一种尿素箱加热水阀控制方法及系统与流程

本发明涉及一种尿素箱加热水阀控制方法及系统。

背景技术：

为满足国四及更高排放要求，现有的柴油发动机通常采用SCR技术消除后处理尾气中的氮氧化物。SCR技术需要抽取尿素溶液对氮氧化物进行处理，但环境温度很低时，尿素溶液会结冰，为防止这种情况的发生，需要用发动机冷却水(80℃—90℃)来加热尿素溶液。目前的控制方式为：每次ECU((Electronic Control Unit)电子控制单元，是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机)上电后，加热水阀马上动作一次(在尿素结冰的情况下，尿素加热水阀会一直开启直到结冰的尿素溶液融化才关闭；在尿素不结冰的情况下，尿素加热水阀开启后几秒后再关上)。但尿素溶液并不需要始终被加热，当其温度达到较高(15℃)时，需要停止尿素溶液的加热，防止其变质。基于目前的加热方式，加热水阀的动作较为频繁，市场上已经发生了大量尿素箱加热水阀损坏的及尿素箱长时间加热导致尿素品质变差和尿素箱损坏的情况(尿素箱材料长时间在温度超过50℃的溶液内浸泡，使用寿命非常短)。另外，发动机冷却水中不可避免的含有金属屑及少量的沙砾和泥沙。若加热水阀动作过于频繁，则会增大因沉积的泥沙导致运动件关闭不严的概率。长年累月下去，如果运动件关闭不严，则发动机冷却水始终会加热尿素溶液，也会造成尿素溶液品质变差和尿素箱老化的后果。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种尿素箱加热水阀控制方法及系统，有效提高了尿素箱加热水阀和尿素箱的使用寿命，同时实现了对尿素溶液的智能加热。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

一种尿素箱加热水阀控制方法，其特征在于：首先测量环境温度，当环境温度小于标定温度时，认为尿素溶液结冰，此时ECU每上电一次加热水阀就打开一次，用于对尿素箱进行加热；当环境温度大于标定温度时，认为尿素溶液未结冰，此时设置ECU上电次数阈值，若ECU上电次数大于或等于上电次数阈值，则加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；若ECU上电次数小于上电次数阈值，则加热水阀不打开。

标定温度的范围为-5℃至-10℃。

将所述设置ECU上电次数阈值替换为设置ECU上电时间阈值；当环境温度大于标定温度时，认为尿素溶液未结冰，若ECU上电时间大于或等于上电时间阈值，则加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；若ECU上电时间小于上电时间阈值，则加热水阀不打开。

将所述设置ECU上电次数阈值替换为设置驾驶时间阈值；当环境温度大于标定温度时，认为尿素溶液未结冰，若驾驶时间大于或等于驾驶时间阈值，则加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；若驾驶时间小于驾驶时间阈值，则加热水阀不打开。

现在市场上用的柴油发动机ECU采用EDC17(或同一代产品)，其内部主芯片为ARM(32位)。ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元，是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。

本发明还包括一种尿素箱加热水阀控制系统：包括ECU和温度传感器；温度传感器用于测量环境温度；其测量结果与ECU的第一比较器端口相连，通过ECU的比较器端口比较环境温度与标定温度之间的大小；当环境温度小于标定温度时，ECU每上电一次加热水阀就打开一次；当环境温度大于或等于标定温度时，ECU的计数器端口启动，用于对ECU上电次数进行计数；其计数结果与ECU的第二比较器端口相连，比较ECU上电次数和上电次数阈值之间的大小，当ECU上电次数大于或等于上电次数阈值时，驱动加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；当ECU上电次数小于上电次数阈值时，加热水阀不打开。

当环境温度大于或等于标定温度时，ECU的计时器端口启动，用于对ECU上电时间进行计时；其计时结果与ECU的第二比较器端口相连，比较ECU上电时间和上电时间阈值之间的大小，当ECU上电时间大于或等于上电时间阈值时，驱动加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；当ECU上电时间小于上电时间阈值时，加热水阀不打开。

当环境温度大于或等于标定温度时，ECU的计时器端口启动，用于对驾驶时间进行计时；其计时结果与ECU的第二比较器端口相连，比较驾驶时间和驾驶时间阈值之间的大小，当驾驶时间大于或等于驾驶时间阈值时，驱动加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；当驾驶时间小于驾驶时间阈值时，加热水阀不打开。

温度传感器采用发动机内自带温度传感器，如环境温度传感器、尿素液位温度传感器；进气温度传感器；尿素泵温度传感器；机油、燃油、水温及后处理部件上的测量温度的传感器。每台刚出厂的柴油发动机中都具有上述温度传感器，属于柴油发动机的标配。

本发明的有益效果：

(1)当环境温度高于标定温度时，根据ECU上电次数、ECU上电时间或驾驶时间控制加热水阀的动作，不仅可以大大延长尿素加热水阀的使用寿命。还可以防止加热水阀长时间不动而被卡住。

(2)根据ECU上电次数、ECU上电时间或驾驶时间控制加热水阀的动作，减少了水阀运动件的磨损，也降低了运动件关闭不严的概率。

(3)当环境温度高于标定温度时，不对尿素溶液加热，从而防止了尿素溶液的变质。

(4)当环境温度高于标定温度时，不对尿素溶液加热，从而防止了尿素箱的老化。

(5)采用发动机内自带的ECU和温度传感器，不添加额外的硬件，节省了硬件成本。

附图说明

图1为现有的加热水阀控制方法示意图；

图2为本发明的加热水阀控制控制方法原理示意图；

图3为本发明的方法流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

现有的加热水阀控制方式为：为防止加热水阀长时间不动作而被卡住，ECU一上电便有加热水阀动作请求的指令，如图1所示。当环境温度较高时，加热水阀会马上关闭；当环境温度较低时，加热水阀会直到尿素箱内的尿素融化后才关闭。

本发明的加热水阀控制原理如图2所示：

一种尿素箱加热水阀控制方法，首先测量环境温度，当环境温度小于标定温度时，认为尿素溶液结冰，此时ECU每上电一次加热水阀就打开一次，用于对尿素箱进行加热；当环境温度大于标定温度时，认为尿素溶液未结冰，此时设置ECU上电次数阈值，若ECU上电次数大于或等于上电次数阈值，则加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；若ECU上电次数小于上电次数阈值，则加热水阀不打开。

因标准尿素溶液(浓度32.5％)的结冰温度为-11℃，考虑传感器精度和偏差，标定温度的值建议在-5℃至-10℃之间。

可以将所述设置ECU上电次数阈值替换为设置ECU上电时间阈值；当环境温度大于标定温度时，认为尿素溶液未结冰，若ECU上电时间大于或等于上电时间阈值，则加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；若ECU上电时间小于上电时间阈值，则加热水阀不打开。

还可以将所述设置ECU上电次数阈值替换为设置驾驶时间阈值；当环境温度大于标定温度时，认为尿素溶液未结冰，若驾驶时间大于或等于驾驶时间阈值，则加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；若驾驶时间小于驾驶时间阈值，则加热水阀不打开。

基于上述方法的一种尿素箱加热水阀控制系统：包括ECU和温度传感器。温度传感器用于测量环境温度；其测量结果与ECU的第一比较器端口相连，通过ECU的比较器端口比较环境温度与标定温度之间的大小；当环境温度小于标定温度时，ECU每上电一次加热水阀就打开一次；当环境温度大于或等于标定温度时，ECU的计数器端口启动，用于对ECU上电次数进行计数；其计数结果与ECU的第二比较器端口相连，比较ECU上电次数和上电次数阈值之间的大小，当ECU上电次数大于或等于上电次数阈值时，驱动加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；当ECU上电次数小于上电次数阈值时，加热水阀不打开。

当环境温度大于或等于标定温度时，ECU的计时器端口启动，用于对ECU上电时间进行计时；其计时结果与ECU的第二比较器端口相连，比较ECU上电时间和上电时间阈值之间的大小，当ECU上电时间大于或等于上电时间阈值时，驱动加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；当ECU上电时间小于上电时间阈值时，加热水阀不打开。

当环境温度大于或等于标定温度时，ECU的计时器端口启动，用于对驾驶时间进行计时；其计时结果与ECU的第二比较器端口相连，比较驾驶时间和驾驶时间阈值之间的大小，当驾驶时间大于或等于驾驶时间阈值时，驱动加热水阀打开，用于防止加热水阀长时间不动作而被卡住；当驾驶时间小于驾驶时间阈值时，加热水阀不打开。

温度传感器采用发动机内自带温度传感器，如环境温度传感器、尿素液位温度传感器；进气温度传感器；尿素泵温度传感器；机油、燃油、水温及后处理部件上的测量温度的传感器。每台刚出厂的柴油发动机中都具有上述温度传感器，属于柴油发动机的标配。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。