DPF再生台架标定简介剖析.ppt

dpf再生台架标定简介,准备 台架测量点布置 dpf相关传感器线性标定，压差信号滤波和自学 dpf预处理，内部传感器布置 节气门激活条件 温度和压力模型 消声器/doc/中冷器压降系数 p3（涡前压力）估计，基于vgt位置和排气流量 充气效率，基于不同转速、发动机压比 doc入口温度估计，基于t3 doc出口温度估计，基于doc入口温度 dpf出口温度估计，基于doc出口温度 t3估计，不同转速/负荷经空燃比修正（修成标准空燃比25对 应温度即t3估计值）,1,-准备,台架测量点布置 涡前：p涡前排温传感器（t3）, 1 (t) ， 1(p) 涡后：1 (t) ， 1(p) doc入口：1 (t) ， 1(p) ，1 （排放取样）, 1 （烟度取样） doc出口(dpf入口)：压差高(1 p), t5传感器, 1 (t), 1( a/f), 1 （排放取样） 1 （烟度取样）, 1 doc中心温度 dpf出口：压差低 (1 p) ， 1 (t) ， 1(a/f) ， 1 （排放取样） ， 1 （烟度取 样） 压气机进口：进气流量温度传感器（amf+t1） ， 1(p) 压气机出口(中冷前)：1 (t) ， 1(p) 中冷后(节气门前)：1 (t) ， 1(p) 进气歧管(节气门后)：进气压力温度传感器（ tmap ），1 (t) ， 1(p) 1 (t)：k型热电偶； ， 1(p)：焊接背压管,2,-准备,dpf相关传感器线性标定，压差传感器信号滤波和自学习标定 排温传感器（t3 & t5）：,3,-准备,t3 & t5（圣斯莱特） 非线性传感器， 12位采样（5v=4095cnts）， ecu上拉电阻 rp = 1000 1、map标定： -40，170.2/(1000+170.2) 4095 -20，185.6/(1000+185.6) 4095 2、最大最小值标定： 最小温度：-42.5；最大温度：857.7 根据公式：rs=rl+r0 (1+ t+t)；=3.8285 103，=-5.85 103 最小：rs=rl+r0（1+3.8285（-42.5）+-5.85（-42.5）（-42.5）， 然后按上 述公式计算 对应的cnts； 最大：85rs=rl+r0（1+3.8285（-857.7）+-5.85（-857.7）（-857.7 ），然后按上述公式计算对应的cnts；,4,-准备,压差传感器(森萨塔)：10位采样(5v=1023cnts) 根据给出的传递函数:output(%vcc) = 0.8 x (p1-p2) + 10； cnts/1023*5/0.05=0.8*dp+10； dp=cnts*100/1023/0.8-10/0.8； 则scale=100/1023/0.8，offset=-10/0.8或10/0.8 进气压力、温度传感器（tmap）： pres range=44.8kpa350kpa；pres error=+-8.4kpa（-40，125） min=44.8-8.4=36.4；max=350+8.4=358.4 根据给出的传递函数：vout v = 0.2 * vs * 0.013106 * p 0.0872； p = kpa, vs = v，推出p=1/0.013106vout-0.0872/0.013106 因为ecu读到是adcnts，将adcnts转成vout，代入上式 p=(1/0.013106)(5/1023)adcnts-0.0872/0.013106 则： scale=(1/0.013106)(5/1023)；offset=0.0872/0.013106,5,-准备,dpf预处理，内部传感器布置。 预处理：入口温度500以上，6h。 （全速全负荷） 内部热偶布置：,6,-准备,布置示意图,7,整车布置： 康宁建议，可精简为1、2、8、12、10、11、17、18、2（备用）,-准备,注意： 1、具体布置点需进行实际测量，以计算温差； 2、dpf载体的目数/壁厚为300/13，孔径约1.1mm，为避免插入热电偶时 对涂层产生影响，故热电偶探头的直径不应大于0.8mm，且耐受温度至少 为1200； 3、为避免对入口端的气流分布产生影响，从而影响soot在 dpf内部的分 布，故需将热电偶从dpf出口端引入，为避免气流将其吹出，可适当地 将部分热电偶用铜丝固定； 4、dpf外表面热 电偶的布置，如4、5、11、13、18五个点，在该热电 偶布置点与dpf表面之间至少需有两个敞开的孔。,8,tc1,tc2,开孔,-准备,节气门激活条件标定 acm_thrtl_dpf_dmnd_min_apm,9,为避免因vgt、egr、节气门三者耦合控制，导致进气控制过于复杂出现问题。再生会首先禁用egr，而后根据气量需求控制vgt不起作用（position 5%）时才启用节气门，同时根据工况不同会对节气门开闭（100%为全开，默认）的位置做出限制，避免因测量、计算偏差等输出过小的节气门开度，阻碍进气影响正常运转，同时还要考虑空燃比不能太小（ 19.5，最小不能低于17）。,-准备,节气门激活条件标定,10,-温度和压力模型,消声器/doc/中冷器压降系数 主要参数： icv_exh_gas_muffler_const_apv icv_exh_gas_doc_dp_const1_apv icv_exh_gas_doc_dp_const2_apv acm_vgt_intercool_pres_drop_apv 试验方法： 全速全负荷运转15分钟以上，可以通过dti将vgt boost pressure demand降低 0.1 0.2bar，使dpf入口温度（t5）达到600度以上，同时涡前温度（t3）控制在 780度以内，确保dpf内的积碳燃烧彻底。 1、性能台架：倒拖，强制全关imv，禁止喷油。 耐久台架：控制油门最小在输出扭矩“0”附近。 热机，开启风机，发动机转速4200到750rpm，每隔200rpm，当doc前温度，dpf 前温度，dpf后温度依次降低且比较稳定时记录一组数据。 visu： 台架： ,11,-温度和压力模型,12,2、正常起动发动机，沿外特性线从4200rpm到750rpm之间运转，每隔200rpm，当 doc前温度，dpf前温度，dpf后温度依次降低且比较稳定时记录一组数据。 数据处理： 将visu和台架采集的数据，按固定格式整理到excel表中，运行matlab任亮 编辑的计算程序（muffler_doc.m）。数据可选择用1或2，再或者1+2，一般数据 越多覆盖的排气流量越全面，计算结果的可信度更高。不同的数据量需要对程序进 行相应修改。,-温度和压力模型,p3（涡前压力）估计，基于vgt位置和涡轮排气流量 p3估计=acm_p3_turb_pres_ratio_apm*p4估计，其中， p4估计（in_doc_pres_in）=大气压力+消声器压降+dpf压降+doc压降 acm_p3_turb_pres_ratio_apm是涡轮前后压比，即扩压比； acm_p3_turb_pres_ratio_apm相关逻辑及标定方法，详见turbine modle.xls engine speed=【1000，1500，2000，3000，4000】rpm vgt pos=【5，10，20，30，40，50，60，70，80，90，95】%,13,-温度和压力模型,充气效率，基于不同转速、发动机压比 标完p3估计，也就是有了p3估计后再标充气效率：acm_volum_efficiency_apm 采集数据（关掉egr）尽量多的覆盖engine_pressure_ratio和engine_cycle_speed 记录转速、扭矩、p3、p2、t2、amf 数据处理是通过一个软件（类似autocal的计算工具）利用它可以直接生成整map。 没有该软件，可以通过采集的大量数据手算填表：（参见turbine modle.xls 第ad列给出 的公式），充气效率=实际进气量 (inlet_air_flow ，g/s)/理想状态进气量,14,-温度和压力模型,15,doc入口温度估计，基于t3 t4=t3-汽缸到涡轮入口的散热-涡轮温度降-涡轮出口到doc入口的散热，其中， 1、汽缸到涡轮入口的散热： icv_turb_in_surface_apv 2、涡轮出口到doc入口的散热： icv_turb_out_surface_apv 根据数模或实际相关尺寸计算以上两个表面积。 3、涡轮温度降系数 icv_turb_comp_coeff_apm，求算公式参见turbine modle.xls 第al列 icv_turb_comp_filter_apm,-温度和压力模型,16,doc出口温度估计，基于doc入口温度 doc相当一个温度的滤波器，滤波系数一般在整车上标 icv_doc_temp_out_est_k_apm icv_doc_temp_bed_est_k_apv dpf出口温度估计，基于doc出口温度 dpf相当一个温度的滤波器，滤波系数一般在整车上标 icv_dpf_temp_out_est_k_apm t3估计，不同转速/负荷经标准空燃比修正 可以利用调再生采集的数据（一组常态一组再生），分别整理，打开matlab运行 t3_map_corr.m 常态：icv_t3_temp_est_apm；icv_t3_temp_est2_apm； 再生：icv_t3_temp_est_hup_apm；icv_t3_temp_est_rgn_apm icv_t3_temp_est_af_corr_apm（借用），空燃比修正 t3估计值主要用于t3传感器诊断，故障时的替代值,dpf再生台架标定简介,碳载量估计 排气密度，动态粘度和体积流量 空载dpf背压特性系数 基于压差的碳载量估计 基于模型的碳载量估计 性能补偿 基于t3的最大扭矩补偿（保护涡轮） mbt（变化转速、负荷最大输出扭矩对应正时）及补偿 开启节气门致泵气损失的扭矩补偿 回怠速试验（确定最大碳载量）,17,- -碳载量估计,排气密度，动态粘度和体积流量 动态粘度=icv_exh_gas_dyn_visc_apm（借用） 排气密度=3.443*(dpf_pres_in+env_pres)/(dpf_temp_out+273) 其中：dpf_pres_in+env_pres是dpf入口绝对压力 dpf_temp_out+273是dpf出口温度 体积流量=质量流量排气密度(in_exh_mass_flow,in_exh_vol_flow),18,- -碳载量估计,空载dpf背压特性系数 根据排气密度、动态粘度、体积流量对应背压特性标定。 pfilter=p clean filter+psoot =（a1+a1）*dyn_visc*vol_flow+a2*density*vol_flow2+a3* dyn_visc*vol_flow 其中：a1=0(灰分自学习系数) a3=0（不同碳载量的系数） a1=p_t_dpf_soot_index_const1_apv（空载） a2=p_t_dpf_soot_index_const2_apv（空载） 试验方法： 热机，开启风机，关掉egr，全速全负荷运转15分钟以上，将dpf内的积碳 彻底烧掉（如果标了再生，可以选择低转速工况手动激活再生）。控制油门最小在 输出扭矩“0”附，通过dti_idle_speed_dmnd/sumb_apv控制转速从4200rpm 到750rpm，每隔200rpm记录一组数据，特别是排气质量流，压差传感器输出， dpf前、后温度及压力。,19,- -碳载量估计,空载dpf背压特性系数 数据处理： 将visu和台架采集的数据，按固定格式整理到excel表中，打开matlab运行 编辑的计算程序（ clean_filter.m ）,20,- -碳载量估计,21,基于压差的碳载量估计 不同碳载量对应的标准背压，即soot index，单纯由积炭产生的背压 1、碳颗粒的累积（soot loading） 选择一个工况使得dpf温度较低（被动再生烧掉的碳少），同时尽量多冒烟（可 以通过dti_egr_pos_dmnd/sumb_apv或者减小进气需求量增大egr开度 注意a/f不宜太小，17），最好可以接上烟度仪根据实测烟度估算碳烟质量，以 便更好的把握运转时间，得到需求的碳载量。 最大碳累积量：6g/l10g/l 之间。（该值以drop to idle试验结果为准，在进 行该试验之前，康宁建议最好控制在6g/l以下，实际标定按8g/l做的，3l则为 24g）注：累积不超过最大碳载量，则最大做到24g即可。 2、称量（热重） 将dpf拆下来，待dpf床层温度（内部测温点2位置）降至200（120以上均 可，自定义）迅速称量。注：尽量保持dpf表面清洁，确保称量一致性，电子天 平的可读性不高于0.1g。 3、背压特性线 将dpf装回，试验方法及数据处理同空载背压特性（soot_index.m，以空载特性 数据为基础）,- -碳载量估计,22,不同碳载量2g、4g、6g24g，求得对应soot index，拟合,soot index,soot mass,- -碳载量估计,23,根据拟合公式计算并填表： p_t_dpf_soot_mass/mass2_apm,x：soot index,y：碳颗粒占载体通道长度的百分比，9025随灰分填充逐渐缩短,- -碳载量估计,24,基于模型的碳载量估计（简易模型）参见engine out soot flow.xls map（speed/load）+p_t_dpf_soot_afr_corr_apm） map（speed/load）=发动机出口总碳量-被o2氧化的碳量-被no2氧化的碳量 avl483烟度计：测量碳烟质量浓度 空燃比测量仪：监测o2含量 被o2氧化的速率： p_t_dpf_soot_o2_burn_rate_apm no2氧化的速率： p_t_dpf_soot_no2_burn_rate_apm,- -性能补偿,25,基于t3的最大扭矩补偿（保护涡轮） t_d_max_torque_turbo_used_apv=true t_d_max_torque_turbo_apm,- -性能补偿,26,mbt（变化转速、负荷最大输出扭矩对应正时） fqd_main_fuel_timing_corr_apm，对主喷油量的修正系数 itd_main_timing_dmnd_mbt_apm 关掉egr，采用恒转调位方式，定转速油门（即指示扭矩）。以50nm，200rpm 为间隔选取工况点，前后调节正时（步长在3度以内），找到最高输出扭矩对应 正时并记录该正时（mbt_map），注意涡前温度应控制在780度内，缸压控制 在160bar以内。然后，以该正时为基准开始推正时并进行相应油量补偿，通过系 数对主喷油量进行补偿（corr_apm）,-性能补偿,泵气损失，用于节气门作用时进行扭矩补偿 参见turbine modle.xls 逻辑图。t_d_pumping_torque_apm 试验方法： 1、关掉egr，全速全负荷烧空dpf，采用恒转调位方式，定转速油门（即指示扭矩）。 2、自1000rpm至4000rpm以200rpm为间隔选取工况点，调节油门至输出扭矩为50nm， 通过dti_vgt_position_dmnd_apv/ dti_vgt_position_subm_apv设定vgt位置 为0%，通过dti_thrtl_output_dmnd_apv / dti_thrtl_output_subm_apv设 throttle位置开度为100%， 90%，80%，70%，60%，50%，40%，30%，20%，15%， 13%，11%，9%，7%，5%，记录测功机对应输出扭矩和以下参数： in_engine_cycle_speed；t_d_indicated_torque；in_thrtl_feedback_position acm_p3_pressure_estimation；in_intake_manifold_pressure； t_d_exh_minus_intk_pres （将acm_egr_thrtl_drive_duty_cycle，in_throttle_feedback，in_doc_press_in， acm_thrtl_management_state，in_boost_pressure添加到screen文件中） 泵气损失，直接补偿指示扭矩，继而修正主喷油量。,27,dpf再生台架标定简介,再生调度 请求再生允许和结束条件 再生使能条件（再生过程要始终满足） 再生过程管理 再生状态转换，中断和再次使能的条件 再生控制 两阶段再生温度目标 heatup：temp_doc_in temp_doc_light_off (280 to 320c) soot oxidation/regeneration：580 ，620 降低气量需求，vgt和节气门控制 推后主喷正时 后喷1和后喷2油量及正时需求 降低轨压需求 机油稀释率测试,28,- -再生调度,29,再生允许条件标定： 主要参数： p_t_dpf_min_run_time_apm p_t_dpf_enbl_gear_ratio_apv p_t_dpf_enbl_ min_ p_t_dpf_rgn_stop_ p_t_dpf_egr_enable_inhibit_apv p_t_dpf_thrtl_enable_inhibit_apv p_t_dpf_reduc_trq_inhibit_apv p_t_dpf_t5_low_overrun_apv p_t_dpf_trq_low_overrun_apv p_t_dpf_trq_overrun_apv,- -再生调度,30,开始再生的限值条件 1、估计的碳载量 p_t_dpf_soot_regen_trig_thr_apm 和 发动机出口总碳量 p_t_dpf_soot_regen_min_sint_apv 或 模型计算的碳载量 p_t_dpf_soot_regen_model_thr_apm 和 发动机出口总碳量 p_t_dpf_soot_regen_min_sint_apv（这个条件是为 了避免频繁激活再生） 2、发动机出口总碳量 p_t_dpf_soot_regen_max_sint_apv 停止再生的限值条件 估计碳载量p_t_dpf_max_soot_load_regen_apv 和 模型计算的碳载量p_t_dpf_model_max_soot_load_apv 和 估计碳载量 p_t_dpf_max2_soot_load_regen_apv 再生中断、再次使能条件 heatup阶段：doc入口温度（temp_doc_in） doc起燃温度 temp_doc_light_off） 280 到320c，如果排温在要求的时间达不到上述温 度，则认为再生失败，随之将开启一个计数器，计时超过 p_t_dpf_low_temp_reenab_time_apm 中标定的时间，再生将再次使能。,- -再生调度,31,再生过程管理： 主要参数： p_t_dpf_max_time_in_regen_apv p_t_dpf_max_cumul_time_regen_apv p_t_dpf_max_time_in_regen_1_apv p_t_dpf_doc_heat_up_max_tim_apv p_t_dpf_doc_light_off_temp_apv p_t_dpf_regen_min_doc_tout_apv p_t_dpf_reg_lo_temp_max_tim_apv p_t_dpf_low_temp_reenab_time_apm,- -再生控制,32,两阶段再生温度目标 a)再生分两阶段以精确控制温度，一般第一阶段后喷使得dpf入口最高温度控 制在570-580、第二阶段使得最高温度控制在620 b)氧含量 5%，空燃比 19.5,- -再生控制,33,用于后喷油量控制的再生目标温度标定： 主要参数： p_t_dpf_temperature_governor_apv p_t_dpf_tmpgov_enable_inhib_apv p_t_dpf_speed_governor_min_apv p_t_dpf_tmpgov_lead_temp_apm p_t_dpf_tmpgov_actv_thr_low_apv p_t_dpf_rel_tp_gov_rgn_offst_apm p_t_dpf_temp_gov_rgn_offset_apm fqd_post1_temp_ctrl_type_apv fqd_post2_temp_ctrl_type_apv,- -再生控制,34,轨压需求标定： rpd_dpf_railp_demand_apm 预喷需求标定： fqd_pilot1_fuel_dmnd_heatup_apm fqd_pilot1_fuel_dmnd_regen_apm itd_pilot1_dsep_dmnd_heatup_apm itd_pilot1_dsep_dmnd_regen_apm fqd_pilot2_fuel_dmnd_heatup_apm fqd_pilot2_fuel_dmnd_regen_apm itd_pilot2_dsep_dmnd_heatup_apm itd_pilot2_dsep_dmnd_regen_apm 主喷正时需求标定以推后主喷正时： itd_main_timing_dpfr_heat_up_apm itd_main_timing_dpfr_no_post_apm itd_main_timing_dpfr_post_apm,- -再生控制,35,进气量需求标定以降低增压压力： acm_air_dpf_dmnd_heatup_apm acm_air_dpf_dmnd_heatup_mult_apm acm_air_dpf_dmnd_regen_apm acm_air_dpf_dmnd_regen_mult_apm acm_vgt_cpf_boost_ff_apm 后喷1/后喷2油量与正时标定： fqd_post1_fuel_dpf_heat_up_apm fqd_post1_fuel_dpf_regen_apm fqd_post1_fuel_dpf_regen2_apm itd_post1_timing_dpf_heat_up_apm itd_post1_timing_dpf_regen_apm fqd_post2_fuel_dpf_heat_up_apm fqd_post2_fuel_dpf_regen_apm fqd_post2_fuel_dpf_regen2_apm itd_post2_timing_dpf_heat_up_apm itd_post2_