汽油机微粒过滤器的控制策略

汽油机微粒过滤器的控制策略

与进气歧管端口喷射技术相比，缸内直喷技术有利于改善汽油机的燃油经济性，从而降低CO2排放。但是，缸内直喷技术是将汽油直接注入燃烧室中，汽油与空气的混合时间较短，形成的非均质可燃混合气燃烧时会产生较多的碳烟微粒。为了减少碳烟微粒的排放，使采用缸内直喷技术的汽油机满足欧6排放法规要求，采用了类似于柴油微粒过滤器（DPF）的汽油微粒过滤器（GPF）对汽油机排放进行处理。由于柴油机与汽油机的运行工况不完全相同，因而需要针对GPF开发出专门的控制策略。

GPF工作时，其内部滤芯吸附排放中的碳烟颗粒，当吸附的碳烟颗粒量达到一定程度后，需要进行碳烟颗粒清除，实现GPF再生。对碳烟颗粒进行清除的主要措施是对GPF进行加热，使碳烟颗粒燃烧而实现被清除。实现碳烟颗粒燃烧，需要使汽油机排放温度达到550℃，而汽油机在所有运行工况下的排放不能完全达到该温度，因此GPF控制策略需要增加辅助加热系统。此外，只有当滤芯吸附的碳烟颗粒达到一定阈值时，才能进行燃烧清除，且需要保证燃烧清除时，GPF基板不出现熔化，因而GPF控制策略还需要能提供碳烟颗粒量估计和具有GPF再生保护功能。

在实现GPF辅助加热功能时，需要通过延长点火延迟、推迟汽油机缸内燃烧开始时间，来实现排气温度提高。对碳烟颗粒量估计时，基于建立的碳烟颗粒生成开环模型和传感器测量的缸内压力实现。实现GPF再生保护功能时，则通过控制再生时进入GPF的氧含量实现控制，防止燃烧温度过高。

总的来说，针对不同的汽油机需要开发出不同的GPF控制策略，但都需要保证3个关键功能：辅助加热功能、碳烟颗粒量估计功能和GPF再生保护功能。

MichielVan Nieuwstadtet al.SAE2017-01-0931.

编译：王祥