我國汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,汽車擁有量也急速上升,然而,汽車尾氣也造成了空氣污染。其中,微粒(PM)是柴油機(jī)排氣的主要污染物之一,容易對空氣、對人體健康造成巨大危害。柴油機(jī)微粒捕集器(DPF,Diesel Particulate Filter)是用于降低排氣微粒最有效的手段。當(dāng)DPF內(nèi)積累了一定量的PM,需要對其進(jìn)行再生。而主動再生方式的關(guān)鍵技術(shù)在于DPF的碳載量估算,以及再生溫度控制。利用DPF臺架試驗(yàn)的數(shù)據(jù),分析了穩(wěn)態(tài)工況下,DPF兩端壓差、排氣體積流量、以及碳載量之間的聯(lián)系,得到了碳煙加載特性。而在WHTC瞬態(tài)工況下,DPF兩端壓差呈現(xiàn)出一種快速波動的狀態(tài),并且碳載量越高,所對應(yīng)的DPF壓差越大�；跉饬髋c電流的相似性,以及對排氣進(jìn)行流體力學(xué)的理論分析,建立了DPF等效電路模型。在MATLAB/Simulink軟件中搭建模型,并基于WHTC工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)辨識,得到了參數(shù)與碳載量之間的關(guān)系,從而得到了WHTC工況下碳載量隨時間的變化結(jié)果。最終將DPF壓差的仿真值與試驗(yàn)值進(jìn)行對比,驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。使用雙卡爾曼濾波進(jìn)行WHTC工況下的碳載量估算。利用傳感器測得的DPF兩端壓差、排氣體積流量和排氣溫度,能夠同時估計系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù),再根據(jù)參數(shù)與碳載量之間的關(guān)系得到碳載量值。在仿真初始值準(zhǔn)確的情況下,當(dāng)達(dá)到4g/L的再生時機(jī)時,相對于試驗(yàn)值,誤差為0.2g/L,即5%。在仿真的初始值不準(zhǔn)確的情況下,低、中碳載量下所需的收斂時間為500s左右,高碳載量下所需的收斂時間為900s左右。使用雙H無窮濾波進(jìn)行WHTC工況下的碳載量估算。該方法與雙卡爾曼濾波最大的不同點(diǎn)在于對于模型精度要求不高、不要求噪聲的統(tǒng)計特性已知、以及能夠最小化最大誤差,這些特性使得雙H無窮濾波更具優(yōu)越性。在仿真初始值準(zhǔn)確的情況下,當(dāng)達(dá)到4g/L的再生時機(jī)時,相對于試驗(yàn)值,誤差為0.16g/L,即4%。在仿真初始值不準(zhǔn)確的情況下,低碳載量下收斂速度快于雙卡爾曼濾波,中、高碳載量下所需的收斂時間與雙卡爾曼濾波相當(dāng)�？傮w體現(xiàn)出更高的魯棒性。當(dāng)DPF內(nèi)碳載量達(dá)到一定值,需要進(jìn)行再生,主動再生要求排氣溫度達(dá)到微粒燃點(diǎn)。本文針對使用DOC的升溫系統(tǒng),進(jìn)行了DPF主動再生起燃溫度的控制。使用反饋線性化控制,控制DOC入口的噴油濃度,使DOC出口排氣溫度達(dá)到了650℃,得到在DOC入口溫度為250℃,空速為60000h-1的工況下,穩(wěn)定后,DOC入口噴油濃度為1950至2000ppm左右,并且DOC出口的濃度為200ppm,不造成二次污染。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK421.5
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 柴油機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其排放
    1.2 柴油機(jī)排放法規(guī)的發(fā)展
    1.3 柴油機(jī)排放控制技術(shù)路線
    1.4 柴油機(jī)微粒捕集器簡介
    1.5 碳載量估算研究現(xiàn)狀
    1.6 本文主要研究內(nèi)容
        1.6.1 研究目標(biāo)
        1.6.2 研究內(nèi)容
        1.6.3 研究方法及技術(shù)路線
        1.6.4 創(chuàng)新性
第2章 試驗(yàn)分析
    2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)
    2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
第3章 建模及參數(shù)辨識
    3.1 等效電路模型的建立
    3.2 模型參數(shù)辨識
    3.3 本章小結(jié)
第4章 雙卡爾曼濾波碳載量估算
    4.1 雙卡爾曼濾波估算推導(dǎo)
    4.2 雙卡爾曼濾波試驗(yàn)驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
第5章 雙H無窮濾波碳載量估算
    5.1 雙H無窮濾波估算推導(dǎo)
    5.2 雙H無窮濾波試驗(yàn)驗(yàn)證
    5.3 兩種方法對比
    5.4 本章小結(jié)
第6章 DPF主動再生起燃溫度控制
    6.1 系統(tǒng)模型的建立
    6.2 反饋線性化控制
    6.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2872752