210828721.6A CN115112772A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115112772A true CN115112772A (zh) | 2022-09-27 |
Family
ID=83332830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210828721.6A Pending CN115112772A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115112772A (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA649225A (en) * | 1962-09-25 | H. Cook Lucien | Urea crystallization | |
| WO2014146552A1 (zh) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 北京银河之舟环保科技有限公司 | 一种多普勒超声拾音分析处理方法及装置 |
| CN104956217A (zh) * | 2012-12-14 | 2015-09-30 | 大陆汽车有限责任公司 | 用于超声波测量液体的填充水平的方法 |
| CN109411027A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-01 | 东风商用车有限公司 | 一种Urea-SCR控制参数离线标定***及标定方法 |
| CN109538943A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-29 | 天津科技大学 | 基于超声导波的管道结垢检测与识别方法 |
| CA3139576A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Emissol Llc | Methods and devices for controlling urea mixers to reduce nox emission from combustion engines |
| CN111794837A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-20 | 无锡沃尔福汽车技术有限公司 | 一种尿素喷射控制***及方法 |
| CN112879136A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-01 | 天津市津聿动力科技有限公司 | 一种基于瞬态工况评价尿素结晶风险的方法及其装置 |
| CN113250800A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-08-13 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的主动控制方法 |
| CN113356988A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-07 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的在线诊断方法 |
| CN113358363A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-07 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种识别Urea-SCR***尿素结晶临界状态的方法 |
| CN113866263A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 哈勃智能传感(深圳)有限公司 | 一种基于超声测量装置的尿素溶液浓度测量方法 |
-
2022
- 2022-07-13 CN CN202210828721.6A patent/CN115112772A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA649225A (en) * | 1962-09-25 | H. Cook Lucien | Urea crystallization | |
| CN104956217A (zh) * | 2012-12-14 | 2015-09-30 | 大陆汽车有限责任公司 | 用于超声波测量液体的填充水平的方法 |
| WO2014146552A1 (zh) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 北京银河之舟环保科技有限公司 | 一种多普勒超声拾音分析处理方法及装置 |
| CA3139576A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Emissol Llc | Methods and devices for controlling urea mixers to reduce nox emission from combustion engines |
| CN109538943A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-29 | 天津科技大学 | 基于超声导波的管道结垢检测与识别方法 |
| CN109411027A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-01 | 东风商用车有限公司 | 一种Urea-SCR控制参数离线标定***及标定方法 |
| CN111794837A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-20 | 无锡沃尔福汽车技术有限公司 | 一种尿素喷射控制***及方法 |
| CN112879136A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-01 | 天津市津聿动力科技有限公司 | 一种基于瞬态工况评价尿素结晶风险的方法及其装置 |
| CN113250800A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-08-13 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的主动控制方法 |
| CN113356988A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-07 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的在线诊断方法 |
| CN113358363A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-07 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种识别Urea-SCR***尿素结晶临界状态的方法 |
| CN113866263A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 哈勃智能传感(深圳)有限公司 | 一种基于超声测量装置的尿素溶液浓度测量方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| PÄR L.T. GABRIELSSON: "Urea-SCR in Automotive Applications", 《TOPICS IN CATALYSIS>, vol. 28, no. 1, 30 April 2004 (2004-04-30), pages 177 - 184, XP019292050 * |
| 钟秋月: "柴油机SCR***尿素结晶试验研究", 《测试与试验》, no. 22, 30 November 2018 (2018-11-30), pages 119 - 121 * |
| 陈雷: "满足过IV排放的柴油机后处理控制器的仿真与试验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》, no. 4, 15 April 2013 (2013-04-15), pages 035 - 129 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110645076B (zh) | 一种基于模型的nh3泄漏诊断方法 | |
| US8478565B2 (en) | Method of monitoring soot mass in a particulate filter and monitoring system for same with correction for active regeneration inefficiency | |
| CN102678240B (zh) | 用于氧化催化剂的车载性能监控的设备和方法 | |
| CN106499489B (zh) | 一种柴油机颗粒捕集器碳加载量检测装置及检测方法 | |
| US9845716B2 (en) | Techniques for control of an SCR aftertreatment system | |
| US8629781B2 (en) | Efficiency determination for a selective-catalytic-reduction catalyst | |
| CN101655026A (zh) | 使用车载诊断算法的后处理装置NOx转化效率诊断 | |
| US9376952B2 (en) | Method and system for selectively enabling and disabling a diagnostic monitor of a selective-catalytic-reduction device | |
| CN110094249B (zh) | 一种氨气泄漏检测方法及装置 | |
| CN102667090A (zh) | 评估nox传感器响应速率劣化的设备、***和方法 | |
| DE102014110944B4 (de) | Abgasbehandlungssystem und verfahren zum detektieren einer washcoat-aktivität an einem filtersubstrat eines partikelfilters | |
| US9366171B2 (en) | Method for determining an estimated amount of soot accumulated in a particulate filter of an exhaust gas after-treatment system | |
| CN103470345A (zh) | 用于从scr催化剂中去除尿素沉积的基于车辆的战略 | |
| CN113062792B (zh) | 一种scr故障诊断方法、装置、存储介质和电子设备 | |
| CN103225534A (zh) | 碳烟传感器监测 | |
| CN110425023B (zh) | 柴油颗粒过滤器的再生控制方法、装置、车辆及存储介质 | |
| CN110905639A (zh) | 一种scr储氨模型的修正***及其方法 | |
| CN108386259B (zh) | 基于射频技术监控碳累积量实现dpf准确再生的方法 | |
| CN106837496A (zh) | 发动机微粒净化再生控制*** | |
| CN106703957B (zh) | Scr催化剂瞬态特性评估方法和测试装置 | |
| CN115112772A (zh) | 一种基于振动信号衰减模式识别的Urea-SCR***尿素结晶诊断方法 | |
| CN109681298B (zh) | 一种基于NOx传感器对尿素喷射自适应修正的控制*** | |
| CN113356988B (zh) | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的在线诊断方法 | |
| CN112682142A (zh) | 一种篡改检测方法及装置 | |
| CN106523104A (zh) | 经由排气能量确定对柴油机排气后处理***的调节 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |