CN104153854A - 一种用于汽车尾气监测的加热装置 - Google Patents

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刘波
贾蕊
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Abstract

本发明公开了一种用于汽车尾气监测的加热装置，包括气敏传感器、温度传感器、加热元件以及控制单元；控制单元包括MCU、温度输入模块、电压放大电路以及线性补偿模块；温度传感器和气敏传感器安装于汽车尾气管，加热元件分布于气敏传感器的气敏材料附近，温度传感器与温度输入模块连接，加热元件与线性补偿模块连接；温度输入模块分别与MCU和线性补偿模块连接；MCU还通过电压放大电路与线性补偿模块连接。与现有技术相比，本发明能够保证气敏传感器对NOx稳定的催化分解能力，实时控制反应温度并且实现低功耗。

Description

一种用于汽车尾气监测的加热装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车尾气监测的加热装置。
背景技术
随着中国大陆地区空气质量的不断恶化、雾霾天气的不断增多，对主要空气污染源之一的汽车尾气提出了更高的排放控制要求。国四标准的日益临近，柴油发动机及整车厂商的排放技术的革新需求日益迫切。在国四及后续标准路线上，面临着废气再循环(EGR: Exhaust Gas Recirculation)和选择性催化还原（SCR: Selected Catalyst Reduction）的所谓路线之争。目前由于中国燃油品质等种种原因，SCR路线基本上成为了默认的主流路线。在SCR技术中，如果柴油车辆要通过国五及以上排放标准，采用闭环控制技术是必然选择。闭环控制技术是通过在线侦测尾气经过后处理系统后的残余值来实时调整控制策略。在SCR系统中，常见的在线侦测尾气的传感器有氮氧化物NOx 传感器和氨气NH3传感器两种，安装在催化剂下游（Downstream）和上游（Upstream）。然而保持传感器对NOx稳定的催化分解能力，需要提供稳定温度。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种用于汽车尾气监测的加热装置，能够保证气敏传感器对NOx稳定的催化分解能力，实时控制反应温度并且实现低功耗。
技术方案：为了实现发明的目的，本发明公开了一种用于汽车尾气监测的加热装置，包括气敏传感器、温度传感器、加热元件以及控制单元；控制单元包括MCU（Micro Control Unit，微控制单元）、温度输入模块、电压放大电路以及线性补偿模块；温度传感器和气敏传感器安装于汽车尾气管，加热元件分布于气敏传感器的气敏材料附近，温度传感器与温度输入模块连接，加热元件与线性补偿模块连接；温度输入模块分别与MCU和线性补偿模块连接；MCU还通过电压放大电路与线性补偿模块连接。
作为优选，为了保证加热更加均匀而获得稳定的热环境，加热元件采用电阻型回形加热器或螺旋加热丝。
作为优选，为了及时把反应温度信息反馈给ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）并且可以让ECU调节汽车发动机工作模式，提升其工作效率，控制单元还包括CAN（Controller Area Network，控制器局域网）通讯模块，MCU通过CAN通讯模块与汽车ECU连接。
作为优选，为了方便装置的工作，所述装置与车载电源连接，并且自适应12/24V的工作电压转换。
有益效果：本发明与现有技术相比：能够保证气敏传感器对NOx稳定的催化分解能力，实时控制反应温度并且实现低功耗。
附图说明
图1 为本发明用于汽车尾气监测加热装置的结构示意图；
图2 为本发明用于汽车尾气监测加热装置的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，加热元件分布于气敏传感器的气敏材料附近，温度传感器与温度输入模块连接，加热元件与线性补偿模块连接；温度输入模块分别与MCU和线性补偿模块连接；MCU还通过电压放大电路与线性补偿模块连接；MCU通过CAN通讯模块与汽车ECU连接；所述装置与车载电源连接， 并且自适应12/24V的工作电压转换。
如图2所示，所述装置上电后进行自检，然后采集并读取温度信息，读取成功，则将温度信息发送给ECU并进行温度校正，否则判断是否超时，超时则报错给ECU，否则直接进入PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）调整模块；进入温度校正则进入了PWM调整模块，进行加热工作，加热工作正常则进入计算测量值差值超限，否则向ECU报错；进入计算测量值差值超限，若超限则向ECU报错，否则进入下一次PID闭环循环操作。
所述装置采用PID 闭环控制算法，通过可调脉宽控制电压，属于实时控制方式，电流响应快，从而精确控制加热效果，有效降低系统功耗。电压放大电路放大系统电压输出范围，提高电加热的电流，加快电热丝的加热速度。各个模块的故障报错功能则有效防止了电路短路/断路，电加热丝损坏，温度传感器损坏等情况的发生。

Claims (4)

1.一种用于汽车尾气监测的加热装置，其特征在于，包括气敏传感器、温度传感器、加热元件以及控制单元；控制单元包括 MCU、温度输入模块、电压放大电路以及线性补偿模块；
温度传感器和气敏传感器安装于汽车尾气管，加热元件分布于气敏传感器的气敏材料附近，温度传感器与温度输入模块连接，加热元件与线性补偿模块连接；
温度输入模块分别与MCU和线性补偿模块连接；MCU还通过电压放大电路与线性补偿模块连接。
2.如权利要求1所述的一种用于汽车尾气监测的加热装置，其特征在于，加热元件为电阻型回形加热器或螺旋加热丝。
3.如权利要求1或2所述的一种用于汽车尾气监测的加热装置，其特征在于，控制单元还包括CAN 通讯模块，MCU通过 CAN 通讯模块与汽车 ECU 连接。
4.如权利要求3所述的一种用于汽车尾气监测的加热装置，其特征在于，所述装置与车载电源连接。
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