内燃机微粒过滤器控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种内燃机微粒过滤器控制系统，包括微粒流量模块、氧流量模块、二氧化氮流量模块、主动再生模块、被动再生模块、捕集速率模块和微粒累积模块；微粒流量模块用于计算进入微粒过滤器的微粒流量；氧流量模块用于计算进入微粒过滤器的氧气流量；二氧化氮流量模块用于计算进入微粒过滤器的二氧化氮流量；主动再生模块用于计算微粒过滤器主动再生反应速率；被动再生模块用于计算微粒过滤器被动再生反应速率；捕集速率模块根据微粒流量及再生反应速率来确定微粒过滤器内的微粒累积速率；微粒累积模块根据微粒累积速率积分确定微粒过滤器内的微粒累积量。本发明专利技术能够在不依赖压力或压差传感器的情况下，精确计算内燃机微粒过滤器内微粒负载。

Control system of particulate filter in internal combustion engine

The invention provides a particle filter control system for internal combustion engines, including particle flow module, oxygen flow module, nitrogen dioxide flow module, active regeneration module, passive regeneration module, capture rate module and particle accumulation module, and the particle flow module is used to calculate the particle flow into the microparticle filter; the oxygen flow model is used. The block is used to calculate the flow of oxygen into the particulate filter; the nitrogen dioxide flow module is used to calculate the flow rate of nitrogen dioxide into the particulate filter; the active regeneration module is used to calculate the active regenerative reaction rate of the particulate filter, and the passive regeneration module is used to calculate the regenerative reaction rate of the particulate filter; the capture rate module is used. The accumulation rate of particles in the particulate filter is determined according to the particle flow rate and the rate of regenerative reaction, and the accumulation of particles in the particulate filter is determined by the accumulation rate integral of the particle according to the cumulative rate of the particle accumulation. The invention can accurately calculate the particle load in the particulate filter of an internal combustion engine without depending on the pressure or differential pressure sensor.

【技术实现步骤摘要】
内燃机微粒过滤器控制系统
本专利技术涉及内燃机领域，尤其是柴油机节能减排系统。
技术介绍
方案1：中国专利CN1304743C提供一种发动机废气清洁部件，它的控制方法中包括了估算微粒过滤器碳载量的一种方法。该专利采取的技术手段和达成的效果是：发动机控制单元根据微粒过滤器上游压力和下游压力之差估算微粒过滤器微粒累积量，并且建议使用由发动机转速和负载通过查图表获取的废气流速调整估算的微粒累积量。该专利不足及原因是，在仅使用压差作为估算微粒累积量的方法时，未兼顾颗粒分布状态对压差估算的影响。在微粒过滤器不完全再生后，微粒分布状态为非均匀分布状态，压差——累积量对应关系与均匀分布时不再相同，如果不考虑对分布状态进行修正，将会产生微粒累积量估算误差，进而影响正确计算微粒过滤器的再生时机，并且有造成微粒过滤器再生时热失控的风险。方案2：中国专利CN1297733C提供一种发动机排气净化装置，它的控制方法中包括了估算微粒过滤器碳载量的一种方法。该专利采取的技术手段和达成的效果是：使用两个传感器检测压力传感器检测微粒过滤器上下游压力差，并根据发动机转速查MAP获得第一推断累积量；使用发动机转速和喷油量，通过查MAP获得表示前一次强制再生结束后累积的第二推断累积量。当这两个推断的累积量其中任意一个超出对应阈值是触发强制再生的基本条件，系统再根据氧化催化器温度等条件确定是否开始强制再生。该专利不足及原因是，在计算第一推断累积量时，未考虑微粒分布对压差的影响；在计算第二推断累积量时，只使用了发动机转速和喷油量作为计算微粒排放的条件，但未考虑在内燃机实际工作中，EGR率（废气再循环率）和内燃机冷却水温对其微粒排放的影响。方案3：中国专利CN100538033C提供一种废气净化系统的控制方法及废气净化系统。该专利采取的技术手段和达成的效果是：通过压差和行驶里程两个因素确定对微粒过滤器的再生，通过微粒累积量和行驶里程与预先设定的判定值进行比较，来判断对连续再生型微粒过滤器进行强制再生时机。该方法考虑了微粒过滤器再生造成的机油稀释问题。根据压差得到的微粒累积量和行驶里程，综合判断当前条件下是否触发手动或自动微粒过滤器再生，以及在机油稀释过多仍需要再生的情况下，提醒驾驶员前往维修中心检修。该专利不足及原因是：在以压差为参数的微粒累积量计算中，未考虑微粒分布状态对通过压差计算微粒累积量的影响，可能导致微粒实际累积量高于估计量，引起微粒过滤器再生热失控。现有技术中主要还存在下列缺点：1.在微粒过滤器不完全再生后，微粒分布状态为非均匀分布状态，压差—累积量对应关系与均匀分布时不再相同，如果不考虑对分布状态进行修正，将会产生微粒累积量估算误差，进而影响正确计算微粒过滤器的再生时机，并且有造成微粒过滤器再生时热失控的风险；2.在使用发动机转速和喷油量作为计算微粒排放的条件时，未考虑在内燃机实际工作中，内燃机冷却水温对其微粒排放的影响。；3.没有考虑当压差传感器故障时，计算微粒累积量的第二种方法或者第二种方法的修正量较少，精度有限，不能够为微粒过滤器提供准确再生时机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种内燃机微粒过滤器控制系统，能够在不依赖压力或压差传感器的情况下，精确计算内燃机微粒过滤器内微粒负载。本专利技术采用的技术方案是：一种内燃机微粒过滤器控制系统，包括微粒流量模块、氧流量模块、二氧化氮流量模块、主动再生模块、被动再生模块、捕集速率模块和微粒累积模块；微粒流量模块用于计算进入微粒过滤器的微粒流量；氧流量模块用于计算得到氧化催化器出口氧气流量，即进入微粒过滤器的氧气流量；二氧化氮流量模块用于计算氧化催化器出口的二氧化氮流量，即进入微粒过滤器的二氧化氮流量；主动再生模块用于计算微粒过滤器主动再生期间微粒过滤器内微粒与氧气的反应速率，即微粒过滤器主动再生反应速率；被动再生模块用于计算微粒过滤器被动再生期间微粒过滤器内微粒与二氧化氮的反应速率，即微粒过滤器被动再生反应速率；捕集速率模块根据微粒流量及再生反应速率来确定微粒过滤器内的微粒累积速率；微粒累积模块根据微粒累积速率积分确定微粒过滤器内的微粒累积量。该控制系统可在不依赖压力或压差传感器的情况下，精确计算内燃机微粒过滤器内微粒负载。微粒流量模块用来计算进入微粒过滤器的微粒流量；微粒流量由稳态工况基本微粒流量和瞬态工况修正量共同决定；通过一个基本微粒计算模块根据内燃机转速、燃油喷射量变量表征的内燃机工况查询相应MAP表确定稳态工况基本微粒流量；同时考虑内燃机冷却水温等对稳态工况基本微粒流量的修正；通过一个水温修正模块根据内燃机冷却水温查询相应MAP表得到水温修正系数，通过一个瞬态工况修正模块根据内燃机转速、燃油喷射量、内燃机进气量计算得到瞬态空燃比偏差，用该值查询相应的MAP表得到瞬态工况修正系数；微粒流量修正计算模块将基本微粒计算模块计算得到的稳态工况基本微粒流量经过由水温修正模块计算的水温修正系数和瞬态工况修正模块计算的瞬态工况修正系数进行修正后，得到进入微粒过滤器的微粒流量；氧化催化器出口氧流量模块，用于计算排气歧管出口排出废气中的氧气经氧化催化器反应后进入微粒过滤器的氧气流量；其包括排气歧管出口氧气含量系数计算模块和DOC出口氧气流量计算模块；内燃机排气歧管出口处氧气流量由内燃机瞬态空燃比,废气再循环率等内燃机燃烧控制参数通过排气歧管出口氧气含量系数计算模块查询相应MAP表得到的废气中氧气含量系数或根据燃烧模型计算得到废气中氧气含量系数；在DOC出口氧气流量计算模块中，排气歧管出口废气质量流量与排气歧管出口氧气含量系数计算模块得到的排气歧管出口处氧气含量系数相乘得到进入氧化催化器的氧气流量；进入氧化催化器的氧气流量与氧化催化器载体温度查询相应MAP或者根据氧化催化器化学反应模型计算得到的氧气在氧化催化器内的反应速率；氧气在催化器内的反应速率与后喷油量查相应MAP得到氧化催化器中单位时间内反应消耗的氧气量；进入氧化催化器的氧气流量减去氧化催化器单位时间内反应消耗的氧气量，得到氧化催化器出口氧气流量，即进入微粒过滤器的氧气流量。二氧化氮流量模块根据内燃机排气歧管处氮氧化物流量和氧化催化器内氮氧化物向二氧化氮的转化率相乘得到进入微粒过滤器的二氧化氮流量；内燃机排气歧管处氮氧化物基本流量由内燃机转速和燃油喷射量等变量表征的内燃机工况查询相应MAP表确定，同时考虑废气再循环率和内燃机冷却水温对氮氧化物基本流量的修正，得到内燃机排气歧管处氮氧化物流量；氧化催化器内氮氧化物向二氧化氮转换的基本转化率由氧化催化器温度和排气歧管处氮氧化物流量查询相应MAP表或化学反应模型确定，经由氧化催化器老化程度系数进行修正后，得到氧化催化器内氮氧化物向二氧化氮的转化率；内燃机排出的已知流量（排气歧管处氮氧化物流量）的氮氧化物进入氧化催化器，按照确定的转化率可得到氧化催化器出口的二氧化氮流量，即进入微粒过滤器的二氧化氮流量；氧化催化器老化程度系数是由氧化催化器载体温度超出老化温度阈值的累积时间经查询相应MAP表确定的。主动再生模块通过微粒过滤器内氧气与微粒的基本反应效率和主动反应效率修正系数相乘计算微粒过滤器主动再生期间微粒过滤器内微粒与氧气的主动反应效率；微粒过滤器内氧气与微粒的基本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机微粒过滤器控制系统，包括微粒流量模块、氧流量模块、二氧化氮流量模块、主动再生模块、被动再生模块、捕集速率模块和微粒累积模块；微粒流量模块用于计算进入微粒过滤器的微粒流量；氧流量模块用于计算得到氧化催化器出口氧气流量，即进入微粒过滤器的氧气流量；二氧化氮流量模块用于计算氧化催化器出口的二氧化氮流量，即进入微粒过滤器的二氧化氮流量；主动再生模块用于计算微粒过滤器主动再生期间微粒过滤器内微粒与氧气的反应速率，即微粒过滤器主动再生反应速率；被动再生模块用于计算微粒过滤器被动再生期间微粒过滤器内微粒与二氧化氮的反应速率，即微粒过滤器被动再生反应速率；捕集速率模块根据微粒流量及再生反应速率来确定微粒过滤器内的微粒累积速率；微粒累积模块根据微粒累积速率积分确定微粒过滤器内的微粒累积量。

【技术特征摘要】
1.一种内燃机微粒过滤器控制系统，包括微粒流量模块、氧流量模块、二氧化氮流量模块、主动再生模块、被动再生模块、捕集速率模块和微粒累积模块；微粒流量模块用于计算进入微粒过滤器的微粒流量；氧流量模块用于计算得到氧化催化器出口氧气流量，即进入微粒过滤器的氧气流量；二氧化氮流量模块用于计算氧化催化器出口的二氧化氮流量，即进入微粒过滤器的二氧化氮流量；主动再生模块用于计算微粒过滤器主动再生期间微粒过滤器内微粒与氧气的反应速率，即微粒过滤器主动再生反应速率；被动再生模块用于计算微粒过滤器被动再生期间微粒过滤器内微粒与二氧化氮的反应速率，即微粒过滤器被动再生反应速率；捕集速率模块根据微粒流量及再生反应速率来确定微粒过滤器内的微粒累积速率；微粒累积模块根据微粒累积速率积分确定微粒过滤器内的微粒累积量。2.如权利要求1所述的内燃机微粒过滤器控制系统，其特征在于，微粒流量模块用来计算进入微粒过滤器的微粒流量；微粒流量由稳态工况基本微粒流量和瞬态工况修正量共同决定；通过一个基本微粒计算模块根据内燃机转速、燃油喷射量变量表征的内燃机工况查询相应MAP表确定稳态工况基本微粒流量；通过一个水温修正模块根据内燃机冷却水温查询相应MAP表得到水温修正系数，通过一个瞬态工况修正模块根据内燃机转速、燃油喷射量、内燃机进气量计算得到瞬态空燃比偏差，用该值查询相应的MAP表得到瞬态工况修正系数；微粒流量修正计算模块将基本微粒计算模块计算得到的稳态工况基本微粒流量经过由水温修正模块计算的水温修正系数和瞬态工况修正模块计算的瞬态工况修正系数进行修正后，得到进入微粒过滤器的微粒流量。3.如权利要求1所述的内燃机微粒过滤器控制系统，其特征在于，氧流量模块，用于计算排气歧管出口排出废气中的氧气经氧化催化器反应后进入微粒过滤器的氧气流量；其包括排气歧管出口氧气含量系数计算模块和DOC出口氧气流量计算模块；内燃机排气歧管出口处氧气流量由内燃机瞬态空燃比,废气再循环率等内燃机燃烧控制参数通过排气歧管出口氧气含量系数计算模块查询相应MAP表得到的废气中氧气含量系数或根据燃烧模型计算得到废气中氧气含量系数；在DOC出口氧气流量计算模块中，排气歧管出口废气质量流量与排气歧管出口氧气含量系数计算模块得到的排气歧管出口处氧气含量系数相乘得到进入氧化催化器的氧气流量；进入氧化催化器的氧气流量与氧化催化器载体温度查询相应MAP或者根据氧化催化器化学反应模型计算得到的氧气在氧化催化器内的反应速率；氧气在催化器内的反应速率与后喷油量查相应MAP得到氧化催化器中单位时间内反应消耗的氧气量；进入氧化催化器的氧气流量减去氧化催化器单位时间内反应消耗的氧气量，得到氧化催化器出口氧气流量，即进入微粒过滤器的氧气流量。4.如权利要求1所述的内燃机微粒过滤器控制系统，其特征在于，二氧化氮流量模块根据内燃机排气歧管处氮氧化物流量和氧化催化器内氮氧化物向二氧化氮的转化率相乘得到进入微粒过滤器的二氧化氮流量；内燃机排气歧管处氮氧化物基本流量由内燃机转速和燃油喷射量这些变量表征的内燃机工况查询相应MAP...

【专利技术属性】
技术研发人员：马涛，顾欣，王伏，龚笑舞，周奇，王维，居钰生，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32