[發明專利]柴油機顆粒捕集器分階段再生控制方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201610147869.8
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105736091B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 張俊;張文彬;帥石金
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025;F01N9/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發明提供了一種柴油機顆粒捕集器分階段再生控制方法、裝置及系統，該方法包括：當柴油機顆粒捕集器DPF需要再生時，獲取DPF的前端溫度和后端溫度，計算后、前端溫度之間的第一溫度差，并比較第一溫度差與溫度差閾值；若第一溫度差小于溫度差閾值，在預設時間長度后根據預設溫度調整量將當前目標溫度調整為第二目標溫度，當前目標溫度小于第二目標溫度；獲取發動機的排氣流量，計算前端溫度與第二目標溫度之間的第二溫度差，根據排氣流量和第二溫度差確定燃油的第一噴射量，進行燃油噴射；循環以上過程，直至調整后的目標溫度大于或等于預設目標溫度最大值時，停止噴射，完成DPF的分階段再生。本發明能提高DPF的可靠性和耐久性，降低DPF損壞的風險。

技術領域

本發明涉及內燃機技術領域，尤其涉及一種柴油機顆粒捕集器分階段再生控制方法、裝置及系統。

背景技術

柴油機顆粒捕集器(DPF)是降低柴油機顆粒物排放的有效手段。隨著柴油機排放法規的不斷加嚴，DPF已逐漸成為柴油機必不可少的后處理裝置。DPF載體一般由多孔介質材料制成，平均孔隙直徑為10-30μm，通過物理過濾的方式捕集柴油機排氣中的顆粒物，降低柴油機的顆粒物排放。然而，隨著顆粒物在DPF孔道中的累積，DPF的壓降會越來越大，這會增大發動機的排氣背壓，惡化發動機的油耗，嚴重時甚至會直接堵塞排氣管，導致發動機損壞。因此，在DPF的使用過程中，一般需要使用一些手段對DPF中累積的顆粒物進行去除，這一過程稱為DPF的再生。目前，DPF再生的方法有很多種，其中噴油助燃是最常用的一種再生方式，即通過柴油機缸內后噴或直接往排氣管中噴射柴油的方式在排氣管中形成大量的碳氫化合物(HC)，HC在柴油機氧化催化器(DOC)中氧化放熱，提高DPF的入口氣流溫度，DPF中累積的顆粒物在高溫下氧化燃燒成氣態物質排出，從而實現DPF的再生。

DPF再生頻率是DPF再生控制中需要考慮的一個重要參數。再生頻率過高，則柴油機缸內后噴或排氣管中噴油頻繁，因DPF再生消耗的柴油增加。而再生頻率過低，則有可能因為再生時DPF中累積的顆粒物過多，顆粒物氧化燃燒過于劇烈，釋放熱量的速度過快，導致DPF內部溫度過高，燒毀載體，從而降低DPF的可靠性與耐久性。

現有的DPF再生控制策略一般是當DPF需要再生時，通過控制后噴油量或排氣管噴油量，直接將DPF入口溫度提高到600℃左右，以實現DPF中累積的顆粒物的快速起燃，待DPF中累積的顆粒物全部氧化燃燒后，直接停止后噴或排氣管噴油，完成再生。然而，在一些極端情況下，如DPF中累積的顆粒物較多、DPF再生時柴油機突然跳轉到怠速工況等情況下，這種再生控制方式由于再生時DPF中累積的顆粒物氧化燃燒過快，容易導致DPF內部溫度急劇升高即“飛溫”，使DPF再生時內部的最大溫度及溫度梯度接近甚至超過DPF能夠承受的極限，從而降低DPF的可靠性與耐久性，嚴重時甚至直接導致DPF的損壞。

可見，如何提供一種能夠有效地提高DPF的可靠性和耐久性，降低DPF損壞風險的柴油機顆粒捕集器再生控制方法是當前亟待解決的重要問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種柴油機顆粒捕集器分階段再生控制方法、裝置及系統，能夠提高DPF再生時的最大顆粒物擔載量，降低DPF再生頻率，節約DPF再生的柴油消耗，同時能夠減小DPF再生時內部的最大溫度及溫度梯度，有效提高DPF的可靠性和耐久性，降低DPF損壞的風險。

根據本發明的第一方面，提供了一種柴油機顆粒捕集器分階段再生控制方法，該方法包括：

獲取柴油機顆粒捕集器的壓差，比較所述壓差與壓差閾值，根據比較結果判斷所述柴油機顆粒捕集器是否需要再生；

當柴油機顆粒捕集器需要再生時，獲取柴油機顆粒捕集器的前端溫度和后端溫度，計算后端溫度和前端溫度之間的第一溫度差，并比較所述第一溫度差與溫度差閾值；

若所述第一溫度差小于所述溫度差閾值，則在預設時間長度后根據預設溫度調整量將當前目標溫度調整為第二目標溫度，當前目標溫度小于所述第二目標溫度；