[發明專利]一種微粒捕集器微粒加載量計算方法及其裝置

有效

• 申請號: 201711327043.0
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108194168B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 龔金科;劉偉強;劉冠麟;李炯
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F01N3/023
• 分類號: F01N3/023;F02D41/02;G06F30/20
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1.一種微粒捕集器微粒加載量計算方法，其特征在于：判斷微粒沉積層佩克萊數，ECU實時記錄從上一次再生結束之后的空氣質量流量、燃油消耗率、微粒捕集器前后端溫度、氧含量信號，據此計算從上一次再生結束至當前時刻的孔道內滲流速度u_w信號，將其對時間積分求取平均值，求出特征滲流速度，同時結合該段時間內發動機的工況信息，估算原始微粒平均直徑d_primary以及微粒聚合擴散系數D_p，根據佩克萊數計算公式求取微粒實際沉積過程中的佩克萊數：Pe＝u_w·d_primary/D_p；

微粒沉積層微觀參數計算，利用計算流體力學仿真工具，計算特定微粒捕集器孔道尺寸下，不同入口氣流佩克萊數對應的微粒無晶格有軌沉積孔隙率，共進行n個樣本點仿真(n＝10)，得到原始數據點(Pe_i，ε_i)_i＝1,2…m，作為訓練樣本，ε＝A·Pe^-B+C作為學習準則，以使取得最小值作為評價標準，任意選取一組初始參數向量(A₀,B₀,C₀)，采用梯度下降法則對參數向量進行更新，即其中φ表示梯度常數，用來表征迭代收斂的速度，對初始參數向量進行迭代，一直到參數向量收斂，收斂標準以J值的變化量在兩次迭代后在規定范圍內為準，得到微粒層孔隙率與佩克萊數的函數關系式：ε＝A·Pe^-B+C，將微粒沉積過程中的佩克萊數Pe代入，求得微粒層孔隙率ε，微粒層的滲透率其中函數f(ε)的具體形式為f(ε)＝2[2-1.8·(1-ε)^1/3-ε-0.2·(1-ε)²]/[9·(1-ε)]，SCF為斯托克斯-康寧漢姆系數，可以表示為SCF＝1+Kn(1.257+0.4e^-1.1/Kn)，Kn＝2λ/d_aggregate為聚合克努森數，式中λ為發動機尾氣氣體分子平均自由程，d_aggregate為微粒平均聚合直徑，至此，微粒層的微觀參數孔隙率ε與滲透率k_soot由計算得到；

根據壓降反推微粒沉積厚度與微粒加載量，ECU接收微粒捕集器前端溫度傳感器信號，并用微粒捕集器后端的溫度傳感器信號對其進行修正，得到當前時刻微粒捕集器前端的準確溫度，同時接收進氣道空氣傳感器與燃油消耗率信號得到尾氣質量流量，并用氧傳感器信號對其就行修正，結合溫度信號，計算出發動機尾氣的體積流量Q，與此同時壓差傳感器將微粒捕集器兩端的壓差信號ΔP發送給ECU，微粒濾餅沉積狀態下微粒捕集器兩端的理論壓降模型可以表示為：模型中孔道幾何參數、尾氣特征參數、載體兩端壓降、微粒層滲透率已知，可以順利求解孔道內的微粒層厚度w，微粒沉積厚度與微粒捕集器內微粒加載質量m_soot的函數關系可以表示為其中微粒層加載密度ρ_soot＝ρ_solid·(1-ε)，進而求得當前時刻微粒捕集器中加載的微粒質量m_soot，計算公式中，μ表示發動機尾氣動力粘度，Q表示尾氣體積流量，V_trap表示微粒捕集器容積，а表示過濾體孔道寬度，w_s表示過濾壁面厚度，k_w表示過濾壁面滲透率，k_soot表示微粒層滲透率，F表示發動機尾氣與孔道壁面摩擦系數，L表示過濾孔道長度，N_cells表示微粒捕集器孔道數目，ρ_soot表示微粒加載密度，ρ_solid表示固體碳煙本征密度。