CN108150261B - 一种dpf主动再生温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了提出一种DPF主动再生温度控制方法，该方法包括：获取所述DOC入口处的温度TDOCUs，主动设定所述DPF的上游再生温度目标值为Tdes；考虑所述TDOCUs和所述Tdes的温度差，计算出欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内加入的燃油量；向所述DOC入口喷入对应量的燃油。本申请解决了传统再生温度闭环控制不稳定，超调过大的问题。

Description

一种DPF主动再生温度控制方法
技术领域
本申请涉及柴油机后处理系统控制方法，尤其是一种DPF主动再生温度控制方法。
背景技术
图1为典型的DPF再生温度控制方法，通过在DOC(柴油氧化催化器，用于排气中的HCs、CO净化)下游加装温度传感器，实时测量DPF(柴油机颗粒过滤反应器，用于排气中颗粒物PM净化)上游温度，ECU(行车电脑)接收到DPF上游温度信息后，与存储在ECU内部的DPF上游再生温度设定值进行对比，进行闭环控制。当监测到此时DPF上游温度低于设定值时，ECU通过计算温差，增大喷油量，提高DPF上游温度以接近温度设定值；当监测到DPF上游温度高于设定值时，减少喷油量，使其接近温度设定值。
上述方法是当前主流DPF再生温度闭环控制方法，虽然简单，由于温度相对于信号传输变化速率非常慢，且DOC上游再生喷嘴喷油量经过DOC转化成热量也需要时间，因此增大喷油量或减少喷油量后，DPF上游温度传感器不是立刻监测到温度上升或降低，ECU仍按照增大或减少喷油量进行处理，会导致再生温度控制不稳定，产生较大的温度超调。
因此，需要解决此类情形下传统DPF再生温度闭环控制不稳定的超调问题。
发明内容
本申请目的是：提出一种DPF主动再生温度控制方法，以解决传统再生温度闭环控制不稳定，超调过大的问题。
本申请的技术方案是：
一种DPF主动再生温度控制方法，所述DPF连接在DOC的下游，其特征在于，该方法包括：
获取所述DOC入口处的温度TDOCUs，主动设定所述DPF的上游再生温度目标值为Tdes；
考虑所述TDOCUs和所述Tdes的温度差，计算出欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内加入的燃油量；
向所述DOC入口喷入对应量的燃油。
本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：
在计算欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内的加入的燃油量时，考虑燃油在所述DOC中的转化效率、燃油燃烧生成的热量以及DOC内的环境散热量。
在计算欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内的加入的燃油量时，将所述DOC划分成沿着燃油行走方向依次布置的N个DOC单元，N≥2；
首先，假定所述DOC出口处温度为Tdes，只考虑各DOC单元对环境的散热，由所述DOC出口处向所述DOC入口处依次推算各DOC单元的第一出口温度；
然后，计算各个DOC单元能够燃烧的最大燃油量，从DOC入口处向DOC出口处依次推算出当前情形下向各DOC单元加入相应的最大燃油量后各DOC单元的第二出口温度；
若推算得出第x个DOC单元的第二出口温度与第x个DOC单元的第一出口温度相等，则将第1至第x个DOC单元最大燃油量分别除以对应DOC单元的燃油转换效率后相加求和，所得出的和值即为欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内加入的燃油量；
若推算得出第y个DOC单元的第二出口温度小于该第y个DOC单元的第一出口温度，且第y+1个DOC单元的第二出口温度大于第y+1个DOC单元的第一出口温度，则计算出欲使第y+1个DOC单元的出口温度等于第y+1个DOC单元的第一出口温度、第y+1个DOC单元的应燃烧燃油量，然后将第1至第n个DOC单元最大燃油量、第y+1个DOC单元的所述应燃烧燃油量分别除以对应DOC单元的燃油转换效率后相加求和，所得出的和值即为欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内加入的燃油量。
所述的N≥10。
所述N个DOC单元等分设置。
本申请的优点是：本申请弥补了当前主流DPF主动再生温度控制基于温度闭环导致控制目标温度出现较大超调的弊端。再生触发后，DOC模型实时根据DPF上游目标温度计算达到此温度的再生喷油量，直接按此喷油量喷射，通过模型计算DOC最后一个cell出口温度达到目标温度。避免了传统温度闭环控制超调过大，导致再生温度过高烧毁DPF或再生温度过低导致再生中断，再生时间过长增加油耗的问题。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有的典型DPF主动再生温度控制方法；
图2为仅考虑各DOC单元散热情况下的DOC内部温度曲线；
图3为考虑各DOC单元最大燃油转化能力下的DOC内部温度曲线；
图4为考虑各DOC单元实际燃油转化效率下的DOC内部温度曲线。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解。例如，“连接”可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以使直接相连，也可以是通过中介媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情形理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本申请的限制。
在本实施例中，与传统结构一样，DPF2也连接在DOC1下游，即DPF2连在DOC1的出口端。本实施例对于该DPF的主动再生温度控制方法如下：
借助温度传感器获取DOC入口处(也即DOC上游端的)的温度TDOCUs，假设DPF的上游再生温度目标值被设定为Tdes，也就是说，在DOC入口处温度为TDOCUs的情形下，向DOC中投放多少燃油量才会让DPF上游端的再生温度达到Tdes。考虑到DPF连接在DOC的下游端也即DOC的出口端，那么当DPF上游端的再生温度达到Tdes时，DOC出口处的温度也近似(相差极小)为Tdes。
1、参照图2所示，首先将DOC等分划分成沿着燃油行走方向(图2中自左向右的方向，也即自DOC入口向DOC出口的方向)依次布置的多个DOC单元，设DOC单元的总数量为N，DOC入口处的那个DOC单元为第1个DOC单元，DOC出口处的那个DOC单元为第N个DOC单元。
认定各DOC单元属性相同且各自独立，每个DOC单元均具有自己的燃油入口和燃油出口，显然下一DOC单元的入口也即为上一DOC单元的出口，自然，下一DOC单元的入口温度也即为上一DOC单元的出口温度。
2、仅考虑虑散热条件计算各DOC单元的出口温度。
参照图2所示，Tdes为DPF上游再生温度设定值，近似等于DOC的出口温度，也即第N个DOC单元的出口温度。第N个DOC单元的入口温度即为第N-1个cell的出口温度。假设DOC的出口温度也即第N个DOC单元的出口温度为Tdes，仅考虑各DOC单元向环境的散热(可根据各单元散热参数计算)，那么可推算出第N个DOC单元的入口温度，也即第N-1个DOC单元的出口温度Tdesn-1，再推算出第N-2个DOC单元的出口温度Tdesn-1，直至推算出第1个DOC单元的出口温度Tdes1。
也就说是，如果只考虑各DOC单元的散热因素，那么只有当第1个DOC单元的出口温度为Tdes1时，才能够使得最后一个也即第N个DOC单元的出口温度为Tdes，也即DPF上游再生温度为Tdes。
3、考虑各DOC单元的最大燃烧量及燃油转化能力。
然后，计算各个DOC单元能够燃烧的最大燃油量(可以根据各DOC单元自身的相应参数计算)。
假设计算得出第1个DOC单元能够燃烧的最大燃油量(单位时间内)为q1(即便是加入多于q1的燃油量，该第1个DOC单元也只能燃烧掉q1的量)，那么计算得出q1全部燃烧放热后可以使第1个DOC单元出口温度达到Texo1，Texo1小余Tdes1，说明光向DOC投放q1的燃油量不足以使DOC出口温度也即最后一个DOC单元的出口温度达到Tdes，DPF上游再生温度未达到设定值Tdes，故而需要投放更多的燃油。如图3。
情形一：计算得出第2个DOC单元能够燃烧的燃油量(单位时间内)为q2，再计算得出q2全部燃烧放热后可以使第2个DOC单元的出口温度达到Texo2，如果Texo2超过Tdes2，说明向DOC入口加入q1+q2的燃油并在前两个单元全部被燃烧后会使DOC出口温度也即最后一个DOC单元的出口温度超过Tdes，DPF上游再生温度过大而超出设定值Tdes，故而需要减少DOC的燃油投放量，这时，只需计算出欲使第2个DOC单元的出口温度达到Tdes2时、第2个DOC单元的应燃烧燃油量q2-即可。也就是说，如果向DOC加入q1+q2-的燃油量，并且这些燃油在前两个DOC单元被完全燃烧后(转化率100％)，会使得最后一个DOC单元的出口温度也即DPF上游再生温度刚好为Tdes。如果各DOC单元中燃油转化效率均为100％，向第一DOC单元加入q1的燃油量，则该q1将会在第1个DOC单元中完全燃烧。不过，实际上各DOC单元的燃油转化效率基本不可能达到100％，而是一个小于1的值，故而我们需要向第1个DOC单元中加入不低于q1除以第1个DOC单元的燃油转化效率的燃油量，才会保证第1个DOC单元能够燃烧掉q1的燃料。同理，只有在向第2个DOC单元中加入不低于q2-除以第2个DOC单元的燃油转化效率的燃油量，才会保证第2个DOC单元能够燃烧掉q2-的燃料。故而，这种情形下，我们需要向DOC入口加入q1除以第1个DOC单元的燃油转化效率的燃油量+q2-除以第2个DOC单元的燃油转化效率的燃油量，才会使得DPF上游再生温度恰好为Tdes。
情形二：计算得出第2个DOC单元能够燃烧的燃油量(单位时间内)为q2，再计算得出q2全部燃烧放热后可以使第2个DOC单元的出口温度达到Texo2，如果Texo2等于Tdes2，说明只加入q1+q2的燃油并在前两个单元全部被燃烧后会使DOC出口温度也即最后一个DOC单元的刚好等于Tdes，DPF上游再生温度恰好为Tdes，达到DPF设定目标温度。同样的，燃油的转换效率不可能是100％，故而我们需要向DOC入口处加入q1除以第1个DOC单元的燃油转化效率的燃油量+q2除以第2个DOC单元的燃油转化效率的燃油量，才会使得DPF上游再生温度恰好为Tdes。
情形三：计算得出第2个DOC单元能够燃烧的燃油量(单位时间内)为q2，再计算得出q2全部燃烧放热后可以使第2个DOC单元的出口温度达到Texo2，如果Texo2等于Tdes2，说明仅加入q1+q2的燃油并在前两个单元全部被燃烧后，DOC出口温度也即最后一个DOC单元的出口温度低于Tdes，故而需要继续增加DOC入口处的燃油投放量，假设通过计算，发现在第n个DOC单元出现了上述情形一或情形二的情形(本例中n＝N-1，如图4)，则对应计算应该向这前n个DOC单元的中加入的实际然后量之和，该和值即为向DOC入口喷射的燃料量(再生喷嘴的喷油量)。
不难理解，若将DOC的单元数划分的越多，那么各DOC单元进口温度和出口的温度差就越小，而DOC单元的温度也是影响其散热性能和最大燃油燃烧量的重要参数，该温度差越小，计算越准确，故而我们可以尽可能多的划分DOC单元，通常DOC单元的数量最好不小于10个。而且等分划分DOC单元，更便于数据计算。
当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种DPF主动再生温度控制方法，所述DPF连接在DOC的下游，其特征在于，该方法包括：
获取所述DOC入口处的温度TDOCUs，主动设定所述DPF的上游再生温度目标值为Tdes；
考虑所述TDOCUs和所述Tdes的温度差，计算出欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内加入的燃油量；
向所述DOC入口喷入对应量的燃油；
在计算欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内的加入的燃油量时，还考虑所述DOC中的最大燃油量、燃油在所述DOC中的转化效率以及DOC的环境散热量；
在计算欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内的加入的燃油量时，将所述DOC划分成沿着燃油行走方向依次布置的N个DOC单元，N≥2；
首先，假定所述DOC出口处温度为Tdes，只考虑各DOC单元对环境的散热，由所述DOC出口处向所述DOC入口处依次推算各DOC单元的第一出口温度；
然后，计算各个DOC单元能够燃烧的最大燃油量，从DOC入口处向DOC出口处依次推算出当前情形下向各DOC单元加入相应的最大燃油量后各DOC单元的第二出口温度；
若推算得出第x个DOC单元的第二出口温度与第x个DOC单元的第一出口温度相等，则将第1至第x个DOC单元最大燃油量分别除以对应DOC单元的燃油转换效率后相加求和，所得出的和值即为欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内加入的燃油量；
若推算得出第y个DOC单元的第二出口温度小于该第y个DOC单元的第一出口温度，且第y+1个DOC单元的第二出口温度大于第y+1个DOC单元的第一出口温度，则计算出欲使第y+1个DOC单元的出口温度等于第y+1个DOC单元的第一出口温度、第y+1个DOC单元的应燃烧燃油量，然后将第1至第n个DOC单元最大燃油量、第y+1个DOC单元的所述应燃烧燃油量分别除以对应DOC单元的燃油转换效率后相加求和，所得出的和值即为欲使所述DOC出口处温度达到Tdes时、需要在所述DOC内加入的燃油量。
2.根据权利要求1所述的DPF主动再生温度控制方法，其特征在于，所述的N≥10。
3.根据权利要求1所述的DPF主动再生温度控制方法，其特征在于，所述N个DOC单元等分设置。
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