[发明专利]一种微粒捕集器微粒加载量计算方法及其装置

权利要求书

1.一种微粒捕集器微粒加载量计算方法，其特征在于：判断微粒沉积层佩克莱数，ECU实时记录从上一次再生结束之后的空气质量流量、燃油消耗率、微粒捕集器前后端温度、氧含量信号，据此计算从上一次再生结束至当前时刻的孔道内渗流速度u_w信号，将其对时间积分求取平均值，求出特征渗流速度，同时结合该段时间内发动机的工况信息，估算原始微粒平均直径d_primary以及微粒聚合扩散系数D_p，根据佩克莱数计算公式求取微粒实际沉积过程中的佩克莱数：Pe＝u_w·d_primary/D_p；

微粒沉积层微观参数计算，利用计算流体力学仿真工具，计算特定微粒捕集器孔道尺寸下，不同入口气流佩克莱数对应的微粒无晶格有轨沉积孔隙率，共进行n个样本点仿真(n＝10)，得到原始数据点(Pe_i，ε_i)_i＝1,2…m，作为训练样本，ε＝A·Pe^-B+C作为学习准则，以使取得最小值作为评价标准，任意选取一组初始参数向量(A₀,B₀,C₀)，采用梯度下降法则对参数向量进行更新，即其中φ表示梯度常数，用来表征迭代收敛的速度，对初始参数向量进行迭代，一直到参数向量收敛，收敛标准以J值的变化量在两次迭代后在规定范围内为准，得到微粒层孔隙率与佩克莱数的函数关系式：ε＝A·Pe^-B+C，将微粒沉积过程中的佩克莱数Pe代入，求得微粒层孔隙率ε，微粒层的渗透率其中函数f(ε)的具体形式为f(ε)＝2[2-1.8·(1-ε)^1/3-ε-0.2·(1-ε)²]/[9·(1-ε)]，SCF为斯托克斯-康宁汉姆系数，可以表示为SCF＝1+Kn(1.257+0.4e^-1.1/Kn)，Kn＝2λ/d_aggregate为聚合克努森数，式中λ为发动机尾气气体分子平均自由程，d_aggregate为微粒平均聚合直径，至此，微粒层的微观参数孔隙率ε与渗透率k_soot由计算得到；

根据压降反推微粒沉积厚度与微粒加载量，ECU接收微粒捕集器前端温度传感器信号，并用微粒捕集器后端的温度传感器信号对其进行修正，得到当前时刻微粒捕集器前端的准确温度，同时接收进气道空气传感器与燃油消耗率信号得到尾气质量流量，并用氧传感器信号对其就行修正，结合温度信号，计算出发动机尾气的体积流量Q，与此同时压差传感器将微粒捕集器两端的压差信号ΔP发送给ECU，微粒滤饼沉积状态下微粒捕集器两端的理论压降模型可以表示为：模型中孔道几何参数、尾气特征参数、载体两端压降、微粒层渗透率已知，可以顺利求解孔道内的微粒层厚度w，微粒沉积厚度与微粒捕集器内微粒加载质量m_soot的函数关系可以表示为其中微粒层加载密度ρ_soot＝ρ_solid·(1-ε)，进而求得当前时刻微粒捕集器中加载的微粒质量m_soot，计算公式中，μ表示发动机尾气动力粘度，Q表示尾气体积流量，V_trap表示微粒捕集器容积，а表示过滤体孔道宽度，w_s表示过滤壁面厚度，k_w表示过滤壁面渗透率，k_soot表示微粒层渗透率，F表示发动机尾气与孔道壁面摩擦系数，L表示过滤孔道长度，N_cells表示微粒捕集器孔道数目，ρ_soot表示微粒加载密度，ρ_solid表示固体碳烟本征密度。