作者 l  小軌 

來(lái)源 l 共軌之家（ID：gongguizhijia）

共軌導(dǎo)讀

距離國(guó)六法規(guī)施行還有100多天，根據(jù)國(guó)六的排放法規(guī)，DPF將成為后處理的系統(tǒng)的必備，本期小軌將對(duì)DPF的控制和工作邏輯做深入講解。

對(duì)于國(guó)六重卡車型，“DPM+DPF”系統(tǒng)已經(jīng)成為標(biāo)配。通過下面的視頻我們可以了解一下“DPM+DPF”系統(tǒng)在國(guó)六后處理中作用。

對(duì)于DPM系統(tǒng)具體部件和作用詳見鏈接《博世“國(guó)六”DPM+DPF系統(tǒng)及部件介紹》。

“DPM+DPF”系統(tǒng)的一個(gè)完整的再生循環(huán)包括碳煙加載、再生請(qǐng)求、請(qǐng)求允許、再生油量計(jì)算、噴射系統(tǒng)響應(yīng)和燃油噴射。

碳煙加載

在國(guó)六系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)原始排放的PM并不能夠被測(cè)量，所以在國(guó)六系統(tǒng)中，DPF積累的碳煙都是采用模型值來(lái)計(jì)算的。

DPF的碳煙累計(jì)最初常用車輛行駛里程、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間、固定排氣背壓限值等決定。但是在國(guó)六系統(tǒng)中主要采用DPF排氣背壓模型和碳煙累計(jì)模型來(lái)計(jì)算碳煙的加載量。

1.1 

碳煙累計(jì)的過程

整個(gè)捕集過程可以分為3個(gè)階段：深床捕集階段、深床捕集向碳煙層捕集的過度階段和碳煙層捕集階段。 

捕集過程的初期，DPF載體壁面沒有顆粒物的累積，因此排氣流經(jīng)DPF，首先會(huì)在載體的微小孔隙中被捕集，該階段為深床捕集，如①所示。載體微小空隙被顆粒物填滿后，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行深床捕集，將開始向碳煙層捕集發(fā)展，如②所示，該階段顆粒物開始在空隙附近聚集并向周圍擴(kuò)展，在局部位置形成碳煙層，如③所示。當(dāng)DPF載體壁面累積的顆粒物形成濾餅，將通道壁面全部覆蓋住時(shí)，進(jìn)入碳煙層捕集階段，如④所示。

在國(guó)六階段通常使用煙度模型來(lái)判定是否需要再生，即通過模型計(jì)算當(dāng)DPF內(nèi)積累到了一定量的PM時(shí)，ECU/DCU控制DPM進(jìn)行再生。

1.2 

碳煙累計(jì)模型

在國(guó)六系統(tǒng)中主要采用DPF排氣背壓模型和碳煙累計(jì)模型來(lái)計(jì)算碳煙的加載量。

1.2.1  背壓碳載量模型

排氣流過DPF形成壓力損失和排氣體積流量可以通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M計(jì)算出碳載量。

由上圖可發(fā)現(xiàn)，碳載量一定，排氣體積流量與DPF壓降成線性關(guān)系，不同碳載量下只是斜率的差異。可知當(dāng)碳載量一定，DPF的壓差與排氣體積流量之間大致呈線性關(guān)系?；贒PF壓差與排氣體積流量之間的線性關(guān)系，提出了流阻的概念，定義DPF流阻為R（在部分廠家數(shù)據(jù)流中有顯示）。

1.2.2  碳載量累計(jì)計(jì)算模型

DPF加載和再生過程中，除了對(duì)顆粒物的物理捕集，內(nèi)部還會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，影響碳載量。DPF碳載量的變化，主要包括三部分，一是對(duì)尾氣中顆粒物的捕集，使得碳載量增加； 二是NO₂對(duì)顆粒物的氧化，使得碳載量減小，三是O₂對(duì)顆粒物的氧化， 使得碳載量減小。

碳載量理論計(jì)算的主要思路，是將DPF的加載過程進(jìn)行離散化求和。將△t作為單位時(shí)間，△t內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況視為不變，讀取△t時(shí)刻，發(fā)動(dòng)機(jī)的工況、油耗、排氣流量，根據(jù)排放萬(wàn)有特性曲線，確定△t 時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物的原排量，根據(jù)DOC 、DPF前后排溫和載體基本參數(shù)，確定O₂ 和NO₂對(duì)顆粒物的氧化量， 求出△t 時(shí)間碳載量的變化量，最后通過對(duì)時(shí)間的積分得到DPF碳載量。

目前，主流廠家都采用第二種方式進(jìn)行碳累計(jì)的計(jì)算。

再生請(qǐng)求

DPF再生過程中若出現(xiàn)溫度過高或溫度梯度過大，都可能會(huì)導(dǎo)致DPF燒融或斷裂損壞。因此需對(duì)DPF的再生條件進(jìn)行控制，讓DPF在合理的時(shí)機(jī)進(jìn)行再生。

載碳量的選擇：過高的碳載量會(huì)造成排氣背壓過高，再生反應(yīng)劇烈，導(dǎo)致DPF再生過熱，而碳載量較低時(shí)再生效率低，會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

有些故障碼報(bào)出會(huì)切斷再生請(qǐng)求，如燃油系統(tǒng)故障，節(jié)氣門故障和會(huì)導(dǎo)致SCR系統(tǒng)無(wú)法工作的故障。

再生請(qǐng)求允許條件

當(dāng)碳載量達(dá)到一定值時(shí)，進(jìn)入再生請(qǐng)求允許條件；需要DOC入口溫度達(dá)到250℃以上且水溫高于60℃（不同的項(xiàng)目會(huì)有所不同）。

若再生期間，車輛行駛到長(zhǎng)下坡路況，從而導(dǎo)致DOC入口溫度低于250℃或水溫低于60℃，會(huì)導(dǎo)致再生請(qǐng)求允許條件中斷，進(jìn)而推出再生。

再生油量的計(jì)算

再生油量的計(jì)算如下如：

其中公式含義如下：

●T_{4_EDC}為DOC入口傳感器溫度；                   

●T_4Adp為DOC載體入口的模型溫度；

●T_{5_EDC}為目標(biāo)控制溫度, 例620度；                

●T_des為DOC載體出口的模型溫度ETCtl_tDeCatDsMdl_MAP；

●m_exh為廢氣流量；

噴射系統(tǒng)的響應(yīng)和噴射燃油

當(dāng)系統(tǒng)測(cè)試階段完成(system test)后，且沒有影響DPM的故障被檢測(cè)到，則再生噴射系統(tǒng)響應(yīng)完成，系統(tǒng)進(jìn)入噴射燃油階段。

若系統(tǒng)測(cè)試（system test）無(wú)法通過或DPM系統(tǒng)發(fā)生故障則噴射系統(tǒng)響應(yīng)中斷，噴射停止。

實(shí)際再生操作

上面的5步為在ECU軟件中的再生邏輯，對(duì)于我們售后服務(wù)而言比較抽象，下面我們結(jié)合整車和售后實(shí)際給大家講講DPF的再生操作。

再生分為主動(dòng)再生、服務(wù)再生和被動(dòng)再生，其中主動(dòng)再生又分為行車再生和駐車再生。進(jìn)入主動(dòng)和服務(wù)再生的條件如下：

●再生沒有鎖定；

●碳煙質(zhì)量大于3.5g/L（不同的項(xiàng)目有所不同）；

●沒有DPF或發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)故障；

●DOC前端溫度大于250℃，DPF前端溫度大于120℃；

●蓄電池電壓充足。

注：對(duì)于不同的廠家其具體數(shù)值和項(xiàng)目有所差異。

被動(dòng)再生是時(shí)時(shí)進(jìn)行的，是NO₂和O₂對(duì)顆粒物的氧化，兩者都可以是碳載量減小。 

6.1 

主動(dòng)再生

主動(dòng)再生分為行車再生和駐車再生，兩者觸發(fā)的碳載量限值和進(jìn)入方式不一樣，可以用儀表上的再生指示燈來(lái)區(qū)分。

同時(shí)在駕駛室里安裝有DPF再生操作指示燈，對(duì)于不同的車型，其亮燈方式也會(huì)不同。

DPF再生指示燈

DPF燈黃色常亮，儀表顯示正在駐車再生或行車再生，表示車輛正在駐車再生或行車再生；其中行車再生為車輛行駛過程中自動(dòng)觸發(fā)，無(wú)需司機(jī)進(jìn)行其他操作。

黃色DPF燈閃亮，提示需要駐車再生，司機(jī)將車輛停到安全地方（可根據(jù)實(shí)際情況選擇再生，仍可繼續(xù)運(yùn)行10h），按下再生開關(guān)，進(jìn)入駐車再生階段，此階段大約持續(xù)40分鐘。

注：駐車再生未完成，切忌關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)；若關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，會(huì)導(dǎo)致DPF高溫，進(jìn)而導(dǎo)致DPF損壞。

DPF再生開關(guān)，達(dá)到駐車在生條件，按下再生開關(guān)，進(jìn)入駐車再生，達(dá)不到駐車再生條件，按下開關(guān)無(wú)反應(yīng)。

儀表顯示碳載量為當(dāng)前碳載量百分比，當(dāng)碳載量為100%時(shí)，用戶無(wú)需操作，車輛運(yùn)行過程中達(dá)到要求，自動(dòng)進(jìn)入行車在生階段。

6.2

服務(wù)再生

當(dāng)碳載量高于一定值時(shí)，服務(wù)再生指示燈點(diǎn)亮，駐車在生和行車再生均無(wú)法進(jìn)行，需要服務(wù)站進(jìn)行高壓沖洗；服務(wù)再生是一種針對(duì)用戶不正常使用的替代再生方式。例如:司機(jī)長(zhǎng)期使用再生禁止導(dǎo)致行車再生無(wú)法進(jìn)行，容易造成碳載量過高。

同時(shí)在駕駛室里安裝有DPF再生操作指示燈，對(duì)于不同的車型，其亮燈方式也會(huì)不同。

6.3

禁止再生 

當(dāng)再生過程出現(xiàn)排氣管漏煙或DPM單元漏液，則需要按下DPM再生禁止開關(guān)，此時(shí)DPF再生禁止燈會(huì)點(diǎn)亮，再生會(huì)被臨時(shí)禁止；維修完成后，再次按下DPF再生禁止開關(guān)，此時(shí)燈會(huì)熄滅，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)再次觸發(fā)駐車再生。DPF在生禁止開關(guān)，按下此開關(guān)，再生暫時(shí)被禁止，再次按下，禁止?fàn)顟B(tài)解除。