[发明专利]国六后处理冷却水循环装置及方法

权利要求书

1.一种国六后处理冷却水循环装置的后处理冷却循环控制方法，其特征在于，所述国六后处理冷却水循环装置包括冷却水管，冷却水管的总入口接发动机冷却水口，冷却水管引出三个支路，三个支路分别以螺旋形状缠绕在三个冷却区域：DPF区、DPF与SCR之间尾气区、SCR区，且每个支路的入口处具有单独的子电磁阀控制流量，三个支路的冷却水管末端交汇到总管上，经过总电磁阀，作为冷却水管的总出口，与外部出水口连接；发动机运行时，如果三个冷却区域对应的载体不需要冷却，所有电磁阀关闭；如果某个区域对应的载体需要冷却，打开该区域入口处的子电磁阀门和冷却水管总出口处的总电磁阀，利用发动机冷却水循环自带的压力，冷却水流进对应区域的管路，经过螺旋形流动后，充分与载体壁面接触，带走多余热量，然后通过出水口回归到发动机冷却水循环中；

所有电磁阀均连接冷却水控制器，DPF区的入口、DPF区的出口、DPF与SCR之间尾气区的出口、SCR区的出口处分别布置第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器，所有温度传感器均连接冷却水控制器；该方法包括以下步骤：

(1)待机采集部分

(1.1)冷却水循环装置处于待机运行状态，所有阀门全部关闭；冷却水控制器通过CAN总线阅读报文，获取四个温度传感器的当前排气温度值T₁,T₂,T₃,T₄和当前发动机转速值n、功率值P；根据转速值和扭矩值，通过查找发动机整机标定过程中测得的两个MAP图，以插值的形式得到当前发动机排气温度值T₀和尾气质量流量m_exh；

(1.2)根据发动机整机标定过程中测得的对应载体的延迟时间τ和发动机尾气质量流量m_exh关系曲线τ＝f(m_exh)和当前尾气质量流量m_exh，通过插值得到当前对应载体的延迟时间τ；载体延迟时间τ的标定方法如步骤(1.2.1)‐(1.2.5)所示：

(1.2.1)确定一个稳定的尾气质量流量m_exh，对应载体出口端温度保持恒定；

(1.2.2)保持该质量流量不变的情况下，调整发动机转速和扭矩，变换至邻近的一个相同尾气质量流量，但是排气温度值不同的工况；

(1.2.3)记录对应载体出口温度变化曲线，发动机调整转速和扭矩结束的时间点记为t₁，载体达到新的稳定温度的时间点记为t₂；

(1.2.4)计算得出τ＝t₂‐t₁；

(1.2.5)变换m_exh值，重复步骤(1.2.1)‐(1.2.4)测量不同质量流量m_exh下的延迟时间τ，获得f关系曲线；

(1.3)根据冷却水控制器事先设定的采集次数freq，以dt＝τ/freq为采样间隔时间，不断采集排气温度值T₁,T₂,T₃,T₄和发动机转速值n、功率值P，采集满freq为止，获取的数据记为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)启动滤波器平均化温度计算模块，计算DPF区、DPF与SCR之间尾气区、SCR区的平均温度T_dpf、T_{d_s}、T_scr，公式如下：

(1.5)启动温度系数计算模块，计算修正因子，针对DPF区：

当时，修正公式如下：

当时，修正公式如下：

式中T_{dpf_max}为对应DPF载体的熔融极限温度，由载体材料厂商提供；η_dpf为对应DPF间的修正因子；针对DPF与SCR之间尾气区、SCR区的修正因子计算公式同式(4)和(5)；

(1.6)计算对应区域修正后的温度T_act，对于DPF区，修正后的温度T_{act_dpf}＝T_dpf·η_dpf；

(1.7)逻辑判定，若对应区域经过步骤(1.6)修正后的温度T_act大于设定温度T_des，则执行步骤(2)，反之在经过系统闲置设定时间t_max后，再次回到步骤(1.1)重新进行采集和计算，其中t_max≥τ；

(2)逻辑启动与执行部分

(2.1)当采集过程中，对应区域修正后的温度T_act大于设定温度T_des，立刻100％开度开启冷却水管的总出口，然后进入对应区域的阀门入口控制模块，对应区域入口阀门开度计算公式如下：

e_k＝T_act-T_des

式中，为阀门开度值，单位为％，V_sub为对应区域的总体积；e_k为中间变量，是当前区域实际温度值与设定温度值的差值，下标k表示时间序列；kp,ki,kd是PID控制中的比例系数、积分系数和微分系数；T是PID控制中的采样周期；

(2.2)在控制时，不断执行步骤(1.1)‐(1.6)，利用获得对应区域的修正温度T_act对阀门进行开度反馈调节，待温度回到设定温度T_des后，关闭入口阀门，对应区域结束控制；

(2.3)冷却水管的总出口阀门根据三个冷却区域的阀门情况进行判定，三个冷却区域若都不处于冷却工作状态，则关闭冷却水管的总出口，反之开启。