CN109098825A - 一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柴油车尾气净化技术领域，涉及一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器及其控制方法，包括主芯片电路、DPF后排温采集电路、DOC前排温采集电路、T15信号采集电路、压差采集电路、SCR后排温采集电路、第一DPM压力采集电路、第二DPM压力采集电路、NTC温度采集电路、PWM波驱动电路、管路加热控制及检测电路、通信电路、尿素液位温度采集电路和热电偶采集电路，主芯片电路以控制器为核心，通过处理各类传感器的采集信息，监测尾气净化系统的运行并完成DPF系统主动再生控制和SCR系统控制，从而达到同时完成DPF再生控制和SCR系统控制。

Description

一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及柴油车尾气净化技术领域，涉及一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器及其控制方法。

背景技术

近年来，我国柴油车尾气排放标准即将在2019年开始实施的国六标准，新标准对于柴油车尾气中氮氧化物(NOx)和颗粒物（PM）排放有了更加严格要求。为满足相关排放技术法规，特研发一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，以满足控制车辆尾气净化装置，使得车辆尾气排放满足最新的国六排放法规要求。

现多地采用的尾气净化方案中，多采用加装DPF（Diesel Particulate Filter 柴油颗粒过滤器）装置的形式进行尾气中的PM（颗粒物）净化处理。在用车加装DPF装置只能够过滤尾气中的PM物质，PM只是在用柴油车尾气排放的污染物的一部分，柴油车尾气中还有更多的NOx（氮氧化物），NOx是造成雾霾等污染天气的重要因素。另外，在用车加装DPF装置，由于发动机和整车出厂时未做DPF再生标定，容易造成DPF积炭过多堵塞，造成发动机系统排气背压升高，进而导致发动机燃烧恶化、油耗增加、发动机动力输出减弱等应用问题。为了同时实现柴油车尾气中PM（颗粒物）和NOx（氮氧化物）的净化处理，以及DPF主动再生，需要提供一种新的控制器，然而市场现有控制器只能单一完成SCR系统的控制，未能同时完成DPF主动再生控制和状态管理。

发明内容

为了解决当前国内没有控制器能够同时完成DPF再生控制和SCR系统控制的问题，本发明的目的在于提供一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，主芯片电路以控制器为核心，通过处理各类传感器的采集信息，监测尾气净化系统的运行并完成DPF系统主动再生控制和SCR系统控制，从而达到同时完成DPF再生控制和SCR系统控制。

本发明的实施例是这样实现的：

一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，包括

主芯片电路，包括控制器，用于处理传感器的采集信息，监测尾气净化系统的运行并完成DPF主动再生控制和SCR控制，同时通过通信电路获取车辆运行状态信息并将尾气净化系统信息传输给发动机ECU；

DPF后排温采集电路，用于获取DPF后端的排气温度；

DOC前排温采集电路，用于获取DOC催化器前端排气温度；

T15信号采集电路，用于获取车辆点火钥匙门是否启动信息；

压差采集电路，用于获取DOC催化器前端和DPF后端的排气背压信息；

SCR后排温采集电路，用于获取SCR催化器后端排气温度；

第一DPM压力采集电路，用于检测DPM前端的尾气压力；

第二DPM压力采集电路，用于检测DPM后端的尾气压力；

NTC温度采集电路，用于获取控制器自身所处环境温度信息；

PWM波驱动电路，用于驱动尿素泵喷射尿素水；

管路加热控制及检测电路，用于控制管路加热并检测各个加热管路加热状态；

通信电路，用于采集通讯总线信息，并与汽车发动机ECU通讯；

尿素液位温度采集电路，用于采集尿素箱内液位和温度信息；

热电偶采集电路，用于实现热电偶类传感器的数据采集；检测DPF出口的温度，由于DPF出口有可能温度会超过1000℃，普通的排温传感器的量程只有800℃左右；

主芯片电路通过DOC前排温采集电路、DPF后排温采集电路、SCR后排温采集电路检测到SCR系统满足工作条件时，通过通信电路激活DOC前NOx传感器及SCR后NOx传感器并获取NOx传感器信息，并通过相关软件计算逻辑计算出SCR系统所需尿素水喷射量，通过PWM波驱动电路驱动无气助尿素泵喷射尿素水或通过通信电路控制气助式尿素泵喷射尿素水；

主芯片电路通过DOC前排温采集电路、压差采集电路、通信电路获取车辆或发动机工作状态和DPF的工作状态，计算DPF内Soot载荷及Ash的载荷，通过通信电路发出DPF主动再生指令给ECU或控制DPM进行DPF主动再生HC喷射，主芯片电路在监测到压差超过一定限值的情况下，发出报警信息，提示DPF堵塞报警，并通过通信电路将报警信息发送给车辆发动机ECU或整车仪表；

主芯片电路通过DPF后排温采集电路、SCR后排温采集电路持续检测SCR催化剂前后温度，并通过通信电路持续获取SCR前后NOx传感器信息，最终实时检测和诊断SCR系统工作状态，当诊断到系统发生故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送给发动机ECU或整车仪表。

具体地，还包括电源保护电路，用于提供电源反接保护；和

DC24V转DC5V电路，用于提供稳定的电源供应。

作为优选，还包括了控制器电路板、铸铝合金保护外壳和64针线束连接器，各电路设置在控制器电路板上并与64针线束连接器连接，所述控制器电路板固定在铸铝合金保护外壳内。

作为优选，还包括程序批量刷写电路，用于完成软件程序刷写到主芯片中；和

防静电干扰电路，用于将外接的电子干扰信息过滤处理和消除;

所述程序批量刷写电路与主芯片电路信号连接。

进一步地，所述管路加热控制及检测电路包括，

尿素管路加热电路，用于尿素吸液管、回流管、喷射管的加热控制；

尿素箱加热水阀电路，用于尿素箱加热水阀的开关控制；

总加热继电器电路，用于控制尿素箱的加热；只有总计热继电器电路闭合了系统其它加热功能才能启用；

系统电源继电器，用于在T15信号采集电路采集有效点火信号T15给主芯片电路后，由主芯片电路控制系统电源继电器通断，进而给控制系统电路供电；

吸液管路加热检测电路，用于监测和诊断吸液管路加热电阻丝是否正常工作；

喷射管路加热检测电路，用于监测和诊断喷射管路加热电阻丝是否正常工作；

回流管路加热检测电路，用于检测和诊断回流管路就爱热电阻丝是否正常工作；

尿素箱加热水阀检测电路，用于检测和诊断尿素箱加热水阀是否正常工作。

进一步地，还包括PWM波驱动检测电路，用于PWM波驱动电路的输出信息；

主芯片电路通过T15信号采集电路、DOC前排温采集电路、压差采集电路、SCR后排温采集电路、DPM压力采集电路1、DPM压力采集电路2、NTC温度采集电路、PWM波驱动检测电路、管路加热控制及检测电路、通信电路、尿素液位温度采集电路来检测各类传感器状态，当传感器发生短路或短路故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送车辆发动机ECU或整车仪表，输出信息为电流。

进一步地，所述通信电路为CAN通信电路，所述CAN通信电路用于采集CAN总线信息，并与汽车发动机ECU通讯。

进一步地，还包括车载以太网电路，用于实现车载以太网通信，并将尾气系统信息与整车以太网互联。

进一步地，还包括flash存储电路，用于实现尾气系统信息储存，可以将一段时间内的柴油车尾气净化系统信息保存下来，便于故障排查和分析。

当外界大气温度低于零下5℃时，主芯片电路通过管路加热控制及检测电路来控制管路加热并检测各个加热管路加热状态，当发生加热故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送给车辆发动机ECU或整车仪表。

一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器的控制方法，步骤如下：

步骤1、发动机点火钥匙门T15信号导通检测：判断T15信号是否导通，检测T15信号电压是否达到设定阀值，如果导通则程序进入下一步运算，否则系统继续在最初始状态；

步骤2、T15信号导通，控制SCR系统电源继电器导通，给整个系统供电；

步骤3、持续检测T15信号是否存在，如果检测到T15信号断开，则控制系统依次进行控制尿素泵停止喷射工作、控制尿素泵进行开孔工作和控制系统电源继电器断电操作，系统完全停止；

步骤4、通过步骤2之后，进行DOC和DPF的状态管理，监测当前DOC和DPF状态，结合步骤13和步骤14的计算结果，综合压差传感器信息、DOC前排温传感器信息、DPF后排温传感器信息、发动机信息，判断是否需要进行再生或者清灰；

步骤5、需要进行DPF再生，结合压差传感器信息、排温传感器信息和Soot模型计算结果，进行DPF主动再生控制，通过控制DPM进行HC喷射或通过CAN通信告知ECU进行缸内后喷，从而完成DPF主动再生需要的HC喷射过程；

步骤6、通过步骤2之后，检测SCR系统状态，通过CAN通信线路获取发动机工作时的转速、扭矩和废气流量等信息，并根据系统状态信息判定系统是否需要进行加热；如果需要进行加热，则下一步进行步骤7，如果不需要加热，则下一步进行步骤9；

步骤7、需要进行加热时，对尿素管路、尿素箱、尿素泵等进行加热解冻操作；

步骤8、检测尿素管路、尿素箱和尿素泵等加热解冻是否完成，如果未完成，继续步骤7，如果已经完成，则进行步骤9；

步骤9、如果不需要加热，判断SCR系统是否达到喷射条件，如果达到喷射条件，进行步骤10，如果未达到喷射条件，则进行步骤6；

步骤10、达到喷射条件，根据SCR系统状态，计算初始尿素喷射量，并通过PWM电路控制尿素泵和喷嘴按照这个量进行喷射；

步骤11、根据SCR系统状态，结合SCR前后NOx传感器反馈的数值，判断车辆尾气NOx排放是否达到目标，如果满足目标，则继续按照步骤10进行，如果没有满足目标，则进行步骤12；

步骤12、重新调整尿素喷射量，控制尿素泵按照新的喷射量进行喷射后，进行步骤11；

步骤13、根据DOC+DPF系统状态，通过CAN通信线路获取车辆的运行状态，通过设定好的Soot模型中各类参数进行Soot累计计算，计算在DPF载体内过滤下来的颗粒物的数据，并根据标定好的判断依据，判断是否需要进行再生，如果需要再生，则进行步骤5；

步骤14、根据DOC+DPF系统状态，通过CAN通信线路获取车辆的运行状态，通过设定好的Ash模型中的各类参数进行Ash累计计算，计算在DPF载体内相关的Ash的累计情况，当Ash累计到一定量时，达到标定好的清灰值时，由系统判定是否需要进行清灰作业，当需要清灰时，进行步骤5；

步骤15、需要进行清灰，根据Ash模型和清灰判定的结果，通过发动机ECU或整车仪表进行清灰作业报警，提示车主到维修站进行DPF拆卸清灰处理。

本发明实施例的有益效果是：一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，

1、主芯片电路为控制器的核心，通过处理各类传感器的采集信息，监测尾气净化系统的运行并完成DPF系统主动再生控制和SCR系统控制，从而达到同时完成DPF再生控制和SCR系统控制，同时通过CAN通信获取车辆运行状态信息并将尾气净化系统信息传输给发动机ECU。一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器与各类传感器、尿素泵、DPM的连接均通过64针线束连接器完成。本发明的控制器功能齐全，可靠性高，通用性广等特点；

2、本发明通过采用同时控制DPF主动再生和SCR系统喷射的形式，同步完成尾气中PM和NOx的净化，有效地解决了柴油机尾气污染物PM和NOx同步净化的问题。其中，DPF是用来净化柴油机尾气中的PM，通过DPF主动再生功能，周期性地将DPF中过滤的积碳再生处理，使得DPF周期性地恢复一定的过滤载碳能力，满足柴油机尾气中PM的持续净化需求；SCR是用来净化柴油机尾气中的NOx，通过控制SCR尿素泵按照特定需求量的尿素水到SCR催化器中，通过SCR反应将尾气中的NOx净化到满足排放要求的水平，满足柴油机尾气中NOx的持续净化需求。因此，该控制器在完成SCR系统排放控制的同时，有效控制DPF系统再生控制及系统状态管理，解决了当前国内产品无法同时完成DPF再生控制和SCR系统控制的问题。

3、本发明采用DPF主动再生控制模型，通过基于Soot和Ash的累计模型，完成DPF主动再生控制及状态管理；通过使用结合催化剂储氨特性的高效SCR控制模型，完成SCR系统控制。

4、本发明所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器在前后NOx传感器的协助下，利用动态储氨模型，实现了基于SCR分子筛催化剂的高效SCR控制，有效实现了尾气中NOx净化效率95%以上。

5、本发明使用独立于发动机ECU的方式进行后处理电控策略软件的搭载，通过开放标定文件等方式，可以提高后处理企业和柴油机厂家对于尾气净化系统开发的参与程度，提高企业采购议价权重等。

6、本发明所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器能够兼容驱动和控制当前市场上气助式尿素泵、无气式尿素泵；

7、本发明所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器在前后NOx传感器的协助下，利用动态储氨模型，实现了基于SCR分子筛催化剂的高效SCR控制，有效实现了尾气中NOx净化效率95%以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明柴油车国六排放尾气净化系统控制器的原理图；

图2是本发明柴油车国六排放尾气净化系统控制器的工作控制图；

图3是本发明一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。其中DPM指柴油机颗粒再生器，DPF为柴油机颗粒捕捉再生器，HC为氢碳，DOC为柴油氧化型催化剂，SCR为选择性催化还原系统，POC为颗粒氧化净化器。

实施例1

请参阅图1和2,一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，包括主芯片电路、DPF后排温采集电路、DOC前排温采集电路、T15信号采集电路、压差采集电路、SCR后排温采集电路、第一DPM压力采集电路、第二DPM压力采集电路、NTC温度采集电路、PWM波驱动电路、管路加热控制及检测电路、通信电路、尿素液位温度采集电路和热电偶采集电路，主芯片电路包括控制器，用于处理传感器的采集信息，监测尾气净化系统的运行并完成DPF主动再生控制和SCR控制，同时通过通信电路获取车辆运行状态信息并将尾气净化系统信息传输给发动机ECU；DPF后排温采集电路用于获取DPF后端的排气温度；DOC前排温采集电路用于获取DOC催化器前端排气温度；T15信号采集电路用于获取车辆点火钥匙门是否启动信息；压差采集电路用于获取DOC催化器前端和DPF后端的排气背压信息；SCR后排温采集电路用于获取SCR催化器后端排气温度；第一DPM压力采集电路用于检测DPM前端的尾气压力；第二DPM压力采集电路用于检测DPM后端的尾气压力；NTC温度采集电路用于获取控制器自身所处环境温度信息；PWM波驱动电路用于驱动尿素泵喷射尿素水；管路加热控制及检测电路用于控制管路加热并检测各个加热管路加热状态；通信电路用于采集通讯总线信息，并与汽车发动机ECU通讯；尿素液位温度采集电路用于采集尿素箱内液位和温度信息；热电偶采集电路用于实现热电偶类传感器的数据采集；检测DPF出口的温度，由于DPF出口有可能温度会超过1000℃，普通的排温传感器的量程只有800℃左右；主芯片电路通过DOC前排温采集电路、DPF后排温采集电路、SCR后排温采集电路检测到SCR系统满足工作条件时，通过通信电路激活DOC前NOx传感器及SCR后NOx传感器并获取NOx传感器信息，并通过相关软件计算逻辑计算出SCR系统所需尿素水喷射量，通过PWM波驱动电路驱动无气助尿素泵喷射尿素水或通过通信电路控制气助式尿素泵喷射尿素水；主芯片电路通过DOC前排温采集电路、压差采集电路、通信电路获取车辆或发动机工作状态和DPF的工作状态，计算DPF内Soot载荷及Ash的载荷，通过通信电路发出DPF主动再生指令给ECU或控制DPM进行DPF主动再生HC喷射，主芯片电路在监测到压差超过一定限值的情况下，发出报警信息，提示DPF堵塞报警，并通过通信电路将报警信息发送给车辆发动机ECU或整车仪表；主芯片电路通过DPF后排温采集电路、SCR后排温采集电路持续检测SCR催化剂前后温度，并通过通信电路持续获取SCR前后NOx传感器信息，最终实时检测和诊断SCR系统工作状态，当诊断到系统发生故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送给发动机ECU或整车仪表。

在一种具体实施例中，还包括电源保护电路和DC24V转DC5V电路，电源保护电路用于提供电源反接保护； DC24V转DC5V电路用于提供稳定的电源供应。

在一种具体实施例中，还包括了控制器电路板、铸铝合金保护外壳和64针线束连接器，各电路设置在控制器电路板上并与64针线束连接器连接，所述控制器电路板固定在铸铝合金保护外壳内。

其中铸铝合金保护外壳包括了铸铝合金保护外壳和高分子膜防水透气塞。

在一种具体实施例中，还包括程序批量刷写电路和防静电干扰电路，程序批量刷写电路用于完成软件程序刷写到主芯片中；防静电干扰电路用于将外接的电子干扰信息过滤处理和消除;所述程序批量刷写电路与主芯片电路信号连接。

在一种具体实施例中，所述管路加热控制及检测电路包括，尿素管路加热电路，用于尿素吸液管、回流管、喷射管的加热控制；尿素箱加热水阀电路，用于尿素箱加热水阀的开关控制；总加热继电器电路，用于控制尿素箱的加热；只有总计热继电器电路闭合了系统其它加热功能才能启用；系统电源继电器用于在T15信号采集电路采集有效点火信号T15给主芯片电路后，由主芯片电路控制系统电源继电器通断，进而给控制系统电路供电；吸液管路加热检测电路用于监测和诊断吸液管路加热电阻丝是否正常工作；喷射管路加热检测电路用于监测和诊断喷射管路加热电阻丝是否正常工作；回流管路加热检测电路用于检测和诊断回流管路就爱热电阻丝是否正常工作；尿素箱加热水阀检测电路用于检测和诊断尿素箱加热水阀是否正常工作。

在一种具体实施例中，还包括PWM波驱动检测电路，用于PWM波驱动电路的输出信息，输出信息为电流；主芯片电路通过T15信号采集电路、DOC前排温采集电路、压差采集电路、SCR后排温采集电路、DPM压力采集电路1、DPM压力采集电路2、NTC温度采集电路、PWM波驱动检测电路、管路加热控制及检测电路、通信电路、尿素液位温度采集电路来检测各类传感器状态，当传感器发生短路或短路故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送车辆发动机ECU或整车仪表。

在一种具体实施例中，所述通信电路为CAN通信电路，所述CAN通信电路用于采集CAN总线信息，并与汽车发动机ECU通讯。

在一种具体实施例中，还包括车载以太网电路，用于实现车载以太网通信，并将尾气系统信息与整车以太网互联。

在一种具体实施例中，还包括flash存储电路，用于实现尾气系统信息储存，可以将一段时间内的柴油车尾气净化系统信息保存下来，便于故障排查和分析。

当外界大气温度低于零下5℃时，主芯片电路通过管路加热控制及检测电路来控制管路加热并检测各个加热管路加热状态，当发生加热故障时，发出报警信息，并通过CAN通信电路将报警信息发送给车辆发动机ECU或整车仪表。

在一种具体实施例中，主芯片电路采用飞思卡尔S32系列嵌入式单片机处理器，电源保护电路采用自恢复贴片保险和TVS管、二极管等进行电源反接保护，DC24V转DC5V电路采用LM2596系列芯片完成DC24V电压到DC5V电压的转换。

T15信号采集电路通过电阻分压电路采集发动机点火信号钥匙门T15信息。

所述DOC前排温采集电路、DPF后排温采集电路、SCR后排温采集电路、DPM压力采集电路1、DPM压力采集电路2、NTC温度采集电路、尿素液位温度采集电路采用电阻分压电路采集系统相应传感器信息。

DPM压力采集电路1、DPM压力采集电路2通过采用电压直采电路采集相应传感器信息。

CAN通信电路通过采集CAN总线上NOx传感器报文获取系统NOx传感器信息、尿素液位温度品质传感器信息。CAN通信电路通过对应的通信线路获取发动机ECU车辆状态信息（转速、扭矩、油耗率等），并通过通信线路将DPF系统状态、SCR系统状态交互给ECU。

在无气式SCR系统中，所述PWM波驱动电路通过大功率MOS管驱动由PWM信号控制的尿素泵和喷嘴、PWM波驱动检测电路通过集成电路检测芯片检测驱动信息；在气助式SCR系统中，所述主芯片电路通过CAN通信电路将尿素喷射量报文发送给气助尿素泵；在尾管碳氢喷射形式的DPF主动再生系统中，通过PWM波驱动电路驱动DPM(柴油机颗粒再生器)上的计量法进行碳氢喷射。

其中防静电干扰电路通过电容和电阻组合滤波电路消除外接静电对系统的静电干扰。

尿素管路加热电路、尿素箱加热水阀电路、总加热继电器电路、系统电源继电器通过集成驱动控制芯片完成继电器的控制。

其中吸液管路加热检测电路、喷射管路加热检测电路、回流管路加热检测电路、尿素箱加热水阀检测电路通过电流检测芯片电路实现检测。

车载以太网电路能够实现车载以太网通信，可以将尾气系统信息与整车以太网互联。

热电偶采集电路能够实现热电偶类传感器的数据采集，便于尾气净化系统标定开发。

如附图1和附图2中所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，该控制器控制器电路板、铸铝合金保护外壳和64针线束连接器。控制器电路板为整个系统的核心，通过电源保护电路提供电源反接保护，通过DC24V转DC5V电路为其它组成电路提供稳定的电源供应，通过CAN通信电路连接车辆发动机ECU获取车辆或发动机状态信息，通过T15信号采集电路获取车辆点火钥匙门车辆气动信息，通过DOC前排温采集电路获取DOC催化器前端排气温度，通过压差采集电路获取DOC催化器和DPF催化器前后两端排气背压信息， DPF后排温采集电路获取DPF后端的排气温度，通过SCR后排温采集电路获取SCR催化器后端排气温度，通过NTC温度采集电路获取控制器自身所处环境温度信息。

在综合获取相关传感器信息后，主芯片电路通过预定软件程序流程，控制柴油机尾气净化系统的工作。在DPF主动再生系统中，当通过控制器内控制模型计算后需要对DPF进行主动再生时，主芯片电路通过控制PWM波驱动电路控制DPM进行HC喷射工作、或主芯片电路通过CAN通信电路通知发动机ECU进行DPF主动再生的缸内后喷工作，进行DPF的主动再生。在高效SCR系统中，当需要系统加热时，通过管路加热控制及检测电路驱动SCR系统尿素泵吸液管路、回流管路、喷射管路、尿素箱水阀等加热并进行相关加热检测；当达到SCR系统工作状态需要时，通过PWM波驱动电路、PWM波驱动检测电路驱动无气泵进行尿素喷射并检测工作状态或通过CAN通信电路控制气辅泵进行尿素喷射。

其中，其它外围电路中的程序批量刷写电路负责完成软件程序刷写到主芯片中，防静电干扰电路负责将外接的静电干扰等电子干扰信息过滤处理和消除。

其中，铸铝合金保护外壳中的铸铝合金保护外壳用于保护控制器电路板不受外接砂石、雨雪的冲击，保护电路正常工作。高分子膜防水透气塞用于完成铸铝合金保护外壳内部气体由于热胀冷缩过程的气体流通，同时又防止外界水分进入到铸铝合金保护外壳内部。

其中，尿素管路加热电路用于尿素吸液管、回流管、喷射管的加热控制；尿素箱加热水阀电路用于尿素箱加热水阀的开关控制；总加热继电器电路用于总体控制系统加热情况，只有总计热继电器电路闭合了系统其它加热功能才能启用；吸液管路加热检测电路用于监测和诊断吸液管路加热电阻丝是否正常工作；喷射管路加热检测电路用于监测和诊断喷射管路加热电阻丝是否正常工作；回流管路加热检测电路用于检测和诊断回流管路就爱热电阻丝是否正常工作；尿素箱加热水阀检测电路用于检测和诊断尿素箱加热水阀是否正常工作。

其中，系统电源继电器是在T15信号采集电路采集有效点火信号T15给主芯片电路后，由主芯片电路控制系统电源继电器通断，进而给控制系统其它电路供电。

1、本发明通过开发一套满足国六排放标准的柴油车尾气净化系统控制器，在完成SCR系统排放控制的同时，有效控制DPF系统再生控制及系统状态管理，解决了当前国内产品无法同时完成DPF再生控制和SCR系统控制的问题。

2、本发明采用DPF主动再生控制模型，通过基于Soot和Ash的累计模型，完成DPF主动再生控制及状态管理；通过使用结合催化剂储氨特性的高效SCR控制模型，完成SCR系统控制。

3、本发明使用独立于发动机ECU的方式进行后处理电控策略软件的搭载，通过开放标定文件等方式，可以提高后处理企业和柴油机厂家对于尾气净化系统开发的参与程度，提高企业采购议价权重等。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制

实施例2

此实施案例与实施案例1的区别在于，在SCR系统中所使用的尿素喷射泵为气助式尿素泵，通过气助式尿素泵进行尿素喷和计量。

气助式尿素泵在控制过程中，在进行步骤10时，需要对泵的状态进行自检测，判断当前泵是处于初始状态、建压状态、喷射状态还是吹扫状态。只有在尿素泵处于吹扫状态，国六尾气净化控制器通过CAN通信电路给尿素泵喷射量信息时，尿素泵才能正常喷射。

气助式尿素泵在控制过程中，在进行步骤5时，会自动进行尿素泵自身的吹扫操作，并在吹扫结束后回到初始状态，并将状态信息通过CAN通信电路告知国六尾气净化系统控制器。

实施例3

请参阅图3，一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器的控制方法，包括如下步骤，

步骤1、发动机点火钥匙门T15信号导通检测，此状态也未系统的最初状态；

步骤2、判断T15信号是否导通，检测T15信号电压是否达到设定阀值，如果导通则程序进入下一步运算，否则系统继续在最初始状态；

步骤3、通过步骤2后，控制SCR系统电源继电器导通，给整个系统供电；

步骤4、通过步骤2后，持续检测T15信号是否存在，如果检测到T15信号断开，则控制系统进行步骤5操作；

步骤5、通过步骤4之后，控制尿素泵停止喷射工作；

步骤6、通过步骤5之后，控制尿素泵进行开孔工作；

步骤7、通过步骤6之后，控制系统电源继电器断电操作，系统完全停止；

步骤8、通过步骤3之后，进行DOC和DPF的状态管理，监测当前DOC和DPF状态，结合步骤17和步骤18的计算结果，综合压差传感器信心、DOC前排温传感器信息、DPF后排温传感器信息、车辆工况等信息，判断是否需要进行再生和清灰；如果需要进行DPF再生，则进入步骤9；如果需要进行清灰，则进入步骤19。

步骤9、通过步骤8之后，结合压差传感器信息、排温传感器信息和Soot模型计算结果，进行DPF主动再生控制，通过控制DPM进行HC喷射或通过CAN通信告知ECU进行缸内后喷，从而完成DPF主动再生需要的HC喷射过程。

步骤10、通过步骤3之后，检测SCR系统状态，通过CAN通信线路获取发动机工作时的转速、扭矩和废气流量等信息；并根据系统状态信息判定系统是否需要进行加热，如果需要进行加热，则下一步进行步骤11，如果不需要加热，则下一步进行步骤13；

步骤11、通过步骤10之后，如果需要进行加热，则进行本步骤，对尿素管路、尿素箱、尿素泵等进行加热解冻操作；

步骤12、检测尿素管路、尿素箱和尿素泵等加热解冻是否完成，如果未完成，继续步骤11，如果已经完成，则进行步骤13；

步骤13、判断SCR系统是否达到喷射条件，如果达到喷射条件，进行步骤14，如果未达到喷射条件，则进行步骤10；

步骤14、根据SCR系统状态，计算初始尿素喷射量，并通过PWM电路控制尿素泵和喷嘴按照这个量进行喷射；

步骤15、根据SCR系统状态，结合SCR前后NOx传感器反馈的数值，判断车辆尾气NOx排放是否达到目标，如果满足目标，则继续按照步骤14进行，如果没有满足目标，则进行步骤16；

步骤16、重新调整尿素喷射量，控制尿素泵按照新的喷射量进行喷射后，进行步骤15。

步骤17、根据DOC+DPF系统状态，通过CAN通信线路获取车辆的运行状态，通过设定好的Soot模型中各类参数进行Soot累计计算，计算在DPF载体内过滤下来的颗粒物的数据（载碳量），并根据标定好的判断依据，判断是否需要进行再生，如果需要再生，则进行步骤9。

步骤18、根据DOC+DPF系统状态，通过CAN通信线路获取车辆的运行状态，通过设定好的Ash模型中的各类参数进行Ash累计计算，计算在DPF载体内相关的Ash（灰份）的累计情况，当Ash累计到一定量时，达到标定好的清灰值时，由系统判定是否需要进行清灰作业，当需要清灰时，进行步骤9。

步骤19、根据Ash模型和清灰判定的结果，通过发动机ECU或整车仪表进行清灰作业报警，提示车主到维修站进行DPF拆卸清灰处理。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，包括

主芯片电路，包括控制器，用于处理传感器的采集信息，监测尾气净化系统的运行并完成DPF主动再生控制和SCR控制，同时通过通信电路获取车辆运行状态信息并将尾气净化系统信息传输给发动机ECU；

DPF后排温采集电路，用于获取DPF后端的排气温度；

DOC前排温采集电路，用于获取DOC催化器前端排气温度；

T15信号采集电路，用于获取车辆点火钥匙门是否启动信息；

压差采集电路，用于获取DOC催化器前端和DPF后端的排气背压信息；

SCR后排温采集电路，用于获取SCR催化器后端排气温度；

第一DPM压力采集电路，用于检测DPM前端的尾气压力；

第二DPM压力采集电路，用于检测DPM后端的尾气压力；

NTC温度采集电路，用于获取控制器自身所处环境温度信息；

PWM波驱动电路，用于驱动尿素泵喷射尿素水；

管路加热控制及检测电路，用于控制管路加热并检测各个加热管路加热状态；

通信电路，用于采集通讯总线信息，并与汽车发动机ECU通讯；

尿素液位温度采集电路，用于采集尿素箱内液位和温度信息；和

热电偶采集电路，用于实现热电偶类传感器的数据采集；

主芯片电路通过DOC前排温采集电路、DPF后排温采集电路、SCR后排温采集电路检测到SCR系统满足工作条件时，通过通信电路激活DOC前NOx传感器及SCR后NOx传感器并获取NOx传感器信息，并通过相关软件计算逻辑计算出SCR系统所需尿素水喷射量，通过PWM波驱动电路驱动无气助尿素泵喷射尿素水或通过通信电路控制气助式尿素泵喷射尿素水；

主芯片电路通过DOC前排温采集电路、压差采集电路、通信电路获取车辆或发动机工作状态和DPF的工作状态，计算DPF内Soot载荷及Ash的载荷，通过通信电路发出DPF主动再生指令给ECU或控制DPM进行DPF主动再生HC喷射，主芯片电路在监测到压差超过一定限值的情况下，发出报警信息，提示DPF堵塞报警，并通过通信电路将报警信息发送给车辆发动机ECU或整车仪表；

主芯片电路通过DPF后排温采集电路、SCR后排温采集电路持续检测SCR催化剂前后温度，并通过通信电路持续获取SCR前后NOx传感器信息，最终实时检测和诊断SCR系统工作状态，当诊断到系统发生故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送给发动机ECU或整车仪表。

2.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，还包括

电源保护电路，用于提供电源反接保护；和

DC24V转DC5V电路，用于提供稳定的电源供应。

3.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，

还包括了控制器电路板、铸铝合金保护外壳和64针线束连接器，各电路设置在控制器电路板上并与64针线束连接器连接，所述控制器电路板固定在铸铝合金保护外壳内。

4.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，还包括程序批量刷写电路，用于完成软件程序刷写到主芯片中；和

防静电干扰电路，用于将外接的电子干扰信息过滤处理和消除;

所述程序批量刷写电路与主芯片电路信号连接。

5.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，所述管路加热控制及检测电路包括，

尿素管路加热电路，用于尿素吸液管、回流管、喷射管的加热控制；

尿素箱加热水阀电路，用于尿素箱加热水阀的开关控制；

总加热继电器电路，用于控制尿素箱的加热；

系统电源继电器，用于在T15信号采集电路采集有效点火信号T15给主芯片电路后，由主芯片电路控制系统电源继电器通断，进而给控制系统电路供电；

吸液管路加热检测电路，用于监测和诊断吸液管路加热电阻丝是否正常工作；

喷射管路加热检测电路，用于监测和诊断喷射管路加热电阻丝是否正常工作；

回流管路加热检测电路，用于检测和诊断回流管路就爱热电阻丝是否正常工作；

尿素箱加热水阀检测电路，用于检测和诊断尿素箱加热水阀是否正常工作。

6.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，还包括PWM波驱动检测电路，用于PWM波驱动电路的输出信息；

主芯片电路通过T15信号采集电路、DOC前排温采集电路、压差采集电路、SCR后排温采集电路、DPM压力采集电路1、DPM压力采集电路2、NTC温度采集电路、PWM波驱动检测电路、管路加热控制及检测电路、通信电路、尿素液位温度采集电路来检测各类传感器状态，当传感器发生短路或短路故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送车辆发动机ECU或整车仪表。

7.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，所述通信电路为CAN通信电路，所述CAN通信电路用于采集CAN总线信息，并与汽车发动机ECU通讯。

8.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，还包括车载以太网电路，用于实现车载以太网通信，并将尾气系统信息与整车以太网互联。

9.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，还包括flash存储电路，用于实现尾气系统信息储存。

10.根据权利要求1所述的一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器，其特征在于，

当外界大气温度低于零下5℃时，主芯片电路通过管路加热控制及检测电路来控制管路加热并检测各个加热管路加热状态，当发生加热故障时，发出报警信息，并通过通信电路将报警信息发送给车辆发动机ECU或整车仪表。

11.一种柴油车国六排放尾气净化系统控制器的控制方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、发动机点火钥匙门T15信号导通检测：判断T15信号是否导通，检测T15信号电压是否达到设定阀值，如果导通则程序进入下一步运算，否则系统继续在最初始状态；

步骤2、T15信号导通，控制SCR系统电源继电器导通，给整个系统供电；

步骤3、持续检测T15信号是否存在，如果检测到T15信号断开，则控制系统依次进行控制尿素泵停止喷射工作、控制尿素泵进行开孔工作和控制系统电源继电器断电操作，系统完全停止；

步骤4、通过步骤2之后，进行DOC和DPF的状态管理，监测当前DOC和DPF状态，结合步骤13和步骤14的计算结果，综合压差传感器信息、DOC前排温传感器信息、DPF后排温传感器信息、发动机信息，判断是否需要进行再生或者清灰；

步骤5、需要进行DPF再生，结合压差传感器信息、排温传感器信息和Soot模型计算结果，进行DPF主动再生控制，通过控制DPM进行HC喷射或通过CAN通信告知ECU进行缸内后喷，从而完成DPF主动再生需要的HC喷射过程；

步骤6、通过步骤2之后，检测SCR系统状态，通过CAN通信线路获取发动机工作时的转速、扭矩和废气流量等信息，并根据系统状态信息判定系统是否需要进行加热；如果需要进行加热，则下一步进行步骤7，如果不需要加热，则下一步进行步骤9；

步骤7、需要进行加热时，对尿素管路、尿素箱、尿素泵等进行加热解冻操作；

步骤8、检测尿素管路、尿素箱和尿素泵等加热解冻是否完成，如果未完成，继续步骤7，如果已经完成，则进行步骤9；

步骤9、如果不需要加热，判断SCR系统是否达到喷射条件，如果达到喷射条件，进行步骤10，如果未达到喷射条件，则进行步骤6；

步骤10、达到喷射条件，根据SCR系统状态，计算初始尿素喷射量，并通过PWM电路控制尿素泵和喷嘴按照这个量进行喷射；

步骤11、根据SCR系统状态，结合SCR前后NOx传感器反馈的数值，判断车辆尾气NOx排放是否达到目标，如果满足目标，则继续按照步骤10进行，如果没有满足目标，则进行步骤12；

步骤12、重新调整尿素喷射量，控制尿素泵按照新的喷射量进行喷射后，进行步骤11；

步骤13、根据DOC+DPF系统状态，通过CAN通信线路获取车辆的运行状态，通过设定好的Soot模型中各类参数进行Soot累计计算，计算在DPF载体内过滤下来的颗粒物的数据，并根据标定好的判断依据，判断是否需要进行再生，如果需要再生，则进行步骤5；

步骤14、根据DOC+DPF系统状态，通过CAN通信线路获取车辆的运行状态，通过设定好的Ash模型中的各类参数进行Ash累计计算，计算在DPF载体内相关的Ash的累计情况，当Ash累计到一定量时，达到标定好的清灰值时，由系统判定是否需要进行清灰作业，当需要清灰时，进行步骤5；

步骤15、需要进行清灰，根据Ash模型和清灰判定的结果，通过发动机ECU或整车仪表进行清灰作业报警，提示车主到维修站进行DPF拆卸清灰处理。