气辅式软件控制策略设计说明.docx

气辅式尿素计量泵软件控制策略设计说明设计人：日期：批准人：日期：审核人：日期：第1章.产品介绍41.l总体介绍41.2 工作条件41.2.1 喷射介质41.2.2 使用电源51.2.3 使用气源51.3 产品工作原理及主要性能参数5第2章.工作流程及状态描述62.1 工作流程62.2 各工作状态概述82.2.1 休眠状态控制概述82.2.2 初始状态概述82.2.3 泵停状态概述82.2.4 建压状态概述92.2.5 喷射状态概述92.2.6 吹扫状态概述92.2.7 诊断状态控制概述92.3 各工作状态控制策略设计说明102.3.1 初始化状态控制策略设计说明102.3.2 泵停状态控制策略设计说明112.3.3 建压状态控制策略设计说明122.3.4 喷射状态控制策略设计说明132.3.5 吹扫状态控制策略设计说明152.3.6 诊断状态控制策略设计说明16第3章.构建开发环境183.1 开发环境183.2 开发语言183.3 单片机18第4章通讯协议184.1 SCR系统通讯协议概述184.3 泵状态通讯控制策略概述194.4 通讯失败或CAN掉线控制策略194.5 通讯方式及协议204.6 CAN中断及初始化控制策略204.7 CAN接受报文定义204.7.1 CAN接受标识符寄存器(0xl8FFDF00)234.7.2 CAN接受标识符寄存器(0xl8FFE03D)254.7.3 CAN接受标识符寄存器(0x0CF00400)254.7.4 CAN接受标识符寄存器(0x7F)264.7.5 CAN接受标识符寄存器(CAN接受标识符+0x03)264.7.6 CAN接受标识符寄存器(CAN接受标识符+0x04)274.7.7 CAN接受标识符寄存器(CAN接受标识符+0x05)274.8 CAN发送报文定义274.8.1 CAN发送标识符寄存器(tQns_。ne)324.8.2 CAN发送标识符寄存器(trans_two)324.8.3 CAN发送标识符寄存器(0×18FFDE3D)334.8.4 CAN发送标识符寄存器(OXI8FFE000)334.8.5 CAN发送标识符寄存器（0×18FF3000）33第5章.定时中断函数335.1 4ms定时中断函数控制策略335.2 加热控制策略345.2.1 上电加热控制策略365.2.1.1 上电检查温度-40-30°C375.2.1.2 上电检查温度-30-20C375.2.1.3 电检查温度-20-10°C375.2.1.4 上电检查温度-10-5°C375.2.2 保温控制策略385.2.2.1 保温阶段上电检查温度-40-30°C385.2.2.2 保温阶段上电检查温度-30-20°C385.2.2.3 温阶段上电检查温度-20-10C385.2.2.4 保温阶段上电检查温度-10-5C395.2.3 停止加热控制策略395.3 200ms中断控制处理函数39第6章.电机控制函数396.1 电机控制函数396.2 电机开（MOtojOn）406.3 电机关（Motor_off）40第7章.计量阀控制函索40第8章.补气函数418.1 补气过程控制428.2 建压过程控制43第9章.补压函数439.1补压自救控制流程43第10章.OBD故障报警4410.1 OBD故障列表4510.2 故障说明47103故隙报警条件4710.3.1 传感器故障（G）4710.3.1.1 尿素压力传感器故障（GI）4810.3.1.2 压力传感器故障（G2）4810.3.1.3 尿素温度传感器故障（G3）4810.3.2 喷嘴或喷射管故障（八）4910.3.2.1 喷嘴或冷水管脱落（Al）4910.3.2.2 喷嘴或喷射管堵塞（A2）49103.3进液管故障（B）501.1.1.1 1进液管堵脱落或低尿素流5010.3.4 回液管堵塞故障（C）5010.3.5 压缩空气故障（D）5010.3.6 空气电磁阀故障（DI）5110.3.7 回液电磁阀故障（CI）5110.3.8 CAN掉线故障（E）5110.3.9 内部加热故隙（F）52第1章.产品介绍1.1 总体介绍气辅式尿素计量喷射泵，利用压缩空气辅助对尿素溶液进行雾化。尿素计量泵用于柴油机尾气后处理SCR系统的尿素溶液计量和喷射，电控整元控制泵内计量阀开启和关断时间的控制，从而实现对喷射出来尿素溶液精确计量。泵喷射量范围0-9000mlh,适应于环境温度-40-85范围内工作。泵内置加热装置，最低工作环境温度为-40,可实现自动加热化冰功能。泵内建有自诊断功能，可对一般故障进行检测及实现泵内OBD功能，发现故障后通过CAN总线把故障状态报给DCU或计量泵诊断系统。泵内置电控单元，控制软件对所有的内部传感器信号进行采集并控制相关执行单元，以及通过CAN总线与外部DCU或计量泵诊断系统进行数据通讯。1.2 工作条件气辅式尿素计量喷射泵使用工作条件，要求有喷射介质、使用电源、使用气源，分别为尿素水溶液、车载电平供电，车载压缩空气供气。1.2.1 喷射介质尿素计量喷射泵所使用喷射介质为尿素水溶液，其成分为32.5%的高纯尿素和67.5%的去离子水组成，其元素含量应符合DI7()070标准要求。尿素水溶液为高纯度透明液体，有淡淡的氨水气味，如果溅出，水分蒸发并形成结晶。车用尿素水溶液与汽车尾气中的氮氧化合物发生反应生成无毒的氮气和水排出，从而降低汽车尾气中的有毒气体的排放，减少污染，达到排放标准。允许尿素水溶液的温度范围5至60,低于Tle以下尿素溶液会结冰，低于-20会完全上冻，因此需加热和保温，在75以上会挥发，因此加热需适度。1.2.2 使用电源尿素计量喷射泵所使用的车载24V电平电源供电，为保障车辆未行驶的状态下不会大量消耗车载电源，静态电流即计量泵处于休眠状态时不大于1毫安。当计量泵工作在喷射状态且未进行加热，最大工作电流50毫安，加热时工作在喷射状态时工作电流为1.5A01.2.3 使用气源尿素计量喷射泵需使用无杂质的压缩空气，如有杂质进入尿素泵内，容易发生泵内堵塞，为保障气源无杂质进入尿素泵内，应配置空气过滤器。考虑到车用气源不稳定压力波动较大，计量泵内配置了稳压调节阀，稳压调节阀对气源压力进入尿素泵后有一个稳定的空气压力，且可调节计量泵内使用的空气压力，一般状况下计量喷射泵的空气消耗量为15-20Lmin,空气消耗量随喷射量增加而逐渐减少。计量喷射泵工作在建压和喷射状态时，一直会有空气消耗。工作在建压状态下，空气辅助清扫气路残留尿素，达到疏通管路的目的，工作在喷射状态下，空气辅助尿素溶液达到雾化的目的。1.3 产品工作原理及主要性能参数尿素计量喷射泵工作原理为通过电控单元控制电机带动膜片往复运动实现尿素抽吸，电机转速越快，膜片往复运动的频率越大，抽吸尿素的流量越大；通过电控单元，软件控制计量阀的打开时间实现加压后尿素溶液的准确计量，根据采集计量阀前后端的压力、DCU命令喷射量进行计算，得出一个周期内要控制的计量阀开启时间；最后在气液混合腔，压缩空气把计量后的尿素溶液吹送到排气管中实现雾化。尿素计量喷射泵主要性能参数如表1所示。技术参数名称数值最大尿素喷射量9000mlh喷射精度±5%工作温度-4085C喷射状态下空气压力1.33.9Bar喷射状态下尿素压力5.36Bar压缩空气消耗量15-20Lmin工作电压24V(DC)喷射泵最大功率20W内部加热器功率38W通讯协议SAEJ1939-2003设计使用寿命5年或10万公里？表1：尿素计量喷射泵主要性能参数第2章.工作流程及状态描述2.1 工作流程如图1工作流程图所示，尿素喷射泵共有7种状态，当控制单元监测到点火钥匙打开信号、泵内控制单元进行对泵内各个模块进行初始化,当完成初始化后，DCU命令以及泵自动达到泵停状态，等待DCU控制命令其他状态。DClJ通过发送命令报文向尿素计量泵下达工作指令，计量泵也会通过固定报文格式向DCU返回其当前状态。DCU每发送一次命令报文，同时计量喷射泵也会间隔200ms发送泵的当前状态给DCU,计量泵如果在一定时间内没有正确接受到命令报文，则按照通讯中断处理，计量泵会报“CAN掉线故障”。图1工作流程图计量喷射泵的一般工作过程如下：点火开关接通后，喷射泵每20OmS发送泵状态和OBD信息；喷射泵上电初始化，上电自检完成后自动从上电初始状态切换到泵停状态；喷射泵在接到DCU建压命令后，计量泵开始建压，为保障喷射泵在建压状态下以最大流量建压抽吸，电机以最高转速运转；成功建压后，切换到预喷射状态，实际喷射量为0；喷射泵在接收到DCU发送的喷射命令信息以后,按照DCU的命令喷射量进行计量喷射。DCU发送命令信息，喷射泵接受并执行命令。根据DCU发送的命令喷射量、计量阀前后端的压差，计算得出反馈的实际喷射量；当喷射泵工作在喷射状态下接收到DCU发送的泵停止命令，计量泵要先进入吹扫状态，吹扫32秒完成后自动进入泵停状态，或计量泵检测到点火信号关闭，先进入吹扫32秒完成后自动进入泵停状态，泵停状态5秒后计量泵进入休眠状态，等待上电唤醒。2.2 各工作状态概述计量泵等待或执行DCU或上位机诊断系统工作状态命令，且计量泵实时发送其自身工作状态报文反馈给DCU或上位机诊断系统。2.2.1 休眠状态控制概述休眠状态也就是功耗最小的状态，控制单元关闭主电路，保持最小的静态电流等待唤醒，以节省蓄电池电力。当点火开关关闭，泵在泵停状态下，计时第4秒时将泵吹扫标志位储存在MCU存储器中,计时5秒后会自动进入休眠状态。在建压状态及喷射状态下，关闭点火开关，泵会自动进入吹扫状态，吹扫完成后进入泵停状态，开启计时第4秒时将泵吹扫标志位储存,第5秒后进入休眠状态，停止发送和接受报文，计量泵和DCU通讯CAN进入休眠状态。当点火开关打开后，泵会自动由休眠状态转入初始状态。2.2.2 初始状态概述计量喷射泵在上电后会自动转入初始状态，读取存储器中数据，如读取到MCU存储器中的吹扫标志为，如吹扫未完成，则执行吹扫，自检完成后，进入泵停状态。2.2.3 泵停状态概述计量喷射泵在上电并完成初始状态检查后自动进入泵停状态,等待DelJ命令。此时点火开关关闭，第4秒记录吹扫标志位，第5秒后进入休眠状态。2.2.4 建压状态概述计量喷射泵在泵停状态下，接收到DCU发送的建压命令即进入建压状态，泵内电机以最大转速工作。建压15秒后，检测尿素溶液压力大于5.3bar,确认建压成功。建压成功后，泵会自动进入喷射状态，喷射量为0。如果建压没有成功，泵会持续进行建压10次之后仍没达到5.3bar,出错报故障。2.2.5 喷射状态概述泵建压完成后进入预喷射状态，此状态下接收到DCU喷射命令后，才会进入喷射状态，预喷射状态下，DCU或上位机诊断系统给命令喷射量计量泵不会进行喷射，只有当接受到DCU或上位机诊断系统的命令喷射状态，且收到命令喷射量时才会进行喷射。2.2.6 吹扫状态概述吹扫状态是清除喷射管路及喷嘴内的残留液体，以防喷嘴