[發(fā)明專利]防止柴油機顆粒物捕集器燒熔的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310656491.0
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103711548A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張展騰;劉興義;王意寶;陶建忠;苗壘;張軍;馮海浩
• 申請（專利權(quán)）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柴油機后處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種防止柴油機顆粒物捕集器燒熔的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

請參考圖1，圖1為設(shè)有顆粒物捕集器的柴油機的結(jié)構(gòu)簡示圖。

柴油機的每個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、做功和排氣四個沖程。進氣沖程中，空氣通過進氣管路11進入氣缸12，進氣管路11上設(shè)有進氣節(jié)流裝置111，以調(diào)節(jié)進入氣缸12內(nèi)的空氣量；壓縮沖程臨近終了時，氣缸12內(nèi)的空氣被壓縮，處于高溫高壓狀態(tài)；供油系統(tǒng)的噴油器向燃燒室內(nèi)噴入霧狀柴油，油霧與壓縮空氣充分混合，形成高溫高壓的燃氣，并自行開始燃燒，推動活塞向下做功；排氣沖程中，氣缸12內(nèi)燃燒的廢氣通過排氣管路13排出，排氣中存在大量的微粒排放物質(zhì)，如果直接排入大氣中，會污染環(huán)境。

為避免污染環(huán)境，柴油機排氣系統(tǒng)中安裝有顆粒物捕集器131（Diesel?Particulate?Filter，簡稱DPF），排氣流經(jīng)顆粒物捕集器131時，排氣中的微粒排放物質(zhì)經(jīng)過攔截、擴散、重力沉降和慣性碰撞等過程被顆粒物捕集器131捕集。

隨著柴油機工作時間的增加，顆粒物捕集器131上堆積的顆粒物越來越多，不僅會影響顆粒物捕集器131對排氣的過濾效果，還會增加排氣背壓，影響柴油機的換氣和燃燒，導(dǎo)致輸出功率降低，油耗增加，所以，如何及時消除顆粒物捕集器131上的顆粒物，使顆粒物捕集器131再生至關(guān)重要。顆粒物捕集器131再生是指定期去除沉積的顆粒物，恢復(fù)顆粒物捕集器131的過濾性能。

主動再生是使顆粒物捕集器131再生的一種方法之一。當(dāng)顆粒物捕集器131前后壓差傳感器檢測到顆粒物捕集器131前后的背壓過大時，認為已達到顆粒物捕集器131所能承受的顆粒物累積量，此時通過外界能量（如電加熱器、燃燒器等）提高顆粒物捕集器131內(nèi)的溫度，使沉積的顆粒物氧化燃燒，達到再生的目的。但是，在主動再生過程中，若柴油機轉(zhuǎn)速突然降低，甚至達到怠速工況時，排氣流量會突然降低，使排氣中氧濃度升高，顆粒物捕集器131中氣流帶走的熱量減小，有可能導(dǎo)致顆粒物捕集器131內(nèi)溫度急劇上升至1000℃以上，遠遠超出使顆粒物氧化燃燒131的溫度，致使顆粒物捕集器131燒熔和失效。

目前，為了避免顆粒物捕集器131燒熔，常采用的一種手段為：識別出顆粒物捕集器131主動再生，柴油機突然轉(zhuǎn)入低速工況時，利用EGR（Exhaust?Gas?Recycling，排氣再循環(huán)系統(tǒng)）閥和進氣節(jié)流閥進行開環(huán)控制，降低排氣中的氧濃度，減緩顆粒物捕集器131內(nèi)顆粒物的燃燒速度，避免熱量急劇上升。

然而，上述開環(huán)控制的方法需要對不同機型的柴油機的不同工況進行標(biāo)定，工作量大，且無法精確控制柴油機的排氣氧濃度，顆粒物捕集器131仍然存在較大的燒熔風(fēng)險。

有鑒于此，如何精確控制柴油機的排氣氧濃度，減緩顆粒物捕集器內(nèi)顆粒物的燃燒速度，防止顆粒物捕集器燒熔，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種防止柴油機顆粒物捕集器燒熔的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)能夠精確控制柴油機的排氣氧濃度，減緩顆粒物捕集器內(nèi)顆粒物的燃燒速度，防止顆粒物捕集器燒熔。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種防止柴油機顆粒物捕集器燒熔的方法，包括如下步驟：

10）預(yù)存柴油機對應(yīng)于顆粒物捕集器臨界燒熔的設(shè)定轉(zhuǎn)速和設(shè)定空燃比；

20）獲取柴油機的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

30）比對柴油機的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否高于設(shè)定轉(zhuǎn)速，是，則返回步驟20），否，進入步驟40）；

40）獲取柴油機的當(dāng)前排氣氧濃度，并根據(jù)當(dāng)前排氣氧濃度對柴油機的實際空燃比進行閉環(huán)控制，使實際空燃比低于設(shè)定空燃比。

該種防止柴油機顆粒捕集器燒熔的方法，通過實時監(jiān)測柴油機的排氣氧濃度，對柴油機的實際空燃比進行閉環(huán)控制，與背景技術(shù)中的開環(huán)控制相比，精確度高，能夠有效地控制排氣氧濃度，從而減緩顆粒物捕集器內(nèi)顆粒物的燃燒速度，防止顆粒物捕集器發(fā)生燒熔。而且，該方法和系統(tǒng)不需要對不同型號的柴油機的不同工況進行標(biāo)定，不僅大大減少了工作量，也適用于任何采用主動再生法對顆粒物捕集器再生的柴油機。

優(yōu)選地，步驟40）中的閉環(huán)控制包括如下步驟：

401）根據(jù)當(dāng)前排氣氧濃度計算柴油機的當(dāng)前實際空燃比；

402）比對當(dāng)前實際空燃比是否低于設(shè)定空燃比，是，則返回步驟401），否，進入步驟403）；

403）根據(jù)當(dāng)前實際空燃比和設(shè)定空燃比的差值，計算并調(diào)節(jié)進氣節(jié)流閥的開度。

優(yōu)選地，步驟403）中，通過PID運算計算出進氣節(jié)流閥的調(diào)節(jié)開度。