CN110578577B - 车辆scr系统首次充填功能触发控制模块和方法 - Google Patents

车辆scr系统首次充填功能触发控制模块和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆SCR系统中的首次充填功能触发控制模块，其配置成：与SCR系统中的初次使用时会导致空气进入SCR系统的供给模块的主泵中的器件连接，并且能够识别该器件或其固有组成元件的ID；并且与存储着该器件或其固有组成元件的ID的存储器连接；其中，所述首次充填功能触发控制模块还被配置成：在车辆发动机启动后，自动识别该器件或其固有组成元件的ID，并将识别的ID与存储器中存储的该器件或其固有组成元件的ID作比较以判断该器件是否为新安装的；如果判断该器件不是新安装的，则指令SCR系统开始工作；如果判断该器件是新安装的，则触发SCR系统的首次充填功能，并在首次充填功能完成后指令SCR系统开始工作。

Description

车辆SCR系统首次充填功能触发控制模块和方法
技术领域
本申请涉及一种用于车辆尤其是柴油机车辆的SCR(选择性催化还原)系统中的首次充填功能触发控制模块和首次充填功能触发控制方法。
背景技术
为了降低车辆发动机尾气中的NOx含量，SCR系统被开发出来，用于将尾气处理液喷射到尾气中，从而利用选择性催化还原法将尾气中的NOx还原为无害的氮气、水、二氧化碳等成分。SCR系统包括容纳着尾气处理液的液罐，用于向排气管中喷射尾气处理液的计量喷射单元，和从液罐抽取尾气处理液并将其加压供应到计量喷射单元的供给单元。供给单元中具有主泵，用于实现尾气处理液的抽取和加压供应。由于主泵由较高的清洁要求，因此在液罐中配备有过滤器，以使得仅有清洁的尾气处理液能够到达供给单元。此外，SCR系统要求使用具有特定浓度的标准尾气处理液，因此，在液罐中设有尾气处理液浓度传感器，以便检测尾气处理液的浓度。
在初次将尾气处理液充填到液罐中后，过滤器等中初始存在的空气会以气泡的形式进入主泵。此外，在初次使用主泵时，主泵中也存在残余空气。由于主泵是专门为泵送液体而特别配备的，因此如果主泵中的尾气处理液夹带着空气，则有可能影响主泵工作，例如堵塞主泵导致SCR系统工作效率降低，产生高震动和噪音等等。为此，SCR系统中设置了首次充填功能，用于将空气从主泵这一侧排放回液罐，以便清除主泵中的空气。
在新液罐或新主泵被首次被使用时，执行首次充填功能是必要的。然而，目前首次充填功能都是基于外部指令而触发的。如果是在标准车检之外更换了液罐或主泵，则操作人员可能会忘记执行首次充填功能，或是找不到专业人员来正确执行首次充填功能，则有可能为SCR系统的后续工作带来麻烦。
发明内容
出于上面描述的原因，本申请的目的是提供一种能够在SCR系统中诸如液罐、主泵等导致空气进入主泵的新器件初始投入使用时自动触发首次充填功能的控制技术。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于车辆(尤其是柴油机车)SCR系统中的首次充填功能智能触发首次充填功能触发控制模块其配置成：
与SCR系统中的至少一个器件连接，所述器件在初次使用时会导致空气进入SCR系统的供给模块的主泵中，并且所述首次充填功能触发控制模块能够识别该器件或其固有组成元件的ID；并且
与存储着该器件或其固有组成元件的ID的存储器连接；
其中，所述首次充填功能触发控制模块还被配置成：
在车辆发动机启动后，自动识别该器件或其固有组成元件的ID，并将识别的ID与存储器中存储的该器件或其固有组成元件的ID作比较以判断该器件是否为新安装的；
如果判断该器件不是新安装的，则指令SCR系统开始工作；如果判断该器件是新安装的，则触发SCR系统的首次充填功能，并在首次充填功能完成后指令SCR系统开始工作。
根据本申请的另一个方面，提供了一种用于车辆(尤其是柴油机车)SCR系统中的首次充填功能触发控制方法，其可选地在前面描述的首次充填功能触发控制模块中执行，并且包括下述步骤：
在车辆发动机启动后，自动识别SCR系统中的至少一个器件或其固有组成元件的ID，并将识别的ID与先前存储的该器件或其固有组成元件的ID作比较以判断该器件是否为新安装的，所述器件在初次使用时会导致空气进入SCR系统的供给模块的主泵中；
如果判断该器件不是新安装的，则指令SCR系统开始工作；如果判断该器件是新安装的，则触发SCR系统的首次充填功能，并在首次充填功能完成后指令SCR系统开始工作。
根据本申请的另一个方面，提供了一种机器或计算机可读介质，存储有一种软件，所述软件在执行时能够实现前面描述的用于车辆SCR系统中的首次充填功能触发控制方法。
根据本申请，在SCR系统中诸如液罐、主泵等导致空气进入主泵的新器件初始投入使用时，能够自动地触发首次充填功能，使得从新器件进入供给单元中的气泡被强制返回液罐中，从而避免了气泡导致的SCR系统工作效率降低、高震动和噪音等问题。
附图说明
图1-3是根据本申请的可行实施方式的SCR系统的示意图，SCR系统中包含本申请的首次充填功能智能触发首次充填功能触发控制模块；
图4是解释本申请的首次充填功能智能触发首次充填功能触发控制模块的操作示意图。
具体实施方式
下面参照附图描述本申请的优选实施方式。
图1示出了根据本申请的一种实施方式的用于车辆、尤其是柴油机车辆中的尾气SCR系统，其与车辆发动机的排气管(未示出)关联，用于向排气管中喷射尾气处理液(通常为尿素水溶液)以降低尾气中的NOx含量。所述SCR系统主要包括液罐1、供给单元2和计量喷射单元3。罐1用于容纳尾气处理液。供给单元2用于从液罐1抽取尾气处理液并将其加压供应到计量喷射单元3。计量喷射单元3用于将尾气处理液以计量的方式喷射到排气管中。
抽吸管线4和回流管线5连接在供给单元2和液罐1之间，压力管线6连接在供给单元2和计量喷射单元3之间。供给单元2中具有主泵7，主泵7在发动机启动后工作，用于通过抽吸管线4抽取液罐1中的尾气处理液，并通过压力管线6将尾气处理液供应到计量喷射单元3，同时，一部分尾气处理液能够经回流管线5从供给单元2返回到液罐1中。
供给单元2中具有回抽泵8，用于在发动机运转结束后执行尾气处理液的排空操作。具体而言，在发动机熄火且主泵7停止工作后，回抽泵8启动，以强制使得供给单元2中的尾气处理液经回流管线5向液罐1回流，同时压力管线6以及计量喷射单元3中的尾气处理液向供给单元2回流。通过回抽泵8的排空操作，可以在发动机运转结束后防止尾气处理液在供给单元2中冻结、在计量喷射单元3中结晶等等。
液罐1中设有过滤器9，其连接着抽吸管线4的上游端。此外，在供给单元2中，在回抽泵8下游布置着过滤器10，在主泵7的上游和下游分别布置着过滤器11、12。
所述SCR系统还设有SCR系统控制器，用于控制SCR系统的工作。SCR系统控制器可以集成在整车控制器(ECU)或发动机系统控制器中。
本申请的SCR系统具有首次充填功能。具体而言，在初次使用新的液罐1，或是更换上新的液罐1时，在液罐1中充填了尾气处理液后，过滤器9中存在空气。当然，抽吸管线4中也可能存在空气。在主泵7启动后，上述空气会被抽入主泵7中。此时，回抽泵8被启动，其将上述空气经回流管线5排放到液罐1中，从而排空上述空气。接下来，主泵7启动，并且在主泵7中建立了正常工作压力后，计量喷射单元3可启动喷射操作。这样，可避免进入主泵7的空气影响主泵7、乃至整个SCR系统的性能。
本申请的SCR系统配置成能够在新液罐1被首次被使用时自动执行首次充填功能。为此，本申请的SCR系统中设置了首次充填功能触发控制模块20，其可以集成在整车控制器、或SCR系统控制器、或发动机系统控制器中，作为所述控制器的一部分；或者，其可以被单独地构成，并且连接到整车控制器、或SCR系统控制器、或发动机系统控制器。
首次充填功能触发控制模块20连接着液罐1，例如连接着液罐1上的数据交换接口，从而能够自动识别到新液罐1，并且基于此启动首次充填功能。具体地讲，首次充填功能触发控制模块20基于对液罐1或其组成元件的ID自动识别新液罐1。
举例而言，液罐1自己具有液罐ID，每次发动机启动后首次充填功能触发控制模块20通过读取液罐ID，并将其与先前存储的液罐ID作比较，来判断液罐1是否新安装的。
或者，液罐1的某个固有组成元件具有其自身的组成元件ID，每次发动机启动后首次充填功能触发控制模块20通过液罐1上的数据交换接口读取组成元件ID，并将其与先前存储的组成元件ID作比较，如果比较结果为不同，则首次充填功能触发控制模块20判断液罐1为新安装的。
这种组成元件的一个例子是液罐1中固有的某个或某些传感器21，例如，尾气处理液温度传感器、压力传感器、液位传感器、浓度传感器、质量(清洁程度)传感器、组合了多种检测功能的传感器等等。根据一种可行实施方式，液罐传感器21为集成的尾气处理液液位、温度和浓度传感器。
液罐传感器21具有液罐传感器ID，每次发动机启动后首次充填功能触发控制模块20通过液罐1上的数据交换接口读取液罐传感器21的液罐传感器ID，并将其与先前存储的液罐传感器ID作比较，如果比较结果为不同，则首次充填功能触发控制模块20判断液罐1为新安装的。
这里需要指出，液罐ID或液罐传感器ID可以存储在可擦写的存储器EEP中。该存储器EEP可以设置在整车控制器、或SCR系统控制器、或发动机系统控制器中。首次充填功能触发控制模块20将读取的液罐ID或液罐传感器ID与存储器EEP中存储的液罐ID或液罐传感器ID作比较，在比较结果为不同时判断出液罐1是否为新安装的液罐，并将新安装的液罐1的液罐传感器21的液罐ID或液罐传感器ID刷写(更新)到存储器EEP中。
在发动机启动后，如果首次充填功能触发控制模块20通过识别液罐ID或液罐1中的固有传感器的液罐传感器ID而判断出液罐1为新安装上的，则首次充填功能触发控制模块20自动触发首次充填功能，以便利用回抽泵8将进入从液罐1一侧进入供给单元2中的空气排空。之后，SCR系统投入正常工作。
需要指出，首次充填功能触发控制模块20以可采集ID信号的方式与液罐1连接，可以是直接连接，也可以是经SCR系统控制器或其它元件实现的间接连接，只要能够实现首次充填功能触发控制模块20对液罐ID或固有组成元件(如液罐传感器)的ID的读取即可。
图2示出了根据本申请的另一种实施方式的尾气SCR系统，其能够在发动机启动后自动识别出新安装的供给单元2，并基于此启动首次充填功能。
具体而言，在图2所示的SCR系统中，首次充填功能触发控制模块20连接着供给单元2的数据交换接口(直接或间接)，从而可读取供给单元2的供给单元ID。每次发动机起动后，首次充填功能触发控制模块20即读取供给单元ID，并将其与存储器EEP中存储的供给单元ID作比较，在比较结果为不同时判断出供给单元2为新安装的供给单元，并基于此触发首次充填功能。
或者，首次充填功能触发控制模块20可以通过供给单元2的数据交换接口连接到供给单元2中的固有组成元件，例如主泵7、回抽泵8、供给单元传感器22，包括压力传感器、温度传感器、流量传感器等等。每次发动机起动后，首次充填功能触发控制模块20即读取所述固有组成元件的ID，并将其与存储器EEP中存储的固有组成元件ID作比较，在比较结果为不同时判断出供给单元2为新安装的供给单元，并基于此触发首次充填功能。
在判断出供给单元2是新安装的时，触发首次充填功能，同时将新安装的供给单元2的供给单元ID或固有组成元件ID刷写到存储器EEP中。
图2中所示实施方式的其它方面与图1中的类似，这里不再详细描述。
图3示出了根据本申请的另一种实施方式的尾气SCR系统，其能够在发动机启动自动识别出液罐传感器21和供给单元2中的任何一个或两个是新安装的，并基于此启动首次充填功能。
具体而言，在图3所示的SCR系统中，首次充填功能触发控制模块20通过相应的数据交换接口与液罐1(或其固有组成元件)和供给单元2(或其固有组成元件)连接，从而能够读取液罐1(或其固有组成元件)的ID和供给单元2(或其固有组成元件)的ID。每次发动机起动后，首次充填功能触发控制模块20通过相应的数据交换接口读取液罐ID(或其固有组成元件的ID)和供给单元ID(或其固有组成元件的ID)，并将读取的ID与存储器EEP中存储的ID作比较，在其中至少一个比较结果为不同时，判断出液罐传感器21和/或供给单元2为新安装的。在判断出液罐1和供给单元2之一或二者是新安装的时，触发首次充填功能，同时将新安装的液罐1(或其固有组成元件)的ID和/或供给单元2(或其固有组成元件)的ID更新到存储器EEP中。
图3中所示实施方式的其它方面与图1、2中的类似，这里不再详细描述。
可以理解，在本申请的原理下，首次充填功能触发控制模块20可以配置成通过相应的数据交换接口与SCR系统中任何首次使用时可能导致空气进入主泵的器件连接，并且能够在每次发动机启动后自动读取所述器件或其固有组成元件的ID，基于所述器件或其固有组成元件的ID与存储的相应ID的比较而识别出新安装的器件，并因此而自动启动首次充填功能。可被识别的器件的数量可以是一个或多个。在可被识别的器件为多个的情况下，每次发动机启动后，同时检测全部可被识别的器件的ID，并将这些ID与存储的ID相比较，在其中一个或一些ID的比较结果不同的情况下，触发首次充填功能。
这里需要指出，所述被识别的器件中固有的组成元件(如传感器)，是指该组成元件是作为所述被识别的器件的一部分随所述被识别的器件一起在SCR系统中拆装，而非以额外配件的形式相对于已经安装在SCR系统中的所述被识别的器件拆装。
本申请还涉及一种用于SCR系统的首次充填功能触发控制方法，其一种可行实施方式在图4中示意性展示，该首次充填功能触发控制方法包括下面描述的步骤。
首先在步骤S1，在发动机启动而SCR系统随之启动后，自动读取SCR系统中可能导致空气进入主泵的器件或其组成元件的ID，例如检测前面描述的液罐1(或其固有组成元件，如液罐传感器21)和/或供给单元2(或其固有组成元件，如供给单元传感器22、主泵7、回抽泵8)的ID。
之后，在步骤S2，将读取的器件或其组成元件ID与先前存储的器件或其组成元件ID(例如存储在存储器EEP中)作比较。
之后，在步骤S3，判断读取的器件或其组成元件ID与存储的器件或其组成元件ID是否有差异。如果结果为否，转到步骤S4，如果结果为是，转到步骤S5。
在步骤S4，判断出没有安装或更换所述器件。
在步骤S5，判断出所述器件安装或更换。在步骤S5之后，执行步骤S6和步骤S7。
在步骤S6，存储读取的器件或其组成元件ID。
在步骤S7，发出触发首次充填功能的指令。
之后，在步骤S8，执行首次充填功能。
可以理解，可以根据具体情况对所述首次充填功能触发控制方法的上述步骤做出任何可行的修改。
所述首次充填功能触发控制方法可以在前面描述的首次充填功能触发控制模块20中执行。
需要指出，前面针对首次充填功能触发控制模块20描述的各种特征，同样适用于所述首次充填功能触发控制方法。并且，前面针对首次充填功能触发控制方法描述的各种特征，同样适用于所述首次充填功能触发控制模块20。
本申请在另一方面还提供了一种用于车辆SCR系统中的执行首次充填功能触发控制的软件，以及存储有该软件的任何适宜形式的机器或计算机可读介质。所述软件在被执行时可实施前面描述的方法。所述软件可以构成为本申请的首次充填功能触发控制模块的软件部分。
根据本申请，在车辆的SCR系统启动时，在可能导致空气进入主泵的新安装器件初始投入使用时，能够自动地触发首次充填功能，使得从新安装器件进入供给单元中的气泡被强制返回液罐中，从而避免了气泡进入主泵导致的SCR系统工作效率降低、高震动和噪音等问题。由于SCR系统的首次充填功能被自动触发，避免了因没有外部介入导致首次充填功能被漏执行的情况。此外，不需要专业人员等的外部介入，因此可以减少人工消耗，包括生产线EOL或是车辆服务站等处的人工消耗。此外，本申请的首次充填功能触发控制方案，不需要添加任何硬件。
此外，由于每次发动机以及SCR系统启动必然要对SCR系统中的各种传感器进行检测，因此，在通过读取新安装器件中的固有传感器的ID触发首次充填功能的实施方式中，不需要在控制程序中增加太多的操作，从而不会影响SCR系统的正常功能。
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 (20)

1.一种用于车辆SCR系统中的首次充填功能触发控制模块，其配置成：
与SCR系统中的至少一个器件连接，所述器件在初次使用时会导致空气进入SCR系统的供给模块的主泵中，并且所述首次充填功能触发控制模块能够识别该器件或其固有组成元件的ID；并且
与存储着该器件或其固有组成元件的ID的存储器连接；
其中，所述首次充填功能触发控制模块还被配置成：
在车辆发动机启动后，自动识别该器件或其固有组成元件的ID，并将识别的ID与存储器中存储的该器件或其固有组成元件的ID作比较以判断该器件是否为新安装的；
如果判断该器件不是新安装的，则指令SCR系统开始工作；如果判断该器件是新安装的，则触发SCR系统的首次充填功能，并在首次充填功能完成后指令SCR系统开始工作。
2.如权利要求1所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述器件为尾气处理液的液罐和/或所述供给模块。
3.如权利要求2所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述首次充填功能触发控制模块通过识别所述液罐中的固有传感器的ID来判断液罐是否为新安装的，液罐中的固有传感器包括下述中的至少一个：温度传感器，压力传感器，液位传感器，浓度传感器，质量传感器，集成的多功能传感器。
4.如权利要求3所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述集成的多功能传感器为集成的尾气处理液液位、温度和浓度传感器。
5.如权利要求3所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述首次充填功能触发控制模块通过识别所述供给模块中的固有组成元件的ID来判断所述供给模块是否为新安装的。
6.如权利要求5所述的首次充填功能触发控制模块，其中，供给模块中的固有组成元件包括下述元件中的至少一个：主泵，回抽泵，供给模块中的传感器。
7.如权利要求1至6中任一项所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述首次充填功能触发控制模块集成在整车控制器、SCR系统控制器、或发动机系统控制器中；或者
所述首次充填功能触发控制模块被单独地构成，并且连接到整车控制器、SCR系统控制器、或发动机系统控制器。
8.如权利要求1至6中任一项所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述存储器为整车控制器、SCR系统控制器、或发动机系统控制器中的可擦写的存储器。
9.如权利要求1至6中任一项所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述首次充填功能触发控制模块配置成读取初次使用时会导致空气进入主泵中的多个器件或其固有组成元件的ID，并且在判断出所述器件中的一个或一些为新安装的时，触发SCR系统的首次充填功能。
10.如权利要求7所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述首次充填功能触发控制模块配置成读取初次使用时会导致空气进入主泵中的多个器件或其固有组成元件的ID，并且在判断出所述器件中的一个或一些为新安装的时，触发SCR系统的首次充填功能。
11.如权利要求8所述的首次充填功能触发控制模块，其中，所述首次充填功能触发控制模块配置成读取初次使用时会导致空气进入主泵中的多个器件或其固有组成元件的ID，并且在判断出所述器件中的一个或一些为新安装的时，触发SCR系统的首次充填功能。
12.如权利要求1至6中任一项所述的首次充填功能触发控制模块，其中，如果首次充填功能触发控制模块判断该器件是新安装的，则将所识别的该器件或其固有组成元件的ID刷写到存储器中。
13.如权利要求7所述的首次充填功能触发控制模块，其中，如果首次充填功能触发控制模块判断该器件是新安装的，则将所识别的该器件或其固有组成元件的ID刷写到存储器中。
14.如权利要求8所述的首次充填功能触发控制模块，其中，如果首次充填功能触发控制模块判断该器件是新安装的，则将所识别的该器件或其固有组成元件的ID刷写到存储器中。
15.如权利要求9所述的首次充填功能触发控制模块，其中，如果首次充填功能触发控制模块判断该器件是新安装的，则将所识别的该器件或其固有组成元件的ID刷写到存储器中。
16.如权利要求10所述的首次充填功能触发控制模块，其中，如果首次充填功能触发控制模块判断该器件是新安装的，则将所识别的该器件或其固有组成元件的ID刷写到存储器中。
17.如权利要求1至6中任一项所述的首次充填功能触发控制模块，其中，首次充填功能触发控制模块配置成指令SCR系统的供给模块中的回抽泵执行所述首次充填功能。
18.一种用于车辆SCR系统中的首次充填功能触发控制方法，其包括下述步骤：
在车辆发动机启动后，自动识别SCR系统中的至少一个器件或其固有组成元件的ID，并将识别的ID与先前存储的该器件或其固有组成元件的ID作比较以判断该器件是否为新安装的，所述器件在初次使用时会导致空气进入SCR系统的供给模块的主泵中；
如果判断该器件不是新安装的，则指令SCR系统开始工作；如果判断该器件是新安装的，则触发SCR系统的首次充填功能，并在首次充填功能完成后指令SCR系统开始工作。
19.如权利要求18所述的用于车辆SCR系统中的首次充填功能触发控制方法，其中，所述首次充填功能触发控制方法在权利要求1-17中任一项所述的首次充填功能触发控制模块中执行。
20.一种机器可读存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令在被执行时能够实现权利要求18所述的用于车辆SCR系统中的首次充填功能触发控制方法。
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