本發(fā)明涉及柴油微粒過濾領(lǐng)域，尤其涉及一種柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法。

背景技術(shù)：

柴油機(jī)因良好的經(jīng)濟(jì)性、動力性、可靠性和較低的CO、HC排放，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、工程機(jī)械等領(lǐng)域。但柴油機(jī)的微粒排放一直沒有得到最優(yōu)控制，為了降低環(huán)境污染和保護(hù)人類身體健康，國內(nèi)外均制定了較為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

目前，排放后處理裝置已經(jīng)成為柴油車用于解決碳微粒排放問題的一種標(biāo)準(zhǔn)配置，采用柴油微粒過濾器(DPF)進(jìn)行處理被公認(rèn)為是一種非常有效的方法。DPF的工作原理：柴油機(jī)排放的含有大量碳煙微粒的污染物通過排氣管道進(jìn)入DPF，其內(nèi)部為蜂窩狀結(jié)構(gòu)，兩端一邊是敞開，一邊是堵塞的通道壁，廢氣從敞開的一端進(jìn)入，穿越多孔的蜂窩壁，然后從相鄰的通道排出。大部分微粒由于體積過大而無法穿越壁孔，因而被吸附在通道壁上而不會排放到空氣中。隨著過濾下來的顆粒的積存，過濾孔逐漸堵塞，使排氣阻力增加，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性惡化，因此必須及時(shí)除去DPF中的顆粒，稱為DPF再生，即在合適的時(shí)機(jī)通過噴油在DPF中燃燒掉積存的碳微粒。

現(xiàn)有的柴油機(jī)DPF系統(tǒng)中計(jì)算碳微粒質(zhì)量的方法主要基于DPF前后壓差、廢氣體積流量，然后通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)形成MAP圖估算碳微粒的質(zhì)量。但是，此種檢測方法需要在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上得到，其準(zhǔn)確性很難確保，而且DPF前后壓差在某些工況下存在較大的誤差，直接影響DPF再生時(shí)刻；此外，現(xiàn)有檢測方法較為粗糙，只能覆蓋柴油機(jī)的部分行駛工況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，以解決現(xiàn)有柴油機(jī)DPF再生時(shí)刻不準(zhǔn)確的問題，進(jìn)而提高DPF系統(tǒng)的工作壽命。

本發(fā)明提供了一種柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，包括如下步驟：

步驟S1、對未裝配使用且符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)DPF進(jìn)行空載參數(shù)標(biāo)定并記錄，所述空載參數(shù)包括排氣流量、DPF前后壓差、入口溫度和入口壓力；

步驟S2、根據(jù)標(biāo)定得到的所述空載參數(shù)確定用于計(jì)算空載壓差的空載狀態(tài)方程，并通過空載狀態(tài)方程計(jì)算得到空載壓差；

步驟S3、使發(fā)動機(jī)在行駛工況下運(yùn)行以使所述標(biāo)準(zhǔn)DPF中碳的累計(jì)量持續(xù)增多，采集該狀態(tài)下所述標(biāo)準(zhǔn)DPF前后的工況壓差；

步驟S4、根據(jù)所述空載壓差和所述工況壓差，計(jì)算去除所述空載壓差后的凈壓差；

步驟S5、根據(jù)所述凈壓差計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)壓差；

步驟S6、發(fā)動機(jī)在碳顆粒物排放量最大的工況點(diǎn)時(shí)的運(yùn)行過程中，測量所述標(biāo)準(zhǔn)DPF中的碳累積量；

步驟S7、根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)壓差和所述碳累積量確定標(biāo)準(zhǔn)壓差與碳累積量的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線；

步驟S8、在發(fā)動機(jī)各工況下對待測DPF進(jìn)行監(jiān)控，得到所述待測DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差，將所述待測DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差與所述標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線進(jìn)行比對，得到所述待測DPF的碳累積量。

如上所述的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，優(yōu)選的是，對所述標(biāo)準(zhǔn)DPF的所述DPF前后壓差進(jìn)行標(biāo)定，具體包括：

通過設(shè)置在所述標(biāo)準(zhǔn)DPF的入口和出口處的壓差傳感器得到所述DPF前后壓差。

如上所述的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，優(yōu)選的是，空載狀態(tài)下參數(shù)標(biāo)定的頻率為2Hz，標(biāo)定時(shí)間為1800s。

如上所述的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，優(yōu)選的是，根據(jù)標(biāo)定得到的所述空載參數(shù)確定用于計(jì)算空載壓差的空載狀態(tài)方程具體包括：

步驟S21、根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程以及所述排氣流量、所述入口溫度與所述入口壓力獲取排氣體積；

步驟S22、根據(jù)壓差標(biāo)準(zhǔn)公式和所述排氣體積獲取空載壓差因子，所述壓差標(biāo)準(zhǔn)公式如下：

ΔP’＝a₁×μ×Q+a₂×ρ×Q²

其中，a₁和a₂為空載壓差因子，ΔP’為DPF前后壓差，μ為排氣粘度，ρ為排氣密度，Q為排氣體積；

步驟S23、根據(jù)所述空載壓差因子獲取空載狀態(tài)方程，并通過空載狀態(tài)方程計(jì)算得到空載壓差；所述空載狀態(tài)方程如下：

ΔP＝a₁×μ×Q+a₂×ρ×Q²

其中，ΔP為空載壓差。

如上所述的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，優(yōu)選的是，根據(jù)所述凈壓差計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)壓差具體包括：

ΔP_index＝0.0018×ΔPsoot/(μ×Q)

其中，ΔP_soot為凈壓差，ΔP_index為標(biāo)準(zhǔn)壓差。

如上所述的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，優(yōu)選的是，測量所述標(biāo)準(zhǔn)DPF中的碳累積量具體包括：

稱量所述標(biāo)準(zhǔn)DPF累碳前后的重量，并做差值計(jì)算獲得所述標(biāo)準(zhǔn)DPF中的碳累積量。

如上所述的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，優(yōu)選的是，稱量所述標(biāo)準(zhǔn)DPF累碳前后的重量具體包括：

在設(shè)定的頻次下稱量標(biāo)準(zhǔn)DPF累碳前后的重量。

本發(fā)明提供的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，解決了現(xiàn)有柴油機(jī)DPF再生時(shí)刻不準(zhǔn)確的問題，提高了DPF系統(tǒng)的工作壽命。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的兩種不同柴油機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線。

附圖標(biāo)記說明：

1-第一系列DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線 2-第二系列DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法的流程圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，其中，包括如下步驟：

步驟S1、對未裝配使用且符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)DPF進(jìn)行空載參數(shù)標(biāo)定并記錄，所述空載參數(shù)包括排氣流量、DPF前后壓差、入口溫度和入口壓力。

具體地，未裝配使用且符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)DPF可以采用全新的DPF。

其中，對標(biāo)準(zhǔn)DPF的DPF前后壓差進(jìn)行標(biāo)定具體可以包括：通過設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)DPF的入口和出口處的壓差傳感器得到DPF前后壓差。

該步驟可以分為以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：

步驟S11、在標(biāo)準(zhǔn)DPF的入口和出口處設(shè)置壓差傳感器；

步驟S12、使發(fā)動機(jī)在空載下運(yùn)行；

步驟S13、通過讀取壓差傳感器記錄的數(shù)據(jù)得到DPF前后壓差。

步驟S2、根據(jù)標(biāo)定得到的所述空載參數(shù)確定用于計(jì)算空載壓差的空載狀態(tài)方程，并通過空載狀態(tài)方程計(jì)算得到空載壓差。

具體地，空載狀態(tài)下參數(shù)標(biāo)定的頻率為2Hz，標(biāo)定時(shí)間為1800s，通過頻率和時(shí)間可以獲得空載狀態(tài)下標(biāo)定的總次數(shù)為3600次，同時(shí)可以獲得3600組數(shù)據(jù)，以保證足夠的數(shù)據(jù)支持。

具體地，根據(jù)標(biāo)定得到的空載參數(shù)確定用于計(jì)算空載壓差的空載狀態(tài)方程可具體包括：

步驟S21、根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程以及排氣流量、入口溫度與入口壓力獲取排氣體積；

其中，理想氣體狀態(tài)方程采用現(xiàn)有技術(shù)中的理想氣體狀態(tài)方程：

pQ＝nRT

其中，p為理想氣體的壓強(qiáng)，Q為排氣體積，n為氣體物質(zhì)的量，R為理想氣體常數(shù)，T為入口溫度。

步驟S22、根據(jù)壓差標(biāo)準(zhǔn)公式和排氣體積獲取空載壓差因子，其中，壓差標(biāo)準(zhǔn)公式如下：

ΔP’＝a₁×μ×Q+a₂×ρ×Q²

其中，a₁和a₂為空載壓差因子，ΔP’為DPF前后壓差，μ為排氣粘度，ρ為排氣密度，Q為排氣體積。

根據(jù)壓差標(biāo)準(zhǔn)公式和排氣體積獲取空載壓差因子具體可以包括：

步驟S221、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)壓差公式以及步驟S21中計(jì)算得出的排氣體積與排氣粘度、排氣密度和步驟S1中記錄的DPF前后壓差，反推出3600組空載壓差因子的數(shù)值；

步驟S222、將3600組空載壓差因子的數(shù)值通過最小二乘法得到空載壓差因子的精確值。

步驟S23、根據(jù)空載壓差因子獲取空載狀態(tài)方程，并通過空載狀態(tài)方程計(jì)算得到空載壓差；其中，空載狀態(tài)方程如下：

ΔP＝a₁×μ×Q+a₂×ρ×Q²

其中，ΔP為空載壓差。

步驟S3、使發(fā)動機(jī)在行駛工況下運(yùn)行以使標(biāo)準(zhǔn)DPF中碳的累計(jì)量持續(xù)增多，采集該狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)DPF前后的工況壓差。

具體地，采集發(fā)動機(jī)行駛工況下標(biāo)準(zhǔn)DPF前后的工況壓差具體包括：

步驟S31、在標(biāo)準(zhǔn)DPF的入口和出口處設(shè)置壓差傳感器；

步驟S32、使發(fā)動機(jī)在行駛工況下運(yùn)行；

步驟S33、通過讀取壓差傳感器記錄的數(shù)據(jù)得到DPF前后的工況壓差。

步驟S4、根據(jù)空載壓差和工況壓差，計(jì)算去除所述空載壓差后的凈壓差。

步驟S5、根據(jù)凈壓差計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)壓差。

具體地，根據(jù)凈壓差計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)壓差可具體包括：

ΔP_index＝0.0018×ΔP_soot/(μ×Q)

其中，ΔP_soot為凈壓差，ΔP_index為標(biāo)準(zhǔn)壓差。

步驟S6、發(fā)動機(jī)在碳顆粒物排放量最大的工況點(diǎn)時(shí)的運(yùn)行過程中，測量標(biāo)準(zhǔn)DPF中的碳累積量。

具體地，測量標(biāo)準(zhǔn)DPF中的碳累積量具體可以包括：

稱量標(biāo)準(zhǔn)DPF累碳前后的重量，并做差值計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)DPF中的碳累積量。

具體地，稱量標(biāo)準(zhǔn)DPF累碳前后的重量具體可以包括：

在設(shè)定的頻次下稱量標(biāo)準(zhǔn)DPF累碳前后的重量。

步驟S7、根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)壓差和所述碳累積量確定標(biāo)準(zhǔn)壓差與碳累積量的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線。

具體地，確定標(biāo)準(zhǔn)壓差與碳累積量的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線具體可以包括：

步驟S71、建立橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，其中橫坐標(biāo)代表標(biāo)準(zhǔn)壓差，縱坐標(biāo)代表碳累積量。

具體地，建立橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)具體可以包括：

步驟S711、將縱坐標(biāo)上碳累積的質(zhì)量點(diǎn)分別設(shè)定為5g、10g、15g、20g、25g、30g，以保證標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線較為精確。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的兩種不同柴油機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線，如圖2所示：

步驟S72、根據(jù)檢測獲得的標(biāo)準(zhǔn)壓差和稱重獲得的碳累積量，在坐標(biāo)系內(nèi)建立一種標(biāo)準(zhǔn)壓差和碳累積量的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線。

具體地，在坐標(biāo)內(nèi)建立一種標(biāo)準(zhǔn)壓差和碳累積量的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線具體可以包括：

步驟S721、對不同成型使用的DPF定義為不同系列，將第一系列DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線1建立在坐標(biāo)系內(nèi)；

步驟S722、在第一系列DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線1所在坐標(biāo)系內(nèi)建立第二系列DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線2。

需要說明的是，可以將多個(gè)不同系列的DPF標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線建立在同一坐標(biāo)系內(nèi)，以便于實(shí)現(xiàn)多種DPF碳累積量的監(jiān)控和比對。

步驟S8、在發(fā)動機(jī)各工況下對待測DPF進(jìn)行監(jiān)控，得到待測DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差，將待測DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差與標(biāo)準(zhǔn)壓差標(biāo)定曲線進(jìn)行比對，得到待測DPF的碳累積量。

具體地，在發(fā)動機(jī)各工況下對待測DPF進(jìn)行監(jiān)控，得到待測DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差具體可以包括：

步驟S81、根據(jù)空載狀態(tài)方程確定待測DPF的空載壓差；

步驟S82、通過壓差傳感器獲取待測DPF的工況壓差；

步驟S83、根據(jù)待測DPF的工況壓差和空載壓差，獲取去除空載壓差后待測DPF的凈壓差；

步驟S84、根據(jù)待測DPF的凈壓差獲取待測DPF的標(biāo)準(zhǔn)壓差。

本發(fā)明實(shí)施例提供的柴油機(jī)DPF碳累積量的檢測方法，解決了現(xiàn)有柴油機(jī)DPF再生時(shí)刻不準(zhǔn)確的問題，提高了DPF系統(tǒng)的工作壽命。

以上依據(jù)圖式所示的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明的構(gòu)造、特征及作用效果，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依照本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。