CN111946480A - 一种发动机后处理控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机后处理技术领域，具体公开了一种发动机后处理系统再生温度控制方法，其中，所述发动机后处理系统再生温度控制方法包括：计算DOC基本性能以确定DOC工作状态和基本参数；确定DOC出口的目标温度；根据所述DOC基本性能参数和出口的目标温度使用开环模块计算出第一喷油量，根据所述DOC基本性能参数和出口的目标温度使用闭环模块计算出第二喷油量，根据所述DOC基本性能参数计算出最大限制喷油量即第四喷油量，将第一喷油量和第二喷油量相加后同第四喷油量取小得到最终第三喷油量。此方法具有精准控制喷油量，极大的避免DOC出口温度过低导致不良再生、避免DOC出口温度过高烧坏载体，减少了后期载体维护和索赔。

Description

一种发动机后处理控制方法

技术领域

本发明适用于汽车发动机领域，尤其涉及柴油机后处理系统的控制。

现有技术

随着对内燃机低排放的要求不断严格，能兼顾动力性、经济性、排放性的内燃机越来越复杂，成本急剧上升。因此，世界各国都先后开发排气后处理技术，在不影响或者少影响内燃机性能的同时，降低向大气的污染物的排放。柴油的高热效率以及良好的机械耐久性使得柴油发动机的市场份额不断攀升。就降低柴油机颗粒污染物排放方面而言，柴油氧化型催化剂(DOC)是最可靠的。而为了使DOC能够更好的将尾气中的柴油雾化，需要提高排气的温度，使它达到DOC的起燃温度，而DOC结构中碳氢喷射系统的喷油量决定了排气温度能够达到的最大值。为使得(通过DOC的尾气中的)颗粒物在DPF中较快的燃烧，DOC排出气体需要保持高温，而若温度过高，又会损害DPF载体。因此，根据发动机和后处理系统，提供合适的后喷油量(HC喷射量)是影响DOC性能的关键因素之一。

使用后喷油量喷入排气管，随尾气进入DOC中燃烧进而提高DOC的出口温度并将DOC 出口温度稳定在一个预设的范围，整个系统需要精确的控制。现有技术中DOC的喷油量控制方法繁杂，但控制效果往往不佳，对此，本申请提出一种DOC系统中发动机碳氢喷射系统的喷油量的控制方法，能够保证喷射系统响应及时，喷油量控制准确。

发明内容

一种发动机后处理系统的控制方法，所述控制方法适用于发动机后处理系统的控制，所述控制方法包含参数预处理模块、开环控制、闭环控制、最大允许喷油量计算模块、总喷油量计算模块，

其中的参数预处理模块首先向发动机控制单元中的参数预处理模块输入发动机排气量、发动机排气压力、DOC入口温度、DOC出口温度、DOC入口NOx浓度、DOC入口氧浓度、DOC入口的碳氢质量流量，计算得出DOC热效率、DOC最大碳氢转化率、DOC空速、DOC 出口氧浓度、DOC出口氮氧化物浓度、DOC出口二氧化氮浓度等参数以供开环控制部分、闭环控制部分、碳氢喷射限制模块等计算模块使用

DOC出口温度误差Error＝DOC_Out_T-DOC_Out_T_Target

DOC_Out_T：DOC出口温度(实际物理传感器读值温度)

DOC_Out_T_Target：DOC出口目标温度

开环控制部分首先向发动机控制单元中的碳氢喷射开环控制模块输入发动机排气量、发动机排气压力、DOC入口温度、DOC热效率，发动机增压器出口排气氧浓度，碳氢喷射开环控制模块结合上述输入值，计算获得第一喷油量；

其中优选地通过上述参数计算第一喷油量的方式如下：

HC1＝Max[LHV_Low_Limit；(LHV_Diesel*DOC_Thermal_Eff-DOC_Heat_Energy)]*[Exhaust_Filted*DOC_Heat_Energy]*Gain

其中

LHV_Low_Limit：低热值的最低限制量

DOC_Thermal_Eff：DOC当前采样计算时间的热效率

LHV_Diesel：柴油低热值

DOC_Heat_Energy：DOC单位质量内DOC对应的热量变化

Exhaust_Filted：经过滤波的发动机排气质量流量

Gain：比例放大值

通过上述方式计算获得第一喷油量后，将第一喷油量输入总喷油量计算模块；

闭环控制部分首先检测DOC出口温度，将检测到的DOC出口温度返反馈输入碳氢喷射闭环控制模块，调整发动机碳氢喷射系统第二喷油量，并将发动机第二喷油量输入(发动机控制单元的)总喷油量计算模块。

其中优选地计算第二喷油量的方式如下：

HC2＝(DOC_Out_T-DOC_In_T)*Pgain_Filted+Min(Max(∫[I_Gain_Filted*(DOC_Out_T -DOC_In_T)]；I_Gain_Low)；I_Gain_Max)+D_Gain_Filted *Derivative[(DOC_Out_T-DOC_In_T)-1/z(DOC_Out_T-DOC_In_T)]

其中

HC2：第二喷油量

DOC_Out_T：DOC出口温度

DOC_In_T：DOC入口温度

Pgain_Filted：当前发动机和后处理状态下的滤波后的比例数

I_Gain_Filted：当前发动机和后处理状态下的滤波后的积分数

I_Gain_Low：积分数低限值

I_Gain_Max：积分数高限值

Derivative[(DOC_Out_T-DOC_In_T)-1/z(DOC_Out_T-DOC_In_T)]：DOC出口和入口温度差值对时间的微分

在总喷油量计算模块获得第一、第二喷油量后，将其相加，并将加和获得的第三喷油量与碳氢喷射限制模块中输出的第四喷油量相比较，取二者中较小值作为总的喷油量输出值，计算方式如下：

HC3＝HC1+HC2

HC4＝Min(HC_Limit，HC3)

然后控制碳氢喷射系统的喷油器按照总的喷油量输出值喷油，并在DOC出口检测出口的气体温度，将出口温度反馈到喷油量的碳氢喷射闭环控制模块，调整发动机的第二喷油量，进而调整总喷油量。该调整过程中，通过将DOC出口温度与设定值相比较，若大于设定值，则减小第二喷油量；若小于设定值，则增大第二喷油量。考虑到出口气体在DPF中能够较好的进一步获得净化，该设定温度往往设定为能够较好的适应DPF工作的温度，通常在550℃～700摄氏度之间，优选为550℃。

上述计算过程中，作为控制第一喷油量的发动机增压器出口排气氧浓度参数通过闭环控制发动机燃烧参数获得，所述发动机燃烧参数包括用于提供发动机扭矩的喷油量参数、发动机进排气节流阀参数，EGR阀参数，扭矩油量变化速率参数；作为限制总的喷油量的第四喷油量的值由DOC入口温度、DOC最大碳氢转化能力、氧浓度、喷油量变化率控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明创造的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明一种发动机后处理控制方法的工作流程图

图2为本发明的控制策略及各计算步骤的说明。

Claims (6)

1.一种发动机后处理系统的控制方法，所述控制方法适用于发动机后处理系统的控制，所述控制方法包含开环控制和闭环控制，其特征在于，

所述DOC基本性能计算模块包括以下步骤

输入第一控制变量，所述第一控制变量包括发动机排气量、发动机排气压力、DOC入口温度、DOC出口温度、DOC入口NOx浓度、DOC入口氧浓度、DOC入口的碳氢质量流量，将所述第一控制变量输入(发动机控制单元)计算得到第二控制变量DOC出口温度误差、DOC热效率、DOC最大碳氢转化率、DOC空速、DOC出口氧浓度、DOC出口氮氧化物浓度、DOC出口二氧化氮浓度

所述开环控制包括以下步骤：

将上述第二控制变量输入碳氢喷射开环控制模块，调整发动机碳氢喷射系统第一喷油量，将发动机第一喷油量输入(发动机控制单元)总喷油量计算模块，

所述闭环控制包括以下步骤:

将上述第二控制变量输入碳氢喷射闭环控制模块，调整发动机碳氢喷射系统第二喷油量，将发动机第二喷油量输入(发动机控制单元)总喷油量计算模块。

2.如权利要求1所述的发动机后处理系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：所述(发动机控制单元)的总喷油量计算模块将第一喷油量、第二喷油量相加得到第三喷油量，将所述第三喷油量与(发动机控制单元)碳氢喷射限制模块中输出的第四喷油量相比较，若第三喷油量小于或等于第四喷油量，则控制喷油器喷射第三喷油量。

3.如权利要求1所述的发动机后处理系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：所述(发动机控制单元)的总喷油量计算模块将第一喷油量、第二喷油量相加得到第三喷油量，将所述第三喷油量与(发动机控制单元)碳氢喷射限制模块中输出的第四喷油量相比较，若第三喷油量大于第四喷油量，则控制喷油器喷射第四喷油量。

4.如权利要求1所述的发动机后处理系统的控制方法，其特征在于，所述将检测到的DOC出口温度误差输入碳氢喷射闭环控制模块，调整发动机碳氢喷射系统第二喷油量步骤中，将所述DOC出口温度误差分别进行比例、积分、微分运算，并使用DOC转化效率将分别将比例、积分、微分的温度结果换算成对应的后喷燃油量。然后将比例、积分、微分计算所得油量相加之后输出为第二喷油量。

5.如权利要求1所述的发动机后处理系统的控制方法，其特征在于，所述发动机增压器出口排气氧浓度通过闭环控制发动机燃烧参数获得，所述发动机燃烧参数包括用于提供发动机扭矩的喷油量参数、发动机进排气节流阀参数，EGR阀参数，扭矩油量变化速率参数。

6.如权利要求1所述的发动机后处理系统的控制方法，其特征在于，所述第四喷油量由DOC入口温度、DOC最大碳氢转化能力、氧浓度、NO2浓度、喷油量变化率控制。

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