本發(fā)明涉及汽車技術領域，尤其涉及一種尿素泵檢測系統(tǒng)。

背景技術：

21世紀，隨著汽車越來越普及，其弊端也逐步體現(xiàn)出來。汽車作為21世紀最重要的交通工具，與人的聯(lián)系日益緊密，不僅給人們帶來方便，同樣也給人們帶來危害。汽車尾氣污染已成為全球性問題，由于汽車排放的廢氣正在危害城市環(huán)境，使城市環(huán)境轉向惡化。汽車尾氣后處理變得尤為重要，隨著十二五規(guī)劃能源戰(zhàn)略的提出和環(huán)保部門對重型車國ⅳ標準的推行，尿素泵的需求越來越大，但問題也越來越多。

尿素泵是尿素溶液噴射計量系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是抽取尿素箱內的尿素溶液，并保持一定的壓力，然后輸送到噴射單元，滿足噴射計量系統(tǒng)對流量和壓力的要求。尿素泵結構如圖1所示。

每種尿素泵由不同功能的元器件組合而成(除特殊泵外)。

尿素泵電機：通過無刷直流電機運轉，使同軸連接的偏心輪帶動膜片往復運動，從而控制管路內尿素使其流入泵腔內。

反向閥(單向閥)：屬于電磁閥，用于控制尿素流向，車輛正常運行工況時需要持續(xù)不斷給噴嘴輸入尿素；但車輛停機時，控制其將管路中剩余尿素溶液倒吸回尿素箱中。

空氣閥：屬于電磁閥，用于控制空氣壓縮機內空氣是否進入的開關閥。

噴嘴：具有噴射尿素泵溶液及壓縮空氣混合液的作用。

加熱電阻絲：主要分為尿素泵底板加熱和濾芯室加熱，配有單獨的加熱保護電阻，電阻為正溫度系數(shù)電阻，溫度越高阻值越大，保護溫度為110℃。

液位傳感器：檢測液位高度(滿液位和零液位)，零液位時向車輛發(fā)出報警信號。

溫度傳感器：一般用于監(jiān)測催化器的溫度。

壓力傳感器：一般用于監(jiān)測尿素泵泵腔內的水壓。

尿素泵有多種類型，可分為有can控制器尿素泵和無can控制器尿素泵。

尿素泵檢測系統(tǒng)用于檢測尿素泵各個部件的好與壞，例如，液位溫度傳感器若損壞或未連接時，當在其兩端供5v電壓時，電壓將保持不變；反之，若液位溫度傳感器正常，當在其兩端供5v電壓，電壓將會被拉低到4v左右(此電壓會隨著環(huán)境溫度變化而變化)。

車載dcu電腦控制發(fā)動機運轉，當發(fā)動機轉速達到一定值時，尿素泵才可以開始工作，此時可以對尿素泵進行檢測，但要求發(fā)動機達到一定轉速、進氣溫度達到一定溫度等，因此不夠方便。

在授權公告號為“cn205654521”的發(fā)明中的尿素泵實驗臺，具有外設氣源、加熱水箱等，能實現(xiàn)對尿素泵進行的檢測，但其缺點是無法檢測使用can控制器的尿素泵，也無法實時變換電機頻率，以保證檢測的高效性。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的缺陷，本發(fā)明提出一種尿素泵檢測系統(tǒng)。

根據本發(fā)明，提供了一種尿素泵檢測系統(tǒng)，如圖2所示，包括：電源模塊、數(shù)據采集模塊、引腳控制電路和控制模塊，其中，電源模塊，連接外部電源，以為尿素泵檢測系統(tǒng)供電；數(shù)據采集模塊，連接尿素泵組成部件的信號線，以采集尿素泵組成部件的電壓、電流等，如泵內電機、反向閥、噴嘴等元器件的電壓和電流值；引腳控制電路，用于連接尿素泵組成部分的正負極，如尿素泵電機、反向閥、溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、加熱電阻絲等，為其提供電壓；控制模塊，連接引腳控制電路、數(shù)據采集模塊，以控制引腳控制電路的輸出電壓，根據數(shù)據采集模塊發(fā)送的電壓和/或電流檢測尿素泵組成部件。

優(yōu)選的，電源模塊包含硬件保護電路，用于保護尿素泵和尿素泵檢測系統(tǒng)硬件電路，當尿素泵檢測系統(tǒng)與尿素泵連接并通電后，若突然出現(xiàn)大電流時，硬件保護電路自動斷電。

進一步的，數(shù)據采集模塊包含數(shù)模轉換單元，將采集的尿素泵組成部件的電壓和/或電流信號轉換為數(shù)字信號后發(fā)送給控制模塊。

進一步的，檢測系統(tǒng)還包含can控制器，連接尿素泵的can模塊和控制模塊，用于接收和發(fā)送can命令，傳送尿素泵組成部件的電壓和/或電流值和控制模塊的控制信息，控制模塊根據can控制器發(fā)送的電壓和/或電流檢測尿素泵組成部件。

進一步的，控制模塊中設置有閾值，如果尿素泵組成部件的電壓和/或電流值在閾值范圍內，則表示尿素泵組成部件正常。

進一步的，控制系統(tǒng)通過引腳控制電路以變頻方式對尿素泵電機進行供電，進而控制所述尿素泵電機運轉。

進一步的，控制模塊還包括壓力計算單元、頻率計算單元、判斷單元；壓力計算單元，用于在規(guī)定時間內計算尿素泵內的水壓或氣壓并將結果發(fā)送給所述判斷單元；頻率計算單元，用于計算輸出的電機通斷電頻率；判斷單元，用于接收所述壓力計算單元輸出的計算結果，如果計算結果未達到規(guī)定閾值，則向所述引腳控制模塊輸出所述頻率計算單元計算的新的電機通斷電頻率；如果在參考時間內尿素泵的壓力值達到規(guī)定閾值，則輸出的電機通斷電頻率將保持恒定，即按當前頻率穩(wěn)定輸出。

本發(fā)明提供一種尿素泵檢測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有檢測儀器操作繁瑣以及測量精度低等問題，提高尿素泵檢測及維修的效率，同時使用變頻的方式控制電機，使尿素泵檢測系統(tǒng)可以更加精確和高效地實現(xiàn)對尿素泵以及尿素泵部件控制、檢測和維修整體化檢測。

附圖說明

本發(fā)明的上述及其它方面和特征將從以下結合附圖對實施例的說明清楚呈現(xiàn)，其中：

圖1是尿素泵結構示意圖；

圖2是根據本發(fā)明一個實施例的尿素泵檢測系統(tǒng)結構示意圖；

圖3是根據本發(fā)明一個實施例的控制模塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的一種尿素泵檢測系統(tǒng)進行詳細描述。同時在這里做以說明的是，為了使實施例更加詳盡，下面的實施例為最佳、優(yōu)選實施例，對于一些公知技術本領域技術人員也可采用其他替代方式而進行實施；而且附圖部分僅是為了更具體地描述實施例，而并不旨在對本發(fā)明進行具體的限定。

根據本發(fā)明的一方面，提供了一種尿素泵檢測系統(tǒng)，如圖2所示，包括：電源模塊、數(shù)據采集模塊、引腳控制電路和控制模塊，其中，電源模塊，連接外部電源，以為尿素泵檢測系統(tǒng)供電；數(shù)據采集模塊，連接尿素泵組成部件的信號線，以采集尿素泵組成部件的電壓、電流等，如泵內電機、反向閥、噴嘴等元器件的電壓和電流值；引腳控制電路，用于連接尿素泵組成部分的正負極，如尿素泵電機、反向閥、溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、加熱電阻絲等，為其提供電壓；控制模塊，連接引腳控制電路、數(shù)據采集模塊，用于控制引腳控制電路的輸出電壓，根據數(shù)據采集模塊發(fā)送的電壓和/或電流檢測尿素泵組成部件。

優(yōu)選的，電源模塊包含硬件保護電路，用于保護尿素泵和尿素泵檢測系統(tǒng)硬件電路，當尿素泵檢測系統(tǒng)與尿素泵連接并通電后，若突然出現(xiàn)大電流時，硬件保護電路自動斷電。

數(shù)據采集模塊采集尿素泵組成部件的電流和電壓值，并將其發(fā)送給控制模塊，在控制模塊中設有尿素泵電流/電壓的上下閾值，若電流、電壓數(shù)值超過上閾值則判定尿素泵短路，若低于下閾值，則判定尿素泵斷路，在上下閾值中間則尿素泵為正常狀態(tài)。優(yōu)選的，還可以包含數(shù)模轉換單元，用于將電流、電壓值轉換為數(shù)字信號，然后再傳送給控制模塊。

尿素泵組成部件可以包括壓力傳感器、尿素泵電機、噴嘴、反向閥、空氣閥等，數(shù)據采集模塊采集尿素泵各組成部件的電流或電壓變化，發(fā)送給控制模塊，控制模塊通過其中預設的閾值判斷各部件是否存在問題。具體如下：

(1)壓力傳感器檢測：控制模塊通過引腳控制電路為壓力傳感器正負引腳供電(即提供電壓)，控制模塊通過引腳控制模塊使尿素泵的電機按一定頻率轉動來抽取尿素溶液，尿素溶液充滿尿素泵的泵腔，從而使得尿素泵的壓力傳感器(水壓或氣壓)的電壓輸出發(fā)生變化，數(shù)據采集模塊采集壓力傳感器的信號線上的電壓，并傳回控制模塊進行判斷：如果電壓在0.2v～4.6v之間，則表示其正常；若壓力傳感器的信號線上的電壓持續(xù)保持不變或者超出正常范圍時，表示壓力傳感器存在問題，可以進行報警。

(2)尿素泵電機檢測：控制模塊通過引腳控制電路為電機正負引腳供電，控制電機以一個固定頻率進行運轉，數(shù)據采集模塊采集電機的電流值并傳送給控制模塊進行判斷：若電流持續(xù)保持在3a以上或者突然增大到遠遠高于3a時，說明電路中發(fā)生短路或電機存在問題，進行報警或停止測試；如果電流很小且持續(xù)保持不變，說明電路中發(fā)生斷路或電機線路存在問題，進行報警。

控制電機按一定頻率運轉的原理如下：電機需要3個引腳控制，即拉高1號引腳(供電)，拉低3號引腳(接地)，然后按照一定頻率拉高或拉低2號引腳，就可實現(xiàn)按照一定占空比控制電機進行運轉。若想調整電機運轉速度或頻率時，只需調整2號引腳的占空比即可(占空比是指高電平在一個周期之內所占的時間比率)。

(3)噴嘴檢測：為噴嘴正負引腳按照固定頻率供電15秒左右(排出管路空氣)，控制模塊通過引腳控制模塊給噴嘴正負極供電，同時按照一定占空比給噴嘴正極通、斷電，噴嘴開始按照一定頻率打開、關閉，數(shù)據采集模塊采集噴嘴的電流值并傳送給控制模塊進行判斷：若電流持續(xù)保持在4a以上或者突然增大到遠遠高于4a時，說明電路中發(fā)生短路或噴嘴存在問題，需要停止測試或報警；噴嘴閉合瞬間，若電流很小且持續(xù)保持不變，說明電路中發(fā)生斷路或噴嘴線路存在問題，進行報警。

(4)反向閥測試檢測：控制模塊通過引腳控制電路為反向閥正負引腳供電，數(shù)據采集模塊采集反向閥信號線(反向閥信號線就是給反向閥供電線，反向閥只有2條線，分別是供電線即正極、地線即負極。其中，我們所采集的信號是從供電線上采集到的)上的電壓；通過間斷式供電，控制反向閥按照固定的間隔時間打開。

(5)加熱電阻絲測試：通過持續(xù)供電，控制加熱電阻絲進行加熱(測試時間約為30秒，測試時間過長可能會損壞加熱電阻絲)。通過持續(xù)供電，控制模塊通過采集到的電流或電壓變化，檢測加熱電阻絲是否存在問題。

(6)尿素泵電機使用智能變頻方法進行控制。

控制的原理如下：通過檢測系統(tǒng)的引腳控制電路為尿素泵電機輸出一個固定的通電頻率(即每秒通斷電的次數(shù)，比如，每隔1秒通斷電10次，通斷電的頻率就是10hz)，使得尿素泵電機以固定頻率進行運轉，尿素泵的水壓會隨著尿素泵電機的運轉而逐漸上升，數(shù)據采集模塊實時采集尿素泵壓力傳感器的電壓值并傳送給控制器。

如圖3所示，控制模塊還包括壓力計算單元、頻率計算單元和判斷單元。

壓力計算單元，在規(guī)定時間內(例如從電機開始每運轉10s)計算尿素泵內的水壓或氣壓，公式如下：

f壓力＝u傳感器×φ………………………………………………(1)

上式中，f壓力表示尿素泵內的壓力(水壓或氣壓)，u傳感器為壓力傳感器電壓值，φ為比值系數(shù)，取值范圍是0至5之間。

頻率計算單元，計算輸出新的電機通斷電頻率，以使得電機再次加快運轉，而使尿素泵壓力再次升高，計算方法如下：

f輸出＝(1+10％)f當前

其中,f輸出表示所述控制模塊輸出的尿素泵電機通斷電頻率；f當前表示當前尿素泵電機當前的通斷電頻率；

判斷單元，接收壓力計算單元輸出的計算結果，如果計算結果未達到規(guī)定閾值(例如400kpa)，則向引腳控制模塊輸出頻率計算單元計算的新的電機通斷電頻率；如果在參考時間內尿素泵的水壓或氣壓值達到規(guī)定閾值(例如400kpa)，輸出的電機頻率將保持恒定，即按當前頻率穩(wěn)定輸出。

這種變頻的優(yōu)點是：在電機運轉過程中，通過變頻方式可以使尿素壓力更快上升到閥值，以提高電機運轉效率；若壓力出現(xiàn)突然下降時，變頻(頻率提高)可以使尿素泵內壓力保持恒定；當尿素泵故障時，尿素壓力一直上升，此時通過變頻(頻率降低，通過上面公式可以很容易地設計頻率降低的公式)可以使尿素泵內壓力保持恒定，而不會出現(xiàn)由于壓力過大而引起尿素泵管路崩開的問題。

檢測系統(tǒng)還可以包含can控制器，以連接帶有can模塊的尿素泵，can控制器和控制模塊相連，用于接收和發(fā)送can命令，傳送尿素泵組成部件的電壓和/或電流值和控制模塊的控制信息，控制模塊根據can控制器發(fā)送的電壓和/或電流檢測尿素泵的組成部件的好壞。

尿素泵檢測系統(tǒng)的can控制器接收到控制模塊發(fā)出的命令后，向尿素泵發(fā)送can命令(符合iso15765國際標準協(xié)議，不同廠家有不同的私有協(xié)議)，尿素泵的can模塊接收到該命令后控制尿素泵進行建立壓力、保持壓力、清空管道、噴嘴測試等操作。命令完成后，尿素泵反饋信息給檢測系統(tǒng)的can控制器，can控制器再將信息發(fā)送給控制模塊。

當然，本發(fā)明還有多種其他實施例，在不背離本發(fā)明精神和實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發(fā)明做出各種相應的改變，但這種改變都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。