[发明专利]一种柴油机SCR系统氨气输入传感器故障诊断和容错控制方法

说明书

本发明公开了一种柴油机SCR系统氨气输入传感器故障诊断和容错控制方法，所述方法首先设置NH₃输入浓度阈值和时间阈值，NH₃输入浓度传感器测量的NH₃输入浓度测量值输送至NH₃传感器故障诊断模块，NH₃输入浓度估计模块估算NH₃输入浓度估计值输送至NH₃传感器故障诊断模块；NH₃传感器故障诊断模块根据接收到的信号计算NH₃输入浓度残差，通过与输入浓度阈值和时间阈值的比较，判断NH₃输入传感器工作状态，并给出最终的NH₃输入浓度实际值。本发明采用自适应无迹卡尔曼滤波算法，能够在线计算出噪声的协方差，对复杂环境条件有很好的适应性；并且降低了计算的负荷，使响应速度更快，实现了在线对SCR系统传感器进行故障诊断，并能够更好地进行容错控制。

技术领域

本发明涉及一种故障诊断和容错控制方法，特别适用于中重型柴油机尾气后处理SCR系统中对NH₃输入传感器的故障诊断和容错控制。

背景技术

近十几年来，柴油机由于其较高的热效率和良好的燃油经济性，从而在中重型车辆发动机中占据着主导的地位，引起了很多研究者的关注。但是，柴油机尾气中氮氧化物(NOx，x＝1,2，后同)和颗粒物(PM)的含量过高，随着人们环保意识的增强和车辆排放法规的日益严格，柴油机在尾气处理方面面临着巨大的压力。为此国内专家通过考虑现阶段我国国情，经过多次权衡论证，基本确立了以SCR路线为主的柴油机尾气后处理技术路线。

SCR系统被广泛应用于柴油机中来减少NOx的排放，被认为是最具有前途的去除氮氧化物的一种尾气后处理技术。SCR(Selective Catalytic Reduction)主要就是一种选择催化还原技术，在SCR装置入口端喷入尿素，利用尿素水解出的氨气将NOx还原为对大气无污染的氮气和水。

在SCR系统中，NH₃的输入浓度被认为是SCR系统控制中重要的状态参数，所以获得NH₃的输入浓度信息对控制算法的设计至关重要。实际应用中输入浓度测量一般都是借助于物理传感器，实时测量传入给控制单元。但是传感器作为一种精细的装置，是整个SCR系统中最易发生故障的部件。此外柴油机在工作状态时会经常产生剧烈的振动，在这种恶劣的工作环境下传感器也极其容易发生故障。因此这就需要一种合适的SCR系统NH₃传感器故障诊断和容错控制方法来及时发现传感器的故障，并做出迅速的反应。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种柴油机SCR系统输入NH₃传感器故障诊断和容错控制方法，所述方法能够准确诊断SCR系统NH₃输入传感器是否发生故障，并且当诊断故障发生后，能够实施NH₃输入传感器故障容错控制。所述的柴油机SCR系统输入NH₃传感器故障诊断和容错控制方法，包括以下步骤：

第一步，设置柴油机SCR系统NH₃输入传感器故障诊断和容错控制系统，所述的控制系统包括NH₃输入浓度传感器、NH₃输入浓度估计模块、NH₃传感器故障诊断模块和容错控制模块，所述的NH₃输入浓度传感器和NH₃输入浓度估计模块分别通过线缆接入NH₃传感器故障诊断模块，NH₃传感器故障诊断模块通过线缆接入容错控制模块。

第二步，根据SCR系统参数，设置NH₃输入浓度阈值Δδ_(T)和时间阈值T_(T)；