基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法，该方法包括：①DPF启动后，RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；②经过累积有碳烟颗粒的DPF过滤体后，RF接收器将采集到的改变后的RF信号传输到控制器，并对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；③用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与事先标定的再生启动阈值进行比较，④RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；⑤RF接收器将采集到RF信号传输到控制器，对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；⑥用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与再生终止阈值进行比较。

Method of monitoring carbon accumulation based on radio frequency technology to achieve DPF accurate regeneration

The invention relates to a method for realizing DPF accurate regeneration based on monitoring carbon accumulation by radio frequency technology. The method comprises: (1) after the DPF is started, the RF generator transmits constant amplitude radio frequency signals into the cavity; and (2) after accumulating the DPF filter with soot particles, the RF receiver transmits the acquired altered RF signals to the control unit. The resonant frequency is obtained by Fourier transform and circuit processing. 3. The carbon accumulation in DPF is determined by the resonant frequency. The carbon accumulation is compared with the pre-calibrated threshold of regeneration and start-up. 4. RF generator transmits the same amplitude radio frequency signal into the cavity. 6. RF receiver will be adopted. The RF signal is transmitted to the controller, and the resonance frequency is obtained by Fourier transform and circuit processing. _The carbon accumulation in DPF is determined by the resonance frequency, and the carbon accumulation is compared with the regeneration termination threshold.

【技术实现步骤摘要】
基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法
本专利技术涉及一种DPF准确再生的方法，特别涉及一种基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法，属于废气治理

技术介绍
颗粒捕捉器DPF(DieselParticulateFilter)是一种安装在柴油发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它可以在微粒排放物质进入大气之前将其捕捉。催化氧化器DOC(DieselOxidationCatalyst)是安装在发动机排气管路中，通过氧化反应，将发动机排气中一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)转化成无害的水(H2O)和二氧化碳(CO2)的装置。DPF技术是减少柴油发动机尾气PM排放量的有效手段，然而，DPF目前再生过程中存在的主要问题是再生不完全和过滤体损坏，判断再生时机实质上就是判断DPF中碳累积量是否满足再生的需求，决定再生系统何时开始工作。再生过早，微粒沉积质量过少，持续燃烧温度过低，燃烧过程中火焰容易熄灭，再生不彻底；再生过迟，微粒质量过多，会造成DPF再生时过热损坏，因此准确判断再生时机对保证再生的安全性具有重要意义。另外，准确判断再生时机对提高发动机燃油经济性再生频率过高会增加后处理系统的能量消耗而导致发动机燃油经济性下降，而再生频率过低则又会因捕集器中碳累积量过多而导致排气背压上升使得发动机性能下降，油耗增加。然而在车辆实际运行过程中，DPF再生控制技术一般使用的是压差传感器控制，捕集器内碳累积量是没有办法直接测量的，常常采用前后压差来间接测量碳累积量，并借助数学模型来判断再生时机，由于其方法准确性极低，为了保证再生完全，此方法普遍再生时间远大于实际需要的再生时间，造成了油耗的增加，并加速了过滤体的损坏，较少DPF的使用寿命，同时DPF吸附的颗粒逐渐增多会致使过滤体材料的孔隙堵塞，引起发动机背压过高，导致发动机性能下降，影响驾驶体验，也会加速发动机的老化。DPF寿命短是限制DPF普及和使用的一大难题，只有将此问题解决，才有可能真正推广DPF，切实贯彻节能减排的政策。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法，本方法可以在DPF中碳累积量达到再生极限值时候，实现其准确再生，防止因碳累积过多而导致的DPF对尾气处理效果下降，防止漏排现象的发生。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法，该方法包括：①DPF启动后，RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；②经过累积有碳烟颗粒的DPF过滤体后，RF接收器将采集到的改变后的RF信号传输到控制器，并对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；③参考标定实验得到的谐振频率—碳累积量曲线，用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与事先标定的再生启动阈值进行比较，当低于再生启动阈值时，回到步骤①；当达到或高于再生启动阈值时，控制器传输给再生装置一个启动信号，开启DPF再生过程；④RF发生器继续工作，RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；⑤经过累积有碳烟颗粒的DPF过滤体后，RF接收器将采集到的改变后的RF信号传输到控制器，并对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；⑥参考标定实验得到的谐振频率—碳累积量曲线，用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与事先标定的再生终止阈值进行比较，当达到或低于再生终止阈值时，控制器传输给再生装置一个终止信号，DPF再生过程结束；当高于再生终止阈值时，回到步骤④。作为优选，等幅射频信号的范围在0.4-2.4GHz。作为优选，得到的谐振频率—碳累积量曲线的方法是：将所述设备接到柴油机台架后，利用柴油机稳定工况下碳累积量与工作时间近线性的关系，得到工作时间内碳累积量的变化曲线，利用本设备测出工作时间内谐振频率的变化曲线，两条曲线拟合到一起，即得到标定的谐振频率—碳累积量曲线。所述基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的设备，该设备包括：控制器、RF发生器、RF接收器，所述的RF发生器用于获取RF信号；所述的控制器分别与所述的RF发生器和RF接收器连接，所述的控制器用于基于RF谐振频率和碳累积量的对应关系实时进行DPF过滤体中碳累积量的测量；控制器还与DPF内的再生装置相连，当碳累积量达到再生启动阈值时，控制器启动再生装置进行再生。再生装置用于喷油再生，燃烧掉吸附在DPF过滤体上的碳微粒，完成DPF的主动再生。本专利技术的装置和方法设计，是基于DPF中过滤体碳烟积累量不同时，经过腔体与之发生谐振的射频信号(RF：RadioFrequency)的频率也会有相应的偏移，而且通过实验发现，谐振频率的偏移与碳烟颗粒质量浓度存在一定的一一对应关系。其适用性不随着发动机工况的影响，因此可以实时对DPF碳烟浓度进行在线检测。作为优选，控制器包含RF处理模块和再生控制模块，RF处理模块对RF接收器接收到的信号进行傅里叶变换，转换到能量谱，对所述能量谱曲线进行平滑处理，得到峰值所对应的频率，即为RF谐振频率，将所得到的谐振频率与预先存储的RF谐振频率和碳累积量的函数关系进行查找，得到碳累积量，当达到再生启动阈值时，再生控制模块发出再生信号，控制喷油再生。作为优选，DPF系统内自进气到出气方向依次安装有再生装置、DOC和DPF过滤体，RF发生器设置于DOC和DPF过滤体之间，RF接收器设置于DPF过滤体之后。作为优选，再生启动阈值为12g，再生终止阈值为0.1g。当DPF碳累积量达到15g时，DPF的捕集效率已经严重受到影响，并导致了漏排的现象，因此我们将再生启动阈值定为12g，再生终止阈值定为0.1g。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法可以在DPF中碳累积量达到再生极限值时候，实现其准确再生，防止因碳累积过多而导致的DPF对尾气处理效果下降，防止漏排现象的发生；并且与传统使用的压差传感器不同，其再生结束的时间控制更为准确，可以减少再生过程燃油消耗量。同时，本专利技术方法的运行成本较低，可以达到节约成本和消耗，实施较为容易，应用范围较广。附图说明图1为采用了RF传感器的DPF系统图；图2为RF传感器工作的流程图；图中：再生装置1，DOC2，RF发生器3，DPF过滤体4，RF接收器5，控制器6。具体实施方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本专利技术的实施并不局限于下面的实施例，对本专利技术所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本专利技术保护范围。实施例：如图1所示的DPF系统内安装有基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的设备，该设备包括：控制器6(包含RF处理模块、再生控制模块)、RF发生器3、RF接收器5。DPF系统内自进气到出气方向依次安装有再生装置1、DOC2和DPF过滤体4，RF发生器3设置于DOC2和DPF过滤体4之间，RF接收器5设置于DPF过滤体4之后。所述的RF发生器用于获取RF信号；所述的控制器分别与所述的RF发生器和RF接收器连接，用于基于RF谐振频率和碳累积量的对应关系实时进行DPF过滤体中碳累积量的测量。控制器还与DPF内的再生装置1相连，以实现碳累积量达到再生启动阈值时，控制器启动再生装置进行再生的目的。再生装置1用于喷油再生，燃烧掉吸附在DPF过滤体上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法，其特征在于该方法包括：①DPF启动后，RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；②经过累积有碳烟颗粒的DPF过滤体后，RF接收器将采集到的改变后的RF信号传输到控制器，并对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；③参考标定实验得到的谐振频率—碳累积量曲线，用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与事先标定的再生启动阈值进行比较，当低于再生启动阈值时，回到步骤①；当达到或高于再生启动阈值时，控制器传输给再生装置一个启动信号，开启DPF再生过程；④RF发生器继续工作，RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；⑤经过累积有碳烟颗粒的DPF过滤体后，RF接收器将采集到的改变后的RF信号传输到控制器，并对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；⑥参考标定实验得到的谐振频率—碳累积量曲线，用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与事先标定的再生终止阈值进行比较，当达到或低于再生终止阈值时，控制器传输给再生装置一个终止信号， DPF再生过程结束；当高于再生终止阈值时，回到步骤④。

【技术特征摘要】
1.一种基于射频技术监控碳累积量实现DPF准确再生的方法，其特征在于该方法包括：①DPF启动后，RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；②经过累积有碳烟颗粒的DPF过滤体后，RF接收器将采集到的改变后的RF信号传输到控制器，并对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；③参考标定实验得到的谐振频率—碳累积量曲线，用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与事先标定的再生启动阈值进行比较，当低于再生启动阈值时，回到步骤①；当达到或高于再生启动阈值时，控制器传输给再生装置一个启动信号，开启DPF再生过程；④RF发生器继续工作，RF发生器发射各个频段等幅射频信号进入腔体；⑤经过累积有碳烟颗粒的DPF过滤体后，RF接收器将采集到的改变后的RF信号传输到控制器，并对采集到的信号进行傅里叶变换和电路处理得到谐振频率；⑥参考标定实验得到的谐振频率—碳累积量曲线，用所得到谐振频率确定DPF中碳累积量，根据碳累积量与事先标定的再生终止阈值进行比较，当达到或低于再生终止阈值时，控制器传输给再生装置一个终止信号，DPF再生过程结束；当高于再生终止阈值时，回到步骤④。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：等幅射频信号的范围在0.4-2.4GHz。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：得到的谐振频率—碳累积量曲线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，竺新波，郑成航，岑可法，骆仲泱，倪明江，张烁，林国鑫，胡帮，虞培峰，张嘉瑀，戴慧纯，周劲松，翁卫国，吴卫红，张涌新，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33