過所述尿素罐 溫度信號處理模塊（105)與所述MCU模塊（101)連接；所述尿素罐（700)上的液位傳感器 通過所述尿素罐液位信號處理模塊（106)與所述MCU模塊（101)連接；所述上游溫度傳感 器（800)通過所述上游溫度信號處理模塊（103)與所述MCU模塊（101)相連接；所述下游 溫度傳感器（900)通過所述下游溫度信號處理模塊（104)與所述MCU模塊（101)連接；所 述噴嘴（1000)安裝在所述排氣管（300)上并與所述計量泵（500)連接；所述冷卻水控制電 磁閥（1100)與所述供水管路（1200)連接；所述冷卻水控制電磁閥（1100)通過所述功率 驅動模塊（107)與MCU模塊（101)連接；所述供水管路（1200)連接發(fā)動機冷卻水和尿素 罐（700)供水管路；所述加熱管路（1300)是所述尿素溶液管路（1400)外部包的一層加熱 管路，通過所述功率驅動模塊（107)與所述MCU模塊（101)連接；所述儀表（1500)通過所 述儀表診斷CAN接口（112)和所述儀表輸出模塊（113)與所述MCU模塊（101)連接；所述 OBD診斷設備（1600)通過所述儀表診斷CAN接口（112)與所述MCU模塊（101)連接；所述 電源管理模塊（102)包括汽車電瓶輸入電源EMI處理模塊、電壓轉換模塊以及兼容模塊。2. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述汽車 電瓶輸入電源EMI處理模塊的電源連接高性能EMI濾波器（L1)的輸入端，電源與輸入端口 之間并聯(lián)穩(wěn)壓二極管、壓敏電阻（R1)和電容（C1)，高性能EMI濾波器（L1)的輸出端并聯(lián)電 容（C2)、（C3)，電壓轉換模塊的高性能汽車穩(wěn)壓電源（N1)連接高性能EMI濾波器（L1)的 輸出端，高性能EMI濾波器（L1)與高性能汽車穩(wěn)壓電源（N1)之間連接二極管（F1)、電阻 (R1)、電容（C4)、電容（C5)，高性能汽車穩(wěn)壓電源（N1)的輸出端連接電阻（R2)、電阻（R3)、 電容（C6)，兼容模塊的芯片（N2)的輸入端連接電壓轉換模塊的輸出端，高性能汽車穩(wěn)壓電 源（N1)與芯片（N2)之間連接電阻（R10)，芯片（N2)的輸出端連接電阻（R11)。3. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述上游 溫度處理模塊（103)、下游溫度處理模塊（104)包括A/D轉換電源電路和控制電路；所述 A/D轉換電源電路包括參考電壓電路和A/D轉換5V電路；所述參考電壓電路包括高精度參 考電壓源（N3)，連接濾波電容（C8)、電容（C9)、電容（C10);所述A/D轉換5V電路包括電 壓源（N4)，電壓源（N4)輸入端連接經過EMI濾波器（L1)處理后的24V電源，電壓源（N4) 與高性能汽車穩(wěn)壓電源（N1)之間連接電阻R(13)、電容（C11)，電壓源（N4)輸出端連接電 阻尺(14)、1?(15)、電容0(12)、電容（(：13)、電容（(：14);所述控制電路包括運算放大器（階）， 運算放大器（N7)輸入端連接電阻（R22)、電阻（R23)、電阻（R24)、電阻（R26)、電阻（R27)、 電阻（R28)、電容（C16)、電容（C19)，輸出端連接電阻（R25)、電阻（R29)、電容（C18)、電容 (C20)。4. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述尿素 罐溫度信號處理模塊（105)、尿素罐液位信號處理模塊（106)包括信號處理電路；所述信 號處理電路包括運算放大器（N8)，運算放大器（N8)的輸入端連接電阻（R31)、電阻（R32)、 電阻（R33)、電阻（R34)、電阻（R36)、電阻（R37)、電阻（R38)、電阻（R39)、電容（C21)、電容 (C25)，運算放大器（N8)的輸出端連接電阻（R35)、電阻（R40)、電容（C24)。5. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述功率驅 動模塊（107)包括帶閉環(huán)檢測功率控制電路和冷卻水電磁閥控制電路；所述帶閉環(huán)檢測功 率控制電路采用控制芯片（N5)，控制芯片（N5)連接二極管（N19)、電阻（R61)、電阻（R62)、 電阻（R63)、電阻（R64)、電阻（R65)、電容（R66)、電阻（R67);所述冷卻水電磁閥控制電路 采用控制芯片（N6)，控制芯片（N6)連接二極管（N19)、電阻（R68)、電阻（R69)、電阻（R70)、 電阻（R71)。6. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述發(fā)動機 CAN接口（110)、計量泵NOxCAN接口（111)、儀表診斷CAN接口（112)的CAN總線電路包括 CAN收發(fā)器（N11)、共模抑制器（N9)、保護器（N10)，共模抑制器（N9)連接電阻（R41)、電阻 (R42)，共模抑制器（N9)通過電阻（R43)、電阻（R44)連接CAN收發(fā)器（N11)，保護器（N10) 通過電阻（R45)連接CAN收發(fā)器（Nil)。7. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述存儲 模塊（108)包括存儲器（N4)，存儲器（N4)連接電阻（R80)、電阻（R90)、電阻（R91)、電容 (C35)。8. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述時鐘 模塊（109)包括時鐘芯片（N17)、電源管理電路芯片（N16)，時鐘芯片（N17)的振蕩電路包 括電容（C46)、電容（C47)、晶體源（G2)，時鐘芯片（N17)連接電容（C48)、電容（C49)、電阻 (R57)、電阻（R58)、電阻（R59)。9. 如權利要求1所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，其特征在于，所述儀表 輸出模塊（113)包括儀表顯示電路和報警電路；所述儀表顯示電路包括開關二極管（VT10) 以及與開關二極管（VT10)連接的電阻（R75)、電阻（R76)、電阻（R77)、電阻（R78)、電阻 (R79)、電阻（R80)、電阻（R81)、電容（C48)、電容（C49);所述報警電路包括二極管（VT11)、 二極管（VT12)，二極管（VT11)連接電阻（R90)、電阻（R91)、電阻（R92)、電阻（R93)、電阻 (R94)，二極管（VT11)與二極管（VT12)連接。10. -種柴油發(fā)動機后處理SCR控制方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 啟動SCR控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)上電或點火鑰匙開關； (2) MCU模塊進行變量定義及其初始化； (3) 啟動電源管理模塊，給SPI存儲模塊，SPI時鐘模塊，A/D轉換模塊，CAN模塊，功率 驅動模塊，儀表模塊上電； (4) 外圍設備的初始化及其狀態(tài)的設定，包括設置SPI存儲模塊，SPI時鐘模塊，A/D轉 換模塊，CAN模塊，功率控制模塊，儀表模塊，電源管理模塊； (5) 讀存儲模塊，得到系統(tǒng)所需要脈普和OBD診斷內容； (6) 讀時鐘處理模塊，得到系統(tǒng)時鐘； (7) 啟動A/D1，每10毫秒轉換一次，得到排氣管上下游溫度，尿素管溫度和液位，然后 求出最近100毫秒的上下游溫度平均值； (8) 通過計量泵NOxCAN接口每100毫秒發(fā)送一次計量泵工作命令，并接受計量泵返回 狀態(tài)信息，根據返回信息，設置計量泵工作狀態(tài)，使計量泵工作在噴射狀態(tài)，當發(fā)動機轉速 小于100轉/每分鐘，或前后排溫度平均值小于200度，或發(fā)動機水溫小于60度，則強制計 量泵噴射量為〇,如果計量泵沒有CAN信息，進行步驟（9); (9) 通過計量泵NOxCAN接口每100毫秒發(fā)送一次排氣管后端NOX傳感器工作命令，使 感器工作在工作狀態(tài)，并接收NO^專感器返回信息，得到發(fā)動機排放NOx含量，如果NOx 傳感器沒有CAN信息，進行步驟（10); (10) 通過發(fā)動機CAN接口接收發(fā)動機數據信息，接收到發(fā)動機轉速、扭矩、排氣流量、 發(fā)動機水溫信息后，根據轉速、扭矩查二維脈普，得到原機排放N0XAppm/1_s和發(fā)動機工況 Status1(l(tas，并通過下列公式計算出100毫秒的N0X原機排放質量NOxAg/1_s。其中，是排氣流量，在步驟（7)完成后，根據發(fā)動機工況Status1(l(lms和上下游 溫度傳感器平均值查二維脈普，得到N0X的轉化效率a和氨存儲量（NH 3) 2C0sav-g/l00ms， 如果發(fā) 動機沒有CAN信息，進行步驟（12)。 (11) 根據步驟（10)得到的數據，計算計量泵噴射量，根據國V標準，確定不同工況下的 滿足國V的N0X排放量NO XBg/I00ms? 這樣，需要還原的勵)(量勵 )(Cg/lOOms計算如下： N〇XCg/100ms-N〇xAg/100 ms_N0xBg/l00ms 得到N0X需要還原的量，在轉化效率a已知的情況下，就能得到實際需要還原的繼)(量N〇xDg/I00ms， 計算如下： N〇xDg/100ms-NOXCg/100ms/Q 得到實際需要還原的N0X的量，通過NONH3還原反應1 :2的關系，這樣，理論上需要 的（NH3)2CQthsis_g/1_^能得到，計算如下： (NH3)2C0thsis-g/100 ms- 〇? 6 158*N0xDg/1QQms*C(麗3)2C〇 其中，C(NH3)2C。為 0? 325， 最后實際需要的噴射量為（NH3) 2C0ACT-g/l00ms? 計算如下： (NH3)2C0ACT-g/100ms一(NH3)2C0thsis-g/100ms_ (NH3)2C0sav-g/100ms 計算噴射量后由步驟（8)發(fā)送給計量泵，實現計量泵噴射； (12) 如果尿素灌溫度低于零下5度，則回到步驟（12)，否則，如果發(fā)動機水溫大于60 度，就打開冷卻水電磁閥，給尿素罐加熱，同時打開尿素罐供尿素和回流管路加熱功能，打 開功率控制同時，打開A/D2轉換通道，轉換功率控制返回電流量，用來識別是否加熱異常， 當加熱功能開啟后，加熱到尿素灌溫度大于5度，停止加熱和A/D2轉換通道，若尿素溫度正 常則直接進行步驟（13); (13) 通過儀表診斷CAN接口接收診斷儀發(fā)送的數據，并返回診斷內容給診斷儀，如果 沒有接收到診斷儀發(fā)送的數據信息，則廣播發(fā)送診斷當前記錄，每秒發(fā)送一次，通過儀表診 斷CAN接口每秒發(fā)送一次儀表需要的數據信息； (14) OBD診斷設備每100ms實現一次OBD診斷，并將診斷結果記錄于存儲體中； (15) 在完成步驟（14)的診斷過程之后，如果發(fā)生計量泵內部錯誤、催化器丟失錯誤、 排放嚴重超標錯誤，就發(fā)送發(fā)動機扭矩限制信息，否則，進行步驟（16); (16) 如果有標定請求命令，則處理標定數據，否則，進行步驟（17); (17) 通過儀表診斷CAN接口發(fā)送數據給儀表； (18) 輸出儀表指示信息給儀表； (19) 在檢測到鑰匙開關信號打到OFF狀態(tài)時，連續(xù)檢測10秒，確認其一直在OFF狀態(tài)， SCR控制器就進入低功耗功能，首先把需要存入到存儲模塊的數據存入到存儲模塊，然后關 閉系統(tǒng)不需要帶電模塊的電源，然后，配置喚醒源，MCU模塊進入掉電模式進行步驟（20)， 否則，返回步驟（1); (20) 在系統(tǒng)進入掉電模式后，當鑰匙開關打倒ON狀態(tài)，喚醒MCU模塊，返回步驟（1)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置及方法，控制裝置包括SCR控制器、發(fā)動機、排氣管、催化器、計量泵、NOX傳感器、尿素罐、上游溫度傳感器、下游溫度傳感器、噴嘴、冷卻水控制電磁閥、供水管路、加熱管路、尿素溶液管路、儀表、OBD診斷設備。本發(fā)明所述的一種柴油發(fā)動機后處理SCR控制裝置，能夠提高系統(tǒng)可靠性、安全性和兼容性，實現了系統(tǒng)低功耗功能；提高了系統(tǒng)信號采集精度和穩(wěn)定性，從而提高了尿素噴射量控制精度；提高了系統(tǒng)功率輸出可靠性；能夠兼容不同商用車儀表接口，滿足模擬、數字儀表的驅動，本發(fā)明取出柴油機排氣中的NOX效率達到85％，滿足車輛柴油機發(fā)動機達到國V排放標準并實現OBD功能。
【IPC分類】F01N3/20, F01N9/00
【公開號】CN104912636
【申請?zhí)枴緾N201510266300
【發(fā)明人】汪春華, 龔進峰, 馬杰, 王文揚, 戎輝, 王子龍, 唐風敏, 陳正
【申請人】中國汽車技術研究中心
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月22日