CN210977644U - 可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，包括两个氮氧化物传感器以及控制器，关键在于：所述氮氧化物传感器包括探头和控制电路，所述控制电路包括MCU以及与所述MCU相连的用于检测连接所述控制电路和控制器间线缆中的地址判断线芯接地或者悬空的地址检测模块、进行增益调节的AGC模块、CAN通信模块和配套的电源模块，在所述AGC模块和所述MCU间设有将所述探头采集到的模拟信号转换为数字信号的A/D转换模块。本实用新型在SCR装置的前后两端安装同一种氮氧化物传感器，MCU根据地址检测模块得到的是高电平还是低电平判断传感器的安装位置并通过调节增益改变传感器的量程，以使处于后端的传感器能够得到较高的精度。
Description
技术领域
本实用新型明涉及柴油车SCR装置，尤其涉及一种柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置。
背景技术
柴油机由于在动力性、经济性和可靠性方面有着汽油机不可比拟的优势，在大中型商用车上得到了广泛应用。然而，日趋严格的排放法规促使国内柴油机生产企业必须寻找有效途径来控制和减少汽车排放污染物，而选择性催化还原技术（SCR技术）是目前我国大中型柴油机达到排放标准的最佳选择。SCR装置利用氮氧化物传感器来检测发动机排气中的NOx浓度，并将检测值反馈给控制单元（ECU），再通过调整尿素喷射量来降低尾气中NOx的含量，从而使排气能达到国家标准。
随着国六标准的到来，尾气排放要求越来越高，SCR装置的处理精度要求也随之提出了更高的要求。这种情况不仅仅需要尿素喷射系统喷射要更加准确，而且对氮氧化物传感器也做出了高精度的数据要求。
现有技术中，氮氧化物传感器设置有两个、分别设置在SCR装置的前后两端，前端氮氧化物传感器需要保证高浓度氮氧值的准确性，后端氮氧化物传感器则需要保证低浓度氮氧值的数据准确性（如申请号为201210111406.8、200710197084.2等专利所公开的技术方案）。而现有氮氧化物传感器的检测范围在0-3000ppm之间。在原有氮氧化物传感器的传感器探头性能指标得不到进一步提高的情况下，如果量程范围始终保持在0-3000ppm，那么后端氮氧化物传感器工作在低浓度端的测量值的精度很难得到进一步的提高，会出现较大的测量偏差。设置两种不同测量范围的氮氧化物传感器可以解决上述的问题，但是采用两种传感器产品会增加成本同时增加了安装的复杂程度。
发明内容
本实用新型要解决的问题是提供一种可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，SCR 装置的前端和后端采用同一种氮氧化物传感器，通过地址检测模块检测传感器与控制器间缆线中的标志引脚（即地址判断线芯）是接地还是悬空来判断传感器所处的位置，然后通过增益调节实现量程的调节，保证不同安装位置下氮氧化物浓度的采集精度，同时简化了安装。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，包括分别设置在SCR 装置的前端和后端的两个氮氧化物传感器以及与所述氮氧化物传感器相连的控制器，关键在于：所述氮氧化物传感器包括探头和控制电路，所述控制电路包括MCU以及与所述MCU相连的用于检测连接所述控制电路和控制器间线缆中的地址判断线芯接地或者悬空的地址检测模块、输入端与所述探头相连并根据所述MCU对所述地址检测模块得到的高低电平判断得到的安装位置进行增益调节的AGC模块、用于与所述控制器进行数据传输的CAN通信模块和配套的电源模块，在所述AGC模块和所述MCU间设有将所述探头采集到的模拟信号转换为数字信号的A/D转换模块。
进一步的，所述线缆包括2个用于供电的线芯、2个用于传输数据的线芯以及1个用于接地或者悬空的地址判断线芯，所述地址判断线芯与所述地址检测模块相连。
进一步的，所述地址检测模块包括串联在地址判断线芯和所述MCU之间的第一电阻和二极管、第二电阻、第三电阻以及电容，所述第二电阻的一端与所述5V电源相连、另一端与所述MCU相连，所述第三电阻的一端与所述5V电源相连、另一端连接在第一电阻和二极管之间，所述电容的一端与所述MCU相连、另一端与接地端相连。
进一步的，所述控制电路还包括与所述MCU相连的用于对所述探头进行加热控制的PWM模块和用于存储数据的存储器。
进一步的，所述MCU采用freescale的HCS08系列。
进一步的，所述AGC模块采用LMH6505MM。
本实用新型的有益效果是：SCR装置的前后两端安装同一种氮氧化物传感器，MCU根据地址检测模块得到的是高电平还是低电平判断传感器的安装位置并通过调节增益改变传感器的量程，以使处于后端的传感器能够得到较高的精度；安装一种传感器即可，简化了安装。
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置的原理示意图；
图2是本实用新型可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置中氮氧化物传感器的控制电路的原理示意图；
图3是本实用新型可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置中地址检测模块的电路结构图。
在附图中：1是SCR装置，2是控制器，3是探头，4是MCU，5是地址检测模块，6是AGC模块，7是A/D转换模块，8是电源模块，9是存储器，10是CAN通信模块，11是PWM模块，
R29是第一电阻，R26是第二电阻，R27是第三电阻，C17是电容，D7是二极管。
具体实施方式
参见附图1和2，本实用新型提供了一种可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，包括分别设置在SCR 装置1的前端和后端的两个氮氧化物传感器以及与氮氧化物传感器相连的控制器2。
上述的氮氧化物传感器包括探头3和控制电路。探头3设置在排气管内，探头2通过连接线缆与控制电路相连，控制电路设置在相配套的保护盒内。控制电路与控制器2间通过线缆相连，线缆包括2个用于供电的线芯、2个用于传输数据的线芯以及1个用于接地或者悬空的地址判断线芯。
上述的控制电路包括MCU4、地址检测模块5、AGC模块6、A/D转换模块7、电源模块8、存储器9、CAN通信模块10、PWM模块11和存储器12。地址检测模块5一端与地址判断线芯相连、另一端与MCU4相连，用于检测地址判断线芯接地或者悬空，MCU4由此得到高电平还是低电平，如果是高电平则判断到此传感器安装在后端，如果是低电平则判断到此传感器安装在前端。AGC模块6的控制端与MCU4相连，用于根据此传感器所处的位置调整增益，信号输入端与探头3相连、输出端与将探头3采集到的模拟信号（电流或电压信号）转换为数字信号的A/D转换模块7相连。A/D转换模块7的输出端与MCU4相连，MCU4将得到的氮氧化物浓度数据通过CAN通信模块10传输至控制器2或者存储在存储器12中。
参见附图3，地址检测模块5包括第一电阻R29、二极管D7、第二电阻R26、第三电阻R27以及电容C17。其中，第一电阻R29和二极管D7串联在地址判断线芯和MCU4的引脚之间。第二电阻R26的一端与5V电源相连、另一端与MCU4的引脚相连，第三电阻R27的一端与5V电源相连、另一端连接在第一电阻R29和二极管D7之间，电容C17的一端与MCU4的引脚相连、另一端与接地端相连。
具体实施时，两个传感器分别安装在SCR装置1的前后两端。当控制器2和传感器上电后，氮氧化物传感器控制电路中的MCU4首先通过地址检测模块5检测线缆中的地址判断线芯是接地还是悬空。如果地址判断线芯接地（短接到汽车的GND上）则MCU4得到的是低电平，MCU4控制AGC模块6调节增益（调低增益）使前端的传感器处于大量程工作模式（如0-3000ppm）使前端较大浓度的氮氧化物能够得到准确检测；如果地址判断线芯悬空则MCU4得到的是低电平，MCU4控制判断该氮氧化物传感器为设置在后端，MCU4控制AGC模块6调节增益（调高增益）使后端的传感器处于小量程工作模式（如0-1500ppm）使后端较低浓度的氮氧化物能够得到准确检测。只需要两个连接控制电路和控制器2间线缆中的地址判断线芯一个接地、另一个悬空，就可以通过MCU4通过控制AGC模块6实现根据传感器的位置进行量程的调整。一般情况下，处于前端氮氧化物传感器的线缆中的地址判断线芯接地，后端氮氧化物传感器的线缆中的地址判断线芯悬空。
探头3接收到的模拟数据（电流或电压信号）经AGC模块6进行增益调节后被A/D转换模块7转换为数字信号并传输给MCU4，MCU4处理后将数据存储至存储器12并根据需要传输给控制器2。控制器2根据检测到的氮氧化物的浓度范围来判断是否喷射尿素以及喷射尿素量的大小。
上述的MCU4可以采用freescale的HCS08系列。AGC模块可以采用LMH6505MM、AD8367等芯片。二极管D7可以采用ZMV833BTA。A/D转换模块7、PWM模块11和存储器12可以采用外置的芯片，也可以采用MCU4内置的模块。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (6)
1.一种可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，包括分别设置在SCR 装置（1）的前端和后端的两个氮氧化物传感器以及与所述氮氧化物传感器相连的控制器（2），其特征在于：所述氮氧化物传感器包括探头（3）和控制电路，所述控制电路包括MCU（4）以及与所述MCU（4）相连的用于检测连接所述控制电路和控制器（2）间线缆中的地址判断线芯接地或者悬空的地址检测模块（5）、输入端与所述探头（3）相连并根据所述MCU（4）对所述地址检测模块（5）得到的高低电平判断得到的安装位置进行增益调节的AGC模块（6）、用于与所述控制器（2）进行数据传输的CAN通信模块（10）和配套的电源模块（8），在所述AGC模块（6）和所述MCU（4）间设有将所述探头（3）采集到的模拟信号转换为数字信号的A/D转换模块（7）。
2.根据权利要求1所述的可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，其特征在于：所述线缆包括2个用于供电的线芯、2个用于传输数据的线芯以及1个用于接地或者悬空的地址判断线芯，所述地址判断线芯与所述地址检测模块（5）相连。
3.根据权利要求2所述的可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，其特征在于：所述地址检测模块（5）包括串联在地址判断线芯和所述MCU（4）之间的第一电阻（R29）和二极管（D7）、第二电阻（R26）、第三电阻（R27）以及电容（C17），所述第二电阻（R26）的一端与5V电源相连、另一端与所述MCU（4）相连，所述第三电阻（R27）的一端与5V电源相连、另一端连接在第一电阻（R29）和二极管（D7）之间，所述电容（C17）的一端与所述MCU（4）相连、另一端与接地端相连。
4.根据权利要求1所述的可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，其特征在于：所述控制电路还包括与所述MCU（4）相连的用于对所述探头（3）进行加热控制的PWM模块（11）和用于存储数据的存储器（12）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，其特征在于：所述MCU（4）采用freescale的HCS08系列。
6.根据权利要求1-4任一项所述的可变检测量程的柴油车尾气氮氧化物浓度采集装置，其特征在于：所述AGC模块（6）采用LMH6505MM。
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