[发明专利]一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法

说明书

本发明公开一种柴油机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。

技术领域

本发明涉及柴油机排气后处理技术领域，尤其涉及一种柴油机DPF基于压降的碳载量计算方法。

背景技术

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(Diesel Particulate Filter，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。

发明内容

本发明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，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

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。