CN114109564A - 一种只包含柴油颗粒捕集器dpf的尾气处理*** - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种满足排放标准要求的发动机***，其尾气处理***只包含DPF。该***通过EGR来降低氮氧，通过DPF来过滤碳烟，并且通过发动机燃油的近后喷以及辅助设备来对DPF进行主动再生。该***在进行碳氢转换效率的OBD检测时，先进行DPF再生，然后在再生末端***OBD检测过程，并且使用远后喷喷射燃油，在提升DPF温度的同时检测碳氢转换效率。若检测到低碳氢转换效率，则重复OBD检测过程以进行脱硫再生。如果在设定数目的OBD过程后仍然检测到低碳氢转换效率，则***报警。DPF碳烟过滤效率的检测由发动机转速和扭矩得到的预期碳烟沉积率和由DPF相对压力得到的实际碳烟沉积率的比值计算。比值小则触发低碳烟过滤效率故障。

Description

一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***

技术领域

本发明涉及一种发动机尾气处理***，特别是一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***。

背景技术

为了满足排放法规的要求，发动机尾气处理***需要加装柴油颗粒捕捉器(DieselParticulateFilter，DPF)，以去除燃烧产生的碳烟。碳烟在DPF中会积累，到了一定程度会增加发动机***的背压，影响发动机的工作。因此，在DPF***中，还要定期地清除其中的碳烟。清除DPF中碳烟的过程叫做DPF的再生。在柴油发动机应用中，DPF的再生有被动再生和主动再生两种形式：被动再生是尾气中的氮氧化物(NOx)与碳烟发生反应，从而将碳烟去除，主动再生则是尾气中剩余的氧气与碳烟发生反应。相对于主动再生，被动再生所需要的再生温度比较低，但窗口比较窄(高效区间在300到350摄氏度)，同时也由于尾气中的NOx数量不容易控制，通常主要的再生形式还是主动再生。主动再生和被动再生都需要氧化催化剂(一般是贵金属催化剂，包括铂和钯等)的参与，被动再生中，氧化催化剂的作用是产生NO2，增加反应的效率。而在主动再生中，氧化催化剂的作用是氧化燃油，产生高温尾气，在其作用下氧气与碳烟发生反应，从而去除碳烟。氧化催化剂一般以独立催化剂单元的形式，比如柴油氧化催化剂(DieselOxidationCatalyst，DOC)布置在DPF的上游，同时，为了提高氧化效率，在DPF中也可涂敷贵金属。

一般地，在一个DPF的主动再生过程中，会将燃油喷入尾气并与尾气混合。混合后的气体通过氧化催化剂，在其中氧气和然后发生产热反应，加热尾气。在尾气温度超过一定温度时(高于450摄氏度)，氧气会与碳烟发生显著的氧化反应，从而去除碳烟。

在主动再生过程中，如果燃油中含有硫组分，这些组分燃烧后产生的硫氧化物会和贵金属催化剂发生反应，降低催化剂的效能。这个影响叫做催化剂硫中毒。催化剂硫中毒以后，由于催化效果变差，主动再生过程中喷射的燃油反应效率降低。未燃的燃油泄露后不但对环境产生影响，还会产生安全隐患。

在尾气处理***中，独立催化剂单元也增大了***的体积。一般来说，氧化催化剂的体积要超过发动机排气量的一半，这个体积的增加有时会影响尾气处理***和发动机***的布置，尤其是紧凑型***的布置。而如果不得不将DPF与DOC之间的距离拉长，则需要对DOC到DPF之间的连接管路做隔热处理以降低温度损失并避免再生高温引起安全问题，这又进一步增加了***的安装成本和使用成本。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***。

一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，该***仅包含柴油颗粒捕集器DPF且不包含柴油氧化催化器DOC，该***仅通过发动机燃油的近后喷，其中该近后喷所喷射的燃油在发动机缸内燃烧而不显著影响发动机扭矩，使得发动机尾气温度超过450摄氏度，来实现柴油颗粒捕集器DPF的主动再生。

本发明中，该***包括：

第一温度传感器，设置在柴油颗粒捕集器DPF的前端，用于采集柴油颗粒捕集器DPF的上游排气温度得到第一温度值；

第二温度传感器，设置在柴油颗粒捕集器DPF的后端，用于采集柴油颗粒捕集器DPF的下游排气温度得到第二温度值；

该***通过发动机燃油的近后喷实现柴油颗粒捕集器DPF主动再生的过程如下：

步骤1，根据第二温度值通过目标温度产生算法计算得到一个入口目标温度；

步骤2，根据步骤1中所述入口目标温度，通过前馈算法得到前馈控制命令；

步骤3，根据第一温度值与步骤1中所述入口目标温度，通过反馈控制算法得到反馈控制命令；

步骤4，计算反馈控制命令和前馈控制命令得到近后喷的质量流量命令，该质量流量命令是***需要的近后喷质量流量；

步骤5，当发动机不能实现该近后喷流量时，经过控制命令限制方法，得到近后喷的质量流量命令；

步骤6，通过燃油控制***执行近后喷质量流量命令，实现柴油颗粒捕集器DPF的主动再生。

本发明步骤1中入口目标温度T_DPF计算方法如下：

T_DPF＝T_122+T_rate*(t-t0)，

其中T_122是第二温度值，T_rate是一个设定值，为限制温升速率，t是当前时间，t0是再生开始时间；

步骤2中前馈控制命令mf_ff计算方法如下：

mf_ff＝MF_Exh*(T_DOC-T_EO)*K_ff，其中MF_Exh是尾气质量流量值，K_ff是一个常数系数，T_EO是没有近后喷情况下的发动机排气温度，T_DOC为通过柴油颗粒捕集器DPF的热传导模型计算得到的所述入口目标温度值；

步骤3中，反馈控制命令mf_fb使用至少所述入口目标温度和第一温度值的差值来进行计算；

步骤4中，近后喷的质量流量命令，由前馈控制命令和反馈控制命令相加得到；

步骤5中，通过经过控制命令限制方法得到的近后喷的质量流量命令mf_pi：

mf_pi为包括至少以下变量的最小值：

变量1、燃油喷射***所能达到的最大近后喷然后喷射率；

变量2、不显著影响扭矩条件下的最大允许燃油喷射率；

变量3、最高增压器耐温限制条件下的最大允许燃油喷射率；

变量4、步骤4中计算得到的近后喷质量流量，mf_tt。

本发明中上述柴油颗粒捕集器DPF进行主动再生的过程中，还通过控制发动机进气节流阀来进一步提高柴油颗粒捕集器DPF主动再生过程中的尾气温度。

本发明中，包括一个设置在DPF上游的电加热装置，在DPF主动再生过程中启动该电加热装置。

本发明中，包括OBD检测过程，其中对DPF去除碳氢和一氧化碳的效率进行检测；该OBD检测过程设置在再生过程的末端，并且通过燃油的远后喷来实现，在该远后喷中喷射的燃油不能充分在缸内燃烧而在尾气中仍以燃油的形式存在；该OBD检测过程中，通过使用至少所述第一温度值和所述第二温度值，以及远后喷燃油喷射率来计算碳氢和一氧化碳的转换效率。

本发明中，该尾气处理***的OBD检测过程，还包括一个柴油颗粒捕集器DPF碳烟过滤效率的检测；该检测过程至少包括计算通过发动机转速和扭矩来计算得到预期碳烟沉积率，通过柴油颗粒捕集器DPF上下游压力差和排气体积流量计算得到实际碳烟沉积率，以及计算该预计碳烟沉积率和该实际碳烟沉积率的比值。

本发明中，OBD检测中的碳氢和一氧化碳转换效率的计算还包括：

尾气质量流量以及所使用燃油的低热值；

当计算得到的碳氢和一氧化碳转换效率小于一个低位设定值或大于一个高位设定值时产生报警信号。

本发明中，OBD检测中的柴油颗粒捕集器DPF碳烟过滤效率检测过程包括：

步骤1、由至少发动机的转速E_Spd、扭矩Tq_E、和尾气中的氧气浓度O2_Conc计算得到预期碳烟沉积量MS_Exp；

步骤2、由至少DPF两端压力差传感器测得的相对压力值dP_106，排气流量MF_Exh以及所述第一温度值计算得到测量碳烟沉积量MS_Mea；

步骤3、计算预期碳烟沉积量MS_Exp和测量碳烟沉积量MS_Mea的比值FER：FER＝MS_Mea/MS_Exp；

步骤4、当步骤3中所述FER小于一个低位设定值或高于一个高位设定值时产生一个报警信号。

本发明中，该柴油发动机尾气处理***还包括一个脱硫过程，该脱硫过程在柴油颗粒捕集器DPF主动再生过程的末端，并且通过近后喷和远后喷来实现。

有益效果：

本发明提供的一种只包含DPF的尾气处理***，不需要DOC且不改变DPF尺寸，减少了整个***的体积，使得紧凑型布置变得容易；同时，该DPF***还满足排放法规以及OBD的要求。

本发明提供的一种只包含DPF的尾气处理***，降低了***对燃油中硫含量的敏感度，使得***在高硫油环境中仍然能正常运行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明中一种只包含DPF的尾气处理***的一个示范例结构示意图。

图2为DPF控制***的再生温度控制示意图。

图3为本发明中另一个只包含DPF的尾气处理***示范例的带有电加热装置的结构示意图。

图4为电加热装置控制示意图。

图5为再生和碳氢效率OBD检测过程的尾气温度曲线图。

图6为碳氢效率OBD检测算法的流程图。

具体实施方式

本发明中具体包括以下几个方面：

1、一种只包含DPF的尾气处理***并满足法规排放要求：

如图1所示，在发动机本体130中，进气通道通过一个连接器118流体地连接到增压中冷单元125，该增压中冷单元与增压器121的压气机输出端连接，而压气机的输入端通过一个进气节流阀108和进气滤清110与外环境相连。在发动机本体130中，进气门112控制进气。进气门112打开时，在增压器121的作用下，新鲜空气通过进气滤清110，进气节流阀108，压气机，增压中冷125，以及连接器118进入发动机本体130。

连接器118还有一个通路通过EGR阀117和EGR冷却器115与排气通道流体地连接。当EGR阀117开启时，发动机尾气与新鲜空气在连接器118中混合，混合后的气体(充气气流，Charge Flow)进入发动机本体。发动机本体的排气通道同时流体地与增压器121的涡轮输入端连接。涡轮输出端与DPF120的入口相连接。在DPF的上下游，分别有排温传感器107和122用于测量该处的排气温度。而DPF120两端的压力差由连接其上下游的压差传感器106进行测量。

在发动机本体130中，燃油通过电控喷嘴112喷入燃烧室。电控喷嘴由ECU 100通过信号线102控制，同时ECU 100通过信号线101控制EGR阀117，通过信号线103控制进气节流阀108。排温传感器107和122产生的信号分别通过信号线104和109送到ECU 100进行处理，而ECU 100与压差传感器106通过信号线105连接。

发动机的燃油控制中，在冲程的一个工作循环中可以产生至少三个燃油喷射脉冲：一个主脉冲(Main Pulse)，用来做功产生扭矩；一个近后喷(Early Post-Injection)脉冲，喷射的燃油会在缸内燃烧但不显著影响扭矩，只是加热尾气；和一个远后喷(LatePost-Injection)脉冲，喷射的燃油大多不能在缸内燃烧，而是随尾气排出发动机本体进入尾气处理***。这三个喷射脉冲的长短根据各自喷射质量流量命令(主燃油喷射率，近后喷燃油喷射率，和远后喷燃油喷射率)产生。

在图1所示的***中，没有SCR，也没有DOC。***通过调节EGR阀117的开度来看控制氮氧化合物的排放，而产生的碳烟颗粒通过DPF进行去除。一般地，在柴油发动机尾气处理***中，在排放控制中，DOC有两个主要作用：第一个作用是去除碳氢(HC)和一氧化碳(CO)，第二个作用是帮助DPF进行再生。这个帮助作用又有两个：第一是产生NO2，帮助DPF进行被动再生，另一个是在主动再生时氧化燃油，升温尾气，从而帮助DPF进行主动再生。在OBD检测中，DOC的作用是诊断氧化催化效率，以及帮助DPF进行过滤效率诊断。

柴油发动机HC和CO产生量比较小，因此在很多应用中，DPF涂敷少量氧化催化剂催化也可以达到标准要求，并不一定需要单独的DOC来实现这个功能。去掉DOC对***最大的影响在于DPF的再生和OBD检测。

2、单DPF***的再生过程：

在没有DOC的条件下，***产生的NO2会有所减少，因此对于被动再生会有一定的影响。但被动再生作用的降低会使得碳烟估测更为精确，对OBD有一定的帮助作用。由于没有DOC的作用，而DPF的贵金属涂覆量比较小，因此不宜在尾气温度低的情况下通过直接喷射燃油来升温尾气。

在图1所示的***中，因为没有DOC，因此DPF再生过程主要通过发动机近后喷产热提高尾气温度来进行。DPF再生温度控制可由图2所示的控制器来实现。在这个控制器中，首先从温度传感器122得到的信号T_122通过一个目标温度产生模块计算得到一个DPF入口目标温度T_DOC。这个目标温度通过前馈模块202产生一个前馈控制命令mf_ff，

同时和从温度传感器107得到的信号T_107进行比较，这两个信号的差，T_err，

T_err＝T_DOC-T_107 (F1)

，通过反馈控制模块203得到一个反馈控制命令mf_fb。反馈控制命令和前馈控制命令的和，mf_tt，是***需要的近后喷质量流量:

Mf_tt＝mf_ff+mf_fb (F2)。

但这个近后喷流量不一定能完全实现，需要经过一个控制命令限制模块204，然后得到近后喷的质量流量命令mf_pi.这个命令通过燃油控制***来实现。

在目标温度产生模块201中，可以首先计算一个DPF出口目标温度，T_DPF：

T_DPF＝T_122+T_rate*(t-t0) (F3)，

其中T_rate是一个设定值，t是当前时间，t0是再生开始时间。

计算得到T_DPF以后，T_DOC可通过DPF的热传导模型计算得到。一个简单的方法是利用查表法来计算：

T_DOC＝Tbl(T_DPF,MF_Exh) (F4)，

其中Tbl()是查表计算，表中的数值可以通过实验来确定或通过模型计算来确定，MF_Exh是尾气质量流量值。

在前馈模块202中，mf_ff可通过以下公式进行计算：

mf_ff＝MF_Exh*(T_DOC-T_EO)*K_ff (F5)，

其中K_ff是一个常数系数，T_EO是没有近后喷情况下的发动机排气温度,可通过发动机转速和扭矩查表得到。

在反馈控制模块203中，mf_fb可以通过一个PID控制器计算得到，而后mf_fb和mf_bb相加得到总的喷射命令mf_tt。这个总喷射命令经过控制命令限制模块204，最后得到近后喷喷射命令mf_pi。在控制命令限制模块中，限制条件包括：

燃油喷射***所能达到的最大近后喷然后喷射率MF_maxinj，

在不显著影响扭矩条件下的最大允许燃油喷射率MF_maxtq，和

最高增压器耐温限制条件下的最大允许燃油喷射率MF_maxtbT，等等，

mf_pi＝min(mf_tt,MF_maxinj,MF_maxtq,MF_maxtbT)(F6)。

在限制条件下，如果排温太低，或者流量太高，可能近后喷燃油所产生的热量不足以达到目标温度。这时，需要启动热管理来提升发动机排温。如图2所示，热管理模块205的一个输入是近后喷命令的限制状态Lim_stat。Lim_stat的一个简单计算为：

Lim_stat＝0,if(mf_tt＝＝mf_pi)；otherwise,Lim_stat＝1 (F7)。

在模块205中，热管理可以通过多种途径来实现。通常使用的一个热管理办法是控制进气节流阀108，通过降低进气流量来提高发动机排温。通常使用的另一个办法是控制排气节流阀(未画出)，通过增加排气背压来提升发动机排温。

除了热管理以外，还可以进一步使用电加热来提升发动机排温。如图3所示，在排温传感器107的下游，布置有一个电加热装置133和另一个排温传感器134.电加热器由ECU100通过信号线131来控制，而传感器134则感知信号经由信号线132送至ECU100.电加热装置133的作用是在热管理也无法实现目标温度时进一步提升尾气温度，其控制可以通过PWM方法来实现。一个电加热装置的控制器如图4所示。在这个控制器中，首先计算T_DOC和T_134的差，TE_err，然后通过一个反馈控制模块301产生PWM的占空比值DC_CMD。该PWM值经过一个控制命令限制模块302后得到PWM控制命令DC_PWM.反馈控制模块301可以由PID控制来实现，而PID控制由Lim_stat来进行复位，即当Lim_stat为0时(mf_pi等于mf_tt时)，对PID控制复位(PID控制输出为0)。控制命令限制模块302的限制条件包括：

1、Lim_stat的标志状态，

2、电加热装置133的最大允许占空比DC_max，和

3、电加热装置133的保护标志HT133_stat，此标志值当电加热装置133被保护(比如在超温状态下)时为1，其他状态时为0。

控制命令限制模块302中的控制逻辑可以为：

DC_PWM＝min(DC_CMD,DC_max)if(Lim_Stat＝＝1AND HT133_stat＝＝0)；0otherwise

(F8)。

3、车载自动诊断(OBD)：

3.1、碳氢(HC)和一氧化碳(CO)去除效率的检测

由于没有DOC，HC和CO需要由DPF上涂覆的氧化催化剂来去除。由于DPF的催化剂涂覆量较小，因此不能采用DOC***中常用的直接远后喷法实现，因为在尾气温度较低时DPF的碳氢转换效率远低于DOC，这时直接喷射燃油会造成***的燃油泄露。

在图1所示的单DPF***中，对HC和CO的去除效率的检测可以在再生过程的末期通过少量喷射燃油来实现。在DPF再生过程中，尾气温度控制在450摄氏度以上。在这个温度下，虽然DPF涂敷量比较小，但如果正常工作，仍然有较高的碳氢转换效率。同时，在再生过程末期，DPF中碳烟沉积量较低，碳氢转换带来的排温进一步上升不会造成非可控再生的问题。另外，在DPF存在硫中毒的情况下，升高排温可以帮助脱硫再生。OBD过程可以进一步延伸为脱硫过程。

如图5所示，曲线150是在一个综合再生过程中由排温传感器107测得的DPF上游排温信号T_107，曲线151是由排温传感器122测得的下游排温信号T_122。在t0时刻，DPF再生过程开始，在ECU 100的控制下，通过热管理和近后喷，发动机尾气温度开始上升。排气温度控制在Tr，由于DPF的散热，在DPF下游的排温T_122要稍低于T_107，同时也由于DPF的吸热和放热，T_122稍滞后于T_107.在DPF再生的末期，在t1时刻，发动机通过远后喷开始产生未燃燃油。这部分未燃燃油在DPF中催化剂的作用下氧化产热，造成T_122的温度升到Td。忽略载体和封装的热容以及环境散热损失，Td与Tr的差可用于计算DPF的碳氢转换效率：

其中Cp尾气的等压热容，是尾气质量流量，是远后喷的喷油率，LHV是燃油的低热值，对柴油来说LHV的值可取为43.2kJ/g。在t2时刻，OBD诊断过程结束，发动机停止远后喷，在t3时刻，DPF再生结束，发动机停止近后喷。

DPF碳氢转换效率的OBD检测可以通过一个在ECU100中运行的中断程序来实现。该中断程序的流程图如图6所示，可以以周期dT来运行。在该程序开始后，首先检查标志REGEN_Flag的值。如果该值是1，则将当前时间t赋予一个变量t0，然后标志REGEN_Flag置零。随后DPF中的碳烟沉积量m_soot与一个阈值Thd_SL进行比较，当该值小于等于Thd_SL时，将当前时间t赋予一个变量t1，然后将另一个标志DPFOBD_Flag赋值1.之后，将一个远后喷请求标志LPI_RQST赋值1，并且将远后喷喷射率请求值fr_LPI赋值m_fr.ECU燃油控制接收到LPI_RQST后，会根据情况实现请求值fr_LPI.中断程序在完成这些步骤后结束。回到m_soot与Thd_SL的比较，如果m_soot不小于Thd_SL，则计算一个再生时间值dT_SL，然后将该值与一个阈值Thd_TH进行比较。如果dT_SL大于Thd_TH，则说明再生时间过长。程序在设置错误标志FaultFlag_SR以后(将FaultFlag_SR置1)结束。否则，程序直接结束。回到对REGEN_Flag的检查，如果该标志的值不是1，则检查标志DPFOBD_Flag的值，程序结束如果DPFOBD_Flag不是1，否则计算OBD时间dT_DPFOBD，然后根据以下公式计算HC可释放能量E_HCE，以及尾气吸收能量E_EG：

E_HCE＝E_HCE+FR_DOBD*dT*LHV (F9)

E_EG＝E_EG+(T_122-T_107)*MF_Exh*Cp*dT (F10)。

其中FR_DOBD是从ECU燃油控制得到的实际实现的远后喷喷射率，MF_Exh是尾气质量流量。计算得到的E_HCE然后与一个阈值THD_HCE进行比较，如果E_HCE大于THD_HCE，则以一下公式计算碳氢转换效率ETA_HC：

ETA_HC＝E_EG/E_HCE (F11)，

然后将ETA_HC于一个阈值THD_DETA进行比较。如果ETA_HC小于THD_DETA，则将错误标志FaultFlag_LEFF清零，否则将标志FaultFlag_LEFF置1，之后程序在将标志DPFOBD_Flag清零后结束。回到E_HCE与THD_HCE的比较，如果E_HCE小于THD_HCE，则比较OBD时间和阈值THD_DOBD，如果E_HCE大于THD_DOBD，则将错误标志FaultFlag_LEFF置1，程序然后在将标志DPFOBD_Flag清零后结束，否则程序直接结束。

在FaultFlag_LEFF标志触发时(FaultFlag_LEFF＝1)，说明DPF的催化剂失效。失效的原因有可能是硫中毒。一般来说，氧化催化剂中形成的硫化物在高温下会分解，从而恢复HC和CO的转换效率，这个过程也叫脱硫再生。如果是硫中毒所造成的效率降低，因为可以通过脱硫再生恢复，所以并不需要立刻触发报警，以免增加保修成本。因此，在使用图6算法的***中，可以在FaultFlag_LEFF＝1时，在延迟一个或多个OBD周期(如图5所示的OBD诊断周期)，如果持续诊断出低效催化剂(FaultFlag_LEFF＝1)，则***报警。否则，***认为脱硫再生完成，将FaultFlag_LEFF清零。

3.2、DPF碳烟过滤效率的检测：

DPF碳烟过滤效率可以通过由碳烟沉积率计算得到的碳烟沉积量与由压差流量比计算得到的碳烟沉积量之比来进行计算。基于碳烟沉积率的计算得到的是预期的碳烟沉积量，MS_Exp.这个计算假设了DPF的过滤效率为eta_DPF。如果实际DPF的过滤效率等于eta_DPF，则由压差流量计算得到的是测量的碳烟沉积量，MS_Mea，就等于MS_Exp.而当MS_Mea远小于MS_Exp时，就表明DPF的过滤效率有问题了，因为很大一部分碳烟溢出，没有留在DPF。预期碳烟沉积量，MS_Exp，可在一个中断时间为dT的中断服务程序中计算得到。计算可用以下方法：

MS_Exp＝MS_Exp+(S_Conc*MF_Exh*dT–S_Rdc*dT)*eta_DPF (F12)，

其中，S_Conc是发动机的原排的碳烟浓度，S_Rdc是在DPF中的氧化率。S_Conc可由发动机的转速E_Spd、扭矩Tq_E、以及热管理状态(包括EGR阀和VGT的控制状态等)计算得到。一个简单的计算如下：

S_Conc＝Tbl(E_Spd,Tq_E) (F13)，

表中的值在标定过程中通过实验数据来确定。S_Rdc包括两部分：氧气氧化率S_O2Rdc和NOx氧化率S_NOxRdc：

S_Rdc＝S_O2Rdc+S_NOxRdc (F14)，

其中，S_O2Rdc可通过如下方法计算得到：

S_O2Rdc＝Tbl(O2_Conc,T_bed) (F15)，

公式F15中，查表计算Tbl()中的表值可以在标定过程中通过实验来确定，

T_bed＝a1*T_107+a2*T122 (F16)，

其中，a1和a2是常数；O2_Conc是氧气浓度。S_NOxRdc可由以下计算获得：

S_NOxRdc＝Tbl(NOx_Conc,T_bed) (F17)，

其中，NOx_Conc是尾气中NOx的浓度，查表计算中的表值可在标定过程中通过实验确定。O2_Conc和NOx_Conc的值可由NOx传感器测得(图1和图3中没有画出)，也可由发动机转速E_Spd和扭矩Tq_E通过查表计算得到。

测量碳烟沉积量，MS_Mea，是由传感器106测得的相对压力值，dP_106，排气流量MF_Exh，以及排气温度T_107的函数。一个简单的计算如下：

MS_Mea＝Tbl(dP_106,QF_Exh) (F18)，

其中，QF_Exh是排气体积流量，查表计算Tbl()中的数值可在标定过程中由实验数据得到。

QF_Exh＝Tbl(MF_Exh,T_107) (F19)，

其中，Tbl()中的数值可基于理想气体公式计算得到基本数值，然后在标定过程中通过实验数据进行修正。

MS_Exp和MS_Mea的比值，FER，

FER＝MS_Mea/MS_Exp(F20)，是DPF过滤效率的一个表征，FER越小表示DPF过滤效率越低。当FER值小于一个阈值的时候可以触发DPF低效报警。

本发明提供了一种只包含DPF的尾气处理***的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，该***仅包含柴油颗粒捕集器DPF且不包含柴油氧化催化器DOC，该***仅通过发动机燃油的近后喷，其中该近后喷所喷射的燃油在发动机缸内燃烧而不显著影响发动机扭矩，使得发动机尾气温度超过450摄氏度，来实现柴油颗粒捕集器DPF的主动再生。

2.如权利要求1所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，包括：

第一温度传感器，设置在柴油颗粒捕集器DPF的前端，用于采集柴油颗粒捕集器DPF的上游排气温度得到第一温度值；

第二温度传感器，设置在柴油颗粒捕集器DPF的后端，用于采集柴油颗粒捕集器DPF的下游排气温度得到第二温度值；

该***通过发动机燃油的近后喷实现柴油颗粒捕集器DPF主动再生的过程如下：

步骤1，根据第二温度值通过目标温度产生算法计算得到一个入口目标温度；

步骤2，根据步骤1中所述入口目标温度，通过前馈算法得到前馈控制命令；

步骤3，根据第一温度值与步骤1中所述入口目标温度，通过反馈控制算法得到反馈控制命令；

步骤4，计算反馈控制命令和前馈控制命令得到近后喷的质量流量命令，该质量流量命令是***需要的近后喷质量流量；

步骤5，当发动机不能实现该近后喷流量时，经过控制命令限制方法，得到近后喷的质量流量命令；

步骤6，通过燃油控制***执行近后喷质量流量命令，实现柴油颗粒捕集器DPF的主动再生。

3.如权利要求2所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，

步骤1中入口目标温度T_DPF计算方法如下：

T_DPF＝T_122+T_rate*(t-t0)，

其中T_122是第二温度值，T_rate是一个设定值，为限制温升速率，t是当前时间，t0是再生开始时间；

步骤2中前馈控制命令mf_ff计算方法如下：

mf_ff＝MF_Exh*(T_DOC-T_EO)*K_ff，其中MF_Exh是尾气质量流量值，K_ff是一个常数系数，T_EO是没有近后喷情况下的发动机排气温度，T_DOC为通过柴油颗粒捕集器DPF的热传导模型计算得到的所述入口目标温度值；

步骤3中，反馈控制命令mf_fb使用至少所述入口目标温度和第一温度值的差值来进行计算；

步骤4中，近后喷的质量流量命令，由前馈控制命令和反馈控制命令相加得到；

步骤5中，通过经过控制命令限制方法得到的近后喷的质量流量命令mf_pi：

mf_pi为包括至少以下变量的最小值：

变量1、燃油喷射***所能达到的最大近后喷然后喷射率；

变量2、不显著影响扭矩条件下的最大允许燃油喷射率；

变量3、最高增压器耐温限制条件下的最大允许燃油喷射率；

变量4、步骤4中计算得到的近后喷质量流量，mf_tt。

4.如权利要求3所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，在上述柴油颗粒捕集器DPF进行主动再生的过程中，还通过控制发动机进气节流阀来进一步提高柴油颗粒捕集器DPF主动再生过程中的尾气温度。

5.如权利要求4所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，包括一个设置在DPF上游的电加热装置，在DPF主动再生过程中启动该电加热装置。

6.如权利要求5所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，包括OBD检测过程，其中对DPF去除碳氢和一氧化碳的效率进行检测；该OBD检测过程设置在再生过程的末端，并且通过燃油的远后喷来实现，在该远后喷中喷射的燃油不能充分在缸内燃烧而在尾气中仍以燃油的形式存在；该OBD检测过程中，通过使用至少所述第一温度值和所述第二温度值，以及远后喷燃油喷射率来计算碳氢和一氧化碳的转换效率。

7.如权利要求6所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，该尾气处理***的OBD检测过程，还包括一个柴油颗粒捕集器DPF碳烟过滤效率的检测；该检测过程至少包括计算通过发动机转速和扭矩来计算得到预期碳烟沉积率，通过柴油颗粒捕集器DPF上下游压力差和排气体积流量计算得到实际碳烟沉积率，以及计算该预计碳烟沉积率和该实际碳烟沉积率的比值。

8.如权利要求7所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，OBD检测中的碳氢和一氧化碳转换效率的计算还包括：

尾气质量流量以及所使用燃油的低热值；

当计算得到的碳氢和一氧化碳转换效率小于一个低位设定值或大于一个高位设定值时产生报警信号。

9.如权利要求8所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，OBD检测中的柴油颗粒捕集器DPF碳烟过滤效率检测过程包括：

步骤1、由至少发动机的转速E_Spd、扭矩Tq_E、和尾气中的氧气浓度O2_Conc计算得到预期碳烟沉积量MS_Exp；

步骤2、由至少DPF两端压力差传感器测得的相对压力值dP_106，排气流量MF_Exh以及所述第一温度值计算得到测量碳烟沉积量MS_Mea；

步骤3、计算预期碳烟沉积量MS_Exp和测量碳烟沉积量MS_Mea的比值FER：FER＝MS_Mea/MS_Exp；

步骤4、当步骤3中所述FER小于一个低位设定值或高于一个高位设定值时产生一个报警信号。

10.如权利要求9所述的一种只包含柴油颗粒捕集器DPF的尾气处理***，其特征在于，该柴油发动机尾气处理***还包括一个脱硫过程，该脱硫过程在柴油颗粒捕集器DPF主动再生过程的末端，并且通过近后喷和远后喷来实现。

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