专利名称：排气管线中反应物分配回路的管理系统的制作方法
技术领域：
本发明请求2007年8月3日提出的法国专利申请0756936的优先权，其内容(描
述、权利要求书和附图)通过引用包括在本文中。 本发明涉及排气管线中反应物分配回路的控制。
背景技术：
由汽车发动机，柴油发动机或汽油发动机燃烧产生的污染物质，占多数地是未燃 尽的碳氢化合物HC、氮氧化物( 一氮氧化物NO和二氮氧化物N02， 一般总称为NOx)，碳氧化 物(一碳氧化物CO)和在贫油燃烧的柴油机和直喷式汽油机的情况下碳的固体颗粒。
直接喷射碳氢燃料和把废气重新部分地引入发动机的系统，可以减少同一燃烧室 中某些污染物质的形成，但是为了满足越来越严格的环境标准，废气的后处理系统还是必 不可少的。 基本上，在商用汽车上，内燃机废气的处理至今基本上只限于催化转换器在汽油 发动机上的利用和颗粒过滤器在柴油发动机上的利用。催化转换器在减少未燃尽的碳氢化 合物(HC)和一碳氧化物的排放上是非常有效的；颗粒过滤器对碳颗粒排放的积存和破坏 是非常有效的。为了控制NOx的排放，人们在汽油发动机上一般以使用三元催化器，但若空 气_碳氢燃料混合物是贫混合物，正如在柴油发动机上一般如此，则这种类型的催化剂实 际上失去所有效率。 因此，针对这后一种情况，人们开发了其他解决方案，其中有一种称为SCR催化 (选择性催化还原)的方法，其原理是，在特定催化剂存在的情况下，通过还原剂的作用，选 择性将NOx还原成氮和水。 于是，在诸如以贫混合物工作的发动机的废气这样的含有过剩空气的介质中进行 还原，该还原剂一般是氨。氨可能通过诸如尿素等反应物的化学分解带入，尿素从以水混合 物的形式储存的特定容器喷入排气管线。 为了保证汽车充分独立性，该容器应该有足够的容积，例如，20多立升。另一方面， 它不宜放置在发动机舱中，也不宜放置在汽车车厢内，一般主张把它在汽车后部设置的储 存单元，在行李箱中或其下面，大部分汽车的发动机设置在前罩下。 这样地安排在汽车的后部，因而该储存单元远离控制发动机的计算机。不过，反应 物的喷入应该在与储存单元相联系的排气管线中喷射装置的完美地加以管理，而且这要考 虑到汽车的行走状态，而这据认为要与发动机控制专用计算机连接。 管理反应物的喷射用的大量的电气部件，特别是泵、压力传感器、电动阀、液 位传感器、温度传感器、喷嘴和加热电阻，因为在尿素的情况下，该商售反应物，名称为 "Adblue"，在-irC的温度下冻结。所有这些部件都由SCR系统的电子管理模块根据来自控 制发动机的计算机的信息进行控制，显然要有大量的电连接，此外还要注意，在汽车上该系 统的这些关键部件实际上可能相距颇远。 为了安装这些装置，已经提出两种类型的体系结构
按照这些概念中的第一个，利用内燃机的控制模块完成废气处理的不同功能，避 免利用专用于SCR系统管理的电子模块。这个概念意味着要显著增加控制发动机的计算机 的连接器，以便集成与系统的不同部件交换的不同的输入和输出信号。发动机控制模块一 般位于汽车发动机舱的一侧，而处理废气用的SCR系统所包括的装置一般处于汽车后部，
这种体系结构意味着在汽车前部和后部之间要有大量的电线束，这招致附加的重量、非常 大的系统成本，特别是电线束本身的开发和制造费用和装配成本都是不可忽略的。
按照这些可能的体系结构中的第二个，利用特定的控制单元处理废气处理的不同 功能，以及用于控制该系统所有不同的传感器和致动器。该特定控制单元与发动机控制模 块连接，以便交换反应物的喷射管理所需要的来自发动机的信息。因而，这个概念意味着开 发一个控制反应物喷射的特定控制单元，除特定控制单元开发成本外，为了容易接近该特 定的控制单元，还会引起装配成本和布线成本，在某种情况下至少带来车身、车厢或者汽车 其他部件变化的开销、其定位等等问题。
发明内容
本发明的目的是提出一个简单的，因而，就开发费用和装配成本而言成本较低的 概念。 本发明的目的用一个发动机排气管线中的反应物分配回路的管理系统达到，所述
回路包括容器、喷射装置、反应物调制装置、专门用来测定分配回路状态和反应物状态的代
表性参数的传感器，用控制单元根据分配回路的状态、反应物的状态和从由发动机控制模
块确定的发动机参数进行控制，用于对喷射装置的状态进行指令的致动器。 按照本发明，该管理系统的控制单元集成在发动机控制单元中，还在于该系统包
括数/模接口 ，用以处理安装在反应物容器附近并用多路切换的数字链路与发动机控制模
块连接的传感器和致动器的模拟信号。 于是，按照本发明的管理系统允许只用一个控制单元，发动机控制模块，和仅一条 传输线束，多路切换的数字接口 。在分配回路上的数/模接口只起由发动机控制模块控制 的从属的作用。该体系结构对远离控制发动机的控制模块的分配系统特别有利。
本发明的装置包括专用于不同的处理装置功能的不同的装置，形成机械装置和电 子电路接口 。电子电路接口从发动机控制模块接收用于机械致动器的控制信号，并由此产 生这些致动器的控制电信号。另一方面，电子电路接口对来自不同的传感器的模拟信号和 不同的传感器和致动器的诊断信息进行数据采集，并向发动机控制没空送回传感器测量值 和对不同的传感器和致动器的诊断状态有代表性的数字信息。 按照本发明处理装置的所有控制策略，最好都用一个集成在发动机控制模块中的
特定软件实现，本发明的装置的电子电路接口简单地起由发动机控制模块的从属作用，这
样就可以免去车上安装第二台控制模块的必要性，但仍允许消除大量的电线束。 由于本发明的这个装置概念，对废气处理起作用的不同的部件之间的连接大大简化。 另一方面，本发明的装置概念简化了把废气处理集成在汽车的不同部件中的工 作，通过省去一台附加的控制模块和限制不同的电气和机械机构之间附加的电线数量，与 其他概念相比，这代表成本、重量、质量和可靠性方面不可忽略的增益。
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按照可能的不同的实施方式，本发明同样涉及下文中单独地或按照所有可能的技 术结合考虑的特征 參多路切换链路是反应物分配回路专用的；
參多路切换数字链路是一个CAN网络； 參该分配系统包括至少一个容器中反应物的温度传感器；
參反应物调制装置包含加热装置； 本发明的目的同样用包括按照本发明的控制系统的汽车达到，其中该容器固定在 汽车行李箱中或其附近。 从下面参照唯一的附图对本发明装置的实施模式进行的描述，可以看出本发明的 其他特征和优点。
该唯一的附图表示按照本发明一个推荐的实施例的内燃机排气管线中反应物分 配回路控制系统原理的示意图。
具体实施例方式
该分配回路包括定量地喷入废气中的反应物的容器1。为了用SCR催化还原NOx， 该容器有约25立升的容积，约为一个车轮的容积，并配备得远离罩下区域(发动机舱)，例 如，在行李箱附近或其中的B区中。 该分配回路包括喷射装置3，能够在容器1中提取一定数量的反应物，并将其喷入 废气中。为此，喷射装置3，例如，包括一个定量泵，根据喷射回路中的压力需求进行控制； 和喷嘴，喷入要求数量的反应物。在图1中，用从泵3开始的箭头符号表示向把反应物喷入 废气的部位发送一部分反应物。 如上所述，反应物基于在-irc温度下冻结的尿素，因而该分配回路包括不同点上
的特定数量的反应物调制装置，例如，加热装置(8)，用以加热容器中的反应物；和辅助加 热装置，用来加热容器(9)和排气管线中喷入点之间的管道和/或用以加热该泵(7)。温度 传感器用来确定加热的需求。 该分配回路一般还有其他传感器，例如，该容器中反应物的液位传感器和压力传 感器，在图1中，所有传感器用引用符号2标识。 另一方面，准确地对喷射的反应物数量进行定量的分配泵和喷嘴，装备有本专业 技术人员众所周知的特定致动器。 所有这些传感器和致动器一般均以模拟方式运行，从传感器接收的信号用例如， 安排在该容器上的电子电路接口 4转换为数字信号。该电子电路接口还用来把数字信号转 换为不同的致动器用的模拟信号。 接口 4用以多路切换链路的形式表示的数字链路6连接到发动机计算机5。于是， 分配系统上采集的所有信号发送到发动机控制模块，或者更准确地说适宜于处理信号的在 发动机控制模块中的软件模块。另外，还以某些发动机控制模块中已知的发动机参数的函 数进行数据处理，该参数诸如，例如喷射的碳氢燃料数量、新鲜空气数量、在汽缸中接受的 循环气体数量、发动机状态、要求扭矩等进行，换句话说，一系列参数，由此出发人们可以估
5计可能的处理需求，尤其是根据在发动机试验台上进行大量的试验 确定的特性曲线，在试验期间可以测量污染物质的排放。 同样，泵7的加热、容器8的加热和管道9的加热功能都是反应物调制所需要的。
因而，按照本发明，准确地说，就在发动机控制模块上进行信息的实际处理。发动 机控制模块反过来通过唯一的多路切换链路向数字接口发送该系统不同的致动器用的信 号，数字信号转换为模拟信号，以满足这个接口的需要。
权利要求
发动机排气管线中反应物分配回路的控制系统，所述回路包括容器(1)、喷射装置(3)、反应物调制装置、适于测定代表分配回路状态的和反应物的状态的参数的传感器、和控制调制装置和喷射装置的致动器，由控制单元根据分配回路的状态和反应物的状态以及由发动机控制模块(5)确定的发动机参数进行控制，其特征在于，该控制单元集成在发动机控制模块(5)中，还在于该系统包括数/模接口(4)，用以处理来自传感器(2)和致动器(3，7，8，9)的模拟信号，安装在容器(1)的附近，并以多路切换数字链路(6)连接到发动机控制模块。
2. 按照权利要求1的系统，其特征在于，所述链路是反应物分配回路专用的。
3. 按照权利要求1或2的系统，其特征在于，所述多路切换数字链路是CAN网络。
4. 按照上述权利要求中一项的系统，其特征在于，所述反应物是NOx还原剂。
5. 按照上述权利要求中一项的系统，其特征在于，它包括至少一个用于在容器中的反 应物的温度传感器。
6. 按照上述权利要求中一项的系统，其特征在于，该反应物调制装置包括加热装置。
7. 包括安装在发动机舱中的发动机和按照权利要求1至6中任何一项的控制系统的车 辆，其特征在于，该反应物容器安装在汽车行李箱中或其附近。
全文摘要
本发明涉及发动机排气管线中反应物分配回路的管理系统，所述回路包括容器(1)、喷射装置(3)、反应物调制装置、专门用来测定分配回路的和反应物的状态的代表性参数的传感器、控制调制装置和喷射装置的致动器，由计算单元根据分配回路的和反应物的状态及发动机控制单元(5)测定的发动机参数进行控制，其特征在于，该计算单元集成在发动机控制单元(5)中，还在于，该系统(5)包括数/模接口，用以处理安装在容器(1)附近的传感器(2)和致动器(3，7，8，9)的模拟信号，并用多路切换的数字链路(6)与发动机控制单元连接。
文档编号F01N3/20GK101784768SQ200880101857
公开日2010年7月21日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年8月3日
发明者A·萨格, X·赛迪洛特 申请人:标致·雪铁龙汽车公司