CN113090368B - 尾气颗粒捕集器的再生控制方法及控制器、发动机和车辆 - Google Patents

尾气颗粒捕集器的再生控制方法及控制器、发动机和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种尾气颗粒捕集器的再生控制方法及控制器、发动机和车辆，再生控制方法包括步骤：获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的平均持续运行时间；根据平均持续运行时间计算发动机的当前剩余运行时间；比较当前剩余运行时间以及再生需求所需的再生时间；根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器拒绝再生需求。根据本发明提供的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，当有再生请求且得到的发动机的当前剩余运行时间小于再生时间，则判断发动机有可能停机，锁定并禁止尾气颗粒捕集器进入再生，以此减少由于发动机停机导致尾气颗粒捕集器的再生不能完成的现象。

Description

尾气颗粒捕集器的再生控制方法及控制器、发动机和车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种尾气颗粒捕集器的再生控制方法及控制器、发动机和车辆。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
中途停车但尾气颗粒捕集器的再生没有完成时，下次上电，当尾气颗粒捕集器的碳载量低于一定限值时，再生请求消失，即不完全再生，多次不完全再生可能导致碳载量判断不准，有尾气颗粒捕集器烧毁的风险。当碳载量高于一定限值，会频繁请求再生，再次升温所需燃油增加，引起客户抱怨。
发明内容
本发明提供了一种尾气颗粒捕集器的再生控制方法，目的是至少解决由于发动机停机导致尾气颗粒捕集器的再生不能完成的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提供了一种尾气颗粒捕集器的再生控制方法，再生控制方法包括步骤：获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的平均持续运行时间；根据平均持续运行时间计算发动机的当前剩余运行时间；比较当前剩余运行时间以及再生需求所需的再生时间；根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器拒绝再生需求。
根据本发明提供的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，当有再生请求且得到的发动机的当前剩余运行时间小于再生时间，则判断发动机有可能停机，锁定并禁止尾气颗粒捕集器进入再生，以此减少由于发动机停机导致尾气颗粒捕集器的再生不能完成的现象。
进一步地，获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的平均持续运行时间包括：获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的多个最近持续运行时间；根据多个最近持续运行时间计算发动机的平均持续运行时间。
进一步地，根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器拒绝再生需求包括：获取再生需求发出时尾气颗粒捕集器的当前碳载量；根据当前碳载量小于碳载上限量确定再生需求的需求优先级小于预设优先级。
进一步地，获取再生需求发出时尾气颗粒捕集器的当前碳载量包括：根据碳载量模型和尾气颗粒捕集器的压差计算的最大碳载量确定尾气颗粒捕集器的当前碳载量。
进一步地，根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器拒绝再生需求包括：根据尾气颗粒捕集器的当前碳载量计算再生尾气颗粒捕集器所需的再生时间。
进一步地，根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器拒绝再生需求后还包括：在发动机再次启动时更新发动机的平均持续运行时间；控制尾气颗粒捕集器在发动机的当前剩余运行时间大于等于再生时间前执行再生操作。
进一步地，比较当前剩余运行时间以及再生需求所需的再生时间包括：当发动机进入运行状态时，将平均持续运行时间储存至计时器，计时器从平均持续运行时间开始往下减进行计时，然后获取尾气颗粒捕集器发出再生需求时发动机的当前剩余运行时间。
本发明的第二方面提供了一种控制尾气颗粒捕集器再生的控制器，控制器包括控制尾气颗粒捕集器再生的控制装置和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有控制指令，控制装置通过执行控制指令来实现根据本发明的第一方面的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，控制装置包括：获取模块，用于获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的平均持续运行时间；计算模块，用于根据平均持续运行时间计算发动机的当前剩余运行时间；比较模块，用于比较当前剩余运行时间以及再生需求所需的再生时间；控制模块，用于根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器拒绝再生需求。
本发明的第三方面提供了一种发动机，发动机包括根据本发明的第二方面的控制尾气颗粒捕集器再生的控制器。
本发明的第四方面提供了一种车辆，车辆包括根据本发明的第三方面的发动机。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明一个实施例的尾气颗粒捕集器的再生控制方法的流程示意图；
图2为本发明另一个实施例的尾气颗粒捕集器的再生控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。
尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“上”、“内”、“靠近”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。
需要说明的是，颗粒物的捕集技术(Diesel Particulate Filter,DPF)主要是通过扩散、沉积和撞击机理来过滤捕集发动机尾气中的微粒。尾气流经尾气颗粒捕集器时，其中微粒被捕集在尾气颗粒捕集器的滤芯内，剩下较清洁的尾气排入大气中。目前应用较多的是壁流式蜂窝陶瓷尾气颗粒捕集器，目前主要用于工程机械和城市公共汽车，特点是操作简单、过滤效率高，但存在尾气颗粒捕集器的再生和对燃油中的硫成分比较敏感的问题。
颗粒物捕集系统的基本工作原理是：当发动机的尾气流过氧化型催化剂(DOC)时，在200-600℃温度条件下，CO和HC首先几乎全部被氧化成CO2和H2O，同时NO被转化成NO2。尾气从DOC出来进入尾气颗粒捕集器(DPF)后，其中微粒被捕集在尾气颗粒捕集器(DPF)的滤芯内，剩下较清洁的尾气排入大气中，DPF的捕集效率可达90％以上。
发动机的尾气颗粒物主要包含两种成分：未燃的碳烟(Soot)、灰分(ash)，其中，颗粒排放物质大部分是由碳和碳化物的微小颗粒组成的。
随着工作时间的加长，DPF上堆积的颗粒物越来越多，不仅影响DPF的过滤效果，还会增加尾气背压，从而影响发动机的换气和燃烧，导致功率输出降低，油耗增加，所以如何及时消除DPF上的颗粒物(DPF再生)是该技术的关键。所谓DPF再生是指在DPF长期工作中，尾气颗粒捕集器(DPF)里的颗粒物质逐渐增多会引起发动机背压升高，导致发动机的性能下降，所以要定期除去沉积的颗粒物，恢复DPF的过滤性能。
DPF再生有主动再生和被动再生两种方法：主动再生指的是利用外界能量来提高DPF内的温度，使颗粒物着火燃烧。当DPF前后压差传感器检测到DPF前后的背压过大时，认为已达到DPF所能承载的碳累积量，此时通过外界能量，例如在DOC前喷射柴油并燃烧，来提高DPF内的温度，使DPF内的温度达到一定温度，沉积的颗粒物就会氧化燃烧，达到再生的目的。DPF温度上升至550℃以上使其中捕集的颗粒进行燃烧从而使DPF恢复捕集能力。被动再生指的是在一定温度区间内，尾气中的NO2对被捕集的颗粒有很强的氧化能力，因此可以利用NO2作为氧化剂除去尾气颗粒捕集器(DPF)中的微粒，并生成CO2，而NO2又被还原为NO，从而达到去除微粒的目的。被动再生的发生不需要额外的燃油，因此在DPF的生命周期内，进行被动再生的次数越多，需要进行主动再生的周期就越长，后处理系统消耗的燃油就越少，从而改善发动机的整体油耗。
如图1所示，本发明的第一方面提供了一种尾气颗粒捕集器的再生控制方法，再生控制方法包括步骤：S10、获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的平均持续运行时间；S20、根据平均持续运行时间计算发动机的当前剩余运行时间；S30、比较当前剩余运行时间以及再生需求所需的再生时间；S40、根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器拒绝再生需求。
根据本发明提供的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，当有再生请求且得到的发动机的当前剩余运行时间小于再生时间，则判断发动机有可能停机，锁定并禁止尾气颗粒捕集器进入再生，以此减少由于发动机停机导致尾气颗粒捕集器的再生不能完成的现象。
根据本发明提供的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，步骤S10包括：获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的多个最近持续运行时间；根据多个最近持续运行时间计算发动机的平均持续运行时间。具体地，多个最近持续运行时间和平均持续运行时间一直处于更新状态，例如，当多个最近持续运行时间为10个最近持续运行时间时，当发动机完成第11个持续运行后，多个最近持续运行时间自动将第1个持续运行时间消除，并累积第11个持续运行时间，然后重新计算平均持续运行时间。
再进一步地，根据本发明的实施例，步骤S40包括：获取再生需求发出时尾气颗粒捕集器的当前碳载量；根据当前碳载量小于碳载上限量确定再生需求的需求优先级小于预设优先级。具体地，碳载上限量根据尾气颗粒捕集器的具体性能和具体承载能力而定，碳载上限量的具体数值在此不进行限定。
根据本发明的一个实施例，获取再生需求发出时尾气颗粒捕集器的当前碳载量包括：根据碳载量模型和尾气颗粒捕集器的压差计算的最大碳载量确定尾气颗粒捕集器的当前碳载量。碳载量模型能够以发动机的累积运行时间、周围环境情况以及尾气颗粒捕集器的性能为参数，具体计算尾气颗粒捕集器的当前碳载量，碳载量模型的具体公式在此不进行详细阐述，通过尾气颗粒捕集器的压差计算尾气颗粒捕集器的当前碳载量依赖于尾气颗粒捕集器处的压差传感器，根据压差传感器监测尾气颗粒捕集器的上下游压力，然后根据尾气颗粒捕集器的上下游压力计算尾气颗粒捕集器处的碳载量。
根据本发明的一个实施例，根据尾气颗粒捕集器的当前碳载量计算再生尾气颗粒捕集器所需的再生时间。具体地，根据当前碳载量以及燃烧当前碳载量的积碳所需的时间即为尾气颗粒捕集器所需的再生时间。
根据本发明的一个实施例，步骤S40后包括：在发动机再次启动时更新发动机的平均持续运行时间；控制尾气颗粒捕集器在发动机的当前剩余运行时间大于等于再生时间前执行再生操作。以此减少尾气颗粒捕集器再生时在遇到发动机停机的现象，提高尾气颗粒捕集器的再生可靠性。
根据本发明的一个实施例，步骤S10还包括：当发动机进入运行状态时，将平均持续运行时间储存至计时器，计时器从平均持续运行时间开始往下减进行计时，然后获取尾气颗粒捕集器发出再生需求时发动机的当前剩余运行时间。
如图2所示，下面详细介绍本发明的尾气颗粒捕集器的再生控制方法的步骤：统计发动机最近n次持续运行时间的平均值，当发动机进入运行状态时，会把统计的最近n次持续运行时间平均值赋给计时器，计时器开始从最近n次持续运行时间平均值往下减进行计时；
再生请求被触发后，当碳载量模型或者压差传感器计算碳载量取大后的碳载量值大于碳载量限值1时，继续执行如下步骤；
总的再生时间的获取，尾气颗粒捕集器进行再生时碳载量从限值降到0时所需要的时间；
为了保证尾气颗粒捕集器再生可正常完成，当判断尾气颗粒捕集器有再生请求且得到的计时时间大于等于总再生时间，才放行再生，进入再生模式，此判定条件失效。当有再生请求且得到的计时时间小于总再生时间，判断发动机有可能停机，锁定再生，禁止进入再生，否则发动机可能会因为停机导致再生不能完成。
出于对尾气颗粒捕集器的保护，当尾气颗粒捕集器的碳载量超过碳载量限值2时，也会放行再生。
本发明的第二方面提供了一种控制尾气颗粒捕集器再生的控制器，控制器包括控制尾气颗粒捕集器再生的控制装置和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有控制指令，控制装置通过执行控制指令来实现根据本发明的第一方面的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，控制装置包括：获取模块，用于获取尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的平均持续运行时间；计算模块，用于根据平均持续运行时间计算发动机的当前剩余运行时间；比较模块，用于比较当前剩余运行时间以及再生需求所需的再生时间；控制模块，用于根据当前剩余运行时间小于再生时间，且再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制尾气颗粒捕集器的拒绝再生需求。
本发明的第三方面提供了一种发动机，发动机包括根据本发明的第二方面的控制尾气颗粒捕集器再生的控制器。
本发明的第四方面提供了一种车辆，车辆包括根据本发明的第三方面的发动机。
本发明的控制器、发动机和车辆具有本发明的尾气颗粒捕集器的再生控制方法的一切技术效果，在此不再进行赘述。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或控制装置(如处理器)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种尾气颗粒捕集器的再生控制方法，其特征在于，所述再生控制方法包括步骤：
获取所述尾气颗粒捕集器发出再生需求前发动机的平均持续运行时间；
根据所述平均持续运行时间计算所述发动机的当前剩余运行时间；
比较所述当前剩余运行时间以及所述再生需求所需的再生时间；
根据所述当前剩余运行时间小于所述再生时间，且所述再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制所述尾气颗粒捕集器拒绝所述再生需求，所述根据所述当前剩余运行时间小于所述再生时间，且所述再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制所述尾气颗粒捕集器拒绝所述再生需求包括：
获取所述再生需求发出时所述尾气颗粒捕集器的当前碳载量；
根据所述当前碳载量小于碳载上限量确定所述再生需求的所述需求优先级小于所述预设优先级。
2.根据权利要求1所述的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，其特征在于，所述获取所述尾气颗粒捕集器发出再生需求前所述发动机的平均持续运行时间包括：
获取所述尾气颗粒捕集器发出再生需求前所述发动机的多个最近持续运行时间；
根据所述多个最近持续运行时间计算所述发动机的所述平均持续运行时间。
3.根据权利要求2所述的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，其特征在于，所述获取所述再生需求发出时所述尾气颗粒捕集器的当前碳载量包括：
根据碳载量模型和所述尾气颗粒捕集器的压差计算的最大碳载量确定所述尾气颗粒捕集器的所述当前碳载量。
4.根据权利要求3所述的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，其特征在于，所述根据所述当前剩余运行时间小于所述再生时间，且所述再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制所述尾气颗粒捕集器拒绝所述再生需求包括：
根据所述尾气颗粒捕集器的所述当前碳载量计算再生所述尾气颗粒捕集器所需的所述再生时间。
5.根据权利要求1所述的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，其特征在于，所述根据所述当前剩余运行时间小于所述再生时间，且所述再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制所述尾气颗粒捕集器拒绝所述再生需求后还包括：
在所述发动机再次启动时更新所述发动机的所述平均持续运行时间；
控制所述尾气颗粒捕集器在所述发动机的所述当前剩余运行时间大于等于所述再生时间前执行再生操作。
6.根据权利要求1所述的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，其特征在于，所述比较所述当前剩余运行时间以及所述再生需求所需的再生时间包括：
当所述发动机进入运行状态时，将所述平均持续运行时间储存至计时器，所述计时器从所述平均持续运行时间开始往下减进行计时，然后获取所述尾气颗粒捕集器发出所述再生需求时所述发动机的所述当前剩余运行时间。
7.一种控制尾气颗粒捕集器再生的控制器，其特征在于，所述控制器包括控制尾气颗粒捕集器再生的控制装置和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有控制指令，所述控制装置通过执行所述控制指令来实现根据权利要求1所述的尾气颗粒捕集器的再生控制方法，所述控制装置包括：
获取模块，用于获取所述尾气颗粒捕集器发出再生需求前所述发动机的平均持续运行时间；
计算模块，用于根据所述平均持续运行时间计算所述发动机的当前剩余运行时间；
比较模块，用于比较所述当前剩余运行时间以及所述再生需求所需的再生时间；
控制模块，用于根据所述当前剩余运行时间小于所述再生时间，且所述再生需求的需求优先级小于预设优先级，控制所述尾气颗粒捕集器拒绝所述再生需求。
8.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括根据权利要求7所述的控制尾气颗粒捕集器再生的控制器。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求8所述的发动机。
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