CN112163334A - 一种基于重型柴油机原排的dpf碳载量离线标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，基于MATLAB/Simulink软件进行DPF碳载量模型搭建；设计覆盖大多数客户常用路况的路试方案，并进行路谱数据采集；通过MATLAB/Simulink软件对DPF碳载量模型参数进行离线标定及优化；将优化后的离线标定结果输出并进行最终的整车路试验证。采用本发明方法能够提高DPF碳载量模型精度，能够更加准确的反应DPF内部实际碳载量，增加碳载量模型的鲁棒性，从而更加精准的控制再生温度，减少DPF堵塞/开裂等售后失效模式。

Description

一种基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法

技术领域

本发明涉及一种基于发动机原排的DPF碳载量离线标定方法，简化了整车路试验证流程，可以大量减少发动机台架DPF标定及整车路试验证工作量。

背景技术

当前，环境污染问题日益凸显，排放法规日益严苛，尤其是重型柴油车PM（碳颗粒）的排放已成为当前大气污染防治工作的重中之重。针对降低PM（碳颗粒）排放，国内外主流的技术路线是采用柴油颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter, 简称DPF）后处理策略，基于发动机原排、DPF主动再生及DPF被动再生（CRT）的碳载模型被广泛应用于估算DPF载体内的碳载量。如若按传统的标定方法进行DPF碳载量模型标定，需要进行大量的发动机台架试验及整车道路验证，成本高、工作反复、效率低，且模型精度难以保证。当DPF碳载量模型不准时，会导致DPF堵塞/烧裂等失效模式，增加售后成本及客户抱怨，影响公司品牌，更重要的是DPF烧裂失效后发动机排放的颗粒物会污染大气。

中国发明专利申请CN201810436181.0提出一种DPF碳加载计算方法，涉及柴油发动机技术领域，技术方案为一种DPF碳加载计算方法，包括S1、对实际发动机运行数据进行采集；S2、将S1的数据与DPF的称重结果进行对比；S3、根据S1的数据放入计算模型中进行模拟计算。本发明的有益效果是：只需要进行少量实际台架试验和道路试验并在试验时记录计算所需数据；通过所述S3中的计算模型，实现离线模拟计算，同时对DPF碳载量标定参数进行无需发动机系统实体的离线优化；通过该模型和标定方法，可以节省多至95％的路试时间、人员资源以及路试费用，大幅缩减DPF产品的研发和标定成本，在缩短标定开发周期的同时还能够提高DPF碳载量模型精度，增加模型的鲁棒性，减少DPF售后失效。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，利用MATLAB/Simulink软件搭建了一个基于发动机原排、DPF主动再生及DPF被动再生（CRT）的DPF碳载量模型，离线标定DPF碳载量，简化了整车路试验证流程及整车路试验证工作量，降低了DPF碳载量的标定难度。

本发明采用的技术方案：

一种基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，过程包括：

1）利用MATLAB/Simulink软件进行DPF碳载量模型搭建；

2）设计覆盖大多数客户常用路况的路试方案，进行路谱数据采集，并转换成发动机台架程控；

3）在发动机台架上扫Engine MAP、运行排放标准循环以及常用工况路谱程控，采集离线标定所需的输入参数，同时利用排放设备测试排放结果；

4）通过MATLAB/Simulink软件对DPF碳载量模型参数进行离线标定及优化；

5）将优化后的离线标定结果输出并进行最终的整车路试验证，验证离线模拟计算结果。

所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，搭建一个基于发动机原排、DPF主动再生及DPF被动再生等逻辑的DPF碳载量模型；所述的基于原排的DPF碳载量模型主要包括四个模块：碳颗粒原排模型、NOx原排模型、被动再生模型以及燃烧模型，他们之间的关系：发动机原排出来的稳态soot值加瞬态soot值减掉CRT被动再生消耗的soot和再生燃烧的soot，得到最终模型计算的DPF碳载量。

所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，碳颗粒原排模型：主要考虑各工况下发动机过量空气系数、w/EGR and w/o EGR原机soot排放搭建；NOx原排模型：主要考虑w/EGR and w/o EGR原机NOx排放及DOC对原机NOx的氧化反应搭建；被动再生模型：主要考虑发动机排温及DPF中的碳载量进行模型搭建；燃烧模型：主要考虑排气流量、氧含量、DPF中碳载量及再生模式下的排温进行模型搭建。

所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，设计并采集客户常用路谱City Cycle、Suburban Cycl、Highway Cycle，同时采集C-WTVC、CCBC等标准循环路谱，并将所有路谱数据转换成发动机台架程控。

所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，通过发动机台架运行万有特性及路谱程控，采集搭建DPF碳载量模型所需的所有输入参数，同时利用台架排放设备采集Soot、NO、NOx等排放结果。

发明有益效果：

1、本发明基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，利用MATLAB/Simulink软件搭建了一个基于发动机原排、DPF主动再生及DPF被动再生（CRT）等逻辑的DPF碳载量模型，不仅能大量减少发动机台架DPF标定及整车路试验证工作量，而且可以提高人力资源利用率，提升工作效率、节约成本。

2、本发明基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，通过发动机台架运行万有特性及路谱程控，采集本发明搭建的DPF碳载量模型所需的所有输入参数，同时利用台架排放设备采集Soot、NO、NOx等排放结果。台架运行所述路谱程控能够保证每次路试状态及边界一致，降低路试标定难度同时提高DPF碳载量模型精度。

3、本发明基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，最重要的是可以提高DPF碳载量的模型精度，能够更加准确的反应DPF内部实际碳载量，增加碳载量模型的鲁棒性，从而更加精准的控制再生温度，减少DPF堵塞/开裂等售后失效模式。经过本发明搭建的DPF碳载量模型离线模拟标定后，只需进行最终的整车路试验证，无需反复路试标定验证，可大量减少整车路试验证工作量。能够提高公司产品质量和口碑。

4、本发明基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，能够简化整车路试验证流程，降低DPF碳载量的标定难度。采用传统标定方法时，无法保证每次整车路试验证过程中整车的状态及边界条件都一致，若DPF碳载量模型值和实际称重结果产生较大偏差时，也很难分析出是什么原因导致，而采用本发明方法则可以有效解决上述问题，只需要采集路谱的同时记录DPF实际称重结果，无需反复试验验证，使整车路试标定难度及流程简单化。

附图说明

图1为基于原排的DPF碳载量模型逻辑框架图；

图2为基于Simulink搭建的DPF碳载量模型示意图；

图3为台架标准循环实测值与离线模拟计算结果；

图4为整车道路验证实测值与离线模拟计算结果；

图5为本发明基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图5，本发明基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，过程包括：

1）利用MATLAB/Simulink软件进行DPF碳载量模型搭建；

2）设计覆盖大多数客户常用路况的路试方案，进行路谱数据采集，并转换成发动机台架程控；

3）在发动机台架上扫Engine MAP、运行排放标准循环以及常用工况路谱程控，采集离线标定所需的输入参数，同时利用排放设备测试排放结果；

4）通过MATLAB/Simulink软件对DPF碳载量模型参数进行离线标定及优化；

5）将优化后的离线标定结果输出并进行最终的整车路试验证，验证离线模拟计算结果。

实施例2

本实施例的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，和实施例1的不同之处在于：进一步的，公开了一种基于发动机原排、DPF主动再生及DPF被动再生等逻辑的DPF碳载量模型搭建方法。如图1所示，所述的基于发动机原排的DPF碳载量模型主要包括四个模块：碳颗粒原排模型（Soot Raw Emi.）、NOx原排模型（NOx Raw Emi.）、被动再生模型（CRT）以及燃烧模型（Therm. RGN），他们之间的关系：发动机原排出来的稳态soot值加瞬态soot值（包括稳态烟度加瞬态烟度）减掉CRT被动再生消耗的soot和再生燃烧的soot，得到最终模型计算的DPF碳载量。

实施例3

本实施例的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，和实施例2的不同之处在于：进一步公开了碳颗粒原排模型：主要考虑各工况下发动机过量空气系数、w/EGR and w/o EGR原机soot排放搭建；NOx原排模型：主要考虑w/EGR and w/o EGR原机NOx排放及DOC对原机NOx的氧化反应搭建；被动再生模型：主要考虑发动机排温及DPF中的碳载量进行模型搭建；燃烧模型：主要考虑排气流量、氧含量、DPF中碳载量及再生模式下的排温进行模型搭建。

所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，设计并采集客户常用路谱City Cycle、Suburban Cycl、Highway Cycle，同时采集C-WTVC、CCBC等标准循环路谱，并将所有路谱数据转换成发动机台架程控。

通过发动机台架运行万有特性及路谱程控，采集搭建DPF碳载量模型所需的所有输入参数，同时利用台架排放设备采集Soot、NO、NOx等排放结果。台架运行所述路谱程控能够保证每次路试状态及边界一致，降低路试标定难度同时提高DPF碳载量模型精度。

本发明提供了一种离线标定DPF碳载量的方法。利用MATLAB/Simulink软件搭建了一个基于发动机原排、DPF主动再生及DPF被动再生（CRT）的DPF碳载量模型，提高了DPF碳载量的模型精度。采用本发明方法不仅能大量减少发动机台架DPF标定及整车路试验证工作量，而且可以提高人力资源利用率，提升工作效率、节约成本。简化了整车路试验证流程，降低了DPF碳载量的标定难度。

采用本发明方法能够提高DPF碳载量模型精度，能够更加准确的反应DPF内部实际碳载量，增加碳载量模型的鲁棒性，从而更加精准的控制再生温度，减少DPF堵塞/开裂等售后失效模式，提高公司产品质量和口碑。经在多个重型柴油国六项目上应用，效果良好。在当前国六台架资源紧缺的情况下，可以提高台架及人力资源利用率，为其他项目争取资源。

Claims (5)

1.一种基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，过程包括：

1）利用MATLAB/Simulink软件进行DPF碳载量模型搭建；

2）设计覆盖大多数客户常用路况的路试方案，进行路谱数据采集，并转换成发动机台架程控；

3）在发动机台架上扫Engine MAP、运行排放标准循环以及常用工况路谱程控，采集离线标定所需的输入参数，同时利用排放设备测试排放结果；

4）通过MATLAB/Simulink软件对DPF碳载量模型参数进行离线标定及优化；

5）将优化后的离线标定结果输出并进行最终的整车路试验证，验证离线模拟计算结果。

2.根据权利要求1所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，其特征是：步骤1）中，基于发动机原排、DPF主动再生及DPF被动再生逻辑搭建DPF碳载量模型：所述的DPF碳载量模型主要包括四个模块：碳颗粒原排模型、NOx原排模型、被动再生模型以及燃烧模型，他们之间的关系：发动机原排出来的稳态soot值加瞬态soot值减掉CRT被动再生消耗的soot和再生燃烧的soot，得到最终模型计算的DPF碳载量。

3.根据权利要求2所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，其特征是：碳颗粒原排模型：主要考虑各工况下发动机过量空气系数、w/EGR and w/o EGR原机soot排放搭建；NOx原排模型：主要考虑w/EGR and w/o EGR原机NOx排放及DOC对原机NOx的氧化反应搭建；被动再生模型：主要考虑发动机排温及DPF中的碳载量进行模型搭建；燃烧模型：主要考虑排气流量、氧含量、DPF中碳载量及再生模式下的排温进行模型搭建。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，其特征是：设计并采集客户常用路谱City Cycle、Suburban Cycl、Highway Cycle，同时采集C-WTVC、CCBC标准循环路谱，并将所有路谱数据转换成发动机台架程控。

5.根据权利要求4所述的基于重型柴油机原排的DPF碳载量离线标定方法，其特征是：通过发动机台架运行万有特性及路谱程控，采集搭建DPF碳载量模型所需的所有输入参数，同时利用台架排放设备采集Soot、NO、NOx排放结果。

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