一種微粒捕集器實時在線更新再生控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微粒捕集器再生控制策略，尤其涉及一種實時在線更新再生控制MAP圖的再生控制方法。
技術(shù)背景
[0002]長期以來，柴油機微粒捕集器再生技術(shù)一直制約著微粒捕集器在車載上的推廣運用。微粒捕集器的再生控制策略是整個再生技術(shù)的核心，主要包括再生開始時機判定、再生過程控制、再生終止判斷三個不封。所謂再生時機判定是指通過發(fā)動機工況和排氣狀態(tài)確定微粒的承載量，從而判定微粒捕集器的再生開始時機。再生過程控制是指根據(jù)再生過程中工況和排氣狀態(tài)的變化，判斷再生過程是否處于再生合理區(qū)域，根據(jù)反饋信息調(diào)整再生執(zhí)行機構(gòu)，確保再生過程一直處于再生合理區(qū)域。再生終止判斷是通過監(jiān)測排氣狀態(tài)信息是否恢復(fù)微粒捕集器潔凈狀態(tài)來判斷再生是否終止。
[0003]微粒捕集器再生控制策略的研究已經(jīng)越來越成熟和完善，國內(nèi)外學者們設(shè)計的再生系統(tǒng)已經(jīng)能在發(fā)動機不同工況范圍內(nèi)實現(xiàn)可控的再生。但是在微粒捕集器車載使用過程中，排氣微粒中存在不可燃灰燼物質(zhì)，其不能通過再生清除，會隨著再生循環(huán)會累積在過濾體進口孔道內(nèi)。柴油機排氣微粒中的灰燼物質(zhì)來源于潤滑油添加劑、發(fā)動機磨損和腐蝕、柴油添加劑以及排氣系統(tǒng)腐蝕。雖然在單次循環(huán)過程中，微粒中灰燼物質(zhì)占比很少，但在成百上千的再生循環(huán)過程中，灰燼物質(zhì)的累積會越來越多。美國Sappok對微粒捕集器進行道路車載試驗發(fā)現(xiàn)微粒捕集器裝車運行50000公里后，過濾體內(nèi)沉積微粒中灰燼物質(zhì)所占比例超過50%。微粒捕集器內(nèi)灰燼的沉積會影響其排氣流動特性和再生性能，改變其壓降損失特性以及再生過程熱量傳遞過程，最終影響微粒捕集器的微粒承載量和再生溫升特性等，為此在微粒捕集器的實際工作中對其再生控制策略必須考慮累積灰燼對微粒捕集器再生控制策略的影響。
[0004]對于累積灰燼影響微粒捕集器再生控制策略的問題，專利201410577687.5公開了一種柴油機微粒捕集器微波再生系統(tǒng)控制策略及其裝置，其基于微波再生系統(tǒng)在考慮灰j:盡沉積的狀態(tài)下對微粒捕集器的再生開始和終止時機進行修正。Yoshihisa Tashiro專利US 6，682，480 B2公開了一種微粒捕集器再生終止控制策略，其根據(jù)微粒捕集器的再生壓降信息，計算灰燼沉積厚度，并基于此更新再生終止判斷MAP圖。上述專利在再生控制中考慮了灰燼沉積對部分控制模塊的影響，但微粒捕集器的再生控制包括再生時機、再生過程和再生終止三個過程，灰燼沉積對再生三個過程都存在著影響，為了對其整個過程實施精準的控制，必須考慮灰燼沉積對整個再生過程的影響，尤其是對再生過程的影響。本發(fā)明基于灰燼沉積狀態(tài)下的微粒捕集器再生控制方程，利用數(shù)值模擬和試驗結(jié)合的方法，確定不同灰燼沉積狀態(tài)下再生控制MAP圖，并基于此設(shè)計一種可以根據(jù)工況和排氣狀態(tài)信息實時在線調(diào)整整個總體再生循環(huán)的控制策略，實現(xiàn)對微粒捕集器完整再生過程的精準控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在提供一種微粒捕集器實時在線更新再生控制策略，考慮再生循環(huán)過程中過濾體內(nèi)沉積灰燼對再生控制的劣化影響，避免由于灰燼沉積致使微粒捕集器再生開始和終止時機判斷出現(xiàn)偏差，防止再生過程控制因灰燼沉積而無效。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種微粒捕集器實時在線更新再生控制方法，其中:計算機在線監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器通過電路和信號轉(zhuǎn)換裝置連接ECU，計算機在線監(jiān)測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)將實時監(jiān)測到的發(fā)動機工況和排氣狀態(tài)信息輸入數(shù)據(jù)分析軟件作為再生控制的信息參數(shù)，數(shù)據(jù)分析軟件依據(jù)輸入信息參數(shù)和存儲在ECU中的再生控制MAP圖，對微粒捕集器的再生開始判定、過程控制、終止判斷進行分析，并通過再生執(zhí)行機構(gòu)完成對整個再生循環(huán)的控制，其特征在于:
[0007]利用再生開始判定模塊對微粒捕集器的再生開始時機進行控制；
[0008]利用再生控制過程模塊控制微粒捕集器的再生過程，防止灰燼沉積致使再生溫度和溫升速率出現(xiàn)失控；
[0009]利用再生終止模塊在線監(jiān)控工況和排氣狀態(tài)，將實時信息輸入數(shù)據(jù)分析軟件，對比EOT中存儲的再生終止判斷MAP圖，分析再生過程是否達到再生終止狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
[0011](1)微粒捕集器實時在線更新再生控制策略考慮了灰燼沉積對再生開始時刻的影響，基于不同灰燼沉積狀態(tài)下的再生開始時刻判定MAP圖，消耗了灰燼沉積對再生時刻判定的影響，避免因灰燼沉積致使再生開始提前或滯后，減少再生提前造成的能量消耗，防止再生滯后造成的再生過程失控。
[0012](2)微粒捕集器實時在線更新再生控制策略考慮了灰燼沉積對再生過程控制的影響，通過再生控制數(shù)學模型以及試驗標定的方法獲得不同灰燼沉積狀態(tài)下的再生控制過程MAP圖，從而可以根據(jù)灰燼沉積量、再生過程溫度以及溫升速率實時調(diào)整再生能量的輸入，控制再生過程始終在可控范圍內(nèi)，避免因灰燼沉積致使再生失控，可有效延長微粒捕集器使用壽命。
[0013](3)微粒捕集器實時在線更新再生控制策略考慮了灰燼沉積對再生終止時刻判斷的影響，依據(jù)再生終止時刻判斷MAP圖，采用計算機在線監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析軟件準確選擇灰燼沉積狀態(tài)下的最優(yōu)化再生終止時刻判斷MAP圖，及時終止再生，減少再生能耗。
[0014](4)微粒捕集器實時在線更新再生控制策略能根據(jù)微粒捕集器再生后的實時工況和排氣狀態(tài)信息，獲得灰燼沉積狀態(tài)信息，并基于此選擇最合理的再生控制MAP圖，完成開始判定、過程控制和終止判斷MAP圖的更新，達到根據(jù)灰燼沉積狀態(tài)實時調(diào)整再生控制策略的目的。
[0015]附件說明
[0016]圖1是微粒捕集器再生總體控制策略流程圖；
[0017]圖2是微粒捕集器再生時機判定模塊示意圖；
[0018]圖3是微粒捕集器再生過程控制模塊示意圖；
[0019]圖4是微粒捕集器再生終止判斷模塊示意圖；
[0020]圖5是再生控制MAP圖更新流程圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖1-5對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0022]本發(fā)明涉及再生控制MAP制定和選擇，使得它適應(yīng)灰燼沉積狀態(tài)下微粒捕集器的再生控制需求，同時本發(fā)明涉及總體再生循環(huán)的控制策略，以完成微粒捕集器灰燼沉積狀態(tài)下的準確再生控制。
[0023]本發(fā)明公開的再生控制MAP圖是利用微粒捕集器灰燼沉積狀態(tài)再生數(shù)學模型，采用數(shù)值模擬的方法首先獲得不同灰燼沉積階段的再生控制MAP圖，然后通過發(fā)動機臺架試驗標定，從而獲得不同灰燼沉積狀態(tài)下的微粒捕集器最優(yōu)化再生控制MAP圖。再生控制MAP圖包括再生起燃判定、過程控制和終止判斷MAP圖。不同的灰燼沉積狀態(tài)下再生控制MAP不同，再生控制MAP圖存儲在EOT中，包含不同灰燼沉積狀態(tài)下的最優(yōu)化再生控制MAP圖。
[0024]本發(fā)明公開的數(shù)據(jù)分析軟件是根據(jù)灰燼沉積狀態(tài)下再生控制模型編譯的分析軟件，其將發(fā)動機工況和排氣狀態(tài)實時信息作為輸入?yún)?shù)，對比ECU中存儲的再生控制MAP圖信息，完成再生開始、過程和終止的控制。數(shù)據(jù)分析軟件包括再生開始判定、再生過程控制和再生終止判斷三大模塊。
[0025]如圖1所示，該實施例中，微粒捕集器實時在線更新再生控制方法通過以下方式實現(xiàn)，計算機在線監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器通過電路和信號轉(zhuǎn)換裝置連接ECU，計算機在線監(jiān)測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)將實時監(jiān)測到的發(fā)動機工況和排氣狀態(tài)信息輸入數(shù)據(jù)分析軟件作為再生控制的信息參數(shù)，數(shù)據(jù)分析軟件依據(jù)輸入信息參數(shù)和存儲在ECU中的再生控制MAP圖，對微粒捕集器的再生開始判定、過程控制、終止判斷進行分析，并通過再生執(zhí)行機構(gòu)完成對整個再生循環(huán)的控制。
[0026]如圖2所示，再生開始判定模塊是對微粒捕集器的再生開始時機進行控制，為了在灰燼沉積的狀態(tài)下準確判定微粒捕集器再生開始時機，本發(fā)明中再生開始判定的包括如下步驟:
[0027]步驟1:通過安裝的傳感器，計算機在線監(jiān)測系統(tǒng)實時檢測到發(fā)動機扭矩N、轉(zhuǎn)速s、排氣背壓△ P、排氣溫度τ、排氣成分濃度η、排氣流量γ以及微粒捕集器壓差A(yù)PDPF信息等，并將其輸入數(shù)據(jù)分析軟件中的再生開始判定模塊；
[0028]步驟2:根據(jù)發(fā)動機工況信息，在EOT中調(diào)用發(fā)動機該工況下的再生開始判定MAP圖，并獲得再生開始判定的限值，不同的再生開始判定方法其判定限值不同，如可以采用排氣背壓ΔΡ或者微粒捕集器壓差A(yù)Pdpf作為判定限值；
[0029]步驟3:根據(jù)發(fā)動機排氣狀態(tài)信息對比再生開始判定MAP圖中的開始判定限值，若實時監(jiān)測值小