一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法及系统

技术领域

本发明涉及柴油车颗粒捕集器再生炉技术领域，特别涉及一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法及系统。

背景技术

目前，主流主机厂都是通过在排气系统中增加颗粒捕集器来达到过滤积碳的目的，当颗粒捕集器内收集的积碳达到一定程度后会被车辆识别，此时若车辆速度满足要求，发动机会在软件的控制下，提高发动机喷油量提高排气温度烧掉颗粒捕集器内的积碳以达到清空颗粒捕集器的目的。

然而，在实际使用过程中发现，很多轻型柴油车都是在工地使用，速度低，无法提高排气温度造成车辆颗粒捕集器内的积碳不能及时被清除，从而导致排气背压大动力不足，甚至彻底堵死无法启动，针对该情况，目前售后处理手段主要是更换颗粒捕集器，然而颗粒捕集器成本很高，会造成资源的巨大浪费。

发明内容

基于此，本发明的目的是提出一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法及系统，旨在解决现有技术中更换柴油机颗粒捕集器导致成本高产生资源浪费的问题，以实现在不更新柴油机颗粒捕集器前提下使置于再生炉的捕集器内的积炭得到充分清除。

根据本发明提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法，通过颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统实现，所述颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统包括温度采集模块、与所述温度采集模块电连接的控制模块以及分别与所述控制模块电连接的按键控制模块、加热模块，所述方法包括：

所述按键控制模块根据温度升高调节电路、温度降低调节电路和温度确定电路获取用户针对所述颗粒捕集器再生炉触发按键输入的温度调节信号，所述控制模块根据所述温度调节信号进入温度控制程序，根据所述温度控制程序设定所述颗粒捕集器再生炉的理论温度值：

判断温度升高调节电路是否为低电平，若温度升高调节电路为低电平，则进入温度升高控制程序；

若温度升高调节电路不为低电平时，则判断温度降低调节电路是否为低电平；

若温度降低调节电路为低电平时，则进入温度降低控制程序；

若温度降低调节电路不为低电平时，则进入温度确定电路控制程序；

所述温度采集模块用于获取所述颗粒捕集器再生炉中的当前温度值；

所述控制模块用于根据所述理论温度值和所述当前温度值判断是否控制所述加热模块对所述颗粒捕集器再生炉进行升温。

与现有技术相比，本发明的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法，通过设置按键控制模块触发按键输入温度调节信号，实现再生炉内积碳清除所需的理论温度值的设定，又通过温度采集模块获取再生炉内的当前实际温度；进而通过控制模块判断所获取的理论温度值和当前温度值是否相等来控制加热模块是否需要升温处理：当获取的当前温度值小于设定的理论温度值时，控制模块控制加热模块启动加热，使再生炉升温，温度采集模块再次启动获取最新实际温度，从而使得再生炉内的当前实际温度和所设定的理论温度值相等，保持再生炉能稳定处于设定的温度范围内，颗粒捕集器再生炉内的积碳则能在达到设定的理论温度下被充分燃烧掉，大大提高了炉内积碳在线清理工作的有效性。

进一步地，所述温度采集模块包括温度传感器、与所述温度传感器电连接的信号放大器、与所述信号放大器电连接的信号调理器以及与所述信号调理器电连接的A/D转换器，所述温度采集模块用于获取所述颗粒捕集器再生炉中的当前温度值，包括：

当颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统启动时，所述温度传感器用于采集颗粒捕集器再生炉内的温度并转化为电压信号；

所述信号放大器用于将颗粒捕集器再生炉内的电压信号进行信号放大，得到电压放大信号；

所述信号调理器用于根据预设信号调理规则将所述电压放大信号调理到A/D转换器能接受的电模拟信号；

所述A/D转换器用于将所述电模拟信号转换成温度数字信号。

进一步地，所述信号调理器用于根据预设信号调理规则将所述电压放大信号调理到A/D转换器能接受的电模拟信号，包括：

所述信号调理器根据以下公式对所述电压放大信号进行调理：

其中：

进一步地，所述A/D转换器用于将所述电模拟信号转换成温度数字信号，包括：

所述A/D转换器电路的DOUT端口、SCLK端口和CS端口分别与控制模块电路的P1.0端口、P1.1端口和P1.2端口电连接，当在SCLK端口和CS端口分别依次接收到所述控制模块输入的低电平时，所述A/D转换器开始将所述电模拟信号进行信号转换；

当信号转换结束时，所述A/D转换器通过DOUT端口向控制模块的P1.0端口输入高电平，此时控制模块通过P1.1端口向所述A/D转换器电路的SCLK端口输入高低脉冲，以读取温度数字信号。

进一步地，所述控制模块用于根据所述理论温度值和所述当前温度值判断是否控制所述加热模块对所述颗粒捕集器再生炉进行升温的步骤包括：

所述控制模块用于判断所述理论温度值和所述当前温度值是否相等；

若所述控制模块判定所述当前温度值小于所述理论温度值，则获取所述理论温度值与所述当前温度值的温度差值，并将所述温度差值发送给所述加热模块；

所述加热模块用于根据所述温度差值对所述颗粒捕集器再生炉进行升温；

所述温度采集模块还用于再次获取所述颗粒捕集器再生炉升温后的温度值，以使得所述控制模块根据所述颗粒捕集器再生炉升温后的温度值和所述理论温度值判断是否再次控制所述加热模块对所述颗粒捕集器再生炉进行升温，直至所述颗粒捕集器再生炉在最新时刻的温度值与所述理论温度值相等。

进一步地，所述控制模块用于根据所述理论温度值和所述当前温度值判断是否控制所述加热模块对所述颗粒捕集器再生炉进行升温的步骤之前包括：

所述控制模块还与温度显示器电连接，所述温度显示器对所述控制模块获取到的所述当前温度值和设定的所述理论温度值进行实时显示。

进一步地，所述控制模块还与温度显示器电连接，所述温度显示器对所述控制模块获取到的所述当前温度值和设定的所述理论温度值进行实时显示的步骤包括：

所述温度显示器通过LED显示屏来显示从所述控制模块获取到的所述当前温度值和设定的所述理论温度值，所述LED显示屏通过控制LED各个二极管引脚电平的高低来控制各个二极管是否发光，从而显示出不同的字形。

根据本发明实施例的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统，所述系统包括：

温度采集模块，用于获取所述颗粒捕集器再生炉中的当前温度值及升温后的温度值，以使得控制模块根据所述颗粒捕集器再生炉升温后的温度值和理论温度值判断是否再次控制加热模块对所述颗粒捕集器再生炉进行升温，直至所述颗粒捕集器再生炉在最新时刻的温度值与所述理论温度值相等，所述温度采集模块包括温度传感器、信号放大器、信号调理器以及A/D转换器，其中：

温度传感器，用于采集颗粒捕集器再生炉内检测到的温度信号转换为电压信号；

信号放大器，用于将颗粒捕集器再生炉内的电压信号进行信号放大，得到电压放大信号；

信号调理器，用于根据预设信号调理规则将所述电压放大信号调理到A/D转换器能接受的电模拟信号；

A/D转换器，用于将所述电模拟信号转换成温度数字信号；

按键控制模块，用于获取用户针对所述颗粒捕集器再生炉触发按键输入的温度调节信号，以使控制模块根据所述温度调节信号设定所述颗粒捕集器再生炉的理论温度值；

加热模块，用于根据所述温度差值对所述颗粒捕集器再生炉进行升温。

本发明另一方面还提供一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储一个或多个程序，该程序被处理器执行时实现如上述颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法。

本发明另一方面还提供一种再生炉，其特征在于，所述再生炉包括存储器和处理器，其中：所述存储器用于存放计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现如上述颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

附图说明

图1为本发明第一实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法流程图；

图2为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法流程图；

图3为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法中的键盘电路；

图4为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法中的按键控制流程图；

图5为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法中的初级信号调理电路；

图6为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法中的次级信号调理电路；

图7为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法中的A/D转换电路图；

图8为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法中的A/D转换流程图；

图9为本发明第二实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统的总电路图；

图10为本发明第三实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统结构流程图；

图11为本发明第三实施例提出的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统主程序流程图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法的流程图，该方法包括步骤S01至步骤S03，其中：

步骤S01：所述按键控制模块根据温度升高调节电路、温度降低调节电路和温度确定电路获取用户针对所述颗粒捕集器再生炉触发按键输入的温度调节信号，所述控制模块根据所述温度调节信号进入温度控制程序，根据所述温度控制程序设定所述颗粒捕集器再生炉的理论温度值：

判断温度升高调节电路是否为低电平，若温度升高调节电路为低电平，则进入温度升高控制程序；

若温度升高调节电路不为低电平时，则判断温度降低调节电路是否为低电平；

若温度降低调节电路为低电平时，则进入温度降低控制程序；

若温度降低调节电路不为低电平时，则进入温度确定电路控制程序；

可以理解的，按键的作用主要是设定炉温，若采用若干个数字键输入炉温数据，则需要十几个按键，因此，为节省按键资源，设置系统上电后的默认炉温为600度，采用增大或减小默认初始炉温的方法来调节炉内设定温度，当把炉内设定温度调节到需要的理论温度值后，按“确定”键就可以实现炉温设定。

步骤S02：温度采集模块获取所述颗粒捕集器再生炉中的当前温度值；

可以理解的，由于加热过程中炉内的实际温度实时变化，因此需要选用响应快、耐高温、测量精度高的测温探头作为测温传感器，将温度信号转换成电信号，将电信号转换成温度数字信号，有利于获取到再生炉内的当前实际温度，从而对下一步的操作提供更清晰的指导。

步骤S03：控制模块根据所述理论温度值和所述当前温度值，判断是否控制所述加热模块，对所述颗粒捕集器再生炉进行升温。

可以理解的，通过控制加热电路的“通”或“断”的方式实现对再生炉温的控制；实际工作时，单片机通过炉温检测电路实时读取当前温度并与理论温度比对，若当前温度小于理论温度，则控制的加热电路导通；若当前温度等于理论温度，则控制的加热电路立即断开；由此，使得炉内的温度能够保持相对稳定；

需要说明的是，所述单片机属于控制模块中的一种控制装置，控制模块还可以为除单片机之外的其他控制装置。

综上，根据上述的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法，通过设置按键控制模块触发按键输入温度调节信号，实现再生炉内积碳清除所需的理论温度值的设定，又通过温度采集模块获取再生炉内的当前实际温度；进而通过控制模块判断所获取的理论温度值和当前温度值是否相等来控制加热模块是否需要升温处理：当获取的当前温度值小于设定的理论温度值时，控制模块控制加热模块启动加热，使再生炉升温，温度采集模块再次启动获取最新实际温度，从而使得再生炉内的当前实际温度和所设定的理论温度值相等，保持再生炉能稳定处于设定的温度范围内，颗粒捕集器再生炉内的积碳则能在达到设定的理论温度下被充分燃烧掉，大大提高了炉内积碳在线清理工作的有效性。

请参阅图2，所示为本发明第二实施例中的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法的流程图，该方法包括步骤S101至步骤S107，其中：

步骤S101：启动炉温设定程序，通过所述按键控制模块设有的所述增大设定炉温按键、所述减小设定炉温按键及所述确定炉温按键输入所述理论温度值，该按键检测电路如图3所示，该按键检测流程如图4所示；

可以理解的，按键检测程序采用逐列扫描的方法来检测按键是否被按下，单片机分别在端口P3.2、P3.1、P3.0输出低电平0，其他接口输出高电平1（如：P3.2口输出低电平0时，P3.0～P3.1输出高电平1；P3.1口输出低电平0时，P3.0、P3.2输出高电平1；P3.0口输出低电平0时，P3.1～P3.2输出高电平1），然后读取接口P3.4上的值，被按按键的位置就是显示低电平的那一行与置低电平列线的交汇处，找到了被按下的按键后进入相应按键的处理程序从而实现了对设定理论温度的输入。

步骤S102：选用K型热电偶作为温度传感器，实时采集颗粒捕集器再生炉内的温度并转化成电压信号；

可以理解的，因为再生炉温比较高，一般要600℃~700℃，所以选择测量精度高，响应时间快，线性化程度高且耐高温的K型热电偶作为测温探头，而K型热电偶的分度表温度范围为0～700度时K型热电偶产生的热电势范围为0～29.128mV；因检测温度范围为0～700度，考虑到检测精度，选用12位串行A/D转换器 MAX1241将模拟电压信号转化为单片机能够处理的数字信号，MAX1241所能接受的模拟电压输入范围是0～2.5V，与K型热电偶的输出电压范围不一致，所以需要设计放大电路，将K型热电偶的微弱电压信号放大到A/D转换芯片能够接受是0～2.5V之间。

步骤S103：选用AD595热电偶放大器作为放大装置，将颗粒捕集器再生炉内的电压信号进行初级放大，得到电压放大信号，该信号放大器的电路如图5所示；

可以理解的，AD595热电偶放大器作为初级信号放大装置，其输出电压满足如下关系：

AD595输出电压 ＝（K型热电势＋11uV）×247.3

K型热电偶的电压信号从引脚1、14输入后从引脚9出来，在温度变化范围内（0～700℃），热电偶所产生的热电势范围为0～29.128mV，根据AD595输入输出电压公式知，热电偶热电势经过初级信号放大后的电压Vout1范围是0.0027～7.2061V，因该电压范围与A/D转换器MAX1241所能接受的电压范围0～2.5V还是不重合，所以需要设计次级放大电路，继续对Vout1电压进行调整。

步骤S104：选用由两个OP07芯片构成信号调理器，根据预设信号调理规则将所述电压放大信号调理到A/D转换器MAX1241能接受的电模拟信号，该信号调理器的电路如图6所示；

可以理解的，次级信号调理电路由运算放大器OP07及辅助电路构成，次级信号调理电路由两个采用±15V双电源供电的OP07芯片构成，OP07芯片的正向输入端接地，电阻R1和R2接OP07芯片的反向输入端，引脚6所对应的输出端则输出每个经过OP07芯片放大后的输出电压，根据OP07芯片“虚短虚断”的特性知道：

因此，由两个OP07组成的次级信号调理电路的输入输出电压的关系为：

初级信号放大电路的输出电压Vout1范围是0.0027～7.2061V，而初级信号放大电路的输出电压就是次级信号调理电路的输入电压；根据次级信号调理电路的输入输出电压关系公式可知，次级信号调理电路的输出电压范围是0.0009V～2.4501V，满足A/D转换器MAX1241所能接受的电压范围。

步骤S105：选用MAX1241芯片作为A/D转换器，将电信号模拟信号转换成单片机能接受的温度数字信号，该信号转换器的电路如图7所示，该信号转换器的流程如图8所示；

可以理解的，芯片MAX1241采用+5V单电源供电方式，SHDN端口接高电平，禁止A/D转换芯片处于休眠状态；DOUT、SCLK、CS分别接单片机的P1.0、P1.1和P1.2端口；需要启动A/D转换时，单片机的P1.1端口先向MAX1241的SCLK端口输入一个低电平，单片机的P1.2脚再向MAX1241的CS端口输入一个低电平，芯片开始进行A/D转换，同时，采样保持电路进入采样保持状态；当A/D转换结束后，芯片MAX1241的DOUT端口向单片机的P1.0端口输入一个高电平以告知单片机，A/D转换已经结束，此时单片机的P1.1端口向MAX1241的SCLK端口输入高低脉冲，数据在SCLK脉冲的下降沿通过DOUT端口输入到单片机中，12位数字数据按照先高位后低位依次输出。

步骤S106：所诉控制模块判断所获取到的所述理论温度值和检测到的实际温度值是否相等；

可以理解的，当设备上电后，开始通过按键进行温度设定，温度检测电路不停的向单片机输入实时炉温数据，单片机不断的对“所测炉温”与“设定炉温”来比较，并通过PID算法控制加热电路的“导通”以及“断开”，从而达到对炉温的精确控制。

步骤S107：若所述控制模块判定所述当前温度值大于或等于所述理论温度值，则加热电路断开，所述颗粒捕集器再生炉停止升温；

步骤S108：若所述控制模块判定所述当前温度值小于所述理论温度值，则加热电路导通，所述颗粒捕集器再生炉进行升温，直至所述颗粒捕集器再生炉在最新时刻的实际温度值与所述理论温度值相等。

需要说明的是，所述单片机属于控制模块中的一种控制装置，控制模块还可以为除单片机之外的其他控制装置。

综上，根据上述的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法，通过设置按键控制模块触发按键输入温度调节信号，实现再生炉内积碳清除所需的理论温度值的设定，又通过温度采集模块获取再生炉内的当前实际温度；进而通过控制模块判断所获取的理论温度值和当前温度值是否相等来控制加热模块是否需要升温处理：当获取的当前温度值小于设定的理论温度值时，控制模块控制加热模块启动加热，使再生炉升温，温度采集模块再次启动获取最新实际温度，从而使得再生炉内的当前实际温度和所设定的理论温度值相等，保持再生炉能稳定处于设定的温度范围内，颗粒捕集器再生炉内的积碳则能在达到设定的理论温度下被充分燃烧掉，大大提高了炉内积碳在线清理工作的有效性。

请参阅图9，所示为本发明第三实施例中的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统的总电路图；

请参阅图10，所示为本发明第三实施例中的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制系统的结构流程图，该系统包括：

控制模块10，用于安装在再生炉内进行编辑逻辑运算和进行数据处理控制电加热温度的控制器；

需要说明的是，图11是系统主程序流程图，主程序是系统的主干，处在程序最顶层，它主要对单片机系统进行运行管理并协调各个功能模块的调用关系。

按键控制模块20，用于获取用户针对所述颗粒捕集器再生炉触发按键输入的温度调节信号，以使控制模块根据所述温度调节信号设定所述颗粒捕集器再生炉的理论温度值。

温度采集模块30，用于获取所述颗粒捕集器再生炉中的当前温度值及升温后的温度值，以使得控制模块根据所述颗粒捕集器再生炉升温后的温度值和理论温度值判断是否再次控制加热模块对所述颗粒捕集器再生炉进行升温，直至所述颗粒捕集器再生炉在最新时刻的温度值与所述理论温度值相等，所述温度采集模块包括温度传感器、信号放大器、信号调理器以及A/D转换器，其中：

温度传感器301，用于采集颗粒捕集器再生炉内检测到的温度信号转换为电压信号；

信号放大器302，用于将颗粒捕集器再生炉内的电压信号进行信号放大，得到电压放大信号；

信号调理器303，用于根据预设信号调理规则将所述电压放大信号调理到A/D转换器能接受的电模拟信号；

A/D转换器304，用于将所述电模拟信号转换成温度数字信号。

温度显示模块40，用于对所述设定的理论温度值以及检测到的当前温度值进行实时显示。

加热模块50，用于根据所述温度差值对所述颗粒捕集器再生炉进行升温。

综上，根据上述的一种颗粒捕集器再生炉的温度检测、控制方法，通过设置按键控制模块触发按键输入温度调节信号，实现再生炉内积碳清除所需的理论温度值的设定，又通过温度采集模块获取再生炉内的当前实际温度；进而通过控制模块判断所获取的理论温度值和当前温度值是否相等来控制加热模块是否需要升温处理：当获取的当前温度值小于设定的理论温度值时，控制模块控制加热模块启动加热，使再生炉升温，温度采集模块再次启动获取最新实际温度，从而使得再生炉内的当前实际温度和所设定的理论温度值相等，保持再生炉能稳定处于设定的温度范围内，颗粒捕集器再生炉内的积碳则能在达到设定的理论温度下被充分燃烧掉，大大提高了炉内积碳在线清理工作的有效性。

本发明另一方面还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质存储一个或多个程序，该程序被处理器执行时实现上述的炉内温度检测、控制方法。

本发明另一方面还提出一种再生炉，所述再生炉包括存储器和处理器，其中：所述存储器用于存放计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现上述的炉内温度检测、控制方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。