一种dpf系统碳载量估算及堵塞状态判断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机尾气排放后处理技术领域，尤其涉及一种柴油机颗粒过滤系统(Diesel Particulate Filter，DPF)碳载量估算及堵塞状态判断方法。
【背景技术】
[0002]经济高速发展的同时，我国环境问题也变的日益严峻，其中大气污染问题格外突出，汽车尾气中颗粒物(PM)的排放是城市雾霾天气的重要因素，而柴油机的颗粒物(PM)排放量一般要比汽油机大几十倍；同时，随着我国车用柴油机国四、国五排放法规的执行，对柴油机颗粒物的排放要求也越来高。对于柴油机而言，污染物排放主要为氮氧化物(NOx)排放和颗粒物(PM)排放。柴油机排放的颗粒物(PM)主要成分为碳烟、燃料中的硫产生的硫酸盐、未充分燃烧的燃料和润滑油组成的有机可溶成分(SOF)。DPF系统能降低汽车排气中90%的颗粒物排放，同时对原有柴油机技术改动较小，是目前用来降低柴油机烟尘颗粒排放最有效的设备。但随着工作时间的加长，DPF系统内积累的烟尘颗粒越来越多，不仅影响捕捉效果，也会使发动机燃油燃烧不完全，需要在合适的时机将DPF系统捕集的烟尘颗粒清除，以实现DPF再生。清除的时机是整个DPF再生过程的关键，清除时机过晚，则造成柴油机排气背压过高，柴油机燃烧过程恶化；清除时机过早或者清除过于频繁，则再生效率降低，同时会导致燃油经济性降低。合理的清除时机是建立在合理的得知DPF过滤器碳载量的基础上的，而DPF过滤器内的碳载量很难直接监控。传统的获得DPF过滤器内的碳载量方法是通过将DPF过滤器从发动机排气管道中拆卸下来，分别对进行碳烟加载前和加载后的DPF过滤器进行称重获得的，该方法操作复杂、效率低下。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种DPF系统碳载量估算及堵塞状态判断方法，该方法能够在柴油车行驶过程中，在线实时估算DPF过滤器碳载量，并进一步判断DPF过滤器堵塞状态，解决了 DPF过滤器碳载量及堵塞情况的确定需要将DPF过滤器从发动机管道上拆卸下来才能进行的难题。
[0004]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种DPF系统碳载量估算及堵塞状态判断方法，包括如下步骤:
[0006]A、建立碳载量模型，结合发动机运行相关参数和DPF系统传感器相关参数，估算DPF过滤器内的碳载量，其中，所述碳载量模型至少包括基于压差的碳载量模型或基于行驶工况的碳载量模型中的一种；
[0007]B、判断发动机是否处于稳态工况，若是，则执行步骤C ;若否，则返回继续判断；
[0008]C、建立堵塞状态判断模型，结合估算的DPF过滤器内的碳载量，判断DPF过滤器堵塞状态。
[0009]特别地，所述步骤A中所建的碳载量模型为基于压差的碳载量模型，步骤A具体包括:
[0010]在发动机试验台架上进行试验，获得发动机排气体积流量、DPF过滤器碳载量和DPF过滤器压差的MAP图，建立基于压差的碳载量模型；
[0011]DPF系统电控单元获取发动机空气流量、油耗和DPF过滤器前排气温度数值，经计算获得发动机机排气体积流量数值；
[0012]DPF系统电控单元获取DPF过滤器压差数值；
[0013]DPF系统电控单元根据柴油机排气体积流量数值和DPF过滤器压差数值，通过基于压差的碳载量模型，估算DPF过滤器内碳载量。
[0014]特别地，所述步骤A中所建的碳载量模型为基于行驶工况的碳载量模型，步骤A具体包括:
[0015]在发动机试验台架上进行试验，获得车速、DPF过滤器前排气温度数值对应的行驶工况图；
[0016]在发动机试验台架上进行试验，获得行驶工况和加载碳颗粒速度的MAP图，建立基于行驶工况的碳载量模型；
[0017]DPF系统电控单元获取车速、DPF过滤器前排气温度数值，结合车速、DPF过滤器前排气温度数值对应行驶工况图，获得行驶工况；
[0018]DPF系统电控单元根据行驶工况，通过行驶工况和加载碳颗粒速度的MAP图，获得各行驶工况对应的加载碳颗粒速度，乘以各行驶工况持续的时间，获得各行驶工况的碳载量，之后对各行驶工况碳载量累加，估算出DPF过滤器内的碳载量。
[0019]特别地，所述步骤C具体包括:
[0020]Cl、在发动机试验台架上进行试验，获得DPF过滤器不同工作状态下柴油发动机排气体积流量、DPF过滤器压差曲线图，建立堵塞状态判断模型；
[0021]C2、DPF系统电控单元根据估算的DPF过滤器内碳载量，通过堵塞状态判断模型，判断DPF过滤器堵塞状态。
[0022]特别地，所述步骤C2中，当发动机排气体积流量达到一定数值时，开始对DPF过滤器堵塞状况的判断。
[0023]特别地，步骤C2中，估算的DPF过滤器内的碳载量来自于基于压差的碳载量模型获得的碳载量或基于行驶工况的碳载量模型获得的碳载量。
[0024]本发明提出的一种DPF系统碳载量估算及堵塞状态判断方法，通过建立基于压差碳载量模型、基于行驶工况的碳载量模型和堵塞状态判断模型，结合发动机运行相关参数和DPF系统传感器相关参数，实现在柴油车行驶过程中，在线估算DPF过滤器内的碳载量，并进一步判断DPF过滤器堵塞状态，解决了 DPF过滤器碳载量及堵塞情况的确定需要将DPF过滤器从发动机管道上拆卸下来才能进行的难题。并且，该方法具有操作简单，估算、判断精准的特点。
【附图说明】
[0025]图1是本发明提供的DPF系统结构图；
[0026]图2是本发明实施例一提供的DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断控制原理框图；
[0027]图3是本发明实施例一提供的DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断方法流程图；
[0028]图4是本发明实施例一提供的发动机排气体积流量、DPF过滤器碳载量和DPF过滤器压差的曲线图；
[0029]图5是本发明实施例二提供的DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断控制原理框图；
[0030]图6是本发明实施例二提供的DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断方法流程图；
[0031]图7是本发明实施例二提供的车速、DPF过滤器前排气温度数值对应的行驶工况图；
[0032]图8是本发明实施例三提供的DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断控制原理框图；
[0033]图9是本发明提供的不同DPF过滤器堵塞状态下的发动机排气体积流量和DPF过滤器压差曲线。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0035]请参照图1所示，图1是本发明提供的DPF系统结构图。
[0036]本实施例中DPF系统采用DOC与DPF相结合的技术，包括:发动机101、D0C催化器前进气口处温度传感器102、压力传感器103、DPF过滤器后排气口处温度传感器104、DPF过滤器前进气口处温度传感器105、DOC催化器106、DPF过滤器107、电控单元108、发动机E⑶109。DOC催化器106与DPF过滤器107安装在发动机排气管路中，在发动机正常工作状态下，DPF过滤器107正常捕捉发动机尾气中的烟尘颗粒，随着时间的推移，烟尘颗粒积累到一定程度，需要估算DPF系统累积的碳载量，并进一步判断DPF系统堵塞状态，当碳载量达到一定的数值，导致DPF系统处于堵塞状态时，启动再生过程，将DPF过滤器107积累的碳烟颗粒清除。具体DPF系统碳载量估算及堵塞状态判断方法如下:
[0037]实施例一
[0038]请参照图2所示，图2是本发明实施例一提供的DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断控制原理框图。
[0039]本实施例中，建立基于压差的碳载量模型，结合空气流量、油耗和DPF过滤器前排气温度和DPF过滤器压差数值，估算DPF过滤器内的碳载量；建立堵塞状态判断模型，结合估算的DPF过滤器内的碳载量，判断DPF过滤器堵塞状态，为主动再生控制提供依据。
[0040]请参照图3所示，图3是本发明实施例一提供的DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断方法流程图。
[0041 ] 本实施例中DPF系统碳载量估算和堵塞状态判断包括如下步骤:
[0042]S301、建立基于压差的碳载量模型。
[0043]在发动机试验台架上进行试验，获得