CN109372616B - 一种柴油机scr减排检测控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油机SCR减排检测控制系统及控制方法，该控制系统通过检测控制装置能够检测出尿素罐内的液位是否下降及尿素喷射器是否正常工作，进而判断整个SCR减排系统是否正常工作，当发现异常时，及时将信号传回至整车ECU系统，通过整车ECU限定发动机的功率。本发明可以实现柴油机启动之后随车检测并记录关于SCR系统工作情况，本发明可与原随车诊断系统配合以实现双检测系统，保证检测可靠性；该系统柴油机启动之后随车检测并记录关于SCR系统工作情况，实现整车功率控制，限制发动机功率，防止污染进一步加大；本发明在现有随车检测系统基础上进行加装，简单快捷，可以实现防篡改功能，防止汽车司机私自改装系统，保证SCR系统的可靠运行。
Description
【技术领域】
本发明属于柴油机后处理领域，特别是涉及一种柴油机SCR减排检测控制系统及控制方法。
【背景技术】
后处理系统SCR是降低柴油机排气中NOX有效技术之一；其中，SCR基本工作原理：柴油机工作过程中会产生NOX，喷射到排气管的尿素水解会产生NH3，两种气体在催化剂作用下进行氧化还原反应，NOX可以被还原成没有环境危害的N2。
目前，为了降低柴油车NOX排放，研究者们提出了适用于汽车的SCR系统控制装置。虽然这些技术可以降低NOX排放，但是，SCR系统在汽车上进行实际工作时，许多驾驶员基于成本原因，在正常行驶时会关闭SCR，或者不加注尿素溶液；在检测站进行检测时，运行SCR系统已通过检查；除此之外，现有随车诊断系统为时刻检测SCR系统的部件和工作情况，出现问题时向驾驶员报警；因不影响汽车的正常运行，使得驾驶员不会处理该问题，导致SCR系统不能正常工作。因此，急需一种可以时刻记录SCR系统运行情况，并限制发动机功率的模块。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种柴油机SCR减排检测控制系统及控制方法；本发明通过增设检测液位和尿素喷射情况的模块，当发现异常时，将信息返回至整车控制系统，进行发动机功率限制；使得SCR系统能够切实的应用到汽车的运行过程中。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种柴油机SCR减排检测控制系统，包括：SCR检测控制装置、尿素罐、排气管和尿素喷射系统DCU；排气管上沿着气体的排出方向依次设置有前温度传感器和尿素喷射器，尿素喷射器和尿素罐连通，尿素罐内设置有尿素液位传感器；尿素喷射系统DCU分别和尿素液位传感器、前温度传感器和尿素喷射器连通；
SCR检测控制装置包括第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和第四控制模块，第一获取模块和前温度传感器连通，第二获取模块和尿素液位传感器连通，第三获取模块(3)和尿素喷射器连通，第四控制模块连通至整车ECU。
本发明的进一步改进在于：
优选的，排气管在尿素喷射器的后方设置有催化器。
优选的，排气管在催化器后方设置有后温度传感器。
优选的，SCR检测控制装置为STC8A8K64S4A12单片机，所述STC8A8K64S4A12单片机内设置有ADC4接口、ADC5接口、ADC6接口、INT1接口、TXD2接口和RXD2接口。
优选的，第一获取模块通过ADC4接口和前温度传感器连通；第一获取模块通过ADC5接口和后温度传感器连通；第二获取模块通过ADC6接口和尿素液位传感器连通。
优选的，第三获取模块通过INT1接口和尿素喷射器连通。
优选的，第四控制模块通过TXD2接口和RXD2接口与整车ECU连接。
优选的，尿素喷射器和尿素罐之间设置有泵体。
一种基于上述的柴油机SCR减排检测控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤1，汽车启动后，第一获取模块将前温度传感器测得的温度T1和后温度传感器测定的温度T2传递至第四控制模块；第四控制模块将T1和尿素启喷设定温度比较，若T1大于尿素启喷设定温度，则执行步骤2，否则第一控制模块继续监测并获取T1和T2；
步骤2，第四控制模块每隔5-10s根据第二获取模块获取的尿素液位传感器信号，判断尿素液位是否有变化；同时第四控制模块根据第三获取模块获取的尿素喷射器的脉冲信号，判断尿素喷射器是否工作；第四控制模块每隔5-10s获取第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块的信号数据，并与整车ECU通讯；
步骤3，若尿素液位变化，尿素喷射器工作，第四控制模块能够获取第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块的信号数据，且第四控制模块能够与整车ECU通讯，则第四控制模块记录最新的100个正常信息，第二获取模块继续监测尿素位置信号，第三获取模块继续监测尿素喷射器工作状态；若尿素罐内的尿素液位并未变化，或尿素喷射器未正常工作，或第四控制模块不能获取第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块的信号数据，或第四控制模块不能与整车ECU通讯，则第四控制模块记录的异常信号，并发送控制命令给整车ECU，使整车ECU限制发动机功率。
优选的，第四控制模块通过比较T1和T2判定催化器是否正常工作，若T1和T2不相等，则催化器正常工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种柴油机SCR减排检测控制系统，该控制系统通过检测控制装置能够检测出尿素罐内的液位是否下降及尿素喷射器是否正常工作，进而判断整个SCR减排系统是否正常工作，当发现异常时，及时将信号传回至整车ECU系统，通过整车ECU限定发动机的功率。本发明可以实现柴油机启动之后随车检测并记录关于SCR系统工作情况，本发明可与原随车诊断系统配合以实现双检测系统，保证检测可靠性；该系统柴油机启动之后随车检测并记录关于SCR系统工作情况，以此来提高驾驶员环保意识，降低NOX排放，为相应处罚提供证据；实现整车功率控制，限制发动机功率，防止污染进一步加大；本发明在现有随车检测系统基础上进行加装，简单快捷，可以实现防篡改功能，防止汽车司机私自改装系统，保证SCR系统的可靠运行。
本发明还公开了一种柴油机SCR减排检测控制系统的控制方法，该方法在汽车尾气温度达到一定温度时启动，随着尿素不断喷射，实时监测尿素喷射情况；通过监测装置能够检测出尿素罐内的液位是否下降及尿素喷射器是否正常工作，进而判断整个SCR减排系统是否正常工作，当发现异常时，及时将信号传回至整车ECU系统；通过整车ECU限定发动机的功率。该方法可以实现整车功率控制，在不满足排放要求的时候，限制发动机功率；可以实现防篡改功能，保证SCR系统的正常运行，以实现在原SCR系统加装方便，操作简单的要求。
【附图说明】
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的SCR检测控制装置接口图；
图3为本发明的系统流程图；
其中：1-第一获取模块；2-第二获取模块；3-第三获取模块；4-第四控制模块；5-前温度传感器；6-后温度传感器；7-尿素液位传感器；8-尿素喷射器；9-整车ECU；10-尿素喷射系统DCU；11-催化器；12-尿素罐；13-第一连接线；14-第二连接线；15-第三连接线；16-第四连接线；17-排气管。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明公开了一种柴油机SCR减排检测记录及控制系统，该系统包括SCR检测控制装置、前温度传感器5、后温度传感器6、尿素液位传感器7、尿素喷射器8、整车ECU9、尿素喷射系统DCU10、催化器11、尿素罐12和排气管17；SCR检测控制装置包括第一获取模块1、第二获取模块2、第三获取模块3、第四控制模块4。
尿素罐12内装有尿素，内部设置有尿素液位传感器7；整个尿素喷射系统设置在汽车尾气的排气管17上，沿气体的排出方向，排气管17上依次设置有尿素喷射器8和催化器11，尿素罐12和尿素喷射器8之间设置有泵体，用于将尿素罐12内的尿素推送至尿素喷射器8中，尿素喷射器8向排气管17内喷入尿素，尿素随着尾气进入催化器11内，在催化器11内的催化剂作用下，尿素和尾气NOX发生反应，排气管17在尿素喷射器8前设置有前温度传感器5，用于检测在尿素喷射器8前的尾气的温度，在催化器11后设置后温度传感器6，用于测量反应后的尾气温度。
尿素喷射系统DCU10为尿素喷射系统的控制系统，和尿素液位传感器7通过第一连接线13连通，和前温度传感器5通过第二连接线14连通，和后温度传感器6通过第三连接线15连通，和尿素喷射器8通过第四连接线16连通，尿素喷射系统DCU10通过与上述装置连通，因此能够显示尿素罐12内的液位、前温度传感器5测得的温度T1和后温度传感器6测得的温度T2，并控制尿素喷射器8进行尿素的喷射。
参见图2，整车ECU9为车载电脑，SCR检测控制装置和整车ECU9连通，能够实时在整车ECU9的显示装置中显示测量与运行情况。SCR检测控制装置为STC8A8K64S4A12单片机，其中的第一获取模块1，和第二连接线14及第三连接线15连通，用于获取前温度传感器5和后温度传感器6测得的排气温度的电信号，排气温度为模拟量电信号，分别接到单片机的ADC4和ADC5接口；第二获取模块2和第一连接线13连通，用于获取尿素液位传感器7中尿素溶液液位的位置传感器信号，尿素液位位置信号也是模拟电信号，接到单片机ADC6接口。；第三获取模块3，和第四连接线16连通，用于获取尿素喷嘴电磁脉冲信号，电磁脉冲信号是高低电平数字量，接到单片机INT1接口；第四控制模块，通过单片机TXD2和RXD2接口与整车ECU9连接并通讯，实现系统保护作用，防止私自改装，控制整车功率。
SCR检测控制装置的工作原理：
第一获取模块1通过单片机ADC4接收来自前温度传感器5的信号，通过单片机ADC5接收来自后温度传感器6的信号，通过单片机内部的数模转换功能，将温度模拟量信号转化为温度数字量信号，并对比前一时刻温度与后一时刻温度，判断温度是否有变化。第二获取模块2通过ADC6接收来自尿素液位传感器7的信号，通过单片机内部的数模转换功能，将液位高度模拟量信号转化为液位数字量信号，并对比前一时刻液位高度与后一时刻液位高度，判断液位高度是否有变化。第三获取模块3通过单片机INT1接收尿素喷射器8的脉冲信号，并时刻记录喷嘴脉冲动作。第四控制模块4同时与第一、二、三获取模块和整车ECU9进行通讯，读取并记录各获取模块接收到的信息，并通过TXD2发送控制信号给整车ECU9进行整车功率控制。并且，第四控制模块4还具有防篡改功能，若四个模块与其他部件的通讯存在中断，即第四控制模块4无法读取其他三个模块的信息且无法通过整车ECU9控制整车功率，则认为整个系统存在私自篡改情况，进行处罚记录。
本发明的工作原理：
参见图3，发动机启动之后，整车进行工作，首先判断发动机是否工作，即第四控制模块4通过判断第一获取模块1获取的尾气温度数据是否大于尿素启喷设定温度(通过实验数据设定的值)，若未达到尿素启喷设定温度，返回重新判断；若达到尿素启喷设定温度，尿素喷射系统DCU10通过控制尿素喷射器8进行喷射，同时第四控制模块4每隔5-10s根据第二获取模块2获取的尿素液位传感器7信号，判断尿素液位是否有变化；同时第四控制模块4根据第三获取模块3获取的尿素喷射器8的脉冲信号，判断尿素喷射器8是否工作；第四控制模块4每隔5-10s获取第一获取模块1、第二获取模块2、第三获取模块3的信号数据，并与整车ECU9通讯，若存在通讯问题则进行记录；SCR检测控制装置中第四控制模块4通过获取的第三获取模块3的信号判断是否有尿素喷射动作，通过第一控制模块1的信号数据判断是否有尿素液位下降信号，若尿素喷射信号或尿素液位下降信号或通讯不能正常进行，进行记录并通过第四控制模块4与ECU进行通讯，进行发动机功率限制。
第四控制模块4同时通过第一获取模块1获得的前温度传感器5和后温度传感器6测得的温度差数据判定催化器11是否正常工作。若T1和T2不相等，则催化器11正常工作
尿素喷射系统DCU10的工作原理为：
当T1大于尿素启喷设定温度，尿素喷射系统DCU10控制尿素泵启动，尿素泵从尿素罐12内抽取尿素输入至尿素喷射器8，尿素喷射系统DCU10同时打开尿素喷射器8，从而尿素罐12的尿素溶液通过尿素喷射器8喷射到排气管17内，尿素和尾气在催化器11内发生反应；催化器11内设置有蜂窝式脱硝催化剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)
1.一种柴油机SCR减排检测控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制系统包括SCR检测控制装置、尿素罐(12)、排气管(17)和尿素喷射系统DCU(10)；排气管(17)上沿着气体的排出方向依次设置有前温度传感器(5)和尿素喷射器(8)，尿素喷射器(8)和尿素罐(12)连通，尿素罐(12)内设置有尿素液位传感器(7)；尿素喷射系统DCU(10)分别和尿素液位传感器(7)、前温度传感器(5)和尿素喷射器(8)连通；
SCR检测控制装置包括第一获取模块(1)、第二获取模块(2)、第三获取模块(3)和第四控制模块(4)，第一获取模块(1)和前温度传感器(5)连通，第二获取模块(2)和尿素液位传感器(7)连通，第三获取模块(3)和尿素喷射器(8)连通；第一获取模块(1)、第二获取模块(2)和第三获取模块(3)均分别和第四控制模块连通；第四控制模块(4)连通至整车ECU(9)；
SCR检测控制装置为STC8A8K64S4A12单片机，所述STC8A8K64S4A12单片机内设置有ADC4接口、ADC5接口、ADC6接口、INT1接口、TXD2接口和RXD2接口；
包括以下步骤：
步骤1，汽车启动后，第一获取模块(1)将前温度传感器(5)测得的温度T1和后温度传感器(6)测定的温度T2传递至第四控制模块(4)；第四控制模块(4)将T1和尿素启喷设定温度比较，若T1大于尿素启喷设定温度，则执行步骤2，否则第一获取模块(1)继续监测并获取T1和T2；
步骤2，第四控制模块(4)每隔5-10s根据第二获取模块(2)获取的尿素液位传感器(7)信号，判断尿素液位是否有变化；同时第四控制模块(4)根据第三获取模块(3)获取的尿素喷射器(8)的脉冲信号，判断尿素喷射器(8)是否工作；第四控制模块(4)每隔5-10s获取第一获取模块(1)、第二获取模块(2)、第三获取模块(3)的信号数据，并与整车ECU(9)通讯；
步骤3，若尿素液位变化，尿素喷射器(8)工作，第四控制模块(4)能够获取第一获取模块(1)、第二获取模块(2)和第三获取模块(3)的信号数据，且第四控制模块(4)能够与整车ECU(9)通讯，则第四控制模块(4)记录最新的100个正常信息，第二获取模块(2)继续监测尿素位置信号，第三获取模块(3)继续监测尿素喷射器(8)工作状态；若尿素罐(12)内的尿素液位并未变化，或尿素喷射器(8)未正常工作，或第四控制模块(4)不能获取第一获取模块(1)、第二获取模块(2)和第三获取模块(3)的信号数据，或第四控制模块(4)不能与整车ECU(9)通讯，则第四控制模块(4)记录的异常信号，并发送控制命令给整车ECU(9)，使整车ECU(9)限制发动机功率；
第四控制模块(4)通过比较T1和T2判定催化器(11)是否正常工作，若T1和T2不相等，则催化器(11)正常工作。
2.一种用于实现权利要求1所述控制方法的柴油机SCR减排检测控制系统，其特征在于，包括：SCR检测控制装置、尿素罐(12)、排气管(17)和尿素喷射系统DCU(10)；排气管(17)上沿着气体的排出方向依次设置有前温度传感器(5)和尿素喷射器(8)，尿素喷射器(8)和尿素罐(12)连通，尿素罐(12)内设置有尿素液位传感器(7)；尿素喷射系统DCU(10)分别和尿素液位传感器(7)、前温度传感器(5)和尿素喷射器(8)连通；
SCR检测控制装置包括第一获取模块(1)、第二获取模块(2)、第三获取模块(3)和第四控制模块(4)，第一获取模块(1)和前温度传感器(5)连通，第二获取模块(2)和尿素液位传感器(7)连通，第三获取模块(3)和尿素喷射器(8)连通；第一获取模块(1)、第二获取模块(2)和第三获取模块(3)均分别和第四控制模块连通；第四控制模块(4)连通至整车ECU(9)。
3.根据权利要求2所述的一种柴油机SCR减排检测控制系统，其特征在于，排气管(17)在尿素喷射器(8)的后方设置有催化器(11)。
4.根据权利要求3所述的一种柴油机SCR减排检测控制系统，其特征在于，排气管(17)在催化器(11)后方设置有后温度传感器(6)。
5.根据权利要求4所述的一种柴油机SCR减排检测控制系统，其特征在于，第一获取模块(1)通过ADC4接口和前温度传感器(5)连通；第一获取模块(1)通过ADC5接口和后温度传感器(6)连通；第二获取模块(2)通过ADC6接口和尿素液位传感器(7)连通。
6.根据权利要求4所述的一种柴油机SCR减排检测控制系统，其特征在于，第三获取模块(3)通过INT1接口和尿素喷射器(8)连通。
7.根据权利要求4所述的一种柴油机SCR减排检测控制系统，其特征在于，第四控制模块(4)通过TXD2接口和RXD2接口与整车ECU(9)连接。
8.根据权利要求2所述的一种柴油机SCR减排检测控制系统，其特征在于，尿素喷射器(8)和尿素罐(12)之间设置有泵体。
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