一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法技术

本发明专利技术公开一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法，该方法将前馈控制和PID反馈控制相结合完成对非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制，具有闭环控制稳定和前馈控制快速的优点，提高了DPF催化器再生温度控制精度，在各种柴油机工况下，DPF催化器入口实际温度与DPF目标再生温度误差会控制在25℃以内，实现DPF系统在各种工况下进行可靠再生温度管理。

【技术实现步骤摘要】
一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法
本专利技术涉及柴油机再生温度控制
，尤其涉及一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法。
技术介绍
随着非道路柴油机排放法规的不断升级，柴油机颗粒物排放(PM)对颗粒物质量和数量具有很好的转化效率，因此会得到更好的应用。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％。柴油机燃烧器DPF(颗粒捕集器)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。针对农用柴油机低速、大扭矩、高振动、高冲击的环境，采用适合农机特点的壁流式DPF后处理系统。保证在低温和瞬态工况下，颗粒捕集器(DPF)能够很好的再生，需要精确控制DPF催化器再生温度。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。DPF再生温度控制对于燃烧器而言是至关重要的，过温现象会严重影响DPF的性能，出现再生不彻底现象，甚至会损坏DPF载体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法，来解决以上
技术介绍
部分提到的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法，其包括：设定DPF目标再生温度；DPF控制器判断DPF实际温度与所述DPF目标再生温度的差值即DPF再生温度差；DPF控制器通过带前馈的PID控制器将DPF再生温度差转化为排气管燃油喷射量大小，燃油喷射量在DOC催化器上进行化学反应产生温度，从而加热DPF催化器实际温度，DPF实际温度与DPF目标再生温度产生差值，完成基于温度的DPF再生温度闭环控制。特别地，所述带前馈的PID控制器采用PID位置闭环控制算法进行DPF再生温度闭环控制，使用的差分方程如下：其中，u(k)——第k个采样时刻的控制值；u0——再生温度喷油量的初始值；Kp——比例放大系数；Ki——积分放大系数；Kd——微分放大系数；e(k)——第k次采样时刻偏差值；e(k-1)——第k-1次采样时刻偏差值；k——0，1，2，……。特别地，所述PID位置闭环算法中加入有积分分离算法，积分分离算法具体如下：其中：当e(k)≤ε时，α为1；当e(k)≥ε时，α为0；在积分分离算法中，当DPF再生温度差e(k)大于ε时，采用PD控制，保证再生温度控制的响应速度；当再生温度偏差e(k)小于ε时，采用PID控制，保证再生温度控制的精度。特别地，所述PID位置闭环算法中加入有死区限制，即当e(k)≤φ时，e(k)为0，φ为设定阈值；当e(k)≥φ时，e(k)正常输出。本专利技术提出的非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法将前馈控制和PID反馈控制相结合完成对非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制，具有闭环控制稳定和前馈控制快速的优点，提高了DPF催化器再生温度控制精度，在各种柴油机工况下，DPF催化器入口实际温度与DPF目标再生温度误差会控制在25℃以内，实现DPF系统在各种工况下进行可靠再生温度管理。附图说明图1为本专利技术实施例提供的非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法应用示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本专利技术。请参照图1所示，图1为本专利技术实施例提供的非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法应用示意图。本实施例中非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法具体包括：设定DPF目标再生温度；DPF控制器判断DPF实际温度与所述DPF目标再生温度的差值即DPF再生温度差；DPF控制器通过带前馈的PID控制器将DPF再生温度差转化为排气管燃油喷射量大小，燃油喷射量在DOC催化器上进行化学反应产生温度，从而加热DPF催化器实际温度，DPF实际温度与DPF目标再生温度产生差值，完成基于温度的DPF再生温度闭环控制。在本实施例中所述带前馈的PID控制器采用PID位置闭环控制算法进行DPF再生温度闭环控制，使用的差分方程如下：其中，u(k)——第k个采样时刻的控制值；u0——再生温度喷油量的初始值；Kp——比例放大系数；Ki——积分放大系数；Kd——微分放大系数；e(k)——第k次采样时刻偏差值；e(k-1)——第k-1次采样时刻偏差值；k——0，1，2，……。在DPF再生温度管理的控制当中，存在着饱和特性，当控制变量达到一定数值时，系统输出变量不再增长，系统进入饱和区。PID位置闭环控制算法中，饱和主要由积分引起的，需要克服积分饱和，需要限制积分作用，保证积分累积不能过大。在本实施例中所述PID位置闭环算法中加入有积分分离算法，积分分离算法具体如下：其中：当e(k)≤ε时，α为1；当e(k)≥ε时，α为0；在积分分离算法中，当DPF再生温度差e(k)大于ε时，采用PD控制，可以避免多大的超调，又能保证再生温度控制的响应速度；当再生温度偏差e(k)小于ε时，采用PID控制，保证再生温度控制的精度。在本实施例中所述PID位置闭环算法中加入有死区限制，即当e(k)≤φ时，e(k)为0，φ为设定阈值；当e(k)≥φ时，e(k)正常输出。具体的，满足非道路柴油机燃烧器DPF再生控制后处理技术方案主要包括DOC+CDPF催化转化器、喷油助燃低温燃烧燃油喷射系统。尾气从柴油机排气口出来后，先经过低温燃烧器+DOC和CDPF催化转化器，实现对CO、HC和PM排放的控制。后处理系统包括：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、报警指示灯。工作时，柴油机的转速、柴油机负荷与前馈燃油喷射量相关，前馈燃油喷射量增大时，PWM驱动电磁油泵，燃油喷射量增加，DOC催化器温升，DPF催化器再生温度升高，导致DPF实际温度增大，DPF再升温度差减小，PID控制中比例项燃油喷射量、积分项燃油喷射量、微分项燃油喷射量对应调整。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。最常见的燃油供给装置为燃油计量电磁泵或者计量电磁阀。采用将前馈控制和PID反馈控制结合起来构成前馈PID反馈控制系统，从而带前馈的闭环PID方法具有闭环控制稳定和前馈控制快速的优点。DPF再生温度闭环控制周期时间根据DOC催化器氧化放热滞后时间确定，保证燃油喷射周期与DOC氧化放热周期相匹配。DPF燃油喷射流量与DPF燃油电磁泵的驱动频率成线性比例关系，从而可以确定燃油喷射流量与电磁阀工作频率的比例关系。DPF催化器目标再生温度设定要综合考虑DPF催化器再生时间合理数值，保证DPF催化器碳颗粒高效转化。比例作用与再生温度偏差成正比，积分作用是再生温度偏差对时间的累积；微分作用是再生温度偏差的变化率。比例控制能迅速响应减少再生温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法，其特征在于，包括：设定DPF目标再生温度；DPF控制器判断DPF实际温度与所述DPF目标再生温度的差值即DPF再生温度差；DPF控制器通过带前馈的PID控制器将DPF再生温度差转化为排气管燃油喷射量大小，燃油喷射量在DOC催化器上进行化学反应产生温度，从而加热DPF催化器实际温度，DPF实际温度与DPF目标再生温度产生差值，完成基于温度的DPF再生温度闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法，其特征在于，包括：设定DPF目标再生温度；DPF控制器判断DPF实际温度与所述DPF目标再生温度的差值即DPF再生温度差；DPF控制器通过带前馈的PID控制器将DPF再生温度差转化为排气管燃油喷射量大小，燃油喷射量在DOC催化器上进行化学反应产生温度，从而加热DPF催化器实际温度，DPF实际温度与DPF目标再生温度产生差值，完成基于温度的DPF再生温度闭环控制。2.根据权利要求1所述的非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法，其特征在于，所述带前馈的PID控制器采用PID位置闭环控制算法进行DPF再生温度闭环控制，使用的差分方程如下：其中，u(k)——第k个采样时刻的控制值；u0——再生温度喷油量的初始值；Kp——比例放大系数；Ki——积分放大系数；Kd——微分放...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧志成，朱磊，赵闯，金维中，吴文付，
申请(专利权)人：凯龙高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32