CN112682140B - 发动机颗粒后处理装置及其dpf再生温度控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发动机颗粒后处理装置及其DPF再生温度控制方法和装置，DPF再生温度控制方法用于控制发动机颗粒后处理装置的喷油量，发动机颗粒后处理装置包括燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF，DPF再生温度控制方法包括：基于DOC温度模型计算DOC下游温度模型值；获取DPF再生温度设定值，根据DPF再生温度设定值和DOC下游温度模型值，计算动态前馈油量；获取静态前馈油量和反馈油量，将静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和，确定为燃油喷射器的目标喷油量。本发明实施例，通过精准控制燃油喷射器喷射的燃油量，达到精准控制DPF再生温度的效果，以此解决DPF再生不完全和易烧毁等问题。

Description

发动机颗粒后处理装置及其DPF再生温度控制方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及DPF再生技术领域，尤其涉及一种发动机颗粒后处理装置及其DPF再生温度控制方法和装置。

背景技术

随着各种机动车数量的飞速增长，机动车发动机排放的尾气对环境造成了较严重的污染。因此，为了符合国家大气污染防治法律法规，各发动机生产厂家在发动机中安装了排放处理装置，以此降低尾气中污染物排放量。

目前，发动机排放处理装置主要包括DOC(氧化催化器，diesel oxidationcatalyst)和DPF(颗粒捕集器，diesel particulate filter)等装置，DOC可以有效的催化净化机动车尾气中的碳氢化合物，DPF可以有效过滤发动机排气颗粒物。随着DPF中收集到的颗粒物越来越多，慢慢的会导致发动机排气背压高，甚至排气管堵塞，从而影响发动机的动力。因此每隔一段时间，排放处理装置必须烧除DPF中收集到的颗粒物，DPF的颗粒物烧除过程即为DPF再生。DPF再生需要通过缸内后喷或者排气管喷射燃料，燃料在DOC中氧化放热以提升DPF温度，从而实现DPF内颗粒物的再生。

然而，目前DPF再生温度的控制方式容易出现温度超调等问题，导致DPF存在再生不完全或易烧毁的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种发动机颗粒后处理装置及其DPF再生温度控制方法和装置，以实现对DPF再生温度的精准控制，解决DPF再生不完全或易烧毁的问题。

本发明实施例提供了一种DPF再生温度控制方法，所述DPF再生温度控制方法用于控制发动机颗粒后处理装置的喷油量，所述发动机颗粒后处理装置包括燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF，所述DPF再生温度控制方法包括：

基于DOC温度模型，计算DOC下游温度模型值；

获取DPF再生温度设定值，根据所述DPF再生温度设定值和所述DOC下游温度模型值，计算动态前馈油量；

获取静态前馈油量和反馈油量，将所述静态前馈油量、所述反馈油量和所述动态前馈油量的总和，确定为所述燃油喷射器的目标喷油量。

进一步的，基于DOC温度模型计算DOC下游温度模型值包括：

在所述DOC的催化周期内，计算第i催化区域的出口温度T_outi，

T_outi＝(C_EGm_EGT_ini+C_Brm_BrT_Bri+h_um_fη_c+C_BET_En)/(C_EGm_EG+C_Brm_Br+C_BE)；

将计算得到的第N催化区域的出口温度T_outN确定为当前一催化周期内的所述DOC下游温度模型值；

其中，C_EG为所述第i催化区域的排气比热容，C_Br为所述第i催化区域的比热容，C_BE为所述第i催化区域与环境换热热容，m_EG为所述第i催化区域的排气质量流量，m_Br为所述第i催化区域的质量流量，m_f为DOC上游燃油质量流量，h_u为燃油低热值，η_c为所述第i催化区域的燃油转换效率，T_ini为所述第i催化区域的入口温度且T_ini＝T_out(i-1)，T_Bri为所述第i催化区域的壁面温度，T_En为环境温度，第1催化区域的入口温度T_in1为DOC上游温度测量值；所述DOC的催化腔依序分为第1至第N催化区域，所述第N催化区域与所述DPF近邻，i＝1,2,…,N。

进一步的，对于当前一个驾驶循环，

在所述DOC的第1催化周期内，T_Bri＝T_ini，

在所述DOC的第2催化周期及之后，当前催化周期的T_Bri等于前一催化周期的T_outi。

进一步的，计算动态前馈油量包括：采用PID算法计算得到所述动态前馈油量q_DF，

其中，T_set为所述DPF再生温度设定值，T_mod为所述DOC下游温度模型值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子。

进一步的，获取反馈油量包括：

获取DOC下游温度测量值；

根据所述DOC下游温度测量值和所述DOC下游温度模型值，计算所述反馈油量。

进一步的，计算所述反馈油量包括：采用PID算法计算得到所述反馈油量q_Fb，

其中，T_mod为所述DOC下游温度模型值，T_mes为所述DOC下游温度测量值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子。

进一步的，还包括：在检测到所述静态前馈油量、所述反馈油量和所述动态前馈油量的总和大于或等于预设最大喷油量时，将所述预设最大喷油量确定为所述燃油喷射器的目标喷油量。

进一步的，所述预设最大喷油量的计算过程为：计算第i催化区域处于预设温度保护限值T_p时所需的喷油量q[i]，

q[i]＝C_EGm_EG(T_P-T[i])/(h_uf[i]{1-f[1～(i-1)]})；

将第1至第N催化区域的喷油量中最小喷油量值，确定为所述预设最大喷油量q_p，

q_P＝min{q[1]q[2]…q[N]}；

其中，C_EG为所述第i催化区域的排气比热容，m_EG为所述第i催化区域的排气质量流量，T[i]为所述第i催化区域的出口温度，h_u为燃油低热值，f[i]为所述第i催化区域的燃油转换效率，f[1～(i-1)]为第1至第i-1催化区域的总燃油转换效率；所述DOC的催化腔依序分为所述第1至第N催化区域，所述第N催化区域与所述DPF近邻，i＝1,2,…,N。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种DPF再生温度控制装置，所述DPF再生温度控制装置用于控制发动机颗粒后处理装置的喷油量，所述发动机颗粒后处理装置包括燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF，所述DPF再生温度控制装置包括：

油量计算模块，用于基于DOC温度模型计算DOC下游温度模型值，获取DPF再生温度设定值，根据所述DPF再生温度设定值和所述DOC下游温度模型值，计算动态前馈油量，并获取静态前馈油量和反馈油量；

油量控制模块，用于将所述静态前馈油量、所述反馈油量和所述动态前馈油量的总和，确定为所述燃油喷射器的目标喷油量。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种发动机颗粒后处理装置，包括：如上所述的DPF再生温度控制装置、燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF；

所述DPF再生温度控制装置分别与所述燃油喷射器、所述氧化催化器DOC和所述颗粒捕集器DPF电连接。

本发明实施例中，利用预先建立的DOC温度模型，计算当前工况下的DOC下游温度模型值，再根据预先确定的DPF再生温度设定值和DOC下游温度模型值计算得到动态前馈油量，实现前馈油量的动态闭环控制，将动态前馈油量和静态前馈油量的总和作为前馈油量；将前馈油量和反馈油量的总和确定为燃油喷射器的目标喷油量，以此控制燃油喷射器的喷油量。本发明实施例中，DPF再生温度控制方法实现前馈油量的动态闭环控制，根据瞬态过程中温度控制偏差对前馈油量进行实时调整，能够提高总燃油喷射量的控制精度和响应速度，进而提高DPF再生温度的响应速度和控制精度，改善温度超调导致的DPF再生不完全和易烧毁等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。

图1是本发明实施例提供的发动机颗粒后处理装置的示意图；

图2是本发明实施例提供的DPF再生温度控制方法的示意图；

图3是步骤S1的示意图；

图4是步骤S3的示意图；

图5是本发明实施例提供的DPF再生温度控制装置的策略架构图；

图6是本发明实施例提供的发动机颗粒后处理装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1所示，为本发明实施例提供的发动机颗粒后处理装置的示意图。本实施例提供的发动机颗粒后处理装置包括燃油喷射器1、氧化催化器DOC2和颗粒捕集器DPF3，该颗粒后处理装置安装在发动机的排气系统内。废气进入排气管4后，在DPF再生阶段，燃油HC喷射器1喷射燃油，燃油在DOC2中氧化放热，提高DPF3温度，则DPF3中的颗粒物被燃烧去除。显然，燃油喷射器1喷射燃油量过少，会导致DOC2中氧化放热量过低，使得DPF3再生温度过低，DPF3中颗粒物燃烧不完全即再生不完全，影响发动机动力等性能；燃油喷射器1喷射燃油量过多，会导致DOC2中氧化放热量过高，使得DPF3再生温度过高，易烧毁DPF3，同样影响发动机动力等性能。

基于此，本发明实施例提供一种DPF再生温度控制方法，该DPF再生温度控制方法用于控制发动机颗粒后处理装置的喷油量，该DPF再生温度控制方法可以通过DPF再生温度控制装置执行，该DPF再生温度控制装置可以采用软件和/或硬件方式实现，并配置在机动车的控制系统中。本实施例提供的DPF再生温度控制方法，通过精准控制燃油喷射器1喷射的燃油量，达到精准控制DPF再生温度的效果，以此解决DPF再生不完全和易烧毁等问题。

参考图2所示，本实施例提供的DPF再生温度控制方法包括：

S1、基于DOC温度模型，计算DOC下游温度模型值；

S2、获取DPF再生温度设定值，根据DPF再生温度设定值和DOC下游温度模型值，计算动态前馈油量；

S3、获取静态前馈油量和反馈油量，将静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和，确定为燃油喷射器的目标喷油量。

本实施例中，DPF再生温度控制装置中预先存储有建立的DOC温度模型，根据DOC温度模型可以计算出当前工况下DOC下游温度模型值，那么根据DPF再生温度设定值和实时计算得出的DOC下游温度模型值，可以计算得到瞬态过程中动态前馈油量。

获取发动机的当前工况参数，根据预先存储的工况参数-前馈油量表可查表得到当前工况下的预估的基础前馈油量，该基础前馈油量即为静态前馈油量。可以理解，与静态前馈油量对应的工况参数至少包括DOC上游温度测量值和发动机废气质量流量。

如图1所示，发动机颗粒后处理装置还包括安装在DOC2上游的温度传感器2a以及安装在DOC2下游的温度传感器2b，通过DOC2上游的温度传感器2a可以采集得到DOC2的上游温度测量值，通过DOC2下游的温度传感器2b可以采集得到DOC2的下游温度测量值。通过发动机中废气流量相关传感器可以采集得到发动机废气质量流量。

DPF再生温度控制装置中预先存储有工况参数-前馈油量表，其中存储了每个工况下所预估的DPF再生所需的基础前馈油量，因此DPF再生温度控制装置通过查表可以确定当前工况下预估的基础前馈油量。可以理解，相关从业人员通过大量试验和数据确定每种工况参数所对应的基础前馈油量，以此生成工况参数-前馈油量表，出厂前预先存储在DPF再生温度控制装置内，便于实际DPF再生中使用。

可选反馈油量为静态反馈油量。DPF再生温度控制装置中预先存储有DPF再生温度设定值即DPF再生所需达到的温度，再通过DOC2下游的温度传感器2b采集得到DOC2的下游温度测量值，根据DPF再生温度设定值和DOC下游温度测量值，基于PID算法计算得到反馈油量。在其他实施例中，还可选反馈油量为动态反馈油量。

静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和为燃油喷射器的目标喷油量，即控制燃油喷射器的喷油量处于目标喷油量的误差范围内。

其中，当前工况下即瞬态过程中，DOC下游温度模型值和DPF再生温度设定值的偏差较大时，会增大动态前馈油量；瞬态过程中，DOC下游温度模型值和DPF再生温度设定值的偏差较小时，会减小动态前馈油量。显然，根据瞬态过程中温度控制偏差，实时调整动态前馈油量，以此实时调整燃油喷射器的目标喷油量，提高了总燃油喷射量的控制精度和响应速度，进而提高DPF再生温度的控制精度和响应速度。

本实施例中，利用预先建立的DOC温度模型，计算当前工况下的DOC下游温度模型值，再根据预先确定的DPF再生温度设定值和DOC下游温度模型值计算得到动态前馈油量，实现前馈油量的动态闭环控制，将动态前馈油量和静态前馈油量的总和作为前馈油量；将前馈油量和反馈油量的总和确定为燃油喷射器的目标喷油量，以此控制燃油喷射器的喷油量。本实施例中，DPF再生温度控制方法实现前馈油量的动态闭环控制，根据瞬态过程中温度控制偏差对前馈油量进行实时调整，能够提高总燃油喷射量的控制精度和响应速度，进而提高DPF再生温度的响应速度和控制精度，改善温度超调导致的DPF再生不完全和易烧毁等问题。

示例性的，在上述技术方案的基础上，如图3所示可选步骤S1的基于DOC温度模型计算DOC下游温度模型值的操作包括：

S11、在DOC的催化周期内，计算第i催化区域的出口温度T_outi，

T_outi＝(C_EGm_EGT_ini+C_Brm_BrT_Bri+h_um_fη_c+C_BET_En)/(C_EGm_EG+C_Brm_Br+C_BE)；

S12、将计算得到的第N催化区域的出口温度T_outN确定为当前一催化周期内的DOC下游温度模型值；

其中，C_EG为第i催化区域的排气比热容，C_Br为第i催化区域的比热容，C_BE为第i催化区域与环境换热热容，m_EG为第i催化区域的排气质量流量，m_Br为第i催化区域的质量流量，m_f为DOC上游燃油质量流量，h_u为燃油低热值，η_c为第i催化区域的燃油转换效率，T_ini为第i催化区域的入口温度且T_ini＝T_out(i-1)，T_Bri为第i催化区域的壁面温度，T_En为环境温度，第1催化区域的入口温度T_in1为DOC上游温度测量值；DOC的催化腔依序分为第1至第N催化区域，第N催化区域与DPF近邻，i＝1,2,…,N。

参考图1所示，将DOC2的催化腔分成N块催化区域，依序标记为第1至第N催化区域21～2N，其中，第1催化区域21位于DOC2的上游，第N催化区域2N位于DOC2的下游即与DPF3近邻。DOC的一个催化周期包括：依次计算第1催化区域21至第N催化区域2N中每个催化区域的出口温度，当前周期内最后计算得到的第N催化区域2N的出口温度即为当前一个周期的DOC下游温度模型值；下一催化周期，再依次计算N个催化区域的出口温度，当前周期内最后计算得到的第N催化区域2N的出口温度即为当前一个周期的DOC下游温度模型值。每一个催化周期，均是依次计算第1～第N催化区域的出口温度，直至得到第N催化区域2N的出口温度即当前催化周期的DOC下游温度模型值。可选N＝6，可以理解，不同发动机的划分方式不同，但是发动机的划分方式确定后固定不变。

在DOC的任意一个催化周期内，假定每个催化区域换热充分，则催化区域的壁面温度与其排气出口温度一致，那么根据能量守恒定律，第i催化区域满足如下公式：

C_EGm_EGT_ini+C_Brm_BrT_Bri+h_um_fη_c＝C_EGm_EGT_outi+C_Brm_BrT_outi+C_BE(T_outi-T_En)，

由此可得第i催化区域的出口温度T_outi，该下述公式即为DOC温度模型，其中，T_outi＝(C_EGm_EGT_ini+C_Brm_BrT_Bri+h_um_fη_c+C_BET_En)/(C_EGm_EG+C_Brm_Br+C_BE)。

其中，影响催化区域的出口温度的因素主要为发动机工况，不同工况下，同一催化区域的出口温度不同，因此每个催化周期内，需要获取实时工况，根据实时工况确定催化区域的关联温度的参数。

DPF再生温度控制装置中预先存储有催化区域入口温度与C_EG的对应关系，那么根据当前周期内第i催化区域的入口温度，可确定当前周期内第i催化区域的C_EG。

DPF再生温度控制装置中预先存储有催化区域出口温度与C_Br的对应关系，那么根据前一周期内第i催化区域的出口温度，可确定当前周期内第i催化区域的C_Br。

DPF再生温度控制装置中预先存储有发动机排气质量流量&车速与C_BE的对应关系，那么根据当前发动机排气质量流量及整车车速，可确定当前周期内第i催化区域的C_BE。

DPF再生温度控制装置中预先存储有发动机缸内喷油量&进气质量流量与m_EG的对应关系，那么根据当前发动机缸内喷油量和进气质量流量，可确定当前周期内第i催化区域的m_EG。可以理解，m_EG的计算过程遵循质量守恒。

DPF再生温度控制装置中预先存储有m_Br和h_u，h_u和m_Br均为固定常数。

DPF再生温度控制装置控制燃油喷射器喷出的燃油量即为m_f。

DPF再生温度控制装置根据当前工况计算第i催化区域的η_c。

第i催化区域的入口温度即为同一周期内第i-1催化区域的出口温度。同一催化周期内，第1催化区域的入口温度即为通过DOC上游温度传感器2a测量得到的DOC上游温度测量值。

第i催化区域的环境温度为通过环境温度传感器测量得到的环境温度测量值。

可以理解，以上影响出口温度的参数C，m，h，T等的获取过程仅是简单描述，实际使用中，影响触控温度的参数的获取过程可能根据实际情况发生变化，相关从业人员可根据产品或实际需求所需合理限定或计算获取以上参数。

可选对于当前一个驾驶循环，在DOC的第1催化周期内，T_Bri＝T_ini；在DOC的第2催化周期及之后，当前催化周期的T_Bri等于前一催化周期的T_outi。当前一个驾驶循环是指发动机当前一次运行阶段，发动机关闭后，当前一个驾驶循环结束，发动机启动后，新的一个驾驶循环开始。每个驾驶循环内，DPF再生阶段包括多个催化周期。

在新的一个驾驶循环开始后，DPF再生阶段的第1催化周期内，第i催化区域的壁面温度等于其当前周期的入口温度，即T_Br1＝T_in1＝DOC上游温度测量值，T_Br2＝T_in2＝T_out1，T_Br3＝T_out2，T_Br4＝T_out3，T_Br5＝T_out4，T_Br6＝T_out5。

对于DPF再生阶段的第2催化周期及之后，每个催化周期内，当前催化周期的第i催化区域的壁面温度等于其前一催化周期的出口温度，即当前催化周期T_Br1＝前一催化周期的T_out1，当前催化周期T_Br2＝前一催化周期的T_out2，当前催化周期T_Br3＝前一催化周期的T_out3，当前催化周期T_Br4＝前一催化周期的T_out4，当前催化周期T_Br5＝前一催化周期的T_out5，当前催化周期T_Br6＝前一催化周期的T_out6。因此随着DPF再生阶段的催化周期次数持续增加，当前催化周期T_Br的估算值与实际值偏差越来越准确，进而得到的当前一催化周期内的DOC下游温度模型值精度越来越高，实现了DPF再生温度的精准快速控制。

可选步骤S2的计算动态前馈油量的操作包括：采用PID算法计算得到动态前馈油量q_DF，

其中，T_set为DPF再生温度设定值，T_mod为DOC下游温度模型值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子。

本实施例中，根据步骤S1计算得到DOC下游温度模型值，DPF再生温度控制装置中预先存储有DPF再生温度设定值即DPF再生所需达到的温度。则根据DPF再生温度设定值和DOC下游温度模型值，通过PID控制器可以计算得到动态前馈油量，由此实现了对DPF再生温度的动态前馈闭环控制，提升瞬态过程中DPF再生温度控制的响应性，改善了DPF再生温度超调的问题。

可以理解，DOC温度模型的输入油量为实际喷油量减去动态反馈油量，采用上述动态前馈闭环控制方案，可以消除动态反馈闭环控制对动态前馈闭环控制的影响，提高前馈油量的控制精度。

可选反馈油量为动态反馈油量。如图4所示步骤S3的获取反馈油量的操作包括：

S31、获取DOC下游温度测量值；

S32、根据DOC下游温度测量值和DOC下游温度模型值，计算反馈油量。

本实施例中，所述反馈油量为动态反馈油量。DPF再生温度控制装置中还预先存储有DOC温度模型，根据DOC温度模型可以计算出当前工况下DOC下游温度模型值，再通过DOC下游的温度传感器采集得到DOC的下游温度测量值，那么根据DOC下游温度测量值和实时计算得出的DOC下游温度模型值，可以计算得到瞬态过程中动态反馈油量。静态前馈油量、动态反馈油量和动态前馈油量的总和为燃油喷射器的目标喷油量，即控制燃油喷射器的喷油量处于目标喷油量的误差范围内。其中，DOC下游温度模型值的计算过程参考图3及其文字内容所示，在此不再赘述。

可选计算反馈油量包括：采用PID算法计算得到反馈油量q_Fb，

其中，T_mod为DOC下游温度模型值，T_mes为DOC下游温度测量值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子。

其中，通过DOC温度模型计算得到DOC下游温度模型值，再通过DOC下游的温度传感器采集得到DOC的下游温度测量值，根据DOC下游温度模型值和DOC下游温度测量值之间的偏差，通过PID控制器计算动态反馈油量，由此可消除DOC温度模型的计算误差，确保DPF再生温度控制的精确性和稳定性。

需要说明的是，若DOC温度模型(一般是近似模型)存在偏差，喷射的燃油品质存在差异，或DPF系统存在老化等问题，会导致DPF入口实际温度与模型温度或设定温度存在很大偏差。本实施例计算动态反馈油量的过程中，引入DOC下游温度传感器的测量值，可以实时监控DPF的入口实际温度，这样根据DOC下游温度模型值和DOC下游温度测量值之间的偏差，通过PID控制器计算动态反馈油量，可以消除DOC温度模型偏差、低燃油品质和DPF系统老化造成的动态反馈油量的计算误差，确保DPF再生温度控制的精确性和稳定性。

示例性的，在上述技术方案的基础上，可选DPF再生温度控制方法还包括：在检测到静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和大于或等于预设最大喷油量时，将预设最大喷油量确定为燃油喷射器的目标喷油量。本实施例中，为避免DOC和DPF烧毁，必须对燃油喷射器的最大燃油喷射量进行限制，以控制DOC和DPF最高温度不超过其相应的保护限值温度，避免DOC和DPF最高温度超过其相应的保护限值导致的器件烧毁问题。限定燃油喷射器的最大燃油喷射量为预设最大喷油量。

那么DPF再生温度控制装置在检测到静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和大于或等于预设最大喷油量时，将预设最大喷油量确定为燃油喷射器的目标喷油量；若检测到静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和小于预设最大喷油量时，则将三油量总和确定为燃油喷射器的目标喷油量。由此保证燃油喷射器的喷油量始终小于或等于预设最大喷油量，进而保证DOC和DPF最高温度不超过其相应的保护限值温度，避免DOC和DPF被烧毁。

可选预设最大喷油量的计算过程为：

计算第i催化区域处于预设温度保护限值T_p时所需的喷油量q[i]，

q[i]＝C_EGm_EG(T_P-T[i])/(h_uf[i]{1-f[1～(i-1)]})；

将第1至第N催化区域的喷油量中最小喷油量值，确定为预设最大喷油量q_p，

q_P＝min{q[1]q[2]…q[N]}；

其中，C_EG为第i催化区域的排气比热容，m_EG为第i催化区域的排气质量流量，T[i]为第i催化区域的出口温度，h_u为燃油低热值，f[i]为第i催化区域的燃油转换效率，f[1～(i-1)]为第1至第i-1催化区域的总燃油转换效率；DOC的催化腔依序分为第1至第N催化区域，第N催化区域与DPF近邻，i＝1,2,…,N。

本实施例中，将DOC氧化催化器看作为N个催化区域的集合，控制每一个催化区域温度不超过其所对应的保护限值温度。则计算每一个催化区域温度提升至其所对应的保护限值温度所需的燃油喷射量，N个催化区域的燃油喷射量中燃油喷射量最小值，即为预设最大喷油量。如此可确保每个催化区域的温度小于或等于其所对应的保护限值温度，且燃油喷射器的喷油量小于或等于预设最大喷油量。

DPF再生温度控制装置中预先存储有每个催化区域的保护限值温度即预设温度保护限值。以N＝6为例，DPF再生温度控制装置中预先存储有第1催化区域的预设温度保护限值T_p1，第2催化区域的预设温度保护限值T_p2，第3催化区域的预设温度保护限值T_p3，第4催化区域的预设温度保护限值T_p4，第5催化区域的预设温度保护限值T_p5，第6催化区域的预设温度保护限值T_p6。理想情况下，T_p1＝T_p2＝T_p3＝T_p4＝T_p5＝T_p6，然而，实际使用中不同催化区域的预设温度保护限值可能不同，在此不再示例。

具体的，控制第i催化区域的温度提升至预设温度保护限值T_pi，计算得到第i催化区域所需的喷油量q[i]，q[i]＝C_EGm_EG(T_P-T[i])/(h_uf[i]{1-f[1～(i-1)]})。其中，控制第1催化区域的温度提升至预设温度保护限值T_p1，计算得到第1催化区域所需的喷油量q[1]，q[1]＝C_EGm_EG(T_P1-T[1])/(h_uf[1])；控制第2催化区域的温度提升至预设温度保护限值T_p2，计算得到第2催化区域所需的喷油量q[2]，q[2]＝C_EGm_EG(T_P2-T[2])/(h_uf[2]{1-f[1]})；控制第3催化区域的温度提升至预设温度保护限值T_p3，计算得到第3催化区域所需的喷油量q[3]，q[3]＝C_EGm_EG(T_P3-T[3])/(h_uf[3]{1-(f[1]+f[2])})；以此类推，得到第N催化区域所需的喷油量q[N]。

将第1催化区域至第N催化区域的N个喷油量值中最小一喷油量值确定为预设最大喷油量q_p，q_P＝min{q[1]q[2]…q[N]}，则每个催化区域的温度在DPF再生阶段均不超过预设温度保护限值，避免了温度超调导致的DOC等器件烧毁问题。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种DPF再生温度控制装置，该DPF再生温度控制装置用于控制发动机颗粒后处理装置的喷油量，该DPF再生温度控制装置用于执行上述任意实施例所述的DPF再生温度控制方法。发动机颗粒后处理装置包括燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF，DPF再生温度控制装置包括：油量计算模块，用于基于DOC温度模型计算DOC下游温度模型值，获取DPF再生温度设定值，根据DPF再生温度设定值和DOC下游温度模型值，计算动态前馈油量，并获取静态前馈油量和反馈油量；油量控制模块，用于将静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和，确定为燃油喷射器的目标喷油量。

可选油量计算模块包括：

在DOC的催化周期内，计算第i催化区域的出口温度T_outi，

T_outi＝(C_EGm_EGT_ini+C_Brm_BrT_Bri+h_um_fη_c+C_BET_En)/(C_EGm_EG+C_Brm_Br+C_BE)；

将计算得到的第N催化区域的出口温度T_outN确定为当前一催化周期内的DOC下游温度模型值；

其中，C_EG为第i催化区域的排气比热容，C_Br为第i催化区域的比热容，C_BE为第i催化区域与环境换热热容，m_EG为第i催化区域的排气质量流量，m_Br为第i催化区域的质量流量，m_f为DOC上游燃油质量流量，h_u为燃油低热值，η_c为第i催化区域的燃油转换效率，T_ini为第i催化区域的入口温度且T_ini＝T_out(i-1)，T_Bri为第i催化区域的壁面温度，T_En为环境温度，第1催化区域的入口温度T_in1为DOC上游温度测量值；DOC的催化腔依序分为第1至第N催化区域，第N催化区域与DPF近邻，i＝1,2,…,N。

可选对于当前一个驾驶循环，

在DOC的第1催化周期内，T_Bri＝T_ini，

在DOC的第2催化周期及之后，当前催化周期的T_Bri等于前一催化周期的T_outi。

可选油量计算模块包括：采用PID算法计算得到动态前馈油量q_DF，

其中，T_set为DPF再生温度设定值，T_mod为DOC下游温度模型值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子。

可选油量计算模块包括：

获取DOC下游温度测量值；

根据DOC下游温度测量值和DOC下游温度模型值，计算反馈油量。

可选油量计算模块包括：采用PID算法计算得到反馈油量q_Fb，

其中，T_mod为DOC下游温度模型值，T_mes为DOC下游温度测量值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子。

可选油量控制模块还包括：

在检测到静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和大于或等于预设最大喷油量时，将预设最大喷油量确定为燃油喷射器的目标喷油量。

可选预设最大喷油量的计算过程为：

计算第i催化区域处于预设温度保护限值T_p时所需的喷油量q[i]，

q[i]＝C_EGm_EG(T_P-T[i])/(h_uf[i]{1-f[1～(i-1)]})；

将第1至第N催化区域的喷油量中最小喷油量值，确定为预设最大喷油量q_p，

q_P＝min{q[1]q[2]…q[N]}；

其中，C_EG为第i催化区域的排气比热容，m_EG为第i催化区域的排气质量流量，T[i]为第i催化区域的出口温度，h_u为燃油低热值，f[i]为第i催化区域的燃油转换效率，f[1～(i-1)]为第1至第i-1催化区域的总燃油转换效率；DOC的催化腔依序分为第1至第N催化区域，第N催化区域与DPF近邻，i＝1,2,…,N。

如图5所示为DPF再生温度控制装置的架构图。本实施例中，DPF再生温度控制装置中建立有DOC温度模型，通过DOC温度模型计算得到DOC下游温度模型值。

根据DPF再生温度设定值和DOC下游温度模型值实现DPF再生温度的动态前馈油量闭环控制，瞬态过程中温度设定值和温度模型值偏差较大时，增大动态前馈油量，提高温度响应速度；瞬态过程中温度设定值和温度模型值偏差较小时，减少动态前馈油量，避免温度超调，提高响应稳定性。

根据DOC下游温度模型值和DOC下游温度测量值实现DPF再生温度的动态反馈油量闭环控制，可以消除模型温度计算的偏差，同时在DOC催化器老化、THC转换效率下降时，自动调整喷油量，确保再生温度控制的稳定性和准确性。

基于该DPF再生温度的双闭环控制，可实现燃油喷射量的快速精准控制，从而实现DPF再生温度的快速精准控制。在此基础上，还可确保DOC催化器的每个催化区域的温度均不超过最高温度限制，避免催化器局部高温烧毁，实现了后处理系统的全面防护。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种发动机颗粒后处理装置，如图6所示发动机颗粒后处理装置包括：如上任意实施例所述的DPF再生温度控制装置5、燃油喷射器1、氧化催化器DOC2和颗粒捕集器DPF3；DPF再生温度控制装置5分别与燃油喷射器1、氧化催化器DOC2和颗粒捕集器DPF3电连接。其中，DPF再生温度控制装置5还与发动机中与再生温度控制关联的其他传感器或器件电连接，用于获取与再生温度控制关联的参数，和/或，执行与再生温度控制关联的操作。

可以理解，图6所示DPF再生温度控制装置5与其他器件或结构的连接方式仅是一种控制逻辑示例，并非实际布线方式，实际布线方式根据发动机结构的不同而进行相应变化，不限于此。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种DPF再生温度控制方法，其特征在于，所述DPF再生温度控制方法用于控制发动机颗粒后处理装置的喷油量，所述发动机颗粒后处理装置包括燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF，所述DPF再生温度控制方法包括：

基于DOC温度模型，计算DOC下游温度模型值；

获取DPF再生温度设定值，根据所述DPF再生温度设定值和所述DOC下游温度模型值，计算动态前馈油量；

获取静态前馈油量和反馈油量，将所述静态前馈油量、所述反馈油量和所述动态前馈油量的总和，确定为所述燃油喷射器的目标喷油量；

所述计算动态前馈油量包括：采用PID算法计算得到动态前馈油量q_DF，

其中，T_set为所述DPF再生温度设定值，T_mod为所述DOC下游温度模型值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子；

其中，获取反馈油量包括：

获取DOC下游温度测量值；

根据所述DOC下游温度测量值和所述DOC下游温度模型值，计算所述反馈油量；

计算所述反馈油量包括：采用PID算法计算得到反馈油量q_Fb，

其中，T_mod为所述DOC下游温度模型值，T_mes为所述DOC下游温度测量值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子；

所述DPF再生温度控制方法还包括：

在检测到所述静态前馈油量、所述反馈油量和所述动态前馈油量的总和大于或等于预设最大喷油量时，将所述预设最大喷油量确定为所述燃油喷射器的目标喷油量。

2.根据权利要求1所述的DPF再生温度控制方法，其特征在于，基于DOC温度模型计算DOC下游温度模型值包括：

在所述DOC的催化周期内，计算第i催化区域的出口温度T_outi，

T_outi＝(C_EGm_EGT_ini+C_Brm_BrT_Bri+h_um_fη_c+C_BET_En)/(C_EGm_EG+C_Brm_Br+C_BE)；

将计算得到的第N催化区域的出口温度T_outN确定为当前一催化周期内的所述DOC下游温度模型值；

其中，C_EG为所述第i催化区域的排气比热容，C_Br为所述第i催化区域的比热容，C_BE为所述第i催化区域与环境换热热容，m_EG为所述第i催化区域的排气质量流量，m_Br为所述第i催化区域的质量流量，m_f为DOC上游燃油质量流量，h_u为燃油低热值，η_c为所述第i催化区域的燃油转换效率，T_ini为所述第i催化区域的入口温度且T_ini＝T_out(i-1)，T_Bri为所述第i催化区域的壁面温度，T_En为环境温度，第1催化区域的入口温度T_in1为DOC上游温度测量值；所述DOC的催化腔依序分为第1至第N催化区域，所述第N催化区域与所述DPF近邻，i＝1,2,…,N。

3.根据权利要求2所述的DPF再生温度控制方法，其特征在于，对于当前一个驾驶循环，

在所述DOC的第1催化周期内，T_Bri＝T_ini，

在所述DOC的第2催化周期及之后，当前催化周期的T_Bri等于前一催化周期的T_outi。

4.根据权利要求1所述的DPF再生温度控制方法，其特征在于，所述预设最大喷油量的计算过程为：

计算第i催化区域处于预设温度保护限值T_p时所需的喷油量q[i]，

q[i]＝C_EGm_EG(T_P-T[i])/(h_uf[i]{1-f[1～(i-1)]})；

将第1至第N催化区域的喷油量中最小喷油量值，确定为预设最大喷油量q_p，

q_P＝min{q[1]q[2]…q[N]}；

其中，C_EG为所述第i催化区域的排气比热容，m_EG为所述第i催化区域的排气质量流量，T[i]为所述第i催化区域的出口温度，h_u为燃油低热值，f[i]为所述第i催化区域的燃油转换效率，f[1～(i-1)]为第1至第i-1催化区域的总燃油转换效率；所述DOC的催化腔依序分为所述第1至第N催化区域，所述第N催化区域与所述DPF近邻，i＝1,2,…,N。

5.一种DPF再生温度控制装置，其特征在于，所述DPF再生温度控制装置用于控制发动机颗粒后处理装置的喷油量，所述发动机颗粒后处理装置包括燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF，所述DPF再生温度控制装置包括：

油量计算模块，用于基于DOC温度模型计算DOC下游温度模型值，获取DPF再生温度设定值，根据所述DPF再生温度设定值和所述DOC下游温度模型值，计算动态前馈油量，并获取静态前馈油量和反馈油量；

油量控制模块，用于将所述静态前馈油量、所述反馈油量和所述动态前馈油量的总和，确定为所述燃油喷射器的目标喷油量；

所述油量计算模块具体用于计算动态前馈油量：采用PID算法计算得到动态前馈油量q_DF，

其中，T_set为所述DPF再生温度设定值，T_mod为所述DOC下游温度模型值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子；

其中，所述油量计算模块还包括：

获取DOC下游温度测量值；

根据DOC下游温度测量值和DOC下游温度模型值，计算反馈油量；

所述油量计算模块具体用于计算所述反馈油量：采用PID算法计算得到反馈油量q_Fb，

其中，T_mod为DOC下游温度模型值，T_mes为DOC下游温度测量值，K_P为PID比例因子，K_I为积分因子，K_D为微分因子；

所述油量控制模块还包括：

在检测到静态前馈油量、反馈油量和动态前馈油量的总和大于或等于预设最大喷油量时，将预设最大喷油量确定为燃油喷射器的目标喷油量。

6.一种发动机颗粒后处理装置，其特征在于，包括：如权利要求5所述的DPF再生温度控制装置、燃油喷射器、氧化催化器DOC和颗粒捕集器DPF；

所述DPF再生温度控制装置分别与所述燃油喷射器、所述氧化催化器DOC和所述颗粒捕集器DPF电连接。

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