CN109424406B - 集成式尾气无线监控装置 - Google Patents

Abstract

一种集成式尾气无线监控装置包括：尾气传感器，用于检测发动机将要排放到大气的尾气信息；集成在发动机系统的某个控制器中的无线通讯模块，所述控制器中采集到所述尾气信息，所述无线通讯模块与所述控制器的CPU之间以可传送数据的方式连接，使得所述无线通讯模块能够获取所述控制器中的所述尾气信息并将尾气信息无线发送。

Description

集成式尾气无线监控装置

技术领域

本申请涉及一种用于远程无线监控发动机、尤其是柴油和/或天然气发动机尾气排放质量的技术。

背景技术

车辆发动机尾气中包含多种有害成分。为了降低尾气中的有害成分，各式各样的尾气后处理系统被提出。然而，即使经过尾气后处理系统的处理，尾气排放仍可能不达标。这是因为，尾气后处理系统中的一些尾气处理元件会随着运行时间而性能下降。在尾气处理元件的性能降低到一定程度时，需要对其更换或再生。然而，有时难以监控尾气处理元件的状况，因而没有对其及时更换或再生，这样，尾气后处理系统可能不能正常发挥工作，因而尾气中有害成分的浓度升高，导致尾气不符合排放标准。

传统上，发动机尾气是否符合排放标准只能在现场检测时才能确定。近些年来，远程无线监控车辆的尾气质量的技术被提出。例如，图1中展示了一种现有的远程传送发动机尾气数据的技术，其为车辆配备了单独的无线传输单元100，该无线传输单元100可与发动机控制器200相连，其中，无线传输单元100中具有彼此相连的CPU 100a和微通讯模块100b。该CPU 100a与发动机控制器200的CPU 200a相连，例如通过专用线路或通过车辆CAN相连，以便从发动机控制器200获取尾气检测数据。微通讯模块100b从CPU 100a接收尾气检测数据并且将该数据无线发送至远程监测站。这种现有技术需要提供单独的无线传输单元并将其与发动机控制器连接，从而增加了制造成本和复杂程度。

发明内容

因此，本申请的一个目的是提供一种尾气无线监控技术，其以低成本实现发动机、尤其是柴油和/或天然气发动机的尾气质量的实时远程监控。

本申请在其一个方面提供了一种集成式尾气无线监控装置，其包括：尾气传感器，用于检测发动机产生的将要排放到大气的尾气信息；集成在发动机系统的某个控制器中的无线通讯模块，所述控制器中采集到所述尾气信息，所述无线通讯模块与所述控制器的CPU之间以可传送数据的方式连接，使得所述无线通讯模块能够获取所述控制器中的所述尾气信息并将尾气信息无线发送。

根据一种可行实施方式，所述尾气信息为将要排放到大气的尾气中的污染物浓度的信息。

根据一种可行实施方式，所述尾气信息为将要排放到大气的尾气中的NOx浓度值；甚至仅为将要排放到大气的尾气中的NOx浓度值。

根据一种可行实施方式，所述尾气传感器为设置在发动机排气管下游端处的排放尾气NOx传感器。

根据一种可行实施方式，所述控制器为发动机控制器，所述发动机控制器经控制器局域网总线获取所述尾气信息。

根据一种可行实施方式，所述发动机控制器中还集成有DeNOx控制器，所述DeNOx控制器控制选择性催化还原装置对发动机尾气中的NOx进行选择性催化还原处理。

根据一种可行实施方式，所述控制器为DeNOx控制器，所述DeNOx控制器控制选择性催化还原装置对发动机尾气中的NOx进行选择性催化还原处理，并且所述DeNOx控制器经控制器局域网总线获取所述尾气信息。

根据一种可行实施方式，所述DeNOx控制器基于所述尾气信息、尤其是NOx浓度值调节所述选择性催化还原装置的操作。

根据一种可行实施方式，所述控制器为所述排放尾气NOx传感器自身的传感器控制器。

根据一种可行实施方式，所述无线通讯模块与所述控制器的CPU之间根据UART、SPI、IIC、USB等数据传输标准建立连接。

根据一种可行实施方式，所述无线通讯模块配置成经无线通讯站向远程监测站发送所述尾气信息。

根据一种可行实施方式，所述无线通讯模块配置成向装有相应应用程序的智能手机发送所述尾气信息。

本申请在其另一个方面提供了一种发动机控制器，其配置成能够获取将要排放到大气的尾气信息，所述发动机控制器中集成有无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述发动机控制器的CPU之间以可传送数据的方式连接，使得所述无线通讯模块能够获取所述发动机控制器中的所述尾气信息并将尾气信息无线发送。

本申请在其另一个方面提供了一种发动机系统中的DeNOx控制器，所述DeNOx控制器配置成能够获取将要排放到大气的尾气信息，所述DeNOx控制器中集成有无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述DeNOx控制器的CPU之间以可传送数据的方式连接，使得所述无线通讯模块能够获取所述DeNOx控制器中的所述尾气信息并将尾气信息无线发送。

本申请在其另一个方面提供了一种发动机尾气后处理系统中的排放尾气NOx传感器，所述排放尾气NOx传感器包括NOx检测部分与NOx检测部分组合在一起的传感器控制器，所述传感器控制器中集成有无线通讯模块，所述无线通讯模块配置成将NOx检测部分检测到的NOx浓度值无线发送。

需要指出，前面描述的有关集成式尾气无线监控装置的一些或全部技术特征同样适用于上述发动机控制器、DeNOx控制器、排放尾气NOx传感器，这里不再重复叙述。

根据本申请，通过集成于控制器的无线通讯模块将尾气检测信息直接无线发送给远程监测站，可以实时地检测发动机尾气排放的质量，并且在尾气质量不合格时及时发出通知。这种集成式尾气无线监控装置能够降低制造成本和复杂程度，同时，可实现高信号质量和可靠性。

附图说明

图1是根据现有技术的一种远程传送发动机尾气数据技术的示意性框图。

图2是包含根据本申请的一种可行实施方式的尾气无线监控装置的发动机系统的示意图，其中无线通讯模块集成于发动机控制器

图3是包含根据本申请的另一种可行实施方式的尾气无线监控装置的发动机系统的示意图，其中无线通讯模块集成于DeNOx控制器。

图4是包含根据本申请的另一种可行实施方式的尾气无线监控装置的发动机系统的示意图，其中无线通讯模块集成于NOx传感器。

图5是图4中的NOx传感器控制器的示意性框图。

具体实施方式

下面附图描述本申请的一些可行实施方式。

本申请总体上面向发动机尾气无线监控技术。本申请适用于各种设备或车辆的发动机，尤其适用于中大型设备或车辆、例如中大型客车、市政车辆、工程车辆等的发动机，特别是以柴油和/或天然气为燃料的中大型车辆的发动机。

本申请提出了一种与发动机系统、尤其是发动机尾气后处理系统协作的发动机尾气无线监控装置。如图2所示，发动机系统包括发动机(例如柴油和/或天然气发动机)1和用于对发动机1的尾气进行处理的尾气后处理系统。尾气后处理系统包括沿着发动机1的排气管2依次布置的各种尾气处理元件，这些尾气处理元件包括、但不限于氧化催化装置3、颗粒过滤装置4、选择性催化还原(SCR)装置5以及氨滑失催化装置6。

氧化催化装置3用于将尾气中HC、CO氧化。颗粒过滤装置4可以有效地捕集尾气中的颗粒物。SCR装置5借助尿素(例如AdBlue)供应模块的尿素喷嘴7喷射的尿素降低尾气中的NOx浓度。在排气管2上安置在最末端的氨滑失催化装置6减少泄漏到环境中的氨。

尾气后处理系统还包括布置在排气管2或尾气处理元件上的各种传感器，用于检测尾气的各种指标。这些传感器与车辆的控制器局域网总线(CAN)10相连，并将检测信息通过CAN 10传送。这些传感器包括、但不限于：位于排气管2最上游的引入尾气NOx传感器11和紧邻的碳氢化合物传感器12，位于氧化催化装置3入口端处的第一温度传感器13，位于氧化催化装置3与颗粒过滤装置4之间的第二温度传感器14，检测氧化催化装置3的入口端与颗粒过滤装置4的出口端之间压差的压差传感器15，位于颗粒过滤装置4的出口端处的第三温度传感器16，位于氨滑失催化装置6的出口端处的第四温度传感器17和紧邻布置的排放尾气NOx传感器18。

发动机控制器20用于控制发动机1的工作，并且与CAN 10相连，以便向发动机1传送发动机控制参数，和从发动机1获取各种发动机运行参数以及从前述各传感器获取检测参数等等。

DeNOx控制器30控制SCR装置5的操作，尤其是连接着尿素供应模块以及所述尿素喷嘴7、并且控制它们的操作。

在图2所示的实施方式中，DeNOx控制器30被集成在发动机控制器20中，即构成发动机控制器20中的一部分。DeNOx控制器30与发动机控制器20的CPU 20a连接并受其控制。

根据本申请的一种可行实施方式，在发动机控制器20中集成有用于无线发送经尾气后处理系统处理后将要排放的尾气的信息的无线通讯模块20b，即无线通讯模块20b构成发动机控制器20中的一部分。无线通讯模块20b与CPU 20a之间通过可传送数据的方式连接，例如根据UART、SPI、IIC、USB等数据传输标准连接。无线通讯模块20b无线发送的尾气信息中至少包含将要排放的尾气中的污染物浓度的信息。

根据本申请的一种实施方式的尾气无线监控装置包括上述集成有用于无线发送排放尾气信息的无线通讯模块20b的发动机控制器20以及检测排放尾气指标、尤其是排放尾气中污染物指标的相应传感器。上述尾气无线监控装置还与无线通讯站40、远程监测站50等协作，如下文描述。

该无线通讯模块20b可从CPU 20a获取各传感器采集的尾气信息，可将尾气信息发送到无线通讯站40。此外，该无线通讯模块20b还可获取发动机的相关参数并将其发送到无线通讯站40。该无线通讯站40可将接收到的尾气信息以及可能有的发动机相关参数发送到远程监测站50，远程监测站50可以包括云存储单元、数据分析和统计单元、尾气监控单元、通知单元等，用于对从无线通讯站40获取的数据进行各种处理。

此外，集成在发动机控制器20中的无线通讯模块20b还可将尾气信息发送到车辆驾驶员或车主的智能手机60。远程监测站50也能通过无线通讯站40与驾驶员或车主的智能手机60通讯。智能手机60中应装有相应的应用程序。

根据一种优选实施方式，本申请以排气管2最下游端中的即将排放到大气中的尾气中的NOx浓度值作为无线通讯模块20b无线发送的尾气信息的一个代表，即位于排气管2最下游端处的排放尾气NOx传感器18所检测到的尾气中的NOx浓度值被当作表征尾气排放质量的指标由无线通讯模块20b无线发送。选取将要排放到大气中的尾气中的NOx浓度值作为表征尾气排放质量的指标，是因为通常认为NOx浓度值是尾气质量的最重要的指标。因此，无线发送NOx浓度值这一单一的信息，就能准确地反应尾气排放质量。当然，可以理解，本申请的范围还涵盖了无线通讯模块20b发送的尾气信息中还包含其它尾气检测信息的方案。

发动机控制器20经CAN 10获取排放尾气NOx传感器18检测的NOx浓度值，并将NOx浓度值由无线通讯模块20b发送到无线通讯站40，再经无线通讯站40无线发送到远程监测站50。在远程监测站50中，尾气中的NOx浓度值被记录、存储、分析、监视。如果远程监测站50发现尾气中的NOx浓度超标，则远程监测站50的通知单元向车辆发出通知，告知驾驶员或车主尾气不合格。车辆可以通过DeNOx控制器30中的无线通讯模块或是车辆中的其它无线通讯模块接收远程监测站50的通知。此外，远程监测站50可以将通知发送到智能手机60以便提示驾驶员或车主。此外，远程监测站50可以将尾气不合格车辆的信息通过无线或有线方式发送给车辆排放监控部门。

通过这种方式，不达标的发动机尾气质量被实时地监控到并且反馈给驾驶员、车主或监控部门。驾驶员或车主可以针对这种状况对尾气后处理系统中的尾气处理元件进行检修、更换或再生。

此外，DeNOx控制器30还可根据排放尾气NOx传感器18检测的NOx浓度而自动调节尿素供应模块向SCR装置5中的尿素喷射，以试图尽可能通过SCR装置5的操作降低尾气中的NOx浓度。

作为图2所示例子的一种替代性方案，DeNOx控制器30与发动机控制器20分开设置，并且以可传输数据的形式连接。在这种替代性方案中，发动机控制器20中仅集成有所述无线通讯模块20b。本替代性方案的其它方面与图2中描述的相同或相似，这里不再详细叙述。

图3中显示了包含根据本申请的另一种可行实施方式的尾气无线监控装置的发动机系统，其中，DeNOx控制器30与发动机控制器20分开设置，在DeNOx控制器30中集成有用于无线发送经尾气后处理系统处理后将要排放的尾气中污染物浓度值的无线通讯模块30b，即无线通讯模块30b构成DeNOx控制器30中的一部分。无线通讯模块30b与DeNOx控制器30的CPU 30a之间通过可传送数据的方式连接，例如根据UART、SPI、IIC、USB等数据传输标准连接。

根据本申请的一种实施方式的尾气无线监控装置包括上述集成有用于无线发送排放尾气信息的无线通讯模块30b的DeNOx控制器30以及检测排放尾气指标、尤其是排放尾气中污染物指标的相应传感器。

DeNOx控制器30经CAN 10获取相应传感器检测的尾气中污染物指标，尤其是排放尾气NOx传感器18检测的NOx浓度值。无线通讯模块30b从DeNOx控制器30的CPU 30a获取将要排放的尾气信息、尤其是尾气中污染物指标、特别是NOx浓度值，并将其无线发送给无线通讯站40。这样，该无线通讯站40可将接收到的尾气信息以及可能有的发动机相关参数发送到远程监测站50，远程监测站50可以包括云存储单元、数据分析和统计单元、尾气监控单元、通知单元等，用于对从无线通讯站40获取的数据进行各种处理。

类似地，无线通讯模块30b还可将尾气信息发送到装有相关应用程序的智能手机60。同样，DeNOx控制器30可根据排放尾气NOx传感器18检测的NOx浓度而自动调节尿素供应模块向SCR装置5中的尿素喷射，以试图尽可能通过SCR装置5的操作降低尾气中的NOx浓度。

图3中的实施方式的其它方面与图2中的实施方式相同或类似，这里不再详细叙述。

图4、5中显示了包含根据本申请的另一种可行实施方式的尾气无线监控装置的发动机系统，其中，排放尾气NOx传感器18具有NOx检测部分和与NOx检测部分组合在一起的传感器控制器180，所述传感器控制器180中集成有用于无线发送经尾气后处理系统处理后将要排放的尾气中NOx浓度值的无线通讯模块180b，即无线通讯模块180b构成传感器控制器180中的一部分。无线通讯模块1800b与传感器控制器180的CPU 180a之间通过可传送数据的方式连接，例如根据UART、SPI、IIC、USB等数据传输标准连接。集成有无线通讯模块180b的传感器控制器180与NOx检测部分又集成为单一器件形式的排放尾气NOx传感器18。

根据本申请的一种实施方式的尾气无线监控装置包括上述集成有用于无线发送排放尾气中NOx浓度值的无线通讯模块180b的传感器控制器180以及排放尾气NOx传感器18。

由于该无线通讯模块180b集成在排放尾气NOx传感器18的传感器控制器180中，因此可从传感器控制器180的CPU 180a直接获取排放尾气NOx传感器18检测到的尾气中的NOx浓度值。之后，无线通讯模块180b尾气NOx浓度值发送到无线通讯站40，而该无线通讯站40可将接收到的尾气信息发送到远程监测站50。类似地，该传感器控制器中的无线通讯模块还可将尾气NOx浓度值信息发送到智能手机60。

图4、5中的实施方式的其它方面与图2中的实施方式相同或类似，这里不再详细叙述。

根据前面描述的各种实施方式，本领域技术人员可以构想出其它实施本申请原理的具体方案。

根据本申请的尾气无线监控装置，通过集成于发动机系统中的控制器中的无线通讯模块将排放尾气检测信息直接无线发送给远程监测站，可以实时地检测发动机尾气排放的质量，并且在尾气质量不合格时及时发出通知给驾驶员或车主，以便能够及时对不合格的尾气状况做出诊断或处理。

本申请所说的将无线通讯模块集成于某个控制器中，是指将无线通讯模块构造成该控制器中的一体部分，最终以单一的控制器的形式呈现，而非是指将无线通讯模块和控制器分别构造成不同的元件并且通过可实现二者通信的方式将二者相连。

由于无线通讯模块被集成在某个控制器中并且与该控制器的CPU相连，因此，不必像现有技术那样提供单独的无线通讯模块并在其与某个控制器之间建立连接。因此，本申请的尾气无线监控装置的制造成本和复杂程度可以降低。此外，在如此形成的集成有无线通讯模块的控制器中，无线通讯模块与控制器CPU之间的通信更加便捷、快速、可靠。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种发动机系统中的DeNOx控制器(30)，所述DeNOx控制器(30)与发动机控制器(20)分开设置并且以可传输数据的形式连接，所述DeNOx控制器(30)配置成能够由排放尾气NOx传感器(18)获取将要排放到大气的NOx浓度值并且控制选择性催化还原装置(5)对发动机尾气中的NOx进行选择性催化还原处理，所述DeNOx控制器(30)中集成有无线通讯模块(30b)，所述无线通讯模块(30b)与所述DeNOx控制器(30)的CPU(30a)之间以可传送数据的方式连接，使得所述无线通讯模块(30b)能够获取所述DeNOx控制器(30)中的NOx浓度值并仅将NOx浓度值向远程监测站(50)无线发送。

2.如权利要求1所述的DeNOx控制器，其中，所述DeNOx控制器(30)经控制器局域网总线(10)获取所述NOx浓度值。

3.如权利要求1所述的DeNOx控制器，其中，所述DeNOx控制器(30)基于NOx浓度值调节所述选择性催化还原装置(5)的操作。

4.如权利要求1至3中任一项所述的DeNOx控制器，其中，所述无线通讯模块与所述DeNOx控制器的CPU之间根据UART、SPI、IIC、USB数据传输标准建立连接。

5.如权利要求1至3中任一项所述的DeNOx控制器，其中，所述无线通讯模块配置成经无线通讯站(40)向远程监测站(50)发送所述NOx浓度值。

6.如权利要求5所述的DeNOx控制器，其中，所述无线通讯模块还配置成向装有相应应用程序的智能手机(60)发送所述NOx浓度值。

7.一种发动机尾气后处理系统中的排放尾气NOx传感器(18)，所述排放尾气NOx传感器(18)包括NOx检测部分与NOx检测部分组合在一起的传感器控制器(180)，所述传感器控制器(180)中集成有无线通讯模块(180b)，所述无线通讯模块(180b)配置成仅将NOx检测部分检测到的NOx浓度值向远程监测站(50)无线发送。

8.如权利要求7所述的排放尾气NOx传感器，其中，所述无线通讯模块与所述传感器控制器的CPU之间根据UART、SPI、IIC、USB数据传输标准建立连接。

9.如权利要求7所述的排放尾气NOx传感器，其中，所述无线通讯模块配置成经无线通讯站(40)向远程监测站(50)发送所述NOx浓度值。

10.如权利要求9所述的排放尾气NOx传感器，其中，所述无线通讯模块还配置成向装有相应应用程序的智能手机(60)发送所述NOx浓度值。

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