[发明专利]微粒过滤器控制系统

说明书

本发明涉及一种微粒过滤器控制系统，其特征是：包括气体扩散模块，计算气体成分及微粒物扩散到排气与过滤器载体接触表面上的摩尔浓度变化速率；过滤器过滤模块，计算过滤器捕集的微粒物的质量变化速率；过滤器载体气体浓度变化计算模块，计算模块计算在载体与排气接触表面由于化学反应引起的过滤器载体气体成分摩尔浓度变化速率；过滤器载体气体浓度计算模块，计算排气中各种气体成分的摩尔浓度值；排气气体浓度计算模块，计算在排气与过滤器载体接触表面各气体成分的摩尔浓度值；以及过滤器微粒物负荷计算模块，计算模块计算过滤器捕集的微粒物质量。本发明估算模型与实际气体流动过程相符，对微粒物加载量的估算既简单又准确。

技术领域

本发明涉及一种微粒过滤器控制系统，属于内燃机后处理设备技术领域。

背景技术

由于经济的快速发展，我国对煤炭、汽油、柴油等燃料使用量快速增长，这些燃料的燃烧伴随产生微粒物，如果不对燃料燃烧产生的微粒物进行处理直接排放到大气中会严重影响大气的清洁。近年来，进入冬季后我国北方和南方均不同程度受到雾霾的影响，严重影响人民的身体健康，因此对燃料燃烧后排气中含有的微粒物进行收集和处理至关重要。

目前在柴油机后处理中含有的DPF模块，其主要作用就是捕集尾气中含有的颗粒物，并对颗粒物进行燃烧或者氧化再生。对颗粒物的再生时刻通过过滤器中微粒物的加载量计算得到，微粒物的加载量到一定程度，DPF触发再生。再生时刻太早，过滤器的再生效率降低。再生时刻太晚，会对过滤器及车辆安全产生影响。因此对排气中微粒物加载量的准确估算尤为重要。

目前存在的解决方案主要分为三种：

方案1：通过过滤器前后压降测量来估算过滤器中所累积的微粒物质量。过滤器中微粒物质量与过滤器前后压降值成正比，微粒物质量越大，过滤器前后压降越大。在利用过滤器前后压降测量微粒物质量时，会通过排气的质量流量以及排气温度对压差进行修正，消除排气流量及排气温度对过滤器前后压差的影响。

中国专利申请CN103016104A公开了一种计算碳累积量的方法和装置。该专利申请采取的技术手段和达成效果是：通过压力差传感器测得DPF前后总压力差，根据DPF前温度和废气体积流量所产生的第一DPF前后压差，根据所述废气体积流量和灰分体积计算得到灰分体积所产生的第二DPF前后压力差系数，修正所述第一和第二DPF前后压差系数对所述DPF前后总压力差的影响，得到修正后的DPF前后压力差。计算修正后DPF前后压力差的流阻，根据所述流阻得到对应的DPF碳累积量。此专利申请中对第一DPF前后压差的修正是为了减小尾气排出速度对DPF前后压差的影响，对第二DPF前后压差的修正是为了减小尾气中灰尘对DPF前后压差的影响。该专利申请中的不足之处及原因：此专利申请对发动机的转速有限制，在设定转速范围外，计算结果无效；此专利申请主要考虑了废气体积流量和灰份体积对压差的影响，没有考虑碳分布对压差的影响，因此相同压差情况下，可能由于碳加载分布不同，碳的累积量也不同。

方案2：通过过滤器所在金属腔内形成微波或RF能量监测微波响应的改变，确定污染物材料负载的空间分布。金属腔微波响应的所述改变与过滤器负载有关。通过微波的响应判断腔内过滤器的负载以及负载的分布情况。

中国专利申请CN102203392A公开了一种用于测量过滤器中的滞留物的系统及方法。该专利申请采取的技术手段和达成效果是：通过过滤器所在金属腔内形成微波或RF能量并监测微波响应的改变，确定污染物材料负载的空间分布。金属腔微波响应的所述改变与过滤器负载有关。通过微波的响应判断腔内过滤器的负载以及负载的分布情况。该专利申请存在以下不足之处及原因：在复杂系统中通常会有多个处理器，专利申请中使用微波的响应判断腔内过滤器的负载以及负载的分布情况容易受到其他处理器电磁波的干扰，对结果产生影响；该专利申请需要使用微波发射天线和一个微波接收天线，结构复杂；需要标定出不同过滤器介质，不同过滤器金属外壳与过滤器负载及空间分布之间的曲线关系，变量较多，标定困难。