一种DPF碳载量的估算方法与流程

一种dpf碳载量的估算方法
技术领域
1.本发明涉及汽车及发动机排放dpf控制技术领域，具体涉及一种dpf碳载量的估算方法。


背景技术：

2.随着机动车排放法规的升级，对车辆尾气排放要求越来越严格，当前重型车满足国六排放后处理系统相比国五后处理系统进行了升级换代，采用催化氧化器(doc) 颗粒过滤器(dpf) 选择性氧化还原器(scr) 氨逃逸催化器（asc）的后处理系统。
3.为满足国六阶段的颗粒排放要求，后处理加装dpf是有效的手段，dpf载体为蜂窝状结构，上面有很多过滤小孔，孔的平均大小为10～30um。壁流式dpf可以非常有效的去除碳颗粒和金属颗粒 (包括直径小于100nm的细小颗粒)，在宽范围的发动机运行工况，其去除颗粒质量的效率大于95％，去除颗粒数目的效率大于99％，而且其机械耐久性和热耐久性比较好。有些dpf也 可以降低hc85％～95％，co 50％～90％，因此，dpf的使用被认为是唯一可以满足越来越严格pm要求的柴油后处理技术。
4.dpf过滤过程中，碳颗粒聚集在dpf的过滤壁上，导致气体流通面积减小，发动机的排气背压升高，发动机的工作会出现明显恶化，影响发动机的正常工作，因此需要及时除去沉积的微粒，才能使得发动机恢复正常工作，除去dpf内沉积碳颗粒的方法就叫做dpf再生。dpf再生方式可分为被动再生和主动再生，被动再生主要是指不需要外部干预的再生方式，利用氧化气体和碳烟在过滤载体表面的燃烧反应的一种再生方式，主动再生即通过外加能量使碳烟燃烧的方式，利用外部热源使积存在dpf内的碳颗粒物燃烧，以减少过滤体内的碳颗粒物。发动机上常用主动再生是通过在某一固定工况多喷油来提升排气温度，提供dpf热源，使碳颗粒物燃烧。
5.传统的dpf碳载量确定方法，最简单的有根据车辆行驶里程、时间或者耗油量等进行确定，但无法反应整车在不同道路、运行工况条件下的真实碳载量。当前较为普遍确定dpf碳载量的方法是利用dpf碳载量增加后，将堵塞dpf的蜂窝状结构，使dpf前后两端的压差增大，通过在安装dpf前后的压差传感器实时测量dpf前后的压差，估算dpf的碳载量，此种方法能够实时监控dpf的碳载量变化，但是在低温环境下容易使排气中的水蒸气在压差测量管内冷凝冻结堵塞压差测量管，并且随着整车运行时间延长，原始排气中的碳烟颗粒滞留压差测量管都会引起压差测量的不准确，若dpf碳载量预测值与实际值偏差较大，会造成主动再生时机判断错误，也容易造成dpf烧毁或者缩短使用寿命。


技术实现要素：

6.本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种不依托压差传感器、能够实时记录发动机dpf碳载量、提高dpf碳载量估算值准确性的一种dpf碳载量的估算方法。
7.本发明采取的技术方案如下：一种dpf碳载量的估算方法，包括以下步骤：
s1：计算发动机尾气中产生的碳烟；s2：通过计算dpf的吸附效率得到获得dpf吸附碳烟，经时间t累加获得dpf中碳烟；s3：通过计算被动再生时的氧化效率得到被动再生过程中dpf氧化消耗的碳烟，经时间t累加得到氧化的碳烟，用s2中累加获得dpf碳烟减去氧化的碳烟，获得被动再生后dpf中碳烟即实时碳载量；s4：计算修正系数a，所述修正系数a为发生主动再生工况时，dpf前的温度传感器测得的尾排峰值温度计算得到实际dpf中的碳烟与主动再生前dpf中的碳烟的比值；s5：将步骤s3中所述被动再生后dpf中碳烟经修正系数a修正，得到dpf碳载量。
8.进一步地，所述步骤s1所述发动机尾气中产生的碳烟的计算方法为：s10：通过发动机前期试验获得发动机在稳定转速、负荷下的稳态碳烟map表；s11：测试转速变化率和负荷变化率下的瞬态碳烟map表得到修正系数λ；s12：将稳态碳烟map表经修正系数λ修正。
9.进一步地，所述步骤s2所述吸附效率是通过dpf特性得到不同尾气流量下经修正系数λ修正得到的吸附效率map表获得。
10.进一步地，所述步骤s3所述氧化效率通过dpf特性得到不同温度下的碳烟氧化map表获得。
11.进一步地，所述步骤s4所述实际dpf中的碳烟由压差与碳载量map表获得，所述压差与碳载量map表是由主动再生工况时尾气温度与压力map表得到尾气压力与碳载量为0时尾气压力之差。
12.本发明的有益效果：本发明不依托压差传感器，针对不同发动机，仅需采集原机发动机前期数据，将发动机在不同工况下产生的碳烟实时累加获得实时碳载量，节约成本、通用性强；采用dpf前的温度传感器测得的尾排峰值温度计算得到实际dpf中的碳烟与主动再生前dpf中的碳烟的比值作为修正实时碳载量的修正系数，形成计算碳载量修正和闭环，使计算的dpf碳载量更准确；能够实时记录发动机dpf碳载量，避免估算的dpf碳载量与实际dpf碳载量值差异过大导致由于dpf碳载量估计值进行再生处理时dpf损坏的问题。
附图说明
13.图1为本发明dpf碳载量的估算方法流程示意图。
具体实施方式
14.参见图1，一种dpf碳载量的估算方法，包括以下步骤：s1：计算发动机尾气中产生的碳烟；发动机尾气中产生的碳烟主要与发动机的转速（n）、负荷（tor）、尾气流量（m
flow
）、及工况变化（λ）相关，因此尾气中的碳烟soot
尾气
=f（n，tor，m
flow
，λ），通过发动机前期试验获得发动机在稳定转速、负荷下的碳烟map表，同时测试转速变化率（
△
n）和负荷变化率（
△
tor）下碳烟变化的结果，形成变化工况的瞬态碳烟map修正表；s2：通过计算dpf的吸附效率获得dpf吸附碳烟，经时间t累加得到dpf中碳烟；被dpf吸附的碳烟soot
吸附
=f（m
flow
，soot
尾气
），通过前期dpf特性得到不同尾气流速下dpf对碳烟的吸附效率map表；
s3：通过计算被动再生时的氧化效率，经时间t累加得到氧化的碳烟，获得被动再生消耗的dpf中的碳烟，用s2中累加获得dpf碳烟减去氧化的碳烟，从而得出dpf剩余的碳载量；当尾气温度（t）达到250-450℃时，dpf中的碳烟将通过被动再生的形式被燃烧消散，因此被dpf氧化的碳烟效率η
氧化
=f（t），soot
氧化
=f（soot
dpf(计算过程中)
，η
氧化
，t），其中t为时间，soot
dpf(计算过程中)
为实时计算中的残留dpf中的碳载量，如果在时间t之前没有发生被动再生，则残留到dpf中的碳烟soot
dpf
=soot
dpf(计算过程中)=
f（soot
吸附
，t），如果在时间t之前发生再生，则残留到dpf中的碳烟soot
dpf
=soot
dpf(计算过程中)-soot
氧化
；通过前期试验获得dpf特性从而得到不同温度下的被动再生氧化效率map表；s4：计算修正系数a，所述修正系数a为发生主动再生工况时，dpf前的温度传感器测得的尾气峰值温度计算得到实际dpf中的碳烟与主动再生前dpf中的碳烟的比值；由于dpf碳载量增加将导致尾气排气压力（p
exh
）增大，导致热效率降低，尾气温度升高，则某一固定工况点（主动再生工况）排气温度与排气背压呈现相关性，即p
exh
=f（t），同时dpf碳载量增加量与尾气压力变化值（
△
p
exh
，相比碳载量为0时的尾气压力p
exh0
）呈现相关性，即soot
dpf实
=f（
△
pexh），通过发生再生工况时利用dpf前的温度传感器测得的尾气峰值温度计算得到实际碳载量，实际碳载量与前面计算碳载量比值作为修正系数a，用于下次主动再生工况发生前的计算碳载量的修正系数，形成计算碳载量修正和闭环，使得计算碳载量更为准确。
15.s5：将步骤s3中的被动再生后dpf中碳烟经修正系数a修正，得到dpf中的碳烟即dpf碳载量。
16.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。