一种基于双燃料技术的DPF再生控制系统及方法与流程

本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，具体地，涉及一种基于双燃料技术的dpf再生控制系统及方法。

背景技术：

作为一种区别于汽油机的内燃机，柴油机经济性更好，热效率高，广泛运用于工业、农业和日常生活的每一个角落。然而，柴油车巨大的保有量也带来诸多环境问题，其排放物中的一氧化碳(co)、碳氢(hc)、氮氧化物(nox)和颗粒物(particulatematter，pm)会对环境和人造成一定的危害。pm中的有机可溶性成分及多环芳香烃，具有一定的致癌性，并且pm的吸入会增加人体肺部的机械性复合，对人体心脏、呼吸系统造成危害。nox则是导致酸雨和光化学烟雾的主要因素，并且能通过呼吸进入人体肺部，与水分作用生成亚硝酸与硝酸，对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用，从而增加毛细血管及肺泡壁的通透性，引起肺水肿。因此，对柴油机排放物的控制势在必行。

柴油机颗粒物捕集器(dieselparticulatefilter,dpf)是目前降低pm最常用的机外净化技术之一，对pm的捕集效率可达90％以上。但在dpf捕集的过程中，pm会大量积聚，导致dpf阻塞，进而使排气背压升高，影响发动机正常运行。因此，为提高dpf的实用性，必须适时对dpf进行再生。

目前，常用的dpf再生技术可分为被动再生和主动再生两类。其中，主动再生包括喷油助燃再生、电加热再生、微波再生、红外再生等，上述方法的原理都是通过外加热源将为其温度提高至颗粒物的燃烧温度，使颗粒物与尾气中的氧气等反应以清除颗粒物，实现再生的目的。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于双燃料技术的dpf再生控制系统及方法，利用氧化催化转化器(dieseloxidationconverter,doc)氧化尾气中的hc和co进一步提升使排气温度，从而使得dpf达到起燃温度，有效的实现再生过程。

为实现以上目的，本发明采用的实施方案如下：

一种基于双燃料技术的dpf再生控制系统，包括醇和柴油双燃料发动机、醇喷嘴、柴油喷嘴、ecu、dpf、dpf后压力传感器、dpf内部温度传感器、dpf前压力传感器、doc、doc后温度传感器和doc前温度传感器；

所述醇和柴油双燃料发动机的排气管上依次设有doc以及dpf；

所述dpf内部温度传感器处于dpf内部，用于检测dpf再生时的内部温度，并将所测温度信号反馈给ecu；

所述dpf前压力传感器和dpf后压力传感器分别置于dpf前后的排气管上，并与ecu连接，将所测压力信号反馈给ec；

所述doc前温度传感器和doc后温度传感器分别置于doc前后的排气管上，将所测温度信号反馈给ecu；

所述醇和柴油双燃料发动机上设置有进气门、柴油喷嘴和排气门；

所述醇喷嘴、柴油喷嘴及醇和柴油双燃料发动机均与ecu相连，ecu根据所接收的dpf再生时的内部温度、dpf前后的压力、doc前后的温度做出双燃料喷射的决策，并控制醇喷嘴、柴油喷嘴及醇和柴油双燃料发动机的工作。

进一步地，所述ecu还与电子控制器连接，用于实时获取发动机的工况。

进一步地，所述醇喷嘴位于醇和柴油双燃料发动机的进气歧管上。

一种基于双燃料技术的dpf再生控制系统的控制方法，包括以下步骤：

醇和柴油双燃料发动机处于并维持纯柴油喷射模式，醇喷嘴关闭，空气由进气门进入醇和柴油双燃料发动机，从排气门排出，依次经过doc和dpf后排出系统；ecu通过dpf前压力传感器和dpf后压力传感器监测dpf两端压差，并与ecu中预存的压差上限阈值进行比较，以判断dpf是否需要再生；若检测到dpf两端压差小于压差上限阈值时，醇和柴油双燃料发动机继续处于并维持纯柴油喷射模式；若监测到dpf两端压差大于压差上限阈值时，ecu向醇喷嘴和柴油喷嘴发送信号使醇和柴油双燃料发动机进入双燃料工作模式，并通过调整醇和柴油两种燃料的喷射量比例来使dpf内部的温度达到再生温度进行dpf再生，同时保证doc内部的温度适于hc和co的氧化处理，直到dpf两端压差小于压差上限阈值，终止双燃料工作模式，进入纯柴油喷射模式。

进一步地，当醇和柴油双燃料发动机进入双燃料工作模式后醇和柴油两种燃料的喷射量比例的调整策略为：判断doc前后温度是否均在t1min～t1max的温度范围；若不在，则进一步判断两项温度值和t1min及t1max的大小关系，若doc后温度高于t1max，逐渐减少喷醇量并增加柴油喷射量，直到doc后温度不高于t1max；若doc前温度低于t1min，ecu将醇和柴油双燃料发动机工作模式切换回纯柴油喷射模式；

进一步地，若doc(12)前后温度都处于t1min～t1max的温度范围内时，由ecu判断dpf内部温度是否在dpf再生合适温度范围t2min～t2max内，若dpf内部温度不在dpf再生合适温度内，当dpf内部温度低于t2min时，ecu控制醇喷嘴逐渐加大喷射量、柴油喷嘴逐渐减小喷射量，直到dpf内部温度达到t2min；当dpf内部温度高于t2max时，此时ecu控制醇喷嘴逐渐减少喷醇量、控制柴油喷嘴逐渐增加柴油喷射量，直至dpf内部温度处于dpf再生合适温度范围内。

进一步地，所述dpf再生合适温度范围t2min～t2max为500℃～700℃。

进一步地，所述doc合适的温度范围t1min～t1max为200℃～600℃。

本发明的优点及显著效果：

本发明是在双燃料技术的基础上提出的一种新型的dpf再生控制系统及方法，利用发动机在燃用双燃料时hc和co排放较高的特点，使用氧化催化转化器doc氧化尾气中的hc和co进一步提升使排气温度，从而使得dpf达到起燃温度，有效的实现dpf再生过程。依靠dpf两端压力传感器计算出的压降判别出由纯柴油模式进入双燃料模式的时机；燃料喷射控制是根据发动机当前工况、排气温度和dpf内部温度等信息，ecu计算出两种燃料需要调整到的喷射量；再生保护控制的方法是通过调整两种燃料的比例控制dpf内部温度，防止dpf因为过热而毁坏。为方便双燃料技术的应用，对发动机进行了改装，主要为第二种燃料提供喷射环境，在进气歧管上安装了喷嘴。方便dpf再生，并且使用的内加热源，能够提高实用性，该dpf再生控制方法属于主动再生，有较好的可靠性和可控性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明提出的新型dpf再生控制方法流程图；

图2为本发明提出的新型dpf再生控制系统结构图。

附图标记如下所示：

1、进气门；2、醇喷嘴；3、柴油喷嘴；4、排气门；5、ecu；6、电子控制器；8、dpf；7、dpf后压力传感器；9、dpf内部温度传感器；10、dpf前压力传感器；12、doc；11、doc后温度传感器；13、排气温度传感器；14、醇和柴油双燃料发动机。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图2所示，本发明所述的基于双燃料技术的dpf再生控制系统，包括醇和柴油双燃料发动机14、醇喷嘴2、柴油喷嘴3、ecu5、dpf8、dpf后压力传感器7、dpf内部温度传感器9、dpf前压力传感器10、doc12、doc后温度传感器11和doc前温度传感器13；所述醇和柴油双燃料发动机14的排气管上依次设有doc12以及dpf8；所述dpf内部温度传感器9处于dpf8内部，用于检测dpf8再生时的内部温度，并将所测温度信号反馈给ecu5；所述dpf前压力传感器10和dpf后压力传感器7分别置于dpf12前后的排气管上，并与ecu5连接，将所测压力信号反馈给ecu5；所述doc前温度传感器13和doc后温度传感器11分别置于doc12前后的排气管上，将所测温度信号反馈给ecu5；所述醇和柴油双燃料发动机14上设置有进气门1、柴油喷嘴3和排气门4；所述醇喷嘴2、柴油喷嘴3及醇和柴油双燃料发动机14均与ecu5相连，ecu5根据所接收的dpf8再生时的内部温度、dpf12前后的压力、doc12前后的温度做出双燃料喷射的决策，并控制醇喷嘴2、柴油喷嘴3及醇和柴油双燃料发动机14的工作，所喷射的燃料由空气带入汽缸参与燃烧；氧化催化转化器doc12布置于发动机排气管后、dpf8前，用于燃烧排气中的hc和co，达到提高排气温度的目的，创造适合dpf8再生的温度环境。

所述ecu5还与电子控制器6连接，用于实时获取发动机的工况，作为ecu5做出决策的依据。

所述醇喷嘴2位于醇和柴油双燃料发动机14的进气歧管上，为方便双燃料技术的应用，对发动机进行了改装，主要为第二种燃料提供喷射环境。

本发明所述的基于双燃料技术的dpf再生控制系统的控制方法的控制流程如图1所示，包括以下步骤：

醇和柴油双燃料发动机14处于并维持纯柴油喷射模式，醇喷嘴2关闭，空气由进气门1进入醇和柴油双燃料发动机14，从排气门4排出，依次经过doc12和dpf8后排出系统；ecu5通过dpf前压力传感器10和dpf后压力传感器7监测dpf8两端压差，并与ecu5中预存的压差上限阈值进行比较，以判断dpf8是否需要再生；若检测到dpf8两端压差小于压差上限阈值时，醇和柴油双燃料发动机14继续处于并维持纯柴油喷射模式；若监测到dpf8两端压差大于压差上限阈值时，ecu5向醇喷嘴2和柴油喷嘴3发送信号使醇和柴油双燃料发动机14进入双燃料工作模式，并通过调整醇和柴油两种燃料的喷射量比例来使dpf8内部的温度达到再生温度进行dpf8再生，同时保证doc12内部的温度适于hc和co的氧化处理，直到dpf8两端压差小于压差上限阈值，终止双燃料工作模式，进入纯柴油喷射模式。

当醇和柴油双燃料发动机14进入双燃料工作模式后醇和柴油两种燃料的喷射量比例的调整策略为：判断doc12前后温度是否均在t1min～t1max的温度范围；若不在，则进一步判断两项温度值和t1min及t1max的大小关系，若doc12后温度高于t1max，逐渐减少喷醇量并增加柴油喷射量，直到doc12后温度不高于t1max；若doc12前温度低于t1min，ecu5将醇和柴油双燃料发动机14工作模式切换回纯柴油喷射模式；

若doc12前后温度都处于t1min～t1max的温度范围内时，由ecu5判断dpf8内部温度是否在dpf8再生合适温度范围t2min～t2max内，若dpf8内部温度不在dpf8再生合适温度内，当dpf8内部温度低于t2min时，ecu5控制醇喷嘴2逐渐加大喷射量、柴油喷嘴3逐渐减小喷射量，直到dpf8内部温度达到t2min；当dpf8内部温度高于t2max时，此时ecu5控制醇喷嘴2逐渐减少喷醇量、控制柴油喷嘴3逐渐增加柴油喷射量，直至dpf8内部温度处于dpf8再生合适温度范围内。

优选的，dpf8再生合适温度范围t2min～t2max为500℃～700℃，具体的，t2min为500℃，t2max为700℃

优选的，doc12合适的温度范围t1min～t1max为200℃～600℃，具体的，t1min为200℃，t1max为600℃。

该dpf再生控制方法属于主动再生，有较好的可靠性和可控性，基于双燃料技术，替代燃料的加入可有效降低柴油机的油耗量，醇燃料的喷射由安装在发动机各缸进气歧管上的醇喷嘴控制,柴油燃料的喷射与原机保持一致。依靠dpf两端压力传感器计算出的压降判别出由纯柴油模式进入双燃料模式的时机；燃料喷射控制是根据发动机当前工况、排气温度和dpf内部温度等信息，ecu计算出两种燃料需要调整到的喷射量；再生保护控制的方法是通过调整两种燃料的比例控制dpf内部温度，依据发动机的工况合理选择工作模式，防止dpf因为过热而毁坏，实时监控装置内部温度并采取相应措施，可防止因温度过高或过低而造成不利影响，该方法及装置结合了doc，可实现dpf高效再生。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。