專(zhuān)利名稱(chēng)：柴油車(chē)尾氣處理裝置再生控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種柴油車(chē)尾氣過(guò)濾裝置自動(dòng)再生控制 器，主要用于柴油車(chē)尾氣后處理系統(tǒng)的控制，使其高效穩(wěn)定運(yùn)行。
背景技術(shù)：
目前柴油機(jī)排氣微粒凈化技術(shù)分為兩類(lèi)機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化。機(jī)內(nèi)凈 化著重于從改善燃燒角度來(lái)降低微粒排放，由于機(jī)內(nèi)處理的方式徹底解決這 個(gè)問(wèn)題難度很大，目前采用最多的是機(jī)外凈化。柴油機(jī)微粒機(jī)外凈化技術(shù)主 要指的是排氣后處理，把柴油機(jī)排氣引入專(zhuān)門(mén)的后處理裝置中，通過(guò)過(guò)濾體 清除其中的有害成分后再排出，隨著過(guò)濾體內(nèi)微粒的不斷積累，柴油機(jī)排氣 阻力必然逐漸增加，從而導(dǎo)致柴油機(jī)排氣背壓增高，燃燒惡化和油耗增加， 柴油機(jī)工作性能惡化。因此當(dāng)排氣背壓達(dá)到一定值時(shí)，必須采取措施以清除 積累的碳煙微粒，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾器的再生。目前比較常用的是往燃油中添加添加 劑，降低顆粒的燃點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)控制裝置適時(shí)的向過(guò)濾體上游空間噴射燃油 將其點(diǎn)燃，提高過(guò)濾體的溫度，從而使沉積在過(guò)濾體內(nèi)的顆粒著火，達(dá)到清 除的目的。
因此，需要一套控制裝置來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算添加劑的量，以及過(guò)濾體中微粒的 聚集量，并準(zhǔn)確控制過(guò)濾體的再生溫度，以及再生時(shí)間，進(jìn)而完成整個(gè)再生 過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有產(chǎn)品缺陷，提供一種操作方便、價(jià)格低、 運(yùn)行穩(wěn)定的柴油機(jī)尾氣再生控制器。
本發(fā)明為柴油機(jī)尾氣處理裝置自動(dòng)再生控制器。
該控制器包括外殼和3X8排列的24 口電連接器，外殼內(nèi)設(shè)置有微處理 器模塊、電源模塊、模擬信號(hào)調(diào)理模塊、通道切換模塊、A/D采集模塊、開(kāi) 關(guān)量采集模塊和油泵及添加劑泵控制模塊、串口通訊模塊、存儲(chǔ)模塊、實(shí)時(shí) 時(shí)鐘模塊和低電壓檢測(cè)模塊，電連接器提供各模塊與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器 之間的電性連接。微處理器模塊以飛思卡爾公司的高性能8位單片機(jī) MC9S08DZ60為核心；模擬信號(hào)調(diào)理模塊包括前端信號(hào)調(diào)理電路，通道切換模塊采用快速光耦A(yù)QY210S作為切換開(kāi)關(guān)；開(kāi)關(guān)量采集模塊主要由ESD (靜電 放電)保護(hù)電路、光耦隔離電路等組成。A/D采集模塊采用ADI公司的高精 度AD芯片AD7793為核心，加上高精度電壓基準(zhǔn)源以及數(shù)字隔離芯片組成。 油泵及添加劑泵控制模塊由英飛凌的驅(qū)動(dòng)芯片BTS442E以及光耦隔離電路組 成。電源模塊與其他模塊連接，為其他模塊供電。模擬信號(hào)調(diào)理模塊、通道 切換模塊，A/D采集模塊順序連接。A/D采集模塊、數(shù)字量采集模塊、油泵 及添加劑泵控制模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、低電壓檢測(cè)模塊、通訊模 塊與微處理器模塊連接。模擬信號(hào)調(diào)理模塊通過(guò)電連接器外接接2個(gè)K型熱 電偶溫度傳感器和1個(gè)4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)壓力傳感器；開(kāi)關(guān)量采集模塊通過(guò) 電連接器外接液位開(kāi)關(guān)；油泵及添加劑控制模塊通過(guò)電連接器分別外接油泵 和添加劑泵；電源模塊通過(guò)電連接器外接24V電源；通訊模塊通過(guò)電連接器 外接通訊線。
本發(fā)明中各模塊均采用現(xiàn)有技術(shù)，可通過(guò)購(gòu)買(mǎi)等方式取得。
本發(fā)明基于飛思卡爾MC9S08DZ60微處理器，能連續(xù)監(jiān)測(cè)排氣溫度、排 氣背壓、溫度壓力超限及事故報(bào)警事件，根據(jù)預(yù)定參數(shù)，控制添加劑泵及油 泵的動(dòng)作，完成再生過(guò)程。此外控制器還具有數(shù)據(jù)上傳、存儲(chǔ)、查詢(xún)等功能。 本發(fā)明具有操作方便、價(jià)格低、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1和2，柴油機(jī)尾氣處理裝置自動(dòng)再生控制器包括外殼1和3X8 排列的24 口電連接器2，外殼內(nèi)設(shè)置有微處理器模塊1-1、電源模塊1-2、 模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3、通道切換模塊l-4、 A/D采集模塊l-5、開(kāi)關(guān)量采集 模塊1-6和油泵及添加劑泵控制模塊1-7、串口通訊模塊l-8、存儲(chǔ)模塊卜9、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊1-10和低電壓檢測(cè)模塊1-11。電連接器2提供各模塊與外部 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器之間的電性連接。電源模塊1-2與其他模塊連接，為其他 模塊供電；存儲(chǔ)模塊l-9、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊1-10、 A/D采集模塊l-5、開(kāi)關(guān)量 采集模塊l-6、低電壓檢測(cè)模塊l-ll、油泵及添加劑泵控制模塊1-7與微處 理器模塊1-1連接；電源模塊1-2、模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3、開(kāi)關(guān)量采集模 塊l-6、油泵及添加劑泵控制模塊1-7、串口通訊模塊1-8與電連接器2連接；串口通訊模塊1-8與微處理器模塊1-1互連，通過(guò)串口線和RS485轉(zhuǎn)USB 轉(zhuǎn)換器與PC機(jī)互聯(lián)。模擬信號(hào)調(diào)理模塊通過(guò)電連接器外接2個(gè)K型熱電偶 溫度傳感器和1個(gè)4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)壓力傳感器；開(kāi)關(guān)量采集模塊通過(guò)電連 接器外接添加劑液位開(kāi)關(guān)；油泵及添加劑控制模塊通過(guò)電連接器分別外接油 泵和添加劑泵；電源模塊通過(guò)電連接器外接24V電源；通訊模塊通過(guò)電連接 器外接通訊線。
微處理器模塊1-1由飛思卡爾MC9S08DZ60微控制器及其相應(yīng)的外圍電 路組成。
電源模塊1-2包括并聯(lián)的5V-5V的DC-DC隔離電源模塊和5-24V的DC-DC 隔離電源模塊以及LM2576、 LM1117。
模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3包括RC整形濾波電路和靜電保護(hù)器件、TVS器件； 通道切換模塊1-4包括七個(gè)松下半導(dǎo)體公司的AQY210S快速光耦繼電器。。
A/D采集模塊1-5包括TI公司的高精度恒壓源REF3125，及依次串聯(lián)
的RC濾波電路、ADI公司的儀表放大器AD623、高精度AD轉(zhuǎn)換芯片AD7793
和高速數(shù)字隔離芯片ADuM1301。
開(kāi)關(guān)量采集模塊卜6包括ESD、 TVS管和PC817光耦。 油泵及添加劑泵控制模塊1-7包括依次串聯(lián)的光耦隔離芯片PC817和英
飛凌公司的驅(qū)動(dòng)芯片BTS442E。
串口通訊模塊1-8包括依次串聯(lián)的ADuM1301與MAX13442E芯片。 存儲(chǔ)模塊1-9為Atmel公司的AT45DB16D存儲(chǔ)芯片。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊1-10采用Dallas公司的DS1307實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。 低電壓檢測(cè)模塊1-11由運(yùn)放LM324及光耦PC817組成。 電源模塊1-2與其他模塊連接，為其他模塊供電。
各模塊的具體連接方式如下
模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3中保險(xiǎn)絲與RC整形濾波電路、靜電保護(hù)器件串
聯(lián)，靜電保護(hù)器件和壓敏電阻并聯(lián)，壓敏電阻引腳l與通道切換模塊l-4中
AQY210S的引腳1連接。
通道切換模塊1-4中AQY210S芯片1和AQY210S芯片2的引腳4分別與
模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3中通道1和通道2的RC濾波的輸出端連接，AQY210S
芯片1和AQY210S芯片2的引腳3分別與A/D采集模塊1-5中通道1和通道
62的RC濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊1_1的 引腳47連接；AQY210S芯片3和AQY210S芯片4的引腳4分別與模擬信號(hào) 調(diào)理模塊1-3中通道3和通道4的RC濾波的輸出端連接，AQY210S芯片3和 AQY210S芯片4的引腳3分別與A/D采集模塊1-5中通道1和通道2的RC 濾波的輸入端連接，AQY210S芯片4的引腳2與微處理器模塊1_1的引腳48 連接;AQY210S芯片5的引腳4與模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3中通道5的RC濾波 的輸出端連接，AQY210S芯片5的引腳3與A/D采集模塊1_5中通道3的RC 濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊1_1的引腳38 連接;AQY210S芯片6的引腳4與模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3中通道6的RC濾波 的輸出端連接，AQY210S芯片6的引腳3與A/D采集模塊1-5中通道3的RC 濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊1-1的引腳39 連接;AQY210S芯片7的引腳4與模擬信號(hào)調(diào)理模塊1-3中通道7的RC濾波 的輸出端連接，AQY210S芯片7的引腳3與A/D采集模塊1_5中通道3的RC 濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊1-1的引腳37 連接。
A/D采集模塊1-5中ADuM1301芯片的引腳3， 4， 5分別與微處理器模塊 1-1的引腳46， 45， 44連接。
開(kāi)關(guān)量采集模塊1-6中PC817光耦的引腳4和微處理器模塊1-1的引腳 l連接；
油泵及添加劑泵控制模塊1-7中PC817光耦1的引腳2和光耦3的引腳 2分別與微處理器模塊卜l的引腳28， 32連接；PC817光耦2的引腳4和光 耦4的引腳4分別與微處理器模塊1-1的引腳31， 34連接。
串口通訊模塊1-8中ADuM1301的引腳3、 4、 5分別與微處理器模塊1-1 的引腳17、 18、 23連接。
存儲(chǔ)模塊1-9中AD45DB16的引腳1、 2、 4分別與微處理器模塊1-1的 引腳14、 15、 21連接。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊1-10中DS1307的引腳6、 5分別與微處理器模塊1-1的 引腳19、 20連接。
低電壓檢測(cè)模塊1-11中光耦PC817的引腳4與微處理器模塊1-1的引 腳36連接。
本控制器的工作原理是首先，上電后控制器進(jìn)行硬件的初始化工作，掃描各開(kāi)關(guān)量信號(hào)，檢査系統(tǒng)是否有故障。
控制器對(duì)柴油機(jī)尾氣過(guò)濾裝置的排氣溫度、DPF (柴油機(jī)微粒捕捉器)前溫度、排氣壓力等工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)，調(diào)用存儲(chǔ)在FLASH里的設(shè)置參數(shù)對(duì)排氣溫度、排氣壓力等的上下限，以及各報(bào)警開(kāi)關(guān)量如添加劑液位低，電壓過(guò)低等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若有超限值或報(bào)警發(fā)生，將錯(cuò)誤代碼及相關(guān)的錯(cuò)誤附加信息以及報(bào)警時(shí)間存儲(chǔ)到大容量Flash中。同時(shí)，系統(tǒng)每l分鐘將系統(tǒng)的溫度，壓力等系統(tǒng)運(yùn)行值記錄到Flash中，真實(shí)記錄系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，方便對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析。
系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)存儲(chǔ)在FLASH里的設(shè)置參數(shù)，將排氣溫度、排氣壓力與相應(yīng)的設(shè)置參數(shù)比較，同時(shí)結(jié)合用戶(hù)設(shè)置的再生模式進(jìn)行綜合判斷，若滿(mǎn)足再生條件，則開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)再生過(guò)程，往油管里注入添加劑，并啟動(dòng)噴油泵開(kāi)始噴油，整個(gè)再生過(guò)程包括預(yù)熱過(guò)程，開(kāi)始燃燒過(guò)程，燃燒過(guò)程，燃燒結(jié)束過(guò)程。整個(gè)過(guò)程由PID控制算法根據(jù)排氣溫度，排氣壓力等參數(shù)綜合控制噴油的頻率，使得再生過(guò)程的效率最高，并且將燃燒過(guò)程中對(duì)DPF和DOC的損害減小到最小。
用戶(hù)可以通過(guò)RS485接口對(duì)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)，可以將存儲(chǔ)在Flash中的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及報(bào)警記錄讀取出來(lái)，上傳到上位機(jī)中進(jìn)行分析。
權(quán)利要求
1、柴油車(chē)尾氣處理裝置再生控制器，包括外殼和3×8排列的24口電連接器，其特征在于外殼內(nèi)設(shè)置有微處理器模塊、電源模塊、模擬信號(hào)調(diào)理模塊、通道切換模塊、A/D采集模塊、開(kāi)關(guān)量采集模塊和油泵及添加劑泵控制模塊、串口通訊模塊、存儲(chǔ)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和低電壓檢測(cè)模塊；電源模塊與其他模塊連接，為其他模塊供電；存儲(chǔ)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、A/D采集模塊、開(kāi)關(guān)量采集模塊、低電壓檢測(cè)模塊、油泵及添加劑泵控制模塊與微處理器模塊連接；電源模塊、模擬信號(hào)調(diào)理模塊、開(kāi)關(guān)量采集模塊、油泵及添加劑泵控制模塊、串口通訊模塊與電連接器連接；串口通訊模塊與微處理器模塊互連，通過(guò)串口線和RS485轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換器與PC機(jī)互聯(lián)；所述的微處理器模塊由飛思卡爾MC9S08DZ60微控制器及其相應(yīng)的外圍電路組成；所述的電源模塊包括并聯(lián)的5V-5V的DC-DC隔離電源模塊和5-24V的DC-DC隔離電源模塊以及LM2576、LM1117；所述的模擬信號(hào)調(diào)理模塊包括RC整形濾波電路和靜電保護(hù)器件、TVS器件；所述的通道切換模塊包括七個(gè)松下半導(dǎo)體公司的AQY210S快速光耦繼電器；所述的A/D采集模塊包括TI公司的REF3125電壓基準(zhǔn)芯片，及依次串聯(lián)的RC濾波電路、ADI公司的AD623儀表放大器芯片、高精度AD轉(zhuǎn)換芯片AD7793和高速數(shù)字隔離芯片ADuM1301；所述的開(kāi)關(guān)量采集模塊包括ESD、TVS管和PC817光耦；所述的油泵及添加劑泵控制模塊包括依次串聯(lián)的光耦隔離芯片PC817和英飛凌公司的驅(qū)動(dòng)芯片BTS442E；所述的串口通訊模塊包括依次串聯(lián)的ADuM1301與MAX13442E芯片；所述的存儲(chǔ)模塊為Atmel公司的AT45DB16D存儲(chǔ)芯片；所述的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊為Dallas公司的DS1307實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片；所述的低電壓檢測(cè)模塊由運(yùn)放LM324及光耦PC817組成；各模塊的具體連接方式如下模擬信號(hào)調(diào)理模塊中保險(xiǎn)絲與RC整形濾波電路、靜電保護(hù)器件串聯(lián)，靜電保護(hù)器件和壓敏電阻并聯(lián)，壓敏電阻引腳1與通道切換模塊中AQY210S的引腳1連接；通道切換模塊中AQY210S芯片1和AQY210S芯片2的引腳4分別與模擬信號(hào)調(diào)理模塊的通道1和通道2的RC濾波的輸出端連接，AQY210S芯片1和AQY210S芯片2的引腳3分別與A/D采集模塊中通道1和通道2的RC濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊的引腳47連接；AQY210S芯片3和AQY210S芯片4的引腳4分別與模擬信號(hào)調(diào)理模塊中通道3和通道4的RC濾波的輸出端連接，AQY210S芯片3和AQY210S芯片4的引腳3分別與A/D采集模塊中通道1和通道2的RC濾波的輸入端連接，AQY210S芯片4的引腳2與微處理器模塊的引腳48連接；AQY210S芯片5的引腳4與模擬信號(hào)調(diào)理模塊中通道5的RC濾波的輸出端連接，AQY210S芯片5的引腳3與A/D采集模塊中通道3的RC濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊的引腳38連接；AQY210S芯片6的引腳4與模擬信號(hào)調(diào)理模塊中通道6的RC濾波的輸出端連接，AQY210S芯片6的引腳3與A/D采集模塊中通道3的RC濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊的引腳39連接；AQY210S芯片7的引腳4與模擬信號(hào)調(diào)理模塊中通道7的RC濾波的輸出端連接，AQY210S芯片7的引腳3與A/D采集模塊中通道3的RC濾波的輸入端連接，AQY210S芯片2的引腳2與微處理器模塊的引腳37連接；A/D采集模塊中ADuM1301芯片的引腳3、4、5分別與微處理器模塊的引腳46、45、44連接；開(kāi)關(guān)量采集模塊中PC817光耦的引腳4和微處理器模塊1-1的引腳1連接；油泵及添加劑泵控制模塊中PC817光耦1的引腳2和光耦3的引腳2分別與微處理器模塊的引腳28、32連接；PC817光耦2的引腳4和光耦4的引腳4分別與微處理器模塊的引腳31、34連接；串口通訊模塊中ADuM1301的引腳3、4、5分別與微處理器模塊的引腳17、18、23連接；存儲(chǔ)模塊中AD45DB16的引腳1、2、4分別與微處理器模塊的引腳14、15、21連接；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊中DS1307的引腳6、5分別與微處理器模塊的引腳19、20連接；低電壓檢測(cè)模塊中光耦PC817的引腳4與微處理器模塊的引腳36連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及柴油車(chē)尾氣處理裝置再生控制器?，F(xiàn)有的控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、操作不便。本發(fā)明包括外殼和3×8排列的24口電連接器，外殼內(nèi)設(shè)置有微處理器模塊、電源模塊、模擬信號(hào)調(diào)理模塊、通道切換模塊、A/D采集模塊、開(kāi)關(guān)量采集模塊和油泵及添加劑泵控制模塊、串口通訊模塊、存儲(chǔ)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和低電壓檢測(cè)模塊，電連接器提供各模塊與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器之間的電性連接。本發(fā)明能連續(xù)監(jiān)測(cè)排氣溫度、排氣背壓、溫度壓力超限及事故報(bào)警事件，控制添加劑泵及油泵的動(dòng)作，完成再生過(guò)程。本發(fā)明具有操作方便、價(jià)格低、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F01N3/025GK101660439SQ200910152900
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者姜周曙, 曾大祺, 滔 朱, 磊 朱, 黃國(guó)輝 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)