一种基于PID控制的温度控制装置的制作方法

一种基于pid控制的温度控制装置
技术领域
1.本技术实施例涉及发动机领域，尤其涉及一种基于pid控制的温度控制装置。


背景技术：

2.油机后处理基本采用doc(氧化型催化转化器，diesel oxidation catalyst)、dpf(颗粒捕集器，diesel particulate filter)、scr(选择性催化还原技术，selective catalytic reduction)和asc(动态稳定控制系统，active stability control)配置，后处理温度对温度比较敏感，特别是低温启动，排放超标。
3.在现有技术中，排气温度控制方法多以排气管包裹保温材料、柴油远近后喷相结合，但没有协调好dpf和doc的温度，远近后喷的策略也不够完善，从而导致在发动机运行在温度较低的工况时，排放不能满足法规要求。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种基于pid控制的闭环温度控制装置，用于生成适合发动机工况的工作温度控制策略。
5.本技术提供了一种基于pid控制的尾气排放系统的闭环温度控制装置，包括：
6.发动机主体、温度传感器、压差传感器、排放分析仪、总控制器；
7.所述发动机主体的尾气排放处设有尾气排放系统，所述尾气排放系统包括doc氧化型催化转化器和dpf颗粒捕集器，所述doc前端、所述dpf后端及所述doc和所述dpf之间设有所述温度传感器和所述压差传感器，所述doc前端和所述dpf后端设有排放分析仪的数据获取传感器；
8.所述排放分析仪、所述温度传感器和所述压差传感器获取的数据输入所述总控制器，使得所述总控制器获取用于计算温度控制的数据。
9.可选的，所述发动机主体包括空气进气系统、进气中冷器、egr废气再循环系统中冷器、涡轮增压系统和气缸组。
10.可选的，所述空气进气系统包括空气滤清器和空气流量计，所述空气滤清器的出气端与所述空气流量计的进气端连接，所述空气流量计算的出气端连接所述涡轮增压系统中的第一增压器，所述第一增压器的出气端连接所述进气中冷器的进气端，所述进气中冷器的出气端连接所述气缸组的进气端，所述气缸组的出气端连接所述涡轮增压系统中的第二增压器，所述气缸组与所述第二增压器之间设置egr废气再循环系统，所述egr出气端连接所述egr中冷器，所述第二增压器的出气端连接所述尾气排放系统。
11.可选的，所述总控制器包括数据采集系统、计算机、inca标定系统和ecu电子控制单元。
12.可选的，所述数据采集系统将通过所述排放分析仪、所述温度传感器和压差传感器获取所述计算机进行温度控制计算时的所需数据，在获取后发送至所述计算机，所述计算机对所述数据采集系统采集到的数据进行计算，并将计算结果发送至所述inca标定系统
进行数据标定，并将标定结果发送至所述ecu，使得所述ecu根据所述标定结果对所述尾气排放系统的温度进行调节。
13.可选的，所述egr系统设置单向阀，使得所述气缸组出气端的气体进入egr系统后无法流出。
14.可选的，所述doc进气端与所述doc出气端设置的温度传感器的测量范围为-40至750摄氏度之间，所述温度传感器的额定电阻为200欧姆。
15.可选的，所述温度传感器的导线热保护材料为硅橡胶，所述温度传感器的绝缘体材料为ptfe，所述温度传感器通过5伏直流电进行供电。
16.可选的，所述温度传感器使用的导线为镀镍铜线，所述镀镍铜线的横截面积为0.5平方毫米，所述镀镍铜线的长度为1000毫米。
17.可选的，所述温度传感器的热介质为所述发动机主体排放的废气，所述温度传感器的探头前端位于探测气流的中央，所述探测气流分别为所述doc的进气气流和所述doc的出气气流。
18.从以上技术方案可以看出，本技术通过对doc及dpf的工作温度进行获取，同时通过排放分析仪对doc及dpf的尾气排放情况进行监控，使得总控制器获取到足够的数据进行分析并制定温度控制策略。
附图说明
19.图1为本技术实施例中基于pid控制的温度控制装置一种实施例结构示意图；
20.图2为本技术实施例中基于pid控制的温度控制装置一种实施例的温度传感器局部结构示意图；
21.图3为本技术实施例中基于pid控制的温度控制装置一种实施例的温度传感器局部结构示意图；
22.图4为本技术实施例中基于pid控制的温度控制装置一种实施例的温度传感器总体结构示意图。
具体实施方式
23.在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。
24.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
25.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.此外，在本技术中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所
揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本技术可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本技术所揭示的技术内容涵盖的范围内。
27.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.本技术实施例提供了一种基于pid控制的尾气排放系统的闭环温度控制装置，用于生成适合发动机工况的工作温度控制策略。
29.请参阅图1本技术实施例提供了一种基于pid控制的尾气排放系统的闭环温度控制装置，包括：
30.发动机主体1、温度传感器2、压差传感器3、排放分析仪4、总控制器5；
31.所述发动机主体1的尾气排放处设有尾气排放系统6，所述尾气排放系统包括doc氧化型催化转化器61和dpf颗粒捕集器62，所述doc61前端、所述dpf62后端及所述doc61和所述dpf62之间设有所述温度传感器63和所述压差传感器64，所述doc61前端和所述dpf62后端设有排放分析仪4的数据获取传感器；
32.所述排放分析仪4、所述温度传感器2和所述压差传感器3获取的数据输入所述总控制器5，使得所述总控制器5获取用于计算温度控制的数据。
33.具体的，本技术实施例在发动机工作基本原理的前提下通过增加doc(氧化型催化转化器，diesel oxidation catalyst)与dpf(柴油颗粒捕集器，diesel particulate filter)的温度反馈控制策略，将排气温度控制策略分为内环控制与外环控制两个部分，使用pid对温度进行修正计算，使得后喷油量分配更合理，提高燃油经济性。
34.在实际情况中，排气温度控制通过后喷的喷油量进行控制，而精确计算出发动机当前需求的喷油量必须对车速、外界环境温度、催化器热承受能力的相关曲线，迈普修正，考虑了后喷损失油量，doc升温反馈油量进行综合分析。尾气排放系统主要对发动机运行时产生的尾气进行处理，温度传感器及压差传感器其中，在发动机装配与车辆运行时，其车速、外界环境温度都是在车辆行驶过程中获取的，催化器热承受能力相关曲线在发动机研发过程中数据就已经获取，所以在实际情况中发动机需要获取到精确的计算需求数据来支撑对发动机温度控制的计算。
35.具体的，在发动机的尾气排放系统中设有doc和dpf，doc用于催化氧化物dpf用于吸附固态颗粒，两个组成部分都用于净化发动机产生的尾气，但doc和dpf对于工作温度有较高要求，为保证doc能够更好的对氧化物进行催化，必然需要对其工作温度进行调控，所以在doc的进气端及出气端及dpf的进气端和出气端设置有温度传感器和压差传感器，该温度传感器和压差传感器可以为一体的温度压差传感器，且在尾气排放系统的总进气端和出气端分别设有排放分析仪的感应触点，使得排放分析仪可以通过触点获取进气端和出气端的废气状态数据，并将该状态反馈给数据采集系统，使得计算机可以通过数据采集系统提供的数据对尾气排放系统的温度进行合理的调控。
36.可选的，所述发动机主体1包括空气进气系统11、进气中冷器12、egr废气再循环系
统中冷器13、涡轮增压系统14和气缸组15。
37.具体的，发动机主体至少需要满足包含空气进气系统、进气中冷器、egr废气再循环系统中冷器、涡轮增压系统和气缸组组成的一个完整的发动机主体，其中空气进气系统用于吸入空气，使得空气作为助燃剂流入气缸。
38.可选的，所述空气进气系统11包括空气滤清器111和空气流量计112，所述空气滤清器111的出气端与所述空气流量计112的进气端连接，所述空气流量计112的出气端连接所述涡轮增压系统14中的第一增压器141，所述第一增压器141的出气端连接所述进气中冷器12的进气端，所述进气中冷器12的出气端连接所述气缸组15的进气端，所述气缸组15的出气端连接所述涡轮增压系统14中的第二增压器142，所述气缸组15与所述第二增压器142之间设置egr废气再循环系统7，所述egr出气端连接所述egr中冷器13，所述第二增压器142的出气端连接所述尾气排放系统6。
39.具体的，在空气进入发动机之前，需要通过空气滤清器对空气进行净化，并经过空气流量计对进入发动机的空气进行计量后通入第一增压器，第一增压器主要对进入发动机的空气产生作用，第二增压器则是对排处发动机主体的废气产生作用。
40.在空气进入发动机主体后，会先经过涡轮增压系统的第一增压器进行增压，为防止经过涡轮增压系统的空气过热，在空气进入气缸前，会先经过进气中冷器进行冷却，进气中冷器同向气缸的管道中设置单向阀，使得空气只能进入不能回流。
41.经过气缸燃烧产生的废气会经过增压器排入尾气排放系统后排出发动机，为避免能源浪费，在废气排出气缸的时候会油气分离器，使得未完全燃烧的能源通过废气再循环系统重新进入气缸，废气再循环系统一端连接气缸的出气端，另一端设置在进气中冷器与气缸连接的管道中设置的单向阀后端，在进入气缸之前，分离后的废气会经过egr中冷器进行冷却。
42.可选的，所述总控制器5包括数据采集系统51、计算机52、inca标定系统53和ecu电子控制单元54。
43.在实际情况中，总控制器的作用是计算和执行尾气排放系统的温度控制方案，其中，数据采集系统用于获取计算机计算时需要从发动机获取的发动机运行参数，计算机用于对获取到的参数进行分析计算从而获取尾气排放系统的温度调整方案，inca标定系统用于修正发动机生成的温度调整方案，ecu则是车载电脑，用于执行修正后的温度调整方案。
44.可选的，所述数据采集系统51将通过所述排放分析仪4、所述温度传感器2和压差传感器3获取所述计算机进52行温度控制计算时的所需数据，在获取后发送至所述计算机52，所述计算机52对所述数据采集系统51采集到的数据进行计算，并将计算结果发送至所述inca标定系统53进行数据标定，并将标定结果发送至所述ecu54，使得所述ecu54根据所述标定结果对所述尾气排放系统的温度进行调节。
45.具体的，总控制器中的所有模块主要进行数据通信连接，在数据采集系统获取到排放分析仪和温度传感器及压差传感器反馈的数据之后，该数据采集系统会将获取到的数据发送至计算机，使得计算机的以根据获取到的数据对尾气排放系统的温度进行计算，在得到计算结果后，将结果发往inca进行标定，最后将标定的结果发送至ecu是的ecu可以通过该结果对尾气排放系统的温度进行调整。
46.可选的，所述egr系统7设置单向阀，使得所述气缸组15出气端的气体进入egr系统
7后无法流出。
47.具体的，为避免进入egr的气体回流泄漏导致能源的浪费，在egr系统的进气端设有一单向阀。
48.所述doc61进气端与所述doc61出气端设置的温度传感器63的测量范围为-40至750摄氏度之间，所述温度传感器63的额定电阻为200欧姆。
49.具体的，摄于doc进气端及doc出气端的温度传感器主要用于感应doc的温度，该温度传感器的测量范围为-40至750摄氏度，额定电阻为200欧姆，在该量程下的温度传感器可以适应发动机在极端环境下的温度感应。
50.请参阅图2及图3，所述温度传感器63的导线热保护材料为硅橡胶，所述温度传感器的绝缘体材料为ptfe，所述温度传感器通过5伏直流电进行供电。
51.具体的，温度传感器需要通过导线进行供电，但温度传感器的工作环境恶劣，导线在连接温度传感器是需要覆盖热保护材料，为防止高温情况下导线漏电影响温度传感器的公祖，在温度传该其的外部也会附着上绝缘体材料ptfe，在实际情况中，温度传感器的额定店楼是5v。
52.可选的，所述温度传感器63使用的导线为镀镍铜线，所述镀镍铜线的横截面积为0.5平方毫米，所述镀镍铜线的长度为1000毫米。
53.具体的，温度的传感器的导线为镀镍铜线，镀镍铜线和裸铜线在温度和电性能上几乎没有去区别，他们区别在于镀镍层在空气中的稳定性很高，镀镍铜线的横截面积为0.5平方毫米，其长度为1000毫米。
54.可选的，所述温度传感器63的热介质为所述发动机主体排放的废气，所述温度传感器的探头前端位于探测气流的中央，所述探测气流分别为所述doc的进气气流和所述doc的出气气流，故温度传感器的探头不能位于死区。
55.具体的，温度传感器的触点摄于doc的进气端及出气端，使其感应温度的介质为发动机主体排放的废气，通过废气温度对doc及pdf的工作温度进行测量。
56.从以上技术方案可以看出，本技术通过对doc及dpf的工作温度进行获取，同时通过排放分析仪对doc及dpf的尾气排放情况进行监控，使得总控制器获取到足够的数据进行分析并制定温度控制策略。
57.需要说明的是，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。