CN112576346A - 气驱尿素泵系统的排气控制方法 - Google Patents

气驱尿素泵系统的排气控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车技术领域，具体公开了一种气驱尿素泵系统的排气控制方法，该排气控制方法包括如下步骤：步骤S1、钥匙门是否断电，若断电，则进入步骤S2，若通电，则进入步骤S3；步骤S2、是否同时满足尿素箱内气体压力在预设范围内，以及环境温度是高于预设温度，若同时满足，则尿素箱不进行排气，若未同时满足，则尿素箱进行排气；步骤S3、是否同时满足发动机转速为零、当前喷油量为零、车速为零以及油门踏板开度在预设时间内不小于预设值，若同时满足，则尿素箱进行排气，若未同时满足，则尿素箱不进行排气。本发明提供的排气控制方法能够解决尿素箱排气频繁和空压机气耗的浪费，以及手动排气时无法保证人员安全、造成了尿素箱盖螺纹磨损的问题。

Description

气驱尿素泵系统的排气控制方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种气驱尿素泵系统的排气控制方法。
背景技术
为减少汽车尾气污染气体排放量，通常会在汽车尾气的后处理中布置柴油氧化催化器(DOC)或选择性催化还原器(SCR)。其中DOC采用贵金属催化剂，将发动机排气中微粒、HC、CO、NO等有害物质进一步氧化，进而降低排气中的HC、CO和PM。SCR利用尿素和排气中的氮氧化物选择性还原反应，降低排气中氮氧化物含量。上述还原反应需要利用存储于尿素箱中尿素溶液进行，尿素箱中的尿素溶液需要在压力驱动下，通过加热管到达尿素喷嘴处，电子控制单元(ECU)控制喷嘴开启喷射尿素，尿素溶液雾化，并在SCR中同发动机的原排气体反应。
目前，往往通过机械或电子式尿素泵和气驱尿素泵两种控制方式控制尿素箱中的气压，气驱尿素泵相对而言，成本更低，气压控制更加精准。气驱尿素泵的控制系统是通过ECU控制进气电磁阀开启，将经过空气压缩机压缩后的气体在尿素箱中压缩，使尿素箱气体压力达到一定条件。
对于气驱尿素泵而言，尿素箱的尿素溶液的浓度为32.5％且溶剂为超纯水的尿素水溶液，尿素溶液的冰点为-11℃，在低温地区，如果尿素箱继续保持上述压力，会持续将尿素溶液推至尿素管路和尿素喷嘴处，这极易导致尿素管路和尿素喷嘴处结晶，使尿素喷嘴胀裂，导致整车排放超标，车辆后处理损坏等严重风险，所以尿素箱必须要排气。
目前气驱尿素泵的控制方法为车辆熄火后一段时间，ECU会控制排气电磁阀开启，进行排气。上述控制方法不能根据外界环境进行排气，导致排气频繁和空压机气耗的浪费。另外，在需要添加尿素时，驾驶员会熄火等待一段时间或在排气阶段直接手动拧尿素箱盖进行排气，这无法保证人员安全，以及造成了尿素箱盖螺纹磨损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气驱尿素泵系统的排气控制方法，以解决尿素箱排气频繁和空压机气耗的浪费，以及手动排气时，无法保证人员安全、造成了尿素箱盖螺纹磨损的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种气驱尿素泵系统的排气控制方法，包括如下步骤：
步骤S1、钥匙门是否断电，若断电，则进入步骤S2，若通电，则进入步骤S3；
步骤S2、是否同时满足尿素箱内气体压力在预设范围内，以及环境温度高于预设温度，若同时满足，则所述尿素箱不进行排气，若未同时满足，则所述尿素箱进行排气；
所述环境温度为大气温度、发动机冷却液温度和尿素溶液温度中最低的一个；
步骤S3、是否同时满足发动机转速为零、当前喷油量为零、车速为零以及油门踏板开度在预设时间内不小于预设值，若同时满足，则所述尿素箱进行排气，若未同时满足，则所述尿素箱不进行排气。
作为优选，在所述步骤S2和所述步骤S3中，所述尿素箱进行排气之后还包括：
检测所述尿素箱内的所述气体压力是否小于预设压力P0，若是，则排气完成。
作为优选，通过大气温度传感器检测所述大气温度，通过发动机冷却液温度传感器检测所述发动机冷却液温度，通过尿素溶液温度传感器检测所述尿素溶液温度，通过压力传感器检测所述尿素箱内所述气体压力、通过转速传感器检测所述发动机转速、通过车速传感器检测所述车速、通过电子加速踏板传感器检测所述油门踏板的开度及在所述开度下的持续时间；
在步骤S2之前还包括：
检测所述大气温度传感器、所述发动机冷却液温度传感器、所述尿素溶液温度传感器、所述压力传感器、所述转速传感器、所述车速传感器、所述电子加速踏板传感器中的任意一个是否出现故障，若任意一个出现故障，则所述尿素箱进行排气。
作为优选，所述步骤S2包括：
步骤S21、所述尿素箱内所述气体压力是否在所述预设范围内，若是，则进入步骤S22，若否，则所述尿素箱进行排气；
步骤S22、所述大气温度是否高于所述预设温度，若是，则进入步骤S23，若否，则所述尿素箱进行排气；
步骤S23、所述发动机冷却液温度是否高于所述预设温度，若是，则进入步骤S24，若否，则所述尿素箱进行排气；
步骤S24、所述尿素溶液温度是否高于所述预设温度，若是，则所述尿素箱不进行排气，若否，则所述尿素箱进行排气。
作为优选，所述预设温度高于所述尿素溶液的冰点。
作为优选，所述钥匙门断电以及所述钥匙门断电前一次的钥匙门供电、行车过程为一个驾驶循环，在一个所述驾驶循环内分别实时检测所述大气温度、所述发动机冷却液温度和所述尿素溶液温度；
所述驾驶循环中的所述发动机冷却液温度最低值、所述大气温度最低值和所述尿素溶液温度最低值分别与所述预设温度进行比较。
作为优选，所述大气温度传感器、所述发动机冷却液温度传感器、所述尿素溶液温度传感器、所述压力传感器、所述转速传感器、所述车速传感器和所述电子加速踏板传感器均与电子控制单元通讯连接。
作为优选，所述尿素溶液的浓度为32.5％，所述尿素溶液的冰点为-11℃，所述预设温度为-5℃。
作为优选，所述油门踏板开度在预设时间内大于预设值中的所述预设时间为30S，所述预设值为90％。
作为优选，所述尿素箱内所述气体压力的所述预设范围为P1-P2，所述尿素箱设计压力下限值为P3,上限值P4，P1＜P3＜P4＜P2。
本发明的有益效果：
本发明根据尿素管路和尿素喷嘴可能会结晶的情况以及尿素箱是否异常的情况，有效的兼顾到外界各种复杂环境情况，实现尿素箱的自动排气。既保证了低温下的正常排气，避免尿素结晶问题，又避免了在高温地区或者高温季节，进行不必要的排气，大大降低排气次数，减少气耗，保障行车安全。同时，根据驾驶人员的需求，如在向尿素箱中添加尿素，需要减小尿素箱内的压力等特殊情况时，驾驶人员可以通过控制方法对尿素箱进行主动排气，避免了驾驶人员手动拧尿素箱盖，保证人员安全，以及减少尿素盖螺纹的磨损，提高尿素盖可靠性使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的气驱尿素泵系统的排气控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
本实施例提供了一种气驱尿素泵系统的排气控制方法，用于柴油商用车中，但不限于此，还可以用于其他车型中，尿素箱可以根据外界环境进行排气，有效避免尿素管路和尿素喷嘴处结晶的同时，降低尿素箱的排气频率和空压机的气耗，且在实现尿素箱的主动排气的同时，不会增加车辆的成本。
如图1所示，本实施例提供的气驱尿素泵系统的排气控制方法包括如下步骤：
步骤S1、钥匙门是否断电，若断电，则进入步骤S2，若通电，则进入步骤S3；
步骤S2、是否同时满足尿素箱内气体压力在预设范围内，以及环境温度高于预设温度，若同时满足，则尿素箱不进行排气，若未同时满足，则尿素箱进行排气，实现尿素箱的自动排气。
若尿素箱内气体压力在预设范围内，则表明尿素箱工作正常，若尿素箱内气体压力不在预设范围内，则表明尿素箱工作异常，需要进行排气，以避免发生危险。若环境温度是高于预设温度，则表明尿素管路和尿素喷嘴处不会发生结晶。
步骤S2中环境温度为大气温度、发动机冷却液温度和尿素溶液温度中最低的一个，大气温度和尿素箱温度可相互印证，更好的表征环境温度，冷却液温度则表征发动机实际状态。
步骤S3是否同时满足发动机转速为零、当前喷油量为零、车速为零以及油门踏板开度在预设时间内不小于预设值，若同时满足，则尿素箱进行排气，若未同时满足，则尿素箱不进行排气，实现驾驶人员的主动排气。
本实施例中通过限制满足发动机转速为零、当前喷油量为零、车速为零的即保证车辆处于静止状态前提下，才可以对尿素箱进行排气，保证人车安全。同时需要满足油门踏板开度在预设时间内大于预设值的要求，可有效防止驾驶员误操作。
本实施例根据尿素管路和尿素喷嘴可能会结晶的情况以及尿素箱是否异常的情况，有效的兼顾到外界各种复杂环境情况，实现尿素箱的自动排气。既保证了低温下的正常排气，避免尿素结晶问题，又避免了在高温地区或者高温季节，进行不必要的排气，大大降低排气次数，减少气耗，保障行车安全。同时，根据驾驶人员的需求，如在向尿素箱中添加尿素，需要减小尿素箱内的压力等特殊情况时，驾驶人员可以通过控制方法对尿素箱进行主动排气，避免了驾驶人员手动拧尿素箱盖，保证人员安全，以及减少尿素盖螺纹的磨损，提高尿素盖可靠性使用寿命。
步骤S2包括：
步骤S21、尿素箱内气体压力是否在预设范围内，若是，则进入步骤S22，若否，则尿素箱进行排气；
步骤S22、大气温度是否高于预设温度，若是，则进入步骤S23，若否，则尿素箱进行排气；
步骤S23、发动机冷却液温度是否高于预设温度，若是，则进入步骤S24，若否，则尿素箱进行排气；
步骤S24、尿素溶液温度是否高于预设温度，若是，则尿素箱不进行排气，若否，则尿素箱进行排气。以上步骤可以提高步骤S2的执行效率。
优选地，钥匙门断电以及钥匙门断电前一次的钥匙门供电、行车过程为一个驾驶循环，在一个驾驶循环分别实时检测大气温度、发动机冷却液温度和尿素溶液温度，且驾驶循环中的发动机冷却液温度最低值、大气温度最低值和尿素溶液温度最低值分别与预设温度进行比较。选择发动机冷却液温度最低值、大气温度最低值和尿素溶液温度最低值，而不是初始或熄火时刻的温度与预设温度进行比较，以有效的避免车辆长时间跨区域移动情况(如早晨在10℃地区起车，长时间驾驶到达-10℃地区，并在该地区停车休息)，导致的需要排气而未排气的风险。
在本实施例中，通过大气温度传感器检测大气温度，通过发动机冷却液温度传感器检测发动机冷却液温度，通过尿素溶液温度传感器检测尿素溶液温度，通过压力传感器检测尿素箱内气体压力、通过转速传感器检测发动机转速、通过车速传感器检测车速、通过电子加速踏板传感器检测油门踏板的开度在该开度下的持续时间。由于大气温度传感器、发动机冷却液温度传感器、尿素溶液温度传感器、压力传感器、转速传感器、车速传感器、电子加速踏板传感器均为现有技术，因此其结构和工作原理不再在此赘述。
在步骤S2之前，气驱尿素泵系统的排气控制方法还包括：
检测大气温度传感器、发动机冷却液温度传感器、尿素溶液温度传感器、压力传感器、转速传感器、车速传感器、电子加速踏板传感器中的任意一个是否出现故障，若任意一个出现故障，则尿素箱进行排气。上述的故障可以为短路等，该步骤可以有效保证尿素箱在必要情况下进行排气。
优选地，大气温度传感器、发动机冷却液温度传感器、尿素溶液温度传感器、压力传感器、转速传感器、车速传感器、电子加速踏板传感器均与电子控制单元通讯连接。
在步骤S2和步骤S3中，尿素箱进行排气之后，即排气电磁阀开启之后还包括：
检测尿素箱内的气体压力是否小于预设压力P0，若是，则排气完成。该步骤可以使得尿素箱及时结束排气工作，优选地，预设压力P0＝2KPa。
考虑到实际用户使用尿素浓度差异及温度传感器可靠性，优选地，预设温度高于尿素溶液的冰点。以尿素溶液的浓度为32.5％，尿素溶液的冰点为-11℃为例，预设温度为-5℃。
尿素箱内气体压力的预设范围为P1-P2，尿素箱设计压力下限值为P3,上限值P4,由于控制尿素箱进气和排气的进排气电磁阀的密封性，可靠性问题，尿素喷嘴喷射尿素造成一定的超压或泄压问题，P1＜P3＜P4＜P2。
下面以某一机型为例进行实际说明：
该机型尿素箱内的气体压力的设计压力下限值为P3＝680KPa,上限值为P4＝730KPa,考虑到进排气电磁阀的密封性，可靠性问题，尿素喷嘴喷射尿素造成一定超压或泄压问题，尿素箱内气体压力的预设范围为P1-P2，其中P1＝600KPa,P2＝750KPa。车用尿素(32.5％浓度的尿素水溶液)冰点为-11℃，预设温度值为-5℃；为防止驾驶员误操作，油门踏板开度取N1＝90％，预设时间取t1＝30s。随尿素箱排气，考虑传感器误差，且确保用户完成尿素箱排气，取预设压力P0＝2KPa。
当车辆完成一个驾驶循环后，驾驶员关闭钥匙门，车辆熄火后，电子控制单元根据尿素压力传感器反馈数值P进行判断，若此时600KPa<P<750KPa,本驾驶循环大气温度最小值大于-5℃，本循环冷却液温度最小值大于-5℃，本循环尿素箱温度最小值大于-5℃，若以上条件均满足，则电子控制单元控制排气电磁阀关闭，此次不排气。若任一条件不满足，如，检测到尿素箱内气体压力不在600KPa-750KPa之间，则表明尿素箱出现异常，尿素箱需要进行排气。若上述温度小于-5℃，则表明素管路和尿素喷嘴处存在结晶风险，尿素箱也需要进行排气。此时，电子控制单元控制排气电磁阀立即排气，当尿素箱压力值低于P0＝2KPa时，判定排气完成，发动机电子控制单元ECU控制排气电磁阀关闭。
当添加尿素时，驾驶员需要主动排气，可将钥匙门上电，此时需满足发动机转速n＝0,车速v＝0,喷油量q＝0,驾驶员控制油门踏板，当油门踏板开度大于或等于90％且在该开度下持续30s时，此时电子控制单元控制排气电磁阀打开，当尿素箱压力(相对压力)值低于P0＝2KPa时，判定排气完成，发动机电子控制单元ECU控制排气电磁阀关闭。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、钥匙门是否断电，若断电，则进入步骤S2，若通电，则进入步骤S3；
步骤S2、是否同时满足尿素箱内气体压力在预设范围内，以及环境温度高于预设温度，若同时满足，则所述尿素箱不进行排气，若未同时满足，则所述尿素箱进行排气；
所述环境温度为大气温度、发动机冷却液温度和尿素溶液温度中最低的一个；
步骤S3、是否同时满足发动机转速为零、当前喷油量为零、车速为零以及油门踏板开度在预设时间内不小于预设值，若同时满足，则所述尿素箱进行排气，若未同时满足，则所述尿素箱不进行排气。
2.根据权利要求1所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，在所述步骤S2和所述步骤S3中，所述尿素箱进行排气之后还包括：
检测所述尿素箱内的所述气体压力是否小于预设压力P0，若是，则排气完成。
3.根据权利要求1所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，通过大气温度传感器检测所述大气温度，通过发动机冷却液温度传感器检测所述发动机冷却液温度，通过尿素溶液温度传感器检测所述尿素溶液温度，通过压力传感器检测所述尿素箱内所述气体压力、通过转速传感器检测所述发动机转速、通过车速传感器检测所述车速、通过电子加速踏板传感器检测所述油门踏板的开度及在所述开度下的持续时间；
在步骤S2之前还包括：
检测所述大气温度传感器、所述发动机冷却液温度传感器、所述尿素溶液温度传感器、所述压力传感器、所述转速传感器、所述车速传感器、所述电子加速踏板传感器中的任意一个是否出现故障，若任意一个出现故障，则所述尿素箱进行排气。
4.根据权利要求1所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S21、所述尿素箱内所述气体压力是否在所述预设范围内，若是，则进入步骤S22，若否，则所述尿素箱进行排气；
步骤S22、所述大气温度是否高于所述预设温度，若是，则进入步骤S23，若否，则所述尿素箱进行排气；
步骤S23、所述发动机冷却液温度是否高于所述预设温度，若是，则进入步骤S24，若否，则所述尿素箱进行排气；
步骤S24、所述尿素溶液温度是否高于所述预设温度，若是，则所述尿素箱不进行排气，若否，则所述尿素箱进行排气。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，所述预设温度高于所述尿素溶液的冰点。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，所述钥匙门断电以及所述钥匙门断电前一次的钥匙门供电、行车过程为一个驾驶循环，在一个所述驾驶循环内分别实时检测所述大气温度、所述发动机冷却液温度和所述尿素溶液温度；
所述驾驶循环中的所述发动机冷却液温度最低值、所述大气温度最低值和所述尿素溶液温度最低值分别与所述预设温度进行比较。
7.根据权利要求2所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，所述大气温度传感器、所述发动机冷却液温度传感器、所述尿素溶液温度传感器、所述压力传感器、所述转速传感器、所述车速传感器和所述电子加速踏板传感器均与电子控制单元通讯连接。
8.根据权利要求5所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，所述尿素溶液的浓度为32.5％，所述尿素溶液的冰点为-11℃，所述预设温度为-5℃。
9.根据权利要求1所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，所述油门踏板开度在预设时间内大于预设值中的所述预设时间为30S，所述预设值为90％。
10.根据权利要求1所述的气驱尿素泵系统的排气控制方法，其特征在于，所述尿素箱内所述气体压力的所述预设范围为P1-P2，所述尿素箱设计压力下限值为P3,上限值P4，P1＜P3＜P4＜P2。
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