CN111828147A

CN111828147A - 一种车辆排气的再生方法及系统

Info

Publication number: CN111828147A
Application number: CN202010551609.3A
Authority: CN
Inventors: 卢振涛; 刘义强; 金昶明; 乔志伟; 戴正兴; 唐江
Original assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Yiwu Geely Powertrain Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Yiwu Geely Powertrain Co Ltd
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2040-06-16
Also published as: CN111828147B

Abstract

本发明公开了一种车辆排气的再生方法，再生方法应用于车辆排气的再生系统中，再生系统与车辆发动机连通，包括电加热器和汽油颗粒过滤器，电加热器设置于汽油颗粒过滤器的进气端的一侧；再生方法包括：获取发动机的当前转速；若发动机的当前转速不为零，则获取汽油颗粒过滤器的压差；若汽油颗粒过滤器的压差不小于第一预设值，则获取发动机的当前工况和发动机的排气温度；若发动机的排气温度小于第二预设值，则根据发动机的当前工况和排气温度调节电加热器工作。采用本发明，具有无需更改当前排气系统管路布置，设计简单，易于广泛使用；能够根据具体的工况情况控制电加热器的工作，促进汽油颗粒过滤器的再生从而提升排放性能。

Description

一种车辆排气的再生方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆排气领域，特别涉及一种车辆排气的再生方法及系统。

背景技术

随着汽车工业的发展，发动机排放法规愈趋严苛，其中对颗粒物的排放尤为严苛，例如在国6排放法规要求中颗粒物的排放限值相对于国5降低了10倍。为满足如此严格的颗粒物排放限值，目前主流的技术方案是采用汽油颗粒过滤器(GPF)，通过在发动机排气中设置GPF过滤器，当尾气经过蜂窝状的过滤器腔体时，颗粒物将吸附在GPF表面，从而满足颗粒物排放限值。

使用GPF后，颗粒物的排放能够得到有效的降低，但是当GPF在长时间捕捉颗粒排放物后，GPF表面颗粒物越聚越多，若不及时清理将导致GPF过滤器堵塞，从而引起排气背压升高以及发动机性能降低等不利影响。因而需要根据发动机运行状态在适当的时机对GPF中聚集的颗粒物进行再生清理。

而GPF过滤器的再生清理需要满足足够高的温度和一定量的氧，但是排气中的氧含量较少，GPF再生条件一般较难满足，同时由于汽车底盘布置空间限制，GPF一般离发动机排气口较远，当发动机低温环境或短途行驶时温度相对较低，GPF再生的温度条件更难满足。

目前主要的解决方法有两种，一种是通过在GPF进口端增加一套补气系统，将增压器后、中冷器前的高温高压气体引入GPF过滤器，从而增加GPF中的氧浓度，同时降低了GPF再生所需的温度，从而促进GPF再生。但是这种方案结构复杂，需要增加增压器后、中冷器前到GPF进口端的补气管路，而GPF布置通常都远离发动机端，这也就导致了补气管路较长，这对于复杂的整车底盘布置十分不利。而且当不需要再生时还需要增加一个电子旁通阀来关闭补气通道，以免影响发动机燃烧性能，这也带来了发动机成本的增加。

另一种方案是通过控制发动机的燃烧来增加排气温度，从而提高GPF过滤器处的温度，以达到GPF再生的目的。通常是ECU根据整车运行里程以及GPF前后压差来判断是否需要进行GPF再生，当有GPF再生请求时，调整发动机的喷油正时、点火正时和气门正时等使发动机燃烧中心推迟，提高排气端温度，从而满足GPF再生条件。但是这种方案强行改变了发动机原有的稳定燃烧过程，容易造成发动机工作的不稳定，同时也降低了发动机燃烧效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是对于乘用车城市道路工况时，进行汽油颗粒过滤器的再生，从而提升排放性能。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种车辆排气的再生方法，所述再生方法应用于车辆排气的再生系统中，所述再生系统与车辆发动机连通，包括电加热器和汽油颗粒过滤器，所述电加热器设置于汽油颗粒过滤器的进气端的一侧；所述再生方法包括：

获取所述发动机的当前转速；

若所述发动机的当前转速不为零，则获取所述汽油颗粒过滤器的压差；

若所述汽油颗粒过滤器的压差不小于第一预设值，则获取所述发动机的当前工况和所述发动机的排气温度；

若所述发动机的排气温度小于第二预设值，则根据所述发动机的当前工况和所述排气温度调节所述电加热器工作。

进一步的，若所述发动机的当前工况为起动工况或暖机工况时，

所述根据所述发动机的当前工况和所述排气温度调节所述电加热器工作，包括：

获取所述发动机的起动时长；

根据所述发动机的起动时长和所述排气温度调节所述电加热器工作。

进一步的，若所述发动机的当前工况为起动后的怠速工况时，

获取所述发动机排气的含氧量；

根据所述发动机排气的含氧量和所述排气温度调节所述电加热器工作。

进一步的，若所述发动机的当前工况为运行工况或断油滑行工况时，

根据所述排气温度调节所述电加热器工作。

进一步的，当所述发动机的当前工况为断油滑行工况时，所述再生方法还包括：

获取所述汽油颗粒过滤器的载体温度；

根据所述载体温度调节所述车辆的节气门的开度。

进一步的，在调节所述电加热器工作之后，所述再生方法还包括：

若所述汽油颗粒过滤器的压差小于第三预设值，或所述发动机的排气温度不小于所述第二预设值，则控制所述电加热器停止工作；

其中，所述第三预设值小于所述第一预设值。

进一步的，所述再生方法还包括：

获取所述汽油颗粒过滤器的载体温度；

根据所述载体温度调节或者关闭所述电加热器工作。

进一步的，所述再生方法还包括：

若所述发动机的当前转速为零，则控制所述电加热器不工作。

本发明还提供了一种车辆排气的再生系统，所述再生系统与车辆发动机连通，包括电加热器、汽油颗粒过滤器和再生装置，所述电加热器设置于汽油颗粒过滤器的进气端的一侧；所述再生装置分别与所述电加热器和所述汽油颗粒过滤器连接，所述再生装置包括：

第一获取模块，用于获取所述发动机的当前转速；

第二获取模块，用于若所述发动机的当前转速不为零，则获取所述汽油颗粒过滤器的压差；

第三获取模块，用于若所述汽油颗粒过滤器的压差不小于第一预设值，则获取所述发动机的当前工况和所述发动机的排气温度；

调节模块，用于若所述发动机的排气温度小于第二预设值，则根据所述发动机的当前工况和所述排气温度调节所述电加热器工作。

进一步的，所述再生系统还包括催化器，所述催化器设置于所述电加热器和所汽油颗粒过滤器之间。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

通过在再生系统中增加电加热器，无需更改当前排气系统管路布置，设计简单，易于广泛使用。对于乘用车城市道路工况，能够根据具体的工况情况控制电加热器的工作，促进汽油颗粒过滤器的再生从而提升排放性能，同时也能够减少在运行行驶工况的再生需求，对驾驶性提升也将有所提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种车辆排气的再生方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种车辆排气的再生方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种电加热器调节方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种判断发动机是否处于起动或暖机工况的流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种电加热器调节方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种判断发动机是否处于起动后的怠速工况的流程图；

图7为本发明实施例提供一种当发动机的当前工况为断油滑行工况时的再生方法流程图；

图8为本发明实施例提供的一种判断发动机是否处于断油工况的流程图；

图9为本发明实施例提供的另一种车辆排气的再生方法的流程图；

图10为本发明实施例提供的另一种车辆排气的再生方法的流程图；

图11为本发明实施例提供的一种车辆排气的再生系统的结构示意图。

以下对附图作补充说明：

1-发动机；2-增压器；3-催化器；4-汽油颗粒过滤器；5-电加热器；6-节气门；7-空气滤清器。

具体实施方式

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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例：

发动机的排气路径上设有汽油颗粒过滤器4，当尾气经过蜂窝状的汽油颗粒过滤器4的腔体时，颗粒物将吸附在汽油颗粒过滤器4的表面，从而满足颗粒物排放限值。如图11所示，为本发明实施例提供的一种车辆排气的再生系统，所述再生系统与车辆发动机连通，包括电加热器5和汽油颗粒过滤器4，所述电加热器5设置于汽油颗粒过滤器4的进气端的一侧。

如图1所示，本发明提供了一种车辆排气的再生方法，该方法应用于上述的车辆排气的再生系统中，该再生方法包括：

S100：获取发动机的当前转速。

S300：若发动机的当前转速不为零，则获取汽油颗粒过滤器的压差。

在一些可行的实施方式中，如图2所示，该再生方法还包括：

S400：若发动机的当前转速为零，则控制电加热器不工作。

可以理解的是，当发动机的当前转速不为零时，则发动机此时正在工作排气，需要对发动机的排气进行处理，相应的，可以根据需要控制本发明中的电加热器进行相应的工作。而当发动机的当前转速为零时，发动机排气没有流动无法对汽油颗粒过滤器进行加热，所以电加热器不工作，节气门处于自由状态。

S500：若汽油颗粒过滤器的压差不小于第一预设值，则获取发动机的当前工况和发动机的排气温度。

可以理解的是，第一预设值可以为汽油颗粒过滤器将要阻塞时对应的压差值，当汽油颗粒过滤器的压差不小于第一预设值时，汽油颗粒过滤器可能会发生阻塞，需要进行再生控制。

S700：若发动机的排气温度小于第二预设值，则根据发动机的当前工况和排气温度调节电加热器工作。

乘用车在城市道路时，其具有运行时间短、起停多以及加减速工况频繁等特点，发动机有大量时间工作在怠速、暖机以及断油工况下，而这部分工况排气温度低，无法实现再生。本发明通过上述的实施方式，能够通过电加热辅助再生，在发动机无动力输出的条件下进行汽油颗粒过滤器再生从而提升排放性能，同时也能够减少在运行行驶工况的再生需求，对驾驶性能也有所提升。

在一些可行的实施方式中，若发动机的当前工况为起动工况或暖机工况时，则步骤S700中，如图3所示，根据所述发动机的当前工况和所述排气温度调节所述电加热器工作，可以包括：

S711：获取所述发动机的起动时长；

S712：根据所述发动机的起动时长和所述排气温度调节所述电加热器工作。

可以理解的是，当发动机处于起动工况或者暖机工况时，由于发动机运行时间较短，排气量和排气温度较低，可以通过汽油颗粒过滤器的压差判断是否需要进行再生控制。如果需要进行再生控制，则可以根据排气温度和发动机起动时长计算电加热器所要供给的能量，并对电加热器进行相应的控制。从而能够根据实际所需的温差对电加热器进行控制，使得汽油颗粒过滤器能够工作在合适的温度下，有效进行汽油颗粒过滤器的再生；也能够避免温度过高，损坏汽油颗粒过滤器；还能够充分利用发动机非动力输出工作时间，提高驾驶体验性能。

具体的，可以通过控制电加热器的电流调节电加热器的供能。

进一步的，如图4所示，可以通过以下方式判断发动机是否处于起动工况或暖机工况，具体包括：

S713：获取所述车辆的冷却液信息和发动机信息；

S714：根据所述冷却液信息判断冷却液温度是否小于第六预设值，根据所述发动机信息判断发动机起动时间是否小于第七预设值，根据所述发动机信息判断发动机转速是否处于第一预设范围内；

S715：若都是，则获取发动机起动暖机作为所述发动机的当前工况。

在另一些可行的实施方式中，若所述发动机的当前工况为起动后的怠速工况时，则步骤S700中，根据所述发动机的当前工况和所述排气温度调节所述电加热器工作，如图5所示，可以包括：

S721：获取所述发动机排气的含氧量；

S722：根据所述发动机排气的含氧量和所述排气温度调节所述电加热器工作。

可以理解的是，当发动机起动后且处于怠速工况时，发动机内的气体大多为刚吸入发动机内的气体，其含氧量较高，有利于实现汽油颗粒过滤器的再生，但是一般车辆怠速时发动机的排气温度较低。此时则可以通过汽油颗粒过滤器的压差判断是否需要再生，如果需要再生则开启电加热器，并根据排气中的含氧量和排气温度调节电加热器加热，促进汽油颗粒过滤器的再生。另外，还可以通过节气门调节排气中的含氧量，进一步促进汽油颗粒过滤器的再生。

进一步的，如图6所示，可以通过以下方式判断发动机是否处于起动后的怠速工况，具体包括：

S723：获取所述车辆的油门信息、离合器信息、整车扭矩信息和发动机信息；

S724：根据所述油门信息判断油门开度是否小于第八预设值，根据所述离合器信息判断离合器是否处于脱开状态，根据所述整车扭矩信息判断整车扭矩需求是否小于第九预设值，根据所述发动机信息判断发动机转速是否小于第十预设值，以及根据所述发动机信息判断发动机进气量是否小于第十一预设值；

S725：若都是，则获取发动机怠速作为所述发动机的当前工况。

在另一些可行的实施方式中，若所述发动机的当前工况为运行工况或断油滑行工况时，则步骤S700中，根据所述发动机的当前工况和所述排气温度调节所述电加热器工作，包括：

S731：根据所述排气温度调节所述电加热器工作。

可以理解的是，当发动机处于运行工况时，可以根据汽油颗粒过滤器的压差判断是否需要进行再生控制，若无需进行再生控制，则发动机按照正常状态进行控制，无需额外干预。若需要进行再生控制，则根据排气温度判断是否要进行电加热器辅助再生。此时发动机的相关控制参数也可以按照正常的状态进行控制，不受影响。从而能够提高低温环境或短途行驶时排气温度能量不足导致的汽油颗粒过滤器再生困难问题，而且不会影响发动机气缸内的燃烧性能，尤其是对于发动机工作稳定性较低的低速低负荷工况区域效果更佳。

以及，当发动机处于断油滑行工况时，发动机不喷油，发动机内空气的含氧量较为充足。可以根据汽油颗粒过滤器的压差判断是否需要进行再生控制，若无需进行再生控制，则无需对车辆进行其他再生控制。若需要进行再生控制，则根据排气温度判断是否要进行电加热辅助。

另外，在一些可行的实施方式中，当所述发动机的当前工况为断油滑行工况时，如图7所示，所述再生方法还包括：

S741：获取所述汽油颗粒过滤器的载体温度；

S742：根据所述载体温度调节所述车辆的节气门的开度。

具体的，若载体温度超过第四预设值，则减小节气门开度，并降低电加热器的加热；若载体温度低于第五预设值，则增加节气门开度，并增加电加热器的加热。

在断油工况时，发动机不进行燃烧做功，通过调节节气门的开度控制排气中的含氧量辅助汽油颗粒过滤器的再生，能够在不影响发动机工作稳定性和燃油消耗的情况下辅助汽油颗粒过滤器的再生；还能够有效防止汽油颗粒过滤器的超温，保护汽油颗粒过滤器的载体安全。另外，在发动机断油工况进行汽油颗粒过滤器辅助再生，能够完全避免对发动机燃烧性能和燃油消耗的负面影响，同时提高发动机断油工况惯性能量的利用效率，同时不会带来发动机控制复杂度的上升。

进一步的，如图8所示，可以通过以下方式判断发动机是否处于断油工况，具体包括：

S743：获取所述车辆的离合器信息、发动机信息和车速信息；

S744：根据所述离合器信息判断离合器是否由结合状态转变为脱开状态，根据所述发动机信息判断发动机是否由供油状态转变为断油状态，根据所述车速信息判断车辆车速是否不小于第十二预设值；

S745：若都是，则获取发动机断油作为所述发动机的当前工况。

在一些可行的实施方式中，如图9所示，在调节所述电加热器工作之后，该再生方法还包括：

S800：若所述汽油颗粒过滤器的压差小于第三预设值，或所述发动机的排气温度不小于所述第二预设值，则控制所述电加热器停止工作；

其中，所述第三预设值小于所述第一预设值。

可以理解的是，当汽油颗粒过滤器的压差不小于第一预设值时，说明汽油颗粒过滤器的载荷较大，需要进行再生控制；而当压差小于第三预设值时，说明汽油颗粒过滤器的载荷较小，无需进行再生控制。另外，第三预设值小于第一预设值，能够避免汽油颗粒过滤器在再生和不再生之间来回切换，损坏器件。另外，第二预设值可以理解为发动机的排气温度可以满足汽油颗粒过滤器时的温度值，当发动机转速、负荷增大后，发动机排气侧温度升高到该第二预设值后，则可以退出电加热，利用排气温度完成汽油颗粒过滤器的再生。

在一些可行的实施方式中，如图10所示，所述再生方法还包括：

S910：获取所述汽油颗粒过滤器的载体温度；

S920：根据所述载体温度调节或者关闭所述电加热器工作。

可以理解的是，当汽油颗粒过滤器的压差未降低到第三预设值以下时，可以根据汽油颗粒过滤器的压差和排气温度的变化计算汽油颗粒过滤器的载体温度。若载体温度在安全限值内，则继续进行电加热，电加热器的加热根据排气温度和汽油颗粒过滤器的压差进行反馈控制。若载体温度接近安全限值，则降低电加热器的加热或者关闭电加热器，从而避免汽油颗粒过滤器的载体因为超温而损坏。

如图11所示，本发明实施例还提供了一种车辆排气的再生系统，该再生系统与车辆发动机连通，包括电加热器5、汽油颗粒过滤器4和再生装置，所述电加热器5设置于汽油颗粒过滤器4的进气端的一侧；所述再生装置分别与所述电加热器5和所述汽油颗粒过滤器4连接，所述再生装置包括：

第一获取模块，用于获取所述发动机的当前转速；

在一些可行的实施方式中，再生装置对应于车辆中的电子控制单元(ECU)。

在一些可行的实施方式中，所述再生系统还包括催化器3，所述催化器3设置于所述电加热器5和所汽油颗粒过滤器4之间。

本发明将电加热器5布置在催化器3的前侧，与直接安装在汽油颗粒过滤器4载体上的电加热器相比，能够抑制汽油颗粒过滤器4的超温，同时还能够保证汽油颗粒过滤器4的再生效率。

在一些可行的实施方式中，所述再生系统还包括节气门6，所述节气门6与所述发动机1连接，用于调节发动机1排气的含氧量。

在一些可行的实施方式中，所述再生系统还包括压差传感器，所述压差传感器分别与所述汽油颗粒过滤器4和所述再生装置连接，用于检测所述汽油颗粒过滤器4的压差。

在一些可行的实施方式，所述再生系统还包括空气滤清器7和增压器2，如图11所示，空气滤清器7、节气门6、发动机1、增压器2、电加热器5、催化器3和汽油颗粒过滤器4依次连接。空气经过空气滤清器7后，依次经过节气门6、发动机1、增压器2、电加热器5、催化器3和汽油颗粒过滤器4排出至外界空间。

本发明中的再生系统，其布置简单，不需要重新设计排气管路，对于整车底盘布置更为方便。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、系统和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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

1.一种车辆排气的再生方法，其特征在于，所述再生方法应用于车辆排气的再生系统中，所述再生系统与车辆发动机连通，包括电加热器和汽油颗粒过滤器，所述电加热器设置于汽油颗粒过滤器的进气端的一侧；所述再生方法包括：

获取所述发动机的当前转速；

2.根据权利要求1所述的车辆排气的再生方法，其特征在于，若所述发动机的当前工况为起动工况或暖机工况时，

获取所述发动机的起动时长；

3.根据权利要求1所述的车辆排气的再生方法，其特征在于，若所述发动机的当前工况为起动后的怠速工况时，

获取所述发动机排气的含氧量；

4.根据权利要求1所述的车辆排气的再生方法，其特征在于，若所述发动机的当前工况为运行工况或断油滑行工况时，

根据所述排气温度调节所述电加热器工作。

5.根据权利要求1所述的车辆排气的再生方法，其特征在于，当所述发动机的当前工况为断油滑行工况时，所述再生方法还包括：

获取所述汽油颗粒过滤器的载体温度；

根据所述载体温度调节所述车辆的节气门的开度。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的车辆排气的再生方法，其特征在于，在调节所述电加热器工作之后，所述再生方法还包括：

其中，所述第三预设值小于所述第一预设值。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的车辆排气的再生方法，其特征在于，所述再生方法还包括：

获取所述汽油颗粒过滤器的载体温度；

根据所述载体温度调节或者关闭所述电加热器工作。

8.根据权利要求1所述的车辆排气的再生方法，其特征在于，所述再生方法还包括：

9.一种车辆排气的再生系统，其特征在于，所述再生系统与车辆发动机(1)连通，包括电加热器(5)、汽油颗粒过滤器(4)和再生装置，所述电加热器(5)设置于汽油颗粒过滤器(4)的进气端的一侧；所述再生装置分别与所述电加热器(5)和所述汽油颗粒过滤器(4)连接，所述再生装置包括：

第一获取模块，用于获取所述发动机的当前转速；

10.根据权利要求9所述的车辆排气的再生系统，其特征在于，所述再生系统还包括催化器(3)，所述催化器(3)设置于所述电加热器(5)和所汽油颗粒过滤器(4)之间。