一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制方法及系统与流程

本发明属于柴油发电机技术领域，具体涉及一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制方法及系统。

背景技术：

目前柴油机车在物流及工程领域应用较为广泛，随着排放标准的升级各种新的技术被用于柴油发动机，但是柴油机氮氧化物和颗粒物排放较高。在城市pm2.5构成中，汽车尾气排放占比达到了31.5％，严重污染大气，危害人的身体健康。我国部分地区已经实施国六排放标准，其中pm控制要求0.01g/kw.h。为了达到排放要求，柴油机尾气必须安装尾气处理装置。

目前主流的尾气处理系统包括doc氧化型催化器、dpf颗粒捕捉器和scr选择性催化还原系统，其中doc氧化型催化器主要用于氧化排气中的碳氢化合物和一氧化碳，dpf颗粒捕捉器用于捕集排气中的颗粒物，scr选择性催化还原系统用于还原排气中的氮氧化物。随着发动机运行工况变化及时间增加，dpf颗粒捕捉器捕集到的颗粒物随之增加，当颗粒物累积到一定数量后会对发动机的动力及油耗产生影响，因此必须定期对dpf颗粒捕捉器进行再生，恢复发动机性能。

车用柴油机大多处于中小负荷运行，排温很难达到dpf颗粒捕捉器再生需要的温度。为了提高dpf颗粒捕捉器温度，目前主要采用的方式包括：

(1)doc氧化型催化器上游排气管内二次燃油喷射(hci)再生；

(2)二是缸内后喷油助燃再生；

两种方式均是在doc氧化型催化器前混入燃油后，在doc氧化型催化器中燃烧，从而提高dpf颗粒捕捉器的温度。第一种方式柴油雾化效果较差，导致doc氧化型催化器燃烧效率低，且需要额外增加零部件，增加发动机成本；第二种方式存在机油稀释的风险，影响发动机的可靠性。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制方法及系统，以规避再生过程中机油稀释的风险，保证发动机的可靠性。

第一方面，本发明提供一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制方法，包括：

获取发动机的运行模式和运行参数，当发动机的运行模式和运行参数满足再生条件时，发送再生指令；

获取dpf颗粒捕捉器的监控状态，当dpf颗粒捕捉器的监控状态满足激活条件时，发送再生激活信号；

接收再生指令和再生激活信号后采集dpf颗粒捕捉器的进气端温度；

当所述dpf颗粒捕捉器的进气端温度低于再生温度阈值时计算所需喷油量，并根据所需喷油量进行喷油促进再生。

进一步的，所述方法还包括：

进行主动再生后，采集dpf颗粒捕捉器的排气端温度；

所述方法循环执行，根据所述排气端温度计算反馈喷油量，并将反馈喷油量叠加到所需喷油量上。

进一步的，所述计算所需喷油量，包括：

计算期望喷油量，公式为：

其中，qdes为期望喷油量，cp为排气比定压热容；mexh为排气质量流量，△t为doc进气端温度与dpf进气端期望温度的温差，qless为排气流经doc的热量损失，eff为doc发热效率，h为燃油低热值；

根据发动机转速及做功缸的实际喷油量查表确定基础喷油量；

计算期望喷油量与基础喷油量的和，得出所需喷油量。

进一步的，所述计算所需喷油量，还包括：

根据发动机转速及做功缸的实际喷油量查表确定限值喷油量；

判断所需喷油量是否超出限值喷油量：若是，则将限值喷油量更新为所需喷油量。

进一步的，所述并根据所需喷油量进行喷油再生，包括：

计算发动机单缸每冲程喷油量，公式为：

qset＝qset/n/60×i/t×2，

其中，qset为单缸每冲程后喷油量，qset所需喷油量，n为发动机转速，i为发动机的缸数，t为发动机冲程数；

当做功缸活塞运行至下止点附近时，根据单缸每冲程后喷油量执行喷油。

进一步的，所述方法还包括：

采集dpf颗粒捕捉器排气端的温度，并根据监控状态确定再生模式的时间阈值；

设定再生退出条件，包括：排气端的温度达到期望温度和当前时间达到时间阈值；

当满足再生退出条件中的任一个时，退出再生模式。

进一步的，所述运行参数包括：转速、水温、大气压力、扭矩、离合器状态、刹车状态和油门踏板状态。

进一步的，所述监控状态包括：dpf颗粒捕捉器的碳载量和压差信号。

第二方面，本发明提供一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制系统，包括：发动机、doc氧化型催化器、dpf颗粒捕捉器、信号采集模块和发动机控制器，所述doc氧化型催化器的进气端与发动机排气端连接，所述doc氧化型催化器的排气端连接dpf颗粒捕捉器进气端，所述发动机、doc氧化型催化器、dpf颗粒捕捉器与信号采集模块电连接，所述信号采集模块与发动机控制器电连接，所述发动机控制器与发动机电连接。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制方法及系统，采用缸内后喷方式提高排气温度，对柴油机微粒捕集器定期进行主动再生，本方法不需要采用任何额外喷油设备，利用发动机原有的共轨燃油喷射系统，在远离上止点后的时刻喷入柴油，保正发动机运行的经济性及可靠性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的方法的具体的流程图。

图3是本发明一个实施例的系统的示意性结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

dpf：dieselparticulatefilter,颗粒捕捉器。

doc：dieseloxidationcatalyst，氧化型催化器。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

实施例1

本实施例提供一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制系统，如图1所示，该方法100包括：

步骤110，获取发动机的运行模式和运行参数，当发动机的运行模式和运行参数满足再生条件时，发送再生指令；

步骤120，获取dpf颗粒捕捉器的监控状态，当dpf颗粒捕捉器的监控状态满足激活条件时，发送再生激活信号；

步骤130，接收再生指令和再生激活信号后采集dpf颗粒捕捉器的进气端温度；

步骤140，当所述dpf颗粒捕捉器的进气端温度低于再生温度阈值时计算所需喷油量，并根据所需喷油量进行喷油促进再生。

为了便于对本发明的理解，下面以本发明基于柴油发动机缸内后喷的再生控制方法的原理，结合实施例中柴油发动机缸内后喷的过程，对本发明提供的再生控制方法做进一步的描述。

dpf的再生技术分为主动再生与被动再生，主动再生是利用外加能源提高排气温度达到微粒的燃烧温度进行再生；被动再生是在柴油机正常行驶条件下，当排气温度高于300℃以上时利用催化器的催化作用提高排气温度来燃烧微粒，实现再生。车用柴油机大多处于中小负荷运行，排温一般不超过400℃，受柴油机排气低温特性限制，在发动机运行过程中很容易发生dpf堵塞，影响发动机运行，因此必须定期地进行dpf主动再生。

具体的，如图2所示，所述基于柴油发动机缸内后喷的再生控制方法包括：

s1、获取发动机的运行模式和运行参数；本实施例的dpf颗粒捕捉器再生动作，必须在发动机为正常运行模式时才能执行；发动机的运行参数包括：转速、水温、大气压力、扭矩、离合器状态、刹车状态和油门踏板状态；

s2、在发动机的处于正常的运行模式下，根据发送机的运行参数判断是否满足再生条件：若是，则发送再生指令，并执行s3；若否，则返回s1；

s3、获取dpf颗粒捕捉器的监控状态，所述监控状态包括：dpf颗粒捕捉器的碳载量和压差信号；

s4、根据dpf颗粒捕捉器的监控状态，判断dpf颗粒捕捉器是否需要激活再生功能：若是，则发送再生激活信号；若否，则返回执行s3；

s5、接收再生指令和再生激活信号后采集dpf颗粒捕捉器的进气端温度；

当所述dpf颗粒捕捉器的进气端温度低于再生温度阈值时，计算所需喷油量，并根据所需喷油量进行喷油再生；

s51、计算期望喷油量，公式为：

其中，qdes为期望喷油量，cp为排气比定压热容；mexh为排气质量流量，△t为doc进气端温度与dpf进气端期望温度的温差，qless为排气流经doc的热量损失，eff为doc发热效率，h为燃油低热值；

s52、根据发动机转速及做功缸的实际喷油量查表确定基础喷油量qbase，计算期望喷油量qdes与基础喷油量qbase的和，得出所需喷油量qset，公式为：

所需喷油量qset＝期望喷油量qdes+基础喷油量qbase；

s53、进行主动再生后，采集dpf颗粒捕捉器的排气端温度，计算排气端温度与排气端期望温度的温差，根据温差计算反馈喷油量，将反馈喷油量加到原来的所需喷油量qset，公式为：

所需喷油量qset＝所需喷油量qset+反馈喷油量，

本方法循环执行再生，当初次执行本方法时，无需进行步骤s53，之后每次都要将反馈喷油量累加到所需喷油量qset；

s54、根据发动机转速及做功缸的实际喷油量查表确定限值喷油量qmax，判断所需喷油量qset是否超出限值喷油量qmax：若是，则将限值喷油量qmax更新为所需喷油量qset，避免过量的喷油引起dpf颗粒捕捉器故障。

s55、具体喷油时，需要计算计算发送机单缸每冲程喷油量，公式为：

qset＝qset/n/60×i/t×2，

其中，qset为单缸每冲程后喷油量，qset所需喷油量，n为发动机转速，i为发动机的缸数，t为发动机冲程数；

s56、当做功缸活塞运行至下止点附近时，将单缸每冲程后喷油量转化为脉冲信号，将脉冲信号发送给喷油器，喷油器设定的喷油角度及脉冲信号实现喷油；

本实施例提供的方法循环执行，实现再生模式，并根据监控状态确定再生模式的时间阈值；当当前时间达到时间阈值时退出再生模式，发动机返回正常模式。

实施例2

本实施例提供一种基于柴油发动机缸内后喷的再生控制系统，其中，图1执行主体可以为本实施例提供的系统。

如图3所示，所述系统包括：包括：发动机、doc氧化型催化器、dpf颗粒捕捉器、信号采集模块和发动机控制器，所述doc氧化型催化器的进气端与发动机排气端连接，所述doc氧化型催化器的排气端连接dpf颗粒捕捉器进气端，所述发动机、doc氧化型催化器、dpf颗粒捕捉器与信号采集模块电连接，所述信号采集模块与发动机控制器电连接，所述发动机控制器与发动机电连接。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。