基于工况判断及模块化的scr后处理集成控制系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统及方法，其包括一个电控单元；电控单元上连接有非空气辅助装置以及空气辅助装置，电控单元内设置用于控制非空气辅助装置、空气辅助装置工作状态的SCR后处理控制模块，电控单元通过SCR后处理模块与环境温度传感器、催化器上游温度传感器以及NOx传感器连接；电控单元接收选择切换信号，并根据所述选择切换信号通过SCR后处理模块选择需要使用的非空气辅助装置或空气辅助装置。本发明结构紧凑，能实现两种SCR后处理系统的有效集成，减少标定工作量，降低成本，适用范围广，安全可靠。
【专利说明】
基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种系统及方法，尤其是一种基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统及方法，属于柴油发动机后处理系统的技术领域。
【背景技术】
[0002]目前SCR后处理系统包括两种工作原理:非空气辅助系统和空气辅助系统。
[0003]非空气辅助系统主要是根据催化器上游温度传感器、环境温度传感器等传感器信号，结合当前的发动机工况(发动机转速、循环喷油量等)，控制添蓝供给单元，将添蓝储存单元中的添蓝抽吸到添蓝供给单元，并通过电控单元(ECU1或DCUl)控制添蓝计量单元将添蓝喷射到催化器载体中进行催化还原反应，在喷射过程中，电控单元通过控制添蓝供给单元中直流无刷电机的转速，以确保添蓝供给单元中蓄压腔中压力稳定在目标压力附近。
[0004]空气辅助系统主要是根据催化器上游温度传感器、环境温度传感器等传感器信号，结合当前的发动机工况(发动机转速、循环喷油量等)，通过电控单元(ECU2或DCU2)计算获得当前工况所需的添蓝量，并通过CAN通讯发送给添蓝供给单元，添蓝供给单元通过内部控制步进电机的转速来计量添蓝量，并将其与压缩空气在添蓝供给单元中的混合腔内混合，并喷射到催化器载体中进行催化还原反应。
[0005]两种SCR后处理系统的工作原理不完全相同，因此需要设计人员同时开发及维护两套系统，两套系统的标定应用方式也相对独立，故在开发及标定过程、以及客户使用维护等过程中，不可避免地带来工作量、及部件成本等增加。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统及方法，其结构紧凑，能实现两种SCR后处理系统的有效集成，减少标定工作量，降低成本，适用范围广，安全可靠。
[0007]按照本发明提供的技术方案，所述基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，包括电控单元(ECU);所述电控单元上连接有非空气辅助装置以及空气辅助装置，电控单元内设置用于控制非空气辅助装置、空气辅助装置工作状态的SCR后处理控制模块，电控单元通过SCR后处理模块与环境温度传感器、催化器上游温度传感器以及NOx传感器连接；
电控单元接收选择切换信号，并根据所述选择切换信号通过SCR后处理模块选择需要使用的非空气辅助装置或空气辅助装置;SCR后处理模块根据环境温度传感器检测的环境温度、催化器上游温度传感器检测的催化器上游温度、NOx传感器检测的NOx浓度以及电控单元确定的当前发动机工况产生辅助装置控制信号，以使得选择确定的非空气辅助装置或空气辅助装置根据辅助装置控制信号进入所需的工作状态。
[0008]所述电控单元内还包括FIE燃油系统以及通讯单元；
所述非空气辅助装置包括与SCR后处理模块连接的NoAir系统添蓝供给模块以及NoAir系统添蓝计量模块，所述NoAir系统添蓝计量模块与NoAir系统添蓝供给模块以及NoAir系统催化器连接；
所述空气辅助装置包括与SCR后处理模块连接的Air系统添蓝供给模块，所述Air系统添蓝供给模块与Air系统压缩空气装置以及Air系统添蓝计量模块连接，所述Air系统添蓝计量模块与Air系统催化器连接。
[0009]所述SCR后处理模块包括初始化模块以及与所述初始化模块连接的露点检测模块，所述初始化模块还通过切换开关分别与NoAir系统工况模块、Air系统工况模块连接，NoAir系统工况模块、Air系统工况模块与低温加热模块连接，低温加热模块与喷射量计算模块连接，喷射量计算模块与NoAir系统喷射控制模块以及Air系统喷射控制模块连接，NoAir系统喷射控制模块还通过NoAir系统压力控制模块与电磁反抽栗控制模块连接。
[0010]所述NoAir系统工况模块包括NoAir初始化工况、准备工况、无压力工况、压力控制工况、倒抽工况以及NoAir停机工况。
[0011]在进入压力控制工况时，利用喷射量计算模块计算确定NoAir添蓝喷射量，NoAir系统喷射控制模块以及NoAir系统压力控制模块根据NoAir添蓝喷射量控制非空气辅助装置的工作状态，以使得当前发动机工况满足预定NOx排放标准限制。
[0012]所述Air系统工况模块包括Air初始化工况、预注工况、喷射工况、吹扫工况以及Air停机工况。
[0013]在进入喷射工况时，利用喷射量计算模块计算确定Air添蓝喷射量，Air系统喷射控制模块根据Air添蓝喷射量控制空气辅助装置的工作状态，以使得当前发动机工况满足预定NOx排放标准限制。
[0014]所述低温加热模块包括低温加热判断模块、添蓝罐加热模块、添蓝回流管路加热模块、添蓝吸液管路加热模块、添蓝供给模块加热模块以及添蓝压力管路加热模块。
[0015]所述喷射量计算模块确定添蓝喷射量的过程为:
步骤1、根据发动机转速以及循环喷油量查脉谱，以获取发动机的原机NOx浓度，并经过环境修正后，得到原机环境修正NOx浓度；
步骤2、利用上述原机环境修正NOx浓度，对NOx中N02的比例进行修正，以确定NOx中NO与NO2的比例;
步骤3、根据上述修正后确定NOx中NO与勵2的比例，确定NH3量，并对所述NH3量进行环境条件修正，以得到环境修正NH3量；
步骤4、对上述环境修正NH3量进行瞬态工况修正，以得到瞬态修正NH3量；
步骤5、根据瞬态修正NH3量确定添蓝需求量。
[0016]步骤I中，在对原机NOx浓度进行环境修正时，根据冷却液温度查脉谱获取冷却液温度修正系数，并根据进气压力查脉谱获取进气压力修正系数，利用冷却液温度修正系数以及进气压力修正系数对原机NOx浓度修正后，得到原机环境修正NOx浓度。
[0017]步骤3中，根据当前的大气压力查脉谱获取大气压力修正系数，并根据当前添蓝温度查脉谱获取添蓝温度修正系数，利用大气压力修正系数、添蓝温度修正系数对NH3量进行环境条件修正，得到环境修正NH3量。
[0018]步骤4中，根据发动机转速以及循环喷油量查脉谱获取当前发动机原机排气流量，根据当前发动机原机排气流量以及催化器上游温度传感器检测的催化器上游温度查脉谱获取瞬态修正系数，利用瞬态修正系数对环境修正NH3量进行瞬态工况修正后，得到瞬态修正NH3量。
[0019]在电控单元上同时预留、可连接有非空气辅助装置以及空气辅助装置，电控单元内设置用于控制非空气辅助装置、空气辅助装置工作状态的SCR后处理模块，电控单元通过SCR后处理模块与环境温度传感器、催化器上游温度传感器以及NOx传感器连接；
电控单元接收选择切换信号，并根据所述选择切换信号通过SCR后处理模块选择需要使用的非空气辅助装置或空气辅助装置;SCR后处理模块根据环境温度传感器检测的环境温度、催化器上游温度传感器检测的催化器上游温度、NOx传感器检测的NOx浓度以及电控单元确定的当前发动机工况产生辅助装置控制信号，以使得选择确定的非空气辅助装置或空气辅助装置根据辅助装置控制信号进入所需的工作状态。
[0020]所述电控单元还与FIE燃油系统以及通讯单元连接；
所述非空气辅助装置包括与SCR后处理模块连接的NoAir系统添蓝供给模块以及NoAir系统添蓝计量模块，所述NoAir系统添蓝计量模块与NoAir系统添蓝供给模块以及NoAir系统催化器连接；
所述空气辅助装置包括与SCR后处理模块连接的Air系统添蓝供给模块，所述Air系统添蓝供给模块与Air系统压缩空气装置以及Air系统添蓝计量模块连接，所述Air系统添蓝计量模块与Air系统催化器连接。
[0021]所述SCR后处理模块包括初始化模块以及与所述初始化模块连接的露点检测模块，所述初始化模块还通过切换开关分别与NoAir系统工况模块、Air系统工况模块连接，NoAir系统工况模块、Air系统工况模块与低温加热模块连接，低温加热模块与喷射量计算模块连接，喷射量计算模块与NoAir系统喷射控制模块以及Air系统喷射控制模块连接，NoAir系统喷射控制模块还通过NoAir系统压力控制模块与电磁反抽栗控制模块连接。
[0022]本发明的优点:通过模块化的设计能同时实现非空气辅助系统以及空气辅助系统，再通过基于逻辑状态流实现工况判断等组合功能设计、即实现非空气辅助系统、空气辅助系统的控制的集成化;最大限度的共用两套系统相同的部分，以减少标定人员的重复工作量;可满足同一台发动机灵活采用两种SCR后处理系统方案的要求，且可实现台架或整车试验中两种SCR后处理系统应用的快速选择及标定切换，安全可靠。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的结构框图。
[0024]图2为本发明SCR后处理模块的结构框图。
[0025]图3为本发明NoAir系统工况的示意图。
[0026]图4为本发明Air系统工况的示意图。
[0027]图5为本发明低温加热模块的示意图。
[0028]图6为本发明喷射量计算模块的结构示意图。
[0029]附图标记说明:101-电控单元、102-FIE燃油系统模块、103-通讯单元、104-SCR后处理模块、105-NoAir系统添蓝供给模块、106-NoAir系统添蓝计量模块、107-NoAir系统催化器、108-Air系统添蓝供给模块、109-Air系统添蓝计量模块、I 1-Air系统压缩空气装置、Ill-Air系统催化器、112-环境温度传感器、113-催化器上游温度传感器、114-NOx传感器、201-初始化模块、202-系统切换模块、203-NoAir系统工况模块、204-Air系统工况模块、205-低温加热模块、206-喷射量计算模块、207-NoAir系统喷射控制模块、208-NoAir系统压力控制模块、209-电磁反抽栗控制模块、21-Air系统喷射控制模块、211-露点检测模块、212-切换开关、301-NoAir初始化工况、302-准备工况、303-无压力工况、304-NoAir需要加热、305-NoAIr不需要加热、306-压力控制工况、307-倒抽工况、308-NoAir停机工况、401-Air 初始化工况、 402-Air 需要加热、 403-Air 不需要加热、 404-预注工况、 405-喷射工况、406-吹扫工况、407-Air停机工况、501-环境温度、502-添蓝温度、503-蓄电池电压、504-冷却液温度、505-添蓝喷射量、506-低温加热判断模块、507-添蓝罐加热模块、508-添蓝回流管路加热模块、509-添蓝回流管路解冻模块、510-添蓝回流管路保温模块、511-添蓝吸液管路加热模块、512-添蓝吸液管路解冻模块、513-添蓝吸液管路保温模块、514-NoAir系统状态、515-添蓝供给模块加热模块、516-添蓝供给模块解冻模块、517-添蓝供给模块保温模块、518-添蓝压力管路加热模块、519-添蓝压力管路解冻模块、520-添蓝压力管路保温模块、521-解冻判断模块、522-系统解冻完成确定模块、601-发动机转速、602-循环喷油量、603-原机NOx浓度、604-冷却液温度修正系数、605-进气压力修正系数、606-原机环境修正NOx浓度、607-DPF/D0C对NOx中比例的修正、608-催化器温度对NOx中NO2比例的修正、609-Mfe量、610-大气压力修正系数、611-添蓝温度修正系数、612-发动机原机排气流量、613-催化器上游温度、614-瞬态修正系数、615-瞬态修正NH3量以及616-添蓝需求量。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0031]如图1所示:为了能实现两种SCR后处理系统的有效集成，本发明包括电控单元101;所述电控单元101上连接有非空气辅助装置以及空气辅助装置，电控单元101内设置用于控制非空气辅助装置、空气辅助装置工作状态的SCR后处理模块104，电控单元101通过SCR后处理模块104与环境温度传感器112、催化器上游温度传感器113以及NOx传感器114连接；
电控单元101接收选择切换信号，并根据所述选择切换信号通过SCR后处理模块104选择需要使用的非空气辅助装置或空气辅助装置；SCR后处理模块104根据环境温度传感器112检测的环境温度、催化器上游温度传感器113检测的催化器上游温度、NOx传感器114检测的NOx浓度以及电控单元101确定的当前发动机工况产生辅助装置控制信号，以使得选择确定的非空气辅助装置或空气辅助装置根据辅助装置控制信号进入所需的工作状态。
[0032 ]具体地，电控单元101可以采用本技术领域常用的结构形式，电控单元1I与发动机间的具体配合过程为本领域人员所熟知。SCR后处理模块104位于电控单元101内，非空气辅助装置、空气辅助装置同时与SCR后处理模块104连接，且SCR后处理模块104与环境温度传感器112、催化器上游温度传感器113以及NOx传感器114连接，从而能配合形成所需的非空气辅助系统(即NoAir系统)以及空气辅助系统(S卩Air系统)。但在具体实施或具体使用时，根据实际使用需求等，电控单元101会使得SCR后处理模块104与非空气辅助装置配合形成非空气辅助系统，或使得SCR后处理模块104与空气辅助装置配合形成空气辅助系统，从而能便于快速选择具体使用的非空气辅助系统或空气辅助系统，提高使用的便捷性以及适应性。
[0033]电控单元101接收选择切换信号，以根据所述选择切换信号使得SCR后处理模块104与非空气辅助装置配合形成非空气辅助系统，或SCR后处理模块104与空气辅助装置配合形成空气辅助系统。当电控单元101根据选择切换信号选择形成非空气辅助系统或空气辅助系统后，所选定的非空气辅助系统或空气辅助系统在使用过程中保持不变。
[0034]在对SCR进行处理时，SCR后处理模块104根据环境温度传感器112检测的环境温度、催化器上游温度传感器113检测的催化器上游温度、NOx传感器114检测的NOx浓度以及电控单元101确定的当前发动机工况产生辅助装置控制信号，以使得选择确定的非空气辅助装置或空气辅助装置根据辅助装置控制信号进入所需的工作状态，即非空气辅助系统或空气辅助系统进行所需的处理。
[0035]进一步地，所述电控单元101内还包括FIE燃油系统102以及通讯单元103;
所述非空气辅助装置包括与SCR后处理模块104连接的NoAir系统添蓝供给模块105以及NoAir系统添蓝计量模块106，所述NoAir系统添蓝计量模块106与NoAir系统添蓝供给模块105以及NoAir系统催化器107连接；
所述空气辅助装置包括与SCR后处理模块104连接的Air系统添蓝供给模块108，所述Air系统添蓝供给模块108与Air系统压缩空气装置110以及Air系统添蓝计量模块109连接，所述Air系统添蓝计量模块109与Air系统催化器111连接。
[0036]本发明实施例中，FIE燃油系统102主要负责对电控发动机本身的运行情况进行控制，当发动机运行产生一定的NOx气体排放污染物后，需要SCR后处理模块104配合非空气辅助装置或空气辅助装置完成大部分NOx气体的催化转化处理;另外，冷却液温度、大气压力、进气压力、钥匙开关、蓄电池电压等传感信号，当前的发动机工况(发动机转速、循环喷油量)等，也由FIE燃油系统102采集、判断及输出给SCR后处理模块104使用。FIE燃油系统102具体工作原理以及过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0037]通讯单元103主要负责将NOx传感器114探测并通过CAN总线传送的标准报文信号进行解析，使电控单元101实时获取当前发动机工况下的NOx气体排放污染物浓度值，进而合理控制最佳添蓝喷射量，通讯单元103具体工作原理以及工作过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0038]具体实施时，FIE燃油系统102、通讯单元103、SCR后处理装置104等模块配合组成电控单元1I，并使电控发动机达到国IV及以上排放标准。
[0039]本发明实施例中，NoAir系统添蓝供给模块105、NoAir系统添蓝计量模块106以及NoAir系统催化器107构成非空气辅助装置，SCR后处理模块104控制NoAir系统添蓝供给模块105以及NoAir系统添蓝计量模块106将定时、定量的添蓝喷射到NoAir系统催化器107内进行催化还原反应。一般地，NoAir系统添蓝供给模块105、NoAir系统添蓝计量模块106内包含添蓝罐、添蓝回流管路、添蓝吸液管路以及添蓝压力管路等，NoAir系统添蓝供给模块105通过添蓝吸液管路从添蓝罐中吸取添蓝，并通过添蓝回流管路将多余的添蓝回流到添蓝罐中，添蓝供给模块105通过添蓝压力管路将添蓝传送到NoAir系统添蓝计量模块106，具体的工作过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0040]Air系统压缩空气装置110、Air系统添蓝供给模块108、Air系统添蓝计量模块109以及Air系统催化器111构成空气辅助装置，SCR后处理模块104控制Air系统添蓝供给模块108将Air系统压缩空气装置110中的压缩空气，并通过Air系统添蓝计量模块109将定时定量的添蓝喷射到Air系统催化器111内，以进行催化还原反应。一般地，Air系统添蓝供给模块108、Air系统添蓝计量模块109、Air系统压缩空气装置110间也包含添蓝罐、添蓝回流管路、添蓝吸液管路等，Air系统添蓝供给模块108通过添蓝吸液管路从添蓝罐中吸取添蓝，并通过添蓝回流管路将多余的添蓝回流到添蓝罐中，Air系统压缩空气装置110将压缩空气传送到Air系统添蓝供给模块108，Air系统添蓝供给模块108将压缩空气和添蓝混合后传送到Air系统添蓝计量模块109。
[0041]如图2所示，所述SCR后处理模块104包括初始化模块201以及与所述初始化模块201连接的露点检测模块211，所述初始化模块201还通过切换开关212分别与NoAir系统工况模块203、Air系统工况模块204连接，NoAir系统工况模块203、Air系统工况模块204与低温加热模块205连接，低温加热模块205与喷射量计算模块206连接，喷射量计算模块206与NoAir系统喷射控制模块207以及Air系统喷射控制模块210连接，NoAir系统喷射控制模块207还通过NoAir系统压力控制模块与电磁反抽栗控制模块209连接。
[0042]本发明实施例中，切换开关212的控制端与系统切换模块202连接，所述系统切换模块202根据电控单元101的选择切换信号实现切换开关212的状态切换，切换开关212切换时，能实现初始化模块201与NoAir系统工况模块203或Air系统工况模块204的连接。
[0043]具体地，通过NoAir系统工况模块203、低温加热模块205、喷射量计算模块206、NoAir系统喷射控制模块207、NoAir系统压力控制模块208、电磁反抽栗控制模块209以及露点检测模块211配合，以实现对非空气辅助装置工作状态的控制；通过Air系统工况模块204、低温加热模块205、喷射量计算模块206、Air系统喷射控制模块210以及露点检测模块211配合，以实现对空气辅助装置工作状态的控制。即SCR后处理模块104对非空气辅助装置或空气辅助装置控制时，共用低温加热模块205、喷射量计算模块206以及露点检测模块211，因此，对低温加热模块205、喷射量计算模块206以及露点检测模块211开发及标定时，需要使得低温加热模块205、喷射量计算模块206以及露点检测模块211同时满足对非空气辅助装置、空气辅助装置的工作要求。
[0044]本发明实施例中，露点检测模块211主要用于对NOx传感器114的露点检测功能，用于保护NOx传感器114在自加热前，NOx传感器114附近需处于不存在冷凝水珠的状态，避免冷凝水珠滴落到高温的NOx传感器114上对传感器造成的损坏。具体实施时，根据经验数据或发动机实测数据，当催化器上游温度传感器113探测的催化器上游温度(即发动机排气温度值)达到设定限值并维持一定时间后，电控单元101可认为传感器附近已不存在冷凝水珠。
[0045]低温加热模块205主要用于在低温环境下，根据环境温度传感器112实测当前的环境温度值，在实施添蓝喷射前，对添蓝罐、添蓝管路、添蓝供给模块等进行适当的加热控制，以确认添蓝喷射功能正常执行进行准备。喷射量计算模块206主要用于精确控制最佳添蓝喷射量，使匹配SCR后处理系统的样机或样车能够满足预定的NOx排放标准限制。
[0046]在NoAir系统中，NoAir系统压力控制模块208控制NoAir系统添蓝供给模块105从添蓝罐中吸取添蓝，并根据添蓝需求量616来控制添蓝压力管路内部压力，即NoAir系统添蓝供给模块105到NoAir添蓝计量模块106之间的管路，从而根据添蓝需求量616控制NoAir添蓝计量模块106的开启占空比，将添蓝需求量616定量的喷射到NoAir系统催化器107。在Air系统中，Air系统添蓝供给模块108根据添蓝需求量616通过添蓝吸液管路从添蓝罐中吸取添蓝，并将定量的添蓝和压缩空气通过Air系统添蓝计量模块109喷射到Air系统催化器111。
[0047]如图3所示，所述NoAir系统工况模块203包括NoAir初始化工况301、准备工况302、无压力工况303、压力控制工况306、倒抽工况307以及NoAir停机工况308。
[0048]本发明实施例中，在钥匙开关上电后，初始化模块201会对系统进行初始化，在通过系统切换模块202选择NoAir系统工况模块203时，NoAir系统工况模块203根据逻辑状态流来实现工况判断及切换，NoAir系统工况模块203，主要由NoAir初始化工况301、准备工况302、无压力工况303、压力控制工况306、倒抽工况307和NoAir停机工况308组成，这些状态之间的逻辑关系如下:
NoAir初始化工况301主要是对NoAir系统上电自检和系统使能的判断，若此时系统使能为NoAir系统，即可切换到准备工况302;具体地，当通过选择切换信号选择为非空气辅助系统状态时，即NoAir系统使能，具体将NoAir系统使能以及使能判断的过程均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0049]准备工况302中，需判断上电自检时NoAir系统是否存在某种故障，若不存在故障，则进入无压力工况303;若存在故障，则进入倒抽工况307;本发明实施例中，所述存在的故障一般是指系统涉及到的传感器、执行器的电气类故障(对电源短路、对地短路、开路故障)，具体判断是否存在故障的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0050]在无压力工况303中，需要判断此时NoAir系统是否需要加热(是否需要加热可根据环境温度、冷却液温度等温度条件来综合判断，具体判断过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述)，若需要加热，即NoAir需要加热304状态，待系统解冻完成后，即可进入压力控制工况306 ；若不需要加热，即NoAir需要加热状态305，可直接进入压力控制工况306 ；若在无压力工况303中，NoAir系统存在故障，则直接进入倒抽工况307;
在压力控制工况306中，会对系统的喷射量计算模块206、NoAir喷射控制模块207、NoAir压力控制模块208进行控制；当NoAir系统断电或NoAir系统存在故障，则进入倒抽工况307;
在倒抽工况307中，主要是对NoAir系统中的电磁反抽栗控制模块209进行控制，电磁反抽栗控制模块209控制电磁反抽栗将添蓝压力管路内的添蓝反抽回到添蓝罐;待倒抽完毕后，NoAir系统会进入NoAir停机工况308;
若在倒抽工况307中，NoAir系统重新上电且NoAir系统中的不存在故障或故障已修复，则进入准备工况302;在NoAir停机工况308中，即NoAir系统可随时断电。
[0051 ]在无压力工况303中，会判断此时NoAir系统是否需要加热，若需要加热，则低温加热模块205则在整个系统控制过程中都起作用，若不需要加热，则低温加热模块205则在整个系统控制过程中都不起作用；在压力控制工况306中，需要控制喷射量计算模块206、NoAir喷射控制模块207、NoAir压力控制模块208、露点检测模块211等四个模块，而在倒抽工况307中，则只需控制电磁反抽栗控制模块209。
[0052]如图4所示，所述Air系统工况模块204包括Air初始化工况401、预注工况404、喷射工况405、吹扫工况406以及Air停机工况407。
[0053]本发明实施例中，在钥匙开关上电后，初始化模块201会对系统进行初始化，在通过系统切换模块202选择oAir系统工况模块204时，Air系统工况模块204根据逻辑状态流来实现工况判断及切换，Air系统工况模块204中，主要由Air初始化工况401、预注工况404、喷射工况405、吹扫工况406和Air停机工况407组成，这些状态之间的逻辑关系如下:
Air初始化工况401主要是对Air系统上电自检和系统使能的判断，若此时系统使能为Air系统，首先需要判断此时Air系统是否需要加热，若需要加热，即处于Air需要加热402状态，待系统解冻完成后，即可进入预注工况404;若不需要加热，即处于Air不需要加热403状态，可直接进入预注工况404;若Air系统存在故障，进入停机工况407;
在预注工况404中，若预注成功(具体实施时，若Air系统添蓝供给模块108中的压力传感器的值超过开启限值，则预注成功，否则为预注不成功，具体判断预注的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述)，则直接进入喷射工况405;若预注不成功，则进入吹扫工况406;在喷射工况405中，控制Air喷射控制模块207，当Air系统断电或Air系统出现部分故障时，Air系统会进入吹扫工况406;若Air系统出现较为严重的故障时，会直接进入Air停机工况407;
在吹扫工况406中，Air系统控制添蓝供给模块进行吹扫动作，当吹扫完成后，Air系统会进入Air停机工况407;在Air停机工况407中，可随时断电；若此时Air系统重新上电，且不存在故障或故障已修复，则进入Air初始化工况401。
[0054]在Air初始化工况401，判断此时Air系统是否需要加热，若需要加热，则低温加热模块205则在整个系统控制过程中都起作用，若不需要加热，则低温加热模块205则在整个系统控制过程中都不起作用;在喷射工况405中，需要控制喷射量计算模块206、Air喷射控制模块210、露点检测模块211等三个模块，判断是否需要加热的过程以及具体相关的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0055]如图5所示，所述低温加热模块205包括低温加热判断模块506、添蓝罐加热模块
507、添蓝回流管路加热模块508、添蓝吸液管路加热模块511、添蓝供给模块加热模块515以及添蓝压力管路加热模块518。
[0056]本发明实施例中，低温加热模块205主要由低温加热判断模块506、添蓝罐加热模块507、添蓝回流管路加热模块508、添蓝吸液管路加热模块511、添蓝供给模块加热模块515、添蓝压力管路加热模块518组成；其中，添蓝罐加热模块507、添蓝回流管路加热模块
508、添蓝吸液管路加热模块511同时满足NoAir系统、Air系统共用，具体地，
在低温加热判断模块506中，根据系统上电后的环境温度501、添蓝温度502、蓄电池电压503、冷却液温度504和添蓝喷射量505等判断出各模块的加热使能。由于添蓝在低于-11°(:时会结冰，因此在低温时需要对系统进行加热，根据当前系统的环境温度501、添蓝温度502、冷却液温度504等对添蓝罐的加热判断，根据当前系统的环境温度501、添蓝温度502、蓄电池电压503、添蓝喷射量505等对添蓝管路和添蓝供给模块进行加热判断，具体判断过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0057]添蓝罐加热模块507需根据添蓝温度502来控制加热的开启和关闭；添蓝回流管路加热模块508为两个系统的共用模块，包括添蓝回流管路解冻模块509以及添蓝回流管路保温模块510，需根据环境温度501、添蓝温度502、蓄电池电压503和添蓝喷射量505等来控制加热的开启和关闭，具体地，解冻时各部件采用一个较大的加热驱动电流，解冻完成后，即进入保温模式，判断解冻完成是通过进入解冻模式的时间来判断，而解冻的时间则是标定数据。保温时只需维持在保温温度即可，其只需要一个相对较小的加热驱动电流，具体解冻、保温的等过程均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0058]添蓝吸液管路加热模块511为两个系统的共用模块，包括添蓝吸液管路解冻模块512和添蓝吸液管路保温模块513，需根据环境温度501、添蓝温度502、蓄电池电压503和添蓝喷射量505等来控制加热的开启和关闭。
[0059]添蓝供给模块加热模块515为NoAir系统模块，由NoAir系统状态514使能，包括添蓝供给模块解冻模块516和添蓝供给模块保温模块517，需根据环境温度501、添蓝温度502、蓄电池电压503和添蓝供给模块内部温度传感器等来控制加热的开启和关闭；添蓝压力管路加热模块518为NoAir系统模块，由NoAir系统状态514使能，包括添蓝压力管路解冻模块519和添蓝压力管路保温模块520，需根据环境温度501、添蓝温度502、蓄电池电压503和添蓝喷射量505等来控制加热的开启和关闭。
[0060]本发明实施例中，添蓝罐加热模块507、添蓝回流管路解冻模块509、添蓝吸液管路解冻模块512、添蓝供给模块解冻模块516、添蓝压力管路解冻模块519均与解冻判断模块521连接，解冻判断模块521与系统解冻完成确定模块522连接。系统解冻完成确定模块522主要是用来表示系统已解冻完成，允许进行喷射量计算。添蓝罐加热是通过冷却液加热，即热交换的方式，添蓝回流管路、添蓝吸液管路、添蓝供给模块、添蓝压力管路的加热是电加热，保温模块一般是确保添蓝回流管路、添蓝吸液管路、添蓝供给模块、添蓝压力管路的内部温度稳定在一个温度区间。
[0061 ]如图6所示，所述喷射量计算模块206确定添蓝喷射量的过程为:
步骤1、根据发动机转速601以及循环喷油量602查脉谱，以获取发动机的原机NOx浓度603，并经过环境修正后，得到原机环境修正NOx浓度606;
本发明实施例中，在对原机NOx浓度603进行环境修正时，根据冷却液温度604查脉谱获取冷却液温度修正系数604，并根据进气压力查脉谱获取进气压力修正系数605，利用冷却液温度修正系数604以及进气压力修正系数605对原机NOx浓度603修正后，得到原机环境修正NOx浓度606。
[0062]利用冷却液温度504、进气压力这两个参数来对添蓝喷射量进行修正，这里的修正指的是这两个参数分别查脉谱获得对应的修正系数，即获取冷却液温度修正系数604以及进气压力修正系数605，在具体修正时，将原机NOx浓度603分别与冷却液温度修正系数604、进气压力修正系数605相乘，后续的修正均是指将获取对应的修正系数与对应的待修正参数进行相乘，后续的修正等过程均采用相同的修正方式，具体不再赘述。
[0063]步骤2、利用上述原机环境修正NOx浓度606，对NOx中NO2的比例进行修正，以确定NOx中NO与NO2的比例；
本发明实施例中，利用DPF(Diesel Particulate Filter柴油颗粒过滤器)/D0C(Diesel Oxidat1n Catalyst柴油氧化催化剂)对NOx中NO2比例的修正607，即根据当前后处理系统采取的DPF/D0C方案，对NOx中NO2比例做修正；利用催化器上游温度对NOx中的NO2比例的修正608，即根据当前催化器上游温度查脉谱获得NOx中勵2比例的修正系数，获取NOx中NO2比例的修正系数后，进行具体的修正过程参考上述说明，此处不再赘述。
[0064]步骤3、根据上述修正后确定NOx中NO与NO2的比例，确定NH3量609，并对所述NH3量609进行环境条件修正，以得到环境修正NH3量；
本发明实施例中，根据当前的大气压力查脉谱获取大气压力修正系数610，并根据当前添蓝温度查脉谱获取添蓝温度修正系数611，利用大气压力修正系数610、添蓝温度修正系数611对NH3量609进行环境条件修正，得到环境修正NH3量。
[0065]步骤4、对上述环境修正NH3量进行瞬态工况修正，以得到瞬态修正NH3量615;
本发明实施例中，根据发动机转速601以及循环喷油量602查脉谱获取当前发动机原机排气流量612，根据当前发动机原机排气流量612以及催化器上游温度传感器113检测的催化器上游温度613查脉谱获取瞬态修正系数614，利用瞬态修正系数614对环境修正NH3量进行瞬态工况修正后，得到瞬态修正NH3量615。步骤5、根据瞬态修正NH3量615确定添蓝需求量616。
[0066]具体实施时，根据瞬态修正NH3量615确定添蓝需求量616的过程为本技术领域人员所熟知，具体不再赘述。
[0067]根据上述说明，本发明基于工况判断以及模块化的SCR后处理集成控制方法，具体为:在电控单元101上同时连接有非空气辅助装置以及空气辅助装置，电控单元101内设置用于控制非空气辅助装置、空气辅助装置工作状态的SCR后处理模块104，电控单元101通过SCR后处理模块104与环境温度传感器112、催化器上游温度传感器113以及NOx传感器114连接；
电控单元101接收选择切换信号，并根据所述选择切换信号通过SCR后处理模块104选择需要使用的非空气辅助装置或空气辅助装置；SCR后处理模块104根据环境温度传感器112检测的环境温度、催化器上游温度传感器113检测的催化器上游温度、NOx传感器114检测的NOx浓度以及电控单元101确定的当前发动机工况产生辅助装置控制信号，以使得选择确定的非空气辅助装置或空气辅助装置根据辅助装置控制信号进入所需的工作状态。
[0068]具体地，所述电控单元101内还包括FIE燃油系统102以及通讯单元103;
所述非空气辅助装置包括与SCR后处理模块104连接的NoAir系统添蓝供给模块105以及NoAir系统添蓝计量模块106，所述NoAir系统添蓝计量模块106与NoAir系统添蓝供给模块105以及NoAir系统催化器107连接；
所述空气辅助装置包括与SCR后处理模块104连接的Air系统添蓝供给模块108，所述Air系统添蓝供给模块108与Air系统压缩空气装置110以及Air系统添蓝计量模块109连接，所述Air系统添蓝计量模块109与Air系统催化器111连接。
[0069]本发明通过模块化的设计能同时实现非空气辅助系统以及空气辅助系统，再通过基于逻辑状态流实现工况判断等组合功能设计、即实现非空气辅助系统、空气辅助系统的控制的集成化;最大限度的共用两套系统相同的部分，以减少标定人员的重复工作量;可满足同一台发动机灵活采用两种SCR后处理系统方案的要求，且可实现台架或整车试验中两种SCR后处理系统应用的快速选择及标定切换，安全可靠。
【主权项】
1.一种基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，包括电控单元(101);其特征是:所述电控单元(101)上连接有非空气辅助装置以及空气辅助装置，电控单元(101)内设置用于控制非空气辅助装置、空气辅助装置工作状态的SCR后处理模块(104)，电控单元(101)通过SCR后处理模块(104)与环境温度传感器(112)、催化器上游温度传感器(113)以及NOx传感器(I 14)连接； 电控单元(101)接收选择切换信号，并根据所述选择切换信号通过SCR后处理模块(104)选择需要使用的非空气辅助装置或空气辅助装置;SCR后处理模块(104)根据环境温度传感器(112)检测的环境温度、催化器上游温度传感器(113)检测的催化器上游温度、NOx传感器(I 14)检测的NOx浓度以及电控单元(101)确定的当前发动机工况产生辅助装置控制信号，以使得选择确定的非空气辅助装置或空气辅助装置根据辅助装置控制信号进入所需的工作状态。2.根据权利要求1所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是:所述电控单元(101)内还包括FIE燃油系统(102)以及通讯单元(103)； 所述非空气辅助装置包括与SCR后处理模块(104)连接的NoAir系统添蓝供给模块(105)以及NoAir系统添蓝计量模块(106)，所述NoAir系统添蓝计量模块(106)与NoAir系统添蓝供给模块(105)以及NoAir系统催化器(107)连接； 所述空气辅助装置包括与SCR后处理模块(104)连接的Air系统添蓝供给模块(108)，所述Air系统添蓝供给模块(108)与Air系统压缩空气装置(I 10)以及Air系统添蓝计量模块(109)连接，所述Air系统添蓝计量模块(109)与Air系统催化器(111)连接。3.根据权利要求1所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是:所述SCR后处理模块(104)包括初始化模块(201)以及与所述初始化模块(201)连接的露点检测模块(211)，所述初始化模块(201)还通过切换开关(212)分别与NoAir系统工况模块(203)、Air系统工况模块(204)连接，NoAir系统工况模块(203)、Air系统工况模块(204)与低温加热模块(205)连接，低温加热模块(205)与喷射量计算模块(206)连接，喷射量计算模块(206)与NoAir系统喷射控制模块(207)以及Air系统喷射控制模块(210)连接，NoAir系统喷射控制模块(207)还通过NoAir系统压力控制模块与电磁反抽栗控制模块(209)连接。4.根据权利要求3所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是:所述NoAir系统工况模块(203)包括NoAir初始化工况(301)、准备工况(302)、无压力工况(303)、压力控制工况(306)、倒抽工况(307)以及NoAir停机工况(308)。5.根据权利要求4所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是:在进入压力控制工况(306)时，利用喷射量计算模块(206)计算确定NoAir添蓝喷射量，NoAir系统喷射控制模块(207)以及NoAir系统压力控制模块(208)根据NoAir添蓝喷射量控制非空气辅助装置的工作状态，以使得当前发动机工况满足预定NOx排放标准限制。6.根据权利要求3所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是:所述Air系统工况模块(204)包括Air初始化工况(401)、预注工况(404)、喷射工况(405)、吹扫工况(406)以及Air停机工况(407)。7.根据权利要求6所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是:在进入喷射工况(405)时，利用喷射量计算模块(206)计算确定Air添蓝喷射量，Air系统喷射控制模块(210)根据Air添蓝喷射量控制空气辅助装置的工作状态，以使得当前发动机工况满足预定NOx排放标准限制。8.根据权利要求3所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是:所述低温加热模块(205)包括低温加热判断模块(506)、添蓝罐加热模块(507)、添蓝回流管路加热模块(508)、添蓝吸液管路加热模块(511)、添蓝供给模块加热模块(515)以及添蓝压力管路加热模块(518)。9.根据权利要求3所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是，所述喷射量计算模块(206)确定添蓝喷射量的过程为: 步骤1、根据发动机转速(601)以及循环喷油量(602)查脉谱，以获取发动机的原机NOx浓度(603)，并经过环境修正后，得到原机环境修正NOx浓度(606); 步骤2、利用上述原机环境修正NOx浓度(606)，对NOx中N02的比例进行修正，以确定NOx中NO与NO2的比例； 步骤3、根据上述修正后确定NOx中NO与NO2的比例，确定NH3量(609)，并对所述NH3量(609)进行环境条件修正，以得到环境修正NH3量； 步骤4、对上述环境修正NH3量进行瞬态工况修正，以得到瞬态修正NH3量(615); 步骤5、根据瞬态修正NH3量(615)确定添蓝需求量(616)。10.根据权利要求9所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是，步骤I中，在对原机NOx浓度(603)进行环境修正时，根据冷却液温度查脉谱获取冷却液温度修正系数，并根据进气压力查脉谱获取进气压力修正系数，利用冷却液温度修正系数以及进气压力修正系数对原机NOx浓度(603)修正后，得到原机环境修正NOx浓度(606)。11.根据权利要求9所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是，步骤3中，根据当前的大气压力查脉谱获取大气压力修正系数，并根据当前添蓝温度查脉谱获取添蓝温度修正系数，利用大气压力修正系数、添蓝温度修正系数对NH3量(609)进行环境条件修正，得到环境修正NH3量。12.根据权利要求9所述的基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制系统，其特征是，步骤4中，根据发动机转速(601)以及循环喷油量(602)查脉谱获取当前发动机原机排气流量(612)，根据当前发动机原机排气流量(612)以及催化器上游温度传感器(113)检测的催化器上游温度(613)查脉谱获取瞬态修正系数(614)，利用瞬态修正系数(614)对环境修正NH3量进行瞬态工况修正后，得到瞬态修正NH3量(615)。13.基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制方法，其特征是:在电控单元(101)上同时连接有非空气辅助装置以及空气辅助装置，电控单元(101)内设置用于控制非空气辅助装置、空气辅助装置工作状态的SCR后处理模块(104)，电控单元(101)通过SCR后处理模块(104)与环境温度传感器(112)、催化器上游温度传感器(113)以及NOx传感器(114)连接； 电控单元(101)接收选择切换信号，并根据所述选择切换信号通过SCR后处理模块(104)选择需要使用的非空气辅助装置或空气辅助装置;SCR后处理模块(104)根据环境温度传感器(112)检测的环境温度、催化器上游温度传感器(113)检测的催化器上游温度、NOx传感器(I 14)检测的NOx浓度以及电控单元(101)确定的当前发动机工况产生辅助装置控制信号，以使得选择确定的非空气辅助装置或空气辅助装置根据辅助装置控制信号进入所需的工作状态。14.根据权利要求13所述基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制方法，其特征是:所述电控单元(101)内还包括FIE燃油系统(102)以及通讯单元(103)连接；所述非空气辅助装置包括与SCR后处理模块(104)连接的NoAir系统添蓝供给模块(105)以及NoAir系统添蓝计量模块(106)，所述NoAir系统添蓝计量模块(106)与NoAir系统添蓝供给模块(105)以及NoAir系统催化器(107)连接；所述空气辅助装置包括与SCR后处理模块(104)连接的Air系统添蓝供给模块(108)，所述Air系统添蓝供给模块(108)与Air系统压缩空气装置(I 10)以及Air系统添蓝计量模块(109)连接，所述Air系统添蓝计量模块(109)与Air系统催化器(111)连接。15.根据权利要求13所述基于工况判断及模块化的SCR后处理集成控制方法，其特征是:所述SCR后处理模块(104)包括初始化模块(201)以及与所述初始化模块(201)连接的露点检测模块(211)，所述初始化模块(201)还通过切换开关(212)分别与NoAir系统工况模块(203)、Air系统工况模块(204)连接，NoAir系统工况模块(203)、Air系统工况模块(204)与低温加热模块(205)连接，低温加热模块(205)与喷射量计算模块(206)连接，喷射量计算模块(206)与NoAir系统喷射控制模块(207)以及Air系统喷射控制模块(210)连接，NoAir系统喷射控制模块(207)还通过NoAir系统压力控制模块与电磁反抽栗控制模块(209)连接。
【文档编号】F01N11/00GK106089379SQ201610396918
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日 公开号201610396918.1, CN 106089379 A, CN 106089379A, CN 201610396918, CN-A-106089379, CN106089379 A, CN106089379A, CN201610396918, CN201610396918.1
【发明人】杨建川, 王萧, 杨文燕
【申请人】无锡威孚高科技集团股份有限公司