CN114458422A - 一种dpf主动再生控制方法及*** - Google Patents

一种dpf主动再生控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及发动机技术领域，具体公开了一种DPF主动再生控制方法及***。本方法包括以下步骤：启动发动机；监控发动机的参数；判断T4温度是否在第一温度以上超过第一时间、T5温度是否在第二温度以上超过第二时间以及发动机的运行时长是否超过第三时间；判断运行时长是否超过第四时间；判断T4温度是否在第一温度以上超过第一时间、T5温度保持在第二温度以上超过第二时间以及DPF内碳载量是否大于第一阈值；判断碳载量是否大于第二阈值；判断DPF压差是否大于压差阈值；当判断全部为是时，进行DPF的主动再生，否则在判断结束后重新判断。本方法综合判断发动机工况，将再生时刻控制在发动机高温的时间范围内，发挥经济性的优势。

Description

一种DPF主动再生控制方法及***
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种DPF主动再生控制方法及***。
背景技术
随着科学技术的发展，环保成为各行各业最为关注的焦点之一。尤其是对于汽车行业而言，需要对发动机排放的气体进行处理，使其达到排放标准。目前国家第六阶段机动车污染物排放标准规定的柴油发动机均带有DPF(Diesel Particulate Filter，颗粒捕捉器)，利用DPF对柴油发动机排放的气体进行处理使其符合排放标准。而DPF中通常会出现积碳过多的情况，消除积碳的方式为DPF的被动再生功能和主动再生功能。被动再生主要是通过热管理技术，提高NO2的转化效率，并利用NO2与DPF中的积碳进行反应，在较低的排气温度下实现DPF的再生或者碳平衡，但对发动机工况要求较高，且可靠性差，因而利用不多。主动再生主要是通过尾管喷油或发动机自有喷油器后喷油，排温低的工况需要额外喷入较多燃油，排温高的工况只需要少喷油甚至不喷油，将DPF入口温度提高至约550℃以上，此时DPF中的积碳会和排气中的O2进行快速燃烧，在很短的时间内实现DPF的再生。
现有技术中，常通过监控DPF的碳载量的方式判定是否触发DPF的主动再生功能。但是DPF是否需要再生，主要是依据发动机的运行时间、油耗、里程、碳载量和压差等因素中的一个或多个组合进行判断，这些判断条件对应的阈值固定且单一，因而导致只有在DPF接近满碳时，才发出再生需求，这使得现有的主动再生控制***功能不够灵活，且未考虑发动机的实际工况，不利于发动机的经济性。在发动机的实际应用中，DOC(Diesel OxidationCatalyst，氧化型催化转化器)的前温度(简称为T4温度)和DPF的前温度(简称为T5温度)也是能够判断DPF是否需要再生的重要因素。
目前有少量的带识别发动机工况或车辆工况的主动再生控制***，但其是针对不同工况选择不同的再生模式，比如低负荷工况强化再生功能，并非针对工况选择合适的再生时机，本质对经济性无明显改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DPF主动再生控制方法及***，以保证主动再生控制的准确度和灵活性，提高发动机的使用经济性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种DPF主动再生控制方法，包括以下步骤：
S110、启动发动机；
S120、监控所述发动机的运行时长、DPF内碳载量、DPF压差、T4温度和T5温度；
S210、判断所述T4温度是否保持在第一温度以上超过第一时间、所述T5温度是否保持在第二温度以上超过第二时间以及所述发动机的运行时长是否累计超过第三时间，若全部为是，进行步骤S310，否则进行步骤S220；
S220、判断所述发动机的运行时长是否累计超过第四时间，若是，则进行步骤S310，若否，则进行步骤S230；
S230、判断所述T4温度是否保持在第一温度以上超过第一时间、所述T5温度是否保持在第二温度以上超过第二时间以及所述DPF内碳载量是否大于第一阈值，若全部为是，进行步骤S310，否则进行步骤S240；
S240、判断所述DPF内碳载量是否大于第二阈值，若是，则进行步骤S310，若否，则进行步骤S250；
S250、判断所述DPF压差是否大于压差阈值，若是，则进行步骤S310，若否，则返回步骤S120；
S310、所述DPF进行主动再生。
作为DPF主动再生控制方法的优选技术方案，步骤S310之后包括以下步骤：
S320、判断所述DPF保持在再生温度以上的时间是否累计超过再生时间，若是，则进行步骤S330，若否，则返回步骤S310；
S330、所述DPF停止主动再生，然后返回步骤S120。
作为DPF主动再生控制方法的优选技术方案，所述再生时间为20分钟，所述再生温度为550摄氏度。
一种DPF主动再生控制***，能应用于上述的DPF主动再生控制方法中，所述DPF主动再生控制***包括处理组件、计算组件、判断组件和电控组件；所述处理组件用于发动机在运转时，记录所述T4温度超过所述第一温度后保持的时间、所述T5温度超过所述第二温度后保持的时间、所述DPF内碳载量以及所述DPF压差；所述计算组件用于累计所述发动机的运行时长；所述判断组件用于比较所述T4温度超过所述第一温度后保持的时间与所述第一时间的大小、所述T5温度超过所述第二温度后保持的时间与所述第二时间的大小、所述DPF内碳载量与所述第一阈值和所述第二阈值的大小、所述发动机的运行时长与所述第三时间和所述第四时间的大小以及所述DPF压差与所述压差阈值的大小；所述电控组件用于向所述DPF发送DPF主动再生请求/停止再生请求，使所述DPF进行主动再生/停止主动再生。
作为DPF主动再生控制***的优选技术方案，所述处理组件包括测温单元、第一计时单元和第二计时单元；所述测温单元用于与测量所述T4温度和所述T5温度；当所述T4温度超过所述第一温度时，所述第一计时单元开始计时，当所述T5温度超过所述第二温度，所述第二计时单元开始计时。
作为DPF主动再生控制***的优选技术方案，所述处理组件包括计量单元，所述计量单元用于测量所述DPF内碳载量。
作为DPF主动再生控制***的优选技术方案，所述处理组件包括测压单元，所述测压单元用于测量所述DPF压差。
作为DPF主动再生控制***的优选技术方案，当所述DPF进行主动再生时，所述第一计时单元和所述第二计时单元的计时清零。
作为DPF主动再生控制***的优选技术方案，所述计算组件包括第三计时单元，当所述发动机启动时，所述第三计时单元开始计时。
作为DPF主动再生控制***的优选技术方案，当所述DPF进行主动再生时，所述第三计时单元的计时清零。
本发明的有益效果：
本DPF主动再生控制方法通过监测运行时长、DPF内碳载量、DPF压差、T4温度和T5温度的方式，能够同时针对多种不同的参数进行判定，并由此选择立刻进入主动再生或是延迟进入主动再生；而当确定T4温度保持在第一温度以上超过第一时间且T5温度保持在第二温度以上超过第二时间时，能够判断发动机运行在高温工况下；上述流程改进对DPF主动再生的控制更加精准和灵活，使得本方法能够综合判断发动机的工作状况，在保证DPF安全工作的前提下，将DPF主动再生的时刻控制在发动机内高温的时间区间内，减少了额外的喷油，确保DPF在高温的工况下主动再生的经济性好的优势得以充分发挥。
本DPF主动再生控制***利用处理组件、计算组件和判断组件的设置，能够完成对各项参数的监测、统计、计算和比较操作，由此能够针对各项参数做出准确的判断，进而利用电控组件向DPF发送开始或是停止触发DPF主动再生模式的结果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的DPF主动再生控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的DPF主动再生控制***的结构框图。
图中：
100、处理组件；200、计算组件；300、判断组件；400、电控组件。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例提供了一种DPF主动再生控制方法，包括以下步骤：
步骤一：启动发动机。
步骤二：监控发动机的运行时长、DPF内碳载量、DPF压差、T4温度和T5温度。
步骤三：判断T4温度是否保持在第一温度以上超过第一时间、T5温度是否保持在第二温度以上超过第二时间以及发动机的运行时长是否累计超过第三时间，若全部为是，进行步骤八，否则进行步骤四。
步骤四：判断发动机的运行时长是否累计超过第四时间，若是，则进行步骤八，若否，则进行步骤五。
步骤五：判断T4温度是否保持在第一温度以上超过第一时间、T5温度是否保持在第二温度以上超过第二时间以及DPF内碳载量是否大于第一阈值，若全部为是，进行步骤八，否则进行步骤六。
步骤六：判断DPF内碳载量是否大于第二阈值，若是，则进行步骤八，若否，则进行步骤七。
步骤七：判断DPF压差是否大于压差阈值，若是，则进行步骤八，若否，则返回步骤二。
步骤八：DPF进行主动再生。
本DPF主动再生控制方法通过监测运行时长、DPF内碳载量、DPF压差、T4温度和T5温度的方式，能够同时针对多种不同的参数进行判定，并由此选择立刻进入主动再生或是延迟进入主动再生；而当确定T4温度保持在第一温度以上超过第一时间且T5温度保持在第二温度以上超过第二时间时，能够判断发动机运行在高温工况下；上述流程改进对DPF主动再生的控制更加精准和灵活，使得本方法能够综合判断发动机的工作状况，在保证DPF安全工作的前提下，将DPF主动再生的时刻控制在发动机内高温的时间区间内，减少了额外的喷油，确保DPF在高温的工况下主动再生的经济性好的优势得以充分发挥。
本实施例中，不对第一温度、第二温度、第一时间、第二时间、第三时间、第四时间、第一阈值、第二阈值和压差阈值的具体数值大小作出限定，各个参数实际数值的选取需要根据发动机实际应用的场景环境和工作状况进行决定。具体数值的选取方式为本领域的常规技术手段，为本领域内的技术人员所熟知，在此不多加赘述。
判断DPF是否进行主动再生的参数不定，可以在本实施例所提供的参数的基础上增加或删减。在本实施例的其他实施方式中，增加了对发动机里程、负荷率以及循环油耗的监测，根据发动机里程、负荷率与负荷阈值的数值对比以及循环油耗与油耗阈值的数值对比的结果，能够对DPF是否立刻进行主动再生做出判断。参数还可以为发动机转速、发动机扭矩或水温等。
与参数进行对比的阈值数量不定，可以在本实施例所提供的参数的基础上增加或删减。在本实施例的其他实施方式中，增加了对发动机里程的监测；判断T4温度是否保持在第一温度以上超过第一时间、T5温度是否保持在第二温度以上超过第二时间以及发动机里程是否累计超过第一里程阈值，若全部为是，DPF进行主动再生，否则判断发动机里程是否累计超过第二里程阈值，若是，DPF进行主动再生，若否，则对其他参数进行判断。
在本实施例中，步骤八之后包括以下步骤：
步骤九：判断DPF保持在再生温度以上的时间是否累计超过再生时间，若是，则进行步骤十，若否，则返回步骤八；
步骤十：DPF停止主动再生，然后返回步骤二。
借助上述步骤，能够完成对DPF主动再生的时间和温度的控制，确保主动再生能够顺利且高效地完成，并在完成后能够及时地停止。
作为优选，再生时间为20分钟，再生温度为550摄氏度。此时DPF的再生温度在监测的情况下不低于550摄氏度，DPF的再生时间为***进入主动再生后，T5温度保持在550℃以上累积超过的时间，当超过20分钟后，认定DPF再生成功，DPF停止主动再生。
通过试验数据可知，当再生时间处于10分钟-20分钟之间时，即可完成DPF的主动再生过程，本实施例为保证完全再生，将再生时间设定为20分钟。
在本实施例中，第四时间大于第三时间；第一阈值大于第二阈值。上述设置能够起到保护DPF的作用，第四时间以及第二阈值的设置规避了DPF长时间不触发主动再生的情况，降低了DPF损伤的风险，延长了DPF的使用寿命。
如图1和图2所示，本实施例还提供了一种DPF主动再生控制***，能应用于上述的DPF主动再生控制方法中，DPF主动再生控制***包括处理组件100、计算组件200、判断组件300和电控组件400；处理组件100用于发动机在运转时，记录T4温度超过第一温度后保持的时间、T5温度超过第二温度后保持的时间、DPF内碳载量以及DPF压差；计算组件200用于累计发动机的运行时长；判断组件300用于比较T4温度超过第一温度后保持的时间与第一时间的大小、T5温度超过第二温度后保持的时间与第二时间的大小、DPF内碳载量与第一阈值和第二阈值的大小、发动机的运行时长与第三时间和第四时间的大小以及DPF压差与压差阈值的大小；电控组件400用于向DPF发送DPF主动再生请求/停止再生请求，使DPF进行主动再生/停止主动再生。
本DPF主动再生控制***利用处理组件100、计算组件200和判断组件300的设置，能够完成对各项参数的监测、统计、计算和比较操作，由此能够针对各项参数做出准确的判断，进而利用电控组件400向DPF发送开始或是停止触发DPF主动再生模式的结果。
在本实施例中，处理组件100包括测温单元、第一计时单元、第二计时单元、计量单元和测压单元；测温单元用于与测量T4温度和T5温度；当T4温度超过第一温度时，第一计时单元开始计时，当T5温度超过第二温度，第二计时单元开始计时；计量单元用于测量DPF内碳载量，测压单元用于测量DPF压差。
作为优选，计算组件200包括第三计时单元，当发动机启动时，第三计时单元开始计时。
具体地，上述各构件之间均采用通信连接的方式传递信息，测温单元、计量单元和测压单元均为感应器。上述结构设计具有简单可靠，便于维护、占用空间小、工作稳定以及生产成本低的优点。
进一步地，当DPF进行主动再生时，第一计时单元和第二计时单元的计时清零；当DPF进行主动再生时，第三计时单元的计时清零。
计时的清零设计便于第一计时单元、第二计时单元和第三计时单元下一个工作周期的计时，保证了本DPF主动再生控制***能够准确地运行，极大地提高了本DPF主动再生控制***工作的效率。
在合适的温度范围内，DOC中部分NO会氧化成NO2，由于NO2对C具有强氧化性，会和DPF内部的积碳发生反应生成CO2和CO，因此模型中需要去除因NO2氧化而消耗的碳载量。当排气温度大于450摄氏度时，DPF内部的积碳会和排气中残留的O2燃烧并生成CO2和CO，模型中也必须去除此部分消耗的碳载量。为了精确的计算出DPF内碳载量，计量单元在测量时，需要计算发动机裸机颗粒排放，然后根据NOx氧化模型及O2热再生模型，根据计量单元标定的模型计算得到准确的DPF内碳载量。
DPF的主动再生模式触发后，本DPF主动再生控制***将控制发动机利用进气节气门、废气再循环阀、缸内后喷等构件中的一种或多种进行联合控制，提升排气温度至DPF再生温度，并且保持再生时间。
在本实施例的其他实施方式中，当再生过程中出现再生成功标志位置时，DPF的主动再生可以在达到再生时间之前提前结束。再生成功标志位置包括下列情况：在同时满足运行时长超过第三时间和DPF内碳载量大于第一阈值的前提下，DPF内碳载量先于运行时长再生成功的情形。此时提前停止DPF的主动再生模式，使得一次完整DPF主动再生完成。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DPF主动再生控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110、启动发动机；
S120、监控所述发动机的运行时长、DPF内碳载量、DPF压差、T4温度和T5温度；
S210、判断所述T4温度是否保持在第一温度以上超过第一时间、所述T5温度是否保持在第二温度以上超过第二时间以及所述发动机的运行时长是否累计超过第三时间，若全部为是，进行步骤S310，否则进行步骤S220；
S220、判断所述发动机的运行时长是否累计超过第四时间，若是，则进行步骤S310，若否，则进行步骤S230；
S230、判断所述T4温度是否保持在第一温度以上超过第一时间、所述T5温度是否保持在第二温度以上超过第二时间以及所述DPF内碳载量是否大于第一阈值，若全部为是，进行步骤S310，否则进行步骤S240；
S240、判断所述DPF内碳载量是否大于第二阈值，若是，则进行步骤S310，若否，则进行步骤S250；
S250、判断所述DPF压差是否大于压差阈值，若是，则进行步骤S310，若否，则返回步骤S120；
S310、所述DPF进行主动再生。
2.根据权利要求1所述的DPF主动再生控制方法，其特征在于，步骤S310之后包括以下步骤：
S320、判断所述DPF保持在再生温度以上的时间是否累计超过再生时间，若是，则进行步骤S330，若否，则返回步骤S310；
S330、所述DPF停止主动再生，然后返回步骤S120。
3.根据权利要求2所述的DPF主动再生控制方法，其特征在于，所述再生时间为20分钟，所述再生温度为550摄氏度。
4.一种DPF主动再生控制***，其特征在于，能应用于权利要求1-3中任一项所述的DPF主动再生控制方法中，所述DPF主动再生控制***包括：
处理组件(100)，用于发动机在运转时，记录所述T4温度超过所述第一温度后保持的时间、所述T5温度超过所述第二温度后保持的时间、所述DPF内碳载量以及所述DPF压差；
计算组件(200)，用于累计所述发动机的运行时长；
判断组件(300)，用于比较所述T4温度超过所述第一温度后保持的时间与所述第一时间的大小、所述T5温度超过所述第二温度后保持的时间与所述第二时间的大小、所述DPF内碳载量与所述第一阈值和所述第二阈值的大小、所述发动机的运行时长与所述第三时间和所述第四时间的大小以及所述DPF压差与所述压差阈值的大小；
电控组件(400)，用于向所述DPF发送DPF主动再生请求/停止再生请求，使所述DPF进行主动再生/停止主动再生。
5.根据权利要求4所述的DPF主动再生控制***，其特征在于，所述处理组件(100)包括测温单元、第一计时单元和第二计时单元；所述测温单元用于与测量所述T4温度和所述T5温度；当所述T4温度超过所述第一温度时，所述第一计时单元开始计时，当所述T5温度超过所述第二温度，所述第二计时单元开始计时。
6.根据权利要求4所述的DPF主动再生控制***，其特征在于，所述处理组件(100)包括计量单元，所述计量单元用于测量所述DPF内碳载量。
7.根据权利要求4所述的DPF主动再生控制***，其特征在于，所述处理组件(100)包括测压单元，所述测压单元用于测量所述DPF压差。
8.根据权利要求5所述的DPF主动再生控制***，其特征在于，当所述DPF进行主动再生时，所述第一计时单元和所述第二计时单元的计时清零。
9.根据权利要求6所述的DPF主动再生控制***，其特征在于，所述计算组件(200)包括第三计时单元，当所述发动机启动时，所述第三计时单元开始计时。
10.根据权利要求9所述的DPF主动再生控制***，其特征在于，当所述DPF进行主动再生时，所述第三计时单元的计时清零。
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