CN113294227A - 一种提高sdpf低温起动性能的装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于动力机械及工程领域，本发明一方面提出了一种提高SDPF低温起动性能的装置，包括SDPF载体、执行器2和控制器1；执行器2安装在SDPF载体入口侧，所述控制器1与执行器2连接，所述执行器2包括阀门阀片201与阀门阀片202，控制器1通过控制阀门阀片201与阀门阀片202的开度，控制进入SDPF载体的气流面积，以调节SDPF载体可通过的孔道数量；另一方面提出了一种提高SDPF低温起动性能的装置的控制方法，包括：S1：获得排气入口参数；S2：计算合适的排气加热功率K _best ；S3：根据最佳排气加热功率K _best 获得最佳排气阀门开度；S4：通过排气阀门开度参数，控制排气阀门。本发明结构简单，升温控制灵活，能提高不同的SDPF载体升温速率。

Description

一种提高SDPF低温起动性能的装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及动力机械及工程领域，尤其是涉及一种提高SDPF低温起动性能的装置及其控制方法。

背景技术

柴油发动机以其良好的动力性和经济性，广泛地应用于交通运输、农用机械和工程机械等领域。然而柴油机产生了较多颗粒物与氮氧化物(NOx)排放，对大气环境造成了较大的污染，给居民身体健康也造成了较大的威胁。

柴油机颗粒物捕集器(DPF)，能够将颗粒物捕集，阻止颗粒物排放到大气中。DPF在使用过程中会不断地累积颗粒物，使排气背压上升，影响柴油机的正常工作。因此，一般会通过添加催化剂或喷油升温的方式，提高DPF中捕集的颗粒物温度，使颗粒物中的碳烟、有机物等可燃物质氧化，形成气体，排出大气。

选择性催化还原器(SCR)，能够通过喷射的尿素分解出的氨气，通过催化剂选择性地催化还原NOx，从而降低NOx排放。

由于轻型柴油车的空间限制，因此产生了SDPF——SCR催化剂涂覆在DPF表面，从而有效利用了后处理器空间，降低了成本。而由于SCR催化剂在低温下反应效率极低，一般在低温下不喷尿素，导致低温NOx排放超高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种提高SDPF低温起动性能的装置及其控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种提高SDPF低温起动性能的装置，包括SDPF载体、执行器2和控制器1；执行器2安装在SDPF载体入口侧，所述控制器1与执行器2连接，所述执行器2包括阀门阀片201与阀门阀片202，控制器1通过控制阀门阀片201与阀门阀片202的开度，控制进入SDPF载体的气流面积，以调节SDPF载体可通过的孔道数量。

控制器1内包含控制MAP，控制器1通过读取发动机ECU中的发动机转速、发动机扭矩、发动机进气量、发动机喷油量、SDPF载体出口处排气温度数据，对照控制MAP图，计算出控制参数，通过控制参数，控制执行器2。

一种提高SDPF低温起动性能的装置的控制方法，包括一种提高SDPF低温起动性能的装置，步骤如下：

S1：获得排气入口参数；

S2：计算合适的排气加热功率K_best；

S3：根据最佳排气加热功率K_best获得最佳排气阀门开度；

S4：通过排气阀门开度参数，控制排气阀门。

不同于一般节流提高排气温度的方式，本发明通过提高压力损失产生的热量，产生热量这一过程发生在SDPF载体的壁面，且提高流速后气流与壁面的传热率大幅增加，并减少了所需要加热的SDPF载体孔道数，极大地提高了加热SDPF载体的效率。

本发明的有益效果为：装置简单，成本低；能够实现SDPF载体快速升温，包括提升排气温度与SDPF载体温度，从而减少SDPF载体处在低温低效率工作状态下的时间，降低NOx排放；通过控制排气阀门开度，升温控制灵活，提高不同的排气SDPF载体升温速率。

附图说明

图1为本发明一种提高SDPF低温起动性能的装置结构示意图。

图2为本发明一种提高SDPF低温起动性能的装置的执行器示意图。

图3为本发明一种提高SDPF低温起动性能的装置的控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：如图1和图2所示：一种提高SDPF低温起动性能的装置，包括SDPF载体、执行器2和控制器1；执行器2安装在SDPF载体入口侧，所述控制器1与执行器2连接，所述执行器2包括阀门阀片201与阀门阀片202，控制器1通过控制阀门阀片201与阀门阀片202的开度，控制进入SDPF载体的气流面积，以调节SDPF载体可通过的孔道数量。

控制器1内包含控制MAP，控制器1通过读取发动机ECU中的发动机转速、发动机扭矩、发动机进气量、发动机喷油量、SDPF载体出口处排气温度数据，对照控制MAP图，计算出控制参数，通过控制参数，控制执行器2。

如图3所述，一种提高SDPF低温起动性能的装置的控制方法，包括一种提高SDPF低温起动性能的装置，步骤如下：

S1：获得排气入口参数，控制器通过发动机控制器ECU、后处理控制器ACU获得当前发动机工况、排气温度、NOx含量、碳载量预估模型所输出的SDPF载体碳载量。

S2：计算合适的排气加热功率，具体计算过程如下：

首先，设原SDPF壁面流通面积为S₀，孔道数量为N₀，气流原流速为v₀，经过控制通过面积后，可用孔道数量为N₁，可通过面积与可通过孔道数量成正比，为S₁，流通控制比k：

k＝N₀/N₁＝S₀/S₁，

那么易得，控制流通孔道数量后，气流的在单孔道内的流速

由于气流通过SDPF载体壁面时所受到的压力损失一般为Δp＝Av²形式，因而可以认为经装置控制后的流通压力损失Δp₁，为控制前的基准压力损失Δp₀的k²倍，即：

Δp₁＝Av₁ ²＝A(kv₀)²＝k²Av₀ ²＝k²Δp₀

这里，Δp₀通过发动机模型标定获得，获得SDPF载体的压力损失Δp₀的具体方式为：

通过发动机在不同工况下的标定实验，获取不同碳载量情况下的SDPF载体的压力损失——

其中：Δp₀为基准压力损失，

为排气质量流量，T为排气温度，m_c为碳载量预估模型所输出的SDPF载体碳载量。

这样，排气加热功率即为

其中，ρ为排气密度，排气密度可通过发动机喷油量与进气流量计算获得，由于本发明用于加热所需的计算精度不高，近似的可以认为密度为恒定值，取1kg/m³，

为排气质量流量。

那么，单位质量排气得到的加热功率即排气加热功率密度为：

综合发动机工况、SDPF载体出口处排气温度与SDPF载体出口处排气目标温度，在保证发动机正常工作的情况下，尽量提高k，使得SDPF载体快速加热，从而提高其冷启动性能，按照合适方式，制定

的MAP图。

其中，T_exgas为SDPF载体出口处排气温度，n为发动机转速，Torque为发动机扭矩。

那么最合适流通控制比k_best为：

S3：根据k_best计算排气阀门开度：

排气阀门开度应使流通面积达到S₁：

S₁＝S₀/k_best

其中，S₀为原SDPF载体壁面流通面积，k_best为最合适流通控制比。

S4：通过排气阀门开度，控制排气阀门。

上述实施例仅用于示例性的说明本发明的原理及其技术方案，任何熟悉此技术的人士皆可在本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行各种等效的修改或替换。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所覆盖。

Claims (3)

1.一种提高SDPF低温起动性能的装置，其特征在于：包括SDPF载体、执行器2和控制器1；执行器2安装在SDPF载体入口侧，所述控制器1与执行器2连接，所述执行器2包括阀门阀片201与阀门阀片202，控制器1通过控制阀门阀片201与阀门阀片202的开度，控制进入SDPF载体的气流面积，以调节SDPF载体可通过的孔道数量。

2.一种提高SDPF低温起动性能的装置的控制方法，包括权利要求1所述的一种提高SDPF低温起动性能的装置，其特征在于，步骤如下：

S1：获得排气入口参数；

S2：计算合适的排气加热功率K _best ；

S3：根据最佳排气加热功率K _best 获得最佳排气阀门开度；

S4：通过排气阀门开度参数，控制排气阀门。

3.根据权利要求2所述的一种提高SDPF低温起动性能的装置的控制方法，其特征在于：所述最佳排气阀门开度应使流通面积达到S ₁ ：

S ₁ = S ₀ /K _best

其中，S ₀ 为原SDPF载体壁面流通面积，K _best 为最合适流通控制比。

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