CN103527296A - 一种scr尿素喷射系统测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SCR尿素喷射系统测试方法及装置,其中所述方法为:程控单元通过写入对应的测试功能程序,对信号模拟单元进行控制,使得信号模拟单元模拟得到传感信号,并输出到发动机ECU,发动机ECU接收到传感信号后进入正常工作状态,通过发动机ECU对SCR尿素喷射系统进行控制,实现SCR尿素喷射系统的测试。该方法不仅适用于由发动机ECU控制的系统,也适用于DCU控制的系统,通用性更强。
Description
技术领域
本发明涉及机械性能测试技术领域,特别涉及一种SCR尿素喷射系统测试方法及装置。
背景技术
选择性催化还原SCR(Selective Catalytic Reduction)技术,是目前公认的减少柴油机氮氧化合物(NOX)排放最有效的后处理技术之一。
SCR尿素喷射系统也称为SCR后处理系统,是一种通过SCR技术降低柴油机排气中NOX的系统,主要包括电子控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元等三个部分。电子控制单元根据环境温度、排气温度、尿素液位、尿素温度、尿素压力、氮氧化合物浓度等传感信号对尿素剂量单元进行控制,使其根据需求定时定量地将尿素溶液喷射到排气管中,尿素溶液经过热解和水解得到还原剂氨气(NH3),NH3在催化反应单元中催化剂的作用下将NOX有选择性地还原成氮气(N2),从而达到降低柴油机排气中NOX含量目的。
SCR尿素喷射系统的电子控制单元分为两类:第一类是单独集成的电子控制单元DCU(Dosing Control Unit),此时该系统由DCU进行控制,而DCU由发动机电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)进行控制,实际上,发动机ECU通过两条CAN(Controller Area Network)线与DCU相连,并向其发送报文信息,进而实现控制;第二类是发动机ECU,即该系统直接由发动机ECU进行控制,使得系统工作。
在SCR尿素喷射系统的开发阶段,需要对其进行性能测试、精度测试、耐久考核以及优化标定等大量的试验工作,这些工作最初都是在发动机运转的情况下进行的。实际测试中,需对SCR尿素喷射系统进行瞬态测试,如欧洲瞬态试验循环ETC(European Transient Cycle)、世界统一的瞬态测试循环WHTC(World Harmonized Transient Cycle)等。在现有技术中,为了节约能源,这些工作须进行离线测试,对于由DCU控制的系统,可以采用CAN analyzer等软件直接向DCU发送CAN信号,进而实现瞬态测试等测试工作;而对于由发动机ECU直接进行控制的系统,离线测试工作需要在发动机试验台架上完成,通常是通过手动调节滑动变阻器产生发动机电子控制单元ECU正常工作所需要的传感器信号,对发动机工况进行模拟,并对发动机ECU的功能进行验证,进而完成SCR尿素喷射系统的测试工作,其中传感信号主要有转速,油门踏板,排气温度,进气压力温度等。这种采用手动调节的方式,不仅周期较长,费时费力,而且可控性差,难以保证试验的可重复性,因此无法采用通过软件直接向发动机ECU发送CAN信号的方式实现瞬态测试,只能采用手动调节,因此,由发动机ECU直接进行控制的系统不能实现瞬态测试。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种SCR尿素喷射系统测试方法及装置,适用于由DCU控制和直接由发动机ECU控制两种类型的SCR尿素喷射系统,并实现瞬态测试。
为实现上述目的,本发明实施例提供了如下方案:
一种SCR尿素喷射系统测试方法,该方法为:
通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号,并输出到发动机ECU;
发动机ECU接收到传感信号后进入正常工作状态,通过发动机ECU对SCR尿素喷射系统进行控制,实现SCR尿素喷射系统的测试。
其中,所述的通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号。
其中,所述的通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
其中,所述的通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号。
其中,所述的通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到油门踏板信号和排气温度信号。
其中,所述的通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
其中,所述的通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号。
其中,所述的通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
其中,所述的通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行放大并保持在一个确定的直流电平上,模拟得到曲轴转速信号和凸轮轴转速信号。
一种SCR尿素喷射系统测试装置,该装置包括:
程控单元,用于通过对应的测试功能程序,对信号模拟单元进行控制,使得信号模拟单元模拟得到传感信号;
信号模拟单元,用于受程控单元控制后,模拟得到传感信号,并将传感信号输出到发动机ECU;
发动机ECU,用于接收到传感信号后,进入正常工作状态,对SCR尿素喷射系统进行控制;
SCR尿素喷射系统,用于通过发动机ECU的控制,向排气管喷射尿素。
其中,所述的信号模拟单元具体包括处理电路和数字电位器,其中:
处理电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行处理,模拟得到传感信号;
数字电位器,用于受对应的测试功能程序的控制,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
其中,所述的信号模拟单元具体包括处理电路、D/A转换器和数字电位器,其中:
处理电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行处理,模拟得到传感信号;
D/A转换器,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行转换,模拟得到油门踏板信号和排气温度信号;
数字电位器,用于受对应的测试功能程序的控制,模拟得到进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
其中,所述的信号模拟单元具体包括处理电路和D/A转换器,其中:
处理电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行处理,模拟得到传感信号;
D/A转换器,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行转换,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
其中,所述的处理电路具体包括放大电路和钳位电路,其中:
放大电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号进行放大;
钳位电路,用于使得放大的信号保持在一个确定的直流电平上,得到曲轴转速信号、凸轮轴转速信号。
其中,所述的程控单元具体为单片机。
其中,该装置进一步包括监控单元,用于对发动机ECU和SCR尿素喷射系统的工作状态进行监控。
根据本发明提供的实施例,本发明具有以下有益效果:
本发明实施例中,通过写入对应的测试功能程序,模拟得到发动机ECU正常工作需要的连续可变的各种传感信号,使得发动机ECU的工作状态更接近于实际情况,实现了瞬态测试;不仅适用于由发动机ECU控制的系统,也适用于DCU控制的系统,通用性更强;相对于现有技术,其结构简单、操作方便、试验可控性强、试验结果一致性好,并大幅度降低了试验成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明原理框图;
图2为本发明第一实施例所提供的方法的原理框图;
图3为本发明第一实施例所提供的装置的框图;
图4为本发明第二实施例所提供的方法的原理框图;
图5为本发明第二实施例所提供的装置的框图;
图6为本发明第三实施例所提供的方法的原理框图;
图7为本发明第三实施例所提供的装置的框图;
图8为本发明程序流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种SCR尿素喷射系统测试方法及装置,参考图1所示,程控单元通过写入对应的测试功能程序,对信号模拟单元进行控制,使得信号模拟单元模拟得到传感信号,并输出到发动机ECU,发动机ECU接收到传感信号后进入正常工作状态,通过发动机ECU对SCR尿素喷射系统进行控制,实现SCR尿素喷射系统的测试。
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述
参考图2所示,在本发明的第一实施例中,实现本发明实施例所提供的方法为:
将对应的测试功能程序写入单片机,单片机受程序控制后输出与实际情况中曲轴转速传感信号、凸轮轴转速传感信号具有相同波形、相同相位的信号,该信号经过处理电路后,输出能够满足发动机ECU输入要求的曲轴转速信号和凸轮轴转速信号。
上述单片机输出的信号为电压幅值在0~5V之间、占空比50%的脉宽调制PWM(Pulse Width Modulation)信号,而发动机ECU接收的PWM信号电压幅值为-10V~+10V,因此需要对该信号进行处理。
上述处理电路主要包括放大电路和钳位电路两个部分。其中,放大电路是将该信号进行放大,钳位电路是将该信号保持在一个确定的直流电平上。单片机输出的PWM信号,先经过放大电路放大,再由钳位电路进行保持后,得到能够满足发动机ECU的输入要求的曲轴转速信号和凸轮轴转速信号。
单片机通过写入对应的测试功能程序可以对数字电位器进行控制,使其输出与实际情况中相同的传感信号,该传感信号能够满足发动机ECU的正常工作,包括油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号、中冷后水温信号等。
上述的数字电位器(Digital Potentiometer),亦称数控可编程电阻器,是一种代替传统机械电位器的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路,采用数控方式调节电阻值,具有使用灵活、调节精度高、体积小、寿命长等优点。
上述的油门踏板信号、进气压力信号、机油压力信号和轨压信号等四个传感信号为模拟得到的电压值信号,是通过单片机控制数字电位器进行分压而得到。
上述的排气温度信号、进气温度信号、机油温度信号和中冷后水温信号等四个传感信号为模拟得到的电阻信号,不是通过分压得到,而是通过单片机控制数字电位器,将其变化电阻部分直接作为传感信号输出到发动机ECU。
将上述得到的包括曲轴转速信号、凸轮轴转速信号、油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号、中冷后水温信号等十个传感信号输出到发动机ECU,使其进入正常工作状态,进而对SCR尿素喷射系统进行控制,完成测试工作。
上述的发动机ECU会根据模拟得到的传感信号,对SCR尿素喷射系统进行控制,并决定是否启动SCR尿素喷射系统工作。一般来说,发动机ECU会根据得到曲轴转速信号,也可以是凸轮轴转速信号、油门踏板信号、排气温度信号等进行判断,只要该传感信号大于其特定值,SCR尿素喷射系统便开始工作,而且SCR尿素喷射系统开始工作后,对应的传感信号大小的不同,尿素喷射量也不同。因此,可以通过对单片机写入测试所对应的功能程序,使得模拟得到的所有传感信号几乎同时变化,且变化时间可控,进而完成SCR尿素喷射系统的测试工作。若将变化时间设置为每秒变化一次,便可以完成瞬态测试。
上述在对SCR尿素喷射系统进行测试的过程中,可以通过标定测量软件对发动机ECU及SCR尿素喷射系统的工作状态进行监控,该软件可以为INCA或其他能实现本发明中标定测量的软件。
与上述第一实施例提供的方法相对应,参考图3所示,本发明第一实施例还提供了一种SCR尿素喷射系统测试装置,该装置包括:
单片机301,用于通过写入对应的测试功能程序,输出与实际情况中曲轴转速传感信号、凸轮轴转速传感信号具有相同波形、相同相位的信号;对数字电位器进行控制,使其输出与实际情况中相同的传感信号。
处理电路302,用于对单片机输出的曲轴转速传感信号和凸轮轴转速传感信号进行处理,包括放大电路和钳位电路。
数字电位器303,用于通过单片机的控制,输出与实际情况中相同的传感信号,包括油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号、中冷后水温信号等。
发动机ECU304,用于根据模拟得到的传感信号,对SCR尿素喷射系统进行控制,并决定是否启动SCR尿素喷射系统工作。
SCR尿素喷射系统305,用于通过发动机ECU的控制,向排气管喷射尿素。
其中,该装置还可以进一步包括监控单元306,用于对发动机ECU304和SCR尿素喷射系统305的工作状态进行监控。
参考图4所示,在本发明的第二实施例中,实现本发明实施例所提供的方法为:
与第一实施例中不同之处在于,第二实施例中,通过写入对应的测试功能程序的单片机产生油门踏板传感信号和排气温度传感信号,并经过D/A转换器后,输出能够满足发动机ECU正常工作的油门踏板信号和排气温度信号。
上述的油门踏板信号为模拟得到的电压值信号,与第一实施例中不同的是,上述的排气温度信号也为模拟得到的电压值信号。两个传感信号对于SCR尿素喷射系统非常重要,都需要很精确的控制。实际情况中,油门踏板信号为电压值信号,而排气温度信号,是在发动机ECU的内部,由发动机ECU将电阻信号转化为电压值信号后进行检测的。因此,第二实施例中,两个电压值信号均由单片机产生,经D/A转换器后,输出到发动机ECU,使得发动机ECU的正常工作得以实现,直接通过单片机和D/A转换器来控制电压值信号是很容易实现的,而且精度高,因此,使得测试更为精确。
与上述第二实施例提供的方法相对应,参考图5所示,本发明第二实施例还提供了一种SCR尿素喷射系统测试装置,该装置包括:
单片机501,用于通过写入对应的测试功能程序,输出与实际情况中曲轴转速传感信号、凸轮轴转速传感信号具有相同波形、相同相位的信号;输出可以由D/A转换器转换的油门踏板传感信号和排气温度传感信号;对数字电位器进行控制,使其输出与实际情况中相同的传感信号。
D/A转换器507,是在第一实施例基础上增加的一部分,用于将单片机产生的油门踏板传感信号和排气温度传感信号进行转换,进而输出能够满足发动机ECU正常工作的油门踏板信号和排气温度信号。
其他部分与第一实施例相同。
参考图6所示,在本发明的第三实施例中,实现本发明实施例所提供的方法为:
与第一实施例中不同之处在于,第三实施例中,单片机通过写入对应的测试功能程序可以对D/A转换器进行控制,使其输出与实际情况中相同的传感信号,该传感信号能够满足发动机ECU的正常工作,包括油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号、中冷后水温信号等。
上述的传感信号,包括油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号、中冷后水温信号等,均为模拟得到的电压值信号。该电压值信号均由单片机产生,经D/A转换器后,输出到发动机ECU,使得发动机ECU的正常工作得以实现,与第二实施例类似,直接通过单片机和D/A转换器来控制电压值信号是很容易实现的,而且精度高,因此,使得测试更为精确。
与上述第三实施例提供的方法相对应,参考图7所示,本发明第三实施例还提供了一种SCR尿素喷射系统测试装置,在该装置中,其余部分与第一实施例相同,区别仅在于:
D/A转换器703,用于通过单片机的控制,输出与实际情况中相同的传感信号,包括油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号、中冷后水温信号等。
参考图8所示,为上述单片机写入程序的流程图,具体步骤如下:
步骤801:初始化程序;
步骤802:启动定时器0,用于产生中断;
步骤803:启动定时器1,用于计时;
步骤804:置入定时器初值;
步骤805:利用定时器0产生中断产生曲轴转速信号;
步骤806:将曲轴转速信号进行软件计数,得到凸轮轴转速信号;
步骤807:向数字电位器和/或D/A转换器写入数据;
步骤808:判断定时器1的时间,如果定时器1的时间到达初始置入值,则返回继续进行下次测试。
以上所述仅是本发明的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护。
Claims (16)
1.一种SCR尿素喷射系统测试方法,其特征在于,该方法为:
通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号,并输出到发动机ECU;
发动机ECU接收到传感信号后进入正常工作状态,通过发动机ECU对SCR尿素喷射系统进行控制,实现SCR尿素喷射系统的测试。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到油门踏板信号和排气温度信号。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序,控制数字电位器,模拟得到进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号;
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行D/A转换后,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
9.根据权利要求2-8任意一项所述的方法,其特征在于,所述的通过对应的测试功能程序产生信号,进行处理后,模拟得到传感信号具体为:
通过对应的测试功能程序产生信号,进行放大并保持在一个确定的直流电平上,模拟得到曲轴转速信号和凸轮轴转速信号。
10.一种SCR尿素喷射系统测试装置,其特征在于,该装置包括:
程控单元,用于通过对应的测试功能程序,对信号模拟单元进行控制,使得信号模拟单元模拟得到传感信号;
信号模拟单元,用于受程控单元控制后,模拟得到传感信号,并将传感信号输出到发动机ECU;
发动机ECU,用于接收到传感信号后,进入正常工作状态,对SCR尿素喷射系统进行控制;
SCR尿素喷射系统,用于通过发动机ECU的控制,向排气管喷射尿素。
11.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述的信号模拟单元具体包括处理电路和数字电位器,其中:
处理电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行处理,模拟得到传感信号;
数字电位器,用于受对应的测试功能程序的控制,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
12.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述的信号模拟单元具体包括处理电路、D/A转换器和数字电位器,其中:
处理电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行处理,模拟得到传感信号;
D/A转换器,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行转换,模拟得到油门踏板信号和排气温度信号;
数字电位器,用于受对应的测试功能程序的控制,模拟得到进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
13.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述的信号模拟单元具体包括处理电路和D/A转换器,其中:
处理电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行处理,模拟得到传感信号;
D/A转换器,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号,进行转换,模拟得到油门踏板信号、排气温度信号、进气温度信号、进气压力信号、机油温度信号、机油压力信号、轨压信号和中冷后水温信号。
14.根据权利要求11-13任意一项所述的装置,其特征在于,所述的处理电路具体包括放大电路和钳位电路,其中:
放大电路,用于对通过对应的测试功能程序产生的信号进行放大;
钳位电路,用于使得放大的信号保持在一个确定的直流电平上,得到曲轴转速信号、凸轮轴转速信号。
15.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述的程控单元具体为单片机。
16.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,该装置进一步包括监控单元,用于对发动机ECU和SCR尿素喷射系统的工作状态进行监控。
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