CN113623053B - 柴油机颗粒捕集再生系统及其控制方法 - Google Patents

柴油机颗粒捕集再生系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柴油机颗粒捕集再生系统及其控制方法，一种柴油机颗粒捕集再生系统包括：发动机，第一冷却管路内有冷却介质，排气管路用于排出尾气；暖机装置连接于第一冷却管路；捕集装置包括具有入口端及出口端的捕集器，入口端与排气管路连通；再生装置包括连接于捕集器的再生加热器；控制模块。一种柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法，包括：当捕集器进行再生处理前，通过控制模块启动暖机装置并将冷却介质加热，和/或，通过控制模块启动再生加热器并将入口端升温；冷却介质温度达到第一温度预设值，且入口端温度达到第二温度预设值时，对捕集器进行再生处理。上述柴油机颗粒捕集再生系统及其控制方法，能快速升温。

Description

柴油机颗粒捕集再生系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及柴油机技术领域，特别是涉及一种柴油机颗粒捕集再生系统及其控制方法。
背景技术
柴油机应用颗粒捕集器是当前处理排气颗粒污染物最有效的手段之一，随着使用时间的增加，当柴油机应用颗粒捕集器内的颗粒积累到一定程度时必须及时的清除，即再生处理。
需要冷却液的温度及系统入口温度达到规定值后才能顺利启动再生程序，在低温环境下，会因车辆运行速度及作业负荷低，导致发动机冷却液温度及系统入口温度上升缓慢，无法立即启动再生程序，用户等待时间长。
发明内容
基于此，有必要针对低温环境时发动机冷却液温度及系统入口温度上升缓慢的问题，提供一种柴油机颗粒捕集再生系统及其控制方法。
一种柴油机颗粒捕集再生系统，包括：
发动机，设有第一冷却管路及排气管路，所述第一冷却管路内有冷却介质，所述排气管路用于排出尾气；
暖机装置，连接于所述第一冷却管路并用于对所述冷却介质加热；
捕集装置，包括具有入口端及出口端的捕集器，所述入口端与所述排气管路连通，以使所述尾气经所述入口端进入并由所述出口端排出；
再生装置，包括再生加热器，所述再生加热器连接于所述捕集器以对所述捕集器加热升温；
控制模块，控制所述暖机装置及所述再生加热器的运行；
当所述捕集器进行再生处理前，通过控制模块启动暖机装置并将冷却介质加热至第一温度预设值，和/或，通过所述控制模块启动再生加热器并将所述入口端升温至第二温度预设值，以使所述捕集器满足再生处理温度要求。
上述柴油机颗粒捕集再生系统，在低温工况时，用户可以根据实际需求，选择使冷却介质及捕集器的入口端同时升温或者单独升温，而使冷却介质的温度及入口端的温度快速达到相应的预设值，利于节约用户升温等待时长，且便于再生处理快速进行，提升再生处理效率。
在其中一个实施例中，还包括调温件及第一机械泵，所述发动机还包括与所述第一冷却管路连通的第二冷却管路，所述调温件设于所述第二冷却管路并用于调节所述冷却介质的温度，所述第一机械泵设于所述第二冷却管路。
在其中一个实施例中，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设于所述第一冷却管路并用于检测所述冷却介质的温度。
在其中一个实施例中，所述暖机装置包括暖机加热器及第二机械泵，所述暖机加热器及所述第二机械泵设于所述第一冷却管路。
在其中一个实施例中，所述再生装置还包括压差传感器、第二温度传感器及第三温度传感器，所述压差传感器、第二温度传感器及第三温度传感器与所述控制模块电性连接，所述压差传感器检测所述入口端及所述出口端的压力差，所述第二温度传感器检测所述入口端的温度，所述第三温度传感器检测所述出口端的温度。
在其中一个实施例中，所述再生装置还包括指示灯，所述指示灯与所述控制模块电性连接，当所述压力差超过阈值时，所述控制模块驱使所述指示灯常亮。
在其中一个实施例中，所述捕集装置还包括催化器，所述催化器的一端连接于所述排气管路，且所述催化器的另一端连接于所述入口端。
一种柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法，包括：
发动机排出的尾气由捕集器的入口端进入捕集器，并经所述捕集器的出口端排出；
当所述捕集器进行再生处理前，通过所述控制模块启动所述暖机装置并将所述冷却介质加热至第一温度预设值，和/或，通过所述控制模块启动所述再生加热器并将所述入口端升温至第二温度预设值；
所述冷却介质温度达到第一温度预设值，且所述入口端温度达到第二温度预设值时，对所述捕集器进行再生处理。
上述柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法，用户可以根据实际需求，选择使冷却介质及捕集器的入口端同时升温或者单独升温。
在其中一个实施例中，当所述捕集器进行再生处理前，需启动发动机且使发动机处于怠速状态，并检测所述冷却介质的温度及所述入口端的温度是否达预设值。
在其中一个实施例中，所述再生加热器对所述入口端升温时，需检测所述出口端的温度，并通过所述控制模块控制所述再生加热器的升温时长。
附图说明
图1为一实施例中柴油机颗粒捕集再生系统的示意图(低温寒冷工况)；
图2为图1所示柴油机颗粒捕集再生系统中再生装置的示意图；
图3为另一实施例中柴油机颗粒捕集再生系统的示意图(低温极寒工况)；
图4为一实施例中柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法的示意图。
附图标记：
100、发动机；101、第一冷却管路；102、排气管路；103、第二冷却管路；200、暖机装置；210、暖机加热器；211、加热件；212、油泵；213、油箱；220、第二机械泵；300、捕集装置；301、入口端；302、出口端；310、捕集器；320、催化器；400、再生装置；410、再生加热器；420、压差传感器；430、第二温度传感器；440、第三温度传感器；500、控制模块；600、第一温度传感器；700、调温件；800、第一机械泵。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参考图1及图2，一实施例中的柴油机颗粒捕集再生系统包括发动机100、暖机装置200、捕集装置300、再生装置400及控制模块500。发动机100设有第一冷却管路101及排气管路102，第一冷却管路101用于流通冷却介质，排气管路102用于排出尾气。捕集装置300包括具有入口端301及出口端302的捕集器310，入口端301与排气管路102连通，以使尾气经入口端301进入捕集器310净化处理后由出口端302排出。
其中，如图1所示，暖机装置200连接于第一冷却管路101并用于对冷却介质加热。结合参考图2，再生装置400包括再生加热器410，再生加热器410连接于捕集器310以对捕集器310加热升温，控制模块500用于控制暖机装置200及再生加热器410的运行。
当捕集器310进行再生处理前，通过控制模块500启动暖机装置200并将冷却介质加热至第一温度预设值，和/或，通过控制模块500启动再生加热器410并将入口端301升温至第二温度预设值，以使捕集器310满足再生处理温度要求。
可以理解的是，在捕集器310对尾气净化处理时，尾气中的颗粒物会在捕集器310内沉积。随着使用时间的增加，因沉积的颗粒物增多而导致出口端302的排气阻力增大，此时需对捕集器310内的颗粒物及时清理，即进行捕集器310的再生处理。但捕集器310再生处理前，需要发动机100内冷却介质的温度及入口端301的温度均达到相应的预设值，才能开始进行再生处理。
通过上述设置，在低温工况时，用户可以根据实际需求，选择使冷却介质及捕集器310的入口端301同时升温或者单独升温，而使冷却介质的温度及入口端301的温度快速达到相应的预设值，利于节约用户升温等待时长，且便于再生处理快速进行，提升再生处理效率。
在具体实施方式中，冷却介质可以为酒精型、甘油型或乙二醇型的冷却液。第一温度预设值为65摄氏度，第二温度预设值为500摄氏度。
如图1示出的实施例中，上述柴油机颗粒捕集再生系统还包括第一温度传感器600，第一温度传感器600连接于第一冷却管路101并用于检测冷却介质的温度。
该实施例中，第一温度传感器600为发动机100自带的传感器。第一温度传感器600与控制模块500电性连接，第一温度传感器600将温度信号传输至控制模块500。
在其他实施例中，第一温度传感器600也可以为独立于发动机100且加设于第一冷却管路101的传感器。
进一步地，如图1所示，发动机100还包括与第一冷却管路101连通的第二冷却管路103，上述柴油机颗粒捕集再生系统还包括调温件700，调温件700设于第二冷却管路103并用于调节冷却介质的温度。
具体在本实施方式中，调温件700为节温器阀。当冷却介质在第二冷却管路103中流动时，节温器阀能够控制冷却介质的流动路径及流量，而调节发动机100的散热能力，从而调节冷却介质的温度。在其他实施方式中，调温件700还可以为其他能直接升温或降温冷却介质的装置。
请参考图1，上述柴油机颗粒捕集再生系统还包括第一机械泵800，第一机械泵800设于第二冷却管路103。
请参考图1，暖机装置200包括暖机加热器210及第二机械泵220，暖机加热器210连接于第一冷却管路101，第二机械泵220设于暖机加热器210及第一冷却管路101之间，通过第二机械泵220将冷却介质输送至暖机加热器210内以对冷却介质加热。
可以理解的是，如图1所示箭头方向，当第一机械泵800关闭且第二机械泵220开启时，发动机100流出的冷却介质流经至第一冷却管路101，并由暖机加热器210后流回发动机100；如图3所示箭头方向，当第一机械泵800及第二机械泵220均开启时，发动机100流出的冷却介质流经第二冷却管路103后，一部分冷却介质直接流回发动机100，另一部分由第二机械泵220输送至第一冷却管路101流经暖机加热器210后流回发动机100。
例如，在低温寒冷工况(零下15摄氏度以上)时，可以使第一机械泵800关闭且第二机械泵220开启，只通过暖机加热器210对冷却介质加热；在低温极寒工况(零下15摄氏度以下)时，第一机械泵800及第二机械泵220均开启，同时通过暖机加热器210及调温件700对冷却介质加热，以提高加热效率。
具体在本实施方式中，暖机加热器210为燃油加热器。如图1所示，暖机加热器210包括加热件211、油泵212及油箱213，加热件211连接于第一冷却管路101，油箱213通过油泵212与加热件211连接。通过油泵212将油箱213内的油液输送至加热件211，油液燃烧使加热件211升温，此时通过第二机械泵220泵送并流经加热件211的冷却介质会加热升温。在其他实施方式中，暖机加热器210还可以为电加热器。
请参考图2，再生装置400还包括压差传感器420、第二温度传感器430及第三温度传感器440，压差传感器420、第二温度传感器430及第三温度传感器440与控制模块500电性连接。
该实施例中，压差传感器420用于检测入口端301及出口端302的压力差，第二温度传感器430用于检测入口端301的温度，第三温度传感器440用于检测出口端302的温度。
具体在本实施方式中，压差传感器420、第二温度传感器430及第三温度传感器440为三个独立的装置。在其他实施方式中，压差传感器420、第二温度传感器430及第三温度传感器440还可以集成为一个装置，该装置兼备检测压力差及温度的功能，利于简化装配流程，节约安装空间。
在具体实施方式中，再生加热器410为电加热器。在其他实施方式中，再生加热器410也可以为燃油加热器。
进一步地，再生装置400还包括指示灯(图未示出)，指示灯与控制模块500电性连接。当压力差超过阈值时，控制模块500驱使指示灯常亮，以提示捕集器310需要进行再生处理。
如图1所示，捕集装置300还包括催化器320，催化器320的一端连接于排气管路102，且催化器320的另一端连接于入口端301。
可以理解的是，排气管路102排出的尾气先经催化器320催化氧化后，再由入口端301进入捕集器310净化处理后经出口端302排出，使排气管路102排出的尾气进一步净化，减少对空气的污染。
具体在本实施方式中，催化器320为氧化型催化器320。
请参考图4，一实施例的柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法，包括以下步骤：
S10、发动机100排出的尾气由捕集器310的入口端301进入捕集器310，并经捕集器310的出口端302排出。
S20、当捕集器310进行再生处理前，通过控制模块500启动暖机装置200并将冷却介质加热至第一温度预设值，和/或，通过控制模块500启动再生加热器410并将入口端301升温至第二温度预设值。
S30、冷却介质温度达到第一温度预设值，且入口端301温度达到第二温度预设值时，对捕集器310进行再生处理。
如图1示出的实施例中，步骤S10之后步骤S20之前还包括以下步骤S11：
S11、检测入口端301及出口端302的压力差；
具体地，捕集器310使用一段时间后，通过压差传感器420检测入口端301及出口端302的检测压力差是否超过阈值，能够判断捕集器310是否需要进行再生处理。当压力差超过阈值时，控制模块500驱使指示灯常亮，以提示捕集器310需要进行再生处理。
进一步地，如图1所示，步骤S11之后步骤S20之前还包括以下步骤S12：
S12、当捕集器310进行再生处理前，需启动发动机100且使发动机100处于怠速状态，并检测冷却介质的温度及入口端301的温度是否达预设值。
可以理解的是，由于第一温度传感器600为发动机100自带的传感器，需要启动发动机100才能启动第一温度传感器600，因此需先启动发动机100且使发动机100处于怠速状态，再通过第一温度传感器600检测冷却介质的温度。
当检测到的冷却介质温度小于第一温度预设值时，控制模块500启动暖机装置200以对冷却介质加热，和/或，通过调温件700调节冷却介质的温度；冷却介质升温至第一温度预设值时，控制模块500关闭暖机装置200以停止对冷却介质加热，和/或，停止调温件700继续调节冷却介质的温度。
例如，在低温寒冷工况(零下15摄氏度以上)时，可以通过控制模块500启动暖机装置200以对冷却介质加热；在低温极寒工况(零下15摄氏度以下)时，可以通过控制模块500启动暖机装置200以对冷却介质加热，同时通过调温件700调节冷却介质的温度。
当检测到的冷却介质温度大于或等于第一温度预设值时，可以通过调温件700调节冷却介质的温度。
通过第二温度传感器430检测入口端301的温度，当入口端301的温度小于第二温度预设值时，控制模块500启动再生加热器410以使入口端301升温；入口端301升温至第二温度预设值时，控制模块500关闭再生加热器410以停止对入口端301升温。
此处需说明的是，冷却介质的温度及入口端301的温度检测可以同时进行也可分先后顺序进行。
如图1所示，步骤S20之后步骤S30之前还包括以下步骤S21：
S21、再生加热器410对入口端301升温时，需检测出口端302的温度，并通过控制模块500控制再生加热器410的升温时长。
可以理解的是，通过第三温度传感器440检测出口端302的温度，进一步加强控制模块500对再生加热器410的加热时长的控制，避免因加热时间太长而使捕集器310烧损。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种柴油机颗粒捕集再生系统，其特征在于，包括：
发动机，设有第一冷却管路及排气管路，所述第一冷却管路用于流通冷却介质，所述排气管路用于排出尾气；
暖机装置，连接于所述第一冷却管路并用于对所述冷却介质加热；
捕集装置，包括具有入口端及出口端的捕集器，所述入口端与所述排气管路连通，以使所述尾气经所述入口端进入并由所述出口端排出；
再生装置，包括再生加热器，所述再生加热器连接于所述捕集器以对所述捕集器加热升温；
控制模块，控制所述暖机装置及所述再生加热器的运行；
当所述捕集器进行再生处理前，通过所述控制模块启动所述暖机装置并将所述冷却介质加热至第一温度预设值，且通过所述控制模块启动所述再生加热器并将所述入口端升温至第二温度预设值，以使所述捕集器满足再生处理温度要求。
2.根据权利要求1所述的柴油机颗粒捕集再生系统，其特征在于，还包括调温件及第一机械泵，所述发动机还包括与所述第一冷却管路连通的第二冷却管路，所述调温件设于所述第二冷却管路并用于调节所述冷却介质的温度，所述第一机械泵设于所述第二冷却管路。
3.根据权利要求1所述的柴油机颗粒捕集再生系统，其特征在于，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设于所述第一冷却管路并用于检测所述冷却介质的温度。
4.根据权利要求1所述的柴油机颗粒捕集再生系统，其特征在于，所述暖机装置包括暖机加热器及第二机械泵，所述暖机加热器及所述第二机械泵设于所述第一冷却管路。
5.根据权利要求1所述的柴油机颗粒捕集再生系统，其特征在于，所述再生装置还包括压差传感器、第二温度传感器及第三温度传感器，所述压差传感器、第二温度传感器及第三温度传感器与所述控制模块电性连接，所述压差传感器检测所述入口端及所述出口端的压力差，所述第二温度传感器检测所述入口端的温度，所述第三温度传感器检测所述出口端的温度。
6.根据权利要求5所述的柴油机颗粒捕集再生系统，其特征在于，所述再生装置还包括指示灯，所述指示灯与所述控制模块电性连接，当所述压力差超过阈值时，所述控制模块驱使所述指示灯常亮。
7.根据权利要求1所述的柴油机颗粒捕集再生系统，其特征在于，所述捕集装置还包括催化器，所述催化器的一端连接于所述排气管路，且所述催化器的另一端连接于所述入口端。
8.一种柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法，其特征在于，包括：
发动机排出的尾气由捕集器的入口端进入捕集器，并经所述捕集器的出口端排出；
当所述捕集器进行再生处理前，通过控制模块启动暖机装置并将冷却介质加热至第一温度预设值，且通过所述控制模块启动再生加热器并将所述入口端升温至第二温度预设值；
所述冷却介质温度达到第一温度预设值，且所述入口端温度达到第二温度预设值时，对所述捕集器进行再生处理。
9.根据权利要求8所述的柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法，其特征在于，当所述捕集器进行再生处理前，需启动发动机且使发动机处于怠速状态，并检测所述冷却介质的温度及所述入口端的温度是否达预设值。
10.根据权利要求8所述的柴油机颗粒捕集再生系统的控制方法，其特征在于，所述再生加热器对所述入口端升温时，需检测所述出口端的温度，并通过所述控制模块控制所述再生加热器的升温时长。
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