一种柴油机微粒捕集器微波再生系统控制策略及其装置

摘要

本发明公开了一种微粒捕集器微波再生系统控制策略及其装置。控制策略包含MAP图更新、再生时机判断、实时诊断、再生终止判断四大功能模块。其装置包括ECU、微波发生装置、二次空气补给器、显示器、传感器等。本发明的目的在于考虑不可燃烧灰烬的累积，精确控制再生开始、再生结束以及再生过程，防止因再生时机判断失误致使微粒捕集器再生过程失控的问题，对提高微粒捕集器的使用寿命，降低再生装置能耗都有很大的积极作用。

主权项

一种微粒捕集器微波再生系统控制策略，该策略在功能上包含MAP图更新、再生时机判断、实时诊断、再生终止判断四大模块，通过汽车ECU控制芯片、微波发生器、二次空气补给器、传感器与执行机构来实现，本策略包括如下步骤：步骤一、在再生系统中，ECU通过工况信息查询再生判断MAP图，得知当前工况下的限定背压值，对比预先微粒捕集器两端的压力传感器返回的压差值，确定是否开始再生，为了保证系统再生开始可靠，本控制策略将汽车行驶里程达到限定值与手动开启再生按钮也作为并行的再生触发条件，此步骤从属于再生时机判断模块；步骤二、再生开始后，ECU向包括微波发生器及二次空气补给器在内的执行机构发送指令，并通过布置在微粒捕集器中的温度传感器传递的实时温度信号与ECU计算所得温度上升速率信息实时调整微波功率，此步骤从属于实时诊断模块；步骤三、ECU通过工况信息查询再生终止判断MAP图，得知当前工况下的洁净状态背压值，对比预先微粒捕集器两端的压力传感器返回的压差值，确定是否终止再生，在判断再生结束的同时，根据ECU计算结果，若有需要，程序自动跳到更新再生终止判断MAP图模块中；步骤四、在步骤三中根据需要更新再生终止判断MAP图之前，根据ECU计算信息，判断微粒捕集器是否达到使用年限，此步骤也从属于实时诊断模块；在整个再生控制过程中，其特征在于，步骤一：微粒捕集器两端压力传感器测得相应工况下压力差ΔP_tes，ECU根据工况信息查询再生判断MAP图(该MAP图通过在实验台架上标定发动机油耗率对比正常状况下上升5％以上时的排气背压随工况变化数据，然后插值得来)得到压力差ΔP_lim，当ΔP_tes≥90％ΔP_lim时，达到再生触发条件；同时，为了保证再生判断可靠，将汽车行驶里程超过限定值与手动启动再生也作为再生触发条件，即本控制策略使用了三条并行的再生触发条件，排除发动机工况突发恶化等情况对再生时机控制的影响，达到精细化控制再生的目的；在‘手动启动再生按钮’这条触发条件中，为了防止误操作，手动启动再生按钮后，ECU判断发动机油耗速率对比正常情况是否增加5％以上，如果是，才认为达到再生触发条件，反之程序原地等待；在任意三条触发条件达到之一后，程序跳转到判断排气管中温度与流量参数波动在限定时间步长内是否超过限定值，若不超过，则表示工况稳定，气流冲蚀与温度变化对微粒捕集器的损害较小，再生开始，否则程序原地等待；步骤二中，ECU接收布置在微粒捕集器中的温度传感器信号，计算出温度变化率，实时调整微波功率，使微粒捕集器内的实时温度与温度上升速率不超过限定值，防止过滤体出现热损伤或者破裂；步骤三中，微粒捕集器两端压力传感器测得相应工况下压力差ΔP_tes，ECU根据存储其中的再生终止判断MAP图查询相应工况下洁净压差值ΔP_pur，当ΔP_tes≤(1+8％)ΔP_pur，ECU向微波发生器、二次空气补给器发送关闭指令，再生结束；当ECU监测到排气背压值在限定时长内无法达到ΔP_tes≤(1+8％)ΔP_pur再生结束条件时，判断认为不可燃灰烬沉积改变了过滤体的孔道与壁厚尺寸，记录下此时的排气流量与温度参数以及微粒捕集器两端压差值，深床捕集阶段(即没有微粒沉积)微粒捕集器两端压差值可以表示为函数：ΔP＝f(v，t，w，a)，四项参数依次为排气流量、排气温度、过滤体壁厚、过滤体孔道宽度，假设灰烬在过滤体孔道内均匀沉积，设微粒沉积层厚度为Δs，新的过滤体孔道尺寸w’，a’，则有：w’＝w+2Δs；a’＝a‑2Δs，代入ECU中存储的ΔP、v、t、w、a参数，计算出不可燃烧灰烬沉积后的新的孔道尺寸，更新后的ΔP_pur＝f(v，t，w’，a’)，将更新后的再生终止判断MAP图存储到ECU中，作为下一次的再生终止判断背压查询依据；步骤四中，每次需要更新再生终止判断MAP图之前，比较ΔP_tes与ΔP_lim的数值大小，若ΔP_tes≥90％ΔP_lim，ECU向显示器发出报警提示，需要更换过滤体或对其进行清理，反之程序继续完成再生终止判断MAP图的更新。