一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法与流程

1.本发明涉及温度控制技术领域，具体为一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法。


背景技术：

2.随着全球汽车产量、销量以及保有量的增长，由于汽车发动机排放的尾气对大气环境造成了严重的污染，因此国家制定了相关的标准以及法律法规，以降低汽车发动机的有害物排放量，保护大气环境。目前，柴油发动机排放后处理主要依靠dpf(柴油机颗粒捕集器)过滤发动机排气中的颗粒物，但是随着车辆行驶时间的增长，dpf内部捕集的颗粒物越来越多，导致dpf排气不畅，发动机动力性下降，严重的会导致dpf堵塞，甚至发动机损坏。因此，每隔一段时间，后处理系统必须借用高温氧化dpf捕集的颗粒物，净化dpf载体，此过程即为dpf再生。再生使用的高温是通过使用缸内做功冲程后段的后喷以未燃烧的燃油形式进入doc(氧化催化器)或者直接在排气管内喷入燃油进入doc，依靠doc对燃油的氧化放热达到的。
3.但是，dpf再生的温度需要控制在一定范围内，温度过低会导致dpf再生效果不好甚至无效，温度过高会导致dpf载体过热损坏。而控制dpf再生温度主要就是控制再生期间进入doc的油量，即thc量。
4.目前dpf再生的温度较难控制，现有的控制dpf再生的温度的方法都存在不足，例如，中国专利cn112682140a提出了依据dpf再生温度设定值、doc的物理模型计算出达到再生温度所需的前馈油量，以及依据模型温度和设定温度的差值使用pid算法闭环计算出反馈油量，这是当前常规的温度控制方法，而该方法没有考虑到doc对thc的最大反应转化能力，完全依靠pid算法来进行闭环，容易造成doc内部超温或者超过doc转化能力的thc排放入大气造成污染。中国专利cn108397267提出根据doc物理模型计算得到doc内部实际温度，该算法实际是计算理想情况下doc对排气中的thc的转化效率达到100％的条件下的温度控制，闭环计算中也未考虑这一点，会导致计算的油量以及模型的温度不精准。而目前所有方法的开环油量计算没有考虑在正常后处理布置情况下，doc前温度传感器以及dpf前温度传感器虽然安装在doc和dpf前端，但是传感器与doc的前后端面有一定距离，并且不同的布置，距离有所不同，该距离会导致传感器测量的温度值与实际doc载体的入口出口温度值存在温降差值，并且此温降差值还受到后处理管的布置、排气的流量、保温隔热材料布置等因素的影响，由于此温降的存在会导致开环计算的油量或者依靠物理模型计算的温度模型均会存在偏差。
5.因此，设计精确度高的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法是很有必要的。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，以解决上
述背景技术中提出的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，包括以下具体步骤：
8.s1、依据dpf入口需求温度计算确定doc载体后端面中心需求温度；
9.s2、根据doc入口温度计算确定doc载体前端面中心温度；
10.s3、根据doc载体后端面中心需求温度、doc载体前端面中心温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求温度；
11.s4、根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正；
12.s5、根据doc内部对thc氧化催化的最大流量对doc载体内部需求温度进行补偿修正；
13.s6、根据修正后的doc载体内部需求温度计算出doc内部温度达到需求温度所需要的理想状态下完全氧化放热所需要的thc流量；
14.s7、根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量；
15.s8、根据实际dpf前温度传感器值与需求值的偏差使用pid算法对开环计算的油量进行补偿修正。
16.根据上述技术方案，上述步骤s1中，依据dpf入口需求温度计算doc载体后端面中心需求温度包括计算从doc载体后端面中心温度到dpf载体入口温度的温度降，具体为tdeoxiout＝f(tpfltusdes，dmexh)；
17.其中，tdeoxiout为doc载体后端面中心到dpf前温度传感器测量点的温降，单位为℃；tpfltusdes为dpf入口需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h。
18.根据上述技术方案，上述步骤s2中，依据doc入口温度计算doc载体前端面中心温度，包括计算从doc入口到doc载体前端面中心的温度降，具体为
19.tdeoxiin＝f(toxicatus，dmexh)；
20.其中，tdeoxiin为doc前温度传感器到doc前端面中心点的温降，单位为℃；toxicatus为doc前温度传感器测量值，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h。
21.根据上述技术方案，上述步骤s3中，根据doc载体后端面中心需求温度、doc载体前端面中心温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求温度，包括需将doc载体进行模型分块计算，计算每个载体分块模型的后端面需求温度，依据公式tcatdsdes＝tpfltusdes-tdeoxiout
22.其中，tdeoxiout为doc载体后端面中心到dpf前温度传感器测量点的温降，单位为℃；tpfltusdes为dpf入口需求温度，单位为℃，tcatdsdes为doc载体后端面中心点需求温度，单位为℃；
23.同时依据公式tcatus＝toxicatus+tdeoxiin；
24.其中，tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；tdeoxiin为doc前温度传感器到doc前端面中心点的温降，单位为℃；toxicatus为doc前温度传感器测量值，单位为℃。
25.根据上述技术方案，上述步骤s4中，根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正，需要限制修正每个载体分块的后端面需求温度，具体方法为：
26.s4-1、将doc载体在气流方向等分成n个分块，沿排气流方向依次命名为第0、1
…i…
n-1个分块；根据doc载体后端面中心需求温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内
部需求温度；
27.s4-2、其中依据公式tdes_[n-1]＝tcatdsdes，计算doc载体最后一个分块后端面中心点需求温度；其中，tdes_[n-1]为doc载体最后一个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tcatdsdes为doc载体后端面中心点需求温度，单位为℃；
[0028]
s4-3、依据公式theatloss_[i]＝(tdes_[i]-tenv)
×
facheatloss
÷
dmexh
÷
cpexh
×
3600计算温度经过每个分块的散热损失；其中，theatloss_[i]为温度经过第i个分块的散热损失；tdes_[i]为doc载体第i个分块后端面中心点需求温度；tenv为环境温度；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；
[0029]
s4-4、根据tdes_[i]＝tdes_[i+1]+theatloss[i+1]计算前一个分块后端面中心点需求温度；
[0030]
s4-5、依据上述公式，一次计算出tdes_[0]、tdes_[1]、
…
、tdes_[n-1]；其中tdes_[0]、tdes_[1]、
…
、tdes_[n-1]分别为doc载体每个分块后端面中心点需求温度；
[0031]
s4-6、根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正；
[0032]
tdes_[i]＝min{tdes_[i]，tcatmax}；其中tcatmax为doc载体最高耐受温度。
[0033]
根据上述技术方案，上述步骤s5中，根据doc内部对thc氧化催化的最大流量对doc载体内部需求温度进行补偿修正，需要依据doc总的最大催化反应能力计算每个载体分块的最大反应能力，具体方法为：
[0034]
s5-1、根据公式pwrdes_[0]＝(tdes_[0]-tenv)
×
facheatloss+(tdes_[0]-tcatus)
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600计算载体最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率；其中pwrdes_[0]为最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；tdes_[0]为最前面一个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；
[0035]
s5-2、根据公式dmfl_[0]＝pwrdes_[0]
÷
facfl计算最前面一个分块需要的燃油(或thc)流量；其中dmfl_[0]为最前面一个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；pwrdes_[0]为最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；facfl为燃油的热值，单位为j/mg；
[0036]
s5-3、根据doc内部每个分块对燃油氧化催化的最大流量对分块的需求燃油量进行限制修正；
[0037]
s5-4、根据公式dmflbrk_[i]＝min{dmfl_[i],dmflbrkmax}计算dmfl_[0]；其中dmfl_[i]为每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s；dmflbrkmax_[i]为每个分块对燃油氧化催化的最大流量能力，单位为mg/s，dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量；
[0038]
s5-5、根据公式，tdesfl_[0]＝(tcatus
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600+tenv
×
facheatloss+dmflbrk_[0]
×
facfl)
÷
(facheatloss+dmexh
×
cpexh
÷
3600)计算油量限制后的最前面一个分块后端面需求温度；其中tdesfl_[0]为油量限制后的最前面一个分块后端面需求温度，单位为℃；dmflbrk_[0]为经过限制修正的最前面一个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单
位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k，tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；
[0039]
s5-6、依据公式pwrdes_[i]＝(tdes_[i]-tenv)
×
[0040]
facheatloss+(tdes_[i]-tdes_[i-1])
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600计算每个分块的提高到需求温度需要的能量功率；其中pwrdes_[i]为每个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；tdes_[i]为每个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；tdes_[i-1]为载体每个分块前一个分块的后断面中心点需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；
[0041]
s5-7、根据公式dmfl_[i]＝pwrdes_[i]
÷
facfl计算最前面一个分块需要的燃油(或thc)流量；其中dmfl_[i]为每个个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；pwrdes_[i]为每个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；facfl为燃油的热值，单位为j/mg；
[0042]
s5-8、根据公式dmflbrk_[i]＝min{dmfl_[i],dmflbrkmax}计算dmfl_[i]；其中dmfl_[i]为每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s；dmflbrkmax_[i]为每个分块对燃油氧化催化的最大流量能力，单位为mg/s，dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量；
[0043]
s5-9、根据公式tdesfl_[i]＝(tdesfl_[i-1]
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600+tenv
×
facheatloss+dmflbrk_[i]
×
facfl)
÷
(facheatloss+dmexh
×
cpexh
÷
3600)计算油量限制后的最前面一个分块后端面需求温度；其中tdesfl_[i]为油量限制后的每个分块后端面需求温度，单位为℃；dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；tdesfl_[i-1]为油量限制后的每个分块前一个分块的后端面需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k，tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；
[0044]
s5-10、根据公式dmflsum＝dmflbrk_[0]+dmflbrk_[1]+
…
dmflbrk_[i]+
…
+dmflbrk_[n-1]计算需求温度所需要的理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量；其中dmflsum为理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；dmflbrk为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s。
[0045]
根据上述技术方案，上述步骤s6中，根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量，需要依据doc每个载体分块对thc的反应转化效率，计算doc对thc的催化效率，以及thc经过每个分块的反应后的逃逸的未转化的占比以及thc经过doc反应后的逃逸的未转化的占比。
[0046]
根据上述技术方案，上述步骤s7中，根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量；其中根据公式，facslipbrk_[i]＝1-faceffbrk_[i]计算每个分块未反应燃油量的逃逸占比；其中facslipbrk_[i]为每个分块未反应燃油量的逃逸效率；faceffbrk_[i]为每个分块对燃油量的转化效率；
[0047]
根据每个分块未反应燃油量的逃逸效率计算doc的总逃逸效率；
[0048]
根据公式facslipcat＝facslipbrk_[0]
×
facslipbrk_[1]
[0049]
×…
facslipbrk_[i]
…×
facslipbrk_[n-1]，其中facslipcat为doc载体的总逃逸效率；
[0050]
根据公式faceffcat＝1-facslipcat计算doc的总反应效率；其中faceffcat为doc载体的总催化反应效率。
[0051]
根据上述技术方案，上述步骤s8中，根据公式dmfltot＝dmflsum
÷
[0052]
faceffcat计算实际需要的燃油(thc)流量，其中dmfltot为实际需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；dmflsum为理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；faceffcat为doc载体的总催化反应效率；
[0053]
根据实际dpf前温度传感器测量值与dpf前需求温度值的偏差使用pid算法计算油量的补偿值，根据公式量的补偿值，根据公式计算需求温度与实际温度偏差的补偿油量值；
[0054]
其中，dmfloffset为需求温度与实际温度偏差的补偿油量值，单位为mg/s；tpfltusdes为dpf前需求温度值，单位为℃，tpfltus为dpf前温度传感器测量值，单位为℃；kp、ki、kd分别为pid控制器的比例系数、积分系数、微分系数；
[0055]
根据公式dmfl＝dmfltot+dmfloffset计算pid补偿后的燃油量，其中dmfl为pid补偿后的燃油量，单位为mg/s；dmfltot为实际需要的燃油流量，单位为mg/s；dmfloffset为需求温度与实际温度偏差的补偿油量值，单位为mg/s；
[0056]
此设计满足使用柴油机缸内后喷策略以及排气管直喷入doc两种硬件设计，可根据发动机冲程数、气缸数、转速进行转换为每循环冲程的喷油量进行喷射。
[0057]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，由于在实际使用过程中，doc前温度传感器和dpf前温度传感器与doc载体前后端面并不是完全贴合而是存在一定距离，导致从传感器到doc前后端面存在温度差，并且这种温度差随发动机负荷变化引起的排气温度、流量变化而变化，引入传感器温度差进行计算会更精准的控制载体温度；通过使用物理散热模型及热反应模型计算doc载体温度与dpf前端温度的模型更符合物理原理，满足发动机瞬态工况下的排气流量和排气温度的剧烈变化，在工况的剧烈变化下也能很好的控制dpf前端温度；计算过程引入doc载体最高温度限值及载体最大反应燃油量，对模型温度及后喷油量加以限值，避免了doc超温损坏及超多燃油逃逸污染环境的问题；引入doc分块转化效率模型概念，由于doc在工作过程中不能完全将后喷油量转化为热量，更符合实际过程中发动机负荷剧烈变化过程中排气温度、流量对doc转化效率的影响，从而更精准的控制doc内部温度。
附图说明
[0058]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0059]
图1是本发明的各模型温度分布关系；
[0060]
图2是本发明的载体中各分块散热关系图；
[0061]
图3是本发明的载体耐受温度限制示意图；
[0062]
图4是本发明的各分块最大反应能力限制示意图；
[0063]
图5是本发明的各分块thc逃逸反应示意图。
具体实施方式
[0064]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0065]
请参阅图1-图5，本发明提供技术方案：一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，包括以下具体步骤：
[0066]
s1、依据dpf入口需求温度计算确定doc载体后端面中心需求温度；
[0067]
s2、根据doc入口温度计算确定doc载体前端面中心温度；
[0068]
s3、根据doc载体后端面中心需求温度、doc载体前端面中心温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求温度；
[0069]
s4、根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正；
[0070]
s5、根据doc内部对thc氧化催化的最大流量对doc载体内部需求温度进行补偿修正；
[0071]
s6、根据修正后的doc载体内部需求温度计算出doc内部温度达到需求温度所需要的理想状态下完全氧化放热所需要的thc流量；
[0072]
s7、根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量；
[0073]
s8、根据实际dpf前温度传感器值与需求值的偏差使用pid算法对开环计算的油量进行补偿修正；
[0074]
上述步骤s1中，依据dpf入口需求温度计算doc载体后端面中心需求温度包括计算从doc载体后端面中心温度到dpf载体入口温度的温度降，具体为tdeoxiout＝f(tpfltusdes，dmexh)；
[0075]
其中，tdeoxiout为doc载体后端面中心到dpf前温度传感器测量点的温降，单位为℃；tpfltusdes为dpf入口需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；
[0076]
上述步骤s2中，依据doc入口温度计算doc载体前端面中心温度，包括计算从doc入口到doc载体前端面中心的温度降，具体为
[0077]
tdeoxiin＝f(toxicatus，dmexh)；
[0078]
其中，tdeoxiin为doc前温度传感器到doc前端面中心点的温降，单位为℃；toxicatus为doc前温度传感器测量值，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；
[0079]
上述步骤s3中，根据doc载体后端面中心需求温度、doc载体前端面中心温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求温度，包括需将doc载体进行模型分块计算，计算每个载体分块模型的后端面需求温度，依据公式tcatdsdes＝tpfltusdes-tdeoxiout
[0080]
其中，tdeoxiout为doc载体后端面中心到dpf前温度传感器测量点的温降，单位为℃；tpfltusdes为dpf入口需求温度，单位为℃，tcatdsdes为doc载体后端面中心点需求温度，单位为℃；
[0081]
同时依据公式tcatus＝toxicatus+tdeoxiin；
[0082]
其中，tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；tdeoxiin为doc前温度传感器到doc前端面中心点的温降，单位为℃；toxicatus为doc前温度传感器测量值，单位为℃；
[0083]
上述步骤s4中，根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正，
需要限制修正每个载体分块的后端面需求温度，具体方法为：
[0084]
s4-1、将doc载体在气流方向等分成n个分块，沿排气流方向依次命名为第0、1
…i…
n-1个分块；根据doc载体后端面中心需求温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求温度；
[0085]
s4-2、其中依据公式tdes_[n-1]＝tcatdsdes，计算doc载体最后一个分块后端面中心点需求温度；其中，tdes_[n-1]为doc载体最后一个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tcatdsdes为doc载体后端面中心点需求温度，单位为℃；
[0086]
s4-3、依据公式theatloss_[i]＝(tdes_[i]-tenv)
×
facheatloss
÷
dmexh
÷
cpexh
×
3600计算温度经过每个分块的散热损失；其中，theatloss_[i]为温度经过第i个分块的散热损失；tdes_[i]为doc载体第i个分块后端面中心点需求温度；tenv为环境温度；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；
[0087]
s4-4、根据tdes_[i]＝tdes_[i+1]+theatloss[i+1]计算前一个分块后端面中心点需求温度；
[0088]
s4-5、依据上述公式，一次计算出tdes_[0]、tdes_[1]、
…
、tdes_[n-1]；其中tdes_[0]、tdes_[1]、
…
、tdes_[n-1]分别为doc载体每个分块后端面中心点需求温度；
[0089]
s4-6、根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正；
[0090]
tdes_[i]＝min{tdes_[i]，tcatmax}；其中tcatmax为doc载体最高耐受温度；
[0091]
上述步骤s5中，根据doc内部对thc氧化催化的最大流量对doc载体内部需求温度进行补偿修正，需要依据doc总的最大催化反应能力计算每个载体分块的最大反应能力，具体方法为：
[0092]
s5-1、根据公式pwrdes_[0]＝(tdes_[0]-tenv)
×
facheatloss+(tdes_[0]-tcatus)
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600计算载体最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率；其中pwrdes_[0]为最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；tdes_[0]为最前面一个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；
[0093]
s5-2、根据公式dmfl_[0]＝pwrdes_[0]
÷
facfl计算最前面一个分块需要的燃油(或thc)流量；其中dmfl_[0]为最前面一个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；pwrdes_[0]为最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；facfl为燃油的热值，单位为j/mg；
[0094]
s5-3、根据doc内部每个分块对燃油氧化催化的最大流量对分块的需求燃油量进行限制修正；
[0095]
s5-4、根据公式dmflbrk_[i]＝min{dmfl_[i],dmflbrkmax}计算dmfl_[0]；其中dmfl_[i]为每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s；dmflbrkmax_[i]为每个分块对燃油氧化催化的最大流量能力，单位为mg/s，dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量；
[0096]
s5-5、根据公式，tdesfl_[0]＝(tcatus
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600+tenv
×
facheatloss+dmflbrk_[0]
×
facfl)
÷
(facheatloss+dmexh
×
cpexh
÷
3600)计算油量限制
后的最前面一个分块后端面需求温度；其中tdesfl_[0]为油量限制后的最前面一个分块后端面需求温度，单位为℃；dmflbrk_[0]为经过限制修正的最前面一个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k，tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；
[0097]
s5-6、依据公式pwrdes_[i]＝(tdes_[i]-tenv)
×
[0098]
facheatloss+(tdes_[i]-tdes_[i-1])
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600计算每个分块的提高到需求温度需要的能量功率；其中pwrdes_[i]为每个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；tdes_[i]为每个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；tdes_[i-1]为载体每个分块前一个分块的后断面中心点需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；
[0099]
s5-7、根据公式dmfl_[i]＝pwrdes_[i]
÷
facfl计算最前面一个分块需要的燃油(或thc)流量；其中dmfl_[i]为每个个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；pwrdes_[i]为每个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；facfl为燃油的热值，单位为j/mg；
[0100]
s5-8、根据公式dmflbrk_[i]＝min{dmfl_[i],dmflbrkmax}计算dmfl_[i]；其中dmfl_[i]为每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s；dmflbrkmax_[i]为每个分块对燃油氧化催化的最大流量能力，单位为mg/s，dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量；
[0101]
s5-9、根据公式tdesfl_[i]＝(tdesfl_[i-1]
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600+tenv
×
facheatloss+dmflbrk_[i]
×
facfl)
÷
(facheatloss+dmexh
×
cpexh
÷
3600)计算油量限制后的最前面一个分块后端面需求温度；其中tdesfl_[i]为油量限制后的每个分块后端面需求温度，单位为℃；dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；tdesfl_[i-1]为油量限制后的每个分块前一个分块的后端面需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k，tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；
[0102]
s5-10、根据公式dmflsum＝dmflbrk_[0]+dmflbrk_[1]+
…
dmflbrk_[i]+
…
+dmflbrk_[n-1]计算需求温度所需要的理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量；其中dmflsum为理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；dmflbrk为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s；
[0103]
上述步骤s6中，根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量，需要依据doc每个载体分块对thc的反应转化效率，计算doc对thc的催化效率，以及thc经过每个分块的反应后的逃逸的未转化的占比以及thc经过doc反应后的逃逸的未转化的占比；
[0104]
上述步骤s7中，根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量；其中根据公式，facslipbrk_[i]＝1-faceffbrk_[i]计算每个分块未反应燃油量的逃逸占比；其中facslipbrk_[i]为每个分块未反应燃油量的逃逸效率；
[0105]
faceffbrk_[i]为每个分块对燃油量的转化效率；
[0106]
根据每个分块未反应燃油量的逃逸效率计算doc的总逃逸效率；
[0107]
根据公式facslipcat＝facslipbrk_[0]
×
facslipbrk_[1]
[0108]
×…
facslipbrk_[i]
…×
facslipbrk_[n-1]，其中facslipcat为doc载体的总逃逸效率；
[0109]
根据公式faceffcat＝1-facslipcat计算doc的总反应效率；其中faceffcat为doc载体的总催化反应效率。
[0110]
上述步骤s8中，根据公式dmfltot＝dmflsum
÷
faceffcat计算实际需要的燃油(thc)流量，其中dmfltot为实际需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；dmflsum为理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；faceffcat为doc载体的总催化反应效率；
[0111]
根据实际dpf前温度传感器测量值与dpf前需求温度值的偏差使用pid算法计算油量的补偿值，根据公式量的补偿值，根据公式计算需求温度与实际温度偏差的补偿油量值；
[0112]
其中，dmfloffset为需求温度与实际温度偏差的补偿油量值，单位为mg/s；tpfltusdes为dpf前需求温度值，单位为℃，tpfltus为dpf前温度传感器测量值，单位为℃；kp、ki、kd分别为pid控制器的比例系数、积分系数、微分系数；
[0113]
根据公式dmfl＝dmfltot+dmfloffset计算pid补偿后的燃油量，其中dmfl为pid补偿后的燃油量，单位为mg/s；dmfltot为实际需要的燃油流量，单位为mg/s；dmfloffset为需求温度与实际温度偏差的补偿油量值，单位为mg/s；
[0114]
此设计满足使用柴油机缸内后喷策略以及排气管直喷入doc两种硬件设计，可根据发动机冲程数、气缸数、转速进行转换为每循环冲程的喷油量进行喷射
[0115]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0116]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：包括以下具体步骤：s1、依据dpf入口需求温度计算确定doc载体后端面中心需求温度；s2、根据doc入口温度计算确定doc载体前端面中心温度；s3、根据doc载体后端面中心需求温度、doc载体前端面中心温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求温度；s4、根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正；s5、根据doc内部对thc氧化催化的最大流量对doc载体内部需求温度进行补偿修正；s6、根据修正后的doc载体内部需求温度计算出doc内部温度达到需求温度所需要的理想状态下完全氧化放热所需要的thc流量；s7、根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量；s8、根据实际dpf前温度传感器值与需求值的偏差使用pid算法对开环计算的油量进行补偿修正。2.根据权利要求1所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s1中，依据dpf入口需求温度计算doc载体后端面中心需求温度包括计算从doc载体后端面中心温度到dpf载体入口温度的温度降，具体为tdeoxiout＝f(tpfltusdes，dmexh)；其中，tdeoxiout为doc载体后端面中心到dpf前温度传感器测量点的温降，单位为℃；tpfltusdes为dpf入口需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h。3.根据权利要求2所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s2中，依据doc入口温度计算doc载体前端面中心温度，包括计算从doc入口到doc载体前端面中心的温度降，具体为tdeoxiin＝f(toxicatus，dmexh)；其中，tdeoxiin为doc前温度传感器到doc前端面中心点的温降，单位为℃；toxicatus为doc前温度传感器测量值，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h。4.根据权利要求3所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s3中，根据doc载体后端面中心需求温度、doc载体前端面中心温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求温度，包括需将doc载体进行模型分块计算，计算每个载体分块模型的后端面需求温度，依据公式tcatdsdes＝tpfltusdes-tdeoxiout其中，tdeoxiout为doc载体后端面中心到dpf前温度传感器测量点的温降，单位为℃；tpfltusdes为dpf入口需求温度，单位为℃，tcatdsdes为doc载体后端面中心点需求温度，单位为℃；同时依据公式tcatus＝toxicatus+tdeoxiin；其中，tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；tdeoxiin为doc前温度传感器到doc前端面中心点的温降，单位为℃；toxicatus为doc前温度传感器测量值，单位为℃。5.根据权利要求4所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s4中，根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正，需要限制修正每个载体分块的后端面需求温度，具体方法为：s4-1、将doc载体在气流方向等分成n个分块，沿排气流方向依次命名为第0、1
…
i
…
n-1个分块；根据doc载体后端面中心需求温度以及doc载体的散热能力计算doc载体内部需求
温度；s4-2、其中依据公式tdes_[n-1]＝tcatdsdes，计算doc载体最后一个分块后端面中心点需求温度；其中，tdes_[n-1]为doc载体最后一个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tcatdsdes为doc载体后端面中心点需求温度，单位为℃；s4-3、依据公式theatloss_[i]＝(tdes_[i]-tenv)
×
facheatloss
÷
dmexh
÷
cpexh
×
3600计算温度经过每个分块的散热损失；其中，theatloss_[i]为温度经过第i个分块的散热损失；tdes_[i]为doc载体第i个分块后端面中心点需求温度；tenv为环境温度；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；s4-4、根据tdes_[i]＝tdes_[i+1]+theatloss[i+1]计算前一个分块后端面中心点需求温度；s4-5、依据上述公式，一次计算出tdes_[0]、tdes_[1]、
…
、tdes_[n-1]；其中tdes_[0]、tdes_[1]、
…
、tdes_[n-1]分别为doc载体每个分块后端面中心点需求温度；s4-6、根据doc载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正；tdes_[i]＝min{tdes_[i]，tcatmax}；其中tcatmax为doc载体最高耐受温度。6.根据权利要求5所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s5中，根据doc内部对thc氧化催化的最大流量对doc载体内部需求温度进行补偿修正，需要依据doc总的最大催化反应能力计算每个载体分块的最大反应能力，具体方法为：s5-1、根据公式pwrdes_[0]＝(tdes_[0]-tenv)
×
facheatloss+(tdes_[0]-tcatus)
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600计算载体最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率；其中pwrdes_[0]为最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；tdes_[0]为最前面一个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；s5-2、根据公式dmfl_[0]＝pwrdes_[0]
÷
facfl计算最前面一个分块需要的燃油(或thc)流量；其中dmfl_[0]为最前面一个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；pwrdes_[0]为最前面一个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；facfl为燃油的热值，单位为j/mg；s5-3、根据doc内部每个分块对燃油氧化催化的最大流量对分块的需求燃油量进行限制修正；s5-4、根据公式dmflbrk_[i]＝min{dmfl_[i],dmflbrkmax}计算dmfl_[0]；其中dmfl_[i]为每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s；dmflbrkmax_[i]为每个分块对燃油氧化催化的最大流量能力，单位为mg/s，dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量；s5-5、根据公式，tdesfl_[0]＝(tcatus
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600+tenv
×
facheatloss+dmflbrk_[0]
×
facfl)
÷
(facheatloss+dmexh
×
cpexh
÷
3600)计算油量限制后的最前面一个分块后端面需求温度；其中tdesfl_[0]为油量限制后的最前面一个分块后端面需求温
度，单位为℃；dmflbrk_[0]为经过限制修正的最前面一个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；tcatus为doc载体前端面中心温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k，tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；s5-6、依据公式pwrdes_[i]＝(tdes_[i]-tenv)
×
facheatloss+(tdes_[i]-tdes_[i-1])
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600计算每个分块的提高到需求温度需要的能量功率；其中pwrdes_[i]为每个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；tdes_[i]为每个分块后端面中心点需求温度，单位为℃；tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；tdes_[i-1]为载体每个分块前一个分块的后断面中心点需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k；s5-7、根据公式dmfl_[i]＝pwrdes_[i]
÷
facfl计算最前面一个分块需要的燃油(或thc)流量；其中dmfl_[i]为每个个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；pwrdes_[i]为每个分块提高到需求温度需要的能量功率，单位为w；facfl为燃油的热值，单位为j/mg；s5-8、根据公式dmflbrk_[i]＝min{dmfl_[i],dmflbrkmax}计算dmfl_[i]；其中dmfl_[i]为每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s；dmflbrkmax_[i]为每个分块对燃油氧化催化的最大流量能力，单位为mg/s，dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量；s5-9、根据公式tdesfl_[i]＝(tdesfl_[i-1]
×
dmexh
×
cpexh
÷
3600+tenv
×
facheatloss+dmflbrk_[i]
×
facfl)
÷
(facheatloss+dmexh
×
cpexh
÷
3600)计算油量限制后的最前面一个分块后端面需求温度；其中tdesfl_[i]为油量限制后的每个分块后端面需求温度，单位为℃；dmflbrk_[i]为经过限制修正的每个分块需要的燃油流量，单位为mg/s；tdesfl_[i-1]为油量限制后的每个分块前一个分块的后端面需求温度，单位为℃；dmexh为排气的质量流量，单位为kg/h；cpexh为排气的比热容，单位为j/kg/k，tenv为环境温度，单位为℃；facheatloss为载体向环境散热功率，单位为w/k；s5-10、根据公式dmflsum＝dmflbrk_[0]+dmflbrk_[1]+
…
dmflbrk_[i]+
…
+dmflbrk_[n-1]计算需求温度所需要的理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量；其中dmflsum为理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；dmflbrk为经过限制修正的每个分块计算出的需求燃油量，单位为mg/s。7.根据权利要求6所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s6中，根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量，需要依据doc每个载体分块对thc的反应转化效率，计算doc对thc的催化效率，以及thc经过每个分块的反应后的逃逸的未转化的占比以及thc经过doc反应后的逃逸的未转化的占比。8.根据权利要求7所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s7中，根据doc对thc的催化效率计算实际需求的thc流量；其中根据公式，facslipbrk_[i]＝1-faceffbrk_[i]计算每个分块未反应燃油量的逃逸占比；其中facslipbrk_[i]为每个分块未反应燃油量的逃逸效率；faceffbrk_[i]为每个分块对燃油量的转化效率；根据每个分块未反应燃油量的逃逸效率计算doc的总逃逸效率；
根据公式facslipcat＝facslipbrk_[0]
×
facslipbrk_[1]
×…
facslipbrk_[i]
…×
facslipbrk_[n-1]，其中facslipcat为doc载体的总逃逸效率；根据公式faceffcat＝1-facslipcat计算doc的总反应效率；其中faceffcat为doc载体的总催化反应效率。9.根据权利要求8所述的一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，其特征在于：上述步骤s8中，根据公式dmfltot＝dmflsum
÷
faceffcat计算实际需要的燃油(thc)流量，其中dmfltot为实际需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；dmflsum为理想状态下完全氧化放热所需要的燃油(thc)流量，单位为mg/s；faceffcat为doc载体的总催化反应效率；根据实际dpf前温度传感器测量值与dpf前需求温度值的偏差使用pid算法计算油量的补偿值，根据公式补偿值，根据公式计算需求温度与实际温度偏差的补偿油量值；其中，dmfloffset为需求温度与实际温度偏差的补偿油量值，单位为mg/s；tpfltusdes为dpf前需求温度值，单位为℃，tpfltus为dpf前温度传感器测量值，单位为℃；kp、ki、kd分别为pid控制器的比例系数、积分系数、微分系数；根据公式dmfl＝dmfltot+dmfloffset计算pid补偿后的燃油量，其中dmfl为pid补偿后的燃油量，单位为mg/s；dmfltot为实际需要的燃油流量，单位为mg/s；dmfloffset为需求温度与实际温度偏差的补偿油量值，单位为mg/s；此设计满足使用柴油机缸内后喷策略以及排气管直喷入doc两种硬件设计，可根据发动机冲程数、气缸数、转速进行转换为每循环冲程的喷油量进行喷射。

技术总结
本发明公开了一种柴油机颗粒捕集器再生期间温度控制方法，包括以下具体步骤：S1、依据DPF入口需求温度计算确定DOC载体后端面中心需求温度；S2、根据DOC入口温度计算确定DOC载体前端面中心温度；S3、根据DOC载体后端面中心需求温度、DOC载体前端面中心温度以及DOC载体的散热能力计算DOC载体内部需求温度；S4、根据DOC载体耐受温度限值，对载体内部需求温度进行限制修正；S5、根据DOC内部对THC氧化催化的最大流量对DOC载体内部需求温度进行补偿修正；S6、根据修正后的DOC载体内部需求温度计算出DOC内部温度达到需求温度所需要的理想状态下完全氧化放热所需要的THC流量，本发明，具有精确度高的特点。精确度高的特点。精确度高的特点。


技术研发人员：刘琦 高候峰 李华庆 陈万生 朱彦涛 徐康
受保护的技术使用者：无锡卡思特汽车科技有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/5/25