本發(fā)明涉及非道路農(nóng)機(jī)dpf再生控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

非道路柴油機(jī)尤其是非道路農(nóng)用柴油機(jī)(非道路農(nóng)機(jī))已成為我國(guó)最大的石油消耗用戶群和排放污染源之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，非道路柴油機(jī)污染物年排放總量幾乎相當(dāng)于道路用車的年排放總量。隨著非道路柴油機(jī)排放法規(guī)的不斷升級(jí)，目前非道路柴油機(jī)國(guó)四階段排放控制要求，hc和co轉(zhuǎn)化效率大于90％，顆粒物pm降低85％。針對(duì)農(nóng)用柴油機(jī)低速、大扭矩、高振動(dòng)、高沖擊的環(huán)境，研發(fā)適合農(nóng)機(jī)特點(diǎn)的壁流式dpf后處理系統(tǒng)，壁流式dpf過(guò)濾效率達(dá)到95％以上。采用dpf技術(shù)的挑戰(zhàn)在于需要將排氣溫度升高到合理的溫度(不帶催化劑涂層為600-650℃,帶催化劑涂層為550-650℃)，保證在低溫和瞬態(tài)工況下，顆粒捕集器(dpf)能夠很好的再生。柴油機(jī)燃燒器dpf再生方式包括主動(dòng)再生方式和被動(dòng)再生方式，被動(dòng)再生方式不需要額外的能量提供進(jìn)行碳煙的燃燒，主動(dòng)再生方式需要額外的能量提供或者柴油機(jī)排氣溫度控制實(shí)現(xiàn)dpf顆粒捕集器的溫度控制。采用doc+dpf后處理技術(shù)方案是有效的顆粒捕集和再生方案，doc催化器可以通過(guò)hc氧化化學(xué)放熱方式提高排氣溫度，同時(shí)降低hc和co排放，提高no轉(zhuǎn)化為no2的效率，并且清除一部分灰分物質(zhì)。通過(guò)精確控制hc噴射量，可以將dpf催化器維持比較高的溫度。但是采用doc催化器主要挑戰(zhàn)為doc催化劑的起燃溫度。一般需要將doc催化器溫度加熱到300℃，才能夠?qū)崿F(xiàn)hc高轉(zhuǎn)化效率。針對(duì)燃燒器dpf系統(tǒng)，涉及到復(fù)雜的空氣、燃油噴射和點(diǎn)火系統(tǒng)，在dpf再生過(guò)程中，保持恒定的再生溫度和低排放是比較大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過(guò)一種用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)，來(lái)解決以上背景技術(shù)部分提到的問(wèn)題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括柴油機(jī)、低溫燃燒器、doc催化器、cdpf催化轉(zhuǎn)化器、燃油電磁泵、燃油噴嘴、顆?？刂破?、燃油箱、壓差傳感器、排溫傳感器以及報(bào)警指示燈；所述柴油機(jī)與低溫燃燒器連接；所述低溫燃燒器通過(guò)點(diǎn)火器連接顆?？刂破?；所述doc催化器與低溫燃燒器、cdpf催化轉(zhuǎn)化器連接；所述燃油電磁泵通過(guò)燃油噴嘴連接低溫燃燒器；所述doc催化器連接cdpf催化轉(zhuǎn)換器；所述顆?？刂破髋c壓差傳感器、排溫傳感器、報(bào)警指示燈連接；所述壓差傳感器連接cdpf催化轉(zhuǎn)化器；所述排溫傳感器連接doc催化器、cdpf催化轉(zhuǎn)化器。

特別地，所述低溫燃燒器包括輔助空氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、空氣燃油混合系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、燃燒室及電控系統(tǒng)。

特別地，所述輔助空氣系統(tǒng)根據(jù)柴油機(jī)排氣流量、排氣溫度、氧含量確定輸入輔助空氣的大??；其中，所述輔助空氣通過(guò)電子控制壓縮氣泵產(chǎn)生或者整車制動(dòng)空氣泵產(chǎn)生。

特別地，所述燃油供給系統(tǒng)包括燃油計(jì)量電磁泵、計(jì)量電磁閥任一種。

特別地，所述空氣燃油混合系統(tǒng)包括燃油霧化和空氣混合室，保證空氣、燃油均勻混合。

特別地，所述點(diǎn)火系統(tǒng)用于在正確的時(shí)機(jī)進(jìn)行燃料供給，保證燃油迅速燃燒；電控系統(tǒng)通過(guò)合理的再生溫度閉環(huán)控制算法，實(shí)現(xiàn)混合氣燃燒溫度達(dá)到再生溫度，保證顆粒物能夠點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)dpf安全、可靠再生。

特別地，所述電控系統(tǒng)包括傳感器、執(zhí)行器和電控單元(aftertreatmentcontrolunit，acu)；所述電控單元決定燃油、空氣量的配比關(guān)系。

特別地，所述低溫燃燒器的控制狀態(tài)包括燃燒器停止工作狀態(tài)、燃燒器點(diǎn)火工作狀態(tài)、燃燒器再生溫度工作狀態(tài)、燃燒器過(guò)溫控制狀態(tài)；其中，每一種所述工作狀態(tài)都有自己的控制目標(biāo)和控制策略。

特別地，所述每一種所述工作狀態(tài)都有自己的控制目標(biāo)和控制策略，具體包括：一、燃燒器停止工作狀態(tài)是燃燒器關(guān)閉狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)決定dpf系統(tǒng)再生請(qǐng)求和系統(tǒng)電氣零部件診斷功能；二、燃燒器點(diǎn)火工作狀態(tài)為當(dāng)cdpf催化器請(qǐng)求再生時(shí)，燃燒器將點(diǎn)燃預(yù)設(shè)比例的燃油，維持火焰預(yù)設(shè)時(shí)間，燃燒器點(diǎn)火成功是非常關(guān)鍵的，否則會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火不成功導(dǎo)致hc排放增大，優(yōu)選的點(diǎn)火過(guò)程是維持火焰持續(xù)穩(wěn)定燃燒并且hc排放滑移最??；燃燒器點(diǎn)火成功受空氣、燃油混合程度影響；三、燃燒器再生溫度工作狀態(tài)視控制排氣溫度到目標(biāo)再生溫度；依靠dpf再生請(qǐng)求，目標(biāo)溫度設(shè)定有不同的目標(biāo)溫度和斜率；低溫燃燒器根據(jù)柴油機(jī)不同工況控制空氣和燃油比例，達(dá)到目標(biāo)再生溫度；同時(shí)低溫燃燒器由于空氣供給系統(tǒng)的限值和火焰燃燒的穩(wěn)定性將影響控制效果，輔助空氣系統(tǒng)受限于流量設(shè)計(jì)的范圍和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，將導(dǎo)致空氣量的不足，從而影響火焰燃燒的穩(wěn)定性；控制優(yōu)選的燃油和空氣比例，維持火焰在瞬態(tài)工況下的燃燒的穩(wěn)定性；四、燃燒器過(guò)溫控制狀態(tài)下燃油會(huì)立即斷油，從而阻止過(guò)溫現(xiàn)象發(fā)生；在cdpf催化器再生過(guò)程中，當(dāng)碳載量大于設(shè)定值時(shí)，隨著碳顆粒的氧化會(huì)產(chǎn)生熱量，當(dāng)柴油機(jī)在再生過(guò)程中進(jìn)入怠速工況時(shí)，cdpf催化器出口溫度會(huì)急劇升高，燃燒器過(guò)溫控制狀態(tài)下要立即切斷燃油從而阻止再生繼續(xù)發(fā)生；當(dāng)cdpf催化器溫度降低到預(yù)設(shè)范圍時(shí)，低溫燃燒器將從燃燒器點(diǎn)火工作狀態(tài)切換到燃燒器再生溫度工作狀態(tài)，進(jìn)行再生溫度閉環(huán)控制。

特別地，所述用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)的柴油機(jī)dpf模擬輸入信號(hào)包括低溫加熱器溫度傳感器、cdpf催化器前排溫傳感器、cdpf催化器后排溫傳感器、cdpf催化器壓差傳感器、燃油噴射壓力傳感器的輸出信號(hào)；dpf數(shù)字開關(guān)信號(hào)包括點(diǎn)火鑰匙開關(guān)信號(hào)、dpf駐車怠速再生請(qǐng)求信號(hào)、故障診斷開關(guān)信號(hào)；執(zhí)行驅(qū)動(dòng)功能包括dpf燃油噴射計(jì)量噴射閥、燃油加熱驅(qū)動(dòng)棒、故障燈指示、輸油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其中，所述燃油加熱驅(qū)動(dòng)棒用于產(chǎn)生燃油加熱霧化所需要的熱量；供電部分包括蓄電池、電源模塊。

本發(fā)明提出的用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)提高dpf催化器再生溫度控制精度，采用前饋控制和閉環(huán)控制結(jié)合的控制策略，在各種柴油機(jī)工況下，能夠?qū)pf催化器入口實(shí)際溫度與目標(biāo)再生溫度誤差會(huì)控制在25℃以內(nèi)。本發(fā)明能夠?qū)⑴艢鉁囟壬叩胶侠淼臏囟?不帶催化劑涂層為600-650℃,帶催化劑涂層為550-650℃)，保證在低溫和瞬態(tài)工況下，dpf催化器能夠很好的再生。針對(duì)燃燒器dpf系統(tǒng)，在dpf催化器再生過(guò)程中，保持恒定的再生溫度和低排放。本發(fā)明通過(guò)合理的空氣、燃油、點(diǎn)火零部件，通過(guò)控制策略和診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了dpf催化器安全可靠再生，滿足非道路農(nóng)用柴油機(jī)的使用要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。

請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

本實(shí)施例中用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)具體包括柴油機(jī)101、低溫燃燒器102、doc催化器103、cdpf催化轉(zhuǎn)化器104、燃油電磁泵105、燃油噴嘴106、顆?？刂破?07、燃油箱108、壓差傳感器109、排溫傳感器110以及報(bào)警指示燈111；所述柴油機(jī)101與低溫燃燒器102連接；所述低溫燃燒器102通過(guò)點(diǎn)火器連接顆?？刂破?07；所述doc催化器103與低溫燃燒器102、cdpf催化轉(zhuǎn)化器104連接；所述燃油電磁泵105通過(guò)燃油噴嘴106連接低溫燃燒器102；所述doc催化器103連接cdpf催化轉(zhuǎn)換器；所述顆?？刂破?07與壓差傳感器109、排溫傳感器110、報(bào)警指示燈111連接；所述壓差傳感器109連接cdpf催化轉(zhuǎn)化器104；所述排溫傳感器110連接doc催化器103、cdpf催化轉(zhuǎn)化器104。

非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)是通過(guò)燃油和氧氣進(jìn)行混合、穩(wěn)態(tài)湍流、燃燒進(jìn)行能量釋放和升溫的。在一個(gè)燃燒器系統(tǒng)里面，燃油蒸汽和氧氣進(jìn)行混合、點(diǎn)火后形成火焰。燃燒器系統(tǒng)需要更高濃度的氧氣，通常測(cè)試發(fā)現(xiàn)，低于14％的氧含量會(huì)導(dǎo)致燃燒火焰?zhèn)鞑?wèn)題。需要如此高濃度的氧氣，因此需要額外的空氣供給系統(tǒng)。當(dāng)排氣中的氧氣不夠時(shí)，額外的空氣供給系統(tǒng)用于將空氣壓縮吹到燃燒器里面。燃燒器dpf系統(tǒng)針對(duì)農(nóng)用柴油機(jī)101低溫和瞬態(tài)工況是非常有效的技術(shù)方案。在農(nóng)用柴油機(jī)101怠速工況、低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷工況、城市瞬態(tài)工況下，都是可以進(jìn)行升溫功能進(jìn)行dpf再生控制。采用低溫微型燃燒器+doc+cdpf后處理技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)低溫燃燒器102的迅速升溫、doc催化器103的二次升溫，實(shí)現(xiàn)dpf催化器的再生溫度管理。同時(shí)doc催化器103可以實(shí)現(xiàn)no-no2的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)dpf催化器的被動(dòng)再生控制。

在本實(shí)施例中所述低溫燃燒器102包括輔助空氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、空氣燃油混合系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、燃燒室及電控系統(tǒng)。所述輔助空氣系統(tǒng)根據(jù)柴油機(jī)101排氣流量、排氣溫度、氧含量確定輸入輔助空氣的大?。桓咿D(zhuǎn)速、低負(fù)荷工況通常需要最大的空氣量滿足再生溫度控制要求。其中，所述輔助空氣通過(guò)電子控制壓縮氣泵產(chǎn)生或者整車制動(dòng)空氣泵產(chǎn)生。

所述燃油供給系統(tǒng)包括燃油計(jì)量電磁泵、計(jì)量電磁閥任一種。燃油供給系統(tǒng)提供精確的柴油燃料輸送到燃燒器里面，進(jìn)行燃燒溫度的控制。燃油供給量要能夠滿足非道路柴油機(jī)各種排氣流量、排氣溫度條件下的需求。所述空氣燃油混合系統(tǒng)包括燃油霧化和空氣混合室，保證空氣、燃油均勻混合。燃油和空氣混合裝置對(duì)于良好的火焰燃燒和doc催化器103的快速起燃是至關(guān)重要的。

所述點(diǎn)火系統(tǒng)用于在正確的時(shí)機(jī)進(jìn)行燃料供給，保證燃油迅速燃燒；電控系統(tǒng)通過(guò)合理的再生溫度閉環(huán)控制算法，實(shí)現(xiàn)混合氣燃燒溫度達(dá)到再生溫度，保證顆粒物能夠點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)dpf安全、可靠再生。所述電控系統(tǒng)包括傳感器、執(zhí)行器和電控單元(aftertreatmentcontrolunit，acu)；所述電控單元決定燃油、空氣量的配比關(guān)系。燃燒器dpf系統(tǒng)最復(fù)雜、最關(guān)鍵是電控單元。電控單元系統(tǒng)必須同時(shí)控制空氣和燃油供給裝置，滿足柴油機(jī)101各種工況的再生溫度需求，保持火焰穩(wěn)定性和安全運(yùn)行。在滿足排放需求下，實(shí)現(xiàn)各種瞬態(tài)條件下再生溫度控制。本發(fā)明通過(guò)開發(fā)基于軟件在環(huán)模型和硬件再環(huán)模型，實(shí)現(xiàn)燃燒器基于模型開發(fā)方式，降低研發(fā)周期和費(fèi)用，是目前通用的開發(fā)模式。

所述低溫燃燒器102的控制狀態(tài)包括燃燒器停止工作狀態(tài)、燃燒器點(diǎn)火工作狀態(tài)、燃燒器再生溫度工作狀態(tài)、燃燒器過(guò)溫控制狀態(tài)；其中，每一種所述工作狀態(tài)都有自己的控制目標(biāo)和控制策略。所述每一種所述工作狀態(tài)都有自己的控制目標(biāo)和控制策略，具體包括：一、燃燒器停止工作狀態(tài)是燃燒器關(guān)閉狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)決定dpf系統(tǒng)再生請(qǐng)求和系統(tǒng)電氣零部件診斷功能；二、燃燒器點(diǎn)火工作狀態(tài)為當(dāng)cdpf催化器請(qǐng)求再生時(shí)，燃燒器將點(diǎn)燃預(yù)設(shè)比例的燃油，維持火焰預(yù)設(shè)時(shí)間，燃燒器點(diǎn)火成功是非常關(guān)鍵的，否則會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火不成功導(dǎo)致hc排放增大，優(yōu)選的點(diǎn)火過(guò)程是維持火焰持續(xù)穩(wěn)定燃燒并且hc排放滑移最小；燃燒器點(diǎn)火成功受空氣、燃油混合程度影響；三、燃燒器再生溫度工作狀態(tài)視控制排氣溫度到目標(biāo)再生溫度；依靠dpf再生請(qǐng)求，目標(biāo)溫度設(shè)定有不同的目標(biāo)溫度和斜率；低溫燃燒器102根據(jù)柴油機(jī)101不同工況控制空氣和燃油比例，達(dá)到目標(biāo)再生溫度；同時(shí)低溫燃燒器102由于空氣供給系統(tǒng)的限值和火焰燃燒的穩(wěn)定性將影響控制效果，輔助空氣系統(tǒng)受限于流量設(shè)計(jì)的范圍和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，將導(dǎo)致空氣量的不足，從而影響火焰燃燒的穩(wěn)定性；控制優(yōu)選的燃油和空氣比例，維持火焰在瞬態(tài)工況下的燃燒的穩(wěn)定性；四、燃燒器過(guò)溫控制狀態(tài)下燃油會(huì)立即斷油，從而阻止過(guò)溫現(xiàn)象發(fā)生；在cdpf催化器再生過(guò)程中，當(dāng)碳載量大于設(shè)定值時(shí)，隨著碳顆粒的氧化會(huì)產(chǎn)生熱量，當(dāng)柴油機(jī)101在再生過(guò)程中進(jìn)入怠速工況時(shí)，cdpf催化器出口溫度會(huì)急劇升高，燃燒器過(guò)溫控制狀態(tài)下要立即切斷燃油從而阻止再生繼續(xù)發(fā)生；當(dāng)cdpf催化器溫度降低到預(yù)設(shè)范圍時(shí)，低溫燃燒器102將從燃燒器點(diǎn)火工作狀態(tài)切換到燃燒器再生溫度工作狀態(tài)，進(jìn)行再生溫度閉環(huán)控制。

在本實(shí)施例中所述用于非道路農(nóng)機(jī)的燃燒器dpf再生控制與診斷系統(tǒng)的柴油機(jī)dpf模擬輸入信號(hào)包括低溫加熱器溫度傳感器、cdpf催化器前排溫傳感器110、cdpf催化器后排溫傳感器110、cdpf催化器壓差傳感器109、燃油噴射壓力傳感器的輸出信號(hào)；dpf數(shù)字開關(guān)信號(hào)包括點(diǎn)火鑰匙開關(guān)信號(hào)、dpf駐車怠速再生請(qǐng)求信號(hào)、故障診斷開關(guān)信號(hào)；執(zhí)行驅(qū)動(dòng)功能包括dpf燃油噴射計(jì)量噴射閥、燃油加熱驅(qū)動(dòng)棒、故障燈指示、輸油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其中，所述燃油加熱驅(qū)動(dòng)棒用于產(chǎn)生燃油加熱霧化所需要的熱量；供電部分包括蓄電池、電源模塊。

本發(fā)明的技術(shù)方案提高dpf催化器再生溫度控制精度，采用前饋控制和閉環(huán)控制結(jié)合的控制策略，在各種柴油機(jī)工況下，能夠?qū)pf催化器入口實(shí)際溫度與目標(biāo)再生溫度誤差會(huì)控制在25℃以內(nèi)。本發(fā)明能夠?qū)⑴艢鉁囟壬叩胶侠淼臏囟?不帶催化劑涂層為600-650℃,帶催化劑涂層為550-650℃)，保證在低溫和瞬態(tài)工況下，dpf催化器能夠很好的再生。針對(duì)燃燒器dpf系統(tǒng)，在dpf催化器再生過(guò)程中，保持恒定的再生溫度和低排放。本發(fā)明通過(guò)合理的空氣、燃油、點(diǎn)火零部件，通過(guò)控制策略和診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了dpf催化器安全可靠再生，滿足非道路農(nóng)用柴油機(jī)的使用要求。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。