[发明专利]尿素溶液反抽控制装置及其故障诊断方法

权利要求书

1.一种尿素溶液反抽控制装置，其特征在于：包括控制器以及依次流体连接的尿素箱、具有工作入口A、工作入口B和工作出口的二位三通前阀、尿素泵、具有工作出口C、工作出口D和工作入口的二位三通后阀、缓冲腔和电喷嘴，其中尿素泵的入口与二位三通前阀的工作出口流体连接，尿素泵的出口与二位三通后阀的工作入口流体连接，二位三通前阀的工作入口A与二位三通后阀的工作出口C流体连接，二位三通前阀的工作入口B分别与尿素箱和与二位三通后阀的工作出口D流体连接，缓冲腔的入口与二位三通后阀的工作出口C流体连接，缓冲腔的出口还通过依次连接的单向阀和限流喷嘴与尿素箱连接形成回流通路，缓冲腔的出口还设置有用于测量缓冲腔内尿素溶液压力的压力传感器；控制器分别与二位三通前阀、尿素泵、二位三通后阀、压力传感器和电喷嘴相电连接，控制器根据工作模式切换二位三通前阀和二位三通后阀控制尿素溶液的流动方向。

2.根据权利要求1所述的尿素溶液反抽控制装置，其特征在于：所述工作模式包括M0工作模式：尿素泵的入口、工作入口A、工作出口C和尿素泵的出口形成小循环回路；M1工作模式：尿素箱、工作入口B、尿素泵入口、尿素泵出口、工作出口C、缓冲腔和电喷嘴形成喷射通路，并通过缓冲腔、单向阀、限流喷嘴和尿素箱形成回流通路；M2工作模式：电喷嘴、缓冲腔、工作入口A、尿素泵入口、尿素泵出口、工作出口D和尿素箱形成吸回通路；M3工作模式：尿素箱、工作入口B、尿素泵入口、尿素泵出口和工作出口D形成与缓冲腔断开的隔断通路，当电喷嘴开启时，缓冲腔内剩余溶液通过电喷嘴喷出，当电喷嘴关闭时，缓冲腔内剩余溶液经由单向阀和限流喷嘴回流至尿素箱。

3.根据权利要求1所述的尿素溶液反抽控制装置，其特征在于：所述控制器包括信号处理模块、控制信号产生模块和信号驱动模块，其中控制信号产生模块包括数据处理模块、控制策略模块和数值限制模块，信号处理模块将压力传感器所测信号处理得到压力值P110，数据处理模块将压力值P110与压力设定值Ps进行比较处理后得到误差值Er，控制策略模块根据误差值Er和回流通路的有效孔径Dv计算得到闭环控制信号值Sp，该闭环控制信号值Sp经数值限制子模块处理后送入信号驱动模块，信号驱动模块产生的驱动信号经信号线控制尿素泵。

4.根据权利要求3所述的尿素溶液反抽控制装置，其特征在于：所述控制策略模块的控制方法采用PID控制，具体公式为：

Sp＝Kp*Er+Ki*∫Erdt+Kd*dEr/dt

其中，增益项Kp、Ki和Kd是回流通路的有效孔径Dv的函数：

Kp＝f1(Dv)

Ki＝f2(Dv)

Kd＝f3(Dv)

函数f1、f2和f3通过查表的方法来计算：

Kp＝Tblp(Dv)

Ki＝Tbli(Dv)

Kd＝Tbld(Dv)

其中表Tblp、Tbli和Tbld中的值通过实验来确定。

5.根据权利要求3所述的尿素溶液反抽控制装置，其特征在于：控制器还包括喷射脉宽计算模块、电磁阀控制信号生成模块和驱动模块，喷射脉宽计算模块根据压力值P110、回流通路的有效孔径Dv和流量喷射命令Cdf计算得到占空比值Dc，占空比值Dc经过电磁阀控制信号生成模块和驱动模块转换成电喷嘴控制信号，经由信号线控制电喷嘴。

6.根据权利要求5所述的尿素溶液反抽控制装置，其特征在于：所述喷射脉宽计算模块的计算方法为：

(1)、根据Cdf和P110值生成一个初始喷射命令Cdi，

Cdi＝Tbl_cdi(Cdf,P110)

其中Tbl_cdi中的表值由实验确定；

(2)、根据电喷嘴的有效孔径De计算得到一个修正系数Co，

Co＝Tbl_co(De)

其中Tbl_co的表值由实验确定；

(3)、占空比值Dc由Cdi和Co得到：

Dc＝Cdi*Co。