基于制动能回收的DPF补气再生系统及补气再生方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于制动能回收的DPF补气再生系统及补气再生方法。该系统包括发动机电子控制单元、制动能回收装置和DPF补气再生装置。该方法在减速断油和制动过程中，对制动能回收装置的电控排气管蝶阀和电控压缩空气充气阀进行控制，使制动能回收装置能在制动过程中及时启动并在适当的时刻结束回收过程。在达到DPF再生条件时，启动DPF补气再生装置，并根据压缩空气瓶中的气体压力准确判断补充空气的供给方式和供给时间；并根据排气条件，控制DPF再生柴油喷射器的喷射时刻和脉宽。

【技术实现步骤摘要】
基于制动能回收的DPF补气再生系统及补气再生方法
本专利技术涉及柴油机发动机领域，具体是一种基于制动能回收的DPF补气再生系统及补气再生方法。
技术介绍
为满足严格排放法规的排放限制，目前柴油发动机普遍需要配置柴油机微粒捕集器(DieselParticulateFilter，DPF)来降低碳烟排放。然而，在柴油发动机长时间运行后，产生的碳烟颗粒会在DPF中沉积，对发动机的顺畅排气产生阻碍，增加发动机的燃油消耗，同时DPF对碳烟的过滤效率也会显著降低，严重影响发动机的排放性能。因此，在发动机运行过程中需要及时并且高效率的对DPF进行再生。目前比较常用的一种DPF再生方法为DOC辅助DPF再生法，即DPF需要再生时，在柴油机氧化催化器(DieselOxidationCatalyst，DOC)前的排气管中喷入适量的柴油，柴油在DOC中氧化后产生热量，使排气温度达到DPF的再生起燃点，完成再生过程。采用此种再生方法时，为保证柴油、排气中的未燃和部分燃烧排放物、DPF中碳烟颗粒以及氨泄露催化器(Ammoniaslipcatalyst，ASC)中氨气的充分氧化，需要根据工况在排气系统中补充一部分新鲜空气。另外，根据国内外研究可知，对于运行在城市工况下的车辆，发动机制动的能量占比较大。文献中数据表明，制动能可占车辆牵引力能量的55％左右。如果能对制动能进行合理的回收和利用，有利于提高发动机运行过程中的经济性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于制动能回收的DPF补气再生系统及补气再生方法。本专利技术解决所述系统技术问题的技术方案是，提供一种基于制动能回收的DPF补气再生系统，包括DOC后温度传感器、DPF后温度传感器和ASC后氧传感器；其特征在于该系统还包括发动机电子控制单元、制动能回收装置和DPF补气再生装置；所述制动能回收装置包括压缩空气瓶、压力检测装置、电控排气管蝶阀和电控压缩空气充气阀；所述DPF补气再生装置包括电控增压空气旁通阀、补气装置前温度传感器、补气装置前氧传感器、新鲜空气/排气混合器、补气装置后温度传感器、补气装置后氧传感器、DPF再生柴油喷射器、补气加热装置、补气温度传感器、电控压缩空气供给阀、电控压缩空气调压阀和电控压缩空气切断阀；柴油发动机的排气管道上安装有电控排气管蝶阀；电控压缩空气充气阀安装于压缩空气瓶的充气管道上，压缩空气瓶的充气管道的引出位置位于柴油发动机的排气管道口与电控排气管蝶阀之间；压缩空气瓶上安装有压力检测装置；所述电控压缩空气切断阀安装于压缩空气瓶的出气管道处；所述压缩空气瓶的出口管道依次通过电控压缩空气切断阀和电控压缩空气调压阀分别与补气加热装置和涡轮增压器连接；电控增压空气旁通阀安装在压缩空气瓶与涡轮增压器连接的管道上；电控压缩空气供给阀安装在压缩空气瓶与补气加热装置连接的管道上；所述补气加热装置的进口处安装有补气温度传感器；所述补气加热装置的出口连接新鲜空气/排气混合器；新鲜空气/排气混合器和DPF再生柴油喷射器均安装在柴油发动机的排气管道上；新鲜空气/排气混合器安装于DPF再生柴油喷射器之前；所述新鲜空气/排气混合器的进口管道上依次安装有补气装置前温度传感器和补气装置前氧传感器；新鲜空气/排气混合器的出口管道上依次安装有补气装置后温度传感器和补气装置后氧传感器。本专利技术解决所述方法技术问题的技术方案是，提供一种基于制动能回收的DPF补气再生方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1，发动机电子控制单元通过油门踏板信号判断断油制动过程的开始；油门开度为零时，判断制动开始，关闭电控排气管蝶阀，打开电控压缩空气充气阀，开始充气过程；在转速低于阈值或油门信号开始出现非零数值后，判断制动过程结束，打开电控排气管蝶阀，关闭电控压缩空气充气阀；步骤2，发动机在运行过程中，发动机电子控制单元实时检测DPF的前后压差，并判断DPF两端压差与阀值的大小关系，小于阀值时不启动再生过程；当DPF两端压差大于阀值时，启动再生过程，并首先判断压缩空气瓶中压力与排气压力的差值与阀值的大小关系；步骤3，若压缩空气瓶中压力与排气压力的差值高于阀值时，发动机电子控制单元控制电控压缩空气切断阀和电控压缩空气供给阀打开，首先根据补气装置前氧传感器、补气装置前温度传感器、排气流量、涡轮后压力的数值和前期标定MAP图对电控压缩空气调压阀的调压数值、电控压缩空气供给阀和电控压缩空气切断阀的关闭时刻进行控制；若压缩空气瓶中压力与排气压力的差值低于阀值时，电控压缩空气供给阀关闭，电控增压空气旁通阀打开，根据增压后空气压力、补气装置前氧传感器、补气装置前温度传感器、排气流量、排气涡轮后压力的数值和前期标定MAP图对电控增压空气旁通阀的关闭时刻进行调节；步骤4，实时检测补气温度传感器的温度数值和补气装置前温度传感器的数值，根据压力检测装置检测到的压力、排气压力、补气温度传感器的数值对排气温度是否满足要求进行预判；步骤5，若排气温度不满足要求，根据DOC后温度传感器、DPF后温度传感器、ASC后氧传感器和前期标定MAP图对补气加热装置的开启关闭以及加热强度进行控制；若预判排气温度满足要求，则不启动补气加热装置；步骤6，根据补气装置后温度传感器的信号、排气流量信号和前期标定MAP图对DPF再生柴油喷射器的喷射时刻和喷射持续期进行调节；步骤7，在DPF再生装置运行过程中检测补气装置后温度传感器、DOC后温度传感器和DPF后温度传感器的温度数值，根据三者的温度反馈进行补气加热装置的闭环反馈调节；步骤8，然后根据补气装置后氧传感器和ASC后氧传感器的反馈数值对电控压缩空气调压阀的调压数值、电控压缩空气供给阀的开启关闭时刻、电控增压空气旁通阀的开启关闭时刻进行闭环反馈调节。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)通过制动能回收装置和DPF补气再生装置，同时实现制动能回收、能量利用率的提高和向排气后处理装置提供氧气使得DPF高效率再生。(2)制动能回收装置将回收的制动能以压缩空气的形式保存，将制动过程中回收的压缩空气用于DPF的再生补气，既可以实现能量回收又解决了DPF再生过程中的空气来源问题，提高了整个系统的能量利用效率。(3)以制动能回收的压缩空气为DPF再生补气的主要来源，以进气系统旁通空气作为DPF再生补气的辅助气源，避免了发动机停机向压缩空气瓶中补充空气的人力和时间消耗，也避免了再生空气补给不及时、DPF再生效率降低造成的发动机排放增加，使发动机可以较为高效的实现DPF再生，保证发动机的经济性和排放性。附图说明图1为本专利技术基于制动能回收的DPF补气再生系统及补气再生方法一种实施例的补气再生系统工作示意图。(图中：101.中冷器，102.空气滤清器，103.电控增压空气旁通阀，104.涡轮增压器，105.补气装置前温度传感器，106.补气装置前氧传感器，107.新鲜空气/排气混合器，108.补气装置后温度传感器，109.补气装置后氧传感器，110.DOC，111.DOC后温度传感器，112.DPF，113.DPF后温度传感器，114.选择性催化还原器(SelectiveCatalyticReduction，SCR)，115.ASC，116.ASC后氧传感器，117.氨溶液喷射器，118本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于制动能回收的DPF补气再生系统，包括DOC后温度传感器、DPF后温度传感器和ASC后氧传感器；其特征在于该系统还包括发动机电子控制单元、制动能回收装置和DPF补气再生装置；所述制动能回收装置包括压缩空气瓶、压力检测装置、电控排气管蝶阀和电控压缩空气充气阀；所述DPF补气再生装置包括电控增压空气旁通阀、补气装置前温度传感器、补气装置前氧传感器、新鲜空气/排气混合器、补气装置后温度传感器、补气装置后氧传感器、DPF再生柴油喷射器、补气加热装置、补气温度传感器、电控压缩空气供给阀、电控压缩空气调压阀和电控压缩空气切断阀；柴油发动机的排气管道上安装有电控排气管蝶阀；电控压缩空气充气阀安装于压缩空气瓶的充气管道上，压缩空气瓶的充气管道的引出位置位于柴油发动机的排气管道口与电控排气管蝶阀之间；压缩空气瓶上安装有压力检测装置；所述电控压缩空气切断阀安装于压缩空气瓶的出气管道处；所述压缩空气瓶的出口管道依次通过电控压缩空气切断阀和电控压缩空气调压阀分别与补气加热装置和涡轮增压器连接；电控增压空气旁通阀安装在压缩空气瓶与涡轮增压器连接的管道上；电控压缩空气供给阀安装在压缩空气瓶与补气加热装置连接的管道上；所述补气加热装置的进口处安装有补气温度传感器；所述补气加热装置的出口连接新鲜空气/排气混合器；新鲜空气/排气混合器和DPF再生柴油喷射器均安装在柴油发动机的排气管道上；新鲜空气/排气混合器安装于DPF再生柴油喷射器之前；所述新鲜空气/排气混合器的进口管道上依次安装有补气装置前温度传感器和补气装置前氧传感器；新鲜空气/排气混合器的出口管道上依次安装有补气装置后温度传感器和补气装置后氧传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种基于制动能回收的DPF补气再生系统，包括DOC后温度传感器、DPF后温度传感器和ASC后氧传感器；其特征在于该系统还包括发动机电子控制单元、制动能回收装置和DPF补气再生装置；所述制动能回收装置包括压缩空气瓶、压力检测装置、电控排气管蝶阀和电控压缩空气充气阀；所述DPF补气再生装置包括电控增压空气旁通阀、补气装置前温度传感器、补气装置前氧传感器、新鲜空气/排气混合器、补气装置后温度传感器、补气装置后氧传感器、DPF再生柴油喷射器、补气加热装置、补气温度传感器、电控压缩空气供给阀、电控压缩空气调压阀和电控压缩空气切断阀；柴油发动机的排气管道上安装有电控排气管蝶阀；电控压缩空气充气阀安装于压缩空气瓶的充气管道上，压缩空气瓶的充气管道的引出位置位于柴油发动机的排气管道口与电控排气管蝶阀之间；压缩空气瓶上安装有压力检测装置；所述电控压缩空气切断阀安装于压缩空气瓶的出气管道处；所述压缩空气瓶的出口管道依次通过电控压缩空气切断阀和电控压缩空气调压阀分别与补气加热装置和涡轮增压器连接；电控增压空气旁通阀安装在压缩空气瓶与涡轮增压器连接的管道上；电控压缩空气供给阀安装在压缩空气瓶与补气加热装置连接的管道上；所述补气加热装置的进口处安装有补气温度传感器；所述补气加热装置的出口连接新鲜空气/排气混合器；新鲜空气/排气混合器和DPF再生柴油喷射器均安装在柴油发动机的排气管道上；新鲜空气/排气混合器安装于DPF再生柴油喷射器之前；所述新鲜空气/排气混合器的进口管道上依次安装有补气装置前温度传感器和补气装置前氧传感器；新鲜空气/排气混合器的出口管道上依次安装有补气装置后温度传感器和补气装置后氧传感器。2.根据权利要求1所述的基于制动能回收的DPF补气再生系统，其特征在于电控排气管蝶阀的安装原则为在留出压缩空气瓶的充气管道安装位置的前提下靠近柴油发动机的排气管道口。3.根据权利要求1所述的基于制动能回收的DPF补气再生系统，其特征在于所述发动机电子控制单元分别与电控增压空气旁通阀、补气装置前温度传感器、补气装置前氧传感器、补气装置后温度传感器、补气装置后氧传感器、DPF再生柴油喷射器、补气加热装置、补气温度传感器、电控压缩空气供给阀、电控压缩空气调压阀、电控压缩空气切断阀、压力检测装置、电控排气管蝶阀和电控压缩空气充气阀连接。4.根据权利要求1所述的基于制动能回收的DPF补气再生系统，其特征在于所述发动机电子控制单元分别与DOC后温度传感器、DPF后温度传感器、ASC...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟涵，田洪建，刘晓日，刘鑫，郑清平，辛固，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12