CN103511043A - 一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法及装置，其中方法具体是：通过监控DPF前后排气温度平均值和发动机排气流量对监测到的DPF压差进行实时修正，确保DPF压差的正确性，利用修正后的DPF压差和空速查询得到的碳载量，从而提高碳载量测量的准确性和可靠性，根据该碳载量对颗粒物捕集器的主动再生进行控制，使得再生控制不受DPF再生时温度及排气流量变化的影响，从而保证DPF主动再生系统控制精确，提高主动再生效果，减少主动再生时燃油消耗量。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法及装置。
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)是一种安装在排气系统上的过滤装置，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。颗粒物捕捉器的工作原理是：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主动再生技术是指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。因此什么时候控制DPF主动再生就非常重要，现有的控制方法仅仅是通过DPF压差和控诉查表得到当前工况下的碳载量，当碳载量大于标定的再生开始碳载量，同时满足其他再生条件，控制PDF进行再生。再生开始后，DPF内部的碳载量能够根据空速和DPF压差表查询得到，当碳载量小于标定的再生结束碳载量时，控制DPF再生停止。
由于发动机排气温度特别是再生时DPF温度会剧烈升高，该温度的变化会导致DPF压差测量发生变化，从而导致查询到的碳载量不准确，影响主动再生控制的开始时刻、喷油量以及再生结束时刻的判定，导致再生效果较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法及装置，能够根据DPF前后排气温度平均值和发动机排气流量对测量得到的DPF压差进行实时修正，确保通过压差和空速查询到的碳载量准确可靠，不受温度及排气流量的影响，从而保证DPF主动再生系统控制精准，提高主动再生效果，减少再生时燃油消耗量。
本发明提供了一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法，包括：
实时监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；
根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；
利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；
根据发动机排气空速和DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；
根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。
优选的，所述压差修正迈普图是通过在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的差值，作为对应的压差修正值；
或者，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的比值，作为对应的压差修正值。
优选的，当所述压差修正值是计算差值得到的，则所述利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值，具体是利用压差修正值与DPF前后端压差相加得到修正后的压差值；或者，
当所述压差修正值是计算比值得到的，则所述利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值，具体是利用压差修正值与DPF前后端压差相乘得到修正后的压差值。
优选的，当只监测到DPF前端排气温度时，将DPF前端排气温度作为压差修正温度。
优选的，所述根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生，包括：
判断当前工况下的碳载量是否大于标定的再生开始碳载量且其他条件是否满足再生条件，如果是，控制DPF开始进行再生；
判断当前工况下的碳载量是否小于标定的再生结束碳载量，或者，判断其他条件是否不满足再生条件，如果任意一个判断结果为是，控制DPF停止再生；所述其他条件包括：DOC前温度、燃油压力、距离上次再生间隔时间、发动机工况。
本发明还提供了一种颗粒物捕集器的主动再生控制装置，包括：
监测单元，用于监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；
第一查询单元，用于根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；
修正单元，用于利用所述压差修正值对DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；
第二查询单元，用于根据发动机排气空速和DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；
控制单元，用于根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。
优选的，所述压差修正迈普图是通过第一试验计算单元或者第二试验计算单元计算得到，所述第一试验计算单元，用于在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的差值，作为对应的压差修正值；
或者，所述第二试验计算单元，用于在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的比值，作为对应的压差修正值。
优选的，当压差修正值是通过第一试验计算单元计算得到，所述修正单元具体是通过加法器使得压差修正值与DPF前后端压差相加得到修正后的压差值；
当压差修正值是通过第二试验计算单元计算得到，所述修正单元具体是通过乘法器使得压差修正值与DPF前后端压差相乘得到修正后的压差值。
优选的，所述监测单元，用于当只监测到DPF前端排气温度时，将DPF前端排气温度作为压差修正温度。
优选的，控制单元，包括：
控制开始模块，用于判断当前工况下的碳载量是否大于标定的再生开始碳载量且其他条件是否满足再生条件，如果是，控制DPF开始进行再生；
控制结束模块，用于判断当前工况下的碳载量是否小于标定的再生结束碳载量，或者，判断其他条件是否不满足再生条件，如果任意一个判断结果为是，控制DPF停止再生；所述其他条件包括：DOC前温度、燃油压力、距离上次再生间隔时间和发动机工况。
由上述实施例可以看出，本发明提供的一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法及装置，通过实时监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；根据发动机排气空速、DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。因此，可以看出本发明根据DPF前后排气温度平均值和发动机排气流量对测量得到的DPF压差进行实时修正，确保通过压差和空速查询到的碳载量准确可靠，不受温度及排气流量的影响，从而保证DPF主动再生系统控制精准，提高主动再生效果，减少再生时燃油消耗量。
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颗粒物捕集器的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DPF主动再生控制示意图；
图3为本发明实施例二揭示的一种颗粒物捕集器的主动再生控制装置的结构图；
图4为本发明实施例二揭示的一种颗粒物捕集器的主动再生控制系统示意图。
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。
颗粒物捕集器系统基本工作原理是：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颗粒物捕集器的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：实时监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；
一般情况下DPF前后都有温度传感器时，可以测量得到前后的温度；有些DPF后端没有温度传感器时，优选的，当只监测到DPF前端排气温度时，将DPF前端排气温度作为压差修正温度。
步骤102：根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；
优选的，所述压差修正迈普图是通过在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的差值，作为对应的压差修正值；
或者，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的比值，作为对应的压差修正值。
步骤103：利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；
优选的，当所述压差修正值是计算差值得到的，则所述利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值，具体是利用压差修正值与DPF前后端压差相加得到修正后的压差值；或者，
优选的，当所述压差修正值是计算比值得到的，则所述利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值，具体是利用压差修正值与DPF前后端压差相乘得到修正后的压差值。
步骤104：根据发动机排气空速和DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；
步骤105：根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。
请参阅图2，其为本发明实施一提供的DPF主动再生控制示意图，优选的，所述根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生，包括：
判断当前工况下的碳载量是否大于标定的再生开始碳载量且其他条件是否满足再生条件，如果是，控制DPF开始进行再生；或者，
判断当前工况下的碳载量是否小于标定的再生结束碳载量，或者，判断其他条件是否不满足再生条件，如果任意一个判断结果为是，控制DPF停止再生；所述其他条件包括：DOC前温度、燃油压力、距离上次再生间隔时间、发动机工况。
通过上述实施例一可以看出，本发明提供的一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法，通过实时监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；根据发动机排气空速、DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。因此，可以看出本发明根据DPF前后排气温度平均值和发动机排气流量对测量得到的DPF压差进行实时修正，确保通过压差和空速查询到的碳载量准确可靠，不受温度及排气流量的影响，从而保证DPF主动再生系统控制精准，提高主动再生效果，减少再生时燃油消耗量。
实施例二
本发明还提供的一种颗粒物捕集器的主动再生控制装置请参阅图2，其为本发明实施例二揭示的一种颗粒物捕集器的主动再生控制装置的结构示意图，该装置具体包括：监测单元201、第一查询单元202、修正单元203、第二查询单元204和控制单元205。
监测单元201，用于监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；
第一查询单元202，用于根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；
修正单元203，用于利用所述压差修正值对DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；
第二查询单元204，用于根据发动机排气空速和DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；
控制单元205，用于根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。
优选的，所述压差修正迈普图是通过第一试验计算单元或者第二试验计算单元计算得到，所述第一试验计算单元，用于在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的差值，作为对应的压差修正值；
或者，所述第二试验计算单元，用于在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的比值，作为对应的压差修正值。
优选的，当压差修正值是通过第一试验计算单元计算得到，所述修正单元具体是通过加法器使得压差修正值与DPF前后端压差相加得到修正后的压差值；
当压差修正值是通过第二试验计算单元计算得到，所述修正单元具体是通过乘法器使得压差修正值与DPF前后端压差相乘得到修正后的压差值。
优选的，所述监测单元，用于当只监测到DPF前端排气温度时，将DPF前端排气温度作为压差修正温度。
优选的，控制单元，包括：
控制开始模块，用于判断当前工况下的碳载量是否大于标定的再生开始碳载量且其他条件是否满足再生条件，如果是，控制DPF开始进行再生；或者，
控制结束模块，用于判断当前工况下的碳载量是否小于标定的再生结束碳载量，或者，判断其他条件是否不满足再生条件，如果任意一个判断结果为是，控制DPF停止再生；所述其他条件包括：DOC前温度、燃油压力、距离上次再生间隔时间、发动机工况。
在实际的DPF主动再生控制应用场景中，上述一种颗粒物捕集器的主动再生控制装置中的各个单元可以集成在再生控制器DCU中，通过DPF再生控制器实现上述控制装置的功能。具体请参与图4所示的DPF主动再生控制系统示意图。通过再生控制器DCU实时监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；根据发动机排气空速、DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。
在图4中，T2表示DPF前端排气温度信号，T3表示DPF后端排气温度信号，△Ｐ表示检测到的DPF压差。
当然，上述控制装置也可以单独存在，将控制信令传送给现有的再生控制器对DPF再生进行控制，也可以直接替代现有的再生控制器DCU。
由上述实施例可以看出，本发明提供的一种颗粒物捕集器的主动再生控制装置，利用五个功能单元相互作用实现以下功能，实时监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；根据发动机排气空速、DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。因此，可以看出本发明根据DPF前后排气温度平均值和发动机排气流量对测量得到的DPF压差进行实时修正，确保通过压差和空速查询到的碳载量准确可靠，不受温度及排气流量的影响，从而保证DPF主动再生系统控制精准，提高主动再生效果，减少再生时燃油消耗量。
需要说明的是，在本文中诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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颗粒物捕集器的主动再生控制方法及装置进行了详细介绍，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 (10)
1.一种颗粒物捕集器的主动再生控制方法，其特征在于，包括：
实时监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；
根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；
利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；
根据发动机排气空速和DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；
根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压差修正迈普图是通过在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的差值，作为对应的压差修正值；或者，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的比值，作为对应的压差修正值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述压差修正值是计算差值得到的，则所述利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值，具体是利用压差修正值与DPF前后端压差相加得到修正后的压差值；或者，
当所述压差修正值是计算比值得到的，则所述利用所述压差修正值对检测得到的DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值，具体是利用压差修正值与DPF前后端压差相乘得到修正后的压差值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当只监测到DPF前端排气温度时，将DPF前端排气温度作为压差修正温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生，包括：
判断当前工况下的碳载量是否大于标定的再生开始碳载量且其他条件是否满足再生条件，如果是，控制DPF开始进行再生；
判断当前工况下的碳载量是否小于标定的再生结束碳载量，或者，判断其他条件是否不满足再生条件，如果任意一个判断结果为是，控制DPF停止再生；所述其他条件包括：DOC前温度、燃油压力、距离上次再生间隔时间、发动机工况。
6.一种颗粒物捕集器的主动再生控制装置，其特征在于，包括：
监测单元，用于监测发动机的排气流量信号和DPF前后排气温度，计算DPF前后排气温度平均值作为压差修正温度；
第一查询单元，用于根据监测到的排气流量信号和压差修正温度查询压差修正迈普图得到压差修正值，所述压差修正迈普图是通过试验标定得到；
修正单元，用于利用所述压差修正值对DPF前后端压差进行修正得到修正后的压差值；
第二查询单元，用于根据发动机排气空速和DPF修正后的压差值查询碳载量标定迈普图得到当前工况下的碳载量；
控制单元，用于根据当前工况下的碳载量，控制DPF开始再生或者控制DPF停止结束再生。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述压差修正迈普图是通过第一试验计算单元或者第二试验计算单元计算得到，所述第一试验计算单元，用于在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的差值，作为对应的压差修正值；
或者，所述第二试验计算单元，用于在DPF主动再生控制试验过程中，计算不同排气流量下和/或不同温度下的DPF的实际碳载量和查询到的碳载量之间的比值，作为对应的压差修正值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当压差修正值是通过第一试验计算单元计算得到，所述修正单元具体是通过加法器使得压差修正值与DPF前后端压差相加得到修正后的压差值；
当压差修正值是通过第二试验计算单元计算得到，所述修正单元具体是通过乘法器使得压差修正值与DPF前后端压差相乘得到修正后的压差值。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述监测单元，用于当只监测到DPF前端排气温度时，将DPF前端排气温度作为压差修正温度。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，控制单元，包括：
控制开始模块，用于判断当前工况下的碳载量是否大于标定的再生开始碳载量且其他条件是否满足再生条件，如果是，控制DPF开始进行再生；
控制结束模块，用于判断当前工况下的碳载量是否小于标定的再生结束碳载量，或者，判断其他条件是否不满足再生条件，如果任意一个判断结果为是，控制DPF停止再生；所述其他条件包括：DOC前温度、燃油压力、距离上次再生间隔时间和发动机工况。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant |