一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法技术

本发明专利技术公开一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法，该方法包括：根据转速、负荷、DPF排气压差、排气质量流量、DOC前排气温度、DPF前排气温度以及DPF后排气温度在内的参数，对DPF内部碳载量进行估计；通过DPF背压模型计算得到基于背压的碳载量值；其中，所述DPF背压模型包括碳载量压降计算、Ash灰分评估、DPF前后流动阻力计算、流阻和排气体积流量滤波、压降碳载量评估子模型、碳载量修正子模型。本发明专利技术能够准确地对DPF的碳载量进行预估，可以保障DPF安全、有效地进行捕集和再生，解决了目前无法精确估计DPF内部碳载量的问题。

A calculation method of DPF carbon load based on pressure drop

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法
本专利技术涉及柴油机排气后处理
，尤其涉及一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法。
技术介绍
柴油机由于其动力性强、稳定性好、燃油经济等特点，目前，被广泛应用在交通运输行业。柴油机颗粒捕集器(DieselParticulateFilter，DPF)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，例如扩散沉淀、惯性沉淀或者线性拦截，能够有效地净化排气中70％～90％的颗粒，是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法之一。在过滤中，颗粒物集聚在颗粒过滤器内会导致柴油机排气背压升高，当排气背压达到16kPa～20kPa时，柴油机性能开始恶化，因此必须定期地除去颗粒，使颗粒过滤器恢复到原来的工作状态，即再生。然而，针对柴油机DPF的再生控制目前普遍存在柴油机能耗高，机油稀释率高，柴油机可靠性差的问题。DPF作为当前最有效的控制柴油机PM排放的技术手段，是柴油机后处理系统中不可或缺的组成部分。柴油机DPF再生需要后处理控制器准确判断再生时机，即碳载量达到上限值的时刻。通过压差传感器可以估算出DPF基础碳载量，但是排气流量、排气温度对碳载量都有影响。由于非道路柴油机燃烧产生的碳烟在不同工况下数值不同，在进行DPF后处理排放控制过程中，再生效率与碳载量估计模型密切相关，因此需要建立精确的碳载量评估数学模型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法，来解决以上
技术介绍
部分提到的问题。>为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法，该方法包括：根据包括但不限于转速、负荷、DPF排气压差、排气质量流量、DOC前排气温度、DPF前排气温度以及DPF后排气温度在内的参数，对DPF内部碳载量进行估计；通过DPF背压模型计算得到基于背压的碳载量值；其中，所述DPF背压模型包括但不限于碳载量压降计算、Ash灰分评估、DPF前后流动阻力计算、流阻和排气体积流量滤波、压降碳载量评估子模型、碳载量修正子模型。特别地，所述碳载量压降计算具体包括：碳载量压降计算模块根据DPF压差传感器的测量值获取DPF前后压降值；以DPF内表面温度及排气流量为输入，计算出DPF空载压降；以排气质量流量和Ash灰分体积计算DPF压降差修正系数；以DPF前后压降值减去DPF空载压降值得到DPF前后相对压降值，DPF前后相对压降值与灰分压降修正系数相乘得到修正后的DPF前后压降值；排气体积流量用于修正非线性压降损失对DPF流阻的影响，最终根据排气体积流量和修正后的DPF前后压降差得到碳载量。特别地，所述Ash灰分评估具体包括：Ash灰分评估模块基于燃油喷射量和转速计算出Ash灰分累积基础体积质量并进行时间积分，得到平均灰分累积体积量；根据柴油机在DPF上运行总时间对灰分体积质量的修正得到最终灰分体积量，再基于Ash灰分体积量，计算出Ash灰分对碳载量修正因子，用于碳载量的修正。特别地，所述DPF前后流动阻力计算具体包括：流动阻力计算模块以排气流量和碳载量压降为输入，计算出DPF内部气流流动阻力基础值，在通过DPF内表面温度进行温度修正，换算获得标准温度下DPF内部气流流动阻力，最后进行灰分量的修正。特别地，所述流阻和排气体积流量滤波具体包括：滤波模块通过DPF的工作参数，对DPF的工作状态进行评估，判断是否需要对流动阻力及排气流量的输出值进行滤波。特别地，所述压降碳载量评估、碳载量修正具体包括：碳载量评估模块通过排气流量和流动阻力为输入的三维脉谱获取碳载量基础值，并进行Ash灰分修正。本专利技术提出的柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法能够准确地对DPF的碳载量进行预估，可以保障DPF安全、有效地进行捕集和再生，解决了目前无法精确估计DPF内部碳载量的问题。附图说明图1为本专利技术实施例提供的柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的碳载量压降计算逻辑框图；图3为本专利技术实施例提供的Ash灰分评估逻辑框图；图4为本专利技术实施例提供的DPF前后流动阻力计算逻辑框图；图5为本专利技术实施例提供的流阻和排气体积流量滤波的逻辑框图；图6为本专利技术实施例提供的压降碳载量评估、碳载量修正的逻辑框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本专利技术。由于非道路柴油机燃烧产生的碳烟在不同工况下数值不同，在进行DPF后处理排放控制过程中，再生效率与碳载量估计模型密切相关，因此需要建立精确的碳载量评估数学模型。碳载量与背压的关系：DPF对碳微粒的捕集包括深床捕集期和滤饼捕集期；在捕集初期，DPF处于深床捕集期，碳微粒的加载会迅速堵住过滤孔，导致壁面渗透率迅速下降。深床捕集期，DPF的排气背压会随碳载量的增加迅速上升。随着碳微粒累积量的增长后形成滤饼层，DPF进入滤饼捕集期。排气背压随碳载量的升高而升高的趋势变缓。当碳微粒加载到一定程度后，已经形成相当厚度的滤饼层，排气背压随碳载量的升高而升高的趋势变得更加平缓。DPF累积的碳绝大部分是在滤饼层捕集时期捕集的。同时Ash是燃油中的金属基添加剂、润滑油中的添加剂、后处理系统中老化的金属基催化剂等在高温下形成的金属氧化物灰分。其沉积在过滤体孔道内，造成DPF背压的升高，使得碳载量评估误差增大的同时还会造成DPF频繁再生。这些金属氧化物灰分无法通过高温反应，需要物理手段进行清除。在一定的碳载量情况下，排气温度和排气流量是影响DPF压降的两个最主要因素。在碳载量和温度一定的情况下，DPF的压降和排气流量呈较好的线性相关性；而在碳载量和排气流量一定的情况下，DPF的压降和温度也呈较好的高次线性相关。建立基于DPF背压的碳载量评估模型是DPF再生控制的核心，主要包括碳载量评估的联合模型(包含背压载量评估模型、压降仿真数学模型和排放被动再生数学模型)，通过联合模型能够更加准确地对DPF的碳载量进行预估，可以保障DPF安全、有效地进行捕集和再生。请参照图1所示，图1为本专利技术实施例提供的柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法的流程示意图。本实施例中柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法具体包括：根据包括但不限于转速、负荷、DPF排气压差、排气质量流量、DOC前排气温度、DPF前排气温度以及DPF后排气温度在内的参数，对DPF内部碳载量进行估计。通过DPF背压模型计算得到基于背压的碳载量值；其中，所述DPF背压模型包括但不限于碳载量压降计算、Ash灰分评估、DPF前后流动阻力计算、流阻和排气体积流量滤波、压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法，其特征在于，包括：/n根据包括但不限于转速、负荷、DPF排气压差、排气质量流量、DOC前排气温度、DPF前排气温度以及DPF后排气温度在内的参数，对DPF内部碳载量进行估计；/n通过DPF背压模型计算得到基于背压的碳载量值；其中，所述DPF背压模型包括但不限于碳载量压降计算、Ash灰分评估、DPF前后流动阻力计算、流阻和排气体积流量滤波、压降碳载量评估子模型、碳载量修正子模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法，其特征在于，包括：
根据包括但不限于转速、负荷、DPF排气压差、排气质量流量、DOC前排气温度、DPF前排气温度以及DPF后排气温度在内的参数，对DPF内部碳载量进行估计；
通过DPF背压模型计算得到基于背压的碳载量值；其中，所述DPF背压模型包括但不限于碳载量压降计算、Ash灰分评估、DPF前后流动阻力计算、流阻和排气体积流量滤波、压降碳载量评估子模型、碳载量修正子模型。


2.根据权利要求1所述的柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法，其特征在于，所述碳载量压降计算具体包括：碳载量压降计算模块根据DPF压差传感器的测量值获取DPF前后压降值；以DPF内表面温度及排气流量为输入，计算出DPF空载压降；以排气质量流量和Ash灰分体积计算DPF压降差修正系数；以DPF前后压降值减去DPF空载压降值得到DPF前后相对压降值，DPF前后相对压降值与灰分压降修正系数相乘得到修正后的DPF前后压降值；排气体积流量用于修正非线性压降损失对DPF流阻的影响，最终根据排气体积流量和修正后的DPF前后压降差得到碳载量。


3.根据权利要求1所述的柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊，臧志成，王德源，陈鹏，赵闯，
申请(专利权)人：凯龙高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32