CN203035321U - 一种即插即用的尿素喷射控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种即插即用的尿素喷射控制系统，ECU根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算需要喷射的尿素喷射量；并将计算的尿素喷射量通过CAN总线发送给DCU；DCU根据接收的尿素喷射量控制尿素的喷射。由ECU来完成尿素喷射量的计算，DCU只需要根据ECU发送的尿素喷射量来执行尿素的喷射即可。即DCU仅是执行器，不再需要进行尿素喷射量的计算，相应地，与尿素喷射量有关的数据也不再接收，而是转由ECU接收。这样，当切换后处理系统（包括DCU）时，不需要对DCU中的后处理数据进行重新标定，可以直接切换使用，从而实现即插即用的模式。为生产和后续管理带来了极大的便利。

Description

一种即插即用的尿素喷射控制系统

技术领域

本实用新型涉及发动机尾气处理技术领域，特别涉及一种即插即用的尿素喷射控制系统。 

背景技术

选择性催化还原（SCR，Selective Catalytic Reduction）技术是消除柴油机排气中氮氧化物的主要后处理技术之一。 

根据功能SCR系统主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元三部分。 

SCR系统的控制单元与发动机的控制单元（ECU）集成在一起，主要用于执行SCR控制策略，并根据环境温度、排气温度、尿素液位、尿素温度、尿素压力、氮氧化物（NOx）浓度等传感器信号控制尿素剂量单元，以使尿素剂量单元根据需求定时定量地将尿素溶液喷射到排气气流中；尿素剂量单元主要包括尿素箱、尿素供给单元、尿素喷射单元、加热组件及连接管路和线路，保证尿素溶液的充分雾化和分解；催化反应单元主要包括SCR催化剂及其封装，用于将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物还原为氮气和水。 

SCR系统基本工作原理：排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在排气管上的尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气（NH3），氨气（NH3）在催化剂的作用下将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物（NOx）有选择性地还原为氮气（N2）。有时为了防止过多的氨气（NH3）逃逸造成二次污染，还需要在SCR催化剂后方设置促使氨气（NH3）氧化成氮气（N2）的催化剂。 

尿素的分子式为NH2CONH2，加水H2O后在高温下分解成NH3和CO2，此反应不需要催化条件即可完成： 

NH₂CONH₂+H₂O→2NH₃+CO₂        （1） 

在SCR催化器中的NH3和排气中的NO、NO2反应产生N2和H2O： 

2NO+2NO₂+4NH₃→4N₂+6H₂O        （2） 

4NO+O₂+4NH₃→4N₂+6H₂O         （3） 

2NO₂+O₂+4NH₃→3N₂+6H₂O         （4） 

为防止发动机整个使用过程中氨气的泄露，有时需要在SCR催化器之后设置消除氨气的催化器，在这个催化器中NH3与O2反应生成N2和H2O： 

4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O         （5） 

现有技术中的后处理系统的尿素喷射控制单元（DCU，Dosing Control Unit）是与发动机的电控单元ECU相互独立的。后处理系统所需要的尿素喷射量等信息存储在DCU中，DCU根据发动机信号进行计算，获得需要的尿素喷射量，同时根据环境温度、排气温度、尿素液位、尿素温度、尿素压力、NOx浓度等传感器信号控制尿素剂量单元，根据需求定时定量地将尿素溶液喷射到排气气流中。 

但是，以上技术中，由于发动机机型和原机（不包括后处理系统的发动机系统）排放的不同，导致DCU与尿素喷射量相关的后处理数据（例如转化效率等）也有所不同，SCR系统DCU数据与发动机的ECU数据必须一一对应，如果发动机ECU中与排放性能相关的数据出现变化，DCU中数据也需要重新标定；如果进行不同型号的后处理系统（包括DCU）的切换，则需要对切换后的DCU中的排放数据进行重新标定。这样将增加DCU标定工作以及下线刷写（EOL）带来的数据管理问题，同时带来后续生产过程中后处理系统数据的变更问题，给生产带来不便。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种即插即用的尿素喷射控制系统，不需要对DCU中的后处理数据进行重新标定，可以直接切换使用，从而实现了即插即用的模式，为生产和后续管理带来了极大的便利。 

本实用新型实施例提供一种即插即用的尿素喷射控制系统，包括：尿素喷射控制单元DCU和发动机的电控单元ECU； 

所述发动机的电控单元ECU，用于根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算出需要喷射的尿素喷射量；并将所述计算的尿素喷射量通过CAN总线发送给尿素喷射控制单元DCU； 

所述尿素喷射控制单元DCU，用于根据接收的所述尿素喷射量控制尿素 的喷射。 

优选地，还包括：尿素液位传感器、尿素第一温度传感器、气压传感器、尿素温度压力传感器； 

所述尿素液位传感器设置于尿素箱中，用于检测尿素箱中尿素的液位，并将检测的尿素液位信息直接发送给所述ECU； 

所述尿素第一温度传感器设置于尿素箱中，用于检测尿素箱中尿素的温度，并将检测的尿素温度信息直接发送给所述ECU； 

所述ECU将所述尿素箱中的尿素液位信息和尿素温度信息通过CAN总线发送给所述DCU； 

所述气压传感器设置于尿素泵上，用于检测压缩空气经过空气调节阀后的压缩空气的压力，并且该压缩空气的压力信息发送给所述DCU； 

所述尿素温度压力传感器设置于尿素泵上，用于检测尿素泵中尿素的温度和压力，并将温度信息和压力信息发送给所述DCU； 

所述DCU，根据接收到的所述尿素箱中的尿素液位信息、尿素温度信息，和尿素泵中尿素的压力信息、温度信息和压缩空气的压力信息，判断是否满足尿素喷射的条件，如果满足，则发送尿素喷射量信号给尿素泵，控制尿素泵通过尿素喷嘴完成尿素喷射。 

优选地，所述尿素喷嘴集成在SCR催化消声器上； 

所述DCU与尿素泵装配在所述尿素箱上； 

所述DCU发送尿素喷射量信号给尿素泵，控制尿素泵通过尿素喷嘴完成所述尿素喷射量的喷射。 

优选地，所述发动机的电控单元ECU，用于根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算出需要喷射的尿素喷射量；具体为：所述ECU根据发动机转速和循环燃油喷射量读取发动机的氮氧化物浓度，所述发动机转速、循环燃油喷射量和氮氧化物浓度组成一MAP图，三者之间是一一对应的关系； 

所述ECU再由读取的氮氧化物浓度根据废气流量换算为氮氧化物质量流量，再乘以氨氮比除以尿素水溶液浓度计算需要喷射的尿素喷射量。 

优选地，还包括：排气温度传感器，用于测量发动机的排气温度，将排气 温度发送给所述ECU； 

所述ECU根据所述排气温度修正计算出来的尿素喷射量，并将修正后的尿素喷射量通过CAN总线发送给所述DCU。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 

本实用新型实施例提供的方法和系统由ECU来完成尿素喷射量的计算，DCU只需要根据ECU发送的尿素喷射量来执行尿素的喷射即可。即DCU仅是执行器，不再需要进行尿素喷射量的计算，相应地，与尿素喷射量有关的数据也不再接收，而是转由ECU接收，即ECU接收发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量的信息，ECU根据接收的与尿素喷射量有关的以上数据进行计算。这样，当切换后处理系统（包括DCU）时，不需要对DCU中的后处理数据进行重新标定，而可以直接切换使用，从而实现了即插即用的模式。为生产和后续管理带来了极大的便利。 

附图说明

图1是本实用新型提供的即插即用的尿素喷射控制系统实施例一示意图； 

图2是本实用新型提供的即插即用的尿素喷射控制系统实施例二示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。 

现有技术中，DCU自己来计算需要喷射的尿素喷射量。由于同一机型不同功率段的发动机都对应一款DCU，DCU中集成有后处理数据。发动机的机型越多，则DCU中的后处理数据的版本也越多。如果进行不同型号的后处理系统（包括DCU）的切换，则需要对切换后的DCU中的排放数据进行重新标定。这样将增加DCU标定工作以及下线刷写（EOL）带来的数据管理问题，同时带来后续生产过程中后处理系统数据的变更问题，给生产带来不便。 

本实用新型基于以上现有技术中的不足，提出了一种新的即插即用的尿素喷射控制方法及系统，由ECU来完成尿素喷射量的计算，DCU只需要根据ECU发送的尿素喷射量来执行尿素的喷射即可。即DCU仅是执行器。这样，当切换后处理系统（包括DCU）时，不需要对DCU中的后处理数据进行重新标定，而可以直接切换使用，从而实现了即插即用的模式。为生产和后续管理 带来了极大的便利。 

下面结合附图详细介绍本实用新型的实现方式。 

参见图1，该图为本实用新型提供的即插即用的尿素喷射控制系统实施例一示意图。 

本实用新型实施例提供的即插即用的尿素喷射控制系统，包括：尿素喷射控制单元DCU301和发动机的电控单元ECU302； 

所述发动机的电控单元ECU302，用于根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算出需要喷射的尿素喷射量；并将所述计算的尿素喷射量通过CAN总线发送给尿素喷射控制单元DCU301； 

所述发动机的电控单元ECU302，用于根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算出需要喷射的尿素喷射量；具体为：所述ECU302根据发动机转速和循环燃油喷射量读取发动机的氮氧化物浓度，所述发动机转速、循环燃油喷射量和氮氧化物浓度组成一MAP图，三者之间是一一对应的关系； 

需要说明的是，所述MAP图为发动机中控制曲线图的术语。 

所述ECU302再由读取的氮氧化物浓度根据废气流量换算为氮氧化物质量流量，再乘以氨氮比除以尿素水溶液浓度计算需要喷射的尿素喷射量。 

所述尿素喷射控制单元DCU301，用于根据接收的所述尿素喷射量控制尿素的喷射。 

本实用新型实施例提供的系统由ECU302来完成尿素喷射量的计算，DCU301只需要根据ECU302发送的尿素喷射量来执行尿素的喷射即可。即DCU301仅是执行器，不再需要进行尿素喷射量的计算，相应地，与尿素喷射量有关的数据也不再接收，而是转由ECU302接收，即ECU302接收发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度、废气流量和排气温度的信息，ECU302根据接收的与尿素喷射量有关的数据进行计算。这样，当切换后处理系统（包括DCU）时，不需要对DCU301中的后处理数据进行重新标定，而可以直接切换使用，从而实现了即插即用的模式。为生产和后续管理带来了极大的便利。 

参见图2，该图为本实用新型提供的即插即用的尿素喷射控制系统实施例 二示意图。 

本实施例提供的即插即用的尿素喷射控制系统，还包括：尿素液位传感器300a、尿素第一温度传感器300b、气压传感器400a、尿素温度压力传感器400b； 

所述尿素液位传感器300a设置于尿素箱300中，用于检测尿素箱300中尿素的液位，并将检测的尿素液位信息直接发送给所述ECU302； 

所述尿素第一温度传感器300b设置于尿素箱300中，用于检测尿素箱300中尿素的温度，并将检测的尿素温度信息直接发送给所述ECU302； 

所述ECU302将所述尿素箱300中的尿素液位信息和尿素温度信息通过CAN总线发送给所述DCU301； 

所述气压传感器400a设置于尿素泵400上，用于检测压缩空气经过空气调节阀后的压缩空气的压力，并且该压缩空气的压力信息发送给所述DCU301； 

所述尿素温度压力传感器400b设置于尿素泵400上，用于检测尿素泵400中尿素的温度信息和压力，并将温度压力信息发送给所述DCU301； 

所述DCU301，根据接收到的所述尿素箱中的尿素液位信息、尿素温度信息，和尿素泵中尿素的压力信息、温度信息和压缩空气的压力信息，判断是否满足尿素喷射的条件，如果满足，则发送尿素喷射量信号给尿素泵400，控制尿素泵400通过尿素喷嘴500完成尿素喷射。 

需要说明的是，该控制系统还包括CAN总线，所述ECU301通过所述CAN总线将计算的尿素喷射量发送给所述DCU302。 

本实施例中，所述尿素喷嘴500集成在SCR催化消声器600上。 

所述DCU302与尿素泵400装配在所述尿素箱300上。且电气接口及管路连接的设计具有通用性、互换性及防错设计的特点，此后处理系统能适用于所有发动机型号，有利于后处理系统在整车上的安装布置和可靠性。 

本实用新型提供的即插即用的尿素喷射控制系统，ECU计算尿素喷射量，发动机出厂之前就已经标定好，后处理系统中的DCU相当于执行器，通过CAN总线被动接收ECU发送的尿素喷射量，DCU按需求定时定量的喷射尿素。DCU自身不再需要进行尿素喷射量的计算和标定工作，可以解决因DCU需要标定和下线刷写（EOL）带来的数据管理问题，针对不同的尿素喷射系统可以实现 单一电控数据的通用性。由ECU统一管理。从而可以实现不同尿素喷射系统下整个后处理系统的通用性，减少了由于零部件众多，在整车安装布置过程中导致的故障率，进一步提高了后处理系统的适应性。 

为了提高计算的尿素喷射量的准确性，排气温度传感器800，用于测量发动机的排气温度，将排气温度发送给所述ECU302；如图2所示。 

所述ECU302根据所述排气温度修正计算出来的尿素喷射量，并将修正后的尿素喷射量通过CAN总线发送给所述DCU301。 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。 

Claims (4)

1.一种即插即用的尿素喷射控制系统，其特征在于，包括：尿素喷射控制单元DCU和发动机的电控单元ECU； 

所述发动机的电控单元ECU，用于根据发动机转速、循环燃油喷射量、发动机排放中氮氧化物浓度和废气流量计算出需要喷射的尿素喷射量；并将所述计算的尿素喷射量通过CAN总线发送给尿素喷射控制单元DCU； 

所述尿素喷射控制单元DCU，用于根据接收的所述尿素喷射量控制尿素的喷射。 

2.根据权利要求1所述的即插即用的尿素喷射控制系统，其特征在于，还包括：尿素液位传感器、尿素第一温度传感器、气压传感器、尿素温度压力传感器； 

所述尿素液位传感器设置于尿素箱中，用于检测尿素箱中尿素的液位，并将检测的尿素液位信息直接发送给所述ECU； 

所述尿素第一温度传感器设置于尿素箱中，用于检测尿素箱中尿素的温度，并将检测的尿素温度信息直接发送给所述ECU； 

所述ECU将所述尿素箱中的尿素液位信息和尿素温度信息通过CAN总线发送给所述DCU； 

所述气压传感器设置于尿素泵上，用于检测压缩空气经过空气调节阀后的压缩空气的压力，并且该压缩空气的压力信息发送给所述DCU； 

所述尿素温度压力传感器设置于尿素泵上，用于检测尿素泵中尿素的温度和压力，并将温度信息和压力信息发送给所述DCU； 

所述DCU，根据接收到的所述尿素箱中的尿素液位信息、尿素温度信息，和尿素泵中尿素的压力信息、温度信息和压缩空气的压力信息，判断是否满足尿素喷射的条件，如果满足，则发送尿素喷射量信号给尿素泵，控制尿素泵通过尿素喷嘴完成尿素喷射。 

3.根据权利要求2所述的即插即用的尿素喷射控制系统，其特征在于，所述尿素喷嘴集成在SCR催化消声器上； 

所述DCU与尿素泵装配在所述尿素箱上； 

所述DCU发送尿素喷射量信号给尿素泵，控制尿素泵通过尿素喷嘴完成所述尿素喷射量的喷射。 

4.根据权利要求1所述的即插即用的尿素喷射控制系统，其特征在于，还包括：排气温度传感器，用于测量发动机的排气温度，将排气温度发送给所述ECU； 

所述ECU根据所述排气温度修正计算出来的尿素喷射量，并将修正后的尿素喷射量通过CAN总线发送给所述DCU。 

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