摘要：我国SCR系统的OBD功能的研发要求也提上日程。事实上，法规只是给出了OBD的基本要求，但如何实现相关的检测功能，需要进行专门的开发，属于企业的核心技术，一般不对外公开。面对国IV 及未来更高排放法规要求，重型柴油机比较成熟的后处理技术之一的SCR（选择催化还原技术）系统，必须具备相应OBD 系统。
关键词：柴油机SCR系统；OBD功能；诊断策略；
20世纪70年代中期咀来，以改善柴油机燃烧过程为主的各种机内净化技术得到了快速的发展和应用．特别是燃烧方式的优化和改进、电子控制燃油喷射，进气增压中垮，废弃再循环等先进技术的应用对阵低排气污染物起到了很大的作用。
一、概述
1.SCR控制系统结构。除了控制喷射所需的传感器信号和计量泵外，本系统通过通信接收用于OBD诊断的NO。传感器和Adblue传感器信号，并与上位机的OBD诊断程序进行交互。SCR 系统采用辅助压缩空气雾化方法，使还原剂雾化效果更加理想。从储气桶内取气，经油气分离器处理后，一路辅助空气经换向集成装置后，通到加压腔内，将尿素溶液从尿素箱的加压腔压出。另一路辅助空气与压出的尿素溶液在气液混合腔内以一定比例充分混合，经喷嘴的雾化作用后喷到排气管内，在催化器内与废气充分反应。换向集成装置集成了空气开关阀、调压阀、换向阀等，能对辅助空气加以控制。另外，为了使用箱体内冷却装置对控制器进行冷却，将控制器直接安装到尿素箱上。SCR 催化器是发生选择性催化还原反应的场地，辅助空气开关阀控制从储气筒提供的空气量，控制器依照SCR 精确模型生成的控制策略控制计量阀的开启时间，发出还原剂喷射量的控制指令，计量阀按照控制器的指令，驱动喷射装置电磁阀开关，依据PWM 波的占空比来计量还原剂的喷射量。
2.OBD系统结构。在车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车车载诊断(0BD)系统技术要求标准中，规定了SCR系统的OBD需要检测传感器、喷射系统和通信的故障以及催化剂被移除和反应剂不足等故障，同时指出了两条可以互相替代的、作为排放恶化0BD检测的技术路线：No，检测和Adblue检测。该系统针对上述技术要求，确定了整体的系统结构，划分了相应的功能模块
二、柴油机SCR系统OBD功能的诊断策略
1.OBD 诊断的基本要求。OBD 系统一般性要求在发动机全寿命期内能够识别故障的种类。但型式核准机构应接受这样一种情况，即发动机使用期超过的相应的有效寿命期后，OBD 系统性能可能表现出某种程度的劣化，在OBD 系统向驾驶员发出故障报警信号之前，排放可能暂时超出规定的相应限值。所有柴油发动机和装用柴油发动机汽车的OBD 系统，当出现的故障导致排放超出规定的相应限值时，应当显示排放相关部件或系统的故障，并向驾驶员提示故障的存在。包含OBD1 的监测要求。且当出现的故障导致排放超出OBD 限值时，应当显示排放相关部件或系统的故障，并向驾驶员提示故障的存在。在型式核准中，在适用的排放测试循环中，氨的排放平均值不超过25ppm。对于需要还原剂的发动机系统，安装在车辆上的每个独立的还原剂贮存容器都应有一种能获取容器内流体的取样方法，取样点应不需使用特殊的工具或设备就能得到。还原剂监测的要求在汽车仪表盘上应有一个特定的机械的或电子的指示器来通知驾驶员还原剂贮存罐内还原剂的剩余量，还原剂贮量指示器应尽量安装在接近油面指示器的位置。当还原剂贮量出现以下情况之一时，还原剂贮量指示器应报警：还原剂贮量低于贮存罐的10%容量、或低于制造企业选择的高于10%的百分比;制造企业认为还原剂剩余量能行驶的距离小于燃油箱内剩余燃料所能行驶的距离。应监测排放控制监测系统中传感器的电方面的故障、拆除和导致无法监测到一些情况而导致排放增加的故障。
2.SCR催化剂的效率诊断策略。
在SCR系统OBD功能所须监测项目中，除涉及电路连通性等综合部件监测外，更重要的监测项目是SCR催化器的效率和NO，的排放限值的监测。在设计SCR系统OBD诊断策略时，综合多种诊断方法，通过搭建基于逻辑推理的判别来实现。为了实现催化剂的效率诊断功能，SCR系统增添了SCR催化剂前后温度传感器和前后NO，传感器。温度传感器型号为PT200，具有耐高温耐腐蚀的特点，其作用是监测尿素注入时的温度，因为尿素的注入要满足一定的排气温度和发动机转速的条件；另外温度参数可作为计算效率阈值的修正量。催化剂前后传感器可直接采集浓度数据，在SCR闭环控制系统中配合废气流量和温度参数完成催化剂效率诊断在效率计算中利用废气流量和SCR催化器温度查表得出初步的催化剂效率，并结合NH，储存MAP、对于反应速率MAP以及传感器测量排放MAP的修正，最终得出SCR催化器的实际效率。通过比较排放超标对应的催化器效率限值来实现催化器效率低的故障判别。
3.NO限值的监测策略。监测系统中的NO智能传感器属于泵气式基于电流计的气体传感器，能够测量0～l500范围内的NO浓度，并自带有故障诊断功能，能够诊断电路板内部的短路、断路等故障，通信物理层采用遵循协议，发送采集数据和故障信息。NO排放限值的监测策略是通过发动机的负荷和转速，计算出发动机的功率，然后充分利用NO传感器的采样值，结合SCR的质量流量，通过监测发动机的比功率排放是否超出OBD标准限值来实现。其中还考虑了CAN故障对于NO预值处理的影响，在接受NO传感器的信息时，如果出现CAN通信故障的情况，将使用最后有效值作为故障的替代值。当监测到NO的排放超过OBD限值时，将进入故障处理流程。
4.故障处理流程。故障管理是对已确认和未决的故障代码及相应故障信息进行存储管理的过程，并且实现与诊断仪的通信。软件的故障诊断逻辑包括了基于SCR系统OBD诊断项目的各种诊断策略。传感器采集到异常信号，经诊断逻辑算法过滤处理后，在周期性的确认机制下判别故障参数是否为最终故障，如果确认为最终故障，将储存相应故障代码和故障发生时的环境条件，并启动故障回应方案。内存中划分单独的区域用来适时地储存包含部分环境条件在内的冻结帧信息，可以从中追查故障发生的部分原因。如果故障导致排放超过OBD限值，将点亮故障灯。当同时发生多个故障时，首先处理故障优先级高的故障。在出现严莺故障导致排放超标，如SCR催化剂严重损坏，或反应剂尿素用尽时，将立即向发动机ECU发送限制转矩的请求。当故障参数持续到计数器的值超过设定的故障反馈限值时，报告确认的合理性检查故障。如果已经有信号监测的故障报告，则故障参数将以故障反馈方式进行故障参数的反馈，当信号监测结果再次报告故障时，反馈计数器增加，当信号监测结果报告无故障，反馈计数器减少，直到计数器达到反馈限值或０,如果是前者，则报告确认的合理性检查故障。完好反馈的触发条件是已经出现确认的合理性故障的情况下，且在当前循环中检测到故障为完好，此时，如果故障参数继续显示完好的形式，则计数器增加，如果出现了故障现象，则计数器减少，当计数器累积到完好反馈的限值，则报告合理性检查的故障已经消失。不反馈是指所有的反馈方式都未触发，此时不做任何处理。
在研究OBD 系统诊断原理的基础上，结合相关技术标准和协议的要求，在前期集成的SCR 系统上，设计了OBD 诊断结构。重点工作放在完善OBD 诊断系统的完整性上，为后期进行OBD 的标定与试验打下了良好的基础。今后将进一步通过试验来验证所设计的诊断策略的合理性。
参考文献：
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