CN104061051B - 柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，所述方法利用压差传感器实时测量DPF两端的压差值，通过查表得出DPF碳载量估计值，同时监测DPF碳载量估计值是否存在突降现象，当DPF碳载量估计值存在突降时，根据上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间计算DPF碳载量的补偿值，再将DPF碳载量估计值与补偿值相加，得到DPF碳载量的修正值，最后根据DPF碳载量修正值的大小判断是否触发DPF进入再生状态。本发明根据DPF碳载量估计值的突降情况计算其补偿值,进而对DPF碳载量进行修正,大大提高了载体内部碳颗粒分布不均时，DPF碳载量估计数据的准确性,从而有效避免了再生时机判断错误，保证了碳烟颗粒载体的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种可准确把握柴油机颗粒捕捉器再生时机的方法，属发动机技术领域。
背景技术
颗粒捕捉器DPF（DieselParticulateFilter）是一种安装在柴油发动机排放***中的陶瓷过滤器，它可以在碳烟颗粒进入大气之前将其捕捉,减少微粒物的排放。
颗粒捕捉器捕集碳烟颗粒后，会引起发动机背压升高,导致发动机性能下降,因此必须采用燃烧或者其它方法将碳烟颗粒除去，这种过程称为DPF的再生。在DPF再生过程中，发动机负荷突然降低（如突然回怠速），DPF内的气流急剧减小，散热速度大幅降低，而DPF内的氧含量升高，碳烟颗粒的燃烧会使其载体温度急剧上升。为防止温度超过载体的承受极限，DPF内的碳载量不宜过高,因此再生时准确判断DPF的碳载量就显得尤为重要。
传统再生时机控制方法中，判断DPF内碳载量的主要方法有排气背压法、行驶时间法、碳烟排放量法和基于压差的碳载量估计法，其中，判断结果较准确的是基于压差的碳载量估计法，该方法根据DPF两端压差值与DPF内部碳载量的对应关系，利用压差传感器测量发动机不同工况下DPF两端的压差值并根据气流温度对压差值的影响进行修正，当DPF两端压差超过极限值时，即可判断DPF需要再生。
基于压差的碳载量估计方法只能通过气流温度等参数的不断修正来提高估算精度，在特殊的极端情况下不能准确估算DPF内的碳载量。例如发动机在特定的大负荷运行时，随着进气流速的增大，载体内流场分布不均匀性增大，载体中心部分被动燃烧碳颗粒减少，载体边缘碳颗粒分布相比中心部分偏浓，此时的碳载量估计值会降低。又如发动机在冬季排气湿度略大时停机后，积攒在DPF内部的湿气可能会与碳颗粒一起冻结，发动机再次起动并运行一段时间后，DPF内部冻结的冰消除时可能带走部分碳，造成载体内部碳附着不均，致使碳载量估计值短时间内降低。在上述载体内部碳分布不均的情况下，基于压差的碳载量估计法会造成再生时机判断错误，致使载体中局部碳载量超标，有烧坏载体的风险。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，以提高载体内部碳颗粒分布不均时DPF碳载量的估计精度，防止DPF再生时因碳载量过高而烧坏载体。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，该方法利用压差传感器实时测量DPF两端的压差值，通过查阅压差值与碳载量的对应表得出DPF碳载量估计值，同时监测DPF碳载量估计值是否存在突降现象，当DPF碳载量估计值存在突降时，根据上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间计算DPF碳载量的补偿值，再将DPF碳载量估计值与补偿值相加，得到DPF碳载量的修正值，最后根据DPF碳载量修正值的大小判断是否触发DPF进入再生状态。
上述柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，监测DPF碳载量估计值是否存在突降的具体方法是：将相差设定时间间隔的两个DPF碳载量估计值进行比较，若二者的差值大于预设值，则判断DPF碳载量估计值存在突降。
上述柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，所述DPF碳载量补偿值的计算方法是：分别用各种工况下每公里产生的碳颗粒质量（g/km）与被动再生消耗掉的碳颗粒质量（g/km)的差乘以各工况行驶里程数（km），得到各种工况下的碳颗粒质量（g），然后再将各种工况下的碳颗粒质量（g）相加，得到DPF碳载量计算值，该计算值与由上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间确定的补偿系数相乘，即得到DPF碳载量补偿值，所述工况是指发动机转速和扭矩，不同工况下每公里产生的碳颗粒质量（g/km）通过试验得出。
上述柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，根据DPF碳载量修正值的大小判断是否触发DPF进入再生状态的方法是：将DPF碳载量修正值与DPF碳载量的阈值进行比较，若DPF碳载量的修正值大于DPF碳载量的阈值，则触发DPF进入再生状态，否则不触发DPF进入再生状态。
上述柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，利用压差传感器采集的DPF两端的压差信号应使用低通滤波器进行过滤。
上述柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，由上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间确定的补偿系数通过试验得出。
本发明根据DPF碳载量估计值的突降情况计算其补偿值,进而对DPF碳载量进行修正,避免载体内部碳颗粒分布不均时、DPF碳载量估算值偏低、达到载体承受极限而不能触发再生。,从而有效避免了再生时机判断错误，保证了碳烟颗粒载体的安全。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详述。
图1为本发明的流程图。
文中各符号清单为：ΔP、DPF两端压差。
具体实施方式
参看图1，本发明利用压差传感器采集DPF两端的压差信号ΔP，通过查阅压差值与碳载量（soot）的对应表得出与过滤后的ΔP所对应的DPF（DieselParticulateFilter）碳载量估计值。
表1：压差值与碳载量的对应表
| SOOT_INDEX | SOOT_MASS |
| 0.13 | 0 |
| 0.38 | 2.3 |
| 0.94 | 4.8 |
| 1.38 | 6.6 |
| 1.94 | 9.1 |
| 2.5 | 11.4 |
| 2.94 | 13.4 |
| 3.44 | 15.4 |
| 4 | 18.3 |
| 4.44 | 21.6 |
| 5.06 | 25.4 |
| 5.5 | 27.9 |
| 5.94 | 30.2 |
| 6.56 | 33.7 |
| 7 | 35.8 |
| 12 | 60 |
表1中，SOOT_INDEX指仅由积碳产生的标准压降系数，SOOT_MASS指积碳重量。
该碳载量估计值分成三路，一路用于常规的再生时机选择，碳载量估计值大于可接受的阈值（通过载体形状，体积，散热及最高允许温度计算出的最大碳载量，结合实际载体最高温度确定，时，将触发DPF进行主动再生，由正常状态变成再生状态）。
碳载量阈值的设定：利用DPF载体的供应商（康宁公司）提供的正常载体可承受的碳颗粒范围,通过试验综合再生效率，估算偏差等因素制定阀值。例如康宁公司提供的正常载体可承受的碳颗粒范围为6-10g/L，一个3L的DPF阀值可设定范围是18-30g/L,但试验发现设定在单位体积碳载量较高时，再生效率高，有利于节油，但28-30g/L时DPF再生内部温度容易超出载体承受温度，该温度受载体材质影响，例如钛酸铝的最高限制温度是1100℃，考虑到估算误差，为避免超出DPF载体最大承受碳载量30g/L，则可设定为25g/L。
通过另外两路碳载量1及碳载量2与碳载量估计值的异时同步（或称异时取等，例如碳载量1每1秒与传感器测得的值取等一次，碳载量2每100s与传感器测量值取等一次），判断DPF碳载量估计值是否存在突降的情况。碳载量1较长时间（该时间是试验经验值，可根据车辆由起动至发动机冷却液水温基本达到平衡温度的时间确定）与碳载量估计值同步一次，碳载量2较短时间（该时间由***可以确定一个稳定的碳载量变化的最小时间确定，可取***响应时间的1-2倍）与碳载量估计值同步一次。由于碳载量1与碳载量2的信号与碳载量的估计值同步时间不同，碳载量1与碳载量2的值可能存在差异，这两个数值进行比较可以判断载体内的碳载量增加和减少情况，通过试验得到一个异常突降的碳载量阈值，超过该阈值即判定DPF碳载量有突降状况。
异时同步的时间间隔和预设值的设定方法；时间间隔和预设值由试验数据得出，具体操作为通过人为模拟DPF碳载量不准的情况（例如发动机在特定的大负荷运行时，随着进气流速的增大，载体内流场分布不均匀性增大，载体中心部分被动燃烧碳颗粒减少，载体边缘碳颗粒分布相比中心部分偏浓，此时的碳载量估计值会降低。又如发动机在冬季排气湿度略大时停机后，积攒在DPF内部的湿气可能会与碳颗粒一起冻结，发动机再次起动并运行一段时间后，DPF内部冻结的冰消除时可能带走部分碳，造成载体内部碳附着不均，致使碳载量估计值短时间内降低。），将多次模拟压差估计偏低现象产生的时间和变化量进行记录，选取较为合理并保险的数值即为设定时间间隔和预设值。
若判断估计值有突降现象发生，将根据车辆行驶里程及行驶时间、发动机转速扭矩等条件模拟计算出发动机原始排放的碳烟颗粒质量（即不同的工况下发动机每公里产生的碳颗粒质量g/km，不考虑在DPF中被动再生小号掉的部分），由原始排放量结合实际项目计算出一个补偿值，加到实测的碳载量估计值上对其进行修正，进而提前触发DPF进入再生状态，清空DPF中的积碳，防止DPF载体损坏。当DPF由进入再生后，补偿值将被自动清空。
图1中的5g是预设值；0g就是输出0g，相当于不进行补偿；25g是阀值，这些数值可根据具体情况设定。
补偿值等于不同的工况下每公里产生的碳颗粒质量g/km减去被动再生消耗掉的碳颗粒质量g/km乘以各工况行驶里程数km然后求和，得到DPF碳载量计算值，该计算值与由上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间确定的补偿系数相乘，即得到DPF碳载量补偿值。注：工况指发动机转速和扭矩，不同的工况下每公里碳颗粒质量系数由试验得出。
根据距离上次再生的行驶里程和距离上次再生的行驶时间得到的补偿系数乘以碳载量计算值即为碳载量补偿值，试验中发现，距离上次再生的行驶里程及行驶时间越长，DPF内部碳分越容易不均匀，发生DPF内部碳载量突变风险越大，发生突变后的偏差越大，补偿系数与车辆行驶里程及行驶时间的关系如表2所示：
表2：
表2（续）：
Claims (4)
1.一种柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，其特征是，该方法利用压差传感器实时测量DPF两端的压差值，通过查阅压差值与碳载量的对应表得出DPF碳载量估计值，同时监测DPF碳载量估计值是否存在突降现象，当DPF碳载量估计值存在突降时，根据上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间计算DPF碳载量的补偿值，再将DPF碳载量估计值与补偿值相加，得到DPF碳载量的修正值，最后根据DPF碳载量修正值的大小判断是否触发DPF进入再生状态；
监测DPF碳载量估计值是否存在突降的具体方法是：将相差设定时间间隔的两个DPF碳载量估计值进行比较，若二者的差值大于预设值，则判断DPF碳载量估计值存在突降；
所述DPF碳载量补偿值的计算方法是：分别用各种工况下每公里产生的碳颗粒质量（g/km）与被动再生消耗掉的碳颗粒质量（g/km)的差乘以各工况行驶里程数（km），得到各种工况下的碳颗粒质量（g），然后再将各种工况下的碳颗粒质量（g）相加，得到DPF碳载量计算值，该计算值与由上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间确定的补偿系数相乘，即得到DPF碳载量补偿值，所述工况是指发动机转速和扭矩，不同工况下每公里产生的碳颗粒质量（g/km）通过试验得出。
2.根据权利要求1所述的柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，其特征是，根据DPF碳载量修正值的大小判断是否触发DPF进入再生状态的方法是：将DPF碳载量修正值与DPF碳载量的阈值进行比较，若DPF碳载量的修正值大于DPF碳载量的阈值，则触发DPF进入再生状态，否则不触发DPF进入再生状态。
3.根据权利要求2所述的柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，其特征是，利用压差传感器采集的DPF两端的压差信号应使用低通滤波器进行过滤。
4.根据权利要求3所述的柴油机颗粒捕捉器再生时机控制方法，其特征是，由上次再生后车辆的行驶里程和行驶时间确定的补偿系数通过试验得出。
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|---|---|---|---|---|
| CN112127978A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-25 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种颗粒过滤器的再生方法、***和发动机 |
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