汽油機微粒過濾器的控制策略

汽油機微粒過濾器的控制策略

與進氣歧管端口噴射技術相比，缸內直噴技術有利于改善汽油機的燃油經濟性，從而降低CO2排放。但是，缸內直噴技術是將汽油直接注入燃燒室中，汽油與空氣的混合時間較短，形成的非均質可燃混合氣燃燒時會產生較多的碳煙微粒。為了減少碳煙微粒的排放，使采用缸內直噴技術的汽油機滿足歐6排放法規要求，采用了類似于柴油微粒過濾器（DPF）的汽油微粒過濾器（GPF）對汽油機排放進行處理。由于柴油機與汽油機的運行工況不完全相同，因而需要針對GPF開發出專門的控制策略。

GPF工作時，其內部濾芯吸附排放中的碳煙顆粒，當吸附的碳煙顆粒量達到一定程度后，需要進行碳煙顆粒清除，實現GPF再生。對碳煙顆粒進行清除的主要措施是對GPF進行加熱，使碳煙顆粒燃燒而實現被清除。實現碳煙顆粒燃燒，需要使汽油機排放溫度達到550℃，而汽油機在所有運行工況下的排放不能完全達到該溫度，因此GPF控制策略需要增加輔助加熱系統。此外，只有當濾芯吸附的碳煙顆粒達到一定閾值時，才能進行燃燒清除，且需要保證燃燒清除時，GPF基板不出現熔化，因而GPF控制策略還需要能提供碳煙顆粒量估計和具有GPF再生保護功能。

在實現GPF輔助加熱功能時，需要通過延長點火延遲、推遲汽油機缸內燃燒開始時間，來實現排氣溫度提高。對碳煙顆粒量估計時，基于建立的碳煙顆粒生成開環模型和傳感器測量的缸內壓力實現。實現GPF再生保護功能時，則通過控制再生時進入GPF的氧含量實現控制，防止燃燒溫度過高。

總的來說，針對不同的汽油機需要開發出不同的GPF控制策略，但都需要保證3個關鍵功能：輔助加熱功能、碳煙顆粒量估計功能和GPF再生保護功能。

MichielVan Nieuwstadtet al.SAE2017-01-0931.

編譯：王祥