CN107191254A - 一种在用车柴油机dpf燃烧器电控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在用车柴油机DPF燃烧器电控装置，包括单片机、通讯模块、若干信号采集电路、电源电路、继电器、油泵电机驱动电路、风机驱动电路、电磁计量阀及故障指示灯电路。本发明硬件和软件自主研发，通过标定软件可以在线进行参数标定，可以直接在整车上进行再生温度监控和再生温度控制试验，适合中国的国情。本发明建立了在用车DPF再生系统电控集成和标定方法和规范，建立了电控单元的开发流程与平台，掌握了DPF再生系统的核心控制策略，突破国外供应商的技术封锁。

Description

一种在用车柴油机DPF燃烧器电控装置

技术领域

本发明涉及柴油机再生控制技术领域，尤其涉及一种在用车柴油机DPF燃烧器电控装置。

背景技术

柴油车辆比汽油车辆具有更好的燃料效率和更大的功率，所以柴油车辆作为重型车辆被大量应用。然而，不同于汽油发动机，柴油发动机排放微粒排放物，这是因为在压缩冲程期间燃料直接注入发动机燃烧室内并且由于在上述过程中燃料和空气的不充分混合导致燃料不完全燃烧。根据报告，废气由对人体有害的小尺寸的有害微粒形成，并且由柴油车辆产生的有害微粒占总空气污染的40％。因此，很多国家对柴油机微粒排放物进行管制并且已经普遍使用用于减少微粒排放物的柴油机微粒捕集器(DPF)。柴油机微粒捕集器技术是被认为最接近实用化和产业化的柴油车微粒后处理技术，其关键技术是过滤体材料和过滤体再生，而再生方法及其控制策略是过滤体再生的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于通过一种在用车柴油机DPF燃烧器电控装置，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种在用车柴油机DPF燃烧器电控装置，其包括单片机、通讯模块、若干信号采集电路、电源电路、继电器、油泵电机驱动电路、风机驱动电路、电磁计量阀及故障指示灯电路；所述单片机与通讯模块连接；所述若干信号采集电路分别采集再生请求信号、DOC下游温度信号、DPF上游温度信号、油压信号、DPF压差信号；所述电源电路包括上电模块和电压转换模块，所述上电模块的一端接收钥匙信号，一端连接中继开关RLY1，中继开关RLY1连接熔断器FU1，熔断器FU1连接蓄电池；所述继电器与中继开关RLY2、熔断器FU2；所述油泵电机驱动电路连接油泵电机；所述风机驱动电路连接风机；所述电磁计量阀连接计量喷射阀，计量喷射阀连接熔断器FU3；所述故障指示灯电路连接故障指示灯，故障指示灯连接熔断器FU4；所述单片机通过标定软件在线进行参数标定，可直接在整车上进行再生温度监控和再生温度控制试验；所述单片机包括底层软件模块、应用层软件模块、通信软件模块，所述底层软件模块用于为应用程序调用和管理硬件资源，获取传感器信号及控制执行器件提供功能函数接口或者接口变量；所述应用层软件模块用于通过所述功能函数接口的功能函数和接口变量来获取传感器和执行器的相关状态参数，然后调整各控制参数使DPF再生工况的控制达到最佳状态；所述应用层软件模块的功能包括主要包括DPF系统再生温度管理、DPF系统再生触发条件、DPF系统再生过程控制、DPF系统再生结束控制、DPF系统故障诊断监控；所述电控装置通过合理控制燃油喷射速率、加热棒工作时间，实现DPF催化器在各种稳态工况、瞬态工况下的再生温度600℃的控制，同时可进行传感器、执行器的自诊断功能和安全保护功能,通过标定软件，实现手动再生、柴油机各种测试工况下的自动再生。

特别地，所述通讯模块包括两个MSCAN模块，分别用于与柴油机高压共轨电控单元的通信以及与标定、检测、故障诊断系统之间的通信；其中，与柴油机高压共轨电控单元之间的通信采用J1939协议，与标定软件采用基于CAN总线的CCP通信协议。

特别地，所述在用车柴油机DPF燃烧器电控装置控制DPF系统的工作模式包括等待模式、加热模式、再生模式、吹扫模式。

本发明提出的在用车柴油机DPF燃烧器电控装置硬件和软件自主研发，通过标定软件可以在线进行参数标定，可以直接在整车上进行再生温度监控和再生温度控制试验，适合中国的国情。本发明建立了在用车DPF再生系统电控集成和标定方法和规范，建立了电控单元的开发流程与平台，掌握了DPF再生系统的核心控制策略，突破国外供应商的技术封锁。

附图说明

图1为本发明实施例提供的在用车柴油机DPF燃烧器电控装置结构示意图。

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。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的在用车柴油机DPF燃烧器电控装置结构示意图。

本实施例中在用车柴油机DPF燃烧器电控装置100具体包括单片机101、通讯模块102、若干信号采集电路103、电源电路、继电器108、油泵电机驱动电路109、风机驱动电路110、电磁计量阀111及故障指示灯电路112；所述单片机101与通讯模块102连接；所述若干信号采集电路103分别采集再生请求信号、DOC下游温度信号、DPF上游温度信号、油压信号、DPF压差信号；所述电源电路包括上电模块104和电压转换模块(105,106)，所述上电模块104的一端接收钥匙信号，一端连接中继开关RLY1，中继开关RLY1连接熔断器FU1，熔断器FU1连接蓄电池107；所述继电器108与中继开关RLY2、熔断器FU2；所述油泵电机驱动电路109连接油泵电机113；所述风机驱动电路110连接风机114；所述电磁计量阀111连接计量喷射阀115，计量喷射阀115连接熔断器FU3；所述故障指示灯电路112连接故障指示灯116，故障指示灯连接熔断器FU4；所述单片机101通过标定软件在线进行参数标定，可直接在整车上进行再生温度监控和再生温度控制试验。在本实施例中所述单片机101采用摩托罗拉16位单片机MC9S12XEP100。

在本实施例中所述单片机101包括底层软件模块、应用层软件模块、通信软件模块，所述底层软件模块用于为应用程序调用和管理硬件资源，获取传感器信号及控制执行器件提供功能函数接口或者接口变量；所述应用层软件模块用于通过所述功能函数接口的功能函数和接口变量来获取传感器和执行器的相关状态参数，然后调整各控制参数使DPF再生工况的控制达到最佳状态；所述应用层软件模块的功能包括主要包括DPF系统再生温度管理、DPF系统再生触发条件、DPF系统再生过程控制、DPF系统再生结束控制、DPF系统故障诊断监控；所述电控装置通过合理控制燃油喷射速率、加热棒工作时间，实现DPF催化器在各种稳态工况、瞬态工况下的再生温度600℃的控制，同时可进行传感器、执行器的自诊断功能和安全保护功能,通过标定软件，实现手动再生、柴油机各种测试工况下的自动再生。

在本实施例中DPF系统主要包括油机、低温升温器、DOC催化器、CDPF催化转化器、燃油电磁泵、燃油喷嘴、颗粒控制器、燃油箱、压差传感器、排温传感器、报警指示灯。尾气从柴油机排气口出来后，先经过低温燃烧器+DOC和CDPF催化转化器，实现对CO、HC和PM排放的控制。柴油机DPF模拟输入信号包括低温加热器温度传感器(T1)、DPF催化器前排温传感器(T2)、DPF催化器后排温传感器(T3)、DPF催化器压差传感器、燃油喷射压力传感器等。柴油机DPF数字开关信号包括点火钥匙开关信号、DPF驻车怠速再生请求信号、故障诊断开关信号等。执行驱动功能包括DPF燃油喷射计量喷射阀、燃油加热驱动棒、故障灯指示、输油泵驱动电机、故障灯指示等。燃油加热驱动棒功能为产生燃油加热雾化所需要的热量。供电部分包括蓄电池107、电源模块等。

本发明集成了被动再生和主动再生的优势功能。颗粒捕集再生系统根据柴油机运行工况状态和整车相关信息，根据DPF再生所需要的温度条件，计算各个工况下所需要喷射的燃油量。燃油喷射量是通过控制低压燃油泵实现额定燃油压力的供给、通过燃油喷射计量阀实现对燃油量的脉宽控制，从而实现对燃油的压力和喷射脉宽的双调节过程，实现对喷嘴流量的精确控制。DPF再生触发控制是根据柴油机各个工况信息、冷却液温度、排气温度、压差传感器信号等进行判断，当DPF碳载量大于一定门限时，进行再生控制，其中DPF前排气温度传感器提供温度信号，实现对燃油喷射的闭环控制，DPF后排气温度传感器进行催化器失效故障诊断。

在本实施例中所述通讯模块102包括两个MSCAN模块，分别用于与柴油机高压共轨电控单元的通信以及与标定、检测、故障诊断系统之间的通信；其中，与柴油机高压共轨电控单元之间的通信采用J1939协议，与标定软件采用基于CAN总线的CCP通信协议。所述在用车柴油机DPF燃烧器电控装置控制DPF系统的工作模式包括等待模式、加热模式、再生模式、吹扫模式。

DPF系统再生条件触发模块包括：DPF再生请求开关处于ON模式下，DPF控制模式处于初始化模式1，柴油机运行时间开始计时，当累计时间大于标定值时，累计时间到，进行排气低温加热模式2，燃油加热塞开始工作，当加热塞累计工作时间达到10秒时，电控单元驱动燃油喷射泵和空气泵，固定燃油喷射脉宽200ms，燃油经过加压进行雾化喷射，在加热塞上进行加热雾化点燃，当DOC催化器出口温度大于270℃，进入DOC催化器反应放热模式3，初始固定喷油脉宽300ms，加热塞，气泵和喷油泵同时工作，喷油量进行积分增加，当DOC催化器出口温度大于320℃进入状态4，DPF控制器触发再生请求，初始固定喷油脉宽根据脉谱图查表，加热塞，气泵，喷油泵同时工作，根据目标再生温度600℃的设定，燃油喷射进行闭环控制，喷油量进行比例和积分增加；DOC催化器前排气温度持续上升，从而保证DPF催化器温度持续升高，DPF催化器温度达到目标再生温度，碳颗粒进行高温氧化放热反应，DPF进入持续再生工况，当再生累计时间达到设置数值时，再生结束，进入吹扫状态5。首先燃油喷射泵停止，加热塞和空气泵继续工作，对残余的燃油进行加热和吹扫，当累计时间达到60秒时，加热塞和空气泵再停止工作，从而保证柴油机排气管没有残余燃油，这样避免过多的碳氢排放，保证系统安全可靠再生。一般来说，当柴油机处于冷机工况时，DOC催化器出口温度比较低，因此状态2下的电热塞加热阶段时间和状态3下的DOC催化器碳氢加热阶段时间比较长。当柴油机暖机之后，DOC催化器出口温度大于300℃以上，因此状态2和状态3时间就比较短，当DOC催化器出口温度大于350℃以上，状态1直接过渡到状态4再生阶段。喷油助燃主动再生DPF工作模式切换。

本发明的技术方案硬件和软件自主研发，通过标定软件可以在线进行参数标定，可以直接在整车上进行再生温度监控和再生温度控制试验，适合中国的国情。本发明建立了在用车DPF再生系统电控集成和标定方法和规范，建立了电控单元的开发流程与平台，掌握了DPF再生系统的核心控制策略，突破国外供应商的技术封锁。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种在用车柴油机DPF燃烧器电控装置，其特征在于，包括单片机、通讯模块、若干信号采集电路、电源电路、继电器、油泵电机驱动电路、风机驱动电路、电磁计量阀及故障指示灯电路；所述单片机与通讯模块连接；所述若干信号采集电路分别采集再生请求信号、DOC下游温度信号、DPF上游温度信号、油压信号、DPF压差信号；所述电源电路包括上电模块和电压转换模块，所述上电模块的一端接收钥匙信号，一端连接中继开关RLY1，中继开关RLY1连接熔断器FU1，熔断器FU1连接蓄电池；所述继电器与中继开关RLY2、熔断器FU2；所述油泵电机驱动电路连接油泵电机；所述风机驱动电路连接风机；所述电磁计量阀连接计量喷射阀，计量喷射阀连接熔断器FU3；所述故障指示灯电路连接故障指示灯，故障指示灯连接熔断器FU4；所述单片机通过标定软件在线进行参数标定，可直接在整车上进行再生温度监控和再生温度控制试验；所述单片机包括底层软件模块、应用层软件模块、通信软件模块，所述底层软件模块用于为应用程序调用和管理硬件资源，获取传感器信号及控制执行器件提供功能函数接口或者接口变量；所述应用层软件模块用于通过所述功能函数接口的功能函数和接口变量来获取传感器和执行器的相关状态参数，然后调整各控制参数使DPF再生工况的控制达到最佳状态；所述应用层软件模块的功能包括主要包括DPF系统再生温度管理、DPF系统再生触发条件、DPF系统再生过程控制、DPF系统再生结束控制、DPF系统故障诊断监控；所述电控装置通过合理控制燃油喷射速率、加热棒工作时间，实现DPF催化器在各种稳态工况、瞬态工况下的再生温度600℃的控制，同时可进行传感器、执行器的自诊断功能和安全保护功能,通过标定软件，实现手动再生、柴油机各种测试工况下的自动再生。

2.根据权利要求1所述的在用车柴油机DPF燃烧器电控装置，其特征在于，所述通讯模块包括两个MSCAN模块，分别用于与柴油机高压共轨电控单元的通信以及与标定、检测、故障诊断系统之间的通信；其中，与柴油机高压共轨电控单元之间的通信采用J1939协议，与标定软件采用基于CAN总线的CCP通信协议。

3.根据权利要求1或2任一项所述的在用车柴油机DPF燃烧器电控装置，其特征在于，所述在用车柴油机DPF燃烧器电控装置控制DPF系统的工作模式包括等待模式、加热模式、再生模式、吹扫模式。