CN104481646A - 一种dpf柴油机颗粒过滤***的再生控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***及方法,该DPF柴油机颗粒过滤***包括DOC催化器、DPF过滤器、传感单元、电控单元及喷油单元。所述DOC催化器设置于发动机排气管路中;所述DPF过滤器设置于发动机排气管路中,DOC催化器下游;所述传感单元分布于DOC催化器和DPF过滤器附近,与电控单元电连接;所述电控单元,通过CAN总线与发动机ECU连接,接收柴油机工况信息;所述喷油单元,设置于DOC催化器上游,与电控单元电连接。本发明独立于发动机燃油***和电控***,适合尾气排放不达标车辆的改装,避免对原车进行过多改动,不仅结构简单,布置方便,而且成本低,可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机尾气排放后处理技术领域,尤其涉及一种DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***及方法。
背景技术
烟尘颗粒是柴油机尾气排放中最主要的污染物之一,DPF(DieselParticulate Fitter,柴油机颗粒过滤器)柴油机颗粒过滤***是目前用来降低柴油机烟尘颗粒排放最有效的设备。但随着工作时间的加长,DPF颗粒过滤***内积累的烟尘颗粒越来越多,不仅影响捕捉效果,也会使发动机燃油燃烧不完全,需要采用特殊措施才能把DPF颗粒过滤***捕集的烟尘颗粒去除,以实现DPF再生。传统的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制***,对原车改动大,结构复杂,成本高昂,不适合对尾气排放不达标车辆的改装。
发明内容
针对上述技术问题,本发明的目的在于提供一种DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***及方法,该***独立于发动机燃油***和电控***,适合尾气排放不达标车辆的改装,避免对原车进行过多改动,结构简单、布置方便,低成本、可靠性高。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***,包括:
DOC催化器(Diesel Oxidation Catalys,柴油机氧化催化器),设置于发动机排气管路中,用于氧化提高发动机排气温度和净化尾气;
DPF过滤器,设置于发动机排气管路中,DOC催化器下游,用于燃烧DPF柴油机颗粒过滤***捕集的烟尘颗粒;
传感单元,分布于DOC催化器进气口处、DPF过滤器进气口处、DPF过滤器进气口和出气口之间,与电控单元电连接,用于采集DPF柴油机颗粒过滤***温度、压力数据信息,并将其传送到电控单元;
电控单元,通过CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)总线与发动机ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)连接,接收柴油机工况信息,结合传感单元采集的数据信息,控制再生开始和结束,计算再生过程中燃油喷射油量数值,并将其发送到喷油单元,控制喷油单元喷射燃油;
喷油单元,设置于DOC催化器上游,与电控单元电连接,用于根据电控单元发送的燃油喷射量,向DOC催化器中喷入燃油。
特别地,所述传感单元包括:
DOC前温度传感器,设置于DOC催化器前进气口处,用于检测DOC催化器温度数值;
DPF前温度传感器,设置于DOC催化器与DPF过滤器之间,用于检测DPF过滤器温度数值;
DPF压差传感器,设置于DPF过滤器进气口与出气口之间,用于检测DPF过滤器前后压差数值。
特别地,所述喷油单元包括:
燃油泵,与燃油控制阀连接,用于提供燃油压力;
燃油控制阀,与电控单元电连接,用于接收电控单元发送的驱动信号,控制燃油喷射量;
喷嘴,设置于发动机排气管路中DOC催化器前进气口处,用于向DOC催化器中喷入燃油。
本发明还公开了一种DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法,该方法包括如下步骤:
A、传感单元实时采集DPF柴油机颗粒过滤***温度、压力数据信息,并将其传送到电控单元;
B、电控单元接收传感单元数据信息和CAN通讯传送的柴油机工况信息;
C、电控单元判断再生开始条件,若是,则执行步骤D;
D、电控单元判断燃油喷射条件,若是,则执行步骤E;
E、电控单元计算燃油喷射油量数值,并将其发送到喷油单元;
F、喷油单元根据电控单元计算的燃油喷射油量数值向DOC催化器喷射燃油;
G、电控单元监控柴油机工况信息和传感单元信息;
H、电控单元判断再生结束条件,若是,则执行步骤I;
I、再生结束,喷油单元停止喷油。
特别地,所述步骤A具体包括:
A1:电控单元通过CAN通讯从发动机ECU接收柴油机工况信息;
A2:电控单元接收DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值;
A3:电控单元接收DPF前温度传感器采集的DPF过滤器温度数值;
A4:电控单元接收DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值。
特别地,所述步骤C具体包括:
C1:电控单元根据DPF过滤器压差数值于碳载量对应关系,设置再生开始压差阈值;
C2:电控单元设置车辆行驶里程对应的阈值;
C3:电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不小于电控单元设定的再生开始压差阈值,或车辆行驶里程数值不小于电控单元设定的对应阈值时,启动再生。
特别地,所述步骤D中判断燃油喷射条件具体包括:
电控单元比较DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值大于电控单元设定的对应阈值。
特别地,所述步骤H中判断结束再生条件具体包括:
电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不大于电控单元设定再生结束压差限值。
本发明提出的DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***及方法,电控单元根据柴油机工况信息和传感单元采集的数据信息,控制再生开始和结束,计算再生过程中燃油喷射油量数值,并将其发送到喷油单元,控制喷油单元向DOC催化器中喷射燃油,与发动机排气混合雾化,经DOC催化器氧化产生大量热量,改变DOC催化器后排气温度,改变DPF过滤器温度,当DPF过滤器温度达到烟尘颗粒燃烧温度时,点燃DPF捕集的烟尘颗粒,完成积累颗粒的清除工作,再生过程结束。本发明独立于发动机燃油***和电控***,适合尾气排放不达标车辆的改装,避免对原车进行过多改动,结构简单、布置方便、低成本、可靠性高。并且本发明采用在发动机排气尾管喷射燃油的方式,使得标定简单,标定周期短,避免机油稀释的风险。
附图说明
图1是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制***结构图;
图2是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
请参照图1所示,图1是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***结构图。
本实施例中DPF柴油机颗粒过滤***采用DOC与DPF相结合的技术,DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***具体包括:DOC催化器106、DPF过滤器108、传感单元、电控单元109和喷油单元。
所述DOC催化器106设置于发动机排气管路中,以金属或者陶瓷做为载体,内表面具有催化剂涂层,涂层中主要活性成分为铂系、钯系等贵重金属与稀土金属。DPF再生过程中,当DOC催化器106上游喷入燃油,燃油与发动机排气混合雾化,经DOC催化器106氧化产生热量,改变排气温度。
所述DPF过滤器108设置于发动机排气管路中,DOC催化器106下游。DPF再生过程中,发动机排气经过DOC催化器106后温度发生改变,当达到烟尘颗粒燃烧温度时,点燃DPF过滤器108捕集的烟尘颗粒,完成累积颗粒的清除工作,完成DPF再生。
所述传感单元包括DOC前温度传感器104、压差传感器105和DPF前温度传感器107,采集DPF柴油机颗粒过滤***温度、压力数据信息,并将其传送到电控单元109。其中,DOC前温度传感器104,设置于DOC催化器106前进气口处,用于检测DOC催化器106温度数值,并与电控单元109连接,将检测数据传送到电控单元109;压差传感器105,设置于DPF过滤器108进气口与出气口之间,用于检测DPF过滤器108前后压差数值,并与电控单元109连接,将检测数据传送到电控单元109;DPF前温度传感器107,设置于DOC催化器106与DPF过滤器108之间,用于检测DPF过滤器108温度数值,并与电控单元109连接,将检测数据传送到电控单元109;
所述电控单元109,采用飞思卡尔汽车级芯片,通过CAN总线与发动机ECU连接,接收柴油机工况信息。再生过程中,电控单元109根据柴油机工况信息和传感单元采集的数据信息,控制再生开始,计算再生过程中燃油喷射油量数值,并将其发送到喷油单元,控制喷油单元向DOC催化器106喷射燃油,改变发动机排气温度,进而改变DPF过滤器108温度,点燃DPF过滤器108捕集的烟尘颗粒,清除积累的烟尘颗粒,控制再生结束。
所述喷油单元包括燃油泵101、燃油控制阀102、喷嘴103,与电控单元109电连接,根据电控单元109发送的燃油喷射量,向DOC催化器106中喷入燃油。其中,所述燃油泵101为机械齿轮泵,与油箱和燃油控制阀连接,为向DOC催化器106中喷射燃油提供压力。所述燃油控制阀102为比例调节阀,与电控单元109电连接,接收电控单元109发送的驱动信号,根据电控单元109发送的燃油喷射油量数值,调整阀门打开关断的比例,控制向DOC催化器106喷射的燃油量。所述喷嘴103,设置于发动机排气管路中DOC催化器106上游,用于向DOC催化器106中喷入燃油。DPF再生过程中,在燃油泵101提供压力的作用下,油箱内燃油通过燃油控制阀102,经喷嘴103喷入DOC催化器106,与发动机排气混合雾化,经DOC催化器106氧化产生热量,改变发动机排气温度,进而改变DPF过滤器108温度,点燃DPF过滤器108捕集的烟尘颗粒,清除积累的烟尘颗粒,再生结束。
请参照图2所示,图2是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法流程图。
本实施例中DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法包括如下步骤:
步骤S201:传感单元实时采集DPF***温度、压力数据信息,并将其传送给电控单元109。
DPF柴油机颗粒过滤***再生控制***中,DOC催化器106前进气口处安装DOC前温度传感器104;DOC催化器106与DPF过滤器108之间安装DPF前温度传感器107;DPF过滤器108进气口和出气口之间安装压力传感器105。DOC前温度传感器104、DPF前温度传感器107、压力传感器105与电控单元109电连接。
DOC前温度传感器104采集DOC催化器106前温度数值,并将其传送给电控单元109;DPF前温度传感器107采集DPF过滤器108前温度数值,并将其传送给电控单元109;压力传感器105采集DPF过滤器108前后压差数值,并将其传送给电控单元109。
步骤S202:电控单元109接收传感单元数据信息和CAN总线传送的柴油机工况信息。
电控单元109通过CAN总线与发动机ECU连接,接收柴油机工况信息,同时接收传感单元的数据信息。
步骤S203:电控单元109判断再生开始条件。
判断DPF柴油机颗粒过滤***是否需要进行再生的依据是DPF过滤器108内积累的碳载量。通过压降性能试验,确定DPF过滤器108内载碳量与DPF过滤器108进气口和出气口之间压差的对应关系,得到DPF过滤器108满载和空载时对应的压差数值,从而得到再生开始和再生结束对应的压差数值。另外,随着车辆行驶里程的增加,DPF过滤器108内积累的碳载量也不断增加,根据车速和发动机负荷设置一个合适的里程参数,开始再生。
电控单元109根据DPF过滤器108压差数值于碳载量对应关系,得到DPF过滤器108满载时对应的压差数值,设置为再生开始压差限值;
电控单元109根据车速和发动机负荷设置一个合适的里程参数,设置为车辆行驶里程阈值;
电控单元109比较压力传感器105采集的压差数值与电控单元109设定再生开始压差限值的大小,以及车辆行驶里程数值与电控单元109设定的对应阈值的大小。
步骤S204:再生开始条件满足。
电控单元109比较的结果为,压力传感器105采集的压差数值不小于电控单元109设定再生开始压差限值,或车辆行驶里程数值不小于电控单元109设定的对应阈值时,执行步骤S205;
电控单元109比较的结果为,压力传感器105采集的压差数值小于电控单元109设定再生开始压差限值,同时车辆行驶里程数值小于电控单元109设定的对应阈值时,返回步骤S201。
步骤S205:开始再生,电控单元109判断燃油喷射条件。
电控单元109将DOC催化器106起燃温度数值设置为DOC催化器106温度阈值;
电控单元109比较DOC前温度传感器104采集的温度数值与电控单元109设定的对应阈值的大小。
步骤S206:燃油喷射条件满足。
电控单元109比较的结果为DOC前温度传感器104采集的温度数值大于电控单元109设定的对应阈值时,执行步骤S207。
电控单元109比较的结果为DOC前温度传感器104采集的温度数值不大于电控单元109设定的对应阈值时,返回步骤S201。
步骤S207:电控单元109计算燃油喷射油量数值,并将其发送到喷油单元。
电控单元109设置目标温度数值,通过开环控制算法加闭环PID控制算法计算出将DPF过滤器108当前温度调整为目标温度所需的燃油喷射油量数值,并将其转化为相应脉宽信号驱动燃油控制阀。
步骤S208:喷油单元根据电控单元109计算的燃油喷射油量数值向DOC催化器106喷入燃油。
燃油控制阀102接收电控单元109发送的驱动信号,根据电控单元109发送的燃油喷射油量数值,调整阀门打开关断的比例,控制向DOC催化器106喷射的燃油量,燃油通过喷嘴103喷入DOC催化器106,其中燃油压力由燃油泵101提供;
步骤S209:电控单元109监控柴油工况信息和传感单元信息。
DPF柴油机颗粒过滤***再生过程中,电控单元109实时监控CAN总线通信传送的柴油机工况信息、DOC前温度传感器104、106采集的温度数据信息以及压力传感器105采集的压力数据信息。
步骤S210:电控单元109判断再生结束条件。
电控单元109根据DPF过滤器108压差数值于碳载量对应关系,得到DPF过滤器108空载时对应的压差数值,设置为再生结束压差限值;
电控单元109比较的压力传感器105采集的压差数值与电控单元109设定再生结束压差限值的大小。
步骤S211:再生结束条件满足。
电控单元109比较的结果为,压力传感器105采集的压差数值不大于电控单元109设定再生结束压差限值时,执行步骤S212。
电控单元109比较的结果为,压力传感器105采集的压差数值大于电控单元109设定再生结束压差限值时,返回步骤S205。
步骤S212:结束再生。
喷油单元停止喷油,直到下一次再生过程启动。
本发明的技术方案适合尾气排放不达标车辆的改装,避免对原车进行过多改动,结构简单,布置方便,成本低,可靠性高,并且标定简单,标定周期短,避免机油稀释的风险。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***,其特征在于包括:
DOC催化器,设置于发动机排气管路中,用于氧化提高发动机排气温度;
DPF过滤器,设置于发动机排气管路中,DOC催化器下游,用于燃烧DPF柴油机颗粒过滤***捕集的烟尘颗粒;
传感单元,分布于DOC催化器进气口处、DPF过滤器进气口处、DPF过滤器进气口和出气口之间,与电控单元电连接,用于采集DPF柴油机颗粒过滤***温度、压力数据信息,并将其传送到电控单元;
电控单元,通过CAN总线与发动机ECU连接,接收柴油机工况信息,结合传感单元采集的数据信息,控制再生开始和结束,计算再生过程中燃油喷射油量数值,并将其发送到喷油单元,控制喷油单元喷射燃油;
喷油单元,设置于DOC催化器上游,与电控单元电连接,用于根据电控单元发送的燃油喷射量,向DOC催化器中喷入燃油。
2.根据权利要求1所述的DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***,其特征在于所述传感单元包括:
DOC前温度传感器,设置于DOC催化器前进气口处,用于检测DOC催化器温度数值;
DPF前温度传感器,设置于DOC催化器与DPF过滤器之间,用于检测DPF过滤器温度数值;
DPF压差传感器,设置于DPF过滤器进气口与出气口之间,用于检测DPF过滤器压差数值。
3.根据权利要求2所述的DPF柴油机颗粒过滤***的再生控制***,其特征在于所述喷油单元包括:
燃油泵,与燃油控制阀连接,用于提供燃油压力;
燃油控制阀,与电控单元电连接,用于接收电控单元发送的驱动信号,控制燃油喷射量;
喷嘴,设置于发动机排气管路中DOC前进气口处,用于向DOC催化器中喷入燃油。
4.一种DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法,其特征在于包括如下步骤:
A、传感单元实时采集DPF柴油机颗粒过滤***温度、压力数据信息,并将其传送到电控单元;
B、电控单元接收传感单元数据信息和CAN通讯传送的柴油机工况信息;
C、电控单元判断再生开始条件,若是,则执行步骤D;
D、电控单元判断燃油喷射条件,若是,则执行步骤E;
E、电控单元计算燃油喷射油量数值,并将其发送到喷油单元;
F、喷油单元根据电控单元计算的燃油喷射油量数值向DOC催化器喷射燃油;
G、电控单元监控柴油机工况信息和传感单元信息;
H、电控单元判断再生结束条件,若是,则执行步骤I;
I、再生结束,喷油单元停止喷油。
5.根据权利要求4所述的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法,其特征在于所述步骤A具体包括:
A1:电控单元通过CAN通讯从发动机ECU接收柴油机工况信息;
A2:电控单元接收DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值;
A3:电控单元接收DPF前温度传感器采集的DPF过滤器温度数值;
A4:电控单元接收DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值。
6.根据权利要求5所述的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法,其特征在于所述步骤C具体包括:
C1:电控单元根据DPF过滤器压差数值于碳载量对应关系,设置再生开始压差阈值;
C2:电控单元设置车辆行驶里程对应的阈值;
C3:电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不小于电控单元设定的再生开始压差阈值,或车辆行驶里程数值不小于电控单元设定的对应阈值时,启动再生。
7.根据权利要求6所述的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法,其特征在于所述步骤D中判断燃油喷射条件具体包括:
电控单元比较DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值大于电控单元设定的对应阈值。
8.根据权利要求7所述的DPF柴油机颗粒过滤***再生控制方法,其特征在于所述步骤H中判断结束再生条件具体包括:
电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不大于电控单元设定再生结束压差限值。
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