CN105240097A - Dpf再生温度控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DPF再生温度控制方法，包括根据DPF中HC含量对DPF再生时的设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量高于设定值时，减小设定温度变化梯度，当DPF中HC含量低于设定值时，增大设定温度变化梯度。该方法利用DPF中的HC含量动态调节设定温度变化梯度，在保证再生时温度超调在合理范围内的情况下尽量降低再生时的油耗。本发明还公开了一种DPF再生温度控制装置。

Description

DPF再生温度控制方法及装置
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别是柴油机的DPF再生温度控制方法。本发明还涉及DPF再生温度控制装置。
背景技术
柴油机后处理装置指安装在柴油发动机排气系统中，能通过各种理化作用来降低排气中污染物排放量的装置，主要有DOC、DPF和SCR等，其中颗粒过滤器(微粒捕集器)DieselParticulateFilter(简称DPF)用于减少发动机颗粒排放，氧化型催化转化器(DOC)通常串联在DPF上游，用于将废气中的NO转化为NO2，氧化HC和CO，同时为DPF再生时提供燃油燃烧的环境。
请参考图1，图1为现有技术中DOC与DPF的相串联的示意图。
如图所示，DOC氧化废气中的HC、CO和NO等有害物质，DPF捕集废气中的有害颗粒。当DPF中颗粒累计到一定值时，需要在DOC前喷入燃油使其在DOC中燃烧，从而提高DPF的温度，氧化已经捕集的颗粒，使DPF再次获得捕集颗粒的能力。
当DPF再生时，需要通过经典PID算法将DPF的温度从比较低的温度快速调节到比较高的温度，再生过程中的温度控制是基于DPF前温度传感器进行PID闭环控制实现的。
目前，DPF再生时设定温度变化梯度(单位时间内设定温度的变化值)是标定量，不随发动机运行参数变化而变化，只有利用标定工具进行标定时才会变化，在发动机运行过程中是不可改变的。
由于现有技术中设定温度变化梯度是标定量，所以无法根据DPF实际运行情况实时调节。如果温度设定值变化过快则容易产生温度超调(温度快速上升时，实际值大于设定值的现象)，如果温度设定值变化过慢则再生时油耗会偏高。
因此，如何在保证再生时温度超调在合理范围内的情况下，尽量降低再生时的油耗，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种DPF再生温度控制方法。该方法利用DPF中的HC含量动态调节设定温度变化梯度，在保证再生时温度超调在合理范围内的情况下尽量降低再生时的油耗。
本发明的另一目的是提供一种DPF再生温度控制装置。
为实现上述目的，本发明提供一种DPF再生温度控制方法，包括根据DPF中HC含量对DPF再生时的设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量高于设定值时，减小设定温度变化梯度，当DPF中HC含量低于设定值时，增大设定温度变化梯度。
进一步地，所述动态调节包括根据DPF中HC含量获得DPF设定温度变化梯度，用该值与当前DPF设定温度之和作为DPF需求温度的限制值，
进一步地，所述动态调节进一步包括根据DPF需求温度的限制值和DPF需求温度获得DPF设定温度。
进一步地，所述动态调节进一步包括将DPF设定温度与DPF实际温度做差，通过PID模块计算出HC喷射油量，通过HC喷射系统喷射至DPF前使DPF升温，从而实现DPF设定温度与DPF实际温度的跟随。
进一步地，根据HC含量修正曲线获得DPF设定温度变化梯度。
为实现上述第二目的，本发明还提供一种DPF再生温度控制装置，包括：
调节单元，其用于根据DPF中HC含量对DPF再生时的设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量高于设定值时，减小设定温度变化梯度，当DPF中HC含量低于设定值时，增大设定温度变化梯度。
优选地，所述调节单元包括：
第一计算单元，根据DPF中HC含量获得DPF设定温度变化梯度，用该值与当前DPF设定温度之和作为DPF需求温度的限制值。
优选地，所述调节单元还包括：
第二计算单元，根据DPF需求温度的限制值和DPF需求温度获得DPF设定温度。
优选地，所述调节单元还包括：
第三计算单元，将DPF设定温度与DPF实际温度做差，通过PID模块计算出HC喷射油量，通过HC喷射系统喷射至DPF前使DPF升温，从而实现DPF设定温度与DPF实际温度的跟随。
优选地，所述第一计算单元根据HC含量修正曲线获得DPF设定温度变化梯度。
本发明提供一种改进的DPF再生温度控制方法和装置，其基于DPF中HC含量对设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量较少时，可以自动增加DPF再生设定温度变化梯度，保证再生时的低油耗；当DPF中HC含量较高时，可以自动减小DPF再生设定温度变化梯度，保证再生时的温度超调在合理范围内，从而达到在DPF中HC含量为任意值时，都能平衡好温度超调与油耗的关系，在满足温度超调在合理范围内的情况下尽量降低油耗。
附图说明
图1为图1为现有技术中DOC与DPF的相串联的示意图；
图2为根据DPF中的HC含量动态调节DPF设定温度变化梯度的示例图；
图3为本发明所提供DPF再生温度控制方法的流程框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
DPF中的HC(柴油机尾气排放中的一种有害物质，是碳和氢的化合物)主要来源于发动机未燃烧的HC以及再生时未燃烧的HC，研究表明，当DPF中HC含量过高时，由于HC易燃所以很容易导致在再生开始时温度超调，此时会对DPF产生较大的热冲击影响DPF的使用寿命；而当DPF中HC含量过低时，由于颗粒燃烧容易控制，所以可以快速提升温度，从而获得较好的燃油经济性。
根据上述研究结果，本发明提出一种改进的DPF再生温度控制方法，即基于DPF中HC含量对设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量较高时，减小设定温度变化梯度，保证DPF对温度超调的要求；当DPF中HC含量较低时，增大设定温度变化梯度，在保证温度超调在合理范围内的情况下尽量降低再生时的油耗。
例如，如图2所示，当DPF中HC含量分别为m1HC，m2HC，m3HC且m1HC<m2HC<m3HC，当DPF需要再生时，其设定温度均从250℃变化到600℃。
此时，本发明根据DPF中的HC含量动态调节DPF设定温度变化梯度。结果为当DPF中HC含量为m1HC时，DPF设定温度由250℃上升为600℃时间最短，油耗最低，而且由于HC含量低，所以能保证DPF对温度超调要求；当DPF中HC含量为m3HC时，由于HC含量高，所以DPF设定温度由250℃上升为600℃时间最长，保证DPF对温度超调的要求。
最终本发明达到的目的是：在任意时刻DPF再生，都能保证在符合温度超调的要求下油耗最低。需要说明的是，DPF中HC的含量预估在现有DPF再生控制逻辑中已有成熟的计算方法，此处不再赘述。
请参考图3，图3为本发明所提供DPF再生温度控制方法的流程框图。
具体地，DPF的温度控制是采用经典的PID算法(经典控制理论中的比例—积分—微分控制算法，控制实际值与目标值实时跟随)，上述DPF设定温度实现方法为PID算法的输入，其基本控制方式如图所示，以DPF中HC含量作为输入，根据HC含量修正曲线得到DPF设定温度变化梯度，用该值与当前DPF设定温度之和作为DPF需求温度的限制值，由于该逻辑在发动机控制器中是按时间任务重复调度的，所以可以实现当DPF需求温度发生突然变化时，DPF设定温度可以实现缓慢变化，这个变化的速度由DPF中的HC含量决定。
例如：DPF中HC含量为5％，经HC含量修正曲线得到DPF设定温度变化梯度为5℃/步长(控制程序在控制器中是按固定时间重复运行的，这个固定的时间为步长，DPF相关控制逻辑运行步长为20ms)，DPF需求温度从250℃直接变为600℃时，由于上个步长DPF设定温度为250℃，加上DPF设定温度变化梯度得到DPF设定温度限制值为255℃，此时本步长输出的DPF设定温度为255℃，以此类推第二个步长为260℃，一直以每步长5℃的增幅增加到600℃后保持不变。
然后DPF设定温度与DPF实际温度做差，通过PID模块(比例积分微分)计算出HC喷射油量，通过HC喷射系统喷射至DPF前使DPF升温，从而实现DPF设定温度与DPF实际温度的跟随。
除了上述DPF再生温度控制方法，本发明还提供一种DPF再生温度控制置，包括：
调节单元，其用于根据DPF中HC含量对DPF再生时的设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量高于设定值时，减小设定温度变化梯度，当DPF中HC含量低于设定值时，增大设定温度变化梯度。
具体地，调节单元包括：
第一计算单元，根据根据HC含量修正曲线获得DPF设定温度变化梯度，用该值与当前DPF设定温度之和作为DPF需求温度的限制值，
第二计算单元，根据DPF需求温度的限制值和DPF需求温度获得DPF设定温度。
第三计算单元，将DPF设定温度与DPF实际温度做差，通过PID模块计算出HC喷射油量，通过HC喷射系统喷射至DPF前使DPF升温，从而实现DPF设定温度与DPF实际温度的跟随。
可见，本发明能够根据DPF中HC含量自动调节DPF再生设定温度变化梯度，从而在满足温度超调在合理范围内的情况下尽量降低油耗。
需要说明的是，本发明所提供的DPF再生温度控制装置的各组成单元与所提供的DPF再生温度控制方法的各个步骤对应一致，因此其各单元应当理解为实现该方法各步骤所必须建立的功能模块，由这样一组功能模块组成的装置应当理解为主要通过说明书记载的程序实现该解决方案的功能模块构架，而不应当理解为主要通过硬件方式实现该解决方案的实体装置。
以上对本发明所提供的DPF再生温度控制方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个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核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种DPF再生温度控制方法，包括根据DPF中HC含量对DPF再生时的设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量高于设定值时，减小设定温度变化梯度，当DPF中HC含量低于设定值时，增大设定温度变化梯度。
2.根据权利要求1所述的DPF再生温度控制方法，其特征在于，所述动态调节包括根据DPF中HC含量获得DPF设定温度变化梯度，用该值与当前DPF设定温度之和作为DPF需求温度的限制值。
3.根据权利要求2所述的DPF再生温度控制方法，其特征在于，所述动态调节进一步包括根据DPF需求温度的限制值和DPF需求温度获得DPF设定温度。
4.根据权利要求3所述的DPF再生温度控制方法，其特征在于，所述动态调节进一步包括将DPF设定温度与DPF实际温度做差，通过PID模块计算出HC喷射油量，通过HC喷射系统喷射至DPF前使DPF升温，从而实现DPF设定温度与DPF实际温度的跟随。
5.根据权利要求2至4任一项所述的DPF再生温度控制方法，其特征在于，根据HC含量修正曲线获得DPF设定温度变化梯度。
6.一种DPF再生温度控制装置，包括：
调节单元，其用于根据DPF中HC含量对DPF再生时的设定温度变化梯度进行动态调节，当DPF中HC含量高于设定值时，减小设定温度变化梯度，当DPF中HC含量低于设定值时，增大设定温度变化梯度。
7.根据权利要求1所述的DPF再生温度控制装置，其特征在于，所述调节单元包括：
第一计算单元，根据DPF中HC含量获得DPF设定温度变化梯度，用该值与当前DPF设定温度之和作为DPF需求温度的限制值。
8.根据权利要求2所述的DPF再生温度控制装置，其特征在于，所述调节单元还包括：
第二计算单元，根据DPF需求温度的限制值和DPF需求温度获得DPF设定温度。
9.根据权利要求3所述的DPF再生温度控制装置，其特征在于，所述调节单元还包括：
第三计算单元，将DPF设定温度与DPF实际温度做差，通过PID模块计算出HC喷射油量，通过HC喷射系统喷射至DPF前使DPF升温，从而实现DPF设定温度与DPF实际温度的跟随。
10.根据权利要求7至9任一项所述的DPF再生温度控制装置，其特征在于，所述第一计算单元根据HC含量修正曲线获得DPF设定温度变化梯度。
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