CN108798920A - 一种主动喷油燃烧再生dpf控制策略 - Google Patents

一种主动喷油燃烧再生dpf控制策略 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，其特征在于，所述控制策略所述控制策略包括再生时机选择控制、再生过程控制、再生温度控制；所述再生时机选择控制，是根据计时和DPF碳载量模型两种方式来判断是否需要主动再生；所述再生过程控制，是再生开始后，判断当前条件是否适合再生以及再生过程中的安全控制；所述再生温度控制是进行喷油量计算，从而控制主动喷油燃烧再生过程中温度在安全范围之内。本发明再生速度快，整个再生过程持续10分钟，对车辆正常运行影响小；操作简单，无负效应，不会对发动机性能产生影响。

Description

一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略
技术领域
本发明属于DPF主动再生控制技术领域，特别是涉及一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略。
背景技术
DPF（柴油颗粒捕集器）广泛应用于国五、国六后处理***，用于捕捉汽车尾气中的PM，但是长时间会导致DPF中积累的碳过多，排气背压升高，影响发动机动力、增加油耗，这时候就需要对DPF进行再生处理。目前DPF再生的方式主要有两种：连续被动再生和主动再生。连续被动再生靠DOC氧化尾气中的HC、CO等，提高排气温度，并且在DPF上涂覆贵金属，催化碳颗粒低温氧化再生，被动再生缓慢，长时间仍会导致堵塞；主动再生有HC喷射和燃烧器两种方式，HC喷射仍需要发动机排温达到DOC起燃温度，再进行HC喷射，有一定的局限性，而燃烧器方式则不要求发动机排温，直接在燃烧器内喷射柴油并点火燃烧，快速将排气温度提升到碳的燃烧温度，进行再生，但这种方式再生过程温度过高（碳的起燃温度在550℃，起燃后温度更高，达到700℃以上），需要对温度进行精确控制，避免温度过高烧坏设备或产生危险，整个控制过程较为困难。
目前采用燃烧器方式的DPF主动再生应用还不是很广泛，国内针对燃烧器方式的DPF主动再生技术尚处于初级阶段。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明提供一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略。
本发明采用的技术方案是：一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，所述控制策略包括再生时机选择控制、再生过程控制和再生温度控制；
所述再生时机选择控制，是根据计时模式和DPF碳载量模型两种方式来判断是否需要主动再生；开始再生时，首先判断再生时间是否超过设定的时间间隔，若超过设定时间则判断为需要再生，若未到达设定的时间，则通过碳载量模型判断背压是否超限，若超限则判断为需要再生；
所述再生过程控制，再生开始后，判断当前条件是否适合再生以及再生过程中的安全控制；再生控制开始后，判断排气温度是否达到再生条件，若满足条件则对***进行故障诊断，若有故障直接进入禁止模式，禁止再生，若没有故障则开始尝试点火，若点火失败超时则暂停点火，暂停超时后再次尝试点火；若点火成功则进行再生温度控制，同时开始再生计时，当再生时间完成后，则重新进入再生间隔计时，再生过程中如需人为停止再生，则进入禁止模式，停止再生，直到解除禁止再生重新进入计时模式；
所述再生温度控制是进行喷油量计算，从而控制主动喷油燃烧再生过程中温度在安全范围之内；首先判断排气流量是否满足条件，若满足则进行喷油量计算，喷油量计算分两个阶段，当DOC前温未达到起燃温度，采用缓慢调节控制算法，避免HC、CO等二次污染物泄露；当DOC前温达到DOC起燃温度，采用带死区的闭环PID控制算法，进行快速温度调节控制；当再生过程中DOC前温、DPF入口温度或DPF后温任何一点的温度出现超限值的情况，喷油量清零。
进一步，判断排气温度是否达到再生的条件为当前排温低于发动机正常怠速排温。
进一步，所述DPF碳载量模型为排气背压、发动机工况和碳载量三部分所构成的MAP模型，用于选择主动再生时机。
进一步，所述DPF再生温度控制是采取发动机原排温度、喷油量、发动机排气流量、DPF入口温度和DPF后温等作为参数，进行带死区的闭环PID控制，其中DPF入口温度作为目标温度，发动机原排温度作为初始温度，发动机排气流量作为计算系数，DPF后温作为辅助来计算喷油量。
本发明的有益效果是：
1、再生速度快，整个再生过程持续10分钟，对车辆正常运行影响小；
2、操作简单，需要主动再生时，司机只需按下再生按键，***自动控制完成再生过程；
3、再生温度控制精确，采用带死区的闭环PID控制，且涉及发动机原排温度、发动机排气流量、DPF入口温度、DPF后温等多个参数参与控制，既能快速提高DPF入口温度到碳的起燃温度，又能避免温度过高，保证再生过程的安全；
4、主动喷油燃烧器再生过程中，不会产生二次污染物，喷油计算控制精确，不会产生其他的污染物，排放不超发动机原排；
5、无负效应，不会对发动机性能产生影响。
附图说明
图1为再生时机选择控制流程图；
图2为再生过程控制流程图；
图3为再生温度控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限制于本发明的保护范围。
本发明提供了一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，所述控制策略包括再生时机选择、再生过程控制和再生温度控制。
如图1所示，再生时机选择控制是通过计时模式和碳载量模式两种方式判断是否需要再生，以先到为准。计时模式通过设定再生时间间隔，超时后即认为需要再生；碳载量模式是通过发动机工况、DPF背压的MAP进行判断，当背压达到报警条件即认为需要再生。当设定好计时模式后，首先判断是否发生DPF背压超限，若发生背压超限，则开始提醒再生，若未发生背压超限，则判断是否超过了设定好的再生时间间隔，若超过设定时间，则进行提醒再生，若未到达设定时间，则继续计时。若再生完成后，则重新进行下一轮的计时，若再生未完成，则重新提醒再生。
如图2所示，所述再生过程控制，当收到再生信号，进入再生控制。再生控制开始，判断排气温度是否达到再生条件，即排温低于发动机正常怠速排温。在本实施例中，判断排气温度是否大于70℃，若不满足则重新开始再生控制，若满足则对***进行故障诊断；进入故障诊断后，若有故障则直接进入禁止模式，禁止再生，若没有故障则开始尝试点火，若点火失败超时则暂停点火，暂停超时后再次尝试点火，保证喷射的燃油都能发生氧化反应；若点火成功则进行再生温度控制，过程中，司机根据现场情况来判断是否需要禁止再生（比如发现车辆所处环境中有易燃易爆品或者其他危险因素，或者由于别的原因需要紧急停止再生过程），如果需要停止再生，可以通过按下监控屏上的“禁止再生”按键，再生过程即停止；正常再生过程中，***自动进行再生计时，当再生时间完成后，则从新进入再生间隔计时，若未完成则重新进行再生温度控制；再生过程中如需人为停止再生，则进入禁止模式，停止再生，直到解除禁止再生从新进入计时模式。
如图3所示，再生温度控制即喷油量计算，首先判断排气流量是否满足再生条件，再生条件为排气流量>140kg/h，不同排量的车型调整限值，如果排气流量过小，可能无法点火，也有可能燃烧热量传递太慢，热量积累造成温度失控风险；若满足则计算喷油量限值，若未满足则使喷油量归零。喷油量计算分两个阶段，当DOC前温未达到起燃温度，则采用缓慢调节控制算法，避免HC、CO等二次污染物泄露；当DOC前温达到DOC起燃温度，采用带死区的闭环PID控制算法，进行快速温度调节控制。当再生过程中DOC前温、DPF入口温度或DPF后温中任何一点的温度出现超限值的情况，喷油量清零，若未出现超限，则执行喷射。
上述缓慢调节控制算法为：根据不同催化器的特性，以一定的频率和步长（频率和步长根据不同的催化器进行调整）逐步调节喷油量。
带死区的闭环PID控制算法为：根据实验标定数据和柴油燃烧释放热量的能力，限制喷油量的最大和最小限值，避免调节过程中DPF入口温度出现过低或者过高的现象。在最大值和最小值之间采用DPF入口温度作为反馈量，进行闭环PID控制，确保能快速控制达到并稳定在目标温度。

Claims (4)

1.一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，其特征在于：所述控制策略包括再生时机选择控制、再生过程控制和再生温度控制；
所述再生时机选择控制，是根据计时模式和DPF碳载量模型两种方式来判断是否需要主动再生；开始再生时，首先判断再生时间是否超过设定的时间间隔，若超过设定时间则判断为需要再生，若未到达时间，则通过碳载量方式判断背压超限，若超限则开始再生；
所述再生过程控制，再生开始后，判断当前条件是否适合再生以及再生过程中的安全控制；再生控制开始后，判断排气温度是否达到再生条件，若满足条件则对***进行故障诊断，若有故障直接进入禁止模式，禁止再生，若没有故障则开始尝试点火，若点火失败超时则暂停点火，暂停超时后再次尝试点火；若点火成功则进行再生温度控制，同时开始再生计时，当再生时间完成后，则重新进入再生间隔计时，再生过程中如需人为停止再生，则进入禁止模式，停止再生，直到解除禁止再生重新进入计时模式；
所述再生温度控制是进行喷油量计算，从而控制主动喷油燃烧再生过程中温度在安全范围之内；首先判断排气流量是否满足条件，若满足则进行喷油量计算，喷油量计算分两个阶段，当DOC前温未达到起燃温度，采用缓慢调节控制算法，避免HC、CO等二次污染物泄露；当DOC前温达到DOC起燃温度，采用带死区的闭环PID控制算法，进行快速温度调节控制；当再生过程中DOC前温、DPF入口温度或DPF后温任何一点的温度出现超限值的情况，喷油量清零。
2.根据权利要求1所述的一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，其特征在于：判断排气温度是否达到再生的条件为当前排温低于发动机正常怠速排温。
3.根据权利要求1所述的一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，其特征在于：所述DPF碳载量模型为排气背压、发动机工况和碳载量三部分所构成的MAP模型，用于选择主动再生时机。
4.根据权利要求1所述的一种主动喷油燃烧再生DPF控制策略，其特征在于：所述DPF再生温度控制是采取发动机原排温度、喷油量、发动机排气流量、DPF入口温度和DPF后温等作为参数，进行带死区的闭环PID控制，其中DPF入口温度作为目标温度，发动机原排温度作为初始温度，发动机排气流量作为计算系数，DPF后温作为辅助来计算喷油量。
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