专利名称：一种工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法
技术领域：
本发明涉及智能控制方法，尤其涉及一种工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法。
背景技术：
目前，随着环保节能理念在全球的不断深入，发动机的排放要求已越来越高，废气净化技术在欧IV发动机中被广泛采用。柴油发动机废气净化系统应用于挖掘机等工程机械时，存在着必须中止作业进行手动再生、轻负荷时再生效果差、作业效率低等缺陷，在公开号为CN 101737124A的中国专利中介绍了一种工程机械的废气净化系统，其能够利用工程机械的作业停止时间高效地使过滤器上堆积的颗粒状物质燃烧并使其减少，从而避免因再生控制而导致作业效率的降低，该系统由过滤器、再生装置、设定机构、再生控制机构等部分构成，在设定机构预先设定挖掘机作业停止时间后，当通知整机进入作业停止状态，控制器计算出将滞留在过滤器上的颗粒状物质堆积量燃烧除去所需时间，若时间长于设定的作业停止时间，则使再生控制部动作。由于DPD依靠排气温度的提升来进行再生，当挖掘机处于高负荷作业状态时，发动机的排气温度达到再生要求温度，此时发动机控制器ECM自动控制DPD进行再生；但当挖掘机处于轻负荷作业或长时间怠速空转状态时，实际排气温度不够高，达不到再生要求的温度，则需要依靠液压负荷的辅助来提高排气温度。目前，在排气温度过低的情况下，一般采用手动负荷加载或者定值加载这两种开环控制方式来进行辅助再生。现有技术中存在的技术问题包括
(1)负荷加载需要二十分钟左右，手动负荷加载过程中需要根据柴油颗粒捕捉器(DPF) 催化器入口排气温度(即DOC温度)的变化来手动控制加载负荷的大小，给操作者带来很大的不便；
(2)定值负荷加载无法根据柴油颗粒捕捉器(DPF)催化器入口排气温度(即DOC温度) 的变化来调节加载负荷的大小；
(3)手动负荷加载和定值负荷加载都无法根据外部环境温度的高低灵活控制所加载荷的大小，智能化程度低。
发明内容
针对上述存在的需要解决手动负荷加载和定值负荷加载过程中无法根据外部环境温度和柴油氧化催化器温度的高低来自动调节加载负荷的大小的问题，本发明的目的是提供一种工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，采用闭环控制方式，即在自动加载过程中通过监测外部环境温度和柴油氧化催化器温度的高低来自动调节加载负荷的大小，实现自动负荷加载的智能、精确控制。本发明的目的是通过下述技术方案实现的
一种工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其中，包括自动再生辅助负荷加载控制方法和手动再生辅助负荷加载控制方法，其中
A.所述自动再生辅助负荷加载控制方法包括下列步骤
当柴油颗粒捕集器的微粒堆积超过规定标准且发动机排气温度高于再生要求的温度， 发动机控制器发送辅助再生报文；
主控制器从发动机控制器接收报文后判断外部环境温度；
主控制器根据获得的外部环境温度和预先设定的环境温度与加载电流之间的对应关系给定微粒过滤器再生电磁阀相应的电流，以获得与环境温度相匹配的负荷大小；
主控制器监控柴油颗粒捕集器催化器的入口排气温度，当柴油氧化催化器的温度小于发动机再生所要求的排气温度的下限时，加大微粒过滤器再生电磁阀电流以增加负载，当柴油氧化催化器的温度大于发动机再生所要求的排气温度的上限时，降低微粒过滤器再生电磁阀电流以减小负载，从而实现自动再生辅助加载的闭环控制；
B.所述手动再生辅助负荷加载控制方法包括下列步骤
主控制器监测到手动再生按键被按下后，发动机控制器发送辅助再生报文，主控制器从发动机控制器接收报文后判断外部环境温度；
主控制器根据获得的外部环境温度和软件中设定的环境温度与加载电流之间的对应关系给定微粒过滤器再生电磁阀相应的电流，以获得与环境温度相匹配的负荷大小；
主控制器监控温度，因此当柴油氧化催化器温度小于发动机再生所要求的排气温度的下限时需加大微粒过滤器再生电磁阀电流以增加负载，当柴油氧化催化器温度大于发动机再生所要求的排气温度的上限时，降低微粒过滤器再生电磁阀电流以减小负载，实现手动再生辅助加载的闭环控制。上述工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其中，所述发动机控制器通过CAN总线发送辅助再生报文。上述工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其中，所述发动机再生所要求的排气温度的下限为250°C。上述工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其中，所述发动机再生所要求的排气温度的上限为300°C。上述工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其中，所述手动再生辅助负荷加载控制方法中的由软件中设定的环境温度与加载电流之间的对应关系和在所述自动再生辅助负荷加载控制方法中的由软件中设定的环境温度与加载电流之间的对应关系一致。上述工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其中，所述自动再生辅助负荷加载控制方法中通过控制主控制器相应的脉宽调制信号来改变微粒过滤器再生电磁阀电流，从而控制不同液压负荷的加载。上述工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其中，所述手动再生辅助负荷加载控制方法中通过主控制器相应的脉宽调制信号来改变微粒过滤器再生电磁阀电流， 以实现不同液压负荷的加载。与已有技术相比，本发明的有益效果在于
1、可根据外部环境温度选择相应的所加载荷的大小；
2、负荷加载过程中，通过闭环控制使发动机排气温度保持在再生要求的温度范围内，
4负荷加载过程将变得更加智能化和准确化。
图1是本发明工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法中自动再生辅助负荷加载控制方法的流程示意图2是本发明工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法中手动再生辅助负荷加载控制方法的流程示意图3是本发明工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法的自动负荷加载的闭环控制结构示意图。
具体实施例方式下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。本发明工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法包括自动再生辅助负荷加载控制方法和手动再生辅助负荷加载控制方法，当手动再生时或自动再生且发动机的排气温度低于再生要求的温度250°C时，发动机控制器ECM通过CAN总线向主控制器发送再生辅助信号，此时若禁止再生开关未被按下，则主控制器综合判断环境温度和DOC温度后自动控制DPD再生电磁阀电流，实现自动加载闭环控制，直至发动机控制器ECM发送的辅助加载结束信号后结束加载。图3为自动负荷加载的闭环控制示意图，系统由控制器、DPD再生电磁阀及温度传感器等组成，在自动再生和手动再生中使用DPD再生电磁阀进行辅助加载的负荷大小控制。一方面，环境温度越低，所需加载的负荷越大，主控制器监测环境温度，通过PID算法给定DPD再生电磁阀相应的电流，从而加载与环境温度相匹配的负荷大小；另一方面，主控制器监测DOC温度，并通过PID算法实时调节再生电磁阀电流的大小，以精确控制所加载的负荷大小，确保负荷加载能使DOC温度刚好维持在发动机再生要求温度的范围内。同时参看图1和图3所示，本发明方法中的自动再生辅助负荷加载控制方法具体过程如下
挖掘机正常工作时，当微粒捕集器DPF的微粒堆积超过规定标准时，若排气温度高于再生要求的温度250°C，则发动机控制器进入自动再生程序，通过再生装置将滞留在过滤器上的颗粒状物质的堆积量燃烧除去；若排气温度低于再生要求的温度250°C时，发动机控制器通过CAN总线向主控制器发送再生辅助信号，要求增加液压负荷，提高发动机排气温度，以辅助完成自动再生。自动再生辅助加载过程中通过控制主控制器相应的PWM信号口来改变DPD再生电磁阀的电流大小，从而控制液压负荷的大小。自动再生加载控制流程如图2所示，当微粒捕集器(DPF)的微粒堆积超过规定标准且发动机排气温度高于再生要求的温度，发动机控制器ECM通过CAN总线发送辅助再生报文，主控制器从ECM接收报文后判断外部环境温度，外部环境温度通过读发动机进气温度获得，当环境温度高时需要加载的负荷较小，环境温度低时需要加载的负荷较大，二者具体的对应关系由主控制器软件设定，主控制器根据获得的外部环境温度和软件中设定的“环境温度-加载电流”曲线给定再生电磁阀相应的电流， 以获得与环境温度相匹配的负荷大小；同时，主控制器监控DPF催化器入口排气温度，由于发动机再生所要求的排气温度为250 °C 300°C，因此当DOC温度小于250 °C时需加大再生电磁阀电流以增加负载，当DOC温度大于300 °C时需降低再生电磁阀电流以减小负载，从而实现自动再生辅助加载的闭环控制。同时参看图2和图3所示，本发明方法中的手动再生辅助负荷加载控制方法具体过程如下
当挖掘机停止工作时，操作手柄置中位，先导锁锁止，处于怠速状态，发动机的排气温度低于再生要求温度(250°C)，发动机控制器通过CAN总线向主控制器发送再生辅助信号， 要求增加液压负荷，此时需要辅助加载使排气温度保持在再生要求温度范围内，通过手动再生功能将滞留在过滤器上的颗粒状物质的堆积量燃烧除去。手动再生辅助加载过程中通过主控制器相应的脉宽调制信号(PWM)来改变DPD再生电磁阀电流，实现不同液压负荷的加载。手动再生加载控制流程与自动再生加载类似， 如图2所示，主控制器监测到手动再生按键被按下后，显示器通过CAN总线发送辅助再生报文，主控制器从显示器接收报文后判断外部环境温度，外部环境温度通过读发动机进气温度获得，当环境温度高时需要加载的负荷较小，环境温度低时需要加载的负荷较大，二者具体的对应关系由主控制器软件设定，主控制器根据获得的外部环境温度和软件中设定的 “环境温度-加载电流”曲线给定DPD再生电磁阀相应的电流，以获得与环境温度相匹配的负荷大小，此曲线和用于自动再生辅助控制的“环境温度-加载电流”曲线一致；同时，主控制器监控DOC温度，因此当DOC温度小于250 0C时需加大DPD再生电磁阀电流以增加负载， 当DOC温度大于300 ！时需降低DPD再生电磁阀电流以减小负载，实现手动再生辅助加载的闭环控制。综上，本发明工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，包括自动再生辅助负荷加载控制方法和手动再生辅助负荷加载控制方法，自动再生辅助负荷加载控制方法包括下列步骤当柴油颗粒捕集器的微粒堆积超过规定标准且发动机排气温度高于再生要求的温度，发动机控制器发送辅助再生报文；主控制器接收报文后判断外部环境温度；主控制器根据获得的外部环境温度和预先设定的环境温度与加载电流之间的对应关系给定微粒过滤器再生电磁阀相应的电流，以获得与环境温度相匹配的负荷大小；本发明可根据外部环境温度选择相应的所加载荷的大小；负荷加载过程中，通过闭环控制使发动机排气温度保持在再生要求的温度范围内，负荷加载过程将变得更加智能化和准确化。以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其特征在于，包括自动再生辅助负荷加载控制方法和手动再生辅助负荷加载控制方法，其中A.所述自动再生辅助负荷加载控制方法包括下列步骤当柴油颗粒捕集器的微粒堆积超过规定标准且发动机排气温度高于再生要求的温度， 发动机控制器发送辅助再生报文；主控制器从发动机控制器接收报文后判断外部环境温度；主控制器根据获得的外部环境温度和预先设定的环境温度与加载电流之间的对应关系给定微粒过滤器再生电磁阀相应的电流，以获得与环境温度相匹配的负荷大小；主控制器监控柴油颗粒捕集器催化器的入口排气温度，当柴油氧化催化器的温度小于发动机再生所要求的排气温度的下限时，加大微粒过滤器再生电磁阀电流以增加负载，当柴油氧化催化器的温度大于发动机再生所要求的排气温度的上限时，降低微粒过滤器再生电磁阀电流以减小负载，从而实现自动再生辅助加载的闭环控制；B.所述手动再生辅助负荷加载控制方法包括下列步骤主控制器监测到手动再生按键被按下后，发动机控制器发送辅助再生报文，主控制器从发动机控制器接收报文后判断外部环境温度；主控制器根据获得的外部环境温度和软件中设定的环境温度与加载电流之间的对应关系给定微粒过滤器再生电磁阀相应的电流，以获得与环境温度相匹配的负荷大小；主控制器监控温度，因此当柴油氧化催化器温度小于发动机再生所要求的排气温度的下限时需加大微粒过滤器再生电磁阀电流以增加负载，当柴油氧化催化器温度大于发动机再生所要求的排气温度的上限时，降低微粒过滤器再生电磁阀电流以减小负载，实现手动再生辅助加载的闭环控制。
2.根据权利要求1所述的工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其特征在于，所述发动机控制器通过CAN总线发送辅助再生报文。
3.根据权利要求1所述的工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其特征在于，所述发动机再生所要求的排气温度的下限为250°C。
4.根据权利要求1所述的工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其特征在于，所述发动机再生所要求的排气温度的上限为300°C。
5.根据权利要求1所述的工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其特征在于，所述手动再生辅助负荷加载控制方法中的由软件中设定的环境温度与加载电流之间的对应关系和在所述自动再生辅助负荷加载控制方法中的由软件中设定的环境温度与加载电流之间的对应关系一致。
6.根据权利要求1所述的工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其特征在于，所述自动再生辅助负荷加载控制方法中通过控制主控制器相应的脉宽调制信号来改变微粒过滤器再生电磁阀电流，从而控制不同液压负荷的加载。
7.根据权利要求1所述的工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，其特征在于，所述手动再生辅助负荷加载控制方法中通过主控制器相应的脉宽调制信号来改变微粒过滤器再生电磁阀电流，以实现不同液压负荷的加载。
全文摘要
本发明公开了一种工程机械用发动机后处理再生的智能控制方法，包括自动再生辅助负荷加载控制方法和手动再生辅助负荷加载控制方法，自动再生辅助负荷加载控制方法包括下列步骤当柴油颗粒捕集器的微粒堆积超过规定标准且发动机排气温度高于再生要求温度，发动机控制器发送辅助再生报文；主控制器接收报文后判断外部环境温度；主控制器根据获得外部环境温度和预先设定环境温度与加载电流之间的对应关系给定微粒过滤器再生电磁阀相应的电流，以获得与环境温度相匹配负荷大小；本发明根据外部环境温度选择相应的所加载荷大小；负荷加载过程中通过闭环控制使发动机排气温度保持在再生要求的温度范围内，负荷加载过程将变得更加智能化和准确化。
文档编号F01N9/00GK102383905SQ20111034990
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者代晴华, 曹东辉, 石向星 申请人:上海三一重机有限公司