1．目的及意义

随着我国经济水平的不断提高，机动车保有量持续快速增长，截止到2017年底，全国机动车保有量达3.1亿辆。与此同时，机动车排放污染已成为我国空气污染的重要来源。2016年环保部机动车排放污染物数据显示2016年机动车氮氧化物（NO_X）排放总量为577.8万吨，颗粒物（PM）排放总量为53.4万吨，其中全国柴油车排放的NO_X接近汽车排放总量的70%，PM超过90%^[1]。因此，必须通过柴油机尾气的控制来减少空气污染。

世界各国对排放的法规要求日益严格，而在柴油机常用的工况范围内，仅采用机内措施降低PM和NO_X排放已逐渐趋于极限，需要在柴油机上安装排气后处理装置，才能满足越来越严格的排放法规。而DOC CDPF组成的CRT连续被动再生颗粒补集器，通过DOC将排气中的NO氧化成NO₂有效利用了NO₂的被动再生作用，降低了DPF再生的温度要求，减少了有源再生的次数，因此是非常具有前景的技术，目前已经得到了很好的应用^[2]。

在经过长期使用或使用不当后，DOC CDPF系统可能出现堵塞、破损等失效故障，使其不能正常发挥作用，工作效率发生很大的变化，从而影响发动机的动力性和经济性，并使排放恶化对环境造成污染^[3]。因此对柴油机后处理系统DOC CDPF的工作性能的监测估计方法的研究就显得非常必要。

SumitBasu等^[25]开发了具有对称和非对称通道的简单一维过滤器模型，研究了陶瓷部分柴油颗粒过滤器（PFs）的基本状态和性能。该模型可用于预测PF在各种情况和实际过滤器尺寸下的压降和过滤效率。研究了主要因素对PF的压降和过滤效率性能的影响。在轻型柴油机上应用典型规格过滤器在各种碳烟加载量下，预测了废气通过PFs的过滤效率和压降。

姚广涛等^[4]在柴油机排气后处理DPF失效时故障特征中通过台架试验研究了DPF破损或堵塞时柴油机排气特性参数变化规律，分析了DPF失效时故障特征及敏感程度。结果表明：DPF的前、后温度和排气背压对DPF破损与堵塞故障表现出较好的敏感程度，可以作为DPF故障诊断的主要故障特征参数。

吕明等^[5]在柴油机排气氧化催化转化器故障诊断技术方案的仿真分析中对以DOC前后排气温度和排气背压作为DOC催化剂老化、载体堵塞以及破损等失效故障诊断参数的在线诊断方案进行了分析，结果表明在一定工况下，DOC前后排气温度和排气背压结合一定的诊断算法可以对DOC的实效故障进行诊断。

刘婷婷^[3]在柴油机排气后处理系统CRT老化及失效故障诊断研究中通过建立CRT仿真模型，对CRT系统故障的排气参数敏感度进行了分析，确定了以排气背压和排气温度作为故障诊断特征参数，并对CRT系统故障诊断技术方案进行了稳态和道路工况仿真分析。得出在满足一定的检测或诊断精度的要求下，利用一定的诊断算法，结合CRT系统排气温差和排气背压信号，就可以对CRT系统的故障进行诊断。

胡杰等^[6]在柴油机排气后处理系统CRT故障诊断研究中利用GT-Power建立DOC和CDPF的模型，通过分析故障状态对CRT系统的影响，提出基于压差提出故障诊断参数K，经过仿真分析参数K能够对故障程度及破损、堵塞等故障作出判断。

柴油机后处理系统的性能估计，是车载诊断系统OBD的重要功能之一，本课题通过建立DOC CDPF系统的仿真模型，对影响排气背压和排气温度的因素进行分析，并根据所测参数结合一定的算法，对DOC CDPF系统的工作性能进行估计，从而减少柴油机后处理装置性能估计传统开发方法中大量的试验测定工作和高昂的测试成本，提高研究工作的效率。对今后DOC CDPF系统的性能估计研究具有一定的实际意义。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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本文主要研究内容1、广泛查阅文献资料，介绍柴油机后处理技术研究的背景并简述国内外研究现状；2、建立模型，根据DOC CDPF系统和柴油机的基本结构参数，建立DOC CDPF系统的温降和压降模型，并通过GT-Power建立DOC CDPF系统的仿真模型，验证模型的正确性；3、进行排气参数对DOC CDPF系统故障的敏感度分析，根据分析结果提出柴油机后处理装置性能估计方案；4、进行方案可行性分析，对实车进行试验，利用测得的数据，对DOC CDPF系统的性能进行估计和预测。

研究目标：通过对柴油机后处理装置故障分析和相应诊断方法的研究，总结影响后处理装置工作性能的影响因素和影响规律，利用模拟系统故障时排气参数的变化，找出特征参数，确定性能估计方案，利用性能估计技术和信号处理软件设计后处理装置性能估计算法，本文的研究工作可为柴油机后处理装置性能估计提供理论依据，并为工程化研究奠定一定的基础。