柴油机颗粒物捕集器(DPF)热再生历程中须要采用得当的热统制法子将DPF前端排气温度擢升到500℃以上，同时为担保再天生果需将较高的排气温度保护正在较长一段时辰内

柴油机颗粒物捕集器(DPF)热再生历程中须要采用得当的热统制法子将DPF前端排气温度擢升到500℃以上，同时为担保再天生果需将较高的排气温度保护正在较长一段时辰内。因为车辆正在实质道道行驶中其负荷、处境等丰富众变，DPF内部温度及发作正在DPF内的热再生反映受排气温度和排气流量等影响，正在特地工况下呈现出较强的非受控特色。非受控再生发作时，DPF秉承着较高热负荷和热应力，其内部的峰值温度和温度梯度一朝领先临界许用畛域，极易酿成DPF载体烧熔或烧裂等题目。因而，研讨对DPF热再生历程的有用统制和牢靠掌管、鼓励安闲再生，成为饱动DPF编制化行使的紧急实质。本次推文从历程掌管的角度，开始基于DTI再生琢磨了一种确定DPF安闲再生温度的试验门径，通过认识获得安闲再生温度弧线。正在此根柢上展开对再生温度掌管算法的研讨就业，针对编制的大滞后特征提出一种采用策动机排气温度和流量动作增益补充优化的DPF热再生温度掌管器构造，并通过仿真和车辆道道试验实行了验证，为研讨DPF热再生历程的牢靠掌管和高效再生供应用意义参考。

试验用策动机为4缸直列、增压中冷柴油机，排气后处置编制由DOC和DPF构成。柴油策动机及DPF 后处置编制本领参数睹表1和表2。

试验台架的总体安放示意如图1所示。正在策动机排气管道安设有由DOC和DPF构成的后处置器，后处置器的DOC出口、入口端和DPF出口端均安放了相应的排气温度传感器。为避免试验历程中策动机排气背压过高、恶化策动机就业机能，正在DPF两头安放了压差传感器，以及时监测排气背压状况。通过烟度计分散检测DPF入口和出口端排气中的碳烟排放，可认识DPF对碳烟颗粒的捕集成果状况。热再生历程中欺骗高压共轨编制聪明的众次喷射特色，正在上止点后120°CA左近修树远后喷射，该一面喷油正在缸内天生未燃HC等，随后正在DOC内发作催化型氧化放热反映，以到达排温掌管方针。DOC和DPF内部均安放了探头直径为1mm 的铠装热电偶型温度传感器，以获取热再生历程中DOC中央轴向的温度状况及DPF内的温度场变革法则。

采用策动机台架模仿DTI再生历程实行试验研讨，以琢磨DPF正在差异碳载量秤谌的安闲再生温度及其峰值温度散布法则。试验中对DPF再生温度从550℃早先至650℃，每隔25℃递次取点；碳载量以表面碳载量限值9g/L为凭借，正在SML的30%至150%间以30%的等间距安排测点。试验测点的安排如表3所示，总体上避免正在较高的再生温度下采用过大的DPF碳载量，以避免DPF被一再废弃，从而影响试验进度。试验前后均采用烟度计检测DPF入口和出口端的碳烟排放状况，以占定DPF是否失效损坏。

DPF热再生触发后，通过正在膨胀行程末往气缸内喷入燃油，这一面燃油不插手燃烧做功．燃油经雾化后苛重天生未燃HC，其与排气饱满羼杂后可正在DOC装备内发作催化型氧化放热反映，从而达成排气温度擢升，辅助DPF热再生。因为车辆行驶历程中其负荷、处境等的丰富众变性，DPF热再生掌管历程是受高随机成分扰乱的、具有强惯性和大滞后的非线性散布参量时变历程。从编制的物理界限角度对方针再生温度的掌管苛重受到眼前排气温度和排气流量的影响。因而，研讨基于策动机排气温度和排气流量的掌管增益补充门径，以管理类似策动机工况下因为界限条目如冷却水温、进气温度与压力等分歧以及编制大滞后特色等带来的不确定性题目。图2为安排的掌管算法构造顶层示意，由前馈掌管道途和反应掌管道途两一面构成，前馈掌管量信号和反应掌管量信号叠加后经限幅、一阶滤波器处置后天生最终的掌管量输出。

前馈掌管具有预测掌管功用，可能遵循扰动量或给定方针量连忙推行补充，不受对象滞后成分影响。因而，正在大惯性、大滞后特色的编制中，前馈掌管关于担保动态反应品格的功用尤为杰出。策动机正在加、减速工况下，前馈掌管道途算法可能归纳眼前策动机流量、排气温度和方针再生温度等，速即反应并补充掌管量输出。反应掌管道途算法采用经典PID掌管方法，因为低排气流量下编制的热时滞功用明显巩固，为担保动态反应机能正在低排气流量工况下须要以前馈掌管功用占主导，并采用较小的PID掌管增益参数，以衰弱反应掌管功用，避免振荡；正在高排气流量状况下则反之。因而，采用排气流量和温度的增益补充方法也使得标定优化就业更具备可操作性，有法则可循。

图3为PID反应掌管道途的内部注意安排示意，滤波处置后的缺点量分散与比例掌管增益、积分掌管增益和微分掌管增益功用后酿成各寡少掌管分量输出，掌管分量叠加并限幅处置后酿成最终的反应掌管量。为了避免积分饱和，积分掌管道途中安排了抗饱和模块以担保编制掌管机能。

较众专业软件和相干研讨助助对DOC对象修模，这些仿真对象模子往往商酌各类排气组分成分以及浩繁状况参量的空间散布，需哀求解丰富的偏微分方程组，日常未便用作及时掌管算法的开荒方针。关于辅助掌管算法开荒的仿真模子，须要统筹企图精度和企图成果。因而，本文正在无视DOC外观与处境的散热耗费条件下，同时仅商酌策动机排气各组分中未燃HC组分正在DOC内部的氧化反映功用，做合理假设和简化，基于能量守恒物理道理设立修设集总参量模子，的确模子说明可参睹原文。

为使仿真模子具有合理的稳态差错和动态机能，对模子实行了注意标定，以便正在此根柢上张开仿线为差异空速条目下的模子仿真企图和台架试验结果。为巩固结果的可比性，仿真和试验历程中均设定类似的DOC入口排气温度和空速等界限条目，同时根据既定的缸内后喷油量喷入燃油。可能看出，仿真历程中DOC出口端温度与试验结果的实质出口温度正在较高和较低空速工况下均维持了一概的动、静态反应特色。

将前述仿真模子和掌管算法模子串联并酿成一个闭环，可能实行模子层级的集成仿真测试。仿真测试中对掌管算法的比例、积分和微分以及前馈等合头的掌管参数展开编制化测试和仿真优化，有利于评估算法的动态和静态掌管机能。图5为策动机转矩突变状况下的动态仿线℃、排气流量来自愿动机台架的试验数据动作仿真的输入。遵循仿真试验结果，正在仿线s处排气流量快速变革的状况下，实质DOC出口温度仍维持了对方针温度的较好跟踪特色，并连忙趋于平静。仿真历程中掌管差错根基正在±20℃以内，无静态差错，为掌管算法正在实质处境中的行使供应了保护，避免了因温度掌管不妥激发潜正在的试验危急。

车辆正在实质道道行驶中众为急加快或减速等瞬态工况，瞬态工况下的车辆行驶速率、道面负载状况以及策动机排气流量、排气温度等扰动成分的变革激烈。所以正在一台餍足国Ⅴ排放法例的安设试验用柴油策动机及DPF后处置编制的某轻型皮卡车进步行了正在实质道道行驶的试验验证，以认识掌管算法战略正在实质行使中的机能。图6为两种规范驾驶工况下的道道试验结果，分为市区工况和郊区工况道道驾驶，其均匀车速分散为40和70km/h独揽。认识试验结果可知，实质道道驾驶历程中正在车速、DOC入口端排气温度和排气流量等扰动量快速变革的状况下，安排的算法战略与前述仿真结果呈现出较为一概的动态反应品格和抗扰乱机能。再生早先时关于方针再生温度变革而惹起的超调量小于3%，编制火速趋于平静，无静态差错。试验的300s后再生方针温度设定为580℃，可能看出，试验中温度掌管算法关于车速、策动机排气温度等变革具有较强的抗扰乱力，实质DOC出口温度对方针温度的跟踪差错维持正在±20℃内，有利于保护DPF安闲、牢靠和高成果再生。

(1)琢磨了一种以确定DPF安闲再生温度为方针的试验门径，通过对DTI再生试验结果的定量认识获得了DPF安闲再生温度弧线；遵循眼前DPF碳载量可能确定合理的热再生方针温度，从而下降DPF失效危急，担保安闲和牢靠再生。

(2)针对DPF热再生历程具有大惯性和大滞后特征，研讨了一种采用策动机排气温度和排气流量动作增益补充的优化DPF热再生温度掌管器构造，并通过仿真和车辆道道试验验证了其具有较好的动态掌管机能和丰富工况适当才略；仿真和道道试验结果证据，DPF热再生中对实质排温掌管的超调量小于3%，稳态掌管差错小于20℃，有利于保护安闲再生、普及再天生果，关于革新策动机燃油经济性及达成DPF编制化和高效行使等方面也具有紧急功用。