CN103511042A - 一种柴油机过滤器主动再生控制方法及*** - Google Patents

一种柴油机过滤器主动再生控制方法及*** Download PDF

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陶建忠
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Abstract

本发明公开了一种柴油机过滤器主动再生控制方法及***，该***包括：氧传感器、引气管道、阀门和控制单元；所述氧传感器处于排气管路前端，用于实时监测排气中的氧含量，并将就检测结果传送至电控单元；所述引气管道是从发动机空压机或者高压气瓶引出一路管路，处于所述氧传感器之前的排气管路上；所述阀门处于所述引气管道中，用于根据所述电控单元的指令控制从空压机或者从高压气瓶引出的气量的大小。当DPF主动再生时将新鲜空气引入排气中，增加排气中的氧含量，能够保证再生过程中碳颗粒充分地燃烧，提高再生效率，减少再生排放。

Description

一种柴油机过滤器主动再生控制方法及***
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是一种柴油机过滤器主动再生控制方法及***。
背景技术
柴油机的主要有害排放是颗粒物，其中大部分是由碳或碳化物的微小颗粒所组成的。颗粒物捕集器DPF(Diesel Particulate Filter)是一种安装在排气***上的过滤装置，主要功能是在颗粒物排入大气之前将其捕捉，捕捉到的微粒排放物在车辆运作过程中燃烧殆尽，能够减少柴油发动机所产生的烟灰达到90%以上。颗粒物捕集器的工作原理是：柴油微粒过滤器喷涂上金属铂、钯，柴油机发动机排除的含有碳粒的黑烟，通过专门的管道进入发动机尾气微粒捕集器，经过其内部密集设置的带式过滤器，将碳烟颗粒吸附在金属纤维毡制成的过滤器上；当为例的吸附量达到一定程度后，尾端的燃烧器自动点火燃烧，就吸附在上面的碳烟颗粒烧掉，变成对人体无害的二氧化碳排除。
DPF主动再生时排气管内氧浓度比较低，导致碳颗粒在DPF内部燃烧没有足够的氧气支持，再生效果不佳，并且导致再生排放物比如：一氧化碳、PM排放量都高出正常排放量的1～2个数量级。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种柴油机过滤器主动再生控制方法及***，能够实时监测排气中的氧含量，当DPF主动再生时将新鲜空气引入排气中，增加排气中的氧含量，并根据氧含量的大小对再生喷油量进行实时调整，促使再生过程中碳颗粒充分地燃烧，提高再生效率，减少再生排放。
本发明提供了一种柴油机过滤器主动再生控制方法，包括：
从发动机空压机或者高压气瓶中取气输送到排气管中；
监测排气中的氧含量，在DPF再生过程中根据实际需求控制输送到排气管中的气量的大小。
优选的，还包括：
在DPF再生过程中根据监测到的排气中的氧含量的大小对再生喷油量进行调整。
优选的，采用氧传感器检测排气中的氧含量。
优选的，通过阀门开度大小控制输送到排气管中的气量的大小。
本发明还提供了一种柴油机过滤器主动再生控制***，包括：
氧传感器、引气管道、阀门和控制单元；
所述氧传感器处于排气管路前端，用于实时监测排气中的氧含量，并将就检测结果传送至电控单元；
所述引气管道是从发动机空压机或者高压气瓶引出一路管路，处于所述氧传感器之前的排气管路上；
所述阀门处于所述引气管道中，用于根据所述电控单元的指令控制从空压机或者从高压气瓶引出的气量的大小。
优选的，所述控制单元，还用于根据所述氧传感器监测到的氧含量的大小对再生喷油量进行调整。
优选的，所述控制单元，用于根据氧含量的大小对再生喷油量进行调整，具体是：根据氧含量的大小增加或者减小再生喷油量，保证再生过程中碳颗粒能够有效充分燃烧。
优选的，所述控制单元，用于控制HC喷嘴调整再生喷油量的大小。
由上述实施例可以看出，本发明提供的一种柴油机过滤器主动再生控制方法及***，该方法具体是：从发动机空压机或者高压气瓶中取气输送到排气管中；监测排气中的氧含量，在DPF再生过程中根据实际需求控制输送到排气管中的气量的大小。该***具体是：其特征在于，包括：氧传感器、引气管道、阀门和控制单元；所述氧传感器处于排气管路前端，用于实时监测排气中的氧含量，并将就检测结果传送至电控单元；所述引气管道是从发动机空压机或者高压气瓶引出一路管路，处于所述氧传感器之前的排气管路上；所述阀门处于所述引气管道中，用于根据所述电控单元的指令控制从空压机或者从高压气瓶引出的气量的大小。通过监控排气中的氧含量的大小，当DPF主动再生时将新鲜空气引入排气中，增加排气中的氧含量，促使再生过程中碳颗粒充分地燃烧，提高再生效率，减少再生排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一揭示的一种柴油机过滤器主动再生控制方法的方法流程图；
图2为本发明实施例一揭示的另一种柴油机过滤器主动再生控制方法的方法流程图；
图3为本发明实施例二揭示的一种柴油机过滤器主动再生控制***的结构示意图；
图4为本发明实施例三揭示的一种柴油机过滤器主动再生控制***的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
需要说明的是过滤器的再生有主动再生和被动再生两种类型，所谓主动再生是利用外界能量来提高捕集器内的温度，使微粒着火燃烧。当过滤器中的温度达到300℃时，沉积的颗粒物就会氧化燃烧，如果温度达不到300℃，过多的沉积物就会堵塞过滤器，这时就需要利用外加能源（例如电加热器，燃烧器或发动机操作条件的改变）来提高DPF内的温度，使微小颗粒物进行氧化燃烧。所谓被动再生是利用燃油添加剂或者催化剂来降低微粒的着火温度，使微粒能在正常的柴油机排气温度下着火燃烧。添加剂（比如铈、铁、锶）要以一定的比例加到燃油中，添加剂过多影响不大，但是如果过少，就会导致再生延迟或再生温度升高。由于主动再生可以人工控制，再生效果好，因此DPF主动再生得到广泛应用。
颗粒物捕集器***基本工作原理是：当柴油机排气流过氧化型催化剂（DOC）时，在200-600℃温度条件下，一氧化碳和碳化氢首先几乎全部被氧化成二氧化碳和水，同时一氧化氮被转化成二氧化氮。排气从DOC出来进入颗粒捕集器（DPF）后，其中微粒被捕集在过滤体的滤芯内，剩下较清洁的排气排入大气中。
实施例一
请参阅图1，其为本发明实施例一揭示的一种柴油机过滤器主动再生控制方法的方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤101：从发动机空压机或者高压气瓶中取气输送到排气管中；
步骤102：监测排气中的氧含量，在DPF再生过程中根据实际需求控制输送到排气管中的气量的大小。
目前常常采用的过滤***包含DOC、DPF及DPF再生控制***。发动机尾气从排气管进入DOC-DPF***内，尾气中的碳颗粒在DPF内被捕集下来，当DPF内部捕集的碳达到一定程度时就需要进行主动再生，主动再生方法是：主动再生控制器根据再生控制策略控制HC喷射单元往排气管内喷入柴油，柴油经过DOC氧化后升温到碳烟燃烧的温度，碳颗粒在DPF内燃烧从而达到去除碳烟的目的。
DPF（Diesel Particulate Filter）技术：柴油颗粒捕集技术，一种消除柴油机排气中颗粒（PM）的技术。
DPF主动再生技术：利用外界能量来提高捕集器内的温度，使微粒着火燃烧，从而消除掉DPF内部的积碳。
DOC（Diesel Oxidation Catalysis）技术：是在蜂窝陶瓷载体上涂覆贵金属催化剂（如铂金Pt等），其目的是为了降低柴油机尾气中的HC、CO和SOF的化学反应活化能，使这些物质能与尾气中的氧气在较低的温度下进行氧化反应并最终转化为CO2和H2O。
HC喷射：是在DPF主动再生时往DOC前的排气管内喷入柴油。
优选的，上述方法中采用氧传感器检测排气中的氧含量。
由于，在实际应用中氧含量不足，导致HC喷射出的柴油没法全部燃烧，导致DOC后的温度没法最快速度达到碳颗粒燃烧的温度，严重影响再生效率和再生效果。
因此，优选的，上述方法还包括：
在DPF再生过程中根据监测到的排气中的氧含量的大小对喷油量进行调整。具体如图2所示的另一种柴油机过滤器主动再生控制方法的方法流程图所示。
通过上述实施例一可以看出，本发明提供的一种柴油机过滤器主动再生控制方法，通过从发动机空压机或者高压气瓶中取气输送到排气管中；监测排气中的氧含量，在DPF再生过程中根据实际需求控制输送到排气管中的气量的大小。通过监控排气中的氧含量的大小，当DPF主动再生时将新鲜空气引入排气中，增加排气中的氧含量，促使再生过程中碳颗粒充分地燃烧，提高再生效率，减少再生排放。
另外，通过在DPF再生过程中根据监测到的排气中的氧含量的大小对喷油量进行调整；能够进一步节约能源，提高再生效率并减少再生排放。
实施例二
本发明还提供的一种柴油机过滤器主动再生控制***，具体请参阅图3，其为本发明实施例二揭示的一种柴油机过滤器主动再生控制***的结构示意图，该***包括：
氧传感器、引气管道、阀门和控制单元；
所述氧传感器处于排气管路前端，用于实时监测排气中的氧含量，并将就检测结果传送至电控单元；
所述引气管道是从发动机空压机或者高压气瓶引出一路管路，处于所述氧传感器之前的排气管路上；
所述阀门处于所述引气管道中，用于根据所述电控单元的指令控制从空压机或者从高压气瓶引出的气量的大小。
为了更具体的对该控制***进行解释说明，下面以具体的应用场景为例对该***进行详细的解释说明，具体请参阅图4，其为本发明实施例四揭示的一种柴油机过滤器主动再生控制***的结构示意图，对于一个正常的柴油机而言过滤器主动再生***一般包括图4中所述的以下部分：1.发动机3.HC喷嘴6.空压机或高压气瓶7.燃油箱8.燃油供给单元9.油量计量单元10.排温传感器T111.排温传感器T212.DPF压差传感器13.排温传感器T314.控制单元15.发动机控制单元16.DOC17.DPF18.排气管。本实施例中该***主要包括：氧传感器2、引气管道4、阀门5和控制单元14；
所述氧传感器2处于排气管路18前端，用于实时监测排气中的氧含量，并将就检测结果传送至电控单元；
所述引气管道4是从发动机空压机或者高压气瓶引出的一路管路，处于所述氧传感器2之前的排气管路上；
所述阀门5处于所述引气管道中，用于根据所述电控单元14的指令控制从空压机或者从高压气瓶引出的气量的大小。
优选的，所述控制单元，还用于根据所述氧传感器监测到的氧含量的大小对再生喷油量进行调整。
优选的，所述控制单元，用于根据氧含量的大小对再生喷油量进行调整，具体是：根据氧含量的大小增加或者减小再生喷油量，保证再生过程中碳颗粒能够有效充分燃烧。
优选的，所述控制单元，用于控制HC喷嘴调整再生喷油量的大小。
上述柴油机过滤器主动再生控制***中的氧传感器2，用来实时测量排气中的氧含量；从空压机或高压气瓶6引出一路管路4至氧传感器2前的排气管路上，引气管道4中安装阀门5用于控制从空压机引出的气量的大小，阀门5由控制单元14控制，可电控调节阀门5开度大小。该控制***通过从空压机或高压气瓶6中引出一定量的空气，增加了DPF再生时排气中的含氧量；氧传感器2实时测量排气中的氧含量，氧浓度信号传送给控制单元14。DPF主动再生时，由于排气管内的氧浓度比较低，喷油再生时，DOC后的温度达到碳颗粒燃烧的温度，碳颗粒在DPF内部燃烧，但由于排气中氧含量非常低，碳颗粒没有足够的氧气支持，往往导致再生效果不佳，并导致再生排放如CO、PM排放值高于正常排放值1～2个数量级。因此在DPF再生时，通过控制单元14调节阀门5开度，将含氧量高的新鲜空气经引气管道4引入到排气管18内，提高再生时排气中的氧含量。通过氧传感器2实时测量排气中的氧含量，控制单元14根据氧浓度的大小来对喷入排气管18中的喷油量进行调整，在保证DPF再生效果的前提下，使再生时碳颗粒能够有效充分地燃烧，即加快了碳消耗速率同时减少再生时的CO、PM排放量。
通过上述实施例四可以看出，本发明提供的一种柴油机过滤器主动再生控制***，利氧传感器、引气管道、阀门和控制单元，所述氧传感器处于排气管路前端，用于实时监测排气中的氧含量，并将就检测结果传送至电控单元；所述引气管道是从发动机空压机或者高压气瓶引出一路管路，处于所述氧传感器之前的排气管路上；所述阀门处于所述引气管道中，用于根据所述电控单元的指令控制从空压机或者从高压气瓶引出的气量的大小。可见该***，利用引气管道从发动机空压机或者高压气瓶中取气输送到排气管中；利用氧传感器监测排气中的氧含量，当DPF主动再生时将新鲜空气引入排气中，增加排气中的氧含量，促使再生过程中碳颗粒充分地燃烧，提高再生效率，减少再生排放。
另外，通过控制单元在DPF再生过程中根据监测到的排气中的氧含量的大小对喷油量进行调整；能够进一步节约能源，提高再生效率并减少再生排放。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
以上对本发明所提供的一种柴油机过滤器主动再生控制方法及***进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种柴油机过滤器主动再生控制方法，其特征在于，包括：
从发动机空压机或者高压气瓶中取气输送到排气管中；
监测排气中的氧含量，在DPF再生过程中根据实际需求控制输送到排气管中的气量的大小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在DPF再生过程中根据监测到的排气中的氧含量的大小对再生喷油量进行调整。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用氧传感器检测排气中的氧含量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过阀门开度大小控制输送到排气管中的气量的大小。
5.一种柴油机过滤器主动再生控制***，其特征在于，包括：
氧传感器、引气管道、阀门和控制单元；
所述氧传感器处于排气管路前端，用于实时监测排气中的氧含量，并将就检测结果传送至电控单元；
所述引气管道是从发动机空压机或者高压气瓶引出一路管路，处于所述氧传感器之前的排气管路上；
所述阀门处于所述引气管道中，用于根据所述电控单元的指令控制从空压机或者从高压气瓶引出的气量的大小。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述控制单元，还用于根据所述氧传感器监测到的氧含量的大小对再生喷油量进行调整。
7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述控制单元，用于根据氧含量的大小对再生喷油量进行调整，具体是：根据氧含量的大小增加或者减小再生喷油量，保证再生过程中碳颗粒能够有效充分燃烧。
8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述控制单元，用于控制HC喷嘴调整再生喷油量的大小。
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