DPF热再生过程温度控制与试验
发布时间：2022-01-06 18:35
柴油机颗粒物捕集器（DPF）热再生发生时,其内部温度受DPF碳载量、排气温度和排气流量等影响,在特殊运行工况下具有较强非受控特性.为避免非受控再生引起的DPF失效风险,确保安全和可靠再生,通过降怠速（DTI）再生方式探讨了一种确定DPF安全再生温度的试验方法,得到安全再生温度曲线.针对DPF热再生过程中温度控制的大滞后特性,研究了一种采用发动机排气温度和排气流量作为增益补偿的优化热再生温度控制结构,并进行了控制算法的仿真分析和整车道路试验验证.结果表明:再生过程中对实际排气温度控制的超调量小于3%,稳态控制误差小于20℃,为促进DPF的安全和高效率再生提供了参考.
【文章来源】：内燃机学报. 2020,38(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验台架总体布置
DOC和DPF内部均布置了探头直径为1 mm的铠装热电偶型温度传感器，以获取热再生过程中DOC中心轴向的温度情况及DPF内的温度场变化规律．热电偶探头在DOC和DPF内部的分布如图2所示，其测量温度为0～1 200℃，测量误差在±0.4%以内，热响应时间小于0.2 s，可以满足测量要求．2 DPF安全再生温度
图3为试验测点E(表3)的发动机转速、转矩以及DPF内温度场等在DTI再生过程中随时间的变化，其试验初始碳载量约为SML限值的150%，再生目标温度为575℃．试验在30 s处开始进行DPF热再生，随着再生目标温度上升，远后喷油量逐渐增大；当DPF入口温度达到目标温度(575℃)时，远后喷油量达到最大值约为10.5 mg/strk(试验中远后喷喷油定时设定为上止点后120°CA)，此时迅速将油门位置复位，并关闭远后喷，从而触发DTI再生．由试验结果可知，DTI再生触发后在DPF后端轴心位置的热电偶P7附近出现了最大峰值温度，约为950℃，表明碳烟加载过程中在DPF后端中心区域聚积了较多碳烟颗粒，同时降怠速后排气流量降低，对流散热变弱，导致热量积累引起载体后端温度快速上升，温度的上升又促进了碳烟颗粒的氧化反应，造成DPF后端中心区高温．其他试验测点的结果与此类似．对各试验测点的最大峰值温度进行统计和数据分析，得到图4所示峰值温度与碳载量和再生温度变化规律以及图5中示出的峰值温度等温线分布情况．根据图4试验结果，相同再生温度下DPF内峰值温度随碳载量的增加而增大；在相同碳载量情况下，随着再生温度升高，DPF内峰值温度逐渐增大，当再生温度在575℃以上时DPF内峰值温度呈快速上升趋势．分析其原因是：根据式(2)DPF热再生速率为再生温度的指数函数，因而再生温度越高，再生反应越剧烈，再生反应的放热速率显著增大．DPF长时间工作在800℃以上高温环境，易引起载体表面涂层上的催化剂活性点凝结，从而导致催化剂劣化，影响DPF性能和使用寿命[6]．因此，将图5中的800℃等温线作为参考基准，同时考虑排气温度传感器和ECU控制单元A/D采样通道的综合误差约为±14℃，以及基于DPF压差传感器计算的碳载量与实际DPF碳载量存在约10%的误差[20]，可得到消除累加误差后的DPF安全再生温度曲线．采用多项式方程进行拟合，得到上述DPF安全再生温度如图5中虚线所示，其表达式为
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压降进行DPF碳载量估算的研究[J]. 王丹,刘忠长,田径,韩永强,谭满志. 汽车工程. 2016(12)
[2]基于怠速提升的DPF再生温度控制方法研究[J]. 唐蛟,李国祥,郭圣刚,陶建忠,张军,王堃. 车用发动机. 2015(02)
[3]DPF碳载量模型的建立及试验[J]. 唐蛟,李国祥,王志坚,郭圣刚,张军,陶建忠. 内燃机学报. 2015(01)
[4]DPF喷油助燃主被动再生系统电控单元开发[J]. 臧志成,朱磊,陈凌云,陈鹏,赵闯. 内燃机工程. 2016(05)
[5]基于Simulink和AVL Boost的DPF再生系统建模和控制策略研究[J]. 黄开胜,马晗清. 内燃机工程. 2013(S1)
[6]柴油机微粒捕集器降怠速再生过程载体温度的控制[J]. 田径,程义琳,刘忠长,王丹,刘江唯. 内燃机学报. 2013(02)
博士论文
[1]基于喷油助燃再生的柴油车颗粒物后处理技术研究[D]. 李新.武汉理工大学 2009
本文编号：3572964
【文章来源】：内燃机学报. 2020,38(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验台架总体布置
DOC和DPF内部均布置了探头直径为1 mm的铠装热电偶型温度传感器，以获取热再生过程中DOC中心轴向的温度情况及DPF内的温度场变化规律．热电偶探头在DOC和DPF内部的分布如图2所示，其测量温度为0～1 200℃，测量误差在±0.4%以内，热响应时间小于0.2 s，可以满足测量要求．2 DPF安全再生温度
图3为试验测点E(表3)的发动机转速、转矩以及DPF内温度场等在DTI再生过程中随时间的变化，其试验初始碳载量约为SML限值的150%，再生目标温度为575℃．试验在30 s处开始进行DPF热再生，随着再生目标温度上升，远后喷油量逐渐增大；当DPF入口温度达到目标温度(575℃)时，远后喷油量达到最大值约为10.5 mg/strk(试验中远后喷喷油定时设定为上止点后120°CA)，此时迅速将油门位置复位，并关闭远后喷，从而触发DTI再生．由试验结果可知，DTI再生触发后在DPF后端轴心位置的热电偶P7附近出现了最大峰值温度，约为950℃，表明碳烟加载过程中在DPF后端中心区域聚积了较多碳烟颗粒，同时降怠速后排气流量降低，对流散热变弱，导致热量积累引起载体后端温度快速上升，温度的上升又促进了碳烟颗粒的氧化反应，造成DPF后端中心区高温．其他试验测点的结果与此类似．对各试验测点的最大峰值温度进行统计和数据分析，得到图4所示峰值温度与碳载量和再生温度变化规律以及图5中示出的峰值温度等温线分布情况．根据图4试验结果，相同再生温度下DPF内峰值温度随碳载量的增加而增大；在相同碳载量情况下，随着再生温度升高，DPF内峰值温度逐渐增大，当再生温度在575℃以上时DPF内峰值温度呈快速上升趋势．分析其原因是：根据式(2)DPF热再生速率为再生温度的指数函数，因而再生温度越高，再生反应越剧烈，再生反应的放热速率显著增大．DPF长时间工作在800℃以上高温环境，易引起载体表面涂层上的催化剂活性点凝结，从而导致催化剂劣化，影响DPF性能和使用寿命[6]．因此，将图5中的800℃等温线作为参考基准，同时考虑排气温度传感器和ECU控制单元A/D采样通道的综合误差约为±14℃，以及基于DPF压差传感器计算的碳载量与实际DPF碳载量存在约10%的误差[20]，可得到消除累加误差后的DPF安全再生温度曲线．采用多项式方程进行拟合，得到上述DPF安全再生温度如图5中虚线所示，其表达式为
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压降进行DPF碳载量估算的研究[J]. 王丹,刘忠长,田径,韩永强,谭满志. 汽车工程. 2016(12)
[2]基于怠速提升的DPF再生温度控制方法研究[J]. 唐蛟,李国祥,郭圣刚,陶建忠,张军,王堃. 车用发动机. 2015(02)
[3]DPF碳载量模型的建立及试验[J]. 唐蛟,李国祥,王志坚,郭圣刚,张军,陶建忠. 内燃机学报. 2015(01)
[4]DPF喷油助燃主被动再生系统电控单元开发[J]. 臧志成,朱磊,陈凌云,陈鹏,赵闯. 内燃机工程. 2016(05)
[5]基于Simulink和AVL Boost的DPF再生系统建模和控制策略研究[J]. 黄开胜,马晗清. 内燃机工程. 2013(S1)
[6]柴油机微粒捕集器降怠速再生过程载体温度的控制[J]. 田径,程义琳,刘忠长,王丹,刘江唯. 内燃机学报. 2013(02)
博士论文
[1]基于喷油助燃再生的柴油车颗粒物后处理技术研究[D]. 李新.武汉理工大学 2009
本文编号：3572964
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3572964.html
