CN115875108A - 一种dpf后处理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种DPF后处理系统，包括一个供气组件、供油组件、混合室、HC喷嘴以及控制单元，所述供气组件和所述供油组件所提供的流体在混合室位置汇合，产生混合流体，并通过位于混合室下游的HC喷嘴输出，其特征在于，所述供油组件包括一个燃料喷射装置，所述燃料喷射装置通过其几何结构控制单次输出量，本方案可以提供一种控制精度高，流量稳定，适应性强的喷射系统。

Description

一种DPF后处理系统及其控制方法

技术领域

本发明属于发动机排放控制领域，具体涉及燃料计量喷射装置，特别是发动机排气过滤器（DPF）的燃烧再生系统。

背景技术

柴油发动机以其高热效率和低二氧化碳排放量而成为当今世界极为重要的原动力装置，广泛应用于道路及非道路车辆、工程机械、固定动力设备等。缸内直喷增压汽油机也因为比传统的汽油机高的热效率和比功率，在车用发动机中越来越普及。然而，柴油机和缸内直喷汽油机燃烧伴随产生能够严重污染大气环境危害生物健康的多种污染物质，包括氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）、碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）等。随着环境问题的日益突出，节能减排已经成为发动机行业最为重要的主题，世界许多国家都推出一系列的发动机及车辆排放标准，并且越来越严苛。对此，以内燃机为动力的车辆需要更好的燃烧控制，并且安装排放后处理系统以求满足越来越严格的排放要求。

其中，排气后处理包括在排气管路中设置各种催化转化器和捕捉器，以柴油机颗粒物过滤器（DPF= Diesel Particulate Filter）为例，DPF系统是用陶瓷或者金属载体将碳烟过滤以免排放到大气中，但随着碳烟坦言颗粒物在过滤载体中的积累，发动机的排气背压不断地上升，这时需要将燃油雾化喷入排气系统，让排气温度升高，将积累的碳烟烧掉，从而完成颗粒物过滤器（DPF）的再生。在此过程中燃油喷射计量精度需要严格的控制，如喷射不足可能导致再生无法完成，若喷射过量可能导致温度过高从而烧毁DPF过滤载体。

在现有的技术中，有两种主要的喷射计量技术路线。一条技术路线是供液泵系统仅仅提供一个恒定的压力，喷射量依靠电磁喷嘴的开启时间长短进行计量，例如汽油和柴油的共轨系统，以及德国博世出售的DENOXTRONIC 2.2等尿素喷射装置；另一种是采用螺线管装置驱动的柱塞泵计量装置，这是依靠柱塞的位移量计量每个脉冲的喷射量。对于前者方案，需要特定的供油装置维持一个稳定的压力油源。对于后者方案，计量装置需要有进回油管道，并且由于管道压力波动，每脉冲供油量难以控制。

此外，燃油的雾化程度也直接决定着排气处理的效果。现有的喷射计量系统采用的以滞留电机驱动的外置膜片或者柱塞泵为动力源产生喷射压力的装置，直接将DEF液喷入发动机排气管，然而，实际喷射产生的雾化效果并不理想。

综上，考虑到排气后处理装置的计量精度、喷射效果等的需求，提出一种雾化效果好、计量精度高且不增加成本的新技术方案是十分有必要。

发明内容

本发明针对上述问题，之目的在于提供一种控制精度高，流量稳定，适应性强的喷射系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案，一种DPF后处理系统，包括一个供气组件、供油组件、混合室、HC喷嘴以及控制单元。所述供气组件和所述供油组件所提供的流体在混合室位置汇合，产生混合流体，并通过位于混合室下游的HC喷嘴输出，雾化喷射入排气管。

上述，HC喷嘴是一个旋流式喷嘴，混合室与HC喷嘴可以设计为一体，减少管路连接产生的流量差异，造成计量精度下降。

所述供油组件包括一个燃料喷射装置，一个低压油泵，一个断油阀。所述低压油泵和混合腔之间通过油管连接，所述断油阀布置于其间管路上，为一个常闭阀，通过控制单元控制开启。所述燃料喷射装置53为一个螺线管式计量泵，包括一个泵体以及位于泵体内的螺线管装置和柱塞泵，通过其几何结构控制单次输出量。

所述供气组件包括一个气源、一个空气阀和压力传感器，所述气源和混合腔之间通过气管连接，所述空气阀布置于其间管路上，为一个常闭阀，通过控制单元控制开启。

上述DPF后处理系统之控制方法，包括所述控制单元通过获得碳氢喷射的需求量指令的步骤，控制所述DPF后处理系统向发动机排气管内喷射燃油。所述控制单元可以通过接收发动机信息，计算碳氢喷射需求，控制DPF后处理系统喷射计量燃料；所述控制单元也可以直接获取燃料需求信息，从而控制DPF后处理系统提供所需燃料喷射量。

进一步，包括初始状态时供油填充的步骤，低压油源产生的压力液体填充计量泵；包括喷射段管路填充的步骤，燃料喷射装置。从而保证计量喷射有效性，避免喷射量不稳定或者空喷。

所述DPF后处理系统之控制方法还包括所述控制单元计算空气阀开启时刻的步骤。所述DPF后处理喷射系统之压缩气源的气压为4~8bar，使得所述混合室内存在压力波动，所述控制单元根据压力传感器数据，调整压缩空气开启时序，当进气压力小于或者等于所设临界值时，工作过程中空气阀常开；当进气压力大于所设临界值时，工作过程中空气电磁阀按设定工作频率工作。

下面结合附图和实施例的技术方案对本发明作进一步的限定或优化。

附图说明

图1为本发明所提供的DPF后处理系统实施例结构示意图。

图2为本发明所提供的DPF后处理系统之燃料喷射装置之实施例结构示意图。

图3为本发明所提供的DPF后处理系统之控制逻辑示意图。

具体实施方式

本发明所提供的DPF后处理系统实施例结构示意图，如图1所示，包括一个供气组件11、供油组件10、混合室54、HC喷嘴55以及控制单元（未示出）。

所述供油组件10包括一个燃料喷射装置53，一个低压油泵50，一个断油阀52。所述供气组件11包括一个气源59、一个空气阀58和压力传感器56，所述断油阀52和所述空气阀58通过控制单元控制开启。

所述低压油泵50供给低压燃油，并输送至燃料喷射装置53，低压油泵50和燃料喷射装置53之间通过压力油管51连接，所述断油阀52布置于其间管路之上，用于控制供油油路通断。

所述气源59和混合室54之间通过气管57连接，所述空气阀58布置于其间管路上，用于控制压缩空气的通断，所述压力传感器56布置于空气阀58下游位置。

所述燃料喷射装置53之出液口105连通混合室54，高压燃料和压缩空气在混合室54形成气液混合流体。所述混合室54内之气液混合流体经HC喷嘴55雾化输出喷入排气管57道内。所述HC喷嘴55是一个旋流式喷嘴，所述混合室54与HC喷嘴55一体设计，以减少混合室54后端管道连接，防止流体损失或者管道内流体压力波动，影响计量精度。

如图2所示，为上述燃料喷射装置53之实施例结构示意图,包括一个泵体1以及位于泵体1内的螺线管装置2，柱塞泵3，前限位100，后限位113和复位弹簧111。

所述螺线管装置2具有满足产生电磁驱动力基本原理的结构，包括螺线管线圈102和电枢109。所述柱塞107泵3包括一个套筒108、一个柱塞107、一个进液阀116和一个出液阀106，所述进液阀116和出液阀106之间形成一个压送容积腔114。

本实施例所述燃料喷射装置53之工作过程如下。

初始状态下，电枢109受复位弹簧111弹簧力作用贴紧前限位100，压力燃油从进液口112进入，填充压送容积腔114，此时进液阀116和调节阀110均处于开启状态。当电枢109受螺线管电磁力作用，开始向后限位113运动，压送空间内部压力开始增大，调节阀110关闭，电枢109继续向下运动，随后套筒108之外壁覆盖柱塞107进油侧孔，进液阀116关闭，压送容积腔114内压力不断增加，当液体压力大于出液阀106之弹簧力时，出液阀106打开，工作液体从出液口105输出。当电枢109受后限位113阻挡，压送行程终止。

当螺线管装置2断电后，电枢109受复位弹簧111之弹簧力的作用开始回位行程，压送容积腔114内部压力开始减小，调节阀110受真空作用打开，使得压送容积腔114内压力进一步减小，电枢109继续退回，进液阀116开启，低压燃油由于压差作用迅速填充压送容积腔114，同时出液阀106受阀簧力作用关闭。当电枢109的继续运动被前限位100阻挡而终止，燃料喷射装置53回到初始状态，等待下一次循环。

上述DPF后处理系统之控制方法，如图3所示，包括所述控制单元通过获得碳氢喷射的需求量指令的步骤（步骤150），控制所述DPF后处理系统向发动机排气管内喷射燃油。所述控制单元可以通过接收发动机信息，计算碳氢喷射需求，控制DPF后处理系统喷射计量燃料；所述控制单元也可以直接获取燃料需求信息，从而控制DPF后处理系统提供所需燃料喷射量。

进一步，包括初始状态时供油填充的步骤（步骤151），低压油源产生的压力液体填充计量泵；包括喷射段管路填充的步骤（步骤152），燃料喷射装置。从而保证计量喷射有效性，避免喷射量不稳定或者空喷。

所述DPF后处理系统之控制方法还包括所述控制单元计算空气阀开启时刻的步骤（步骤153）。所述DPF后处理喷射系统之压缩气源的气压为4~8bar，使得所述混合室内存在压力波动，影响出液阀106开启压力，因而控制单元根据压力传感器数据，调整压缩空气开启时序，当进气压力小于或者等于所设临界值时，工作过程中空气阀常开；当进气压力大于所设临界值时，工作过程中空气电磁阀按设定工作频率工作。

上述实施例仅用于说明本发明的实质，但并不限制本发明。在未背离本发明原理的情况下，所作的任何修改，简化等替换方式，都包括在本发明的保护范围之内。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种DPF后处理系统，包括一个供气组件、供油组件、混合室、HC喷嘴以及控制单元，所述供气组件和所述供油组件所提供的流体在混合室位置汇合，产生混合流体，并通过位于混合室下游的HC喷嘴输出，其特征在于，所述供油组件包括一个燃料喷射装置，所述燃料喷射装置通过其几何结构控制单次输出量。

2.如权利要求1所述的DPF后处理系统，其特征在于，所述供气组件包括一个气源、一个空气阀和压力传感器，所述气源和混合腔之间通过气管连接，所述空气阀布置于其间管路上，为一个常闭阀，通过控制单元控制开启。

3.如权利要求1所述的DPF后处理系统，其特征在于，所述供油组件还包括一个低压油泵、一个断油阀，所述低压油泵和混合腔之间通过油管连接，所述断油阀布置于其间管路上，为一个常闭阀，通过控制单元控制开启。

4.如权利要求1所述的DPF后处理系统，其特征在于，所述混合室与所述HC喷嘴设计为一体。

5.如权利要求1-4之一项所述的DPF后处理系统之控制方法，其特征在于，包括所述控制单元通过获得碳氢喷射的需求量指令的步骤，控制所述DPF后处理系统向发动机排气管内喷射燃油。

6.如权利要求5所述的DPF后处理系统之控制方法，其特征在于，包括初始状态时供油填充的步骤，低压油源产生的压力液体填充计量泵。

7.如权利要求6所述的DPF后处理系统之控制方法，其特征在于，包括喷射段管路填充的步骤，燃料喷射装置。

8.如权利要求7所述的DPF后处理系统之控制方法，其特征在于，包括计算空气阀开启时刻的步骤。

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