CN109296424A - 车辆用尾气净化系统及工作方法 - Google Patents

车辆用尾气净化系统及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车辆用尾气净化系统及工作方法，本车辆用尾气净化系统包括：尿素箱、以及尿素泵装置；其中所述尿素箱适于存储尿素溶液，所述尿素泵装置适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，以及所述尿素泵装置还适于抽取所述尿素箱中的尿素溶液以对车辆尾气进行净化；通过采集尿素箱中尿素溶液信息，以进行高效利用尿素泵抽取尿素溶液进行净化车辆尾气，实现了自动化尾气净化的功能。

Description

车辆用尾气净化系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种车辆环保领域，尤其涉及一种车辆用尾气净化系统及工作方法。
背景技术
随着我国对车辆的车尾气排放标准的不断加强，越来越多的车辆开始使用SCR系统进行氮氧化物(NOx)排放控制，尿素泵是SCR系统的核心组成部分，负责了尿素的喷射计量的主要工作。
随着尿素泵不断工作，尿素箱内的尿素溶液也会产生变化，品质下降、温度不稳定、液位降低，因此缺乏必要的监控。而且，国内市场现有尿素泵多与尿素罐进行独立分开的安装形式，尿素泵与尿素箱之间通过吸液管路和回流管路连接，管路连接方式复杂，占据布置的空间大；尿素泵和尿素箱独立安装形式，增加了系统对于吸液管路、回流管路的加热控制需求，增加SCR系统控制复杂度和硬件应用成本；尿素泵和尿素箱独立安装形式，尿素管道往往裸露在外部，在冬季进行加热时存在加热解冻困难的风险，同时还增加系统功耗。
因此，亟需开发一种车辆用尾气净化系统及工作方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆用尾气净化系统及工作方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆用尾气净化系统，其包括：尿素箱、以及尿素泵装置；其中所述尿素箱适于存储尿素溶液，所述尿素泵装置适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，以及所述尿素泵装置还适于抽取所述尿素箱中的尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
进一步，所述尿素泵装置设置在所述尿素箱的内部顶端，所述尿素泵装置包括：尿素泵控制单元，与所述尿素泵控制单元电性相连的尿素泵、尿素溶液采集模块，以及与尿素泵相连的尿素吸液管、尿素回流管、尿素喷射管；所述尿素溶液采集模块适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，并将所述尿素溶液信息发送至所述尿素泵控制单元，所述尿素泵控制单元适于控制所述尿素泵进行工作，以及所述尿素泵通过尿素吸液管抽取所述尿素箱中尿素溶液，并由所述尿素喷射管以向车辆尾气进行喷射，所述尿素回流管适于回流车辆尾气部的尿素溶液。
进一步，所述尿素泵控制单元包括：指令获取模块、处理模块，以及由所述处理模块控制的尿素泵驱动模块；其中所述指令获取模块适于获取尿素泵喷射指令，并将所述尿素泵喷射指令发送至所述处理模块；以及所述处理模块适于根据所述尿素泵喷射指令控制所述尿素泵驱动模块驱动尿素泵进行工作。
进一步，所述指令获取模块包括：与所述处理模块电性相连的CAN总线模块；所述CAN总线模块适于连接车辆电子控制ECU系统以获取尿素泵喷射指令，所述CAN总线模块还适于连接车辆后处理ACU系统以获取尿素箱内液位传感器、温度传感器、品质传感器所采集的信息，且所述车辆电子控制ECU系统和所述车辆后处理ACU系统通过所述CAN总线模块进行交互。
进一步，所述尿素泵驱动模块包括：与所述处理模块电性相连的检测电路，驱动电路；所述检测电路适于检测所述处理模块发送的驱动信号，并通过所述驱动电路控制该驱动电路中MOS管以调节所述驱动电路的输出端的输出电压，从而改变尿素泵的工作频率。
进一步，所述尿素泵控制单元包括：与所述处理模块电性相连的加热模块；所述处理模块适于控制所述加热模块对所述尿素吸液管和/或所述尿素回流管和/或所述尿素喷射管进行加热。
进一步，所述尿素泵控制单元包括：与所述处理模块电性相连的加热监测模块；所述加热监测模块适于检测所述加热模块的工作信息，并将所述工作信息发送至所述处理模块。
进一步，所述尿素泵控制单元还包括：防静电干扰模块；所述防静电干扰模块适于消除外接静电对本尿素泵控制单元的静电干扰。
另一方面，本发明提供一种车辆用尾气净化系统的工作方法，其包括：采集尿素箱中尿素溶液信息；抽取尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
进一步，所述车辆用尾气净化系统的工作方法包括：车辆用尾气净化系统；所述车辆用尾气净化系统包括：尿素箱、以及尿素泵装置；其中所述尿素箱适于存储尿素溶液，所述尿素泵装置适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，以及所述尿素泵装置还适于抽取所述尿素箱中的尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
本发明的有益效果是，本发明通过采集尿素箱中尿素溶液信息，以进行高效利用尿素泵抽取尿素溶液进行净化车辆尾气，实现了自动化尾气净化的功能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明车辆用尾气净化系统的原理框图；
图2是本发明尿素泵控制单元的原理框图；
图3是本发明处理单元的引脚图；
图4是本发明CAN总线子模块的电路图；
图5是本发明检测电路的电路图；
图6是本发明驱动电路的电路图；
图7是本发明加热模块的电路图；
图8是本发明继电器电路的电路图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1是本发明车辆用尾气净化系统的原理框图；
在本实施例中，如图1所示，本发明提供了一种车辆用尾气净化系统，其包括：尿素箱、以及尿素泵装置；其中所述尿素箱适于存储尿素溶液，所述尿素泵装置适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，以及所述尿素泵装置还适于抽取所述尿素箱中的尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
为了方便了尿素泵和尿素箱连接，所述尿素泵装置设置在所述尿素箱的内部顶端，所述尿素泵装置包括：尿素泵控制单元，与所述尿素泵控制单元电性相连的尿素泵、尿素溶液采集模块，以及与尿素泵相连的尿素吸液管、尿素回流管、尿素喷射管；所述尿素溶液采集模块适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，并将所述尿素溶液信息发送至所述尿素泵控制单元，所述尿素泵控制单元适于控制所述尿素泵进行工作，以及所述尿素泵通过尿素吸液管抽取所述尿素箱中尿素溶液，并由所述尿素喷射管以向车辆尾气进行喷射，所述尿素回流管适于回流车辆尾气部的尿素溶液。
在本实施例中，尿素溶液采集模块包括：液位传感器、温度传感器以及品质传感器，处理模块通过尿素溶液信息以控制尿素泵进行工作。
图2是本发明尿素泵控制单元的原理框图。
在本实施例中，如图2所示，本实施例提供了一种尿素泵控制单元，其包括：指令获取模块、处理模块，以及由所述处理模块控制的尿素泵驱动模块；其中所述指令获取模块适于获取尿素泵喷射指令，并将所述尿素泵喷射指令发送至所述处理模块；以及所述处理模块适于根据所述尿素泵喷射指令控制所述尿素泵驱动模块驱动尿素泵进行工作。
在本实施例中，通过采集尿素箱中尿素溶液信息，以进行高效利用尿素泵抽取尿素溶液进行净化车辆尾气，实现了自动化尾气净化的功能。
在本实施例中，尿素溶液采集模块包括：液位传感器、温度传感器以及品质传感器，处理模块通过尿素溶液信息以在尿素泵喷射指令的基础上作出微调进行控制尿素泵进行工作。
图3是本发明处理模块的引脚图。
在本实施例中，如图3所示，所述处理模块可以采用但不限于是飞思卡尔S32系列嵌入式单片机处理器。
在本实施例中，尿素泵控制单元包括：电源保护电路、VCC转换电路；所述电源保护电路采用自恢复贴片保险和TVS管、二极管进行电源反接保护，所述VCC转换电路采用LM2596系列芯片完成DC24V电压到DC5V电压的转换。
为了实现多块控制单元进行级联，实现对控制单元的拓展，所述指令获取模块包括：与所述处理模块电性相连的CAN总线模块；所述CAN总线模块适于连接车辆电子控制ECU系统以获取尿素泵喷射指令，所述CAN总线模块还适于连接车辆后处理ACU系统以获取尿素箱内液位传感器、温度传感器、品质传感器所采集的信息，且所述车辆电子控制ECU系统和所述车辆后处理ACU系统通过所述CAN总线模块进行交互。
图4是本发明CAN总线子模块的电路图。
在本实施例中，如图4所示，所示CAN总线模块包括若干CAN总线子模块，所示CAN总线子模块通过串口与所述处理模块(在本实施例中采用飞思卡尔S32系列嵌入式单片机处理器)相连。
为了驱动尿素泵进行工作，所述尿素泵驱动模块包括：与所述处理模块电性相连的检测电路，驱动电路；所述检测电路适于检测所述处理模块发送的驱动信号，并通过所述驱动电路控制该驱动电路中MOS管以调节所述驱动电路的输出端的输出电压，从而改变尿素泵的工作频率。
图5是本发明检测电路的电路图。
在本实施例中，如图5所示，检测电路通过一集成电路检测芯片检测驱动信号。
图6是本发明驱动电路的电路图。
在本实施例中，如图6所示，所述驱动电路的输入端(PP1端)与处理模块相连，通过一MOS管(Q3)以调节所述驱动电路的输出端(OUT01端)的输出电压，从而改变尿素泵的工作频率。
为了在寒冷条件下使尿素泵正常工作，所述尿素泵控制单元包括：与所述处理模块电性相连的加热模块；所述处理模块适于控制所述加热模块对所述尿素吸液管和/或所述尿素回流管和/或所述尿素喷射管进行加热。
为了对加热模块进行监测，所述尿素泵控制单元包括：与所述处理模块电性相连的加热监测模块；所述加热监测模块适于检测所述加热模块的工作信息，并将所述工作信息发送至所述处理模块。
在本实施例中，加热监测模块适于采用如上述检测电路的电路结构。
图7是本发明加热模块的电路图。
在本实施例中，如图7所示，加热模块通过一与处理模块电性相连的驱动芯片进行控制与所述驱动芯片相连的继电器控制加热器进行加热。
图8是本发明继电器电路的电路图。
在本实施例中，如图8所示，所述处理模块还与继电器电路电性相连，所述处理模块适于控制所述继电器电路以操控本尿素泵控制单元的电源或外围系统供电控制，增加尿素泵控制单元的备用扩展功能。
为了消除静电，所述尿素泵控制单元还包括：防静电干扰模块；所述防静电干扰模块适于消除外接静电对本尿素泵控制单元的静电干扰。
所述尿素泵控制单元包括：与所述处理模块电性相连的报警模块，所述报警模块可以采用但不限于是蜂鸣器、警示灯。
在本实施例中，处理模块还与T15信号采集电路相连，所述T15信号采集电路适于获取发动机点火信号钥匙门T15信息。
在本实施例中，车辆或发动机工作后，处理模块通过T15信号采集电路、CAN总线模块获取车辆工作状态信息，处理模块通过继电器电路来控制尿素泵控制单元工作电源从而控制尿素泵控制单元工作；
车辆或发动机运行一段时间后，当所述处理模块通过CAN总线模块获取尿素泵喷射指令，控制所述尿素泵的泵头在设定范围内工作，通过所述尿素泵驱动模块驱动尿素泵喷射尿素溶液；
在本实施例中，所述尿素泵可以采用但不限于是无气助式尿素泵。
车辆或发动机运行的全部过程中，所述处理模块适于实时采集尿素泵的工作信息，当诊断到尿素泵发生故障时，发出报警信息，并通过CAN总线模块将报警信息发送给车辆电子控制ECU系统或整车仪表；
车辆或发动机运行的全部过程中，所述处理模块通过T15信号采集电路、与所述CAN总线模块相连接车辆后处理ACU系统，以获取尿素箱内液位传感器、温度传感器、品质传感器的状态，当发生短路或短路故障时，发出报警信息通过报警模块进行报警，并通过CAN总线模块将报警信息发送车辆电子控制ECU系统或整车仪表；
车辆或发动机运行的全部过程中，当外界大气温度低于零下5℃时，所述处理模块通过加热模块及加热监测模块来加热并监测加热模块状态，当发生加热故障时，发出报警信息，并通过CAN总线模块将报警信息发送给车辆电子控制ECU系统或整车仪表。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提供一种车辆用尾气净化系统的工作方法，其包括：采集尿素箱中尿素溶液信息；抽取尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
进一步，所述车辆用尾气净化系统的工作方法包括：车辆用尾气净化系统；所述车辆用尾气净化系统包括：尿素箱、以及尿素泵装置；其中所述尿素箱适于存储尿素溶液，所述尿素泵装置适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，以及所述尿素泵装置还适于抽取所述尿素箱中的尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
在本实施例中，尿素泵装置在上述实施例中已阐述清楚。
综上所述，本发明通过采集尿素箱中尿素溶液信息，以进行高效利用尿素泵抽取尿素溶液进行净化车辆尾气，实现了自动化尾气净化的功能；通过将尿素泵装置设置于所述尿素箱顶部，使得尿素吸液管可以和尿素箱的液位传感器、温度传感器捆绑一起，同时减少回流管，降低了系统复杂度和硬件应用成本；方便了尿素泵和尿素箱连接，减少了布置空间；尿素吸液管路集成在尿素泵的内部，加热尿素箱和/或尿素泵时就对尿素进液口进行了加热，即尿素吸液管、尿素回流管不需要加热，降低了系统加热时的电力消耗。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种车辆用尾气净化系统，其特征在于，包括：
尿素箱、以及尿素泵装置；其中
所述尿素箱适于存储尿素溶液，所述尿素泵装置适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，以及
所述尿素泵装置还适于抽取所述尿素箱中的尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
2.如权利要求1所述的车辆用尾气净化系统，其特征在于，
所述尿素泵装置设置在所述尿素箱的内部顶端，所述尿素泵装置包括：尿素泵控制单元，与所述尿素泵控制单元电性相连的尿素泵、尿素溶液采集模块，以及与尿素泵相连的尿素吸液管、尿素回流管、尿素喷射管；
所述尿素溶液采集模块适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，并将所述尿素溶液信息发送至所述尿素泵控制单元，所述尿素泵控制单元适于控制所述尿素泵进行工作，以及
所述尿素泵通过尿素吸液管抽取所述尿素箱中尿素溶液，并由所述尿素喷射管以向车辆尾气进行喷射，所述尿素回流管适于回流车辆尾气部的尿素溶液。
3.如权利要求2所述的车辆用尾气净化系统，其特征在于，
所述尿素泵控制单元包括：指令获取模块、处理模块，以及由所述处理模块控制的尿素泵驱动模块；其中
所述指令获取模块适于获取尿素泵喷射指令，并将所述尿素泵喷射指令发送至所述处理模块；以及
所述处理模块适于根据所述尿素泵喷射指令控制所述尿素泵驱动模块驱动尿素泵进行工作。
4.如权利要求3所述的车辆用尾气净化系统，其特征在于，
所述指令获取模块包括：与所述处理模块电性相连的CAN总线模块；
所述CAN总线模块适于连接车辆电子控制ECU系统以获取尿素泵喷射指令，所述CAN总线模块还适于连接车辆后处理ACU系统以获取尿素箱内液位传感器、温度传感器、品质传感器所采集的信息，且
所述车辆电子控制ECU系统和所述车辆后处理ACU系统通过所述CAN总线模块进行交互。
5.如权利要求3所述的车辆用尾气净化系统，其特征在于，
所述尿素泵驱动模块包括：与所述处理模块电性相连的检测电路，驱动电路；
所述检测电路适于检测所述处理模块发送的驱动信号，并通过所述驱动电路控制该驱动电路中MOS管以调节所述驱动电路的输出端的输出电压，从而改变尿素泵的工作频率。
6.如权利要求3所述的车辆用尾气净化系统，其特征在于，
所述尿素泵控制单元包括：与所述处理模块电性相连的加热模块；
所述处理模块适于控制所述加热模块对所述尿素吸液管和/或所述尿素回流管和/或所述尿素喷射管进行加热。
7.如权利要求6所述的车辆用尾气净化系统，其特征在于，
所述尿素泵控制单元包括：与所述处理模块电性相连的加热监测模块；
所述加热监测模块适于检测所述加热模块的工作信息，并将所述工作信息发送至所述处理模块。
8.如权利要求3所述的车辆用尾气净化系统，其特征在于，
所述尿素泵控制单元还包括：防静电干扰模块；
所述防静电干扰模块适于消除外接静电对本尿素泵控制单元的静电干扰。
9.一种车辆用尾气净化系统的工作方法，其特征在于，包括：
采集尿素箱中尿素溶液信息；
抽取尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
10.如权利要求9所述的尿素泵控制系统的工作方法，其特征在于，包括：
车辆用尾气净化系统；
所述车辆用尾气净化系统包括：尿素箱、以及尿素泵装置；其中
所述尿素箱适于存储尿素溶液，所述尿素泵装置适于采集所述尿素箱中尿素溶液信息，以及
所述尿素泵装置还适于抽取所述尿素箱中的尿素溶液以对车辆尾气进行净化。
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