一种强化DPF被动再生能力的发动机控制方法及系统与流程

一种强化dpf被动再生能力的发动机控制方法及系统
技术领域
1.本发明属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种强化dpf被动再生能力的发动机控制方法及系统。尤其是涉及安装后处理的柴油机的燃烧模式控制。


背景技术：

2.随着排放法规的升级，氮氧化物限值进一步加严，对后处理系统净化效率提出来更高的要求，中重型柴油机国四和国五后处理系统只采用了scr系统就可以满足法规要求，而国六后处理系统相比国四国五后处理系统进行了升级换代，采用催化氧化器(doc) 颗粒过滤器(dpf) 选择性氧化还原器(scr)的后处理系统。
3.为降低重型车辆的颗粒排放，2021年7月1日起全国实现国六a阶段的排放法规标准，颗粒排放限值在国五排放法规的基础上进一步缩小。为满足国六阶段的排放法规要求，发动机排气管上必须安装dpf，用于降低发动机颗粒排放。dpf载体为蜂窝状结构，上面有很多过滤小孔，孔的平均大小为10～30um。壁流式dpf可以非常有效的去除碳颗粒和金属颗粒(包括直径小于100nm的细小颗粒)，在宽范围的发动机运行工况，其去除颗粒质量的效率大于95％，去除颗粒数目的效率大于99％，而且其机械耐久性和热耐久性比较好。有些dpf也可以降低hc85％～95％，co 50％～90％，因此，dpf的使用被认为是唯一可以满足越来越严格pm要求的柴油后处理技术。
4.dpf过滤过程中，碳颗粒会聚集在dpf的过滤壁上，从而减小气体的流通面积，从而导致发动机的排气背压升高，排气背压升高到一定程度，发动机的工作会出现明显恶化，影响到燃油经济性和动力性，因此需要及时除去沉积的微粒，才能使得发动机恢复正常工作。除去dpf内沉积颗粒的方法就叫做dpf再生。
5.dpf再生方式可分为被动再生和主动再生。被动再生主要是指不需要外部干预的再生方式，利用no2或o2和碳烟在过滤载体表面的低温燃烧反应的一种再生方式。主动再生即通过外加能量使滤芯进行再生的方式。它利用外部热源使积存在过滤体内的颗粒物升温、自燃，以减少过滤体内的颗粒物。车用柴油机上常用的就是通过喷油来提升排气温度。
6.现有技术方案是采用缸内后喷燃油或者碳氢喷射系统将燃油喷入到排气管内容，在doc上氧化放热提高排气温度到500℃以上，高温下o2和碳可以发生氧化反应生成co2，从而将dpf内部的碳烧掉。现有技术的不足时需要缸内后喷或者往排气管内喷射燃油提高排气温度，增加燃油消耗量，同时排气温度过高会导致后处理系统热老化降低寿命，而且高温排气容易导致失火事故。


技术实现要素：

7.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种强化dpf被动再生能力的发动机控制方法及系统。
8.本发明采用的技术方案是：一种强化dpf被动再生能力的发动机控制方法，包括以下步骤：
9.s1：当发动机符合以下工况时，进行dpf碳载量的判断：
10.(1)、发动机废气流量q大于设定值q0；
11.(2)、发动机控制模式不是dpf主动再生模式；
12.(3)、发动机废气流量的变化速率δ小于设定值a0；
13.(4)、dpf压差传感器无故障；
14.(5)、发动机排气温度t大于设定值t0；
15.s2：根据发动机废气流量q和dpf压差传感器测量值p读取二维map得到dpf碳载量预测值m；
16.s3：若dpf碳载量预测值m高于设定值m0，则进入dpf被动再生强化模式，通过增加原机nox排放和提高发动机排气温度t来提高dpf被动再生速率，将dpf内部的碳载量反应掉。
17.a0的范围是100～500kg/(h.s)；q0的范围是10～200kg/h；t0的范围是150～300℃；m0的范围是0.5～5g/l。
18.dpf被动再生强化模式控制方法包括提高高压共轨系统的轨压。让缸内燃烧更充分，提高发动机的原机nox排放。
19.dpf被动再生强化模式控制方法包括关小egr开度。减少egr率，改善发动机缸内燃烧，提高发动机的原机nox排放。
20.dpf被动再生强化模式控制方法包括关小节气门开度。从而减小发动机的缸内空燃比，减少废气散热，提高发动机排温。
21.dpf被动再生强化模式控制方法包括关闭排气蝶阀的开度。增加发动机排气背压，提高发动机排温。
22.dpf被动再生强化模式控制方法包括通过控制电磁阀的开启时间来控制主喷正时。
23.一种强化dpf被动再生能力的发动机控制系统，包括
24.发动机废气流量传感器，用于采集发动机废气流量q信号；
25.dpf压差传感器，用于采集dpf压差信号；
26.温度传感器，用于采集发动机排气温度信号；
27.控制模块，用于根据发动机废气流量q和dpf压差传感器测量值p读取二维map得到dpf碳载量预测值m；若dpf碳载量预测值m高于设定值m0，则进入dpf被动再生强化模式，通过增加原机nox排放和提高发动机排气温度t来提高dpf被动再生速率，将dpf内部的碳载量反应掉。
28.当发动机符合以下工况时，进行dpf碳载量的判断：
29.(1)、发动机废气流量q大于设定值q0；
30.(2)、发动机控制模式不是dpf主动再生模式；
31.(3)、发动机废气流量的变化速率δ小于设定值a0；
32.(4)、dpf压差传感器无故障；
33.(5)、发动机排气温度t大于设定值t0。
34.a0的范围是100～500kg/(h.s)；q0的范围是10～200kg/h；t0的范围是150～300℃；m0的范围是0.5～5g/l。
35.上述方案中，发动机废气流量q＝油耗q1 进气流量q2，油耗q1通过喷油器计量得到，进气流量q2通过传感器测量得到。
36.发动机运行有很多控制模式，每种控制模式下都有控制参数，发动机运行过程中需要根据控制参数来控制发动机上的执行器，从而确保发动机按照设定的要求运转。在不同的控制模式下，根据转速和扭矩读取不同的控制参数。设定模式指ecu设定的发动机控制模式。
37.dpf主动再生模式是发动机控制模式的一种，通过缸内后喷或者排气管内喷油来提高排气温度，将dpf内部的碳烧掉。
38.dpf被动再生强化模式是发动机控制模式的一种，通过增加原机nox排放和提高发动机排气温度t来提高dpf被动再生速率，将dpf内部的碳载量反应掉。
39.本发明根据车辆运行工况进行dpf碳载量的判断，若dpf碳载量高于设定值，则进入dpf被动再生强化模式。通过提高排气温度到220～450℃且提高原机nox排放的方法，来提高dpf的被动再生速率，将dpf内部的碳载量通过nox氧化掉，从而降低dpf内部的碳载量，使得dpf恢复到正常状态。不需要额外喷射燃油将排气温度提高到500℃以上进行dpf再生。
附图说明
40.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。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。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.如图1所示，本发明一种强化dpf被动再生能力的发动机控制方法，包括以下步骤：
44.s1：当发动机符合以下工况时，进行dpf碳载量的判断：
45.(1)、发动机废气流量q大于设定值q0；
46.(2)、发动机控制模式不是dpf主动再生模式；
47.(3)、发动机废气流量的变化速率δ小于设定值a0；
48.(4)、dpf压差传感器无故障；
49.(5)、发动机排气温度t大于设定值t0；
50.s2：根据发动机废气流量q和dpf压差传感器测量值p读取二维map得到dpf碳载量预测值m；
51.s3：若dpf碳载量预测值m高于设定值m0，则进入dpf被动再生强化模式，通过增加原机nox排放和提高发动机排气温度t来提高dpf被动再生速率，将dpf内部的碳载量反应掉。
52.a0的范围是100～500kg/(h.s)；q0的范围是10～200kg/h；t0的范围是150～300℃；
m0的范围是0.5～5g/l。
53.dpf被动再生强化模式控制方法包括提高高压共轨系统的轨压。让缸内燃烧更充分，提高发动机的原机nox排放。
54.dpf被动再生强化模式控制方法包括关小egr开度。减少egr率，改善发动机缸内燃烧，提高发动机的原机nox排放。
55.dpf被动再生强化模式控制方法包括关小节气门开度。从而减小发动机的缸内空燃比，减少废气散热，提高发动机排温。
56.dpf被动再生强化模式控制方法包括关闭排气蝶阀的开度。增加发动机排气背压，提高发动机排温。
57.dpf被动再生强化模式控制方法包括通过控制电磁阀的开启时间来控制主喷正时。
58.一种强化dpf被动再生能力的发动机控制系统，包括
59.发动机废气流量传感器，用于采集发动机废气流量q信号；
60.dpf压差传感器，用于采集dpf压差信号；
61.温度传感器，用于采集发动机排气温度信号；
62.控制模块，用于根据发动机废气流量q和dpf压差传感器测量值p读取二维map得到dpf碳载量预测值m；若dpf碳载量预测值m高于设定值m0，则进入dpf被动再生强化模式，通过增加原机nox排放和提高发动机排气温度t来提高dpf被动再生速率，将dpf内部的碳载量反应掉。
63.当发动机符合以下工况时，进行dpf碳载量的判断：
64.(1)、发动机废气流量q大于设定值q0；
65.(2)、发动机控制模式不是dpf主动再生模式；
66.(3)、发动机废气流量的变化速率δ小于设定值a0；
67.(4)、dpf压差传感器无故障；
68.(5)、发动机排气温度t大于设定值t0。
69.a0的范围是100～500kg/(h.s)；q0的范围是10～200kg/h；t0的范围是150～300℃；m0的范围是0.5～5g/l。
70.上述方案中，发动机废气流量q＝油耗q1 进气流量q2，油耗q1通过喷油器计量得到，进气流量q2通过传感器测量得到。
71.如下表所示：横坐标是dpf压差传感器测量值p(kpa)，纵坐标是发动机废气流量q(kg/h)，map值为dpf碳载量预测值m(g/l)：
[0072] 300600900120015001800210020.90.80.70.60.60.50.541.11.00.90.80.70.60.661.41.31.11.00.90.80.781.71.61.41.31.11.00.9102.32.01.81.71.51.31.2122.72.42.22.01.81.61.4143.22.92.62.42.11.91.7
163.83.43.12.82.52.22.0184.94.43.93.53.22.92.6
[0073]
应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
[0074]
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
[0075]
用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
[0076]
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
[0077]
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。