本發(fā)明涉及一種柴油機的尾氣凈化方法，尤其是一種顆粒補集器的再生控制系統(tǒng)。

背景技術：

隨著車輛排放法規(guī)的日益嚴格，降低柴油機尾氣污染物的排放成為當務之急。柴油機尾氣中有害成分主要是氮氧化物和顆粒。對于降低尾氣中的顆粒物來講，在柴油機尾氣后處理裝置中安裝顆粒補集器是目前最有效的辦法。

顆粒補集器軸向有許多平行的蜂窩狀孔道，相鄰的兩個蜂窩孔道兩端交替堵塞。當柴油機廢氣從孔道中通過時，必須流經(jīng)蜂窩孔道之間的薄壁才能排出去，而薄壁內(nèi)的小孔直徑均在微米級，因此尾氣中的顆粒物在流經(jīng)薄壁時會被補集下來。一般來講，顆粒補集器對尾氣中顆粒物的補集效率可以達到95％以上，是比較理想的尾氣凈化系統(tǒng)。在顆粒補集器實際使用過程中，隨著補集的顆粒量不斷累加，勢必使得尾氣背壓逐漸增加，從而導致柴油機性能惡化和油耗增加。因此，顆粒補集系統(tǒng)需要實時監(jiān)測顆粒補集量，當發(fā)現(xiàn)補集量到達一定程度時，會觸發(fā)再生請求，將補集的顆粒物燃燒掉，如此循環(huán)使用。

由此可見，精確估算顆粒補集器內(nèi)補集的顆粒量，從而確定合適的再生時刻至關重要。如果顆粒補集量估算不準確，很難保證再生時刻的合理性。目前現(xiàn)有的文獻和專利中，通常采用排放估算和壓差傳感器信號估算這兩種方式來估算顆粒補集器載體中的顆粒量。

然而，對于壓差傳感器信號估算顆粒補集器中的顆粒物來講，由于壓差信號比較敏感，在柴油機低轉速、低廢氣流量這種工況下信號并不能準確反映顆粒補集器載體內(nèi)部的顆粒含量，尤其是在顆粒補集器再生情況下，壓差信號更是不可信的。同時，相同的顆粒含量，不同的顆粒分布情況下，反映的壓差信號是不一樣的。另外，壓差傳感器的布置對傳感器的信號影響也很明顯。因此，利用壓差傳感器來估算顆粒補集器中的顆粒量具有一定的局限性和不確定性。為此，中國專利CN101466921公開了一種排氣氣體凈化方法，該方法在根據(jù)DPF前后的壓力差判斷DPF的強制再生開始時間而進行強制再生控制的排氣氣體凈化系統(tǒng)中，在檢測到內(nèi)燃機的運轉狀態(tài)處于低于旋轉運轉狀態(tài)的情況下，測量低轉速運轉狀態(tài)的持續(xù)時間，當測量的持續(xù)時間超過規(guī)定的時間閾值時，與DPF前后壓力差無關的進行DPF的強制再生控制。該方法默認了在壓差信號不可用的內(nèi)燃機運行工況下，單位時間內(nèi)內(nèi)燃機產(chǎn)生的顆粒量是一定的，因此很難精確估算顆粒物的累積量，難免存在估算的偏差。

對于采用排放估算顆粒量方法來講，一般將柴油機排放的顆粒質(zhì)量流量減去被動再生速率再減去主動再生的顆粒速率，將上述差值進行積分，得到最終累積在顆粒補集器載體內(nèi)部的顆粒量。如中國專利CN1289800中所述，可以根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)計算出排出的顆粒物質(zhì)的量和氧化除去的顆粒物量差，并根據(jù)該差值來推算堆積在過濾器上的顆粒物的量，通過比較該累積量和判定的閾值進行判斷。然而，該專利并沒有詳細描述氧化去除顆粒物量的具體估算方法。研究表明，顆粒物的氧化量計算相當復雜，與當前載體裝載的顆粒量、流經(jīng)載體的廢氣質(zhì)量流量、廢氣氧含量、載體溫度以及顆粒物的分布有關。如果氧化去除的顆粒量估算過大，會導致實際顆粒含量還沒有再生完全而再生被終止的情況發(fā)生，這就會使得每次再生結束之后都會有殘余，未燃燒干凈的顆粒物長年累月堆積在載體內(nèi)部，影響顆粒補集器的性能和壽命。如果氧化去除顆粒量估算過小，會導致顆粒補集器已經(jīng)再生完成，控制器仍然認為顆粒還沒有再生完全，繼續(xù)往氧化催化器內(nèi)噴射燃油，使得燃油消耗大大增加。因此，如何精確估算顆粒物的氧化速度對于利用排放估算顆粒物含量的方法來講至關重要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種柴油機顆粒補集器的再生控制系統(tǒng)，通過在柴油機控制器中設置控制邏輯，能夠充分考慮顆粒補集器的多種觸發(fā)再生方式，同時，充分考慮了顆粒捕集器載體裝載的顆粒量、流經(jīng)載體的廢氣質(zhì)量流量、廢氣氧含量、載體溫度以及顆粒物的分布對主動再生速率的影響。在顆粒補集器補集和再生過程中都能夠精確估算載體內(nèi)部的顆粒量，保證合理地確定顆粒補集器的主動再生請求和主動再生終止時刻。本發(fā)明采用的技術方案是：

本發(fā)明提供的柴油機顆粒補集器的再生控制系統(tǒng)，在柴油機的控制器中設有：裝載量估算單元、再生控制單元、再生溫度管理單元；

裝載量估算單元主要負責估算顆粒補集器中補集顆粒的含量，用于確定是否需要觸發(fā)主動再生；主動再生觸發(fā)方式包括壓差顆粒觸發(fā)估算、排放顆粒觸發(fā)估算、行駛距離觸發(fā)估算、油耗觸發(fā)估算、運行時間觸發(fā)估算和壓差保護觸發(fā)估算，分別由裝載量估算單元中的壓差顆粒觸發(fā)估算模塊、排放顆粒觸發(fā)估算模塊、行駛距離觸發(fā)估算模塊、油耗觸發(fā)估算模塊、運行時間觸發(fā)估算模塊和壓差保護觸發(fā)估算模塊負責；當發(fā)現(xiàn)一種或者多種觸發(fā)方式滿足主動再生請求時，通過裝載量估算單元中的再生請求觸發(fā)協(xié)調(diào)模塊向再生控制單元提出主動再生請求；裝載量估算單元中的排放顆粒觸發(fā)估算模塊是本發(fā)明的主要改進點；

再生控制單元進行主動再生的控制、中斷和再生狀態(tài)的監(jiān)測；再生控制單元主要包括再生協(xié)調(diào)模塊、再生狀態(tài)計算模塊、再生監(jiān)控模塊和再生中斷模塊。再生協(xié)調(diào)模塊主要負責主動再生請求和等待、主動再生狀態(tài)的過渡和切換；再生狀態(tài)計算主要負責計算主動再生開始和主動再生結束狀態(tài)(即主動再生終止時刻)，同時判斷主動再生是否成功；再生監(jiān)控模塊主要負責監(jiān)控顆粒補集器的性能，包括主動再生頻率、載體性能和補集效率等；再生中斷模塊主要對顆粒補集器主動再生過程中的再生時間和再生溫度進行監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)再生時間超過標定閾值或者再生溫度不滿足主動再生要求時，將中斷顆粒補集器的主動再生。

再生溫度管理單元負責廢氣溫度控制，包括氧化催化器的入口溫度控制模塊和氧化催化器的出口溫度控制模塊；氧化催化器的入口溫度控制模塊主要作用是在主動再生模式下，將柴油機出口處溫度提升到氧化催化器的活性溫度以上；在此基礎上，氧化催化器的出口溫度控制模塊，進一步控制提升廢氣溫度，比如通過柴油機缸內(nèi)遠后噴的方式，或是通過在排氣管中安裝碳氫噴嘴，直接往廢氣中噴射柴油的方式，使得進入顆粒補集器的廢氣溫度能夠達到主動再生所需要的溫度。

在裝載量估算單元中，對于行駛距離觸發(fā)估算模塊、油耗觸發(fā)估算模塊和運行時間觸發(fā)估算模塊來講，主要是作為壓差顆粒觸發(fā)估算模塊、排放顆粒觸發(fā)估算模塊的補充；裝載量估算單元在車輛運行過程中，通過行駛距離觸發(fā)估算模塊、油耗觸發(fā)估算模塊和運行時間觸發(fā)估算模塊，分別對柴油機顆粒補集器上次主動再生結束后的行駛距離、油耗和運行時間進行累加，并與標定的再生閾值相比較；當累加值大于或者等于再生觸發(fā)標定的閾值時，觸發(fā)對應的主動再生請求狀態(tài)；行駛距離累加值、油耗累加值和運行時間累加值在一次成功的主動再生結束之后均清零。

在裝載量估算單元中，對于壓差保護觸發(fā)估算模塊來講，主要是作為壓差顆粒觸發(fā)估算模塊、排放顆粒觸發(fā)估算模塊的補充；壓差保護觸發(fā)估算模塊在車輛實際運行過程中，通過排氣管道中布置的壓差傳感器，對顆粒補集器的前后壓差進行實時監(jiān)控，根據(jù)柴油機當前工況，查詢壓差上限閾值表格，當檢測到當前工況下的壓差信號超過標定閾值時，觸發(fā)壓差保護主動再生請求。

在裝載量估算單元中，壓差顆粒觸發(fā)估算模塊主要是通過壓差傳感器的壓差信號，估算顆粒捕集器中補集顆粒的累積量。壓差顆粒觸發(fā)估算模塊在車輛實際運行過程中，通過排氣管道中布置的壓差傳感器，對顆粒補集器的前后壓差進行實時監(jiān)控，根據(jù)當前的壓差傳感器值和模型估算的流經(jīng)顆粒補集器的廢氣質(zhì)量流量，估算出當前顆粒補集器中補集的顆粒量基本值，然后根據(jù)顆粒補集器的載體溫度，可查詢預先標定的溫度對捕集顆粒量修正的一維圖表，對補集的顆粒量基本值進行修正，得到顆粒補集器中補集顆粒的累積量，與標定的顆粒量上限閾值比較，當大于或等于標定的顆粒量上限閾值時，觸發(fā)對應的主動再生請求。壓差顆粒觸發(fā)估算模塊估算得到的顆粒補集器中補集的顆粒量為壓差顆粒估算量DPSot；

在裝載量估算單元中，排放顆粒觸發(fā)估算模塊主要通過柴油機顆粒物排放質(zhì)量流量、顆粒物被動再生速率、顆粒物主動再生速率估算顆粒捕集器補集的顆粒量即載體顆粒裝載量；當載體顆粒裝載量大于或等于標定的顆粒量上限閾值時，觸發(fā)對應的主動再生請求；載體顆粒裝載量為顆粒補集器入口處的顆粒物排放質(zhì)量流量，減去顆粒物被動再生的速率，再減去顆粒物主動再生的速率，再隨著時間的積分值就是顆粒補集器補集的顆粒量。排放顆粒觸發(fā)估算模塊估算得到的顆粒補集器中補集的顆粒量為排放顆粒估算量ExSot；

排放顆粒觸發(fā)估算模塊中，如何精確估算顆粒物主動再生速率至關重要；顆粒物主動再生速率與當前載體顆粒裝載量、流經(jīng)載體的廢氣質(zhì)量流量、廢氣氧含量、載體溫度以及顆粒物的分布有關；排放顆粒觸發(fā)估算模塊在車輛實際運行中，首先根據(jù)當前載體顆粒裝載量查表估算主動再生速率基本值，其次分別根據(jù)流經(jīng)載體的廢氣質(zhì)量流量、廢氣中的氧含量和載體溫度查表估算主動再生速率修正系數(shù)，再次根據(jù)顆粒分布模型估算顆粒分布修正系數(shù)，最后將主動再生速率基本值乘以主動再生速率修正系數(shù)，再乘以顆粒分布修正系數(shù)計算主動再生速率最終值。

在進行主動再生速率估算時，主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)范圍在在0～1之間，當顆粒分布修正系數(shù)等于1時，表示顆粒分布對主動再生速率影響不大，當顆粒分布修正系數(shù)越小時，代表顆粒分布對主動再生速率影響越大。進行主動再生速率估算時，在車輛實際運行中，首先判斷當前顆粒補集器是否處于主動再生過程中，由于主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)僅在主動再生過程中起作用，因此不處于主動再生過程中時，顆粒分布修正系數(shù)等于1，也就是不做修正。當檢測到處于主動再生過程中時，顆粒分布修正系數(shù)僅在檢測到主動再生剛開始的時候計算一次，在整個主動再生過程中，保持上述計算得到的值即可。當檢測到主動再生狀態(tài)上升沿觸發(fā)時，進入主動再生速率的顆粒分布修正技術計算邏輯。主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)需要綜合考慮壓差顆粒估算量DPSot、排放顆粒估算量ExSot、車輛行駛里程、車輛行駛時間和車輛累計油耗。

排放顆粒觸發(fā)估算模塊中，在進行主動再生速率估算時，主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)為下述四個修正系數(shù)中的最小值：顆粒含量對再生速率修正系數(shù)、車輛行駛里程對再生速率修正系數(shù)、車輛行駛時間對再生速率修正系數(shù)、車輛累計油耗對再生速率修正系數(shù)；

對于計算顆粒含量對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)裝載量估算單元中上一次計算得到的壓差顆粒估算量DPSot和排放顆粒估算量ExSot，計算根據(jù)兩種不同方法計算得到的顆粒估算量的比值R_Sot＝DPSot/ExSot，根據(jù)上述比值R_Sot，查詢顆粒含量比值對再生速率修正系數(shù)表格，獲取顆粒含量對再生速率的修正系數(shù)fac_Sot；

對于計算車輛行駛里程對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)上次主動再生結束之后累計行駛的里程與理想狀態(tài)下需要觸發(fā)主動再生時的里程閾值比較，獲得里程百分比，查詢行駛里程百分比對再生速率修正表格，得到行駛里程對再生速率的修正系數(shù)；

對于計算車輛行駛時間對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)上次主動再生結束之后累計行駛的時間與理想狀態(tài)下需要觸發(fā)主動再生時的時間閾值比較，獲得行駛時間百分比，查詢行駛時間百分比對再生速率修正表格，得到行駛時間對再生速率的修正系數(shù)；

對于計算車輛累計油耗對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)上次主動再生結束之后累計的油耗與理想狀態(tài)下需要觸發(fā)主動再生時的油耗閾值比較，獲得累計油耗的百分比，查詢累計油耗百分比對再生速率修正表格，得到車輛累計油耗對再生速率的修正系數(shù)；

進行主動再生速率估算時，最終的顆粒分布修正系數(shù)為上述四個修正系數(shù)的最小值。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明能夠充分考慮顆粒補集器的多種觸發(fā)再生方法，同時，充分考慮了載體裝載的顆粒量、流經(jīng)載體的廢氣質(zhì)量流量、廢氣氧含量、載體溫度以及顆粒物的分布對主動再生速率的影響。利用本發(fā)明，在顆粒補集器補集和再生過程中都能夠精確估算載體內(nèi)部的顆粒量，保證合理地確定顆粒補集器的主動再生請求和主動再生終止時刻。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝備有顆粒補集器的柴油機后處理系統(tǒng)布置圖。

圖2是本發(fā)明的柴油機后處理系統(tǒng)再生控制示意圖。

圖3是本發(fā)明的裝載量估算單元示意圖。

圖4是本發(fā)明的排放顆粒估算流程圖。

圖5是本發(fā)明的顆粒補集器主動再生速率估算示意圖。

圖6a是本發(fā)明的顆粒補集器內(nèi)部顆粒均勻分布示意圖。

圖6b是本發(fā)明的顆粒補集器內(nèi)部顆粒不均勻分布示意圖。

圖7是本發(fā)明的主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)計算流程圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1為配置有尾氣后處理裝置(尾氣后處理裝置中設有顆粒捕集器)的柴油機系統(tǒng)布置圖。柴油機1在進氣系統(tǒng)中配置有節(jié)流閥8、可變截面增壓器9、帶冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(簡稱EGR)7，在尾氣后處理系統(tǒng)中配置有氧化催化器10和顆粒補集器11；電子控制器16在采集了油門踏板5的位置信息之后，根據(jù)駕駛員請求計算每缸引入燃燒室2的空氣量和噴射的油量。新鮮空氣通過可變截面增壓器9增壓，在節(jié)流閥8后與流經(jīng)EGR閥7的部分廢氣混合，通過進氣歧管3引入燃燒室。噴油器4接收控制器16的信號，在合適的正時將期望的油量噴入燃燒室2。燃燒完成之后，廢氣由廢氣歧管6，經(jīng)過可變截面增壓器9后，在氧化催化器10和顆粒補集器11的凈化作用下，使得尾氣中的有害氣體成分滿足法規(guī)的要求，最終排向大氣。

尾氣后處理裝置中的顆粒補集器11，主要作用是補集柴油機尾氣中的顆粒成分，當累計補集的顆粒量超過一定程度之后，進行再生動作，將補集的顆粒通過燃燒的方式去除，如此反復使用，以降低柴油機尾氣中的顆粒物對環(huán)境的污染。顆粒補集器11的再生方式有主動再生和被動再生兩種。顆粒補集器11在進行主動再生時，內(nèi)部的顆粒物與廢氣中殘余的氧氣進行劇烈的氧化反應，使得顆粒補集器11載體中的顆粒量急劇減少，直到低于一定程度之后，認為再生成功完成。主動再生過程中，顆粒補集器11的載體溫度一般會控制在600～800℃。如果載體溫度過低，被補集的顆粒將不會被氧氣燃燒；如果載體溫度過高，則會降低載體的使用壽命，更嚴重的情況下會直接將載體燒毀。被動再生是指補集的顆粒物與廢氣中的二氧化氮反應，將補集的顆粒轉化為二氧化碳和一氧化氮的過程。被動再生是個比較緩慢的過程，適宜的反應溫度也比較苛刻，一般在300～350℃之間。

尾氣后處理裝置中的氧化催化器10主要作用是控制顆粒補集器11的再生溫度。當流經(jīng)氧化催化器10的廢氣溫度超過其活性溫度(一般是200℃左右)，氧化催化器10會將廢氣中殘余的燃油氧化，放出大量的熱量，使得氧化催化器10的出口溫度達到顆粒補集器11能夠進行主動再生的適宜溫度。同時，氧化催化器10還能夠將尾氣中的一氧化氮轉化為二氧化氮，為顆粒補集器11的被動再生創(chuàng)造條件。

當電控單元ECU16檢測到顆粒補集器11需要進行再生動作時，為了使氧化催化器10的入口溫度能夠提升到其活性溫度以上，主要采用的措施有兩種，一種是進氣調(diào)節(jié)，一種是噴油調(diào)節(jié)。進氣調(diào)節(jié)是指通過調(diào)節(jié)進氣系統(tǒng)中的可變截面增壓器9的轉速或者調(diào)節(jié)進氣節(jié)流閥8的開度或者調(diào)節(jié)EGR閥7的開度，來改變柴油機1每缸引入的新鮮空氣量。噴油調(diào)節(jié)是指通過增加近后噴，在柴油燃燒結束前增加一部分燃油以增加柴油的燃燒時間，從而提高尾氣的溫度，同時為了補償增加后噴之后產(chǎn)生的扭矩波動，需要推遲主噴射。上述兩種方法從柴油機節(jié)油的角度優(yōu)先采用進氣調(diào)節(jié)，但是進氣調(diào)節(jié)會影響柴油機的動力性，因此進氣調(diào)節(jié)到一定程度之后，如果氧化催化器10的入口溫度仍然達不到活性溫度，則會增加噴油調(diào)節(jié)。

尾氣后處理裝置中溫度傳感器15主要作用是采樣氧化催化器10的入口溫度。當顆粒補集器11需要進行再生時，判斷此處尾氣溫度是否滿足氧化催化器10的活性溫度條件。

尾氣后處理裝置中溫度傳感器14主要作用是采集氧化催化器10的出口溫度。當顆粒補集器11需要進行再生時，判斷此處尾氣溫度是否滿足顆粒補集器11的主動再生溫度條件。當氧化催化器10的入口溫度超過活性溫度之后，緊接著可以通過兩種方式實現(xiàn)氧化催化器10出口溫度的進一步提升至顆粒補集器11合適的主動再生溫度，一種是通過柴油機缸內(nèi)遠后噴的方式，另一種是通過在排氣管中安裝碳氫噴嘴，直接往廢氣中噴射柴油的方式。

尾氣后處理裝置中溫度傳感器12主要作用是采集顆粒捕集器11的出口廢氣溫度。顆粒補集器11再生過程中，通過溫度傳感器12處的廢氣溫度來近似代替顆粒補集器11的載體溫度。當顆粒補集器11的載體溫度過高或者過低時，需要由再生控制單元中斷主動再生。

如圖2所示，柴油機尾氣凈化系統(tǒng)包括裝載量估算單元、再生控制單元和再生溫度管理單元；

裝載量估算單元主要負責估算顆粒補集器11中補集顆粒的含量，用于確定是否需要觸發(fā)主動再生；主動再生觸發(fā)方式包括壓差顆粒觸發(fā)估算、排放顆粒觸發(fā)估算、行駛距離觸發(fā)估算、油耗觸發(fā)估算、運行時間觸發(fā)估算和壓差保護觸發(fā)估算，分別由裝載量估算單元中的壓差顆粒觸發(fā)估算模塊、排放顆粒觸發(fā)估算模塊、行駛距離觸發(fā)估算模塊、油耗觸發(fā)估算模塊、運行時間觸發(fā)估算模塊和壓差保護觸發(fā)估算模塊負責；柴油機尾氣后處理系統(tǒng)在實際使用過程中，最主要運用的是壓差顆粒觸發(fā)估算和排放顆粒觸發(fā)估算，剩下的行駛距離觸發(fā)估算、油耗觸發(fā)估算、運行時間觸發(fā)估算和壓差保護觸發(fā)估算作為上述兩種觸發(fā)估算方法的補充，用于防止意外情況下顆粒補集器11的過載；再生請求觸發(fā)協(xié)調(diào)模塊主要作用是對上述六種觸發(fā)方式進行協(xié)調(diào)，當發(fā)現(xiàn)一種或者多種觸發(fā)方式滿足主動再生請求時，通過裝載量估算單元中的再生請求觸發(fā)協(xié)調(diào)模塊向再生控制單元提出主動再生請求；裝載量估算單元中的排放顆粒觸發(fā)估算模塊是本發(fā)明的主要改進點；

再生控制單元主要包括再生協(xié)調(diào)模塊、再生狀態(tài)計算模塊、再生監(jiān)控模塊和再生中斷模塊。再生協(xié)調(diào)模塊主要負責主動再生請求和等待、主動再生狀態(tài)的過渡和切換；再生狀態(tài)計算主要負責計算主動再生開始和主動再生結束狀態(tài)(即主動再生終止時刻)，同時判斷主動再生是否成功；再生監(jiān)控模塊主要負責監(jiān)控顆粒補集器11的性能，包括主動再生頻率、載體性能和補集效率等；再生中斷模塊主要對顆粒補集器11主動再生過程中的再生時間和再生溫度進行監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)再生時間超過標定閾值或者再生溫度不滿足主動再生要求時，將中斷顆粒補集器11的主動再生。

再生溫度管理單元負責廢氣溫度控制，包括氧化催化器的入口溫度控制模塊和氧化催化器的出口溫度控制模塊；氧化催化器的入口溫度控制模塊主要作用是在主動再生模式下，將柴油機出口處溫度提升到氧化催化器10的活性溫度以上；在此基礎上，氧化催化器的出口溫度控制模塊，通過柴油機缸內(nèi)遠后噴的方式，或是通過在排氣管中安裝碳氫噴嘴，直接往廢氣中噴射柴油的方式，進一步控制提升廢氣溫度，使得進入顆粒補集器11的廢氣溫度能夠達到主動再生所需要的溫度。

圖3所示的裝載量估算單元中，依次執(zhí)行行駛距離觸發(fā)估算模塊、油耗觸發(fā)估算模塊、運行時間觸發(fā)估算模塊、壓差保護估算模塊、壓差顆粒估算模塊和排放顆粒觸發(fā)估算模塊。當上述觸發(fā)模塊有一種或者多種參數(shù)滿足觸發(fā)條件時，執(zhí)行觸發(fā)請求。

對于行駛距離觸發(fā)估算模塊、油耗觸發(fā)估算模塊和運行時間觸發(fā)估算模塊來講，主要是作為壓差顆粒觸發(fā)估算模塊、排放顆粒觸發(fā)估算模塊的補充；裝載量估算單元在車輛運行過程中，通過行駛距離觸發(fā)估算模塊、油耗觸發(fā)估算模塊和運行時間觸發(fā)估算模塊，分別對柴油機顆粒補集器上次主動再生結束后的行駛距離、油耗和運行時間進行累加，并與標定的再生閾值相比較；當累加值大于或者等于再生觸發(fā)標定的閾值時，觸發(fā)對應的主動再生請求狀態(tài)；行駛距離累加值、油耗累加值和運行時間累加值在一次成功的主動再生結束之后均清零。

對于壓差保護觸發(fā)估算模塊來講，主要是作為壓差顆粒觸發(fā)估算模塊、排放顆粒觸發(fā)估算模塊的補充；壓差保護觸發(fā)估算模塊在車輛實際運行過程中，通過排氣管道中布置的壓差傳感器13，對顆粒補集器11的前后壓差進行實時監(jiān)控，根據(jù)柴油機當前工況，查詢壓差上限閾值表格，當檢測到當前工況下的壓差信號超過標定閾值時，觸發(fā)壓差保護主動再生請求。

壓差顆粒觸發(fā)估算模塊主要是通過壓差傳感器13的壓差信號，估算顆粒補集器11中顆粒的累積量。一般來講，顆粒補集器11的顆粒補集量與壓差傳感器13的壓差信號、廢氣流量、顆粒補集器11的載體溫度和顆粒在載體內(nèi)部的分布情況等因素有關。裝載量估算單元在車輛實際運行過程中，根據(jù)當前的壓差傳感器13采樣值和模型估算的流經(jīng)顆粒補集器11的廢氣質(zhì)量流量，估算出當前顆粒補集器11中補集的顆粒量基本值，然后根據(jù)顆粒補集器11的載體溫度，查詢預先標定的溫度對捕集顆粒量修正的一維圖表，對補集的顆粒量進行修正，得到顆粒補集器中補集顆粒的累積量，壓差顆粒觸發(fā)估算模塊估算得到的顆粒補集器中補集的顆粒量為壓差顆粒估算量DPSot；

然而，在某些特殊工況下，比如說顆粒補集器11的載體溫度低于一定程度或者流經(jīng)顆粒補集器11的廢氣流量低于一定程度時，此時的壓差傳感器13的信號是不可信的。并且，壓差傳感器13的信號非常敏感，容易被傳感器布置、傳感器本體震動等外界因素影響。由此可見，僅僅用壓差信號來估算顆粒補集器11中補集的顆粒量是不夠的，會導致實際補集量與估算的補集量差生較大的偏差，而錯過期望的主動再生時機。因此，為了精確估算顆粒補集器11中的顆粒補集量，必須引入排放顆粒觸發(fā)估算模塊；

圖4為排放顆粒觸發(fā)估算模塊內(nèi)部計算流程圖。對于顆粒補集器11來講，載體內(nèi)部補集的顆粒量與發(fā)動機排放顆粒量、被動再生速率和主動再生速率有關。原排估算模型主要是用于估算顆粒補集器11入口端的廢氣成分，包括顆粒物質(zhì)量流量、二氧化氮質(zhì)量流量和氧氣的質(zhì)量流量。二氧化氮質(zhì)量流量主要用于估算顆粒物被動再生速率，需要考慮柴油機排氣歧管出口端的質(zhì)量流量以及被氧化催化器10轉換后的二氧化氮質(zhì)量流量。被動再生是個非常緩慢的過程，需要顆粒補集器11的載體溫度范圍也比較嚴格，一般在300～350℃之間。氧氣質(zhì)量流量主要用于估算顆粒補集器11的主動再生速率。主動再生速率比較劇烈，一般在10～20分鐘之內(nèi)可以把滿載的顆粒補集器11再生完成。載體顆粒裝載量為顆粒補集器11入口處的顆粒物排放質(zhì)量流量，減去顆粒物被動再生的速率，再減去顆粒物主動再生的速率，再隨著時間的積分值就是顆粒補集器補集的顆粒量。排放顆粒觸發(fā)估算模塊估算得到的顆粒補集器中補集的顆粒量為排放顆粒估算量ExSot；

顆粒補集器11的主動再生是個非常劇烈的過程，再生過程中，如何精確估算主動再生速率至關重要。如果主動再生速率估算過快，會導致實際顆粒含量還沒有再生完全而再生被終止的情況發(fā)生，這就會使得每次再生結束之后都會有殘余，未燃燒干凈的顆粒物長年累月堆積在載體內(nèi)部，影響顆粒補集器11的性能和壽命。如果主動再生速率估算過慢，會導致顆粒補集器11已經(jīng)再生完成，控制器16仍然認為顆粒還沒有再生完全，繼續(xù)往氧化催化器10內(nèi)噴射燃油，使得燃油消耗大大增加。主動再生速率與當前載體裝載的顆粒量、流經(jīng)載體的廢氣質(zhì)量流量、廢氣氧含量、載體溫度以及顆粒物的分布有關。圖5為顆粒補集器11的主動再生速率估算模型，首先根據(jù)當前載體顆粒裝載量查表估算主動再生速率基本值(此處可預先標定載體顆粒裝載量與主動再生速率基本值關系表)，其次分別根據(jù)流經(jīng)載體的廢氣質(zhì)量流量、廢氣中的氧含量和載體溫度查表估算主動再生速率修正系數(shù)(此處可預先標定兩張表格：廢氣質(zhì)量流量和廢氣中的氧含量對主動再生速率修正表格，以及廢氣中的氧含量和載體溫度對主動再生速率修正表格)，再次根據(jù)顆粒分布模型估算顆粒分布修正系數(shù)，最后將主動再生速率基本值乘以主動再生速率修正系數(shù)，再乘以顆粒分布修正系數(shù)計算主動再生速率最終值。

圖6a和圖6b分別是顆粒補集器11內(nèi)部，兩種不同的顆粒分布示意圖。圖中，箭頭表示廢氣氣流方向，陰影部分表示被補集的顆粒物。圖6a為顆粒分布比較均勻，常見于車輛經(jīng)常行駛于顆粒排放較低，路況較好的情況；圖6b為顆粒分布比較密集，常見于車輛經(jīng)常行駛于顆粒排放較大的工況，如經(jīng)常出現(xiàn)急加速等惡劣情況。對于圖6a和圖6b兩種情況來講，雖然載體內(nèi)部的顆?？偭渴且粯拥?，但由于顆粒物在顆粒補集器11內(nèi)部分布不均勻，再生過程中的顆粒物燃燒的速度顯然是不一樣。因此，為了精確計算顆粒分布對主動再生速率的影響，引入主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)。

圖7為主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)計算流程圖。主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)范圍在在0～1之間，當顆粒分布修正系數(shù)等于1時，表示顆粒分布對主動再生速率影響不大，當顆粒分布修正系數(shù)越小時，代表顆粒分布對主動再生速率影響越大。進行主動再生速率估算時，在車輛實際運行中，首先判斷當前顆粒補集器是否處于主動再生過程中，由于主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)僅在主動再生過程中起作用，因此不處于主動再生過程中時，顆粒分布修正系數(shù)等于1，也就是不做修正。當檢測到處于主動再生過程中時，顆粒分布修正系數(shù)僅在檢測到主動再生剛開始的時候計算一次，在整個主動再生過程中，保持上述計算得到的值即可。當檢測到主動再生狀態(tài)上升沿觸發(fā)時，進入主動再生速率的顆粒分布修正技術計算邏輯。主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)需要綜合考慮壓差顆粒估算量DPSot、排放顆粒估算量ExSot、車輛行駛里程、車輛行駛時間和車輛累計油耗。

主動再生速率的顆粒分布修正系數(shù)為下述四個修正系數(shù)中的最小值：顆粒含量對再生速率修正系數(shù)、車輛行駛里程對再生速率修正系數(shù)、車輛行駛時間對再生速率修正系數(shù)、車輛累計油耗對再生速率修正系數(shù)；

對于計算顆粒含量對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)裝載量估算單元中上一次計算得到的壓差顆粒估算量DPSot和排放顆粒估算量ExSot，計算根據(jù)兩種不同方法計算得到的顆粒估算量的比值R_Sot＝DPSot/ExSot，根據(jù)上述比值R_Sot，查詢顆粒含量比值對再生速率修正系數(shù)表格，獲取顆粒含量對再生速率的修正系數(shù)fac_Sot；對比圖6a和圖6b所示，雖然兩種情況下顆粒補集器11所補集的顆?？偭渴且粯拥?，但是通過壓差估算的顆粒量DPSot顯然是不一樣的，因此通過兩者的比值R_Sot就可以修正由于顆粒分布不均導致的主動再生速率的不一致。

對于計算車輛行駛里程對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)上次主動再生結束之后累計行駛的里程與理想狀態(tài)下需要觸發(fā)主動再生時的里程閾值比較，獲得里程百分比，查詢行駛里程百分比對再生速率修正表格，得到行駛里程對再生速率的修正系數(shù)；

對于計算車輛行駛時間對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)上次主動再生結束之后累計行駛的時間與理想狀態(tài)下需要觸發(fā)主動再生時的時間閾值比較，獲得行駛時間百分比，查詢行駛時間百分比對再生速率修正表格，得到行駛時間對再生速率的修正系數(shù)；

對于計算車輛累計油耗對再生速率修正系數(shù)的步驟來講，首先根據(jù)上次主動再生結束之后累計的油耗與理想狀態(tài)下需要觸發(fā)主動再生時的油耗閾值比較，獲得累計油耗的百分比，查詢累計油耗百分比對再生速率修正表格，得到車輛累計油耗對再生速率的修正系數(shù)。

最終的顆粒分布修正系數(shù)為上述四個修正系數(shù)的最小值。