一种dpf柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统及方法，该DPF柴油机颗粒过滤系统包括DOC催化器、DPF过滤器、传感单元、电控单元及喷油单元。所述DOC催化器设置于发动机排气管路中；所述DPF过滤器设置于发动机排气管路中，DOC催化器下游；所述传感单元分布于DOC催化器和DPF过滤器附近，与电控单元电连接；所述电控单元，通过CAN总线与发动机ECU连接，接收柴油机工况信息；所述喷油单元，设置于DOC催化器上游，与电控单元电连接。本发明独立于发动机燃油系统和电控系统，适合尾气排放不达标车辆的改装，避免对原车进行过多改动，不仅结构简单，布置方便，而且成本低，可靠性高。
【专利说明】一种DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机尾气排放后处理【技术领域】，尤其涉及一种DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]烟尘颗粒是柴油机尾气排放中最主要的污染物之一，DPF(Diesel ParticulateFitter，柴油机颗粒过滤器)柴油机颗粒过滤系统是目前用来降低柴油机烟尘颗粒排放最有效的设备。但随着工作时间的加长，DPF颗粒过滤系统内积累的烟尘颗粒越来越多，不仅影响捕捉效果，也会使发动机燃油燃烧不完全，需要采用特殊措施才能把DPF颗粒过滤系统捕集的烟尘颗粒去除，以实现DPF再生。传统的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制系统，对原车改动大，结构复杂，成本高昂，不适合对尾气排放不达标车辆的改装。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统及方法，该系统独立于发动机燃油系统和电控系统，适合尾气排放不达标车辆的改装，避免对原车进行过多改动，结构简单、布置方便，低成本、可靠性高。
[0004]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统，包括:
[0006]DOC催化器(Diesel Oxidat1n Catalys，柴油机氧化催化器)，设置于发动机排气管路中，用于氧化提高发动机排气温度和净化尾气；
[0007]DPF过滤器，设置于发动机排气管路中，DOC催化器下游，用于燃烧DPF柴油机颗粒过滤系统捕集的烟尘颗粒；
[0008]传感单元，分布于DOC催化器进气口处、DPF过滤器进气口处、DPF过滤器进气口和出气口之间，与电控单元电连接，用于采集DPF柴油机颗粒过滤系统温度、压力数据信息，并将其传送到电控单元；
[0009]电控单元，通过CAN(ControIIer Area Network，控制器局域网络)总线与发动机EOJ (Electronic Control Unit，电子控制单元)连接，接收柴油机工况信息，结合传感单元采集的数据信息，控制再生开始和结束，计算再生过程中燃油喷射油量数值，并将其发送到喷油单元，控制喷油单元喷射燃油；
[0010]喷油单元，设置于DOC催化器上游，与电控单元电连接，用于根据电控单元发送的燃油喷射量，向DOC催化器中喷入燃油。
[0011 ] 特别地，所述传感单元包括:
[0012]DOC前温度传感器，设置于DOC催化器前进气口处，用于检测DOC催化器温度数值；
[0013]DPF前温度传感器，设置于DOC催化器与DPF过滤器之间，用于检测DPF过滤器温度数值；
[0014]DPF压差传感器，设置于DPF过滤器进气口与出气口之间，用于检测DPF过滤器前后压差数值。
[0015]特别地，所述喷油单元包括:
[0016]燃油泵，与燃油控制阀连接，用于提供燃油压力；
[0017]燃油控制阀，与电控单元电连接，用于接收电控单元发送的驱动信号，控制燃油喷射量;
[0018]喷嘴，设置于发动机排气管路中DOC催化器前进气口处，用于向DOC催化器中喷入燃油。
[0019]本发明还公开了一种DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法，该方法包括如下步骤:
[0020]A、传感单元实时采集DPF柴油机颗粒过滤系统温度、压力数据信息，并将其传送到电控单元；
[0021]B、电控单元接收传感单元数据信息和CAN通讯传送的柴油机工况信息；
[0022]C、电控单元判断再生开始条件，若是，则执行步骤D ;
[0023]D、电控单元判断燃油喷射条件，若是，则执行步骤E ;
[0024]E、电控单元计算燃油喷射油量数值，并将其发送到喷油单元；
[0025]F、喷油单元根据电控单元计算的燃油喷射油量数值向DOC催化器喷射燃油；
[0026]G、电控单元监控柴油机工况信息和传感单元信息；
[0027]H、电控单元判断再生结束条件，若是，则执行步骤I ;
[0028]1、再生结束，喷油单元停止喷油。
[0029]特别地，所述步骤A具体包括:
[0030]Al:电控单元通过CAN通讯从发动机E⑶接收柴油机工况信息；
[0031]A2:电控单元接收DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值；
[0032]A3:电控单元接收DPF前温度传感器采集的DPF过滤器温度数值；
[0033]A4:电控单元接收DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值。
[0034]特别地，所述步骤C具体包括:
[0035]Cl:电控单元根据DPF过滤器压差数值于碳载量对应关系，设置再生开始压差阈值；
[0036]C2:电控单元设置车辆行驶里程对应的阈值；
[0037]C3:电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不小于电控单元设定的再生开始压差阈值，或车辆行驶里程数值不小于电控单元设定的对应阈值时，启动再生。
[0038]特别地，所述步骤D中判断燃油喷射条件具体包括:
[0039]电控单元比较DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值大于电控单元设定的对应阈值。
[0040]特别地，所述步骤H中判断结束再生条件具体包括:
[0041 ]电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不大于电控单元设定再生结束压差限值。
[0042]本发明提出的DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统及方法，电控单元根据柴油机工况信息和传感单元采集的数据信息，控制再生开始和结束，计算再生过程中燃油喷射油量数值，并将其发送到喷油单元，控制喷油单元向DOC催化器中喷射燃油，与发动机排气混合雾化，经DOC催化器氧化产生大量热量，改变DOC催化器后排气温度，改变DPF过滤器温度，当DPF过滤器温度达到烟尘颗粒燃烧温度时，点燃DPF捕集的烟尘颗粒，完成积累颗粒的清除工作，再生过程结束。本发明独立于发动机燃油系统和电控系统，适合尾气排放不达标车辆的改装，避免对原车进行过多改动，结构简单、布置方便、低成本、可靠性高。并且本发明采用在发动机排气尾管喷射燃油的方式，使得标定简单，标定周期短，避免机油稀释的风险。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制系统结构图；
[0044]图2是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0046]请参照图1所示，图1是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统结构图。
[0047]本实施例中DPF柴油机颗粒过滤系统采用DOC与DPF相结合的技术，DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统具体包括:D0C催化器106、DPF过滤器108、传感单元、电控单元109和喷油单元。
[0048]所述DOC催化器106设置于发动机排气管路中，以金属或者陶瓷做为载体，内表面具有催化剂涂层，涂层中主要活性成分为铂系、钯系等贵重金属与稀土金属。DPF再生过程中，当DOC催化器106上游喷入燃油，燃油与发动机排气混合雾化，经DOC催化器106氧化产生热量，改变排气温度。
[0049]所述DPF过滤器108设置于发动机排气管路中，DOC催化器106下游。DPF再生过程中，发动机排气经过DOC催化器106后温度发生改变，当达到烟尘颗粒燃烧温度时，点燃DPF过滤器108捕集的烟尘颗粒，完成累积颗粒的清除工作，完成DPF再生。
[0050]所述传感单元包括DOC前温度传感器104、压差传感器105和DPF前温度传感器107，采集DPF柴油机颗粒过滤系统温度、压力数据信息，并将其传送到电控单元109。其中，DOC前温度传感器104，设置于DOC催化器106前进气口处，用于检测DOC催化器106温度数值，并与电控单元109连接，将检测数据传送到电控单元109 ;压差传感器105，设置于DPF过滤器108进气口与出气口之间，用于检测DPF过滤器108前后压差数值，并与电控单元109连接，将检测数据传送到电控单元109 ；DPF前温度传感器107，设置于DOC催化器106与DPF过滤器108之间，用于检测DPF过滤器108温度数值，并与电控单元109连接，将检测数据传送到电控单元109 ;
[0051]所述电控单元109，采用飞思卡尔汽车级芯片，通过CAN总线与发动机E⑶连接，接收柴油机工况信息。再生过程中，电控单元109根据柴油机工况信息和传感单元采集的数据信息，控制再生开始，计算再生过程中燃油喷射油量数值，并将其发送到喷油单元，控制喷油单元向DOC催化器106喷射燃油，改变发动机排气温度，进而改变DPF过滤器108温度，点燃DPF过滤器108捕集的烟尘颗粒，清除积累的烟尘颗粒，控制再生结束。
[0052]所述喷油单元包括燃油泵101、燃油控制阀102、喷嘴103，与电控单元109电连接，根据电控单元109发送的燃油喷射量，向DOC催化器106中喷入燃油。其中，所述燃油泵101为机械齿轮泵，与油箱和燃油控制阀连接，为向DOC催化器106中喷射燃油提供压力。所述燃油控制阀102为比例调节阀，与电控单元109电连接，接收电控单元109发送的驱动信号，根据电控单元109发送的燃油喷射油量数值，调整阀门打开关断的比例，控制向DOC催化器106喷射的燃油量。所述喷嘴103，设置于发动机排气管路中DOC催化器106上游，用于向DOC催化器106中喷入燃油。DPF再生过程中，在燃油泵101提供压力的作用下，油箱内燃油通过燃油控制阀102，经喷嘴103喷入DOC催化器106，与发动机排气混合雾化，经DOC催化器106氧化产生热量，改变发动机排气温度，进而改变DPF过滤器108温度，点燃DPF过滤器108捕集的烟尘颗粒，清除积累的烟尘颗粒，再生结束。
[0053]请参照图2所示，图2是本发明实施例提供的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法流程图。
[0054]本实施例中DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法包括如下步骤:
[0055]步骤S201:传感单元实时采集DPF系统温度、压力数据信息，并将其传送给电控单元 109。
[0056]DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制系统中，DOC催化器106前进气口处安装DOC前温度传感器104 ；D0C催化器106与DPF过滤器108之间安装DPF前温度传感器107 ；DPF过滤器108进气口和出气口之间安装压力传感器105。DOC前温度传感器104、DPF前温度传感器107、压力传感器105与电控单元109电连接。
[0057]DOC前温度传感器104采集DOC催化器106前温度数值，并将其传送给电控单元109 ；DPF前温度传感器107采集DPF过滤器108前温度数值，并将其传送给电控单元109 ；压力传感器105采集DPF过滤器108前后压差数值，并将其传送给电控单元109。
[0058]步骤S202:电控单元109接收传感单元数据信息和CAN总线传送的柴油机工况信息。
[0059]电控单元109通过CAN总线与发动机E⑶连接，接收柴油机工况信息，同时接收传感单元的数据信息。
[0060]步骤S203:电控单元109判断再生开始条件。
[0061]判断DPF柴油机颗粒过滤系统是否需要进行再生的依据是DPF过滤器108内积累的碳载量。通过压降性能试验，确定DPF过滤器108内载碳量与DPF过滤器108进气口和出气口之间压差的对应关系，得到DPF过滤器108满载和空载时对应的压差数值，从而得到再生开始和再生结束对应的压差数值。另外，随着车辆行驶里程的增加，DPF过滤器108内积累的碳载量也不断增加，根据车速和发动机负荷设置一个合适的里程参数，开始再生。
[0062]电控单元109根据DPF过滤器108压差数值于碳载量对应关系，得到DPF过滤器108满载时对应的压差数值，设置为再生开始压差限值；
[0063]电控单元109根据车速和发动机负荷设置一个合适的里程参数，设置为车辆行驶里程阈值；
[0064]电控单元109比较压力传感器105采集的压差数值与电控单元109设定再生开始压差限值的大小，以及车辆行驶里程数值与电控单元109设定的对应阈值的大小。
[0065]步骤S204:再生开始条件满足。
[0066]电控单元109比较的结果为，压力传感器105采集的压差数值不小于电控单元109设定再生开始压差限值，或车辆行驶里程数值不小于电控单元109设定的对应阈值时，执行步骤S205 ；
[0067]电控单元109比较的结果为，压力传感器105采集的压差数值小于电控单元109设定再生开始压差限值，同时车辆行驶里程数值小于电控单元109设定的对应阈值时，返回步骤S201。
[0068]步骤S205:开始再生，电控单元109判断燃油喷射条件。
[0069]电控单元109将DOC催化器106起燃温度数值设置为DOC催化器106温度阈值；
[0070]电控单元109比较DOC前温度传感器104采集的温度数值与电控单元109设定的对应阈值的大小。
[0071]步骤S206:燃油喷射条件满足。
[0072]电控单元109比较的结果为DOC前温度传感器104采集的温度数值大于电控单元109设定的对应阈值时，执行步骤S207。
[0073]电控单元109比较的结果为DOC前温度传感器104采集的温度数值不大于电控单元109设定的对应阈值时，返回步骤S201。
[0074]步骤S207:电控单元109计算燃油喷射油量数值，并将其发送到喷油单元。
[0075]电控单元109设置目标温度数值，通过开环控制算法加闭环PID控制算法计算出将DPF过滤器108当前温度调整为目标温度所需的燃油喷射油量数值，并将其转化为相应脉宽信号驱动燃油控制阀。
[0076]步骤S208:喷油单元根据电控单元109计算的燃油喷射油量数值向DOC催化器106喷入燃油。
[0077]燃油控制阀102接收电控单元109发送的驱动信号，根据电控单元109发送的燃油喷射油量数值，调整阀门打开关断的比例，控制向DOC催化器106喷射的燃油量，燃油通过喷嘴103喷入DOC催化器106，其中燃油压力由燃油泵101提供；
[0078]步骤S209:电控单元109监控柴油工况信息和传感单元信息。
[0079]DPF柴油机颗粒过滤系统再生过程中，电控单元109实时监控CAN总线通信传送的柴油机工况信息、DOC前温度传感器104、106采集的温度数据信息以及压力传感器105采集的压力数据信息。
[0080]步骤S210:电控单元109判断再生结束条件。
[0081 ] 电控单元109根据DPF过滤器108压差数值于碳载量对应关系，得到DPF过滤器108空载时对应的压差数值，设置为再生结束压差限值；
[0082]电控单元109比较的压力传感器105采集的压差数值与电控单元109设定再生结束压差限值的大小。
[0083]步骤S211:再生结束条件满足。
[0084]电控单元109比较的结果为，压力传感器105采集的压差数值不大于电控单元109设定再生结束压差限值时，执行步骤S212。
[0085]电控单元109比较的结果为，压力传感器105采集的压差数值大于电控单元109设定再生结束压差限值时，返回步骤S205。
[0086]步骤S212:结束再生。
[0087]喷油单元停止喷油，直到下一次再生过程启动。
[0088]本发明的技术方案适合尾气排放不达标车辆的改装，避免对原车进行过多改动，结构简单，布置方便，成本低，可靠性高，并且标定简单，标定周期短，避免机油稀释的风险。
[0089]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【权利要求】
1.一种DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统，其特征在于包括: DOC催化器，设置于发动机排气管路中，用于氧化提高发动机排气温度； DPF过滤器，设置于发动机排气管路中，DOC催化器下游，用于燃烧DPF柴油机颗粒过滤系统捕集的烟尘颗粒； 传感单元，分布于DOC催化器进气口处、DPF过滤器进气口处、DPF过滤器进气口和出气口之间，与电控单元电连接，用于采集DPF柴油机颗粒过滤系统温度、压力数据信息，并将其传送到电控单元； 电控单元，通过CAN总线与发动机ECU连接，接收柴油机工况信息，结合传感单元采集的数据信息，控制再生开始和结束，计算再生过程中燃油喷射油量数值，并将其发送到喷油单元，控制喷油单元喷射燃油； 喷油单元，设置于DOC催化器上游，与电控单元电连接，用于根据电控单元发送的燃油喷射量，向DOC催化器中喷入燃油。
2.根据权利要求1所述的DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统，其特征在于所述传感单元包括: DOC前温度传感器，设置于DOC催化器前进气口处，用于检测DOC催化器温度数值； DPF前温度传感器，设置于DOC催化器与DPF过滤器之间，用于检测DPF过滤器温度数值； DPF压差传感器，设置于DPF过滤器进气口与出气口之间，用于检测DPF过滤器压差数值。
3.根据权利要求2所述的DPF柴油机颗粒过滤系统的再生控制系统，其特征在于所述喷油单元包括: 燃油泵，与燃油控制阀连接，用于提供燃油压力； 燃油控制阀，与电控单元电连接，用于接收电控单元发送的驱动信号，控制燃油喷射量; 喷嘴，设置于发动机排气管路中DOC前进气口处，用于向DOC催化器中喷入燃油。
4.一种DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法，其特征在于包括如下步骤: A、传感单元实时采集DPF柴油机颗粒过滤系统温度、压力数据信息，并将其传送到电控单元； B、电控单元接收传感单元数据信息和CAN通讯传送的柴油机工况信息； C、电控单元判断再生开始条件，若是，则执行步骤D; D、电控单元判断燃油喷射条件，若是，则执行步骤E; E、电控单元计算燃油喷射油量数值，并将其发送到喷油单元； F、喷油单元根据电控单元计算的燃油喷射油量数值向DOC催化器喷射燃油； G、电控单元监控柴油机工况信息和传感单元信息； H、电控单元判断再生结束条件，若是，则执行步骤I; 1、再生结束，喷油单元停止喷油。
5.根据权利要求4所述的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法，其特征在于所述步骤A具体包括: Al:电控单元通过CAN通讯从发动机E⑶接收柴油机工况信息； A2:电控单元接收DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值； A3:电控单元接收DPF前温度传感器采集的DPF过滤器温度数值； A4:电控单元接收DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值。
6.根据权利要求5所述的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法，其特征在于所述步骤C具体包括: Cl:电控单元根据DPF过滤器压差数值于碳载量对应关系，设置再生开始压差阈值； C2:电控单元设置车辆行驶里程对应的阈值； C3:电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不小于电控单元设定的再生开始压差阈值，或车辆行驶里程数值不小于电控单元设定的对应阈值时，启动再生。
7.根据权利要求6所述的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法，其特征在于所述步骤D中判断燃油喷射条件具体包括: 电控单元比较DOC前温度传感器采集的DOC催化器温度数值大于电控单元设定的对应阈值。
8.根据权利要求7所述的DPF柴油机颗粒过滤系统再生控制方法，其特征在于所述步骤H中判断结束再生条件具体包括: 电控单元比较DPF压差传感器采集的DPF过滤器压差数值不大于电控单元设定再生结束压差限值。
【文档编号】F01N3/28GK104481646SQ201410593642
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】臧志成 申请人:凯龙高科技股份有限公司