[發明專利]國六后處理冷卻水循環裝置及方法

在審

• 申請號: 201711200207.3
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108180051A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 吳鋒;張本西;姚棟偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F01N3/02
• 分類號: F01N3/02;F01N3/023;F01N3/20;F01N9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種國六后處理冷卻水循環裝置的后處理冷卻循環控制方法，其特征在于，所述國六后處理冷卻水循環裝置包括冷卻水管，冷卻水管的總入口接發動機冷卻水口，冷卻水管引出三個支路，三個支路分別以螺旋形狀纏繞在三個冷卻區域：DPF區、DPF與SCR之間尾氣區、SCR區，且每個支路的入口處具有單獨的子電磁閥控制流量，三個支路的冷卻水管末端交匯到總管上，經過總電磁閥，作為冷卻水管的總出口，與外部出水口連接；發動機運行時，如果三個冷卻區域對應的載體不需要冷卻，所有電磁閥關閉；如果某個區域對應的載體需要冷卻，打開該區域入口處的子電磁閥門和冷卻水管總出口處的總電磁閥，利用發動機冷卻水循環自帶的壓力，冷卻水流進對應區域的管路，經過螺旋形流動后，充分與載體壁面接觸，帶走多余熱量，然后通過出水口回歸到發動機冷卻水循環中；

所有電磁閥均連接冷卻水控制器，DPF區的入口、DPF區的出口、DPF與SCR之間尾氣區的出口、SCR區的出口處分別布置第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器，所有溫度傳感器均連接冷卻水控制器；該方法包括以下步驟：

(1)待機采集部分

(1.1)冷卻水循環裝置處于待機運行狀態，所有閥門全部關閉；冷卻水控制器通過CAN總線閱讀報文，獲取四個溫度傳感器的當前排氣溫度值T₁,T₂,T₃,T₄和當前發動機轉速值n、功率值P；根據轉速值和扭矩值，通過查找發動機整機標定過程中測得的兩個MAP圖，以插值的形式得到當前發動機排氣溫度值T₀和尾氣質量流量m_exh；

(1.2)根據發動機整機標定過程中測得的對應載體的延遲時間τ和發動機尾氣質量流量m_exh關系曲線τ＝f(m_exh)和當前尾氣質量流量m_exh，通過插值得到當前對應載體的延遲時間τ；載體延遲時間τ的標定方法如步驟(1.2.1)‐(1.2.5)所示：

(1.2.1)確定一個穩定的尾氣質量流量m_exh，對應載體出口端溫度保持恒定；

(1.2.2)保持該質量流量不變的情況下，調整發動機轉速和扭矩，變換至鄰近的一個相同尾氣質量流量，但是排氣溫度值不同的工況；

(1.2.3)記錄對應載體出口溫度變化曲線，發動機調整轉速和扭矩結束的時間點記為t₁，載體達到新的穩定溫度的時間點記為t₂；

(1.2.4)計算得出τ＝t₂‐t₁；

(1.2.5)變換m_exh值，重復步驟(1.2.1)‐(1.2.4)測量不同質量流量m_exh下的延遲時間τ，獲得f關系曲線；

(1.3)根據冷卻水控制器事先設定的采集次數freq，以dt＝τ/freq為采樣間隔時間，不斷采集排氣溫度值T₁,T₂,T₃,T₄和發動機轉速值n、功率值P，采集滿freq為止，獲取的數據記為T₁¹～T₁^N，T₂¹～T₂^N，T₃¹～T₃^N，T₄¹～T₄^N，T₀¹～T₀^N，m_exh¹～m_exh^N，其中N＝freq；

(1.4)啟動濾波器平均化溫度計算模塊，計算DPF區、DPF與SCR之間尾氣區、SCR區的平均溫度T_dpf、T_{d_s}、T_scr，公式如下：

(1.5)啟動溫度系數計算模塊，計算修正因子，針對DPF區：

當時，修正公式如下：

當時，修正公式如下：

式中T_{dpf_max}為對應DPF載體的熔融極限溫度，由載體材料廠商提供；η_dpf為對應DPF間的修正因子；針對DPF與SCR之間尾氣區、SCR區的修正因子計算公式同式(4)和(5)；

(1.6)計算對應區域修正后的溫度T_act，對于DPF區，修正后的溫度T_{act_dpf}＝T_dpf·η_dpf；

(1.7)邏輯判定，若對應區域經過步驟(1.6)修正后的溫度T_act大于設定溫度T_des，則執行步驟(2)，反之在經過系統閑置設定時間t_max后，再次回到步驟(1.1)重新進行采集和計算，其中t_max≥τ；

(2)邏輯啟動與執行部分

(2.1)當采集過程中，對應區域修正后的溫度T_act大于設定溫度T_des，立刻100％開度開啟冷卻水管的總出口，然后進入對應區域的閥門入口控制模塊，對應區域入口閥門開度計算公式如下：

e_k＝T_act-T_des

式中，為閥門開度值，單位為％，V_sub為對應區域的總體積；e_k為中間變量，是當前區域實際溫度值與設定溫度值的差值，下標k表示時間序列；kp,ki,kd是PID控制中的比例系數、積分系數和微分系數；T是PID控制中的采樣周期；

(2.2)在控制時，不斷執行步驟(1.1)‐(1.6)，利用獲得對應區域的修正溫度T_act對閥門進行開度反饋調節，待溫度回到設定溫度T_des后，關閉入口閥門，對應區域結束控制；

(2.3)冷卻水管的總出口閥門根據三個冷卻區域的閥門情況進行判定，三個冷卻區域若都不處于冷卻工作狀態，則關閉冷卻水管的總出口，反之開啟。