一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法及装置制造方法及图纸

一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法及装置，方法综合考虑影响再生温升的因素，在不影响再生功能的条件下，优化设计再生目标温度，以确保合理的喷油量，同时对前馈基础油量和闭环控制修正油量进行合理限制；装置包括信号采集模块、前馈油量需求模块、闭环控制模块、指令转换模块、喷油执行模块和自适应保护模块。降低DPF再生温升过程引起载体烧裂的风险，加强防止过多喷油量引起再生温度急剧升高导致DPF载体烧裂的风险。

An Adaptive Control Method and Device for DPF Regeneration Thermal Protection of Diesel Engine

An adaptive control method and device for DPF regeneration heat protection of diesel engine is presented. The method takes into account the factors affecting regeneration temperature rise. Without affecting regeneration function, the regeneration target temperature is optimized to ensure reasonable fuel injection. Meanwhile, the feedforward base oil quantity and the closed-loop control revised fuel quantity are reasonably limited. It includes signal acquisition module, feed-forward fuel demand module, closed-loop control module, instruction conversion module, fuel injection execution module and adaptive protection module. Reduce the risk of carrier burning during DPF regeneration temperature rise process, and strengthen the prevention of DPF carrier burning risk caused by excessive fuel injection.

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法及装置
本专利技术涉及一种再生热保护自适应控制方法及装置，更具体的说涉及一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法及装置，属于柴油机DPF再生控制

技术介绍
柴油机在给人们带来便利地同时，也带来了严重的环境污染问题。为了应对环境污染问题，各国纷纷出台日趋严格的机动车排放法规，这使得颗粒物后处理技术成为柴油车排放控制的重要技术手段。目前，采用柴油机微粒捕集器(dieselparticulatefilter，DPF)被认为是解决柴油机微粒排放问题最有效的手段，其主要通过扩散、沉积和撞击机理来过滤捕集柴油机废气中微粒。但是，在过滤捕集过程中，随着微粒不断在DPF中聚集累积，会引起柴油机排气背压升高，导致柴油机性能恶化；因此必须定期除去DPF中的微粒，使DPF恢复到初始状态，实现DPF的再生。对于重型柴油机，目前使用较多的DPF再生方式为喷油助燃再生方式；但是，再生过程中产生的大量的热量若不能及时排出，DPF载体则承受很高的热负荷和热应力，较高的峰值温度和温度梯度极易导致DPF过滤体的烧熔/烧裂的风险，严重影响DPF的过滤性能，甚至永久失效。中国专利技术专利《一种防止颗粒捕集器再生烧结的控制方法及装置》(专利号：ZL201210583113.X，授权公告号：CN103016118B)公开了一种防止颗粒捕集器再生烧结的控制方法，包括：获取颗粒捕集器再生相关参数，所述再生相关参数包括氧化催化器进口温度、氧化催化器出口温度、颗粒捕集器出口温度、颗粒捕集器前后压差与氧化催化器空速；根据所述获取的再生相关参数上调或下调所述颗粒捕集器再生所需的喷油量，并按照所述调整后的喷油量进行喷油。但是，该技术方案中虽然考虑了影响再生喷油量的因素，但每种影响因素单独考虑，这样就会使修正系数叠加，会引起喷油量过度修正，导致DPF再生时间过长；同时，其只对稳态喷油量进行修正，未考虑闭环控制部分，这样会由于温度的延迟，导致积分器不断积分，引起燃油喷射量过量，加大了DPF再生烧裂的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有防止颗粒捕集器再生烧结的控制方法中存在的易导致DPF再生时间过长、加大了DPF再生烧裂的风险等不足，提供一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法及装置。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是：一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法，包括下面的步骤：步骤一，获取排气质量流量信号、DPF两端压差信号、DOC入口温度信号、DPF入口温度信号和DPF出口温度信号；步骤二，识别DPF中微粒的捕集量信息，设定再生时DPF入口目标温度，判断DPF主动再生功能是否开启；若主动再生功能开启，则执行步骤三，若主动再生功能不开启，则返回步骤二；步骤三，判别中断触发条件是否满足，若中断触发条件满足时，发布喷油禁止指令，直接进行步骤六；若中断触发条件不满足时，不发布喷油禁止指令，并判别油量限制触发条件是否满足，限制触发条件不满足时，则进行下面的步骤四至九，油量限制功能禁用，不对油量进行限制；若限制触发条件满足时，油量限制功能启用，则进行下面的步骤十；步骤四，计算并输出需求的基础喷油量Q0；步骤五，将需求的总喷油量转换为脉冲宽度调制信号，此处的需求总喷油量为需求的基础喷油量Q0；步骤六，喷油执行装置接收到脉冲宽度调制信号后，执行喷油指令；将需求的总喷油量喷射到排气管中，提升DPF入口的温度；若接收到喷油禁止指令，则关闭喷油执行功能；步骤七，判断DPF入口温度是否达到再生目标温度，若满足，则结束；若不满足，则执行步骤八；步骤八，根据DPF实际入口温度与再生DPF入口目标温度之间的温差采用PID控制，确定需求的闭环控制喷油修正量△Q，修正步骤四中输出的基础油量Q0；步骤九，跳转到步骤五，此处的需求总喷油量为需求的基础油量Q0与需求的闭环控制修正喷油量△Q之和；步骤十，对步骤四中的基础喷油量Q0进行自适应调整，同时对反馈修正油量△Q进行自适应调整，调整后的基础喷油量Q0′＝δQ0，调整后的反馈修正油量ΔQ′＝β△Q，则调整后的总需求油量为Q′＝Q0′+ΔQ′，此处δ和β为自适应调整因子，根据发动机试验进行标定获得；步骤十一，跳转到步骤五，此处的需求总喷油量为调整后的需求的基础油量Q0′与调整后的需求的反馈修正喷油量ΔQ′之和。所述的步骤二包括下面的步骤：S11、识别DPF中微粒的捕集量信息：对采集到的DPF两端压差信号和排气质量流量信号进行滤波处理，根据采集的DPF入口温度和滤波处理后的DPF两端压差信号、排气质量流量信号查询已标定好的碳载量MAP，来识别当前状态下的DPF微粒捕集量；S12、设定再生时DPF入口目标温度：根据滤波处理后的排气质量流量和识别出的DPF微粒捕集量，查询已标定好的再生DPF入口目标温度MAP，获取相应的再生DPF入口目标温度设定值；S13、主动再生功能开启条件：当识别出DPF微粒捕集量大于设定的阈值、并且DOC入口温度大于设定的阈值，DPF主动再生功能启用。所述的步骤四中计算并输出需求的基础喷油量Q0为：根据DPF入口实际温度、DPF入口再生目标温度和排气质量流量，由公式计算理论基础喷油量再根据DOC入口实际温度和排气质量流量查询已标定好的前馈油量计算系数δ，理论基础喷油量与前馈油量计算系数的乘积为需求的基础喷油量Q0，则计算出需求的基础喷油量；其中，为燃油喷射量，单位为kg/h；cp为排气比定压热容，单位为J/(kg·℃)；Qm为排气质量流量，单位为kg/h；Hfuel为燃油低热值，单位为J/kg；ΔT为排气温度升高值，单位为℃。所述步骤三中的中断触发满足条件为：排气质量流量的负变化率k-小于设定的变化率阈值或者接收到发动机过热保护指令，或者DPF出口温度TDDPF大于设定的第二温度阈值所述步骤三中的限制触发满足条件为：排气流量的递增速率k+大于设定的门限阈值或者DPF出口温度TDDPF大于设定的第一门限阈值一种柴油机DPF再生热保护自适应控制装置，包括信号采集模块、前馈油量需求模块、闭环控制模块、指令转换模块、喷油执行模块和自适应保护模块，所述的信号采集模块用于获取排气质量流量信号、DPF两端压差信号、DOC入口温度信号、DPF入口温度信号和DPF出口温度信号；所述的前馈油量需求模块用于识别DPF中微粒的捕集量信息，设定再生时DPF入口目标温度，判断DPF主动再生功能是否开启；所述的自适应保护模块用于判别中断触发条件是否满足，若中断触发条件满足时，发布喷油禁止指令；若中断触发条件不满足时，判别油量限制触发条件是否满足，限制触发条件不满足时，油量限制功能禁用，不对油量进行限制；限制触发条件满足时，油量限制功能启用，通过自适应调整因子对油量进行限制；所述的闭环控制模块用来根据DPF实际入口温度与再生DPF入口目标温度之间的温差采用PID控制，确定需求的闭环控制喷油修正量，修正前馈油量需求模块输出的基础油量，从而弥补前馈油量需求模块无法解决的油量偏差问题；所述的指令转换模块用来将需求的总喷油量转换为脉冲宽度调制信号，此处的需求总喷油量为需求的基础油量与需求的闭环控制修正喷油量之和；所述的喷油执行模块用来将需求的总喷油量喷射到排气管中，提升DPF入口的温度；若接收到喷油禁止指令，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法，其特征在于，包括下面的步骤：步骤一，获取排气质量流量信号、DPF两端压差信号、DOC入口温度信号、DPF入口温度信号和DPF出口温度信号；步骤二，识别DPF中微粒的捕集量信息，设定再生时DPF入口目标温度，判断DPF主动再生功能是否开启；若主动再生功能开启，则执行步骤三，若主动再生功能不开启，则返回步骤二；步骤三，判别中断触发条件是否满足，若中断触发条件满足时，发布喷油禁止指令，直接进行步骤六；若中断触发条件不满足时，不发布喷油禁止指令，并判别油量限制触发条件是否满足，限制触发条件不满足时，则进行下面的步骤四至九，油量限制功能禁用，不对油量进行限制；若限制触发条件满足时，油量限制功能启用，则进行下面的步骤十；步骤四，计算并输出需求的基础喷油量Q0；步骤五，将需求的总喷油量转换为脉冲宽度调制信号，此处的需求总喷油量为需求的基础喷油量Q0；步骤六，喷油执行装置接收到脉冲宽度调制信号后，执行喷油指令；将需求的总喷油量喷射到排气管中，提升DPF入口的温度；若接收到喷油禁止指令，则关闭喷油执行功能；步骤七，判断DPF入口温度是否达到再生目标温度，若满足，则结束；若不满足，则执行步骤八；步骤八，根据DPF实际入口温度与再生DPF入口目标温度之间的温差采用PID控制，确定需求的闭环控制喷油修正量△Q，修正步骤四中输出的基础油量Q0；步骤九，跳转到步骤五，此处的需求总喷油量为需求的基础油量Q0与需求的闭环控制修正喷油量△Q之和；步骤十，对步骤四中的基础喷油量Q0进行自适应调整，同时对反馈修正油量△Q进行自适应调整，调整后的基础喷油量Q′0＝δQ0，调整后的反馈修正油量ΔQ′＝β△Q，则调整后的总需求油量为Q′＝Q′0+ΔQ′，此处δ和β为自适应调整因子，根据发动机试验进行标定获得；步骤十一，跳转到步骤五，此处的需求总喷油量为调整后的需求的基础油量Q′0与调整后的需求的反馈修正喷油量ΔQ′之和。...

【技术特征摘要】
1.一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法，其特征在于，包括下面的步骤：步骤一，获取排气质量流量信号、DPF两端压差信号、DOC入口温度信号、DPF入口温度信号和DPF出口温度信号；步骤二，识别DPF中微粒的捕集量信息，设定再生时DPF入口目标温度，判断DPF主动再生功能是否开启；若主动再生功能开启，则执行步骤三，若主动再生功能不开启，则返回步骤二；步骤三，判别中断触发条件是否满足，若中断触发条件满足时，发布喷油禁止指令，直接进行步骤六；若中断触发条件不满足时，不发布喷油禁止指令，并判别油量限制触发条件是否满足，限制触发条件不满足时，则进行下面的步骤四至九，油量限制功能禁用，不对油量进行限制；若限制触发条件满足时，油量限制功能启用，则进行下面的步骤十；步骤四，计算并输出需求的基础喷油量Q0；步骤五，将需求的总喷油量转换为脉冲宽度调制信号，此处的需求总喷油量为需求的基础喷油量Q0；步骤六，喷油执行装置接收到脉冲宽度调制信号后，执行喷油指令；将需求的总喷油量喷射到排气管中，提升DPF入口的温度；若接收到喷油禁止指令，则关闭喷油执行功能；步骤七，判断DPF入口温度是否达到再生目标温度，若满足，则结束；若不满足，则执行步骤八；步骤八，根据DPF实际入口温度与再生DPF入口目标温度之间的温差采用PID控制，确定需求的闭环控制喷油修正量△Q，修正步骤四中输出的基础油量Q0；步骤九，跳转到步骤五，此处的需求总喷油量为需求的基础油量Q0与需求的闭环控制修正喷油量△Q之和；步骤十，对步骤四中的基础喷油量Q0进行自适应调整，同时对反馈修正油量△Q进行自适应调整，调整后的基础喷油量Q′0＝δQ0，调整后的反馈修正油量ΔQ′＝β△Q，则调整后的总需求油量为Q′＝Q′0+ΔQ′，此处δ和β为自适应调整因子，根据发动机试验进行标定获得；步骤十一，跳转到步骤五，此处的需求总喷油量为调整后的需求的基础油量Q′0与调整后的需求的反馈修正喷油量ΔQ′之和。2.根据权利要求1所述的一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法，其特征在于，所述的步骤二包括下面的步骤：S11、识别DPF中微粒的捕集量信息：对采集到的DPF两端压差信号和排气质量流量信号进行滤波处理，根据采集的DPF入口温度和滤波处理后的DPF两端压差信号、排气质量流量信号查询已标定好的碳载量MAP，来识别当前状态下的DPF微粒捕集量；S12、设定再生时DPF入口目标温度：根据滤波处理后的排气质量流量和识别出的DPF微粒捕集量，查询已标定好的再生DPF入口目标温度MAP，获取相应的再生DPF入口目标温度设定值；S13、主动再生功能开启条件：当识别出DPF微粒捕集量大于设定的阈值、并且DOC入口温度大于设定的阈值，DPF主动再生功能启用。3.根据权利要求1所述的一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法，其特征在于，所述的步骤四中计算并输出需求的基础喷油量Q0为：根据DPF入口实际温度、DPF入口再生目标温度和排气质量流量，由公式计算理论基础喷油量再根据DOC入口实际温度和排气质量流量查询已标定好的前馈油量计算系数δ，理论基础喷油量与前馈油量计算系数的乘积为需求的基础喷油量Q0，则计算出需求的基础喷油量；其中，为燃油喷射量，单位为kg/h；cp为排气比定压热容，单位为J/(kg·℃)；Qm为排气质量流量，单位为kg/h；Hfuel为燃油低热值，单位为J/kg；ΔT为排气温度升高值，单位为℃。4.根据权利要求1所述的一种柴油机DPF再生热保护自适应控制方法，其特征在于，所述步骤三中的中断触发满足条件为：排气质量流量的负变化率k-小于设定的变化率阈值或者接收到发动机过热保护指令，或者DPF出口温度TDDPF大于设定的第二温度阈值所述步骤三中的限制触发满足条件为：排气流量的递增速率k+大于设定的门限阈值或者DPF出口温度TDDPF大于设定的第一门限阈值5.一种柴油机DPF再生热保护自适应控制装置，其特征在于：包括信号采集模块、前馈油量需求模块、闭环控制模块、指令转换模块、喷油执行模块和自适应保护模块，所述的信号采集模块用于获取排气质量流量信号、DPF两...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩虎，程欢，殷实，周杰敏，陈镇，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42