专利名称：一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法及装置。
背景技术：
随着能源危机和环境污染的日益严重，人们逐渐认识到提高柴油机技术水平是当今保持汽车大批量、低成本生产，解决环保与节能双重压力的最有效、最经济的手段之一。柴油机排气的有害成分主要有一氧化碳(CO)、碳化氢(HC)、氮氧化物(NOx)、硫化物、颗粒物及臭味等，其中，NOx、颗粒物排放量较多，特别是颗粒物的排放远高于其他类型车辆，有试验表明柴油机颗粒物的排放是汽油机的数十倍。颗粒物上凝聚和吸附了相当多的有机物和无机物，包括有毒重金属、酸性氧化物等，这些颗粒可在空气中漂浮多达几十天，有害物质随颗粒物进入人体肺部，大大影响了人体的健康。因此，控制柴油机颗粒物的排放越来越受到重视，颗粒捕集器技术就是减少颗粒排放的最有效的装置之一。颗粒捕集器(DPF)由颗粒过滤器和再生装置组成。颗粒捕集器通过其中有极小孔隙的过滤介质(滤芯)捕集柴油机排气中的固态碳粒和吸附可溶性有机成分的碳烟，颗粒捕集器对碳的过滤效率较高，可达到90 %。目前，柴油机颗粒捕集器的捕集效果已通过蜂窝陶瓷滤芯的应用而解决，但在过滤过程中，会导致柴油机排气背压升高，当所述排气背压达到16 20kPa时，柴油机性能开始恶化，因此必须定期地除去颗粒，使过滤器恢复到原来的工作状态，即实现过滤器再生。若再生过程中加注的燃油不符合燃油标号要求或者加注符合标号燃油后突遇降温天气，当燃油温度降到标号柴油的最低允许气温以下时，DPF再生时会由于油温太低，柴油粘度大，流动性差，导致再生所需燃油无法足量供给或者燃油喷嘴的燃油雾化不良，将导致颗粒捕集器(DPF)再生不完全，严重时甚至无法完成再生，从而使得柴油机的性能下降。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法及装置，以实现燃油供给顺畅、提高燃油喷射雾化效果的目的。为实现上述目的，本发明提供了一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法，包括控制油箱中的柴油经燃油管路注入到具有加热功能的燃油容器内；获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度；获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度；如果所述实际传播速度小于所述目标传播速度，则对所述燃油容器内的柴油进行加热，直到所述实际传播速度不小于所述目标传播速度时停止加热。优选地，在上述方法中，所述获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度包括
利用超声波收发器发送超声波信号并记录发送信号时的起始时刻；利用超声波收发器接收返回的超声波信号并记录接收到返回信号时的结束时刻；将所述结束时刻与所述初始时刻的差值作为超声波在所述燃油容器内往返传播时间；计算超声波在所述燃油容器内的实际传播速度VAet，其中，VAet = 2L/t，L为所述燃油容器的长度，t为所述往返传播时间。优选地，在上述方法中，所述获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度包括根据柴油标号查询超声速度对照表，以获取超声波在当前柴油处于最低适用温度时的目标传播速度，所述超声速度对照表用于存储不同标号的柴油在最低适用环境温度下对应的超声波目标传播速度。优选地，上述方法还包括当颗粒捕集器需要再生时，将所述加热后的柴油在燃油泵的作用下经燃油喷嘴喷射到氧化催化器中，以将所述喷射的柴油在所述氧化催化器中进行氧化反应后产生的高温作为所述颗粒捕集器再生时所需的入口温度。优选地，在上述方法中，所述具有加热功能的燃油容器为燃油管路本身或是油杯；如果所述燃油容器为燃油管路本身，则所述燃油容器的长度L为燃油管路直径；如果所述燃油容器为油杯，则所述燃油容器的长度L为油杯底部长度。本发明还提供了一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制装置，包括控制模块，用于控制油箱中的柴油经燃油管路注入到具有加热功能的燃油容器内；第一获取模块，用于获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度；第二获取模块，用于获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度；判断模块，用于判断所述实际传播速度是否小于所述目标传播速度；加热模块，用于在所述判断模块判断得到的所述实际传播速度小于所述目标传播速度时，对所述燃油容器内的柴油进行加热，直到所述实际传播速度不小于所述目标传播速度时停止加热。优选地，在上述装置中，所述第一获取模块包括第一记录单元，用于利用超声波收发器发送超声波信号并记录发送信号时的起始时刻；第二记录单元，用于利用超声波收发器接收返回的超声波信号并记录接收到返回信号时的结束时刻；第一计算单元，用于将所述结束时刻与所述初始时刻的差值作为超声波在所述燃油容器内往返传播时间；第二计算单元，用于计算超声波在所述燃油容器内的实际传播速度Vikt，其中，Vikt=2L/t，L为所述燃油容器的长度，t为所述往返传播时间。
优选地，在上述装置中，所述第二获取单元，具体用于根据柴油标号查询超声速度对照表，以获取超声波在当前柴油处于最低适用温度时的目标传播速度，所述超声速度对照表用于存储不同标号的柴油在最低适用环境温度下对应的超声波目标传播速度。优选地，上述装置还包括喷射模块，用于在颗粒捕集器需要再生时，将所述加热后的柴油在燃油泵的作用下经燃油喷嘴喷射到氧化催化器中，以将所述喷射的柴油在所述氧化催化器中进行氧化反应后产生的高温作为所述颗粒捕集器再生时所需的入口温度。优选地，在上述装置中，所述具有加热功能的燃油容器为燃油管路本身或是油杯。本发明颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法及装置，通过获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度，并获取超声波在所述柴油处于最低适用温度下的目标传播速度，当所述实际传播速度小于所述目标传播速度时，表明当前加注的柴油标号已经不符合最低气温要求，可在DPF需要再生时，利用具有加热功能的燃油容器对柴油进行加热，直到加注柴油的柴油温度满足最低温度要求为止。本发明通过加热方式提高柴油温度，可保证DPF再生时燃油的顺畅供给，并相应的提高了燃油的雾化效果，保证了 DPF的完全再生，进一步提高了 DPF系统的工作可靠性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明颗粒捕集器主动再生系统示意图；图2为本发明颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法的实施例一的流程示意图；图3为本发明颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法的实施例二的流程示意图；图4为本发明颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制装置的实施例一的结构示意图；图5为本发明颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制装置的实施例二的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。柴油颗粒捕集器可以有效地减少微粒物的排放，它先捕集废气中的微粒物，然后再对捕集的微粒进行氧化，使颗粒捕集器再生。所谓再生是指在颗粒捕集器长期工作中，捕集器里的颗粒物逐渐增加会引起发动机背压升高，导致发动机性能下降，所以要定期除去捕集的颗粒物，恢复颗粒捕集器的过滤性能。颗粒捕集器的再生有主动再生和被动再生两种方法被动再生指的是利用燃油添加剂或者催化剂来降低微粒的着火温度，使微粒能在正常的柴油机排气温度下着火燃烧。在被动再生过程中，颗粒捕集器的炭黑颗粒通过化学反应转换为二氧化氮和二氧化碳，这种过程发生得很慢，并且一定要在催化剂钼的作用下持续实现。实现该化学反应的化学公式为N0x+02 = NO2, N02+C = C0+N0, C0+N0+02 = N02+C02废气中含有的氮氧化物和氧气，在钼的催化作用下，生成二氧化氮；二氧化氮与颗粒中的碳发生反应，生成一氧化碳和一氧化氮；一氧化碳和一氧化氮与氧气共同反应，生成
二氧化碳和二氧化氮。主动再生指的是利用外界能量来提高捕集器内的温度，使微粒着火燃烧，即捕集器中的颗粒在600-650°C的排气温度情况下，与氧气反应，燃烧生成二氧化碳，反应方程式为C+02 = CO2。炭黑颗粒在进气道内就会被拦住，发动机控制器通过分析空气质量流量计信号、颗粒捕集器前后温度传感器信号以及废气压力传感器信号来识别颗粒捕集器的炭黑颗粒负荷情况，当炭黑负荷达到一个极限值时，就会通过发动机控制器导入主动再生。本发明采用直接在氧化型催化转化器(Diesel oxidation catalyst,DOC)前喷射柴油，依靠DOC催化氧化柴油放出热量并提升排气温度的方法，对DPF进行主动再生；即在发动机排气管加装一个燃油喷嘴(HC-1njector)，再生时经过燃油喷嘴往排气管中喷入燃油，经过DOC后提升DPF入口温度，以满足DPF再生对入口温度的要求。为使DPF中的颗粒物燃烧，DOC后温度需要被提升到600°C左右，这要求喷油量足够多，另外，排气温度不宜过高，否则会损坏DPF，一般要求排气温度低于850°C。在本发明中，若汽车当前加注的燃油不符合燃油标号要求或者加注符合标号燃油后突遇降温天气，温度降到标号柴油的最低允许气温以下时，会由于油温太低，柴油粘度大，流动性差，导致颗粒捕集器再生所需燃油无法足量供给或者燃油喷嘴的燃油雾化不良，从而导致DPF再生不完全，严重时甚至无法完成再生。所以，参见图1所示的颗粒捕集器主动再生系统示意图，可将油箱7中DPF再生所需的部分柴油通过燃油管路注入到具有加入功能的燃油容器6中，当实际环境温度低于当前加注柴油的最低允许气温时，对燃油容器6中的柴油进行加热，待加热到设定的目标温度后停止加热；当DPF需要再生时，再将加热后的柴油经燃油管路送入到燃油泵5中，主动再生系统控制单元4根据排气温度等参数，定时定量地将燃油在燃油泵5的作用下通过燃油喷嘴3将柴油喷射到氧化催化器(DOC) 2中，最后利用氧化催化器2中的氧化剂对喷射的柴油进行氧化后产生的高温来满足DPF再生所需的入口温度。参加图2所示，图2为本发明提供的一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法的实施例一的流程示意图，实现该方法的步骤包括S201 :控制油箱中的柴油经燃油管路注入到具有加热功能的燃油容器内；在本实施例中，所述具有加热功能的燃油容器为燃油管路本身或是油杯或是其它可用于加热柴油的容器。如果是对燃油管路中的柴油进行加热，则选取油箱7与燃油泵5间的一段管路，在选取的管路段处安装加热装置，以便对流经该段管路的柴油进行加热处理。当然，本发明包括但不限于上述加热容器和加热方式。S202 :获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度。S203 :获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度。S204 :如果所述实际传播速度小于所述目标传播速度，则对所述燃油容器内的柴油进行加热，直到所述实际传播速度不小于所述目标传播速度时停止加热。不同标号柴油适用的温度条件不同，具体如表I所示，可见，不同标号的柴油所适用的最低气温是各不相同的；目标传播速度就是在柴油最低适用气温下，超声波在柴油中的传播速度；最低气温不同，对应的超声波目标传播速度也不同。例如，5号轻柴油的最低适用气温为8°C，-20号轻柴油最低适用气温为_14°C，如果汽车当前加注的柴油为5号轻柴油，而汽车运行在气温为_5°C的地区，此时该汽车加注的柴油标号不符合柴油气温适用条件，该汽车至少应该加注-10号轻柴油才能满足本地区温度的要求；而如果该汽车加注了 -10号轻柴油，但是突遇降温天气，环境温度由_5°C降到标号柴油的最低允许气温以下，即-10号轻柴油的最低允许气温-5°C以下。在上述两种情况下，都需要对柴油进行加热，可根据超声波的传播速度确定加热起始时间和结束时间。表I不同标号柴油适用条件
权利要求
1.一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法，其特征在于，包括 控制油箱中的柴油经燃油管路注入到具有加热功能的燃油容器内； 获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度； 获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度； 如果所述实际传播速度小于所述目标传播速度，则对所述燃油容器内的柴油进行加热，直到所述实际传播速度不小于所述目标传播速度时停止加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度包括 利用超声波收发器发送超声波信号并记录发送信号时的起始时刻； 利用超声波收发器接收返回的超声波信号并记录接收到返回信号时的结束时刻； 将所述结束时刻与所述初始时刻的差值作为超声波在所述燃油容器内往返传播时间； 计算超声波在所述燃油容器内的实际传播速度Vikt，其中，Vikt = 2L/t，L为所述燃油容器的长度，t为所述往返传播时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度包括 根据柴油标号查询超声速度对照表，以获取超声波在当前柴油处于最低适用温度时的目标传播速度，所述超声速度对照表用于存储不同标号的柴油在最低适用环境温度下对应的超声波目标传播速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 当颗粒捕集器需要再生时，将所述加热后的柴油在燃油泵的作用下经燃油喷嘴喷射到氧化催化器中，以将所述喷射的柴油在所述氧化催化器中进行氧化反应后产生的高温作为所述颗粒捕集器再生时所需的入口温度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述具有加热功能的燃油容器为燃油管路本身或是油杯； 如果所述燃油容器为燃油管路本身，则所述燃油容器的长度L为燃油管路直径； 如果所述燃油容器为油杯，则所述燃油容器的长度L为油杯底部长度。
6.一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制装置，其特征在于，包括 控制模块，用于控制油箱中的柴油经燃油管路注入到具有加热功能的燃油容器内； 第一获取模块，用于获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度； 第二获取模块，用于获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度； 判断模块，用于判断所述实际传播速度是否小于所述目标传播速度； 加热模块，用于在所述判断模块判断得到的所述实际传播速度小于所述目标传播速度时，对所述燃油容器内的柴油进行加热，直到所述实际传播速度不小于所述目标传播速度时停止加热。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括 第一记录单元，用于利用超声波收发器发送超声波信号并记录发送信号时的起始时刻； 第二记录单元，用于利用超声波收发器接收返回的超声波信号并记录接收到返回信号时的结束时刻； 第一计算单元，用于将所述结束时刻与所述初始时刻的差值作为超声波在所述燃油容器内往返传播时间； 第二计算单元，用于计算超声波在所述燃油容器内的实际传播速度vArt，其中，Vikt =2L/t，L为所述燃油容器的长度，t为所述往返传播时间。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元，具体用于根据柴油标号查询超声速度对照表，以获取超声波在当前柴油处于最低适用温度时的目标传播速度，所述超声速度对照表用于存储不同标号的柴油在最低适用环境温度下对应的超声波目标传播速度。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 喷射模块，用于在颗粒捕集器需要再生时，将所述加热后的柴油在燃油泵的作用下经燃油喷嘴喷射到氧化催化器中，以将所述喷射的柴油在所述氧化催化器中进行氧化反应后产生的高温作为所述颗粒捕集器再生时所需的入口温度。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述具有加热功能的燃油容器为燃油管路本身或是油杯。
全文摘要
本发明公开了一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制方法，包括控制油箱中的柴油经燃油管路注入到具有加热功能的燃油容器内；获取超声波在所述燃油容器内的实际传播速度；获取超声波在所述柴油处于最低适用温度时的目标传播速度；如果所述实际传播速度小于所述目标传播速度，则对所述燃油容器内的柴油进行加热，直到所述实际传播速度不小于所述目标传播速度时停止加热。本发明还公开了一种颗粒捕集器主动再生燃油温度的控制装置。
文档编号F02M31/02GK103016218SQ20121055159
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者王奉双, 张建华, 苗垒, 邓玉龙, 张军, 张素英, 王意宝 申请人:潍柴动力股份有限公司