一种车用尿素加热装置及其控制方法

摘要

本发明公开了一种车用尿素加热装置，包括：尿素泵；进液管路，其一端与所述尿素泵连接；加热装置，其安装在所述进液管路的另一端进液口处；温度传感器，其安装在尿素罐口的进液口处；控制器，其同时与所述温度传感器和所述加热装置电联，用于控制所述加热装置的开启和关闭。本发明公开了一种车用尿素加热装置的控制方法。

说明书

技术领域

本发明涉及尿素加热技术领域，具体涉及一种车用尿素加热装置及其控制方法。

背景技术

随着国家对排放标准的要求越来越高，商用车车企的排放技术多采用SCR(选择性催化还原法)技术来达到环保部门的要求，利用在储存在尿素罐内的尿素溶液，将发动机排放出来的氮氧化物等尾气进行化学反应，处理后产生无污染的氮气和水蒸气排出。低温环境下，尿素溶液会产生结晶现象，导致尿素溶液浓度过低，降低对氮氧化物的还原处理，长期低温会对后处理系统造成很大伤害，同时还会影响整车的运行，即在后处理系统中，尿素溶液解冻加热装置是不可或缺的。

申请号为201920361973.6的尿素加热系统及车辆，设计了一种蛇形尿素加热管路，利用发动机冷却系统对尿素进行加热，其管路较长，且在发动机不启动情况下不能对实现加热效果。申请号为201620461847.4的一种集成尿素加热电磁阀的尿素液位传感器，将尿素加热电磁阀、液位传感器与尿素罐集成，减少了管路，加热装置处于管路中，不能在尿素罐内对尿素进行加热。申请号为201610049871.1的一种SCR尿素加热/冷却系统及方法，其加热冷却机构导致管路复杂，不能在车辆不启动时进行加热。申请号为201210574644.2的一种SCR系统及其尿素加热装置、尿素加热方法，设置双层管路对管路中的尿素进行加热，其结构复杂，同样的不能在尿素罐内直接进行加热，适用场景有限。

发明内容

基于上述技术问题，本发明设计开发了一种车用尿素加热装置，本发明的发明目的是解决温度过低情况下车辆尿素溶液容易产生冻结的问题。

本发明还设计开发了一种车用尿素加热装置的控制方法，本发明的发明目的是解决车辆蓄电池电压变化与发动机运行状态不同情况下加热装置的开启与关闭，保证加热性能的前提下，同时避免蓄电池电量浪费的问题。

本发明提供的技术方案为：

一种车用尿素加热装置，包括：

尿素泵；

进液管路，其一端与所述尿素泵连接；

加热部，其安装在所述进液管路的另一端进液口处；

温度传感器，其安装在尿素罐口的进液口处；

控制器，其同时与所述温度传感器和所述加热装置相连，用于控制所述加热装置的开启和关闭。

优选的是，所述加热部包括：

圆弧肋条部，其一端汇聚并在中心处形成容纳通孔，另一端发散形成横截面为圆形的第一容纳空间；

网格部，其一端与所述圆弧肋条部的另一端相连，并形成圆柱体状的第二容纳空间；

其中，所述进液管路的另一端穿过所述容纳通孔和所述第一容纳空间，使所述进液管路的另一端进液口处处于所述第二容纳空间内。

优选的是，所述加热部为PTC加热装置。

优选的是，所述加热部为远红外加热装置。

优选的是，所述加热部为一体成型制备。

一种车用尿素加热装置的控制方法，包括如下步骤：

S1：检测尿素进液口的实时温度；

S2：控制器根据所述实时温度、车载蓄电池电压值判断是否开启或关闭所述车用尿素加热装置，同时向发动机提供允许或禁止运行标志；

S201：当所述实时温度低于第一温度阈值时，若所述车载蓄电池电压低于电压阈值时，关闭所述尿素加热装置，向发动机发送允许运行标志；若所述车载蓄电池电压高于电压阈值时，开启所述尿素加热装置，发动机发送禁止运行标志；

S202：当所述实时温度高于第一温度阈值且低于第二温度阈值时，向发动机发送允许运行标志；若所述车载蓄电池电压低于电压阈值时，关闭所述尿素加热装置；若所述车载蓄电池电压高于电压阈值时，开启所述尿素加热装置；

S203：当所述实时温度高于第二温度阈值时，向发动机发送允许运行标志，关闭所述尿素加热装置。

优选的是，所述第一温度阈值为以车用尿素溶液的结晶温度为参考，提高1℃～2℃；

所述第二温度阈值为车用尿素溶液良好解冻温度。

优选的是，所述车用尿素溶液的结晶温度为11℃。

优选的是，所述良好解冻温度为-5℃～0℃。

优选的是，所述电压阈值由环境温度—发动机启动电压限值MAP确定。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、柱状笼型加热装置可以进液口处的尿素溶液充分进行加热，并且不会阻碍尿素溶液的流动性，保证后处理系统正常运行；

2、该系统基本没有改变现有管路，结构简单且应用方便，可在现有尿素罐内尿素溶液进液管路及液位传感器上进行加装；若有需要，管路内的尿素溶液加热可另行安装，互不影响；

3、考虑车辆蓄电池电压变化与发动机运行状态不同情况下加热装置的开启与关闭，保证加热性能的前提下，避免蓄电池电量浪费。

4、本系统预留低温蓄电池亏电下允许发动机起动功能，以实现发动机启动后继续解冻，保证了车辆低温下的可动率。

附图说明

图1为本发明所述的车用尿素加热装置结构示意图。

图2为本发明所述的车用尿素加热装置结构主视图。

图3为本发明所述的加热装置结构示意图。

图4为本发明所述的加热装置结构主视图。

图5为本发明所述的加热装置结构俯视图。

图6为本发明所述的车用尿素加热装置的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，本发明提供一种车用尿素加热装置，其主体结构包括尿素泵110、加热部130和尿素溶液进液管路120组成，还包括温度传感器和控制器，用于保证尿素在尿素罐内，即不进入管路前就预先加热，并持续对结晶的尿素进行加热，使进液管路的进口处的尿素始终处于正常温度状态，可以与发动机排放尾气充分进行反应，确保后处理系统运行正常。

如图3～5所示，尿素加热部130安装在进液管路120的进液口附近，具体结构形式为柱状笼型，包括圆弧肋条部131和网格部132，圆弧肋条部131一端汇聚并在中心处形成容纳通孔131a，另一端发散形成横截面为原圆形的第一容纳空间，网格部132一端与圆弧肋条部131的另一端相连，并形成圆柱体状的第二容纳空间；其中，进液管路120的另一端穿过容纳通孔131a，使进液管路的另一端进液口121处于第二容纳空间内；此结构形式可对进液口处的尿素溶液充分进行加热，并且不会阻碍尿素溶液的流动性。

加热部130可为PTC加热装置或远红外加热装置，由商用车辆上的24V蓄电池给其进行供电，具有加热温度可控、电压影响较小，热转换效率高等特性。

温度传感器安装在尿素进液口处，对此处尿素溶液温度进行检测，并反馈给控制器，以便控制器通控制尿素加热装置的开启与关闭。

如图6所示，通过上述装置，本发明提供了一种车用尿素加热装置的控制方法，包括：

控制器检测进液口处尿素溶液的实时温度，当温度低于第一温度阈值(如标定为零下10摄氏度)，若当蓄电池电压低于电压阈值时，关闭尿素加热装置，同时控制器向发动机发送允许启动标志，此时为发动机可实现冷启动状态，发动机启动后机载发电机工作，蓄电池电压将高于电压阈值，此时尿素加热装置工作；若当蓄电池电压高于电压阈值时，开启尿素加热装置，同时控制器向发动机发送禁止启动标志，此时发动机等待尿素溶液解冻，当尿素溶液高于温度第一温度阈值，控制器向发动机发送允许启动标志，发动机可正常启动；

当尿素溶液温度高于第一温度阈值且低于第二温度阈值时，向发动机发送允许运行标志；若蓄电池电压低于电压阈值时，关闭尿素加热装置；若蓄电池电压高于电压阈值时，开启尿素加热装置；尿素溶液处于解冻过程中，此时发动机可正常启动及短时间工作；

当尿素溶液温度高于第二温度阈值时，向发动机发送允许运行标志，关闭尿素加热装置，尿素溶液处于良好解冻状态，此时发动机可正常启动及工作；

设定的温度阈值有多个阈值温度，保证车辆运行过程中尿素溶液温保持在一定值附近，以供整车运行；

在加热装置运行过程中，保证蓄电池电压不会低于设定值，以保证整车正常运行，同时在发动机停机后，控制器根据尿素溶液实时温度和蓄电池电压持续控制尿素加热装置开启及关闭，满足临时熄火后发动机起动需求。

通过上述技术方案，保证尿素罐内进入进液管路的尿素溶液在低温环境下不会结冰现象，保证低温环境下，尿素罐内的结晶尿素经过加热后再进入进液管路中去，经过加热后的尿素溶液与发动机排放尾气进行反应。

实施例1

如图1、图2所示，本发明提供一种车用尿素加热装置，其主体结构包括尿素泵110、加热部130和尿素溶液进液管路120组成，还包括温度传感器和控制器。

加热装置呈柱状笼型，此结构下对尿素溶液加热的速度更快，并且不影响尿素溶液的流动性，由车辆24V蓄电池对其进行供电，其具体结构形式在满足加热及尿素流动需求的基础上可有所改变，其加热装置的具体功率可根据具体适用场景进行选择。

进液管路120布置在加热部130的中央，加热部130安装在进液管路120上，进液口121从整体最底部吸入尿素溶液到尿素泵110中去。

如图6所示，本发明的具体工作控制过程如下：

车辆上电后，整车控制器接收尿素进液口处温度传感器传来的温度信息，当温度低于第一温度阈值(如标定为零下10摄氏度)：

若当蓄电池电压低于电压阈值时，关闭尿素加热装置，同时控制器向发动机发送允许启动标志，此时为发动机可实现冷启动状态，发动机启动后机载发电机工作，蓄电池电压将高于电压阈值，此时尿素加热装置工作；

若当蓄电池电压高于电压阈值时，开启尿素加热装置，同时控制器向发动机发送禁止启动标志，此时发动机等待尿素溶液解冻，当尿素溶液高于温度第一温度阈值，控制器向发动机发送允许启动标志，发动机可正常启动；

当尿素溶液温度高于第一温度阈值且低于第二温度阈值：

向发动机发送允许运行标志；若蓄电池电压低于电压阈值时，关闭尿素加热装置；若蓄电池电压高于电压阈值时，开启尿素加热装置；尿素溶液处于解冻过程中，此时发动机可正常启动及短时间工作；

当尿素溶液温度高于第二温度阈值：

向发动机发送允许运行标志，关闭尿素加热装置，尿素溶液处于良好解冻状态，此时发动机可正常启动及工作；

在本实施例中，当发动机启动后，车辆正常运行，控制器根据尿素溶液实时温度判断是否进行持续加热，当尿素溶液温度达到设定的第二温度阈值时，加热装置关闭，控制器持续检测尿素罐内溶液温度，若低于第二温度阈值时，持续开启加热装置，保证尿素溶液温度在此设定值附近，以在车辆运行过程中所提供的尿素溶液不会产生结晶等现象；同时保证当尿素溶液受到环境温度或其他因素影响，即温度高于设定的第二温度阈值时，不再需要加热，此时加热装置关闭，避免尿素溶液不需要进行加热的情况下长时间开启加热装置现象的出现。

在本实施例中，作为一种优选，第二阈值温度高于第一阈值温度，其具体温度数值和二者差值可根据实际使用场景、加热装置功率大小等因素进行选择和标定；其中，作为一种优选，第一温度阈值为以车用尿素溶液的结晶温度(即零下11摄氏度)为参考，适当提高1至2摄氏度；第二温度阈值为以车用尿素溶液良好解冻温度，优选取零下5摄氏度至0摄氏度之间；上述的温度阈值设定以保证尿素溶液最大限度上解冻安全进行适当提高；

在加热装置运行过程中，持续检测蓄电池电压，当蓄电池电压低于设定电压阈值时，关闭加热装置；同时当发动机状态由开启状态转为关闭状态，控制器控制加热装置关闭，避免发动机停止运转及整车未下电情况下加热装置继续运行，可以减少蓄电池电量消耗。其中电压阈值由环境温度—发动机启动电压限值MAP确定，以保证发动机良好起动的蓄电池电压值为限。

通过上述控制过程，本发明可以保证尿素罐内进入进液管路的尿素溶液在低温环境下不会结冰现象，保证低温环境下，尿素罐内的结晶尿素经过加热后再进入进液管路中去，经过加热后的尿素溶液与发动机排放尾气进行反应，确保后处理系统正常运行。

实施例2

PTC加热装置可以更换为远红外加热装置，柱状笼型的结构保持不变，可通过调节远红外照射角度或在远红外装置外加装导热材料对尿素溶液进行加热，具有加热部位可选，热交换效率高等特性，其余控制方式与结构形式与实施实例1保持一致，在此不再赘述。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。