本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)后處理排氣熱管理方法及裝置，屬于柴油機(jī)后處理系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

scr后處理技術(shù)是柴油機(jī)降低尾氣中nox的主要技術(shù)手段，其基本原理是通過噴射尿素水解霧化形成的氨氣在催化器內(nèi)與排氣中的nox發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成無害的氮?dú)狻?/p>

隨著國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步加嚴(yán)，scr后處理系統(tǒng)已經(jīng)批量應(yīng)用在國(guó)四、國(guó)五排放控制階段。中國(guó)計(jì)劃于2020年實(shí)施柴油機(jī)國(guó)六階段排放控制標(biāo)準(zhǔn)，使柴油機(jī)排放污染物接近于零排放水平。為了滿足國(guó)六階段排放控制要求，一般而言，柴油機(jī)后處理裝置主要為doc、dpf和scr。doc的主要作用一是氧化hc、co和可溶性有機(jī)鹽等排氣污染物；二是氧化no為no2，進(jìn)一步提高scr轉(zhuǎn)化效率；三是氧化柴油放熱，快速提高排氣溫度，以便于dpf進(jìn)行主動(dòng)再生消除碳顆粒。dpf的主要作用是捕集碳顆粒，同時(shí)進(jìn)行周期性的碳顆粒再生。scr的主要作用是通過噴射尿素在催化劑的作用下消除尾氣中的nox污染物。

國(guó)六階段，排放法規(guī)采用了更接近實(shí)際工況的whsc和whtc循環(huán)來進(jìn)行排放污染物測(cè)試。whtc循環(huán)有冷態(tài)whtc循環(huán)和熱態(tài)whtc循環(huán)組成。whtc循環(huán)中發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度較低，很難達(dá)到催化劑的最佳轉(zhuǎn)化效率，因此為了滿足嚴(yán)格的國(guó)六排放要求，需要有合理的排氣熱管理策略在需要提溫時(shí)提升柴油機(jī)的排氣溫度，以便達(dá)到scr催化劑的最佳反應(yīng)溫度區(qū)間，滿足國(guó)六排放控制要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種柴油機(jī)后處理排氣熱管理方法及裝置，可以有效地提升排氣溫度，應(yīng)用在國(guó)六階段柴油機(jī)后處理系統(tǒng)中。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述柴油機(jī)后處理排氣熱管理裝置，其特征是：主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、冷卻器、進(jìn)氣管、增壓器、排氣管、節(jié)流閥、尾管噴油系統(tǒng)、doc前溫度傳感器、dpf前溫度傳感器、scr前溫度傳感器、scr后溫度傳感器和后處理控制單元dcu；所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣端連接冷卻器的一端，冷卻器的另一端通過進(jìn)氣管連接增壓器，在發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻管之間的管路上設(shè)置節(jié)流閥，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣端通過排氣管連接依次布置的doc、dpf和scr，在doc前的排氣管處設(shè)置尾管噴油系統(tǒng)；在所述doc的前端設(shè)置doc前溫度傳感器，在dpf的前端設(shè)置dpf前溫度傳感器，在scr的前端和后端分別設(shè)置scr前溫度傳感器和scr后溫度傳感器；所述后處理控制單元dcu的控制端連接節(jié)流閥和尾管噴油系統(tǒng)，對(duì)節(jié)流閥和尾管噴油系統(tǒng)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度調(diào)節(jié)。

所述柴油機(jī)后處理排氣熱管理方法，其特征是，包括以下過程：

（1）根據(jù)scr前溫度和scr前目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，若scr前溫度低于scr前目標(biāo)溫度，則scr提溫需求釋放；

（2）根據(jù)doc前溫度和doc前目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，若doc前溫度低于doc前目標(biāo)溫度，則doc提溫需求釋放；

（3）排氣熱管理狀態(tài)機(jī)判斷提溫需求來自scr提溫還是doc；

若來自scr提溫需求，則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩查詢scr提溫節(jié)流閥開度map，得到當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況下的節(jié)流閥允許最小開度，通過控制節(jié)流閥動(dòng)作進(jìn)行減小進(jìn)氣量，提高排氣溫度；

若來自doc提溫需求，則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩查詢doc提溫節(jié)流閥開度map，得到當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況下的節(jié)流閥允許最小開度，通過控制節(jié)流閥動(dòng)作進(jìn)行減小進(jìn)氣量，提高排氣溫度；

若同時(shí)接受來自scr和doc的提溫需求，則doc的提溫需求首先被響應(yīng)，執(zhí)行doc提溫節(jié)流閥開度map；只有當(dāng)doc提溫需求關(guān)閉，再響應(yīng)scr提溫需求。

進(jìn)一步的，當(dāng)節(jié)流閥提溫不能夠滿足scr提溫需求時(shí)，采用尾管噴油提溫進(jìn)行進(jìn)一步提高排氣溫度。

進(jìn)一步的，所述尾管噴油提溫的具體過程為：首先根據(jù)排氣流量、doc前溫度和scr目標(biāo)溫度計(jì)算出需求的開環(huán)噴油量；再根據(jù)scr前目標(biāo)溫度和當(dāng)前scr前溫度，查詢閉環(huán)修正map，得到閉環(huán)修正系數(shù)；修正系數(shù)乘以開環(huán)噴油量即得到閉環(huán)噴油量。

進(jìn)一步的，所述scr提溫需求進(jìn)行延遲濾波處理后，由排氣熱管理狀態(tài)機(jī)進(jìn)行判斷。

進(jìn)一步的，所述doc提溫需求進(jìn)行延遲濾波處理后，由排氣熱管理狀態(tài)機(jī)進(jìn)行判斷。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明能夠有效提升柴油機(jī)排氣溫度，從而為后處理scr反應(yīng)提供最佳反應(yīng)溫度；

（2）本發(fā)明能夠有效提升柴油機(jī)排氣溫度，從而為后處理dpf再生提供合適的排氣溫度；

（3）本發(fā)明能夠靈活控制節(jié)流閥和尾管噴油改變后處理排氣溫度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體性能沒有影響；

（4）本發(fā)明利用準(zhǔn)確的溫度閉環(huán)控制策略，可進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)排氣溫度，保證后處理系統(tǒng)充分發(fā)揮出性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述柴油機(jī)后處理排氣熱管理方法的邏輯框圖。

圖2為所述scr溫度需求模塊的邏輯框圖。

圖3為所述dpf再生溫度需求模塊的邏輯框圖。

圖4為所述節(jié)流閥提溫模塊的邏輯框圖。

圖5為所述尾管噴油提溫模塊的邏輯框圖。

圖6為本發(fā)明所述柴油機(jī)后處理排氣熱管理裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖6所示，本發(fā)明所述柴油機(jī)后處理排氣熱管理裝置主要由發(fā)動(dòng)機(jī)1、冷卻器2、進(jìn)氣管3、增壓器4、排氣管5、節(jié)流閥6、尾管噴油系統(tǒng)7、doc前溫度傳感器8、dpf前溫度傳感器9、scr前溫度傳感器10、scr后溫度傳感器11、后處理控制單元dcu12等部件組成；所述發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣端連接冷卻器2的一端，冷卻器2的另一端通過進(jìn)氣管3連接增壓器4，在發(fā)動(dòng)機(jī)1和冷卻管2之間的管路上設(shè)置節(jié)流閥6，發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣端通過排氣管5連接依次布置的doc、dpf和scr，在doc前的排氣管5處設(shè)置尾管噴油系統(tǒng)7；在所述doc的前端設(shè)置doc前溫度傳感器8，在dpf的前端設(shè)置dpf前溫度傳感器9，在scr的前端和后端分別設(shè)置scr前溫度傳感器10和scr后溫度傳感器11；所述后處理控制單元dcu12通過控制節(jié)流閥6和尾管噴油系統(tǒng)7進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度管理。

如圖1所示，本發(fā)明所述柴油機(jī)后處理排氣熱管理方法的基本思路是根據(jù)scr提溫需求和dpf再生時(shí)溫度需求，通過排氣熱管理狀態(tài)機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)流閥和尾管噴油機(jī)構(gòu)進(jìn)行提高排氣溫度。當(dāng)系統(tǒng)判斷出doc或scr需要提溫時(shí)，首先考慮調(diào)節(jié)節(jié)流閥，減小節(jié)流閥開度，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量能夠有效提高排氣溫度。若僅僅調(diào)節(jié)節(jié)流閥還是很難達(dá)到scr需求溫度時(shí)，需要采用尾管噴油措施進(jìn)行提溫。通過排氣尾管噴油裝置噴入適量的柴油在doc上氧化放熱，進(jìn)一步提高scr溫度，滿足排放要求。

如圖1所示，本發(fā)明所述柴油機(jī)后處理排氣熱管理方法，主要由以下幾個(gè)模塊完成：scr溫度需求模塊、dpf再生溫度需求模塊、節(jié)流閥提溫模塊和尾管噴油提溫模塊。

以下是每個(gè)模塊的具體控制邏輯：

（1）scr溫度需求模塊：

scr提溫需求的目的是快速提高scr催化劑入口處的排氣溫度，以便使排溫進(jìn)入催化劑最佳效率溫度區(qū)間（約250℃~400℃），提高催化劑的轉(zhuǎn)化效率。如圖2所示，根據(jù)scr前溫度和scr前目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，若scr前溫度低于目標(biāo)溫度，則scr提溫需求釋放。為了防止偶然性出現(xiàn)，將scr提溫需求進(jìn)行延遲濾波處理，即只有一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)有提溫需求系統(tǒng)才做相應(yīng)。

（2）dpf再生溫度需求模塊：

dpf再生提溫需求的目的是當(dāng)doc前溫度較低（約＜250℃）時(shí)，噴入到doc上的燃油不能夠被doc氧化放熱，很難達(dá)到dpf主動(dòng)再生需要的550℃以上的高溫，因此當(dāng)doc溫度低于250℃時(shí)，需要熱管理快速提高doc排氣溫度。與scr提溫模塊相同，如圖3所示，根據(jù)doc前溫度和doc前目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，若doc前溫度低于目標(biāo)溫度，則doc提溫需求釋放。為了防止偶然性出現(xiàn)，將doc提溫需求進(jìn)行延遲濾波處理，即只有一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)有提溫需求系統(tǒng)才做相應(yīng)。

（3）節(jié)流閥提溫模塊：

如圖4所示，根據(jù)排氣熱管理狀態(tài)機(jī)，判斷溫度需求來自scr提溫還是doc提溫。若來自scr提溫需求，則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩查詢scr提溫節(jié)流閥開度map，得到當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況下的節(jié)流閥允許最小開度，通過控制節(jié)流閥動(dòng)作進(jìn)行減小進(jìn)氣量，提高排氣溫度；同理，若來自doc提溫需求，則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩查詢doc提溫節(jié)流閥開度map，得到當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況下的節(jié)流閥允許最小開度，通過控制節(jié)流閥動(dòng)作進(jìn)行減小進(jìn)氣量，提高排氣溫度。若同時(shí)接受到來自scr和doc的提溫請(qǐng)求，那么doc的提溫請(qǐng)求首先被響應(yīng)，執(zhí)行doc提溫節(jié)流閥開度map。只有當(dāng)doc溫度提升請(qǐng)求關(guān)閉，再響應(yīng)scr提溫需求。

（4）尾管噴油提溫模塊：

在節(jié)流閥提溫不能夠滿足scr提溫要求時(shí)，采用尾管噴油提溫模塊進(jìn)行進(jìn)一步提高排氣溫度。一般來說，國(guó)六后處理系統(tǒng)主要為doc-dpf-scr，doc放置在scr上游，即排氣先經(jīng)過doc、dpf后，再流經(jīng)scr后排出。因此，在后處理排氣加熱時(shí)，首先doc、dpf先被加熱，然后scr再被加熱。所以，當(dāng)scr低于目標(biāo)溫度時(shí)，doc溫度已經(jīng)能夠滿足噴油氧化放熱的溫度條件。在doc上噴入適當(dāng)?shù)牟裼瓦M(jìn)行氧化放熱，可以進(jìn)一步提高scr前的排氣溫度。如圖5所示，首先根據(jù)排氣流量、doc前溫度和scr目標(biāo)溫度可以計(jì)算出需求的開環(huán)噴油量。再根據(jù)scr前目標(biāo)溫度和當(dāng)前scr前溫度，查詢閉環(huán)修正map，得到閉環(huán)修正系數(shù)。修正系數(shù)乘以開環(huán)噴油量即得到閉環(huán)噴油量，可以滿足scr提溫需求。