[發明專利]一種SCR后處理加熱系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201510916624.2
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105298603A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 施泰峰;孟媛媛;王秀雷
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00;F01N11/00;F01N3/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及自動化技術領域，尤其涉及一種SCR后處理加熱系統及其控制方法。

背景技術

柴油機作為一種動力機械，為社會的發展做出了杰出貢獻，但同時也造成環境的污染。單純依靠提高發動機技術實現排放達標越來越困難，在這種情況下引入了SCR系統，SCR(SelectiveCatalyticReduction，選擇性催化還原技術)系統基本工作原理：發動機的排氣從增壓器渦輪流出后進入排氣管，同時由安裝在排氣管上的尿素噴射單元將定量的尿素水溶液以霧狀形態噴入排氣管中，尿素液滴在高溫廢氣作用下發生水解和熱解反應，生成所需要的還原劑氨氣(NH₃)，氨氣(NH₃)在催化劑的作用下將柴油機排氣中的主要有害成分氮氧化物(NO_x)有選擇性地還原為氮氣(N₂)。

SCR系統正常工作時要求尿素溶液是液體狀態，但是尿素溶液特性是-11℃以下就會上凍結冰，為了保證SCR系統正常工作，SCR系統增加了尿素加熱功能，當尿素存在結冰風險時尿素加熱功能啟動，分別給尿素箱、尿素泵和尿素管路進行加熱，保證尿素溶液是液體狀態。

當尿素加熱繼電器出現粘連或者短路時，SCR系統中的故障監測單元雖然可以監測到這類故障，但是不能終止尿素加熱功能，這樣尿素加熱單元將持續加熱，造成加熱電阻絲過熱、尿素泵損壞、管路老化，嚴重情況造成尿素管路自燃，影響車輛和駕駛員安全。

為了克服這個缺陷，本發明提供了一種電路結構在電路出現故障時，能夠阻止尿素加熱單元進行加熱，防止出現加熱電阻絲過熱、尿素泵損壞、管路老化的問題。

發明內容

參見圖1，為現有技術中的一種SCR后處理加熱系統。

結合圖1，當整車總電源開關閉合后，24V蓄電池給后處理加熱繼電器供電，ECU針腳K1、K2、K4、K6、K8、K10分別控制繼電器的控制端，而K3、K5、K7、K9為信號的檢測端，通過線路上反饋的電壓判斷工作狀態是否正常。當繼電器控制端電壓為24V時繼電器吸合，蓄電池通過繼電器的被控制端給加熱電阻(壓力管加熱電阻、回液管加熱電阻、吸液管加熱電阻、尿素泵加熱電阻)供電，最后電流流入電源地端。當系統電流過大時，兩個保險絲熔斷保護加熱系統。

參見圖2，在軟件方面控制方面，在ECU的整車電源總開關完全上電后，加熱系統會進行三個方面的檢測：后處理加熱繼電器對電源短路檢測，加熱電阻絲對地短路或開路，加熱電阻絲對地開路。

具體的操作過程如下：第一步，T15完全上電后系統等待20s，此時ECU針腳K1、K2、K4、K6、K8、K10電壓全部是24V，繼電器不吸合，此時K3、K5、K7、K9端檢測到的電壓應該是0V，如果K3、K5、K7、K9中有任何一個電壓為24V，說明繼電器A或者連接線存在短路故障，系統報出繼電器A對電源短路故障。

如果第一步檢查完成系統不存在故障，系統將進行第二步檢查，ECU控制K1電壓為24V，K2電壓為0V，繼電器A吸合，K4、K6、K8、K10電壓為24V，繼電器B、C、D、E不吸合。此時K3、K5、K7、K9端檢測到的電壓應該是24V，如果K3、K5、K7、K9端有任何一個檢測到的電壓不是24V，例如K3檢測電壓為0V，則說明K3到電源地端存在短路或者到繼電器A輸出端存在開路，系統報出對地短路故障或開路故障。

如果第二步檢查系統不存在故障，系統將執行第三步檢測，ECU針腳K1為24V，針腳K2、K4、K6、K8、K10為0V，繼電器全部吸合。此時K3、K5、K7、K9端檢測到的電壓應該是0V，如果K3、K5、K7、K9端有任何一個檢測到的電壓不是0V，例如K3檢測到電壓為24V，說明從K3到電源地端存在開路，系統報出開路故障。

以上三個步驟中0V和24V都是理想值，實際值分別約為幾百毫伏，22V。系統三步檢查完成后，說明后處理加熱系統沒有故障，可以根據要求啟動尿素加熱。

但是，上述方法中存在一個功能缺陷，當繼電器存在短路故障時，系統雖然可以識別出來但不能終止加熱，造成加熱電阻絲過熱、嚴重造成尿素泵損壞或者尿素管路自燃，影響車輛和駕駛員安全。

鑒于此，本發明提供了一種SCR后處理加熱系統及其控制方法，本申請能夠在電路出現故障時，能夠阻止尿素加熱單元進行加熱，防止引發加熱電阻絲過熱、尿素泵損壞、管路老化的問題。

為了實現上述目的，本申請提供了以下技術手段：