本发明涉及非道路农机dpf再生控制技术领域，尤其涉及一种用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统。
背景技术：
非道路柴油机尤其是非道路农用柴油机(非道路农机)已成为我国最大的石油消耗用户群和排放污染源之一。据统计，非道路柴油机污染物年排放总量几乎相当于道路用车的年排放总量。随着非道路柴油机排放法规的不断升级，目前非道路柴油机国四阶段排放控制要求，hc和co转化效率大于90％，颗粒物pm降低85％。针对农用柴油机低速、大扭矩、高振动、高冲击的环境，研发适合农机特点的壁流式dpf后处理系统，壁流式dpf过滤效率达到95％以上。采用dpf技术的挑战在于需要将排气温度升高到合理的温度(不带催化剂涂层为600-650℃,带催化剂涂层为550-650℃)，保证在低温和瞬态工况下，颗粒捕集器(dpf)能够很好的再生。柴油机燃烧器dpf再生方式包括主动再生方式和被动再生方式，被动再生方式不需要额外的能量提供进行碳烟的燃烧，主动再生方式需要额外的能量提供或者柴油机排气温度控制实现dpf颗粒捕集器的温度控制。采用doc+dpf后处理技术方案是有效的颗粒捕集和再生方案，doc催化器可以通过hc氧化化学放热方式提高排气温度，同时降低hc和co排放，提高no转化为no2的效率，并且清除一部分灰分物质。通过精确控制hc喷射量，可以将dpf催化器维持比较高的温度。但是采用doc催化器主要挑战为doc催化剂的起燃温度。一般需要将doc催化器温度加热到300℃，才能够实现hc高转化效率。针对燃烧器dpf系统，涉及到复杂的空气、燃油喷射和点火系统，在dpf再生过程中，保持恒定的再生温度和低排放是比较大的技术挑战。
技术实现要素：
本发明的目的在于通过一种用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统，该系统包括柴油机、低温燃烧器、doc催化器、cdpf催化转化器、燃油电磁泵、燃油喷嘴、颗粒控制器、燃油箱、压差传感器、排温传感器以及报警指示灯；所述柴油机与低温燃烧器连接；所述低温燃烧器通过点火器连接颗粒控制器；所述doc催化器与低温燃烧器、cdpf催化转化器连接；所述燃油电磁泵通过燃油喷嘴连接低温燃烧器；所述doc催化器连接cdpf催化转换器；所述颗粒控制器与压差传感器、排温传感器、报警指示灯连接；所述压差传感器连接cdpf催化转化器；所述排温传感器连接doc催化器、cdpf催化转化器。
特别地，所述低温燃烧器包括辅助空气系统、燃油供给系统、空气燃油混合系统、点火系统、燃烧室及电控系统。
特别地，所述辅助空气系统根据柴油机排气流量、排气温度、氧含量确定输入辅助空气的大小；其中，所述辅助空气通过电子控制压缩气泵产生或者整车制动空气泵产生。
特别地，所述燃油供给系统包括燃油计量电磁泵、计量电磁阀任一种。
特别地，所述空气燃油混合系统包括燃油雾化和空气混合室，保证空气、燃油均匀混合。
特别地，所述点火系统用于在正确的时机进行燃料供给，保证燃油迅速燃烧；电控系统通过合理的再生温度闭环控制算法，实现混合气燃烧温度达到再生温度，保证颗粒物能够点燃，实现dpf安全、可靠再生。
特别地，所述电控系统包括传感器、执行器和电控单元(aftertreatmentcontrolunit，acu)；所述电控单元决定燃油、空气量的配比关系。
特别地，所述低温燃烧器的控制状态包括燃烧器停止工作状态、燃烧器点火工作状态、燃烧器再生温度工作状态、燃烧器过温控制状态；其中，每一种所述工作状态都有自己的控制目标和控制策略。
特别地，所述每一种所述工作状态都有自己的控制目标和控制策略，具体包括：一、燃烧器停止工作状态是燃烧器关闭状态，这个状态决定dpf系统再生请求和系统电气零部件诊断功能；二、燃烧器点火工作状态为当cdpf催化器请求再生时，燃烧器将点燃预设比例的燃油，维持火焰预设时间，燃烧器点火成功是非常关键的，否则会导致点火不成功导致hc排放增大，优选的点火过程是维持火焰持续稳定燃烧并且hc排放滑移最小；燃烧器点火成功受空气、燃油混合程度影响；三、燃烧器再生温度工作状态视控制排气温度到目标再生温度；依靠dpf再生请求，目标温度设定有不同的目标温度和斜率；低温燃烧器根据柴油机不同工况控制空气和燃油比例，达到目标再生温度；同时低温燃烧器由于空气供给系统的限值和火焰燃烧的稳定性将影响控制效果，辅助空气系统受限于流量设计的范围和动力学响应，将导致空气量的不足，从而影响火焰燃烧的稳定性；控制优选的燃油和空气比例，维持火焰在瞬态工况下的燃烧的稳定性；四、燃烧器过温控制状态下燃油会立即断油，从而阻止过温现象发生；在cdpf催化器再生过程中，当碳载量大于设定值时，随着碳颗粒的氧化会产生热量，当柴油机在再生过程中进入怠速工况时，cdpf催化器出口温度会急剧升高，燃烧器过温控制状态下要立即切断燃油从而阻止再生继续发生；当cdpf催化器温度降低到预设范围时，低温燃烧器将从燃烧器点火工作状态切换到燃烧器再生温度工作状态，进行再生温度闭环控制。
特别地，所述用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统的柴油机dpf模拟输入信号包括低温加热器温度传感器、cdpf催化器前排温传感器、cdpf催化器后排温传感器、cdpf催化器压差传感器、燃油喷射压力传感器的输出信号；dpf数字开关信号包括点火钥匙开关信号、dpf驻车怠速再生请求信号、故障诊断开关信号；执行驱动功能包括dpf燃油喷射计量喷射阀、燃油加热驱动棒、故障灯指示、输油泵驱动电机；其中，所述燃油加热驱动棒用于产生燃油加热雾化所需要的热量；供电部分包括蓄电池、电源模块。
本发明提出的用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统提高dpf催化器再生温度控制精度，采用前馈控制和闭环控制结合的控制策略，在各种柴油机工况下，能够将dpf催化器入口实际温度与目标再生温度误差会控制在25℃以内。本发明能够将排气温度升高到合理的温度(不带催化剂涂层为600-650℃,带催化剂涂层为550-650℃)，保证在低温和瞬态工况下，dpf催化器能够很好的再生。针对燃烧器dpf系统，在dpf催化器再生过程中，保持恒定的再生温度和低排放。本发明通过合理的空气、燃油、点火零部件，通过控制策略和诊断系统，实现了dpf催化器安全可靠再生，满足非道路农用柴油机的使用要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统结构示意图。
具体实施方式
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。
请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统结构示意图。
本实施例中用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统具体包括柴油机101、低温燃烧器102、doc催化器103、cdpf催化转化器104、燃油电磁泵105、燃油喷嘴106、颗粒控制器107、燃油箱108、压差传感器109、排温传感器110以及报警指示灯111；所述柴油机101与低温燃烧器102连接；所述低温燃烧器102通过点火器连接颗粒控制器107；所述doc催化器103与低温燃烧器102、cdpf催化转化器104连接；所述燃油电磁泵105通过燃油喷嘴106连接低温燃烧器102；所述doc催化器103连接cdpf催化转换器；所述颗粒控制器107与压差传感器109、排温传感器110、报警指示灯111连接；所述压差传感器109连接cdpf催化转化器104；所述排温传感器110连接doc催化器103、cdpf催化转化器104。
非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统是通过燃油和氧气进行混合、稳态湍流、燃烧进行能量释放和升温的。在一个燃烧器系统里面，燃油蒸汽和氧气进行混合、点火后形成火焰。燃烧器系统需要更高浓度的氧气，通常测试发现，低于14％的氧含量会导致燃烧火焰传播问题。需要如此高浓度的氧气，因此需要额外的空气供给系统。当排气中的氧气不够时，额外的空气供给系统用于将空气压缩吹到燃烧器里面。燃烧器dpf系统针对农用柴油机101低温和瞬态工况是非常有效的技术方案。在农用柴油机101怠速工况、低转速小负荷工况、城市瞬态工况下，都是可以进行升温功能进行dpf再生控制。采用低温微型燃烧器+doc+cdpf后处理技术方案，可以实现低温燃烧器102的迅速升温、doc催化器103的二次升温，实现dpf催化器的再生温度管理。同时doc催化器103可以实现no-no2的转化，实现dpf催化器的被动再生控制。
在本实施例中所述低温燃烧器102包括辅助空气系统、燃油供给系统、空气燃油混合系统、点火系统、燃烧室及电控系统。所述辅助空气系统根据柴油机101排气流量、排气温度、氧含量确定输入辅助空气的大小；高转速、低负荷工况通常需要最大的空气量满足再生温度控制要求。其中，所述辅助空气通过电子控制压缩气泵产生或者整车制动空气泵产生。
所述燃油供给系统包括燃油计量电磁泵、计量电磁阀任一种。燃油供给系统提供精确的柴油燃料输送到燃烧器里面，进行燃烧温度的控制。燃油供给量要能够满足非道路柴油机各种排气流量、排气温度条件下的需求。所述空气燃油混合系统包括燃油雾化和空气混合室，保证空气、燃油均匀混合。燃油和空气混合装置对于良好的火焰燃烧和doc催化器103的快速起燃是至关重要的。
所述点火系统用于在正确的时机进行燃料供给，保证燃油迅速燃烧；电控系统通过合理的再生温度闭环控制算法，实现混合气燃烧温度达到再生温度，保证颗粒物能够点燃，实现dpf安全、可靠再生。所述电控系统包括传感器、执行器和电控单元(aftertreatmentcontrolunit，acu)；所述电控单元决定燃油、空气量的配比关系。燃烧器dpf系统最复杂、最关键是电控单元。电控单元系统必须同时控制空气和燃油供给装置，满足柴油机101各种工况的再生温度需求，保持火焰稳定性和安全运行。在满足排放需求下，实现各种瞬态条件下再生温度控制。本发明通过开发基于软件在环模型和硬件再环模型，实现燃烧器基于模型开发方式，降低研发周期和费用，是目前通用的开发模式。
所述低温燃烧器102的控制状态包括燃烧器停止工作状态、燃烧器点火工作状态、燃烧器再生温度工作状态、燃烧器过温控制状态；其中，每一种所述工作状态都有自己的控制目标和控制策略。所述每一种所述工作状态都有自己的控制目标和控制策略，具体包括：一、燃烧器停止工作状态是燃烧器关闭状态，这个状态决定dpf系统再生请求和系统电气零部件诊断功能；二、燃烧器点火工作状态为当cdpf催化器请求再生时，燃烧器将点燃预设比例的燃油，维持火焰预设时间，燃烧器点火成功是非常关键的，否则会导致点火不成功导致hc排放增大，优选的点火过程是维持火焰持续稳定燃烧并且hc排放滑移最小；燃烧器点火成功受空气、燃油混合程度影响；三、燃烧器再生温度工作状态视控制排气温度到目标再生温度；依靠dpf再生请求，目标温度设定有不同的目标温度和斜率；低温燃烧器102根据柴油机101不同工况控制空气和燃油比例，达到目标再生温度；同时低温燃烧器102由于空气供给系统的限值和火焰燃烧的稳定性将影响控制效果，辅助空气系统受限于流量设计的范围和动力学响应，将导致空气量的不足，从而影响火焰燃烧的稳定性；控制优选的燃油和空气比例，维持火焰在瞬态工况下的燃烧的稳定性；四、燃烧器过温控制状态下燃油会立即断油，从而阻止过温现象发生；在cdpf催化器再生过程中，当碳载量大于设定值时，随着碳颗粒的氧化会产生热量，当柴油机101在再生过程中进入怠速工况时，cdpf催化器出口温度会急剧升高，燃烧器过温控制状态下要立即切断燃油从而阻止再生继续发生；当cdpf催化器温度降低到预设范围时，低温燃烧器102将从燃烧器点火工作状态切换到燃烧器再生温度工作状态，进行再生温度闭环控制。
在本实施例中所述用于非道路农机的燃烧器dpf再生控制与诊断系统的柴油机dpf模拟输入信号包括低温加热器温度传感器、cdpf催化器前排温传感器110、cdpf催化器后排温传感器110、cdpf催化器压差传感器109、燃油喷射压力传感器的输出信号；dpf数字开关信号包括点火钥匙开关信号、dpf驻车怠速再生请求信号、故障诊断开关信号；执行驱动功能包括dpf燃油喷射计量喷射阀、燃油加热驱动棒、故障灯指示、输油泵驱动电机；其中，所述燃油加热驱动棒用于产生燃油加热雾化所需要的热量；供电部分包括蓄电池、电源模块。
本发明的技术方案提高dpf催化器再生温度控制精度，采用前馈控制和闭环控制结合的控制策略，在各种柴油机工况下，能够将dpf催化器入口实际温度与目标再生温度误差会控制在25℃以内。本发明能够将排气温度升高到合理的温度(不带催化剂涂层为600-650℃,带催化剂涂层为550-650℃)，保证在低温和瞬态工况下，dpf催化器能够很好的再生。针对燃烧器dpf系统，在dpf催化器再生过程中，保持恒定的再生温度和低排放。本发明通过合理的空气、燃油、点火零部件，通过控制策略和诊断系统，实现了dpf催化器安全可靠再生，满足非道路农用柴油机的使用要求。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。