一种DPF清灰预警系统、方法及工程机械技术方案

本发明专利技术涉及工程机械技术领域，公开了一种DPF清灰预警系统、方法及工程机械，包括发动机、DOC、DPF、控制单元、显示单元以及压差传感器；所述发动机的尾部依次与DOC、DPF连接；所述压差传感器设置于DPF上，用于采集DPF的进口与出口的压差数据；所述压差传感器和显示单元分别与控制单元通信连接；所述发动机与控制单元相互通信连接。本发明专利技术的有益效果为：根据当前作业工况，在DPF再生后对DPF内的灰分量进行计算，推算出DPF距离清灰时刻的剩余工作时间。推算出DPF距离清灰时刻的剩余工作时间。推算出DPF距离清灰时刻的剩余工作时间。

【技术实现步骤摘要】
一种DPF清灰预警系统、方法及工程机械


[0001]本专利技术涉及工程机械
，具体涉及一种DPF清灰预警系统、方法及工程机械。

技术介绍

[0002]颗粒过滤器，简称DPF，指安装在发动机排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物的装置。
[0003]随着非道路柴油移动机械排放由国三升级到国四，为满足排放要求，工程机械大多使用柴油机后处理系统，后处理系统中均包含DOC(DOC为氧化型催化转化器)和DPF。DPF用于拦截排气的中颗粒物。随着颗粒物在DPF中的累积，当累积到一定程度时，通过DPF再生进行燃烧消除。DPF再生烧掉的仅是累积在DPF内部的可燃颗粒物，对于不可燃的灰分仍然残留在DPF内，DPF中残留的灰分主要来源于机油中的无机物及灰分。
[0004]在现有的工程机械设计中，随着颗粒物在DPF中的累积，当累积到一定程度时，通过DPF再生进行燃烧消除，不可燃烧的灰分仍然残留在DPF中，而且随着使用时间的增加，DPF中不可燃烧的灰分累积到一定程度后，需要进行DPF清灰保养。当DPF中不可燃烧的灰分累积到DPF所能承受的最大容灰量时，如不及时进行清灰，会导致DPF频繁再生，增加再生燃油消耗；同时排气背压也增加，降低发动机工作效率；或出现DPF堵塞报警，触发发动机保护系统，影响发动机性能。
[0005]DPF的清灰保养可根据固定的间隔周期，或设置DPF清灰提醒，但目前大部分设置的DPF清灰提醒是在DPF内灰分已达到最大值时才进行提醒，不能提前进行预警，而且此时用户必须中止工程机械当前作业内容，等待专业服务人员前来清灰保养，清灰作业耗时较长，影响工程进度。
[0006]中国专利技术专利CN11636952A公开了一种车辆的清灰控制装置和方法，通过在车辆中增加机油品质传感器和燃油品质传感器，当无机物积分信息达到设计阈值时，产生清灰指令进行清灰，但并不能推算处DPF距离清灰时刻的剩余工作时间，来提前提醒用户。
[0007]中国专利技术专利CN104508263A公开了一种检测异常频繁的柴油机微粒过滤器再生的方法、发动机和排气后处理系统以及警告系统和方法，将基于压力降的烟灰负荷估值与基于排放的烟灰负荷估值相比较，如果基于压力降的烟灰负荷估值与基于排放的烟灰负荷估值之间的差超过预定值，则提供警告，其解决的是碳载量再生的问题，并没有对需要清灰的剩余时间进行计算。
[0008]在现有技术下，发动机可燃烧的碳载量一般可通过提高发动机负载率或燃料后喷来排气温度将DPF的碳载量燃烧掉，可以不停车进行再生，如中国专利技术专利CN202210918401公开了一种基于XGBOOST算法的DPF碳载量预测方法、装置及存储介质，该专利根据发动机状态参数碳载量、机油压力、累计里程和累计燃油消耗量通过DPF碳载量预测模型对发动机未来时刻的碳载量进行预测。但该专利预测的是可燃烧的碳载量，而不能预测燃烧的灰分，且该专利在进行碳载量预测时，默认当前的碳载量已知，并未详细描述当前碳载量如何计
算。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种DPF清灰预警系统、方法及工程机械，能够根据当前作业工况，在DPF再生后对DPF内的灰分量进行计算，推算出DPF距离清灰时刻的剩余工作时间，采用整机仪表等其他显示方式，提醒用户。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种DPF清灰预警系统，包括发动机、DOC、DPF、控制单元、显示单元以及压差传感器；所述发动机的尾部依次与DOC、DPF连接；所述压差传感器设置于DPF上，用于采集DPF的进口与出口的压差数据；所述压差传感器和显示单元分别与控制单元通信连接；所述发动机与控制单元相互通信连接；所述压差传感器用于将采集的压差数据传输至控制单元；所述发动机将当前DPF再生状态传输至控制单元；所述控制单元根据燃油消耗总量和DPF内的灰分量或燃油消耗总量和压差数据，得出DPF清灰剩余时间，并将该时间传输至显示单元，由显示单元显示，以提醒用户选择便利时间进行DPF清灰。
[0012]结合第一方面，进一步地，本专利技术的清灰预警系统还包括SCR，所述SCR的输入端与DPF的输出端连接。
[0013]结合第一方面，进一步地，所述压差传感器包括两个压力传感器和一个差分放大器，一个压力传感器设置于DPF的输入端，用于测量DPF的进口压力，另一个压力传感器设置于DPF的输出端，用于测量DPF的出口压力，所述差分放大器用于将两个压力传感器的输出信号相减，得到压力差数据。
[0014]结合第一方面，进一步地，所述DPF再生状态包括再生开始、再生结束以及再生中，所述控制单元自发动机传输过来的数据得到当前DPF是处于再生开始或再生结束或再生中。
[0015]结合第一方面，进一步地，本专利技术的清灰预警系统还包括车载联网终端和云数据平台，车载联网终端分别与控制单元和云数据平台通信连接，控制单元将其得到的数据或计算出的数据通过车载联网终端上传至云数据平台。
[0016]结合第一方面，进一步地，本专利技术的清灰预警系统还包括机油液位传感器，所述机油液位传感器设置于发动机油底壳上，用于测量发动机机油壳内的机油液位，进而得到发动机油底壳内的机油容量；所述机油液位传感器与控制单元通信连接，将采集的发动机油底壳内的机油容量传输至控制单元，控制单元通过机油容量得到机油消耗量，进而通过机油消耗量和机燃比得到燃油消耗总量。
[0017]第二方面，本专利技术提出了一种DPF清灰预警方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1：向控制单元内预设DPF压差计算模型，通过DPF压差计算模型得到各时刻的理论压差P；
[0019]具体为：根据新机时刻发动机状态参数(发动机状态参数包括发动机转速n、发动机负载率u以及DPF压差P。)训练DPF压差计算模型,训练出DPF压差与发动机转以及发动机负载率之间的函数关系，即P＝f(n,u)，并计算出新机初始时刻的DPF压差P0。
[0020]进一步地，DPF压差计算模型为P与n、u之间的MAP图，此MAP图可以通过发动机台架进行标定得到。
[0021]步骤2：根据DPF压差计算模型得到发动机再生结束时的DPF理论压差P
后
，将P
后
与自DPF压差传感器传输至控制单元的DPF实际压差Pa进行对比，得到DPF因内部灰分产生的DPF压差增加量
△
P，
△
P＝Pa
‑
P
后
；
[0022]具体为：控制单元根据发动机再生结束后的发动机状态参数(发动机再生结束后的发动机转速n1、发动机再生结束后的发动机负载率u1)利用DPF压差计算模型计算出当前时刻的DPF理论压差P
后
＝f(n1,u1),并于当前时刻DPF压差传感器8读取的DPF实际压差Pa进行对比，计算出因DPF因内部灰分产生的DPF压差增加量
△
P＝Pa
‑
P
后
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DPF清灰预警系统，其特征在于：包括发动机、DOC、DPF、控制单元、显示单元以及压差传感器；所述发动机的尾部依次与DOC、DPF连接；所述压差传感器设置于DPF上，用于采集DPF的进口与出口的压差数据；所述压差传感器和显示单元分别与控制单元通信连接；所述发动机与控制单元相互通信连接；所述压差传感器用于将采集的压差数据传输至控制单元；所述发动机将当前DPF再生状态传输至控制单元；所述控制单元根据燃油消耗总量和DPF内的灰分量或燃油消耗总量和压差数据，得出DPF清灰剩余时间，并将该时间传输至显示单元，由显示单元显示，以提醒用户选择便利时间进行DPF清灰。2.根据权利要求1所述的一种DPF清灰预警系统，其特征在于：还包括SCR，所述SCR的输入端与DPF的输出端连接。3.根据权利要求1所述的一种DPF清灰预警系统，其特征在于：所述压差传感器包括两个压力传感器和一个差分放大器，一个压力传感器设置于DPF的输入端，用于测量DPF的进口压力，另一个压力传感器设置于DPF的输出端，用于测量DPF的出口压力，所述差分放大器用于将两个压力传感器的输出信号相减，得到压力差数据。4.根据权利要求1所述的一种DPF清灰预警系统，其特征在于：所述清灰预警系统还包括车载联网终端和云数据平台，车载联网终端分别与控制单元和云数据平台通信连接，控制单元将其得到的数据或计算出的数据通过车载联网终端上传至云数据平台。5.根据权利要求1所述的一种DPF清灰预警系统，其特征在于：还包括机油液位传感器，所述机油液位传感器设置于发动机油底壳上，用于测量发动机机油壳内的机油液位，进而得到发动机油底壳内的机油容量；所述机油液位传感器与控制单元通信连接，将采集的发动机油底壳内的机油容量传输至控制单元。6.一种DPF清灰预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：向控制单元内预设DPF压差计算模型，通过DPF压差计算模型得到各时刻的理论压差P；步骤2：根据DPF压差计算模型得到发动机再生结束时的DPF理论压差P
后
，将P
后
与自DPF压差传感器传输至控制单元的DPF实际压差Pa进行对比，得到DPF因内部灰分产生的DPF压差增加量
△
P，
△
P＝Pa
‑
P
后
；步骤3：控制单元根据得到的发动机再生结束时刻的燃油消耗总量F，通过拟合得到DPF压差增加量
△
P与燃油消耗总量F之间的函数关系；步骤4：根据控制单元内预设的DPF最大允许压差
△
Pmax,根据DPF压差增加量
△
P与燃油消耗总量F之间的函数关系得到在
△
Pmax消耗的最大燃油消耗量Fmax；步骤5：控制单元读取再生结束当前时刻的平均小时油耗C，同时根据当前消耗的燃油消耗总量F以及最大燃油消耗量Fmax，计算出DPF距离清灰时刻的剩余工作时间T，T＝(Fmax
‑
F)/C；步骤6：将计算出的剩余工作时间T通过显示单元显示，提醒用户根据剩余时间合理安排清灰。7.根据权利要求6所述的一种DPF清灰预警方法，其特征在于：所述清灰预警方法还包括步骤7，所述步骤7为：控制单元将计算出的剩余工作时间T通过车载联网终端传递给云数据平台，进行多车剩余清灰时间统计分析，以便统筹安排服务人员进行主动清灰。8.一种DPF清灰预警方法，其特征在于：采用权利要求1
‑
5任一项所述的清灰预警系统
推算出DPF距离清灰时刻的剩余工作时间，包括以下步骤：步骤S1：控制单元得到DPF的再生结束状态信号时，记录此时的燃油消耗总量F1、运行时间为T1以及DPF此时的压差为P1，并根据排气流量计算模型得到此时的排气流量为Q1，控制单元再根据记录的DPF压差P1和计算得到的排气流量Q1，查询灰分MAP表，得出此时DPF内的灰分量为M1；步骤S2：控制单元再次得到DPF的再生结束状态信号时，记录此时的燃油消耗总量F2、运行时间为T2以及DPF此时的压差为P2；并根据排气流量计算模型得到此时的排气流量为Q2，控制单元再根据记录的DPF压差P2和计算得到的排气流量Q2，查询灰分MAP表，...

【专利技术属性】
技术研发人员：边金龙，李雪城，徐威，魏靖，范祎清，王永，崔瑞，黄勇，赵双，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：