CN107461249B - 基于can通信的颗粒捕集器再生控制系统 - Google Patents

基于can通信的颗粒捕集器再生控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，包括催化氧化器DOC、颗粒捕集器DPF和再生控制单元DCU；催化氧化器DOC入口端设置有辅助电热器，辅助电热器的另外一端依次设置有第一温度传感器和第一排气歧管，所述催化氧化器DOC和颗粒捕集器之间依次连串联第二温度传感器、第二排气歧管、氧传感器和第三排气歧管，所述辅助电热器与柴油喷射计量单元连接，所述催化氧化器DOC与柴油喷射计量单元连接，所述压差传感器与颗粒捕集器并联。本发明通过辅助电加热与喷油助燃联合处理的方法，实现颗粒捕集器的全工况再生，且能够有效防止DPF装置因高温发生烧损。

Description

基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统
技术领域
本发明涉及颗粒捕集器再生控制系统，更具体地说，涉及一种基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统。
背景技术
近年来，我国大部分地区受到雾霾的严重威胁，柴油机的排放作为PM的重要来源，其治理越来越为人们所关注。而仅仅依靠机前处理、机内净化技术已无法满足日益严格的排放法规，柴油机的后处理技术显得尤为重要。DPF是作为处理尾气颗粒物最有效也是应用最广泛的方法，但其再生控制技术则相对落后，面对如此现状，DPF技术受到了制约。
目前，采用较多的再生方法是通过DOC+DPF实现DPF的主动再生，但DOC在低于330℃的温度时，无法将喷入的柴油氧化达到温升的目的；DPF内温度低于600℃时，颗粒物无法起燃达到再生目的，温度大于1000℃时，DPF将由于高温遭到不可逆损坏，因此控制系统的再生温度显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种温度可控性高的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，包括催化氧化器DOC、颗粒捕集器DPF和再生控制单元DCU；催化氧化器DOC入口端设置有辅助电热器，辅助电热器的另外一端依次设置有第一温度传感器和第一排气歧管，所述催化氧化器DOC和颗粒捕集器之间依次连串联第二温度传感器、第二排气歧管、氧传感器和第三排气歧管，所述辅助电热器与柴油喷射计量单元连接，所述催化氧化器DOC与柴油喷射计量单元连接，所述压差传感器与颗粒捕集器并联；所述再生控制单元DCU与发动机ECU串联，实现信息采集控制；所述再生控制单元DCU与CAN总线模块串联，CAN总线模块与PC上位机串联，实现通讯；所述再生控制单元DCU分别与第一温度传感器、第二温度传感器、氧传感器、压差传感器、柴油喷射单元串联，实现控制。
按上述方案，所述辅助电热器包括腔室，腔室内设置有金属电热网，金属电热网上部设置有喷油器。
按上述方案，所述腔室为圆柱形，所述喷油器设置在金属电热网上游斜方45°处。
按上述方案，所述喷油器包括喷嘴，喷嘴距离金属电热网距离为50mm-60mm。
按上述方案，所述CAN总线模块设置有CAN高速收发控制器，所述CAN高速收发控制器的芯片型号为TJA1040。
按上述方案，所述CAN总线模块包括信号线CANH和信号线CANL，
按上述方案，所述信号线CANH和信号线CANL之间设置有模扼流圈L和二极管组U6。
实施本发明的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，具有以下有益效果：
1、本发明通过辅助电加热与喷油助燃联合处理的方法，可以实现颗粒捕集器DPF的全工况再生，当柴油机在低负荷低转速工况下运转时排气温度较低，催化氧化器DOC无法将燃油氧化，此时开启辅助电加热器可使喷射在金属电热网上的油雾迅速燃烧，以提高排气温度，同时通过柴油喷射计量单元精确控制喷油量，使温升控制在DOC的工作范围内；
2、当柴油机排气温度高于600℃时，尾气通过排气歧管直接进入DPF实现颗粒捕集器再生，避免催化氧化器DOC因高温受损，排气温度高于900℃时，再生系统停止工作，尾气由排气歧管经由排气经过总管排出，避免DPF因高温烧熔；
3、当柴油机运行工况不稳定时，排气氧浓度过高会使DPF中出现飞温现象，导致DPF烧熔，本发明通过在PDF上游设置排气歧管，能够及时引流由于飞温现象而温度骤升的尾气，起到保护颗粒捕集器DPF的作用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统的结构示意图；
图2是CAN总线模块电路图；
图3是本发明基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统的控制策略流程框图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-3所示，本发明的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统包括催化氧化器DOC1、颗粒捕集器DPF2和再生控制单元DCU3。
催化氧化器DOC1和颗粒捕集器DPF2之间依次串联第二温度传感器4、第二排气歧管5、氧传感器6和第三排气歧管7，催化氧化器DOC1入口端依次串联有第一温度传感器9、第一排气歧管10和辅助电热器8，辅助电热器8与柴油喷射计量单元11连接，催化氧化器DOC1与柴油喷射计量单元11连接，辅助电热器8、催化氧化器DOC1通过柴油喷射计量单元11精确控制油量，压差传感器12与颗粒捕集器DPF2并联。
再生控制单元DCU3与发动机ECU13串联，实现信息采集；再生控制单元DCU3与CAN总线模块15串联，CAN总线模块15与PC上位机14串联，实现通讯。再生控制单元DCU3分别与第一温度传感器9、第二温度传感器4、柴油喷射计量单元11、氧传感器6和压差传感器12串联，实现控制。
辅助电热器8包括腔室，腔室为圆柱形，腔室内部设置有金属电热网16，金属电热网16上部设置有喷油器17，喷油器17设置在金属电热网16上游斜45°处，喷油器17上部设置有喷嘴，喷嘴距离金属电热网16距离为50mm到60mm之间，本例设置的距离为55mm。
CAN总线模块15设置有CAN高速收发控制器，CAN高速收发控制器的芯片型号为TJA1040。CAN总线模块15包括两条信号线，分别是CANH信号线和CANL信号线，CANH信号线和CANL信号线之间设置有模扼流圈L和二极管组U6。
工作过程：
PC上位机14电路初始化后，再生控制单元DCU3首先会读取发动机ECU13的转速、发动机ECU13的负荷值、氧传感器6的氧浓度值、第一温度传感器9的排气温度和压差传感器12的实际排气背压值的信息，当压差传感器12的实际排气背压值大于该工况下设定的排气背压阀值P时，就达到了再生时机，再生系统触发。
其次，判断第一温度传感器9所测的排气温度值T是否在330℃-600℃之间，同时判断氧传感器6所测氧浓度C是否满足颗粒物起燃的要求。如果条件满足，氧化催化器DOC1工作，通过柴油喷射计量单元11精确的控制喷油量，使柴油氧化后温度升至600℃-900℃，并通入颗粒捕集器DPF2经过一段时间完成再生。
如果第一温度传感器9测得的排气温度低于330℃，辅助电热器8开启，通过向金属电热网16上喷射精确量的油雾，迅速燃烧提高温度至330℃-600℃以达到氧化催化器DOC的最佳工作温度。如果测得第一温度传感器9的排气温度在600℃-900℃之间，则尾气经由第一排气歧管10、第二排气歧管5直接进入颗粒捕集器DPF2完成再生。如果测得第一温度传感器9的排气温度高于900℃，则再生系统停止，尾气经由第一排气歧管10直接汇入排气总管排出。如果第二温度传感器4测得氧化催化器DOC1的出口温度低于600℃，柴油喷射计量单元11将根据进出口温度重新计算燃油喷射量。
当再生期间工况发生突变，氧传感器6测得氧浓度过低，系统通过CAN总线模块15反馈给PC上位机13，提醒驾驶员改变运行工况，提高排气氧浓度；如果氧浓度过高，尾气经由第三排气歧管7汇入排气总管排出，以防止再生起燃期间出现飞温现象，导致颗粒捕集器DPF2烧损。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，其特征在于，包括催化氧化器、颗粒捕集器和再生控制单元；
催化氧化器入口端设置有辅助电热器，辅助电热器的另外一端依次设置有第一温度传感器和第一排气歧管，所述催化氧化器和颗粒捕集器之间依次连串联第二温度传感器、第二排气歧管、氧传感器和第三排气歧管，所述辅助电热器与柴油喷射计量单元连接，所述催化氧化器与柴油喷射计量单元连接，所述压差传感器与颗粒捕集器并联；
所述再生控制单元与发动机串联，实现信息采集控制；所述再生控制单元与CAN总线模块串联，CAN总线模块与PC上位机串联，实现通讯；
所述再生控制单元分别与第一温度传感器、第二温度传感器、氧传感器、压差传感器、柴油喷射单元串联，实现控制；
基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统工作过程如下：
PC上位机电路初始化后，再生控制单元DCU首先会读取发动机ECU的转速、发动机ECU的负荷值、氧传感器的氧浓度值、第一温度传感器的排气温度和压差传感器的实际排气背压值的信息，当压差传感器的实际排气背压值大于该工况下设定的排气背压阀值时，就达到了再生时机，再生系统触发；
其次，判断第一温度传感器所测的排气温度值T 是否在330℃-600℃之间，同时判断氧传感器所测氧浓度是否满足颗粒物起燃的要求；如果条件满足，氧化催化器DOC工作，通过柴油喷射计量单元控制喷油量，使柴油氧化后温度升至600℃-900℃，并通入颗粒捕集器DPF经过一段时间完成再生；
如果第一温度传感器测得的排气温度低于330℃，辅助电热器开启，通过向金属电热网上喷射精确量的油雾，迅速燃烧提高温度至330℃-600℃以达到氧化催化器DOC的最佳工作温度；如果测得第一温度传感器的排气温度在600℃-900℃之间，则尾气经由第一排气歧管、第二排气歧管直接进入颗粒捕集器DPF完成再生；如果测得第一温度传感器的排气温度高于900℃，则再生系统停止，尾气经由第一排气歧管直接汇入排气总管排出；如果第二温度传感器测得氧化催化器DOC的出口温度低于600℃，柴油喷射计量单元将根据进出口温度重新计算燃油喷射量；
当再生期间工况发生突变，氧传感器测得氧浓度过低，系统通过CAN总线模块反馈给PC上位机，提醒驾驶员改变运行工况，提高排气氧浓度；如果氧浓度过高，尾气经由第三排气歧管汇入排气总管排出。
2.根据权利要求1所述的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，其特征在于，所述辅助电热器包括腔室，腔室内设置有金属电热网，金属电热网上部设置有喷油器。
3.根据权利要求2所述的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，其特征在于，所述腔室为圆柱形，所述喷油器设置在金属电热网上游斜方45°处。
4.根据权利要求3所述的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，其特征在于，所述喷油器包括喷嘴，喷嘴距离金属电热网距离为50mm-60mm。
5.根据权利要求1所述的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，其特征在于，所述CAN总线模块设置有CAN高速收发控制器，所述CAN高速收发控制器的芯片型号为TJA1040。
6.根据权利要求1所述的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，其特征在于，所述CAN总线模块包括信号线CANH和信号线CANL。
7.根据权利要求6所述的基于CAN通信的颗粒捕集器再生控制系统，其特征在于，所述信号线CANH和信号线CANL之间设置有模扼流圈L和二极管组U6。
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