CN107345495A - 柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于诊断柴油车的柴油颗粒物过滤器的再生是否频繁的方法，在所述柴油车中存储有事先设定(S10、S20)的预定工况参数和记录周期、以及基于柴油车的废气排放要求事先确定(S30)的在所述记录周期内所述柴油颗粒物过滤器再生的最大允许次数，所述方法包括：在所述记录周期内记录所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数；将所记录的完成次数与所述最大允许次数进行比较(S40)，如果所记录的完成次数大于所述最大允许次数，则认定(S52)所述柴油颗粒物过滤器已经再生频繁；否则，认定(S51)所述柴油颗粒物过滤器再生频次正常，同时重置所述记录周期并重新记录所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数。
Description
技术领域
本发明涉及柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法。
背景技术
为了应对越来越严格的柴油车尾气排放要求，柴油颗粒物过滤器(DPF)在柴油车中广泛采用。柴油颗粒物过滤器主要安装在柴油车的废气排放处理系统中，能够过滤掉发动机尾气中的大部分污染物颗粒物(PM)，从而使得尾气排放合规。
但是，因炭烟颗粒在柴油颗粒物过滤器中随使用时间将会聚集过多，这反过来不仅会影响过滤效果，还会因排气背压升高而影响发动机效率。因此，每隔一段时间在满足一定条件的情况下，需要对柴油颗粒物过滤器进行再生。常见的再生是使得柴油颗粒物过滤器内部升温而令聚集的炭烟颗粒再次燃烧。但是，当柴油颗粒物过滤器被燃烧再生时，实际上尾气中的氮氧化物(NOx)是显著增加的，因此需要严格控制柴油颗粒物过滤器再生的频次。如果频次过高，则必须报警并找到相应故障进行检修，否则污染物排放必然超标。
在传统的柴油颗粒物过滤器的再生启动判定方式中，实时检测柴油颗粒物过滤器两端的排气压差，并以此反推柴油颗粒物过滤器中已经聚集的炭烟颗粒量。当该反推得到的炭烟颗粒量超过一预定的阈值后，启动柴油颗粒物过滤器的再生过程。也就是说，传统的柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法会将该反推得到的炭烟颗粒量与基于柴油发动机模型计算所得的理论模型值进行比较，从而判断再生是否频繁。但是，对于发动机排量很大(例如6升以上)的重载柴油车而言，由于其排量很大，所以排气压差变化不明显，大多情况下根本无法通过排气压差准确地反推得到柴油颗粒物过滤器内已经聚集的炭烟颗粒量，由此会导致其柴油颗粒物过滤器的再生频次过高时无法用传统的方法诊断出该现象。因此，迫切需要提出一种能够简单并相对可靠地判定柴油颗粒物过滤器的再生频率是否过高的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提出一种柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法，该方法尤其可以在重载柴油车中使用，从而能够简单、高效地判定柴油颗粒物过滤器的再生是否频繁，为进一步更换或者维修相关的故障部件作依据。
根据本发明的一个方面，提出了一种用于诊断柴油车的柴油颗粒物过滤器的再生是否频繁的方法，在所述柴油车中存储有事先设定的预定工况参数和记录周期、以及基于柴油车的废气排放要求事先确定的在所述记录周期内所述柴油颗粒物过滤器再生的最大允许次数，
所述方法包括：
在所述记录周期内记录所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数；
将所记录的完成次数与所述最大允许次数进行比较，如果所记录的完成次数大于所述最大允许次数，则认定所述柴油颗粒物过滤器已经再生频繁；否则，认定所述柴油颗粒物过滤器再生频次正常，同时重置所述记录周期并重新记录所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数。
可选地，所述预定工况参数为柴油车的行驶里程，所述记录周期规定为在所述行驶里程内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。
可选地，所述预定工况参数为柴油车的柴油发动机的运行时间，所述记录周期规定为在所述运行时间内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。
可选地，所述预定工况参数为柴油车的柴油发动机的累积油耗，所述记录周期规定为在所述累积油耗内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。
优选地，所述行驶里程小于或等于800公里。
可选地，当所述柴油颗粒物过滤器的入口与出口之间的排气压差大于一预定值时，启动所述柴油颗粒物过滤器的再生。
可选地，当柴油车的行驶里程或柴油发动机的运行时间或累积油耗大于一预定值时，启动所述柴油颗粒物过滤器的再生。
可选地，当根据柴油车的实际工况推算的所述柴油颗粒物过滤器的炭烟颗粒量超过一预定值时，启动所述柴油颗粒物过滤器的再生。
优选地，所述方法用于诊断重载柴油车的柴油颗粒物过滤器的再生是否频繁。
根据本发明的判断柴油颗粒物过滤器的再生是否频繁的方法实际上与柴油颗粒物过滤器再生启动的判断无关。也就是说，现有技术的任何种类的柴油车均可以直接采用本发明的方法来实现简单并相对可靠地判定柴油颗粒物过滤器的再生频率是否过高，避免柴油车的污染物(NOx)排放超标。
附图说明
从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本发明的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本发明的理解。在附图中：
图1简要地示出了一个发动机与废气排放处理系统的示意框图；
图2a和2b分别简要地示出了采用现有技术的柴油颗粒物过滤器的再生控制方法的正常再生与非正常再生情况；
图3示意性示出了根据本发明的一个实施例的柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法的框图；并且
图4以行驶里程为例示意性示出了一个根据本发明实施例的柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法的实例。
具体实施方式
在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
图1简要地示出了一个发动机与废气排放处理系统的示意框图。柴油车的柴油发动机10启动后，废气经由排气管20通至废气排放处理系统30。该废气排放处理系统30包括柴油颗粒物过滤器31，用于过滤废气中的颗粒物。过滤后的废气再经由穿过废气排放处理系统30的排气管20向柴油车外排出。在柴油颗粒物过滤器31的入口与出口两端分别配置有压力传感器32和33，用于检测入口与出口处的排气压力。控制单元40(例如柴油车的ECU)自所述两个压力传感器32和33获得压力检测值，并依据入口与出口之间的排气压力差反推计算得出柴油颗粒物过滤器31中已经捕集的炭烟颗粒量。控制单元40可以同时对柴油发动机10和废气排放处理系统30分别进行控制。例如，根据需要，控制单元40可以向废气排放处理系统30发出指示柴油颗粒物过滤器31进行再生过程的指令。
为了说明根据现有技术的柴油颗粒物过滤器31的再生频繁判定方法，图2a和2b分别简要地示出了采用此种方法的正常再生与非正常再生情况。在图2a和2b中，纵坐标m代表由柴油颗粒物过滤器31所捕集的炭烟颗粒量，横坐标L代表柴油车根据法规要求完成尾气排量测试所要行驶的距离。
如图2a所示，当柴油颗粒物过滤器31所捕集的炭烟颗粒量超过一预定的阈值mT后、即柴油车行驶了距离L1之后，启动柴油颗粒物过滤器31的再生过程。然后，柴油车在行驶距离L2的期间内，进行柴油颗粒物过滤器31的再生，例如通过提高其进气温度而使得所捕集的炭烟颗粒燃烧。通常，进行再生过程的行驶距离L2是恒定的。
根据废气排放标准所计算得到的允许的炭烟颗粒聚集最快的标准曲线在图2a和2b中以曲线①表示，实时反推得到的炭烟颗粒量曲线在图2a和2b中分别以曲线②和③表示。
如图2a所示，在正常的情况下，当启动柴油颗粒物过滤器31的再生过程时，依据排气压力差实时反推得到的炭烟颗粒量应当小于曲线①中对应的量。但是，如图2b所示，在非正常的情况下，当柴油车行驶了距离L1＇(<L1)之后，控制单元40可以实时地通过排气压力差反推得到炭烟颗粒量曲线③。当实时反推得到的炭烟颗粒量达到了阈值mT后，启动柴油颗粒物过滤器31的再生过程，且如果此时炭烟颗粒量超过曲线①中对应的量，则认定柴油颗粒物过滤器31已经出现频繁再生。
但是，对于重载柴油车而言，其发动机排量通常很大(至少大于6升)。因此，如果仍采用上述排气压力差来计算反推炭烟颗粒量的话，大多数情况下(尤其在前一次再生刚完成之后不久)根本无法得到如图2b中所示的曲线③。也就是说，对于重载柴油车而言，上述频繁再生判定方法并不适用。
针对不适用前述再生判定方法的柴油车而言，现有技术主要有(但不限于)以下几种用于柴油颗粒物过滤器31的再生触发/启动方法。
第一种：事先基于废气排放标准来计算进行柴油颗粒物过滤器31的再生时所允许的柴油车的工况参数，例如(两次再生过程启动之间的)行驶里程、柴油发动机的运行时间以及油耗累计值等，然后基于该事先计算的车况参数规定一预定值，每当达到该预定值后，由控制单元直接指令柴油颗粒物过滤器31进行再生。
第二种：针对一台标准柴油车型(或为用于备案测试的车型)在测试状态下测试其在不同工况参数(例如不同的发动机转速、单位时间的油耗等)的柴油颗粒物过滤器捕集到的废气中的炭烟颗粒量值，然后将其作为基准参数表存储记录下来。此后，针对同一型号的其它柴油车，依据该存储的基准参数表在每次再生过程结束后(即下一个再生开始之前)，根据该柴油车实际的工况参数(例如发动机转速、单位时间的油耗等)由控制单元推断柴油颗粒物过滤器中已捕集到的炭烟颗粒量，在该炭烟颗粒量累计到一定值后，由控制单元直接指令柴油颗粒物过滤器31进行再生。
第三种：实时测试在用的柴油车的柴油颗粒物过滤器31的入口与出口排气压差，当该排气压差大于一预定值后，认为柴油颗粒物过滤器内已捕集到的炭烟颗粒量达到再生启动标准，然后由控制单元直接指令柴油颗粒物过滤器31进行再生。对于重载柴油车而言，仅当炭烟颗粒在柴油颗粒物过滤器内已经聚集到一定程度(使得排气压力差能够合适地测定)之后才可以采用。
对于上述第一种和第二种方法，通过事先合适地设定相关的再生启动条件，可以避免柴油颗粒物过滤器31的再生频繁发生。但是，因为实际工况的柴油车与计算或测定的工况参数有差别，所以有时候对柴油颗粒物过滤器31的再生启动时机判断得并不准确，存在因柴油颗粒物过滤器31内捕集的颗粒物过多而导致柴油颗粒物过滤器再生时燃烧温度过高而烧裂的危险。第三种方法虽然可以相对准确地判断柴油颗粒物过滤器31的再生启动时机，但会出现柴油颗粒物过滤器31的再生频繁的现象出现。因此，在实际中，通常将上述第一种方法与第三种和/或第二种方法结合使用。这就造成了需要一种简单并相对可靠的方法来判定柴油颗粒物过滤器31的再生频率是否过高。
需要指出的，本发明所关注的仅仅是如何判断柴油颗粒物过滤器的再生频率是否过高的方法，而如何判定判断柴油颗粒物过滤器的再生启动时机并不在本发明说明书的讨论范围内。因此，上述提到的第一、第二和第三种方法仅仅是示意性地描述了现有技术中如何针对特定的柴油车(例如重载柴油车)判定是否启动其柴油颗粒物过滤器的再生过程的方法。本领域技术人员应当清楚任何其它已知且合适的方法均可以用来判定是否启动其柴油颗粒物过滤器的再生过程。
需要指出的是在本发明的范畴内，重载柴油车应当指的是发动机排量在6升以上的柴油车。
图3示意性示出了根据本发明的一个实施例的柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法的框图。本领域技术人员应当清楚，本发明的方法步骤均可以由控制单元40执行实现。
首先，在步骤S10中，针对某一柴油车型，设定一预定的工况参数以及与其相配的记录周期。在本发明的范畴内，这里的工况参数指的是与柴油发动机的尾气排放有关的柴油车的工作参数；而记录周期指的是柴油车的实际工况未达到该预定的工况参数的前提下对柴油颗粒物过滤器的参数(例如，再生次数)进行记录的周期。
这里，工况参数可以指的是柴油车的行驶里程、柴油发动机的运行时间或者累积油耗。例如，以行驶里程为例，作为预定的工况参数的行驶里程选定后，该行驶里程内柴油车行驶的时间即为一记录周期。柴油发动机的运行时间或者累积油耗以此类推。需要指出的是该工况参数的选择可以与根据废气排放标准事先计算的允许的工况参数无关。还以行驶里程为例，根据废气排放标准可以事先计算每次启动柴油颗粒物过滤器31的再生过程所需的理想启动行驶里程，而作为预定的工况参数的行驶里程可以选择成大于或小于该理想启动行驶里程。需要指出的是因控制单元40可以是柴油车本身的ECU，因此相关的工况参数均可以直接获得。
然后，在步骤S20中，依据步骤S10中所定的预定的工况参数，确定在柴油发动机废气排放不超标的情况下前述记录周期内柴油颗粒物过滤器31的再生过程完成的允许的最大次数。因此，对于行驶里程而言，所述记录周期规定为在所述行驶里程内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。而对于柴油发动机的运行时间或累积油耗而言，所述记录周期规定为在所述运行时间或累积油耗内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。例如，步骤10和步骤20可以事先完成，并且相关的预定工况参数、记录周期以及允许的最大次数可以存储在柴油车内、特别是ECU的存储器内。
然后，在步骤S30中，在前述记录周期内，记录柴油车的柴油颗粒物过滤器31的实际完成的再生过程次数。这里，再生过程的启动判定方法可以是上述第一、第二或第三种方法或者本领域技术人员熟知的任何其它合适的方法。
在步骤S40中，将步骤S30中记录的实际完成的再生过程次数与步骤S20中确定的允许的最大次数相比较，来判断前者是否大于后者。如果S40步骤的比较结果为“是”，则转到步骤S52，认定当前柴油颗粒物过滤器31的再生过程过于频繁，控制单元可以报警并停用柴油发动机。如果步骤S40的比较结果为“否”，则转到步骤S51，认定当前柴油颗粒物过滤器31的再生过程频次正常。再转到步骤S60，将本次记录周期重置，进行下一记录周期。在本发明中，“对记录周期的重置”意味着对所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数的记录清零并在另一个记录周期内重新开始。
为了更加清楚地解释本发明，图4以行驶里程为例示意性示出了一个根据本发明实施例的柴油颗粒物过滤器的频繁再生诊断方法的实例。如图4所示，首先，确定预定的行驶里程Ld(例如小于或等于800公里)并以该行驶里程作为一个记录周期Td。然后，根据该记录周期Td确定在柴油发动机废气排放不超标的情况下柴油颗粒物过滤器的再生过程完成的允许的最大次数Cmax。然后，对于在用的柴油车，每当一个记录周期Td开始后，记录柴油颗粒物过滤器的实际完成的再生过程次数Cp。如果在该记录周期Td内，Cp>Cmax，则认定该在用的柴油车的柴油颗粒物过滤器的再生频次过高，柴油车停用；否则认定该在用的柴油车的柴油颗粒物过滤器的再生频次正常，同时将记录周期Td重置，进行下一轮判断。
本发明的上述方法特别适用于单次再生启动过程所需的行驶里程比较长的柴油车，例如柴油发动机排气量大的柴油车或重载柴油车。因为大排量柴油发动机所对应的记录周期通常较长，因此可以在尽量留出足够多的误差量的前提下设定预定的工况参数，从而能够杜绝废气排放超标的情况出现。
采用本发明的上述方法，无需区分具体的柴油颗粒物过滤器的再生启动判定方式，也无需根据柴油颗粒物过滤器的排气压力差来推断当前捕集的炭烟颗粒量，仅需要记录完成的再生过程次数并将其与最大允许次数比较，就可以推断出柴油颗粒物过滤器的再生过程是否频繁，简单、方便可靠。此外，因为本发明的上述方法与柴油颗粒物过滤器的再生启动判定方式无关，所以可以直接方便地应用到任何类型的现有技术的柴油车中，提高柴油颗粒物过滤器的频繁再生判断的成功率并简化相关判断过程，避免柴油车的污染物(NOx)排放超标。
尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。
Claims (9)
1.一种用于诊断柴油车的柴油颗粒物过滤器的再生是否频繁的方法，在所述柴油车中存储有事先设定(S10、S20)的预定工况参数和记录周期、以及基于柴油车的废气排放要求事先确定(S30)的在所述记录周期内所述柴油颗粒物过滤器再生的最大允许次数，
所述方法包括：
在所述记录周期内记录所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数；
将所记录的完成次数与所述最大允许次数进行比较(S40)，如果所记录的完成次数大于所述最大允许次数，则认定(S52)所述柴油颗粒物过滤器已经再生频繁；否则，认定(S51)所述柴油颗粒物过滤器再生频次正常，同时重置所述记录周期并重新记录所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定工况参数为柴油车的行驶里程，所述记录周期规定为在所述行驶里程内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定工况参数为柴油车的柴油发动机的运行时间，所述记录周期规定为在所述运行时间内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定工况参数为柴油车的柴油发动机的累积油耗，所述记录周期规定为在所述累积油耗内对所述柴油车的所述柴油颗粒物过滤器再生的完成次数进行记录的周期。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述行驶里程小于或等于800公里。
6.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，当所述柴油颗粒物过滤器的入口与出口之间的排气压差大于一预定值时，启动所述柴油颗粒物过滤器的再生。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当柴油车的行驶里程或柴油发动机的运行时间或累积油耗大于一预定值时，启动所述柴油颗粒物过滤器的再生。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当根据柴油车的实际工况推算的所述柴油颗粒物过滤器的炭烟颗粒量超过一预定值时，启动所述柴油颗粒物过滤器的再生。
9.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述方法用于诊断重载柴油车的柴油颗粒物过滤器的再生是否频繁。
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