CN104329141A - 一种dpf柴油机颗粒过滤系统电控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置，该电控装置包括：电源模块、信号采集模块、微控制单元、电机监控模块、驱动模块、CAN通信模块，所述电源模块与微控制单元电连接；所述信号采集模块与微控制单元电连接；所述微控制单元与CAN通信模块电连接；所述电机监控模块与微控制单元电连接；所述驱动模块与微控制单元电连接；所述CAN通信模块与发动机电控单元电连接。本发明独立于发动机电控系统，具有电机保护功能，控制精度高，成本低、结构简单。

Description

一种DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置

技术领域

本发明涉及内燃机尾气排放后处理技术领域，尤其涉及一种DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置。

背景技术

烟尘颗粒是柴油机尾气排放中最主要的污染物之一,DPF(DieselParticulate Fitter，柴油机颗粒过滤器)柴油机颗粒过滤系统是目前用来降低柴油机烟尘颗粒排放最有效的设备。传统的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置，结构复杂，成本高昂，不适合对尾气排放不达标车辆的改装。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置，该电控装置独立于发动机电控系统，适合尾气排放不达标车辆的改装，具有电机保护功能，控制精度高，成本低、结构简单。为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置，包括：

电源模块，与微控制单元电连接，用于为该电控装置供电；

信号采集模块，与微控制单元电连接，用于对DPF柴油机颗粒过滤系统的传感器数据信息进行采集，并将其传送给微控制单元；

微控制单元，与CAN通信模块电连接，用于根据信号采集模块采集的数据信息，结合CAN通信模块获取的柴油机工况信息，完成对DPF柴油机颗粒过滤系统再生过程的控制；

电机监控模块，与微控制单元电连接，用于监控油泵电机的运行状态，并将其传送给微控制单元；

驱动模块，与微控制单元电连接，用于将微控制单元的驱动信号传送给油泵电机、燃油喷射阀和故障灯，驱动油泵电机、燃油喷射阀以及故障灯工作；

CAN通信模块，与微控制单元和发动机电控单元电连接，用于获取柴油机工况信息。

特别地，所述微控制单元采用MC9S12XEP100单片机。

特别地，所述电源模块采用TLE4275电源芯片。

本发明提出的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置中信号采集模块采集DPF柴油机颗粒过滤系统的传感器数据信息，并将其发送到微控制单元，微控制单元根据信号采集模块采集的数据信息，结合CAN通信模块获取的柴油机工况信息，完成对DPF柴油机颗粒过滤系统油泵电机和燃油喷射阀的控制，从而实现对DPF柴油机颗粒过滤系统再生开始、结束时机的判断，以及整个再生过程的控制。该电控单元独立于发动机电控系统，适合尾气排放不达标车辆的改装，具有电机保护功能，控制精度高，成本低、结构简单。

附图说明

图1是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置结构图；

图2是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置电路框图；

图3是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置中信号采集电路结构图；

图4是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置中电机电流采样电路结构图；

图5是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置中CAN通信电路结构图；

图6是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置中电机转速采样电路结构图；

图7是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置中驱动电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

请参照图1、图2所示，图1是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置结构图，图2是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置电路框图。

本实施例中DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置包括：电源模块101、信息采集模块102、微控制单元103、电机监控模块104、驱动模块105、CAN通信模块106。

所述电源模块101采用Freescale的TLE4275电源芯片，该芯片具有短路保护功能，可防止热过载等现象。电源模块101连接微控制单元103，并且外接24V蓄电池。当柴油机钥匙打到“ON”档时，电控单元上电开始工作。当柴油机钥匙打到“OFF”档时，进入断电处理程序，将需要保存的数据保存到微控制单元103的存储区内。

所述信号采集模块102与微控制单元103电连接，用于对DPF柴油机颗粒过滤系统的传感器数据信息进行采集，并将其传送给微控制单元103。如图2所示，信号采集模块102包括第一信号采集电路、第二信号采集电路、第三信号采集电路、第四信号采集电路、第五信号采集电路、第六信号采集电路，分别用于采集再生请求信号、DOC下游温度、DPF上游温度、DPF下游温度、油压信号、DPF压差信号。所述第二至第六信号采集电路结构图如图3所示，包括电阻R31、电阻R32、电容R33、电容R34、二极管D35，其中电容R33为静电释放(Electro-Stutic Discharge，ESD)电容；电阻R31为匹配电阻，根据传感器型号不同选择与之相匹配的阻值；二极管D35用于防止微控制单元103接口电压过高，损坏微控制单元103。

所述微控制单元103采用Freescale的MC9S12XEP100单片机，根据信号采集模块101采集的数据信息完成对DPF柴油机颗粒过滤系统再生过程的控制。DPF柴油机颗粒过滤系统再生过程中，信号采集模块101采集DPF柴油机颗粒过滤系统的压力、温度数据信息，并将其发送到微控制单元103，微控制单元103对接收的温度、压力数据信息进行分析，同时结合通过CAN通信模块106接收的柴油机工况信息，判断是否进行再生。当判断需进行再生时，微控制单元103根据信号采集模块101采集的数据信息和通过CAN通信模块106接收的柴油机工况信息，计算燃油喷射油量数值，将其转化为相应的驱动信号传送到驱动模块105，用来驱动油泵电机、燃油喷射阀和故障灯，向DPF柴油机颗粒过滤系统喷入燃油，改变排气温度，进而改变DPF柴油机颗粒过滤系统温度，点燃捕集的烟尘颗粒，完成累计颗粒的清楚工作，再生结束。

所述电机监控模块104与微控制单元103电连接，用于监控再生过程中油泵电机的电流和转速，并将其传送给微控制单元103。当电机的电流或者转速出现异常，微控制单元103及时监测出相应故障，根据不同状态判断是否需继续为电机供电，避免电机堵转时间过长而导致电机烧毁、转速不准等现象，避免了喷射油压的波动。如图2所示，电机监控模块包括第一监控电路和第二监控电路，第一监控电路为电机电流采样电路，第二监控电路为电机转速采样电路。所述电机电流采样电路结构图如图4所示，包括电阻R41、电容C42、电阻R43、电容C44、电容C45、电阻R46、电流放大芯片U47，其中电流放大芯片U47型号为LM2904，电阻R41的另一端与附图7中驱动芯片U71的“OUT 2”管脚相连接。电机开启，电阻R41采集油泵电机电流信号，经电流放大芯片U47放大后通过“OUT B”管脚传送到微控制单元103，微控制单元103判断油泵电机是否出现过载、堵转等异常现象，进一步决定是否让油泵电机继续运行。所述电机转速采样电路结构图如图6所示，包括电容C61、霍尔传感器Q62、电阻R63、电阻R64，其中电阻R64的另一端连接到微处理控制器103。油泵电机转速设定在3500±50rpm，霍尔传感器Q62实时采集油泵电机转速信号，传送到微处理控制器103。

所述驱动模块105与微控制单元103电连接，将微控制单元103发送的驱动信号传送给油泵电机、燃油喷射阀和故障灯。如图2所示，驱动模块105包括第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路，分别用于驱动电机上电继电器、燃油喷射阀、故障灯和油泵电机。所述驱动电路结构图如图7所示，包括驱动芯片U71，型号为TLE6228GP，该芯片为NMOS智能功率开关，具有短路、过电流保护等功能，可靠性高。驱动芯片U71具有四路通道，每一路各对应一路驱动电路。其中，驱动芯片U71的输入端IN1-IN4与微控制单元103连接，驱动芯片U71的输出端OUT1-OUT4分别与电机上电继电器、燃油喷射阀、故障灯、油泵电机连接，微控制单元103通过程序触发IN1-IN4导通，进而控制输出端OUT1-OUT4输出。同时，驱动芯片U71的诊断控制端ST1-ST4与微控制单元103连接，微控制单元103由此获取相关诊断信息，检测油泵电机是否处于开路、短路等故障状态。

油泵电机具体启动过程如下：微控制单元103触发IN1导通，OUT1输出，电机启动继电器RLY2线圈导通，电机上电。微控制单元103触发IN2导通，OUT2输出，电机启动。

燃油喷射阀采用恒流驱动方式，使电流保持Peak&Hold波形，提高燃油喷射阀使用寿命的同时，降低功耗，减少运行风险。

所述CAN通信模块106，采用集成IC—TJA1042T收发器，与微控制单元103和发动机电控单元电连接，将柴油机工况信息传送给微控制单元103进行处理。如图5所示，CAN通信模块包括第一CAN通信电路和第二CAN通信电路。所述第一CAN通信电路和第二通信电路的电路结构相同，如图5所示，其均包括电容C51、电容C52、二极管D53、二极管D54、电阻R55、电阻R56、电容C57、共模电感T58、电阻R59、电容C510、CAN收发器U511。其中，二极管D53、二极管D54为双向瞬态抑制二极管,用来吸收CAN总线浪涌电压，起保护作用；T58为共模电感，用于消除共模的电磁干扰信号；CAN收发器U511采用IC—TJA1042T芯片。

本发明的技术方案中DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置独立于发动机电控系统，适合尾气排放不达标车辆的改装，具有电机保护功能，控制精度高，成本低、结构简单。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (3)

1.一种DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置，其特征在于包括：

电源模块，与微控制单元电连接，用于为该电控装置供电；

信号采集模块，与微控制单元电连接，用于对DPF柴油机颗粒过滤系统的传感器数据信息进行采集，并将其传送给微控制单元；

微控制单元，与CAN通信模块电连接，用于根据信号采集模块采集的数据信息，结合CAN通信模块获取的柴油机工况信息，完成对DPF柴油机颗粒过滤系统再生过程的控制；

电机监控模块，与微控制单元电连接，用于监控油泵电机的运行状态，并将其传送给微控制单元；

驱动模块，与微控制单元电连接，用于将微控制单元的驱动信号传送给油泵电机、燃油喷射阀和故障灯，驱动油泵电机、燃油喷射阀以及故障灯工作；

CAN通信模块，与微控制单元和发动机电控单元电连接，用于获取柴油机工况信息。

2.根据权利要求1所述的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置，其特征在于所述微控制单元采用MC9S12XEP100单片机。

3.根据权利要求2所述的DPF柴油机颗粒过滤系统电控装置，其特征在于所述电源模块采用TLE4275电源芯片。