一种dpf再生装置及方法_2

文档序号:9823833阅读:来源:国知局
上布置灵活方便,适应性强,并且系统构成简单,有利于降低成本。这些都是本发明能够带来的好处,使发明目的得以实现。
[0014]下面的技术方案对本发明做了进一步改进或限制。
[0015]本发明所述技术方案,包括一个柴油排气氧化催化器(D0C),设置在所述喷嘴和所述过滤器之间,所述喷嘴喷射形成的燃油喷雾在排气管中形成混合气后首先进入所述柴油排气氧化催化器,在其中燃烧使排气温度上升,高温排气进入所述过滤器。
[0016]DOC因为其催化物质的作用,能够大幅促进流过其表面的排气中的氧化燃烧反应,一般在240°C左右就能够起燃。因此,即使排气温度达不到无催化条件下的混合气自燃温度,本发明所述喷嘴喷射形成的燃油喷雾在进入DOC后也会开始燃烧,使排气温度上升到能够引燃颗粒物的温度(一般要求在500°C以上),高温排气进入所述过滤器后就能够开始烧掉其中捕集的颗粒物,即开始再生。
[0017]本发明所述泵端控制的电动脉冲式喷射单元,使用一个高压输送管将喷嘴和电动泵分离,电动泵可以设置在远离排气管的位置,从而不受排气管高温环境的影响,可靠工作。高压输送管必须满足一定的要求,例如内径在0.5-3mm之间,受内部压力作用的体积膨胀量小于3%,长度不大于2000mm。高压输送管可以用金属材料或者高分子材料制成。
[0018]本发明所述DPF再生装置,还可包括一个点火装置,例如包括一个由所述控制器控制的点火火花塞或者电热塞。火花塞或者电热塞位于燃油喷射器沿喷雾方向的下游,以致于喷雾或者喷雾所产生的燃油蒸汽可以到达火花塞的火花区或者电热塞的高温部位。因此即使所述喷嘴喷射形成的燃油喷雾混合气不能够达到自燃,也仍然会被点火器点燃,保证了 DPF再生(特别是排温较低状态下的再生)的有效性。
[0019]为了使点火更为可靠,本发明还可以包括一个导流件,喷雾通过导流件改变其分布和方向,使更多的喷雾或者喷雾所产生的燃油蒸汽到达火花塞或者电热塞处。这种燃烧方式类似于缸内直喷火花点火发动机的燃烧方式。
[0020]本发明所述DPF再生装置,还可包括:一个或者多个排气温度传感器,安装在所述柴油机排气处理系统的各个位置,包括所述燃油喷嘴的上游,或者所述柴油排气氧化催化器的上游,或者所述过滤器的上游以及所述过滤器的下游;一个排气背压传感器或者一个压差传感器,所述排气背压传感器安装在所述过滤器的上游排气管上,所述压差传感器与所述过滤器的进口和出口连通,以测量发动机运行时排气阻力;一个氧传感器,安装在所述燃油喷嘴的上游,或者所述DOC的下游,或者所述DPF的下游,测量排气中的氧浓度。
[0021]有了所述传感器,所述控制器就能够判断当前发动机排气所处状态,包括各处的排气温度、排气背压、DPF前后压差、排气氧含量等,从而确定是否可以启动DPF再生程序,再生过程中检测再生是否正常,是否有效,是否已经将捕集到的颗粒物完全烧掉了。
[0022]本发明还包括使用上述各技术方案的方法,即:一种再生DPF的方法,包括以下步骤:所述控制单元与柴油发动机的主控ECU (电子控制单元)进行通信,获取发动机转速、负荷、排气流量、空燃比等发动机运行工况参数;控制单元检测排气温度和发动机运行时的排气阻力;计算上次DPF再生后的累计运行时间,预测一个DPF捕集的颗粒物质量;如果预测的颗粒物质量超过了一个预设的阈值,或者发动机运行时的排气阻力多次超过了一定的阈值,则随时准备启动再生程序;当发动机处于运行状态并且排气温度大于预设的最低可再生温度、并且排气氧浓度在预设的范围内时,启动再生程序,向电动脉冲式喷射单元发出喷射燃油指令以及点火指令,并且根据当时的发动机运行工况参数确定再生燃油喷射量。
[0023]在发动机中,主控ECU可能直接使用空燃比信号,所以所述氧传感器的信号一般接入主控E⑶。主控E⑶控制发动机的运行,所以一般还测量或者计算得到发动机转速、负荷、排气流量、空燃比等发动机运行工况及状态参数,并且将这些数据发到CAN总线。所述控制单元通过CAN总线能够获取这些发动机运行工况及状态参数,再结合自己测量的排气系统各处的温度、排气阻力等,判断是否需要启动DPF再生装置。
[0024]排气流量等于发动机进气量与燃油消耗量的总和,根据排气流量可以计算各排气装置中的排气流速、空速等。在所述电动脉冲式喷射单元向排气管喷射再生燃油喷雾的排气段,排气流速过大就有可能使点火燃烧困难。在DOC中,空速过大,可能就难以使催化氧化反应进行完全,结果想通过DPF再生燃油的燃烧来提高进入所述过滤器的目标就可能难以达到。因此,预先需要设定一些参数的临界阈值,达不到这些阈值,就不用启动DPF再生装置,以防止喷出再生燃油增加HC排放。这些参数阈值包括:最低可再生DPF的排气温度阈值、需要再生的排气阻力最小阈值、需要再生的DPF捕集的颗粒物质量最小阈值等。排气阻力可以定义为在一定的排气流量条件下的排气背压或者DPF过滤器的进排气口间的压差。DPF捕集的颗粒物质量可以通过一个预测模型预估,例如以发动机运行时间或者运转圈数、或者累计发动机燃油消耗量为参数,以某种单调增的函数关系计算,例如正比关系。当发生再生后,以再生后得到的最低排气阻力为基准,确定一个预测模型初值。该初值与排气阻力的关系可以预先标定。
[0025]因为排气管内的背压或者DPF过滤器进排气压差由于压力波传递以及排气流量的变化而一直处于变化中,所以排气阻力的计算要考虑排气背压的平均值和峰值,并且要与排气流量相关。
[0026]本发明还包括使用上述各技术方案的方法,还包括以下步骤:再生程序启动后,如果检测到发动机运行停止,则立即停止再生,并根据排气阻力的变化修正DPF捕集的颗粒物质量;如果再生程序启动后,发动机保持运行,则保持再生燃油喷射和电火,检测过滤器的上游以及下游排气的温度变化;如果温度上升速率没有超过预设的最小目标值,则保持最短的再生时间后,判定为再生燃烧失败,停止再生,并发出故障信号;在再生过程中,如果温度上升速率超过预设的最小目标值,则继续检测排气阻力及温度变化,当DPF下游排气的温度达到预设的上限值,或者排气阻力小于预设的再生目标值后,立即停止再生喷油和点火。
[0027]DPF再生一旦启动,一般要继续5?20分钟,这期间如果发动机停止了运转,则应该立即停止再生喷油,否则喷出燃油往往会成为HC排放,因为发动机停止后排气管中将没有新的空气供给。如果DPF再生启动后,发现DPF下游的排气温度上升在一定时间内达不到要求,即上升速率没有超过预设的最小目标值(阈值),那么可以断定再生喷油没有有效燃烧,可能是由于系统的某个故障引起,当再生喷油持续了最短的一段时间后将立即停止,控制器同时向CAN总线发出一个DPF再生系统故障。如果这种情况下不停止喷射DPF再生燃油,喷出燃油往往会成为HC排放。
[0028]当再生后,DPF下游的排气温度上升速率超过了预设的最小目标值(阈值),那么保持再生喷油,一旦排气阻力降到再生目标阈值以下,则说明再生成功完成,可以停止再生喷油。如果再生期间,DPF下游的排气温度上升到了保护DPF的阈值以上,那么也立即停止再生喷油,即使还可能没有达到排气阻力降到再生目标阈值以下。保护DPF的DPF下游的排气温度阈值,应该小于DPF的容许最高温度。在因为保护DPF而停止再生喷油后,实际的DPF可能还会继续保持再生,排气阻力还会进一步下降。
[0029]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细描述。
【附图说明】
[0030]图1为本发明提供的DPF组件再生装置之实施例结构示意图。
[0031]图2为本发明提供的PDF再生装置之燃油喷射器结构示意图。
[0032]图3为本发明提供的DPF再生装置之喷嘴结构示意图。
[0033]图4为本发明提供的DPF再生装置之喷嘴与火花塞布置示意图。
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