CN101660439A - 柴油车尾气处理装置再生控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及柴油车尾气处理装置再生控制器。现有的控制器结构复杂、价格昂贵、操作不便。本发明包括外壳和3×8排列的24口电连接器，外壳内设置有微处理器模块、电源模块、模拟信号调理模块、通道切换模块、A/D采集模块、开关量采集模块和油泵及添加剂泵控制模块、串口通讯模块、存储模块、实时时钟模块和低电压检测模块，电连接器提供各模块与外部执行机构和传感器之间的电性连接。本发明能连续监测排气温度、排气背压、温度压力超限及事故报警事件，控制添加剂泵及油泵的动作，完成再生过程。本发明具有操作方便、价格低、运行稳定等优点。

Description

柴油车尾气处理装置再生控制器
技术领域
本发明属于控制技术领域，涉及一种柴油车尾气过滤装置自动再生控制器，主要用于柴油车尾气后处理系统的控制，使其高效稳定运行。
背景技术
目前柴油机排气微粒净化技术分为两类：机内净化和机外净化。机内净化着重于从改善燃烧角度来降低微粒排放，由于机内处理的方式彻底解决这个问题难度很大，目前采用最多的是机外净化。柴油机微粒机外净化技术主要指的是排气后处理，把柴油机排气引入专门的后处理装置中，通过过滤体清除其中的有害成分后再排出，随着过滤体内微粒的不断积累，柴油机排气阻力必然逐渐增加，从而导致柴油机排气背压增高，燃烧恶化和油耗增加，柴油机工作性能恶化。因此当排气背压达到一定值时，必须采取措施以清除积累的碳烟微粒，实现过滤器的再生。目前比较常用的是往燃油中添加添加剂，降低颗粒的燃点，同时通过控制装置适时的向过滤体上游空间喷射燃油将其点燃，提高过滤体的温度，从而使沉积在过滤体内的颗粒着火，达到清除的目的。
因此，需要一套控制装置来准确计算添加剂的量，以及过滤体中微粒的聚集量，并准确控制过滤体的再生温度，以及再生时间，进而完成整个再生过程。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有产品缺陷，提供一种操作方便、价格低、运行稳定的柴油机尾气再生控制器。
本发明为柴油机尾气处理装置自动再生控制器。
该控制器包括外壳和3×8排列的24口电连接器，外壳内设置有微处理器模块、电源模块、模拟信号调理模块、通道切换模块、A/D采集模块、开关量采集模块和油泵及添加剂泵控制模块、串口通讯模块、存储模块、实时时钟模块和低电压检测模块，电连接器提供各模块与外部执行机构和传感器之间的电性连接。微处理器模块以飞思卡尔公司的高性能8位单片机MC9S08DZ60为核心；模拟信号调理模块包括前端信号调理电路，通道切换模块采用快速光耦AQY210S作为切换开关；开关量采集模块主要由ESD(静电放电)保护电路、光耦隔离电路等组成。A/D采集模块采用ADI公司的高精度AD芯片AD7793为核心，加上高精度电压基准源以及数字隔离芯片组成。油泵及添加剂泵控制模块由英飞凌的驱动芯片BTS442E以及光耦隔离电路组成。电源模块与其他模块连接，为其他模块供电。模拟信号调理模块、通道切换模块，A/D采集模块顺序连接。A/D采集模块、数字量采集模块、油泵及添加剂泵控制模块、实时时钟模块、存储模块、低电压检测模块、通讯模块与微处理器模块连接。模拟信号调理模块通过电连接器外接接2个K型热电偶温度传感器和1个4-20mA标准信号压力传感器；开关量采集模块通过电连接器外接液位开关；油泵及添加剂控制模块通过电连接器分别外接油泵和添加剂泵；电源模块通过电连接器外接24V电源；通讯模块通过电连接器外接通讯线。
本发明中各模块均采用现有技术，可通过购买等方式取得。
本发明基于飞思卡尔MC9S08DZ60微处理器，能连续监测排气温度、排气背压、温度压力超限及事故报警事件，根据预定参数，控制添加剂泵及油泵的动作，完成再生过程。此外控制器还具有数据上传、存储、查询等功能。本发明具有操作方便、价格低、运行稳定等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的模块示意图。
具体实施方式
如图1和2，柴油机尾气处理装置自动再生控制器包括外壳1和3×8排列的24口电连接器2，外壳内设置有微处理器模块1-1、电源模块1-2、模拟信号调理模块1-3、通道切换模块1-4、A/D采集模块1-5、开关量采集模块1-6和油泵及添加剂泵控制模块1-7、串口通讯模块1-8、存储模块1-9、实时时钟模块1-10和低电压检测模块1-11。电连接器2提供各模块与外部执行机构和传感器之间的电性连接。电源模块1-2与其他模块连接，为其他模块供电；存储模块1-9、实时时钟模块1-10、A/D采集模块1-5、开关量采集模块1-6、低电压检测模块1-11、油泵及添加剂泵控制模块1-7与微处理器模块1-1连接；电源模块1-2、模拟信号调理模块1-3、开关量采集模块1-6、油泵及添加剂泵控制模块1-7、串口通讯模块1-8与电连接器2连接；串口通讯模块1-8与微处理器模块1-1互连，通过串口线和RS485转USB转换器与PC机互联。模拟信号调理模块通过电连接器外接2个K型热电偶温度传感器和1个4-20mA标准信号压力传感器；开关量采集模块通过电连接器外接添加剂液位开关；油泵及添加剂控制模块通过电连接器分别外接油泵和添加剂泵；电源模块通过电连接器外接24V电源；通讯模块通过电连接器外接通讯线。
微处理器模块1-1由飞思卡尔MC9S08DZ60微控制器及其相应的外围电路组成。
电源模块1-2包括并联的5V-5V的DC-DC隔离电源模块和5-24V的DC-DC隔离电源模块以及LM2576、LM1117。
模拟信号调理模块1-3包括RC整形滤波电路和静电保护器件、TVS器件；
通道切换模块1-4包括七个松下半导体公司的AQY210S快速光耦继电器。。
A/D采集模块1-5包括TI公司的高精度恒压源REF3125，及依次串联的RC滤波电路、ADI公司的仪表放大器AD623、高精度AD转换芯片AD7793和高速数字隔离芯片ADuM1301。
开关量采集模块1-6包括ESD、TVS管和PC817光耦。
油泵及添加剂泵控制模块1-7包括依次串联的光耦隔离芯片PC817和英飞凌公司的驱动芯片BTS442E。
串口通讯模块1-8包括依次串联的ADuM1301与MAX13442E芯片。
存储模块1-9为Atmel公司的AT45DB16D存储芯片。
实时时钟模块1-10采用Dal las公司的DS1307实时时钟芯片。
低电压检测模块1-11由运放LM324及光耦PC817组成。
电源模块1-2与其他模块连接，为其他模块供电。
各模块的具体连接方式如下：
模拟信号调理模块1-3中保险丝与RC整形滤波电路、静电保护器件串联，静电保护器件和压敏电阻并联，压敏电阻引脚1与通道切换模块1-4中AQY210S的引脚1连接。
通道切换模块1-4中AQY210S芯片1和AQY210S芯片2的引脚4分别与模拟信号调理模块1-3中通道1和通道2的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片1和AQY210S芯片2的引脚3分别与A/D采集模块1-5中通道1和通道2的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块1-1的引脚47连接；AQY210S芯片3和AQY210S芯片4的引脚4分别与模拟信号调理模块1-3中通道3和通道4的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片3和AQY210S芯片4的引脚3分别与A/D采集模块1-5中通道1和通道2的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片4的引脚2与微处理器模块1-1的引脚48连接；AQY210S芯片5的引脚4与模拟信号调理模块1-3中通道5的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片5的引脚3与A/D采集模块1-5中通道3的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块1-1的引脚38连接；AQY210S芯片6的引脚4与模拟信号调理模块1-3中通道6的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片6的引脚3与A/D采集模块1-5中通道3的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块1-1的引脚39连接；AQY210S芯片7的引脚4与模拟信号调理模块1-3中通道7的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片7的引脚3与A/D采集模块1-5中通道3的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块1-1的引脚37连接。
A/D采集模块1-5中ADuM1301芯片的引脚3，4，5分别与微处理器模块1-1的引脚46，45，44连接。
开关量采集模块1-6中PC817光耦的引脚4和微处理器模块1-1的引脚1连接；
油泵及添加剂泵控制模块1-7中PC817光耦1的引脚2和光耦3的引脚2分别与微处理器模块1-1的引脚28，32连接；PC817光耦2的引脚4和光耦4的引脚4分别与微处理器模块1-1的引脚31，34连接。
串口通讯模块1-8中ADuM1301的引脚3、4、5分别与微处理器模块1-1的引脚17、18、23连接。
存储模块1-9中AD45DB16的引脚1、2、4分别与微处理器模块1-1的引脚14、15、21连接。
实时时钟模块1-10中DS1307的引脚6、5分别与微处理器模块1-1的引脚19、20连接。
低电压检测模块1-11中光耦PC817的引脚4与微处理器模块1-1的引脚36连接。
本控制器的工作原理是：
首先，上电后控制器进行硬件的初始化工作，扫描各开关量信号，检查系统是否有故障。
控制器对柴油机尾气过滤装置的排气温度、DPF(柴油机微粒捕捉器)前温度、排气压力等工作状态参数进行实时监测，同时，调用存储在FLASH里的设置参数对排气温度、排气压力等的上下限，以及各报警开关量如添加剂液位低，电压过低等进行监测，若有超限值或报警发生，将错误代码及相关的错误附加信息以及报警时间存储到大容量Flash中。同时，系统每1分钟将系统的温度，压力等系统运行值记录到Flash中，真实记录系统的运行状况，方便对整个系统的运行状况进行分析。
系统根据用户存储在FLASH里的设置参数，将排气温度、排气压力与相应的设置参数比较，同时结合用户设置的再生模式进行综合判断，若满足再生条件，则开始进行自动再生过程，往油管里注入添加剂，并启动喷油泵开始喷油，整个再生过程包括预热过程，开始燃烧过程，燃烧过程，燃烧结束过程。整个过程由PID控制算法根据排气温度，排气压力等参数综合控制喷油的频率，使得再生过程的效率最高，并且将燃烧过程中对DPF和DOC的损害减小到最小。
用户可以通过RS485接口对设置的参数进行设置，同时，可以将存储在Flash中的运行数据以及报警记录读取出来，上传到上位机中进行分析。

Claims (1)

1、柴油车尾气处理装置再生控制器，包括外壳和3×8排列的24口电连接器，其特征在于：
外壳内设置有微处理器模块、电源模块、模拟信号调理模块、通道切换模块、A/D采集模块、开关量采集模块和油泵及添加剂泵控制模块、串口通讯模块、存储模块、实时时钟模块和低电压检测模块；电源模块与其他模块连接，为其他模块供电；存储模块、实时时钟模块、A/D采集模块、开关量采集模块、低电压检测模块、油泵及添加剂泵控制模块与微处理器模块连接；电源模块、模拟信号调理模块、开关量采集模块、油泵及添加剂泵控制模块、串口通讯模块与电连接器连接；串口通讯模块与微处理器模块互连，通过串口线和RS485转USB转换器与PC机互联；
所述的微处理器模块由飞思卡尔MC9S08DZ60微控制器及其相应的外围电路组成；
所述的电源模块包括并联的5V-5V的DC-DC隔离电源模块和5-24V的DC-DC隔离电源模块以及LM2576、LM1117；
所述的模拟信号调理模块包括RC整形滤波电路和静电保护器件、TVS器件；
所述的通道切换模块包括七个松下半导体公司的AQY210S快速光耦继电器；
所述的A/D采集模块包括TI公司的REF3125电压基准芯片，及依次串联的RC滤波电路、ADI公司的AD623仪表放大器芯片、高精度AD转换芯片AD7793和高速数字隔离芯片ADuM1301；
所述的开关量采集模块包括ESD、TVS管和PC817光耦；
所述的油泵及添加剂泵控制模块包括依次串联的光耦隔离芯片PC817和英飞凌公司的驱动芯片BTS442E；
所述的串口通讯模块包括依次串联的ADuM1301与MAX13442E芯片；
所述的存储模块为Atmel公司的AT45DB16D存储芯片；
所述的实时时钟模块为Dallas公司的DS1307实时时钟芯片；
所述的低电压检测模块由运放LM324及光耦PC817组成；各模块的具体连接方式如下：
模拟信号调理模块中保险丝与RC整形滤波电路、静电保护器件串联，静电保护器件和压敏电阻并联，压敏电阻引脚1与通道切换模块中AQY210S的引脚1连接；
通道切换模块中AQY210S芯片1和AQY210S芯片2的引脚4分别与模拟信号调理模块的通道1和通道2的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片1和AQY210S芯片2的引脚3分别与A/D采集模块中通道1和通道2的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块的引脚47连接；AQY210S芯片3和AQY210S芯片4的引脚4分别与模拟信号调理模块中通道3和通道4的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片3和AQY210S芯片4的引脚3分别与A/D采集模块中通道1和通道2的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片4的引脚2与微处理器模块的引脚48连接；AQY210S芯片5的引脚4与模拟信号调理模块中通道5的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片5的引脚3与A/D采集模块中通道3的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块的引脚38连接；AQY210S芯片6的引脚4与模拟信号调理模块中通道6的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片6的引脚3与A/D采集模块中通道3的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块的引脚39连接；AQY210S芯片7的引脚4与模拟信号调理模块中通道7的RC滤波的输出端连接，AQY210S芯片7的引脚3与A/D采集模块中通道3的RC滤波的输入端连接，AQY210S芯片2的引脚2与微处理器模块的引脚37连接；
A/D采集模块中ADuM1301芯片的引脚3、4、5分别与微处理器模块的引脚46、45、44连接；
开关量采集模块中PC817光耦的引脚4和微处理器模块1-1的引脚1连接；
油泵及添加剂泵控制模块中PC817光耦1的引脚2和光耦3的引脚2分别与微处理器模块的引脚28、32连接；PC817光耦2的引脚4和光耦4的引脚4分别与微处理器模块的引脚31、34连接；
串口通讯模块中ADuM1301的引脚3、4、5分别与微处理器模块的引脚17、18、23连接；
存储模块中AD45DB16的引脚1、2、4分别与微处理器模块的引脚14、15、21连接；
实时时钟模块中DS1307的引脚6、5分别与微处理器模块的引脚19、20连接；
低电压检测模块中光耦PC817的引脚4与微处理器模块的引脚36连接。
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