CN108798834A - 柴油机车辆低排放的控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机车辆低排放的控制装置及方法，包括氧化催化器（1）、柴油机颗粒捕捉器（2）、第一排气温度传感器（6）、第二排气温度传感器（5）、电加热装置（3）、压差传感器（7）及电子控制装置（4）；氧化催化器与电加热装置的电加热丝集成并与柴油机颗粒捕捉器封装成型，第一排气温度传感器安装在氧化催化器前端，第二排气温度传感器装在氧化催化器与柴油机颗粒捕捉器之间；压差传感器连接在柴油机颗粒捕捉器的两端，第一排气温度传感器、第二排气温度传感器和压差传感器与电子控制装置连接。本发明能提升排气温度，提高后处理在低温下NOx、HC和CO的转化率，控制PM颗粒的再生，达到降低能耗和标定开发工作量的目的。

Description

柴油机车辆低排放的控制装置及方法
技术领域
本发明涉及汽车排放控制领域，尤其涉及一种柴油机车辆低排放的控制装置及方法。
背景技术
随着史上最严厉的国6B排放法规颁布及实施，各大整车厂面临着老产品升级和淘汰及新产品的开发。
随着排放标准的升级，主要的解决方案都集中在后处理上，典型的后处理配置是DOC+cDPF+SCR（其中，DOC：Disel oxidation catalyst，即氧化催化器，主要用于处理HC和CO的排放，常用于气体发动机；DPF：Disel particle filter，即柴油机颗粒捕捉器，主要用于处理PM的排放，按滤芯表面是否涂有催化剂还可分为DPF和cDPF；SCR：selectedcatalystic reduction，即选择性还原，主要用于处理NOx的排放），但无论是DPF再生还SCR处理NOx，均对温度有最低要求，传统的做法是采用后处理紧耦式的安装方法，此方法对底盘布置要求很高，有些布置到发动机舱内，对发动机机舱的热管理带来严峻的考验；对于DPF再生，传统的方法是利用发动机的后喷技术使一部分燃油在DPF中再次燃烧以提高温度，把颗粒烧掉，此方法带来很大的标定开发工作量，同时带来排放恶化、燃油耗高、机油稀释。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机车辆低排放的控制装置及方法，能提升排气温度，从而提高后处理在低温下NOx、HC和CO的转化率，并控制PM颗粒的再生，达到降低能耗和标定开发工作量的目的。
本发明是这样实现的：
一种柴油机车辆低排放的控制装置，包括氧化催化器、柴油机颗粒捕捉器、第一排气温度传感器、第二排气温度传感器、电加热装置、压差传感器及电子控制装置；所述的氧化催化器与电加热装置的电加热丝集成，并与柴油机颗粒捕捉器封装成型，车载电池通过继电器为电加热装置的电加热丝供电，继电器的工作由电子控制装置控制；第一排气温度传感器安装在氧化催化器的前端，第二排气温度传感器安装在氧化催化器与柴油机颗粒捕捉器；压差传感器连接在柴油机颗粒捕捉器的两端之间，第一排气温度传感器、第二排气温度传感器和压差传感器分别与电子控制装置连接。
一种柴油机车辆低排放的控制方法：包括如下步骤：
S1：大气的压力P大气大于压力设定值；
S2：氧化催化器当前的温度T4小于温度设定值；
S3：在一段时间内T时间小于时间段设定值，氧化催化器的温度变化值△T4小于温度变化设定值；
S4：电加热装置判断为低温冷启动时的加热状态，电子控制装置从CAN总线ECU发送的发动机状态信号控制电加热装置进行冷启动加热。
所述的电加热装置加热到要求温度后停止加热。
所述的电子控制装置对电加热装置进行故障诊断，并控制仪表盘显示故障亮灯，电加热装置停止加热。
一种柴油机车辆低排放的控制方法，包括如下步骤：
S1：氧化催化器持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过高温设定温度；
S2：氧化催化器的当前温度T4小于排气设定温度；
S3：电加热装置判断为被动再生时的加热状态，电子控制装置通过CAN总线得到发动机ECU的信号后发出指令给电加热装置，控制电加热装置进行被动再生加热。
所述的电加热装置加热到要求温度后停止加热。
所述的电子控制装置对电加热装置进行故障诊断，并控制仪表盘显示故障亮灯，电加热装置停止加热。
一种柴油机车辆低排放的控制方法，包括如下步骤：
S1：氧化催化器持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过高温设定温度；
S2：氧化催化器的当前温度T4大于排气设定温度；
S3：压差传感器得到的柴油机颗粒捕捉器进出口压力差△P大于压力差设定值；
S4：电加热装置判断为主动再生时的加热状态，电子控制装置向控制电加热装置发出指令，电加热装置进行主动再生加热。
所述的电加热装置加热到要求温度后停止加热。
所述的电子控制装置对电加热装置进行故障诊断，并控制仪表盘显示故障亮灯，电加热装置停止加热。
本发明可以完全独立于发动机控制系统，与现有技术相比，其有益效果如下：
1、本发明对车辆的排气系统进行了升级，可不依赖于发动机控制器；
2、本发明不需要燃油后喷或减少燃油后喷，从而达到减少油耗目的，并避免或减少了由于燃油后喷带来的机油稀释后果；
3、本发明大大减少了标定开发工作量。
4、本发明对排气系统布置要求不高，可灵活布置，可减少对发动机机舱的热管理要求。
本发明能提升排气温度，从而提高后处理在低温下NOx、HC和CO的转化率，并控制PM颗粒的再生，达到降低能耗和标定开发工作量的目的。
附图说明
图1是本发明柴油机车辆低排放的控制装置的示意图；
图2是本发明柴油机车辆低排放的控制方法的冷启动加热逻辑图；
图3是本发明柴油机车辆低排放的控制方法的被动再生加热逻辑图；
图4是本发明柴油机车辆低排放的控制方法的主动再生加热逻辑图。
图中，1氧化催化器（DOC），2柴油机颗粒捕捉器（DPF），3电加热装置，4电子控制装置（DCU），5第二排气温度传感器（T5），6第一排气温度传感器（T4），7压差传感器（△P）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种柴油机车辆低排放的控制装置，包括氧化催化器1（即DOC）、柴油机颗粒捕捉器2（即DPF）、第一排气温度传感器6（即T4）、第二排气温度传感器5（即T5）、电加热装置3、压差传感器7（即△P）及电子控制装置4（Drive Control Unit，简称DCU）；所述的氧化催化器1与电加热装置3的电加热丝集成，并与柴油机颗粒捕捉器2封装成型，车载电池通过继电器为电加热装置3的电加热丝供电，继电器的工作由电子控制装置4控制；第一排气温度传感器6安装在氧化催化器1的前端，第二排气温度传感器5安装在氧化催化器1与柴油机颗粒捕捉器2之间；压差传感器7连接在柴油机颗粒捕捉器2的两端，第一排气温度传感器6、第二排气温度传感器5和压差传感器7分别与电子控制装置4连接。
电加热装置3可采用适当功率大小的电加热丝，电加热丝的正负引出在装置外，由车载电池通过继电器给电加热丝供电。
一种柴油机车辆低排放的控制方法，
请参见附图2，当满足如下条件时：
i）大气的压力P大气大于压力设定值P某值，由于排放的控制区为海拔2400米以下，P某值一般设定为海拔2400米处的大气压力值，约为0.76个P大气；
ii）氧化催化器1当前的温度T4小于温度设定值T某值，T4的温度由第一排气温度传感器6确定，T某值的温度由氧化催化器1的起燃温度而定，T某值不低于180℃；
iii）在一段时间内T时间小于时间段设定值T某一时间段，氧化催化器1的温度变化值△T4小于温度变化设定值△T4某值，T某一时间段的值由冷启动时间决定，确保冷启动结束后立即进行加热；△T4某值可设为1℃，表示发动机处于未工作状态。
电加热装置3判断为低温冷启动时的加热状态，电子控制装置4根据自身逻辑或从CAN总线ECU（Electronic Control Unit，又称“行车电脑”、“车载电脑”等，是汽车专用微机控制器）发送过来的发动机状态信号控制电加热装置3进行冷启动加热，从而提高排气温度，加热至所要求的温度后停止加热；
请参见附图3，当满足如下条件时：
i）氧化催化器1持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过高温设定温度T某值，T某值为被动再生的最佳温度400℃；
ii）氧化催化器1的当前温度T4小于排气设定温度T某值，T某值为被动再生的最低温度300℃；
电加热装置3判断为被动再生时的加热状态，此时，选择性还原转化率低，柴油机颗粒捕捉器被动再生率低，电子控制装置4通过内部控制逻辑判别后发出指令给电加热装置3，控制电加热装置3进行被动再生加热，加热至所要求的温度后停止加热；
请参见附图4，当满足如下条件时：
i）氧化催化器1持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过高温设定温度T某值，T某值为被动再生的最佳温度400℃；
ii）氧化催化器1的当前温度T4大于排气设定温度T某值，T某值为被动再生的最低温度300℃；
iii）压差传感器△P得到的柴油机颗粒捕捉器2进出口压力差△P大于压力差设定值△P某值，△P某值为DPF满载时的压差，与DPF柴油机颗粒捕捉器2的规格相关；
电加热装置3判断为主动再生时的加热状态，电子控制装置4向控制电加热装置3发出指令，电加热装置3进行主动再生加热，加热至所要求的温度后停止加热，也可通过ECU发出结束再生的信号后停止加热。
所述的电子控制装置4对电加热装置3进行故障诊断，并控制仪表盘显示相关故障亮灯，电加热装置3停止加热。
实施例1：
根据排气温度传感器5、6及压差传感器7等信号，输入电子控制装置4（DCU），由DCU判别发动机是否处于冷启动，选择性还原（SCR）是否需要辅助加热，PM颗粒是否需要被动再生，PM颗粒是否需要主动再生，从而由DCU控制电加热装置3对排气进行通电加热。
当柴油发动机处于冷启动状态时，即：
i）大气的压力P大气大于0.76个P大气；
ii）氧化催化器1当前的温度T4小于180℃；
iii）在一段时间内T时间小于5秒钟，T4的变化值△T4小于1℃；
电子控制装置4根据自身逻辑或从CAN总线ECU发送过来的发动机状态信号控制电加热装置3进行冷启动加热，将提高排气温度至250℃以上后停止加热。
当柴油发动机的排气温度T4低于300℃，且柴油发动机持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过400℃，电子控制装置4通过内部控制逻辑判别后发出指令给电加热装置3，控制电加热装置3进行被动再生加热，加热至要求温度400℃后停止加热。
当柴油发动机的排气温度T4高于300℃，柴油发动机持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过400℃，且电子控制装置4通过压差传感器7得出柴油机颗粒捕捉器2中的颗粒重量达到怠速时12kPa，或通过CAN总线得到发动机ECU的相关信号时，电子控制装置4向控制电加热装置3发出指令，电加热装置3进行主动再生加热，加热至要求温度550℃后停止加热，也可通过ECU发出结束再生的信号后停止加热。
所述的电子控制装置4对电加热装置3进行故障诊断，并控制仪表盘显示相关故障亮灯，电加热装置3停止加热。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柴油机车辆低排放的控制装置，包括氧化催化器（1）及柴油机颗粒捕捉器（2），其特征是：所述的柴油机车辆低排放的控制装置还包括第一排气温度传感器（6）、第二排气温度传感器（5）、电加热装置（3）、压差传感器（7）及电子控制装置（4）；所述的氧化催化器（1）与电加热装置（3）的电加热丝集成，并与柴油机颗粒捕捉器（2）封装成型，车载电池通过继电器为电加热装置（3）的电加热丝供电，继电器的工作由电子控制装置（4）控制；第一排气温度传感器（6）安装在氧化催化器（1）的前端，第二排气温度传感器（5）安装在氧化催化器（1）与柴油机颗粒捕捉器（2）之间；压差传感器（7）连接在柴油机颗粒捕捉器（2）的两端，第一排气温度传感器（6）、第二排气温度传感器（5）和压差传感器（7）分别与电子控制装置（4）连接。
2.一种如权利要求1所述的柴油机车辆低排放的控制装置的控制方法，其特征是：包括如下步骤：
S1：大气的压力P大气大于压力设定值；
S2：氧化催化器（1）当前的温度T4小于温度设定值；
S3：在一段时间内T时间小于时间段设定值，氧化催化器（1）的温度变化值△T4小于温度变化设定值；
S4：电加热装置（3）判断为低温冷启动时的加热状态，电子控制装置（4）从CAN总线ECU发送的发动机状态信号控制电加热装置（3）进行冷启动加热。
3.根据权利要求2所述的柴油机车辆低排放的控制方法，其特征是：所述的电加热装置（3）加热到要求温度后停止加热。
4.根据权利要求2所述的柴油机车辆低排放的控制方法，其特征是：所述的电子控制装置（4）对电加热装置（3）进行故障诊断，并控制仪表盘显示故障亮灯，电加热装置（3）停止加热。
5.一种如权利要求1所述的柴油机车辆低排放的控制装置的控制方法，其特征是：包括如下步骤：
S1：氧化催化器（1）持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过高温设定温度；
S2：氧化催化器（1）的当前温度T4小于排气设定温度；
S3：电加热装置（3）判断为被动再生时的加热状态，电子控制装置（4）通过CAN总线得到发动机ECU的信号后发出指令给电加热装置（3），控制电加热装置（3）进行被动再生加热。
6.根据权利要求5所述的柴油机车辆低排放的控制方法，其特征是：所述的电加热装置（3）加热到要求温度后停止加热。
7.根据权利要求5所述的柴油机车辆低排放的控制方法，其特征是：所述的电子控制装置（4）对电加热装置（3）进行故障诊断，并控制仪表盘显示故障亮灯，电加热装置（3）停止加热。
8.一种如权利要求1所述的柴油机车辆低排放的控制装置的控制方法，其特征是：包括如下步骤：
S1：氧化催化器（1）持续2秒钟时间内的最高温度T4max超过高温设定温度；
S2：氧化催化器（1）的当前温度T4大于排气设定温度；
S3：压差传感器（7）得到的柴油机颗粒捕捉器（2）进出口压力差△P大于压力差设定值；
S4：电加热装置（3）判断为主动再生时的加热状态，电子控制装置（4）向控制电加热装置（3）发出指令，电加热装置（3）进行主动再生加热。
9.根据权利要求8所述的柴油机车辆低排放的控制方法，其特征是：所述的电加热装置（3）加热到要求温度后停止加热。
10.根据权利要求8所述的柴油机车辆低排放的控制方法，其特征是：所述的电子控制装置（4）对电加热装置（3）进行故障诊断，并控制仪表盘显示故障亮灯，电加热装置（3）停止加热。
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