CN105298603A

CN105298603A - 一种scr后处理加热系统及其控制方法

Info

Publication number: CN105298603A
Application number: CN201510916624.2A
Authority: CN
Inventors: 施泰峰; 孟媛媛; 王秀雷
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: CN105298603B

Abstract

本发明提供了一种SCR后处理加热系统及其控制方法，本申请将后处理加热系统中压力管继电器、回液管继电器、吸液管继电器和尿素泵继电器四个继电器的电源地端与ECU相连，利用ECU控制四个继电器的电源地端，当SCR后处理加热系统无故障且处于尿素加热模式时，则通过ECU四个继电器的电源地端的电压为零，使得继电器能够正常吸合，正常加热；当SCR后处理加热系统有故障且处于尿素加热模式时，控制四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零，使得四个继电器不能正常工作，即不能正常加热，从而阻止尿素加热系统进行加热，防止出现加热电阻丝过热、尿素泵损坏、管路老化的问题。

Description

一种SCR后处理加热系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种SCR后处理加热系统及其控制方法。

背景技术

柴油机作为一种动力机械，为社会的发展做出了杰出贡献，但同时也造成环境的污染。单纯依靠提高发动机技术实现排放达标越来越困难，在这种情况下引入了SCR系统，SCR(SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原技术)系统基本工作原理：发动机的排气从增压器涡轮流出后进入排气管，同时由安装在排气管上的尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气(NH₃)，氨气(NH₃)在催化剂的作用下将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物(NO_x)有选择性地还原为氮气(N₂)。

SCR系统正常工作时要求尿素溶液是液体状态，但是尿素溶液特性是-11℃以下就会上冻结冰，为了保证SCR系统正常工作，SCR系统增加了尿素加热功能，当尿素存在结冰风险时尿素加热功能启动，分别给尿素箱、尿素泵和尿素管路进行加热，保证尿素溶液是液体状态。

当尿素加热继电器出现粘连或者短路时，SCR系统中的故障监测单元虽然可以监测到这类故障，但是不能终止尿素加热功能，这样尿素加热单元将持续加热，造成加热电阻丝过热、尿素泵损坏、管路老化，严重情况造成尿素管路自燃，影响车辆和驾驶员安全。

为了克服这个缺陷，本发明提供了一种电路结构在电路出现故障时，能够阻止尿素加热单元进行加热，防止出现加热电阻丝过热、尿素泵损坏、管路老化的问题。

发明内容

参见图1，为现有技术中的一种SCR后处理加热系统。

结合图1，当整车总电源开关闭合后，24V蓄电池给后处理加热继电器供电，ECU针脚K1、K2、K4、K6、K8、K10分别控制继电器的控制端，而K3、K5、K7、K9为信号的检测端，通过线路上反馈的电压判断工作状态是否正常。当继电器控制端电压为24V时继电器吸合，蓄电池通过继电器的被控制端给加热电阻(压力管加热电阻、回液管加热电阻、吸液管加热电阻、尿素泵加热电阻)供电，最后电流流入电源地端。当系统电流过大时，两个保险丝熔断保护加热系统。

参见图2，在软件方面控制方面，在ECU的整车电源总开关完全上电后，加热系统会进行三个方面的检测：后处理加热继电器对电源短路检测，加热电阻丝对地短路或开路，加热电阻丝对地开路。

具体的操作过程如下：第一步，T15完全上电后系统等待20s，此时ECU针脚K1、K2、K4、K6、K8、K10电压全部是24V，继电器不吸合，此时K3、K5、K7、K9端检测到的电压应该是0V，如果K3、K5、K7、K9中有任何一个电压为24V，说明继电器A或者连接线存在短路故障，系统报出继电器A对电源短路故障。

如果第一步检查完成系统不存在故障，系统将进行第二步检查，ECU控制K1电压为24V，K2电压为0V，继电器A吸合，K4、K6、K8、K10电压为24V，继电器B、C、D、E不吸合。此时K3、K5、K7、K9端检测到的电压应该是24V，如果K3、K5、K7、K9端有任何一个检测到的电压不是24V，例如K3检测电压为0V，则说明K3到电源地端存在短路或者到继电器A输出端存在开路，系统报出对地短路故障或开路故障。

如果第二步检查系统不存在故障，系统将执行第三步检测，ECU针脚K1为24V，针脚K2、K4、K6、K8、K10为0V，继电器全部吸合。此时K3、K5、K7、K9端检测到的电压应该是0V，如果K3、K5、K7、K9端有任何一个检测到的电压不是0V，例如K3检测到电压为24V，说明从K3到电源地端存在开路，系统报出开路故障。

以上三个步骤中0V和24V都是理想值，实际值分别约为几百毫伏，22V。系统三步检查完成后，说明后处理加热系统没有故障，可以根据要求启动尿素加热。

但是，上述方法中存在一个功能缺陷，当继电器存在短路故障时，系统虽然可以识别出来但不能终止加热，造成加热电阻丝过热、严重造成尿素泵损坏或者尿素管路自燃，影响车辆和驾驶员安全。

鉴于此，本发明提供了一种SCR后处理加热系统及其控制方法，本申请能够在电路出现故障时，能够阻止尿素加热单元进行加热，防止引发加热电阻丝过热、尿素泵损坏、管路老化的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术手段：

一种SCR后处理加热系统的控制方法，应用于SCR后处理加热系统，所述系统包括：压力管继电器、回液管继电器、吸液管继电器和尿素泵继电器四个继电器及ECU，且所述四个继电器的电源地端均与所述ECU相连，包括：

当SCR后处理加热系统无短路故障且处于尿素加热模式时，控制所述四个继电器的电源地端的电压为零；

当SCR后处理加热系统存在短路故障且处于尿素加热模式时，控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零。

优选的，还包括：

当SCR后处理加热系统无短路故障且未处于尿素加热模式时，不做处理。

优选的，还包括：

当SCR后处理加热系统存在短路故障，则对SCR后处理加热系统存在短路故障进行报警。

优选的，所述控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零包括：

控制所述四个继电器的电源地端的电压为系统电源电压。

优选的，所述控制所述四个继电器的电源地端的电压为系统电源电压包括：

控制所述四个继电器的电源地端的电压为24V。

优选的，在控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零之后还包括：

停止对后处理加热系统进行其他故障检测。

一种SCR后处理加热系统，包括：四个继电器及ECU；

所述四个继电器的电源地端均与所述ECU相连，所述四个继电器包括压力管继电器、回液管继电器、吸液管继电器和尿素泵继电器；

所述ECU，用于当SCR后处理加热系统无短路故障且处于尿素加热模式时，控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差非零；当SCR后处理加热系统存在短路故障且处于尿素加热模式时，控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零。

优选的，所述四个继电器的电源地端分别与所述ECU的四个管脚相连。

优选的，所述四个继电器的电源地端均与所述ECU的一个管脚相连。

优选的，所述四个继电器通过保险丝与ECU相连。

通过以上技术手段，可以看出本申请具有以下有益效果：

本发明提供了一种SCR后处理加热系统及其控制方法，本申请将后处理加热系统中压力管继电器、回液管继电器、吸液管继电器和尿素泵继电器四个继电器的电源地端与ECU相连，利用ECU控制四个继电器的电源地端，当SCR后处理加热系统无故障且处于尿素加热模式时，则通过设置ECU四个继电器的电源地端的电压为零，使得继电器能够正常吸合，正常加热；当SCR后处理加热系统有故障且处于尿素加热模式时，控制四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零，使得四个继电器不能正常工作，即不能正常加热，从而阻止尿素加热系统进行加热，防止引发加热电阻丝过热、尿素泵损坏、管路老化的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为一种SCR后处理加热系统的结构示意图；

图2为一种SCR后处理加热系统的控制方法的流程图。

图3为本发明实施例公开的一种SCR后处理加热系统的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种SCR后处理加热系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，本发明提供了一种SCR后处理加热系统，所述系统包括：后处理继电器A、压力管继电器B、回液管继电器C、吸液管继电器D、尿素泵继电器E、压力管加热电阻B5、回液管加热电阻C5、吸液管加热电阻D5、尿素泵加热电阻E5、蓄电池和电源总开关T15。

其中，后处理继电器A的线圈源端A1、压力管继电器B的线圈源端B1、回液管继电器C的线圈源端C1、吸液管继电器D的线圈源端D1和尿素泵继电器E的线圈源端E1相连。

后处理继电器A的电源源端A3通过电源总开关T15与蓄电池相连，压力管继电器B的电源源端B3与压力管加热电阻B5的第一端相连、回液管继电器C的电源源端C3与回液管加热电阻C5的第一端相连、吸液管继电器D的电源源端C3与吸液管加热电阻D5第一端相连，尿素泵继电器E的电源源端E3与尿素加热电阻E5的第一端相连；

压力管加热电阻B5的第二端、回液管加热电阻C5的第二端、吸液管加热电阻D5第二端和尿素加热电阻E5的第二端均与后处理继电器A的电源地端A4相连；压力管继电器B的电源地端B4、回液管继电器C的电源地端C4、吸液管继电器D的电源地端D4和尿素泵继电器E的电源地端E4均与ECU相连；

后处理继电器A的线圈源端A1和线圈地端A2与ECU相连，压力管继电器的线圈地端B2和电源源端B3与ECU相连，回液管继电器C的线圈地端C2和电源源端C3与ECU相连，吸液管继电器D的线圈地端D2和电源源端D3与ECU相连，尿素泵继电器E的线圈地端E2和电源源端E3与ECU相连。

其中，所述四个继电器通过保险丝F与ECU相连。

为了保护后处理加热系统将四个继电器通过保险丝与ECU相连，以便在出现电压突变或者其他意外情况时，能够切换保险丝保护后处理加热系统。

四个继电器的电源地端与ECU之间可以采用以下连接方式：所述四个继电器的电源地端可以分别与所述ECU的四个管脚相连。或者所述四个继电器的电源地端均与所述ECU的一个管脚相连。当然还可以采用其他连接方式，例如：三个继电器的电源地端与ECU的一个管脚相连，另外一个继电器的电源地端与ECU的一个管脚相连，当然还可以采用其他可行方式，在此不再赘述。图3中四个继电器的电源地端均与ECU的一个管脚K11相连。

在上述系统基础上，如图4所示，本发明提供了一种SCR后处理加热系统的控制方法，应用于如图3所示的SCR后处理加热系统的ECU，包括：

步骤S101：判断SCR后处理加热系统是否存在短路故障；当存在故障时进入步骤S102，当不存在故障时进入步骤S105。

结合图1，对后处理加热系统是否存在故障进行详细说明：

判断后处理加热系统是否存在系统需要执行以下三个步骤，其中任一个步骤出现问题，则说明后处理加热系统存在故障，只有在三个步骤均无问题的情况下，则说明后处理加热系统不存在故障。

第一步，电源总开关T15完全上电后系统等待20s，控制A1、A2、B2、C2、D2和E2的电压全部是24V，管脚K11电压为0V，由于继电器A、B、C、D和E的线圈源端和线圈地端没有压差，所以继电器A、B、C、D和E不吸合，系统电源的电压不能通过继电器A为继电B、C、D和E提供电源，继电器B3、C3、D3、E3端与管脚K11电压一致，所以此时继电器B3、C3、D3、E3端检测到的电压应该是0V，如果继电器B3、C3、D3、E3端中有任何一个电压为24V，则说明继电器A或者连接线存在短路故障，导致电源电压泄露流入至继电器中，所以系统报出继电器A对电源短路故障。

第二步：如果第一步检查完成系统不存在故障，系统将进行第二步检查，ECU控制A1电压为24V，A2电压为0V，继电器A的线圈源端A1和线圈地端A2存在压差，继电器A吸合，继电器A将为继电器B、C、D和E提供电源电压，ECU控制B2、C2、D2和E2电压为24V，管脚K11电压为0V，继电器B、C、D和E线圈源端和线圈地端没有压差，所以继电器B、C、D和E不吸合，此时继电器B3、C3、D3、E3端检测到的电压应该是24V，如果继电器B3、C3、D3、E3端有任何一个检测到的电压不是24V，例如B3检测电压为0V，则说明B3到电源地端存在短路导致B3的电压为0V，或者到继电器A输出端存在开路，导致电压未传输至继电器B，系统报出对地短路故障或开路故障。

第三步：如果第二步检查系统不存在故障，系统将执行第三步检测，ECU控制A1为24V，继电器A2、B2、C2、D2、E2和K11为0V，继电器A、B、C、D和E全部吸合，继电器A能够为继电器B、C、D和E提供电源，继电器B、C、D和E的电源地端与K11相连，K11为0V，所以此时继电器B3、C3、D3、E3端检测到的电压应该是0V，如果继电器B3、C3、D3、E3端有任何一个检测到的电压不是0V，例如B3检测到电压为24V，说明从B3到电源地端存在开路，系统报出开路故障。

以上每个步骤检测的0V和24V都是理想值，实际值0V约为几百毫伏，24V约为22V。系统三步检查完成后，说明SCR后处理加热系统没有故障，当外界环境的温度下降至-11℃之下时启动尿素加热。

步骤S102：当存在短路故障时，判断是否处于尿素加热模式；若是，则进入步骤S103，否则进入步骤S104。

步骤S103：当处于尿素加热模式时，则控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零。然后，进入步骤S104。

即：当SCR后处理加热系统存在短路故障且处于尿素加热模式时，控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零。使得四个继电器的四个加热电阻上的压差为零，从而使加热电阻不能工作，不能进行加热。

具体的，所述控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零包括：控制所述四个继电器的电源地端的电压为系统电源电压。现有发动机系统电源电压为24V，则可控制所述四个继电器的电源地端的电压为24V。

由于四个继电器的电源源端与系统电源相连，所以四个继电器的电源源端的电压为系统电源电压，所以若想达到四个继电器的电源源端与电源地端的压差为零，可控制电源地端的电压与电源源端的电压一致，从而使得四个继电器的四个加热电阻上的压差为零，从而使加热电阻不能工作。

当在控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零之后还包括：停止对后处理加热系统进行其他故障检测。

在停止加热电阻进行加热后，则暂停对后处理加热系统的其他故障检测，因为此时的电源地端已经被设置为电源电压，违反了常规设置，防止误报错，则停止后续的检测过程。

步骤S104：对SCR后处理加热系统存在短路故障进行报警。

即：当SCR后处理加热系统存在短路故障时，则对SCR后处理加热系统存在短路故障进行报警，通知技术人员进行维修。

步骤S105：当不存在短路故障时，判断是否处于尿素加热模式；若是，则进入步骤S106，否则进入步骤S107。

步骤S106：当处于尿素加热模式，则控制所述四个继电器的电源地端的电压为零；

即：当SCR后处理加热系统无短路故障且处于尿素加热模式时，控制所述四个继电器的电源地端的电压为零；没有短路故障时，设置电源地端的电压为零，以便四个继电器的加热电阻能够正常工作。

步骤S107：当未处于尿素模式时，则不做处理。

即：当SCR后处理加热系统无短路故障且未处于尿素加热模式时，无需执行其他处理，ECU一直检测当前环境温度是否达到开启尿素加热模式即可。

通过以上技术手段，可以看出本申请具有以下有益效果：

本发明提供了一种SCR后处理加热系统及其控制方法，本申请将后处理加热系统中压力管继电器、回液管继电器、吸液管继电器和尿素泵继电器四个继电器的电源地端与ECU相连，利用ECU控制四个继电器的电源地端，当SCR后处理加热系统无故障且处于尿素加热模式时，则通过ECU四个继电器的电源地端的电压为零，使得继电器能够正常吸合，正常加热；当SCR后处理加热系统有故障且处于尿素加热模式时，控制四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零，使得四个继电器不能正常工作，即不能正常加热，从而阻止尿素加热单元进行加热，防止出现加热电阻丝过热、尿素泵损坏、管路老化的问题。

下面结合图3详细介绍本发明的实现过程，图3中蓄电池为系统电源，以其电压为24V为例，ECU完全上电后，SCR后处理加热系统会进行三个方面的检测。

第一步，电源总开关T15完全上电后系统等待20s，控制A1、A2、B2、C2、D2和E2的电压全部是24V，管脚K11电压为0V，由于继电器A、B、C、D和E的线圈源端和线圈地端没有压差，所以继电器A、B、C、D和E不吸合。系统电源的电压不能通过继电器A为继电B、C、D和E提供电源，继电器B3、C3、D3、E3端与管脚K11电压一致，所以此时继电器B3、C3、D3、E3端检测到的电压应该是0V，如果继电器B3、C3、D3、E3端中有任何一个电压为24V，则说明继电器A或者连接线存在短路故障，导致电源电压泄露流入至继电器中，所以系统报出继电器A对电源短路故障。

在上述故障检测过程中，ECU控制管脚K11为0V，将管脚K11作为电源地端使用，从而不影响对继电器的故障检测，当外部环境低于-11℃时，启动尿素加热模式，若此时检测到SCR后处理加热系统有短路故障时，则ECU控制针脚K11为24V，使得继电器B、C、D和E的电源源端和电源地端之间的压差为零，使得对应的加热电阻B5、C5、D5和E5上的压差为零，使得加热电阻不能工作，从而不能进行加热。

以继电器A和B为例，若A和B同时出现粘连或者短路故障，系统可以识别并报出短路故障，判定此时不能启动尿素加热功能，输出控制命令给ECU硬件控制针脚K11输出电压为24V，使继电器A和B的电源源端和电源地端电压差为0V，此时加热线路上的电流为0A，保证系统不能启动尿素加热，保护加热系统。

当判定系统存在短路故障时，针脚K11输出电压变为24V，如果启动针对其他加热故障的检查，例如继电器C对地开路故障诊断，针脚K5端的电压为24V，系统会误报错，因此当K11针脚输出电压为24V，将不再进行其他加热故障的检查。

所以，本发明通过控制ECU端针脚K11的电压值变化成功保留了原来系统软件对故障的监测功能和正常尿素加热功能，同时在尿素加热系统存在故障时将K11输出电压变为24V，将加热继电器两端的电压差保持为0V，终止在短路情况下的尿素异常加热问题，保护后处理加热系统，保证车辆和驾驶员安全。

通过以上具体应用场景的介绍，可以看出，本申请具有以下有益效果：

本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种SCR后处理加热系统的控制方法，其特征在于，应用于SCR后处理加热系统，所述系统包括：压力管继电器、回液管继电器、吸液管继电器和尿素泵继电器四个继电器及ECU，且所述四个继电器的电源地端均与所述ECU相连，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零包括：

控制所述四个继电器的电源地端的电压为系统电源电压。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述四个继电器的电源地端的电压为系统电源电压包括：

控制所述四个继电器的电源地端的电压为24V。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述四个继电器的电源源端与电源地端之间的压差为零之后还包括：

停止对后处理加热系统进行其他故障检测。

7.一种SCR后处理加热系统，其特征在于，包括：四个继电器及ECU；

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述四个继电器的电源地端分别与所述ECU的四个管脚相连。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述四个继电器的电源地端均与所述ECU的一个管脚相连。

10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述四个继电器通过保险丝与ECU相连。