CN113074035A - 一种dpf碳载量估计方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DPF碳载量估计方法、装置及系统。DPF碳载量估计方法包括：确定发动机动态背压值，获取发动机标定背压值，根据发动机动态背压值以及发动机标定背压值计算第一修正系数；第一修正系数用于修正碳载量标定值，得到动态碳载量值，动态碳载量值用于判断是否需要进行再生处理。利用本发明提出的DPF碳载量估计方法，可以提高通过DPF碳载量预测模型估计DPF碳载量的准确性，避免DPF碳载量估计值与实际DPF碳载量值差异过大，导致基于DPF碳载量估计值进行再生处理时DPF损坏的问题。

Description

一种DPF碳载量估计方法、装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及DPF再生控制技术，尤其涉及一种DPF碳载量估计方法、装置及系统。

背景技术

氧化催化转换器、颗粒捕集器以及颗粒氧化催化器是柴油机系统中常用的后处理装置，其中，颗粒捕集器(DPF)主要用于降低排气中的颗粒物含量。随着柴油机的运行，颗粒捕集器中会沉淀一定量的颗粒物，沉淀的颗粒物会影响柴油机的工作特性，因此需要采用主动再生技术定期清理沉淀的颗粒物。

主动再生过程需要在沉淀的颗粒物，即DPF碳载量达到一定量时进行，以保证颗粒捕集器的安全。现有技术中，DPF碳载量无法直接测量获得，通常通过DPF碳载量预测模型对DPF碳载量进行预测，DPF碳载量预测模型的精度对再生控制过程具有重要的意义，若DPF碳载量预测值与实际值偏差较大，则容易造成DPF烧毁或者缩短使用寿命。

发明内容

本发明提供一种DPF碳载量估计方法、装置及系统，以达到提高DPF碳载量估计值准确性的目的。

第一方面，本发明实施例提供了一种DPF碳载量估计方法，包括：

确定发动机动态背压值，获取发动机标定背压值，根据所述发动机动态背压值以及所述发动机标定背压值计算第一修正系数；

所述第一修正系数用于修正碳载量标定值，得到动态碳载量值，所述动态碳载量值用于判断是否需要进行再生处理。

进一步的，根据发动机的转速以及喷油量确定所述发动机标定背压值。

进一步的，确定所述发动机动态背压值包括：

获取颗粒捕集器的压力差，将所述发动机标定背压值与所述压力差的和作为所述发动机动态背压值。

进一步的，获取所述碳载量标定值包括：

获取稳态过量空气系数、瞬态过量空气系数，根据所述稳态过量空气系数、所述瞬态过量空气系数计算第二修正系数；

通过所述第二修正系数修正原始碳载量值，得到所述碳载量标定值。

进一步的，根据发动机的转速以及喷油量确定所述原始碳载量值。

进一步的，所述第一修正系数经过滤波后用于修正所述碳载量标定值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种DPF碳载量估计装置，包括再生控制单元，所述再生控制单元用于：

确定发动机动态背压值，获取发动机标定背压值，根据所述发动机动态背压值以及所述发动机标定背压值计算第一修正系数；

所述第一修正系数用于修正碳载量标定值，得到动态碳载量值，所述动态碳载量值用于判断是否需要进行再生处理。

进一步的，还包括MAP图单元；

所述MAP图单元用于存储发动机标定背压值MAP图，原始碳载量值MAP图，所述发动机标定背压值MAP图用于确定所述发动机标定背压值，所述原始碳载量值MAP图用于确定原始碳载量值，所述原始碳载量值用于计算所述碳载量标定值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种DPF碳载量估计系统，包括控制器，所述控制器包含实施例记载的DPF碳载量估计装置，控制器用于执行实施例记载的DPF碳载量估计方法。

进一步的，还包括压差传感器；

所述压差传感器用于获取颗粒捕集器的压力差，所述压力差用于与发动机标定背压值计算得到发动机动态背压值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的DPF碳载量估计方法将发动机背压引入DPF碳载量的预测过程，将发动机实际背压值与基于发动机工况确定的发动机背压值的比值作为修正DPF碳载量估计值的修正系数，该修正系数可以直接作用在未考虑发动机背压的DPF碳载量预测模型上，在无需重构复杂的DPF碳载量预测模型的情况下，可以提高通过DPF碳载量预测模型估计DPF碳载量的准确性，避免DPF碳载量估计值与实际DPF碳载量值差异过大，导致基于DPF碳载量估计值进行再生处理时DPF损坏的问题。

附图说明

图1是实施例中的DPF碳载量估计方法流程图；

图2是实施例中的另一种DPF碳载量估计方法流程图；

图3是实施例中的另一种DPF碳载量估计方法流程图；

图4是实施例中的发动机背压-碳载量曲线示意图；

图5是实施例中的DPF碳载量估计装置示意图；

图6是实施例中的DPF碳载量估计系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。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结构。

实施例一

图1是实施例中的DPF碳载量估计方法流程图，参考图1，估计方法包括：

S101.确定发动机动态背压值，获取发动机标定背压值，根据发动机动态背压值以及发动机标定背压值计算第一修正系数。

示例性的，本步骤中，发动机动态背压值表示当前时刻发动机背压的实际值，发动机标定背压值表示当前时刻根据发动机工况确定的发动机背压的理论值。

本步骤中，通过间接测量的方式获取发动机动态背压值，例如，测量颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)的压力差，基于该压力差和发动机标定背压值确定发动机动态背压值；或者测量发动机进气歧管的真空度，根据发动机进气歧管的真空度确定发动机动态背压值。

示例性的，本步骤中，根据发动机动态背压值以及发动机标定背压值计算第一修正系数采用的公式为：

式中，P₂为发动机动态背压值，P₁为发动机标定背压值。

S102.通过第一修正系数修正碳载量标定值，得到动态碳载量值。

示例性的，DPF中通常包含soot和ash两种颗粒物，soot指可以通过再生燃烧掉的部分，ash指不可燃烧成分。

本步骤中，碳载量表示soot排放量，碳载量标定值基于未考虑发动机背压偏差的DPF碳载量预测模型获得。

示例性的，上述DPF碳载量预测模型属于现有技术，例如，基于过量空气系数、喷油提前角、发动机转速、发动机扭矩确定的DPF碳载量预测模型。

示例性的，在发动机运行过程中，过量空气系数以及喷油提前角均与发动机转速、发动机扭矩呈一定的函数关系，因此，上述DPF碳载量预测模型可以变形为仅包含发动机转速、发动机扭矩的函数，即DPF碳载量预测模型可以表示为：

m_soot＝f(n,T)

上式中，m_soot为soot排放量，n为发动机转速，T为发动机扭矩。

示例性的，本实施例中，采用离散积分的方式计算动态碳载量值，其采用的公式为：

M_i+1＝M_i+K_im_{soot_i}ΔT

上式中，M_i+1为当前积分周期的soot实际排放量，M_i为前一积分周期的soot实际排放量，K_i为当前积分周期的第一修正系数，m_{soot_i}为当前积分周期的soot理论排放量，ΔT为积分周期。

示例性的，本步骤中，在每个积分周期内，根据该积分周期内的发动机动态背压值以及发动机标定背压值计算该积分周期内的第一修正系数。

示例性的，本步骤中将M_i+1，即动态碳载量值作为判断是否需要进行再生处理的依据。

在发动机实际运行过程中，发动机的实际背压相对基于发动机工况确定的发动机背压存在一定差异，该差异会造成单纯依靠发动机工况确定的DPF碳载量估计值出现偏差。本实施例提出的DPF碳载量估计方法将发动机背压引入DPF碳载量的预测过程，将发动机实际背压值与基于发动机工况确定的发动机背压值的比值作为修正DPF碳载量估计值的修正系数，该修正系数可以直接作用在未考虑发动机背压的DPF碳载量预测模型上，在无需重构复杂的DPF碳载量预测模型的情况下，可以提高通过DPF碳载量预测模型估计DPF碳载量的准确性，避免DPF碳载量估计值与实际DPF碳载量值差异过大，导致基于DPF碳载量估计值进行再生处理时，造成DPF损坏的问题。

图2是实施例中的另一种DPF碳载量估计方法流程图，参考图2，估计方法还可以为：

S201.获取发动机标定背压值，确定发动机动态背压值，根据发动机动态背压值以及发动机标定背压值极端第一修正系数。

示例性的，本步骤中，根据发动机工况确定发动机标定背压值，具体的，根据发动机的转速、发动机喷油量确定发动机标定背压值。

作为一种可实施方案，利用发动机转速、发动机喷油量以及发动机背压值可以形成发动机标定背压值MAP图，发动机标定背压值MAP图用于确定某一发动机工况下的发动机标定背压值。

示例性的，本步骤中，利用颗粒捕集器的压力差以及发动机标定背压值确定发动机动态背压值，包括：获取颗粒捕集器的压力差，将发动机标定背压值与压力差的和作为发动机动态背压值。

本步骤中，根据发动机动态背压值以及发动机标定背压值计算第一修正系数采用的公式为：

式中，P₂为发动机动态背压值，P₁为发动机标定背压值。

作为一种可实施方案，第一修正系数经过滤波(例如PT1滤波)后再用于修正碳载量标定值。

S202.获取稳态过量空气系数、瞬态过量空气系数，根据稳态过量空气系数、瞬态过量空气系数计算第二修正系数。

示例性的，过量空气系数指发动机运行过程中1kg燃料完全燃烧所消耗的实际空气质量与1kg燃料完全燃烧所消耗的理论空气质量的比值。

示例性的，本步骤中，稳态过量空气系数指发动机运行过程中理论的过量空气系数，瞬态过量空气系数指发动机运行过程中实际的过量空气系数。

示例性的，本步骤中，可以通过发动机转速、发动机喷油量确定稳态过量空气系数。

示例性的，将稳态过量空气系数记为W₁，将稳态过量空气系数与瞬态过量空气系数的比值记为W₂，通常情况下一组W₁、W₂对应一个喷油压力值，W₁和W₂可以用于确定喷油压力区间。

作为一种可实施方案，利用稳态过量空气系数、稳态过量空气系数与瞬态过量空气系数的比值以及第二修正系数可以形成瞬态修正MAP图，瞬态修正MAP图用于确定某一喷油压力值下的第二修正系数。

S203.获取原始碳载量值，通过第二修正系数修正原始碳载量值，得到碳载量标定值。

示例性的，与步骤S102中记载的DPF碳载量预测模型类似，DPF碳载量预测模型也可以为仅包含发动机转速、发动机喷油量的函数，即DPF碳载量预测模型可以表示为：

m_soot＝g(n,F)

上式中，m_soot为原始碳载量，n为发动机转速，F为发动机喷油量。

作为一种可实施方案，利用发动机转速、发动机喷油量以及原始碳载量可以形成原始碳载量值MAP图，原始碳载量值MAP图用于确定某一发动机工况下的原始碳载量值。

示例性的，本步骤中，将第二修正系数记为K₂，通过第二修正系数修正原始碳载量值，得到碳载量标定值，采用的公式为：

m′_soot＝K₂m_soot

本步骤中，将喷油压力引入DPF碳载量的预测过程，根据喷油压力的变化对基于发动机转速以及发动机喷油量确定的原始碳载量值进行修正，可以提高特定发动机工况下确定的原始碳载量的准确性。

S204.通过第一修正系数修正碳载量标定值，得到动态碳载量值。

示例性的，与步骤S102中记载的内容类似，本步骤中，采用离散积分的方式计算动态碳载量值，其采用的公式为：

M_i+1＝M_i+K_{1_i}m′_{soot_i}ΔT

m′_{soot_i}＝K_{2_i}m_{soot_i}

上式中，M_i+1为当前积分周期的soot实际排放量，即动态碳载量值，M_i为前一积分周期的soot实际排放量，K_{1_i}为当前积分周期的第一修正系数，m_{soot_i}为当前积分周期的soot理论排放量，K_{2_i}为当前积分周期的第二修正系数，ΔT为积分周期。

图3是实施例中的另一种DPF碳载量估计方法流程图，参考图3，估计方法还可以为：

S301.标定发动机背压-碳载量曲线。

图4是实施例中的发动机背压-碳载量曲线示意图，图4所示曲线的横纵轴分别表示发动机背压和碳载量，曲线1～5表示不同发动机转速、发动机喷油量下发动机背压与碳载量的对应变化关系。

示例性的，发动机背压-碳载量曲线中，曲线的起点可以表示该工况下，理论的发动机背压与碳载量的对应关系，曲线整体表示实际发动机背压变化时，实际碳载量随之升高或降低。

示例性的，本步骤中，发动机背压-碳载量曲线通过标定试验获得。

S302.获取发动机标定背压值，确定发动机动态背压值，根据发动机标定背压值、发动机动态背压值、发动机背压-碳载量曲线确定动态碳载量值。

示例性的，本步骤中，根据发动机转速、发动机喷油量确定发动机标定背压值，获取颗粒捕集器的压力差，将发动机标定背压值与压力差的和作为发动机动态背压值。

示例性的，本步骤中，根据发动机转速、发动机喷油量确定对应的发动机背压-碳载量曲线，再通过发动机动态背压值确定相对于理论碳载量的碳载量变化量。其中，可以将碳载量变化量作为第一修正系数。

示例性的，将上述碳载量变化量记为Δm，计算动态碳载量值采用的公式为：

M_i+1＝M_i+(m_{soot_i}+Δm_i)ΔT

上式中，M_i+1为当前积分周期的soot实际排放量，即动态碳载量值，M_i为前一积分周期的soot实际排放量，m_{soot_i}为当前积分周期的soot理论排放量，Δm_i为当前积分周期的碳载量变化量，ΔT为积分周期。

示例性的，本步骤中，soot理论排放量可以根据DPF碳载量预测模型确定，DPF碳载量预测模型可以为仅包含发动机转速、发动机扭矩的函数。

实施例二

图5是实施例中的DPF碳载量估计装置示意图，参考图5，本实施例提出一种DPF碳载量估计装置，包括再生控制单元100。

再生控制单元100用于：确定发动机动态背压值，获取发动机标定背压值，根据发动机动态背压值以及发动机标定背压值计算第一修正系数。第一修正系数用于修正碳载量标定值，得到动态碳载量值，动态碳载量值用于判断是否需要进行再生处理。

本实施例提出DPF碳载量估计装置的工作方式以及有益效果与图1所示方案的内容相同，其具体实现过程不再赘述。

参考图5，作为一种可实施方案，DPF碳载量估计装置还包括MAP图单元200。

MAP图单元200用于：存储发动机标定背压值MAP图，原始碳载量值MAP图，瞬态修正MAP图。其中，发动机标定背压值MAP图用于确定发动机标定背压值，原始碳载量值MAP图用于确定原始碳载量值，原始碳载量值用于计算碳载量标定值，瞬态修正MAP图用于确定第二修正系数。

示例性的，图5所示的DPF碳载量估计装置还可以用于执行图2所示的DPF碳载量估计方法。

作为一种可实施方案，MAP图单元200还可以用于：存储发动机背压-碳载量曲线，图5所示的DPF碳载量估计装置还可以用于执行图3所示的DPF碳载量估计方法。

实施例三

图6是实施例中的DPF碳载量估计系统示意图，参考图6，本实施例提出一种DPF碳载量估计系统，包括控制器1，控制器1可以执行实施例一记载的任意一种DPF碳载量估计方法。

参考图6，作为一种可实施方案，DPF碳载量估计系统还包括压差传感器2，压差传感器2用于获取颗粒捕集器的压力差，压力差用于与发动机标定背压值计算得到发动机动态背压值。

本实施例提出DPF碳载量估计系统的有益效果与实施例一记载DPF碳载量估计方法的有益效果相同，在此不再赘述。

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 (10)

1.一种DPF碳载量估计方法，其特征在于，包括：

确定发动机动态背压值，获取发动机标定背压值，根据所述发动机动态背压值以及所述发动机标定背压值计算第一修正系数；

所述第一修正系数用于修正碳载量标定值，得到动态碳载量值，所述动态碳载量值用于判断是否需要进行再生处理。

2.如权利要求1所述的DPF碳载量估计方法，其特征在于，根据发动机的转速以及喷油量确定所述发动机标定背压值。

3.如权利要求1所述的DPF碳载量估计方法，其特征在于，确定所述发动机动态背压值包括：

获取颗粒捕集器的压力差，将所述发动机标定背压值与所述压力差的和作为所述发动机动态背压值。

4.如权利要求1所述的DPF碳载量估计方法，其特征在于，获取所述碳载量标定值包括：

获取稳态过量空气系数、瞬态过量空气系数，根据所述稳态过量空气系数、所述瞬态过量空气系数计算第二修正系数；

通过所述第二修正系数修正原始碳载量值，得到所述碳载量标定值。

5.如权利要求4所述的DPF碳载量估计方法，其特征在于，根据发动机的转速以及喷油量确定所述原始碳载量值。

6.如权利要求1所述的DPF碳载量估计方法，其特征在于，所述第一修正系数经过滤波后用于修正所述碳载量标定值。

7.一种DPF碳载量估计装置，其特征在于，包括再生控制单元，所述再生控制单元用于：

确定发动机动态背压值，获取发动机标定背压值，根据所述发动机动态背压值以及所述发动机标定背压值计算第一修正系数；

所述第一修正系数用于修正碳载量标定值，得到动态碳载量值，所述动态碳载量值用于判断是否需要进行再生处理。

8.如权利要求7所述的DPF碳载量估计装置，其特征在于，还包括MAP图单元；

所述MAP图单元用于存储发动机标定背压值MAP图，原始碳载量值MAP图，所述发动机标定背压值MAP图用于确定所述发动机标定背压值，所述原始碳载量值MAP图用于确定原始碳载量值，所述原始碳载量值用于计算所述碳载量标定值。

9.一种DPF碳载量估计系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器包含权利要求7所述的DPF碳载量估计装置。

10.如权利要求9所述的DPF碳载量估计系统，其特征在于，还包括压差传感器；

所述压差传感器用于获取颗粒捕集器的压力差，所述压力差用于与发动机标定背压值计算得到发动机动态背压值。

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