CN111749770A - 一种dpf服务再生控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种DPF服务再生控制装置及方法，所述装置包括：监控柴油发动机系统温度和碳载荷量的ACU电控单元；控制柴油发动机转速的ECU发动机电控单元；HC喷射单元和服务再生触发器；所述ECU发动机电控单元、服务再生触发器和HC喷射单元均与ACU电控单元电连接。本发明通过增设服务再生触发器，并增设相关电控器件，实现对DPF服务再生整个流程的温度精准控制，避免了由于温度不够造成的燃油燃烧不充分的问题，且实现了DPF服务再生控制流程的可中断，增加了DPF服务再生控制流程的灵活性。

Description

一种DPF服务再生控制装置及方法

技术领域

本发明属于汽车后处理系统技术领域，具体涉及一种DPF服务再生控制装置及方法。

背景技术

随着汽车排放要求的日益严格，后处理系统也在不断的变更升级。目前公知的一种国六排放路线是DOC+DPF+SCR，通过DPF降低颗粒，通过SCR降低NOx。DPF(DieselParticulate Filter)柴油机颗粒捕捉器，它的作用是通过表面跟内部混合的过滤装置捕捉颗粒，颗粒捕集持续发生，DPF内颗粒会越积越多，最终堵塞DPF，因此必须通过再生的方式清除碳颗粒。DPF再生方式主要分为被动再生和主动再生两种。主动再生，通常是通过HC喷射装置在DOC(氧化催化器)的入口处喷入一定量的燃油，使得DPF的温度提升至600℃左右，使得碳颗粒燃烧，但喷入燃油的前提是保证DOC的入口温度在250℃以上,以保证燃油的充分燃烧。但因车辆运行路况复杂，特别是公交车等短途运行的车辆，因排气温度过低或行程短，无法实现主动再生或易出现主动再生中断现象。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种DPF服务再生控制装置及方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种DPF服务再生控制装置，包括：

监控柴油发动机系统温度和碳载荷量的ACU电控单元；

控制柴油发动机转速的ECU发动机电控单元；

HC喷射单元和服务再生触发器；

所述ECU发动机电控单元、服务再生触发器和HC喷射单元均与ACU电控单元电连接。

进一步的，所述ACU电控单元从ECU发动机电控单元采集发动机信息及车辆信息。

进一步的，所述ACU电控单元通过温度传感器采集柴油发动机系统的氧化催化器温度和柴油机颗粒捕捉器温度。

进一步的，所述ACU电控单元电连接碳载荷量指示灯。

第二方面，本发明还提供一种DPF服务再生控制方法，包括：

在ACU电控单元预先设置包括多个顺序执行的服务阶段的服务再生程序和各服务阶段对应的发动机转速与柴油发动机系统最低温度阈值，并指定触发HC喷射单元的服务阶段；

ACU电控单元计算柴油机颗粒捕捉器的当前碳载荷量，并根据所述当前碳载荷量判断是否执行服务再生程序：

若是，则通过ECU发动机电控单元将发动机转依次速调至各服务阶段对应的发动机转速，并监控各服务阶段的实际温度，确保实际温度达到对应最低温度阈值；在执行触发HC喷射单元的服务阶段时，启动HC喷射单元。

进一步的，所述根据当前碳载荷量判断是否执行服务再生程序，包括：

预先在ACU电控单元设置多个碳载荷量等级阈值，并设置主动再生等级阈值、服务再生等级阈值和禁止再生等级阈值；

所述ACU电控单元根据当前碳载荷量和所述碳载荷量等级阈值计算当前碳载荷量等级；

判断当前碳载荷量等级对应的等级阈值：

若当前碳载荷量达到主动再生等级阈值，则判定触发服务再生程序；

若当前碳载荷量达到服务再生等级阈值，则判断是否接收到服务再生触发器发送的触发信号，若是，则判定触发服务再生程序；

若当前碳载荷量达到禁止再生等级阈值，则判定禁止触发服务再生程序。

进一步的，所述方法还包括：

若当前碳载荷量达到主动再生等级阈值，则向碳载荷量指示灯输出第一显示信号；

若当前碳载荷量达到服务再生等级阈值，则向碳载荷量指示灯输出第二显示信号；

若当前碳载荷量达到禁止再生等级阈值，则向碳载荷量指示灯输出第三显示信号。

进一步的，在执行服务再生程序之前，所述方法还包括：

采集车辆信息并判断车辆信息是否符合预设的执行条件，所述执行条件包括发动机水温处于正常范围、大气压力处于正常范围、蓄电瓶电压处于正常电压范围、离合器处于全连动状态、车辆未挂挡、车速为0、发动机转速处于预设速度阈值、发动机扭矩处于预设范围、油门开度小于2％、柴油机颗粒捕捉器上游温度合理、氧化催化器上游温度合理、后处理系统无相关故障、发动机系统无相关故障、车辆处于制动状态、手刹处于激活状态、车辆PTO装置未激活、燃油箱液位大于预设值。

进一步的，所述多个服务阶段包括：

预热阶段、加热阶段、再生阶段和冷却阶段；所述预热阶段的对应发动机转速为1200rmp，对应氧化催化器入口最低温度阈值为95℃，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为75℃；所述加热阶段的对应发动机转速为1500rmp，对应氧化催化器入口最低温度阈值为250℃，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为180℃；所述再生阶段的对应发动机转速为1700rmp，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为500℃；所述冷却阶段的对应发动机转速为1200rmp，对应氧化催化器入口最低温度阈值为280℃，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为220℃；

将所述再生阶段作为触发HC喷射单元启动的服务阶段，并设定再生阶段的结束触发条件为实际碳载荷量低于20g；

分别设定预热阶段、加热阶段和冷却阶段的持续时间。

进一步的，所述方法还包括：

在所述服务再生程序执行过程中，若接收到服务再生触发器发送的触发信号，则记录所述触发信号的持续时间；

判断所述持续时间是否达到预设持续阈值：

若是，则中断所述服务再生程序。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的DPF服务再生控制装置及方法，通过增设服务再生触发器，并增设相关电控器件，实现对DPF服务再生整个流程的温度精准控制，避免了由于温度不够造成的燃油燃烧不充分的问题，且实现了DPF服务再生控制流程的可中断，增加了DPF服务再生控制流程的灵活性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例的DPF服务再生控制装置的结构示意图；

图2是本申请一个实施例的DPF服务再生控制方法的碳载荷量指示灯的工作原理图；

图3是本申请一个实施例的DPF服务再生控制方法的程序进入及中断退出再生的流程图；

图4是本申请一个实施例的DPF服务再生控制方法的服务再生程序的流程图；

其中，1、ACU电控单元；2、ECU发动机电控单元；3、服务再生触发器；4、碳载荷量指示灯；5、柴油机；6、HC喷射单元；7、DOC入口温度传感器；8、DPF入口温度传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例提供一种DPF服务再生控制装置，参考图1，具体结构包括：

监控柴油发动机系统温度和碳载荷量的ACU电控单元1，控制柴油发动机转速的ECU发动机电控单元2，HC喷射单元6和服务再生触发器3。其中，ECU发动机电控单元2、服务再生触发器3和HC喷射单元6均与ACU电控单元1电连接。ACU电控单元1采集柴油发动机系统的DOC入口温度和DPF入口温度，并从ECU发动机电控单元采集发动机转速。其中DOC入口温度由DOC入口温度传感器7采集，DPF入口温度由DPF入口温度传感器8采集。ACU电控单元1还电连接碳载荷量指示灯4，将碳载荷量等级信号输出至碳载荷量指示灯4进行显示。

实施例2

本实施例提供一种DPF服务再生控制方法，包括以下步骤：

S1、ACU电控单元1计算柴油机5颗粒捕捉器的当前碳载荷量，并划分当前碳载荷量的等级，如图2所示，具体方法如下：

设置主动再生等级阈值Lev1、服务再生等级阈值Lev2和禁止再生等级阈值Lev3，判断当前碳载荷量mSoot对应的等级：

(1)mSoot<Lev1时，此时碳载荷灯不点亮；

主动再生和服务再生处于禁止状态；因此即使按下服务再生按钮也无法触发再生服务。

(2)Lev1≤mSoot<Lev2时，此时碳载荷灯黄色点亮；

主动再生和服务再生均被使能。根据工况可以自主选择。

例如：如果驾驶员驾驶的车辆为载货车，驾驶工况为高速，连续驾驶时长大于1小时，此时，驾驶员无需触发服务再生，仅需驾驶车辆进行上述工况的正常行驶即可，ACU会自动进入主动再生，将DPF中的碳烧掉。

又例如，驾驶员驾驶的车辆为城市公交，因为经常起停的原因，排温过低或者驾驶时长过短，无法进入主动再生。此时驾驶员可以选择在交班时间将车辆静止停放，自主选择触发服务再生，将DPF中的碳烧掉。

(3)Lev2≤mSoot<Lev3时，此时碳载荷灯红色点亮；

主动再生处于禁止状态，服务再生处于使能状态。

此时即使工况合适也无法触发主动再生，需要司机选择手动按下服务再生触发器3，触发服务再生。

(4)mSoot≥Lev3时，此时碳载荷灯红色闪亮；

此时主动再生和服务再生均处于禁止状态；

需要司机进入服务站进行清灰服务(包括压缩空气清洗和超声波清洗等)

通过服务再生触发器3触发服务再生的流程请参考图3，当服务再生触发器3按下时长大于预设时长Srv_tiOn时，激活服务再生fl_Srv＝1；此时，若服务再生的各项条件均满足，则可进入服务再生流程；若在服务再生过程中，按下服务再生触发器3(服务再生开关)并且时长大于预设时长Srv_tiOn，则中断退出服务再生流程。

其中，ACU电控单元1计算柴油机5颗粒捕捉器的当前碳载荷量的方法为现有技术，计算公式为mSoot＝∫(dmSotEG-dmSotRgnThr-dmSotNO2)

mSoot:DPF计算的碳载荷量，单位g

dmSotEG:发动机原排Soot(可溶有机物)累积量，单位：mg/s

dmSotRgnThr:主动再生消耗的Soot量，单位：mg/s

dmSotNO2:被动再生消耗的Soot量，单位：mg/s

根据上述条件判定是否当前碳载荷量触发服务再生程序。

若ACU电控单元1判定触发服务再生程序，则在执行服务再生程序之前判断当前车辆信息是否满足预设的执行条件，其中车辆信息可从汽车电控系统采集。执行条件包括发动机水温处于正常范围、大气压力处于正常范围、蓄电瓶电压处于正常电压范围、离合器处于全连动状态、车辆未挂挡、车速为0、发动机转速处于预设速度阈值、发动机扭矩处于预设范围、油门开度小于2％、柴油机5颗粒捕捉器上游温度合理、氧化催化器上游温度合理、后处理系统无相关故障、发动机系统无相关故障、车辆处于制动状态、手刹处于激活状态、车辆PTO装置未激活、燃油箱液位大于预设值。若车辆信息满足执行条件则ACU电控单元1判定执行服务再生程序。

S2、在ACU电控单元1预先设置包括多个顺序执行的服务阶段的服务再生程序和各服务阶段对应的发动机转速与柴油发动机系统最低温度阈值，并指定触发HC喷射单元6的服务阶段，具体包括：

设置预热阶段403、加热阶段405、再生阶段407、冷却阶段409由ACU控制，并通过CAN向ECU发送相应的请求模式。本实施例中，进行如下设置：

①预热阶段，发动机转速设置值Eng_PreHeat_C(本实施例设置1200rpm)；

②加热阶段，发动机转速设置值Eng_HeatUp_C(本实施例设置1500rpm)；

③再生阶段，发动机转速设置值Eng_Rgn_C(本实施例设置1700rpm)；

④冷却阶段，发动机转速设置值Eng_Cool_C(本实施例设置1200rpm)；

预热结束的标志包括但不限于如下条件：

①进入预热的时间>预设值(本实施例设置120s)；

②DOC入口温度>预设值(本实施例设置95℃)；

③DPF入口温度>预设值(本实施例设置75℃)；

加热结束的标志包括但不限于如下条件：

①进入加热的时间>预设值(本实施例设置420s)；

②DOC入口温度>预设值(本实施例设置250℃)；

③DPF入口温度>预设值(本实施例设置180℃)；

再生结束的标志包括但不限于如下条件：

①碳载荷模型值<预设值(本实施例设置20g)；

②DPF入口温度>预设值(本实施例设置500℃)的累计时长>预设值(本实施例设置1200s)

冷却结束的标志包括但不限于如下条件：

①DOC入口温度<预设值(本实施例设置280℃)；

②DPF入口温度<预设值(本实施例设置220℃)；

③进入冷却的时间>预设值(本实施例设置300s)；

流程412判断中断再生的条件包括但不限于如下条件：

①DOC入口温度>预设值(本实施例设置280℃)；

②DPF入口温度>预设值(本实施例设置220℃)。

若步骤S1中，ACU电控单元1判定执行服务再生程序，如图4所示，具体步骤如下：

步骤401判断是否满足进入服务再生的条件，只有当碳载荷指示灯为黄色常亮或红色常亮时，并且连续按下服务再生开关的时长大于预设值Srv_tiOn时，系统进入流程402。若服务再生条件满足，则系统依次进入403预热阶段、405加热阶段、407再生阶段、409冷却阶段；在每个阶段中，分别设置了相应的判断结束的标志位，包括404预热结束判断、406加热结束判断、408再生结束判断、410冷却结束判断。除此外，若服务再生的条件不再满足，或者手动按下服务再生按钮时长大于Srv_tiOff，均可进入411再生中断流程，并根据412流程判断是否需要冷却(若不满足中断条件，温度过高则需要冷却)，若需要冷却则进入冷却阶段409，若不需要冷却则直接结束。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种DPF服务再生控制装置，其特征在于，包括：

监控柴油发动机系统温度和碳载荷量的ACU电控单元；

控制柴油发动机转速的ECU发动机电控单元；

HC喷射单元和服务再生触发器；

所述ECU发动机电控单元、服务再生触发器和HC喷射单元均与ACU电控单元电连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ACU电控单元从ECU发动机电控单元采集发动机信息及车辆信息。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述ACU电控单元通过温度传感器采集柴油发动机系统的氧化催化器温度和柴油机颗粒捕捉器温度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ACU电控单元电连接碳载荷量指示灯。

5.一种DPF服务再生控制方法，其特征在于，包括：

在ACU电控单元预先设置包括多个顺序执行的服务阶段的服务再生程序和各服务阶段对应的发动机转速与柴油发动机系统最低温度阈值，并指定触发HC喷射单元的服务阶段；

ACU电控单元计算柴油机颗粒捕捉器的当前碳载荷量，并根据所述当前碳载荷量判断是否执行服务再生程序：

若是，则通过ECU发动机电控单元将发动机转依次速调至各服务阶段对应的发动机转速，并监控各服务阶段的实际温度，确保实际温度达到对应最低温度阈值；在执行触发HC喷射单元的服务阶段时，启动HC喷射单元。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据当前碳载荷量判断是否执行服务再生程序，包括：

预先在ACU电控单元设置多个碳载荷量等级阈值，并设置主动再生等级阈值、服务再生等级阈值和禁止再生等级阈值；

所述ACU电控单元根据当前碳载荷量和所述碳载荷量等级阈值计算当前碳载荷量等级；

判断当前碳载荷量等级对应的等级阈值：

若当前碳载荷量达到主动再生等级阈值，则判定触发服务再生程序；

若当前碳载荷量达到服务再生等级阈值，则判断是否接收到服务再生触发器发送的触发信号，若是，则判定触发服务再生程序；

若当前碳载荷量达到禁止再生等级阈值，则判定禁止触发服务再生程序。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若当前碳载荷量达到主动再生等级阈值，则向碳载荷量指示灯输出第一显示信号；

若当前碳载荷量达到服务再生等级阈值，则向碳载荷量指示灯输出第二显示信号；

若当前碳载荷量达到禁止再生等级阈值，则向碳载荷量指示灯输出第三显示信号。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在执行服务再生程序之前，所述方法还包括：

采集车辆信息并判断车辆信息是否符合预设的执行条件，所述执行条件包括发动机水温处于正常范围、大气压力处于正常范围、蓄电瓶电压处于正常电压范围、离合器处于全连动状态、车辆未挂挡、车速为0、发动机转速处于预设速度阈值、发动机扭矩处于预设范围、油门开度小于2％、柴油机颗粒捕捉器上游温度合理、氧化催化器上游温度合理、后处理系统无相关故障、发动机系统无相关故障、车辆处于制动状态、手刹处于激活状态、车辆PTO装置未激活、燃油箱液位大于预设值。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个服务阶段包括：

预热阶段、加热阶段、再生阶段和冷却阶段；所述预热阶段的对应发动机转速为1200rmp，对应氧化催化器入口最低温度阈值为95℃，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为75℃；所述加热阶段的对应发动机转速为1500rmp，对应氧化催化器入口最低温度阈值为250℃，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为180℃；所述再生阶段的对应发动机转速为1700rmp，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为500℃；所述冷却阶段的对应发动机转速为1200rmp，对应氧化催化器入口最低温度阈值为280℃，对应柴油机颗粒捕捉器入口最低温度阈值为220℃；

将所述再生阶段作为触发HC喷射单元启动的服务阶段，并设定再生阶段的结束触发条件为实际碳载荷量低于20g；

分别设定预热阶段、加热阶段和冷却阶段的持续时间。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述服务再生程序执行过程中，若接收到服务再生触发器发送的触发信号，则记录所述触发信号的持续时间；

判断所述持续时间是否达到预设持续阈值：

若是，则中断所述服务再生程序。

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