CN111456837B - 碳载量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种颗粒搜集系统、碳载量控制方法和车辆。颗粒搜集系统包括：装置本体，内置有含碳载量的碳颗粒；温度传感器，设于装置本体内，适于采集装置本体内的温度，获取采集温度；处理模块，与温度传感器信号连接，适于获取采集温度，并建立采集温度与碳载量的矩阵，使装置本体内的碳载量满足再生要求。本发明通过保证了颗粒搜集系统的再生。

Description

碳载量控制方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及颗粒搜集系统、碳载量控制方法和车辆。

背景技术

随着汽车排行业的发展，能够有效减少柴油机颗粒排放量的颗粒搜集系统100后处理控制系统得以越来越广发的应用。但颗粒搜集系统100后处理控制系统在应用过程中，遇到很多技术难点，尤其是颗粒搜集系统100堵塞问题。车辆在城市循环中，由于车辆瞬态工况多，排温较低，容易引起颗粒搜集系统100堵塞故障。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题中的至少之一。

本发明的第一目的在于提供一种颗粒搜集系统。

本发明的第二目的在于提供一种车碳载量控制方法。

本发明的第三目的在于提供一种车辆。

为实现本发明的第一目的，本发明的实施例提供了一种颗粒搜集系统，包括：装置本体，内置有含碳载量的碳颗粒；温度传感器，设于装置本体内，适于采集装置本体内的温度，获取采集温度；处理模块，与温度传感器信号连接，适于获取采集温度，并建立采集温度与碳载量的矩阵，使装置本体内的碳载量满足再生要求。

在该技术方案中，通过温度传感器实时监测装置本体内的温度，通过处理模块建立起颗粒捕捉器的碳载量与入口温度的对应关系，从而可以获得颗粒捕捉器内部的极限碳载量，低温时尽量扩展总碳载量，避免其发生状态不稳定的再生动作，高温时，工况稳定时，以更高的排温，更快的速度燃烧掉颗粒搜集系统中累积的碳烟。

通过对装置本体内的温度应实时进行监控，以获取颗粒捕捉器内部的最高温度，可以保证颗粒捕捉器在再生过程中载体的安全。根据颗粒捕捉器的不同碳载量下对应的入口温度，进行再生效率实验，从而可以得出满足颗粒捕捉器再生效率的最低温度。结合碳载量与入口温度的对应关系，以及各温度下的再生效率，设计策略矩阵，以使颗粒捕捉器在低温下不容易进入再生区域和进入再生区域后严格按照碳载量对应的再生温度进行燃烧，以保证颗粒捕捉器高温再生的安全。

另外，本发明提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：

上述技术方案中，装置本体包括：中部腔体，具有等截面，适于容置碳颗粒；第一端部，设于中部腔体的一端；第二端部，设于中部腔体的另一端；第一位置；第二位置；第三位置；其中，第一端部、第一位置、第二位置、第三位置和第二端部沿氧气进入中部腔体的方向依次设置，第一位置、第二位置、第三位置设于中部腔体的横截面上，第二位置位于第一位置和第三位置之间，第一位置、第二位置和第三位置设有温度传感器。

在该技术方案中，由于温度在装置本体内沿氧气的进入方向会逐渐增加，从而温度传感器的设置数量相应增加，能够使测得的温度更加准确，以能够真实反映装置本体内的温度的变化情况。

上述任一技术方案中，第一位置的轴心、第二位置的轴心、第三位置的轴心分别设有第一温度传感器，且第一位置相互垂直的径向、第二位置相互垂直的径向和第三位置相互垂直的径向分别设有至少一个第二温度传感器。

上述任一技术方案中，第二温度传感器在第一位置相互垂直的径向上设置的数量为一个，第二温度传感器在第二位置相互垂直的径向上和第三位置相互垂直的径向上设置的数量为两个。

在该技术方案中，通过设置多个第二温度传感器，可以保证温度检测的准确性和均匀性。

上述任一技术方案中，靠近中部腔体的内壁的第二温度传感器与中部腔体的内壁之间相互隔离开。

在该技术方案中，第二温度传感器测得的温度可以不受中部腔体的内壁的影响，使测得的温度更加均匀和准确。

为实现本发明的第二目的，本发明的实施例提供了一种碳载量控制方法，包括如下步骤：通过温度传感器获取中部腔体的采集温度；建立采集温度与碳载量的关系；根据采集温度与碳载量的关系，进行再生效率实验，并获取满足再生效率的最低温度；根据各个采集温度下对应的再生效率，获取控制矩阵；根据控制矩阵，使颗粒捕捉器在进入再生后按照碳载量对应的再生温度进行燃烧。

在该技术方案中，由于柴油发动机为过氧燃烧，所以当发动机在回到怠速的时候，大量的未经燃烧的氧气进入高温的颗粒搜集系统载体内部，与载体内部大量的积碳进行燃烧，使得载体内部的温度会突然升高到一个非常危险的温度。在颗粒搜集系统开发过程中，需要将这个温度控制在载体最大破裂温度之下并留有一定裕度，确保在使用时，颗粒搜集系统载体不会因为这种极限工况而导致破裂，以致于尾气的碳烟超标。由于车速，发动机转速，发动机扭矩的变化最终会带来颗粒捕捉器前排气温度的变化，系统根据前排气温度的变化，并按照回到怠速试验中确定的碳载量限值明确系统是否能够进入再生区域。

为实现本发明的第三目的，本发明的实施例提供了一种车辆，包括：车辆本体；任一实施例中的颗粒搜集系统；其中，颗粒搜集系统设于车辆本体上。

本发明的实施例提供的车辆包括如本发明任一实施例的颗粒搜集系统，因此其具有本发明任一实施例的颗粒搜集系统的全部有益效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明一个实施例的颗粒搜集系统的组成图；

图2为本发明一个实施例的颗粒搜集系统的装置本体的内部结构示意图；

图3为图2的A-A向剖视结构示意图；

图4为图2的B-B向剖视结构示意图；

图5为图2的C-C向剖视结构示意图；

图6为本发明一个实施例的碳载量控制方法的怠速试验模板示意图；

图7为本发明一个实施例的碳载量控制方法的碳载量与再生温度曲线图；

图8为本发明一个实施例的碳载量控制方法的碳载量与触发再生温度矩阵示意图；

图9为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度和碳载量的阶梯矩阵的部分图；

图10为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度和碳载量的阶梯矩阵的另外部分图；

图11为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之一；

图12为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之二；

图13为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之三；

图14为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之四；

图15为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之五；

图16为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之六；

图17为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之七；

图18为本发明一个实施例的碳载量控制方法的温度下的再生速率示意图之八；

图19为本发明一个实施例的碳载量控制方法的流程示意图；

图20为本发明另一个实施例的碳载量控制方法的流程示意图。

其中，图1至图20中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100：颗粒搜集系统，110：装置本体，112：中部腔体，1120：第一位置，1122：第二位置，1124：第三位置，114：第一端部，116：第二端部，120：温度传感器，130：处理模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

国内外主机厂对于颗粒搜集系统100系统的选型，都希望能其容积足够大，以延长再生里程，避免车辆的颗粒捕捉器在城市工况中发生再生，而尽量使车辆在快速道路或者高速上，排温高，工况稳定时进行颗粒捕捉器再生。而实际在颗粒捕捉器设计时有成本，耐久以及布置边界的限制，所以并不能都满足车辆城市工况再生里程的的要求。本发明的目的在于通过对颗粒搜集系统100极限碳载量的探究，结合再生效率的要求，在保持颗粒捕捉器容积不变和满足再生效率的情况下，最大限度扩展颗粒捕捉器的总碳载量。

下面参照图1至图20描述本发明一些实施例的技术方案。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种颗粒搜集系统100，包括：装置本体110、温度传感器120和处理模块130，装置本体110内置有含碳载量的碳颗粒；温度传感器120设于装置本体110内，适于采集装置本体110内的温度，以获取采集温度；处理模块130与温度传感器120信号连接，适于获取采集温度，并建立采集温度与碳载量的矩阵，使装置本体110内的碳载量满足再生要求。

本实施例中，颗粒搜集系统可以为颗粒捕捉器，通过温度传感器120实时监测装置本体110内的温度，通过处理模块130建立起颗粒捕捉器的碳载量与入口温度的对应关系，从而可以获得颗粒捕捉器内部的极限碳载量。处理模块130为发动机控制器中后处理控制模块的一个子模块，通过回到怠速试验得到的碳载量与排温关系通过程序得出的控制方法。目的是为了对颗粒搜集系统100的控制更加智能，低温时尽量扩展总碳载量，避免其发生状态不稳定的再生动作，高温时，工况稳定时，以更高的排温，更快的速度燃烧掉颗粒搜集系统100中累积的碳烟。

本实施例中，通过对装置本体110内的温度应实时进行监控，以获取颗粒捕捉器内部的最高温度，可以保证颗粒捕捉器在再生过程中载体的安全。根据颗粒捕捉器的不同碳载量下对应的入口温度，进行再生效率实验，从而可以得出满足颗粒捕捉器再生效率的最低温度。结合碳载量与入口温度的对应关系，以及各温度下的再生效率，设计矩阵，也就是控制矩阵，或阶梯矩阵、策略矩阵，以使颗粒捕捉器在低温下不容易进入再生区域和进入再生区域后严格按照碳载量对应的再生温度进行燃烧，以保证颗粒捕捉器高温再生的安全。

如图2至图5所示，装置本体110包括：中部腔体112、第一端部114、第二端部116、第一位置1120、第二位置1122和第三位置1124，中部腔体112具有等截面，适于容置碳颗粒；第一端部114设于中部腔体112的一端；第二端部116设于中部腔体112与第一端部114相对的另一端；其中，第一端部114、第一位置1120、第二位置1122、第三位置1124和第二端部116沿氧气进入中部腔体112的方向依次设置，第一位置1120、第二位置1122、第三位置1124设于中部腔体112的横截面上，第二位置1122位于第一位置1120和第二位置1124之间，第一位置1120、第二位置1122和第三位置1124设有温度传感器120。

本实施例中，图1中的箭头方向为氧气在装置本体110内流动的方向，第一端部114和第二端部116沿氧气的流动方向设置，第一位置1120靠近第一端部114，第三位置1124靠近第二端116，第二位置1122位于第一端部114和第二端部116之间，第一位置1120的轴心、第二位置1122的轴心、第三位置1124的轴心分别设有第一温度传感器122，且第一位置1120相互垂直的径向、第二位置1122相互垂直的径向和第三位置1124相互垂直的径向分别设有至少一个第二温度传感器124。

本实施例中，第一位置1120相互垂直两个径向上分别设有一个第二温度传感器124，第一位置1120的第二温度传感器124和第一温度传感器122的距离相等。第二位置1122相互垂直的两个径向上分别设有两个第二温度传感器124，第二位置1120的两个第二温度传感器124和第一温度传感器122的之间，相邻的两者之间的间隔距离相等。第三位置1124上设置的第二温度传感器124的数量和布设方式与第二位置1122上布设的第二传温度感器1124的数量和方式相同。靠近中部腔体112的内壁的第二温度传感器124与中部腔体112的内壁之间相互隔离开，相互间隔的距离可以为15cm，使第二温度传感器124测得的温度可以不受中部腔体112的内壁的影响，使测得的温度更加均匀和准确。

由于温度在装置本体110内沿氧气的进入方向会逐渐增加，从而温度传感器的设置数量相应增加，能够使测得的温度更加准确，以能够真实反映装置本体110内的温度的变化情况。

实施例2

如图6至图20所示，本实施例提供了一种碳载量控制方法，包括如下步骤：

步骤S102：通过温度传感器获取中部腔体的采集温度；

步骤S104：建立采集温度与碳载量的关系；

步骤S106：根据采集温度与碳载量的关系，进行再生效率实验，并获取

满足再生效率的入口最低温度；

步骤S108：根据各个采集温度下对应的再生效率，获取控制矩阵；

步骤S110：根据控制矩阵，使颗粒捕捉器在进入再生后按照碳载量对应的再生温度进行燃烧。

本实施例中，回到怠速（Drop To Idle，简称DTI）试验，是为了模拟在颗粒搜集系统100主动再生的车辆运行时，突然刹车回到怠速的工况。由于柴油发动机为过氧燃烧，所以当发动机在回到怠速的时候，大量的未经燃烧的氧气进入高温的颗粒搜集系统100载体内部，与载体内部大量的积碳进行燃烧，使得载体内部的温度会突然升高到一个非常危险的温度。在颗粒搜集系统100开发过程中，需要将这个温度控制在载体最大破裂温度之下并留有一定裕度，确保在使用时，颗粒搜集系统100载体不会因为这种极限工况而导致破裂，以致于尾气的碳烟超标。由于车速，发动机转速，发动机扭矩的变化最终会带来颗粒捕捉器前排气温度的变化，系统根据排气温度的变化，并按照回到怠速试验中确定的碳载量限值明确系统是否能够进入再生区域。由于发动机回到怠速后，气体流速降低，所以高温一般会延迟一段时间后才产生（约80-130s）。

随着颗粒搜集系统100系统开发越来越深入，对于颗粒搜集系统100硬件的性能更加了解，通过降低颗粒搜集系统100载体的入口温度，可以允许颗粒搜集系统100内部的碳载量增大。通过扩展的DTI(回到怠速）试验，确定了几个温度和碳载量的阶梯。

通过各个温度点下的再生速率试验，根据再生效率确认最低和最高可接受再生温度，并根据再生温度与碳载量的控制矩阵，也是阶梯矩阵，形成策略，编译并在软件中进行标定。

为实现本发明的第三目的，本发明的实施例提供了一种车辆，包括：车辆本体；任一实施例中的颗粒搜集系统100；其中，颗粒搜集系统100设于车辆本体上。

综上，本发明实施例的有益效果为，颗粒搜集系统100在低温下不容易进入再生区域，且在进入再生区域后能够严格按照碳载量对应的再生温度进行燃烧，以保证颗粒捕捉器高温再生的安全。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种碳载量控制方法，其特征在于，其包括一个颗粒搜集系统，该颗粒搜集系统包括装置本体、温度传感器和处理模块；

所述装置本体内置有含碳载量的碳颗粒；所述温度传感器，设于所述装置本体内，适于采集所述装置本体内的温度，以获取采集温度；所述处理模块，与所述温度传感器信号连接，适于获取所述采集温度，并建立所述采集温度与所述碳载量的矩阵，使所述装置本体内的碳载量满足再生要求；

所述装置本体包括中部腔体，该中部腔体具有等截面，适于容置所述碳颗粒；该中部腔体的一端为第一端部，该中部腔体的另一端为第二端部；在该第一端部和第二端部之间设有第一位置、第二位置和第三位置；该第一端部、第一位置、第二位置、第三位置和第二端部沿氧气进入所述中部腔体的方向依次设置，第一位置、第二位置、第三位置设于所述中部腔体的横截面上，所述第二位置位于所述第一位置和第三位置之间，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置设有所述温度传感器；

所述碳载量控制方法包括如下步骤：

通过温度传感器获取所述中部腔体的采集温度；

建立所述采集温度与碳载量的关系；

根据所述采集温度与碳载量的关系，进行再生效率实验，并获取满足再生效率的入口最低温度；

根据各个采集温度下对应的再生效率，获取控制矩阵；

根据所述控制矩阵，使颗粒捕捉器在进入再生后按照碳载量对应的再生温度进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的碳载量控制方法，其特征在于，所述第一位置的轴心、所述第二位置的轴心、所述第三位置的轴心分别设有第一温度传感器，且所述第一位置相互垂直的径向、所述第二位置相互垂直的径向和所述第三位置相互垂直的径向分别设有至少一个第二温度传感器。

3.根据权利要求2所述的碳载量控制方法，其特征在于，所述第二温度传感器在所述第一位置相互垂直的径向上设置的数量为一个，所述第二温度传感器在所述第二位置相互垂直的径向上和所述第三位置相互垂直的径向上设置的数量为两个。

4.根据权利要求2所述的碳载量控制方法，其特征在于，靠近所述中部腔体的内壁的所述第二温度传感器与所述中部腔体的内壁之间相互隔离开。

Images