CN113464253B - 一种用于增程式柴油机dpf再生控制的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于增程式柴油机DPF再生控制的装置及方法，包括发动机再生请求判断模块、发动机ECU控制模块、电机控制模块、整车控制模块和DPF再生控制模块。发动机再生请求判断模块判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。当发动机再生请求判断模块判断出后处理系统需要再生或者正在再生时，发动机ECU控制模块向电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并开启DPF再生控制模块对排气温度进行控制直至再生过程结束。能够通过发动机ECU控制模块针对发动机工作工况进行灵活的再生管理及控制，在实现对动力电池充电的同时，确保DPF能够按照需求进行再生控制，而不影响车辆正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机技术领域，具体涉及一种用于增程式柴油机DPF再生控制的装置及方法。
背景技术
随着社会经济的发展，国家对环境保护的重视程度越来越高，2016年4月东部11省已经针对特种车辆(公交、环卫、邮政)实施国五排放标准要求，全国也于2017年7月1日针对重型柴油车实行5阶段发动机排放标准。按照不同地域要求，国六产品也陆续登陆市场。
更为严峻的考验是法规部门正在积极推行针对重型柴油车的车载法排放(重型柴油车在实际道路驾驶过程中进行车载排放检测的一种方式)，OBD(On-Board Diagnostics车载自动诊断系统)实时监测，排放质保及油耗法规，在这种排放和经济性双重的挑战下，生产厂家必须要提供更加环保和经济的发动机。
而增程式柴油机的应用，则可以对发动机运行实现经济性和排放的有效平衡，使柴油机一直运行在高效经济区域，在此区域内对动力电池充电，进而通过动力电池对车辆进行动力输出，这样，既保证了高效运行，同时可以大大降低整车运行过程的排放。
但是，由于增程式发动机运行工况单一，且当动力电池完成充电后，发动机即可停机，当下次电池需求充电时，发动机再行启动。这样的运行工况，对后处理的再生提出了较为严重的挑战，如果按照正常的运行工况，完成一次再生会花费很长时间，而且由于需要持续后喷，对后处理的可靠性和使用寿命都会造成很大的不利影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于增程式柴油机DPF(Diesel Particulate Filter)再生控制的装置及方法，能够通过发动机ECU(Electronic Control Unit)控制模块针对发动机工作工况进行灵活的再生管理及控制，能够确保增程式柴油机在实现对动力电池充电的同时，确保DPF能够按照需求进行再生控制，而不影响车辆正常运行。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，包括发动机再生请求判断模块、发动机ECU控制模块、电机控制模块、整车控制模块和DPF再生控制模块。其中，发动机再生请求判断模块判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。当发动机再生请求判断模块判断出后处理系统需要再生或者正在再生时，发动机ECU控制模块向电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并开启DPF再生控制模块对排气温度进行控制直至再生过程结束。
根据本发明的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，当发动机ECU控制模块检测到DPF需要再生或者正在再生时，则对电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并通过DPF再生控制模块，对发动机排气温度进行控制，直至再生过程结束，确保增程式柴油机运行过程中后处理再生能够连续正常进行，从而充分发挥增程式发动机在环保和经济性方面的优势，在增程式发动机应用领域，具有较高的推广价值。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，在一个优选的实施方式中，发动机再生请求判断模块根据DPF压差、模型碳载量和发动机运行时间判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。
通过上述DPF压差、模型碳载量和发动机运行时间三个非常关键的参数，能够确保发动机再生请求判断模块做出精准的判断。
进一步地，在一个优选的实施方式中，发动机再生请求判断模块还根据发动机转速、发动机指示扭矩、进气温度、进气压力、实测排气温度、大气环境温度和大气环境压力判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。
根据上述更加详细的参数，能够进一步确保发动机再生请求判断模块做出更加精准的判断。
具体地，在一个优选的实施方式中，进气温度通过布置在发动机的进气歧管上的温度传感器获得，进气压力通过布置在发动机的进气歧管上的压力传感器获得。
通过传感器的方式传输温度和压力参数，简单便捷，成本低。
具体地，在一个优选的实施方式中，DPF再生控制模块包括排气温度控制模块。排气温度控制模块根据发动机ECU控制模块传输的排气温度需求值控制排气温度。排气温度控制模块将实时排气温度与排气温度需求值进行比较，并根据比较结果持续控制实时排气温度。
通过闭环控制模式控制排气温度，能够有效保证在DPF再生过程中，排气温度持续满足再生条件直至再生过程结束。
进一步地，在一个优选的实施方式中，排气温度控制模块包括进气节流阀控制模块和排气节流阀控制模块。其中，进气节流阀控制模块用于控制位于发动机的进气管路上的进气节流阀的开度。排气节流阀控制模块用于控制位于发动机与后处理系统之间的排气管路上的排气节流阀的开度。
通过进气节流阀模块和排气节流阀模块分别控制进气节流阀和排气节流阀，通过进气节流阀的开度变化能够很好地控制发动机进气流量，确保排气温度满足需求值，通排气节流阀的开度变化，能够有效控制发动机工作过程的排气背压。
进一步地，在一个优选的实施方式中，DPF再生控制模块还包括发动机转速控制模块。发动机转速控制模块根据发动机排气温度需求值与排气温度控制模块反馈的排气温度之间的偏差，结合发动机ECU控制模块内的脉谱数据获得发动机转速需求值。发动机转速控制模块将发动机实时转速与发动机转速需求值进行比较，并根据比较结果持续控制发动机实时转速。
通过在原有的排气温度控制外环的基础上增加闭环控制模式的转速控制模块作为内环，这样能够更加精确快速的对发动机后处理的再生进行有效控制，并且，通过发动机转速控制模块，结合发动机精准的喷油控制，为外环的排气温度控制提供有效的保证。各模块均可自我实现闭环系统，精确控制，综合使用，能够使得排气温度快速地满足再生需求，而且确保排气温度稳定，从而实现后处理系统的高效再生。
根据本发明第二方面的用于增程式柴油机DPF再生控制的方法，其应用上述所述的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置来实施，具体包括以下步骤：S01:采用发动机再生请求判断模块判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。S02:当发动机再生请求判断模块判断出发动机后处理需要再生或者正在再生时，采用发动机ECU控制模块向电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并开启所述DPF再生控制模块对排气温度进行控制直至再生过程结束。
显然，根据本发明的用于增程式柴油机DPF再生控制的方法，通过合理运用上述装置，能够在再生过程中，避免电动机停机，并且对发动机排气温度进行控制，直至再生过程结束，确保增程式柴油机运行过程中后处理再生能够连续正常进行，从而充分发挥增程式发动机在环保和经济性方面的优势，在增程式发动机应用领域，具有较高的推广价值。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的用于增程式柴油机DPF再生控制的方法，在一个优选的实施方式中，DPF再生控制模块包括排气温度控制模块。排气温度控制模块根据发动机ECU控制模块传输的排气温度需求值控制排气温度。排气温度控制模块将实时排气温度与排气温度需求值进行比较，并根据比较结果持续控制实时排气温度。
通过闭环控制模式控制排气温度，能够有效保证在DPF再生过程中，排气温度持续满足再生条件直至再生过程结束。
进一步地，在一个优选的实施方式中，DPF再生控制模块还包括发动机转速控制模块。发动机转速控制模块根据发动机排气温度需求值与所述排气温度控制模块反馈的排气温度之间的偏差，结合所述发动机ECU控制模块内的脉谱数据获得发动机转速需求值。发动机转速控制模块将发动机实时转速与所述发动机转速需求值进行比较，并根据比较结果持续控制发动机实时转速。
通过在原有的排气温度控制外环的基础上增加闭环控制模式的转速控制模块作为内环，这样能够更加精确快速的对发动机后处理的再生进行有效控制，并且，通过发动机转速控制模块，结合发动机精准的喷油控制，为外环的排气温度控制提供有效的保证。各模块均可自我实现闭环系统，精确控制，综合使用，能够使得排气温度快速地满足再生需求，而且确保排气温度稳定，从而实现后处理系统的高效再生。
相比现有技术，本发明的优点在于：能够通过发动机ECU控制模块针对发动机工作工况进行灵活的再生管理及控制，能够确保增程式柴油机在实现对动力电池充电的同时，确保DPF能够按照需求进行再生控制，而不影响车辆正常运行。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本发明实施例的增程式柴油机的装配结构；
图2示意性显示了增程式柴油机的实际工作循环工况；
图3示意性显示了本发明实施例的增程式柴油机DPF再生控制的框架原理；
图4示意性显示了本发明实施例的DPF再生控制模块的框架原理。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
图1示意性显示了本发明实施例的增程式柴油机的装配结构。图2示意性显示了增程式柴油机的实际工作循环工况。图3示意性显示了本发明实施例的增程式柴油机DPF再生控制的框架原理。图4示意性显示了本发明实施例的DPF再生控制模块的框架原理。
实施例1
如图3所示，本发明实施例的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，包括发动机再生请求判断模块、发动机ECU控制模块、电机控制模块、整车控制模块和DPF再生控制模块；其中，发动机再生请求判断模块判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。当发动机再生请求判断模块判断出后处理系统需要再生或者正在再生时，发动机ECU控制模块向电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并开启DPF再生控制模块对排气温度进行控制直至再生过程结束。
根据本发明实施例的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，当发动机ECU控制模块检测到DPF需要再生或者正在再生时，则对电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并通过DPF再生控制模块，对发动机排气温度进行控制，直至再生过程结束，确保增程式柴油机运行过程中后处理再生能够连续正常进行，从而充分发挥增程式发动机在环保和经济性方面的优势，在增程式发动机应用领域，具有较高的推广价值。
具体地，如图1和图2所示，由于动力电池10需要循环充放电来实现对车辆的动力输出，则要求发动机循环起停，当发动机ECU控制模块8检测到后处理需要再生或者正在再生时，则需要对电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并通过再生控制模块，对发动机转速和排气温度进行控制，直至再生过程结束，确保发动机及车辆的有效运行。
根据本发明的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，如图3所示，在一个优选的实施方式中，发动机再生请求判断模块根据DPF压差、模型碳载量和发动机运行时间判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。通过上述DPF压差、模型碳载量和发动机运行时间三个非常关键的参数，能够确保发动机再生请求判断模块做出精准的判断。进一步地，在本实施例中，发动机再生请求判断模块还根据发动机转速、发动机指示扭矩、进气温度、进气压力、实测排气温度、大气环境温度和大气环境压力判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。根据上述更加详细的参数，能够进一步确保发动机再生请求判断模块做出更加精准的判断。
具体地，如图1所示，在本实施例中，进气温度通过布置在发动机4的进气歧管3上的温度传感器5获得，进气压力通过布置在发动机4的进气歧管3上的压力传感器6获得。通过传感器的方式传输温度和压力参数，简单便捷，成本低。
具体地，在本实施例中，如图4所示，DPF再生控制模块包括排气温度控制模块。排气温度控制模块根据发动机ECU控制模块传输的排气温度需求值控制排气温度。排气温度控制模块将实时排气温度与排气温度需求值进行比较，并根据比较结果持续控制实时排气温度。通过闭环控制模式控制排气温度，能够有效保证在DPF再生过程中，排气温度持续满足再生条件直至再生过程结束。
进一步地，如图4所示，在本实施例中，排气温度控制模块包括进气节流阀控制模块和排气节流阀控制模块。其中，进气节流阀控制模块用于控制位于发动机4的进气歧管3上或者进气歧管3之前的进气节流阀1的开度。排气节流阀控制模块用于控制位于涡轮与后处理系统9之间的排气管路上的排气节流阀2的开度，其中包括排气歧管7。通过进气节流阀模块和排气节流阀模块分别控制进气节流阀和排气节流阀，通过进气节流阀的开度变化能够很好地控制发动机进气流量，确保排气温度满足需求值，通排气节流阀的开度变化，能够有效控制发动机工作过程的排气背压。
如图4所示，进一步地，在本实施例中，DPF再生控制模块还包括发动机转速控制模块。发动机转速控制模块根据发动机排气温度需求值与排气温度控制模块反馈的排气温度之间的偏差，结合发动机ECU控制模块内的脉谱数据获得发动机转速需求值。发动机转速控制模块将发动机实时转速与发动机转速需求值进行比较，并根据比较结果持续控制发动机实时转速。通过在原有的排气温度控制外环的基础上增加闭环控制模式的转速控制模块作为内环，这样能够更加精确快速的对发动机后处理的再生进行有效控制，并且，通过发动机转速控制模块，结合发动机精准的喷油控制，为外环的排气温度控制提供有效的保证。各模块均可自我实现闭环系统，精确控制，综合使用，能够使得排气温度快速地满足再生需求，而且确保排气温度稳定，从而实现后处理系统的高效再生。
实施例2
如图3所示，根据本发明实施例的用于增程式柴油机DPF再生控制的方法，其应用上述实施例中的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置来实施，具体包括以下步骤：S01:采用发动机再生请求判断模块判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号。S02:当发动机再生请求判断模块判断出发动机后处理需要再生或者正在再生时，采用发动机ECU控制模块向电机控制模块和整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并开启所述DPF再生控制模块对排气温度进行控制直至再生过程结束。
显然，根据本发明的用于增程式柴油机DPF再生控制的方法，通过合理运用上述装置，能够在再生过程中，避免发动机停机，并且对发动机排气温度进行控制，直至再生过程结束，确保增程式柴油机运行过程中后处理再生能够连续正常进行，从而充分发挥增程式发动机在环保和经济性方面的优势，在增程式发动机应用领域，具有较高的推广价值。
如图4所示，在本实施例中，DPF再生控制模块包括排气温度控制模块。排气温度控制模块根据发动机ECU控制模块传输的排气温度需求值控制排气温度。排气温度控制模块将实时排气温度与排气温度需求值进行比较，并根据比较结果持续控制实时排气温度。通过闭环控制模式控制排气温度，能够有效保证在DPF再生过程中，排气温度持续满足再生条件直至再生过程结束。
进一步地，在本实施例中，如图4所示，DPF再生控制模块还包括发动机转速控制模块。发动机转速控制模块根据发动机排气温度需求值与所述排气温度控制模块反馈的排气温度之间的偏差，结合所述发动机ECU控制模块内的脉谱数据获得发动机转速需求值。发动机转速控制模块将发动机实时转速与所述发动机转速需求值进行比较，并根据比较结果持续控制发动机实时转速。通过在原有的排气温度控制外环的基础上增加闭环控制模式的转速控制模块作为内环，这样能够更加精确快速的对发动机后处理的再生进行有效控制，并且，通过发动机转速控制模块，结合发动机精准的喷油控制，为外环的排气温度控制提供有效的保证。各模块均可自我实现闭环系统，精确控制，综合使用，能够使得排气温度快速地满足再生需求，而且确保排气温度稳定，从而实现后处理系统的高效再生。
根据上述实施例，可见，本发明涉及的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置及方法，能够通过发动机ECU控制模块针对发动机工作工况进行灵活的再生管理及控制，能够确保增程式柴油机在实现对动力电池充电的同时，确保DPF能够按照需求进行再生控制，而不影响车辆正常运行。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (4)
1.一种用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，其特征在于，包括发动机再生请求判断模块、发动机ECU控制模块、电机控制模块、整车控制模块和DPF再生控制模块；其中，
所述发动机再生请求判断模块根据DPF压差、模型碳载量、发动机运行时间、发动机转速、发动机指示扭矩、进气温度、进气压力、实测排气温度、大气环境温度和大气环境压力判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号；
当所述发动机再生请求判断模块判断出后处理系统需要再生或者正在再生时，所述发动机ECU控制模块向所述电机控制模块和所述整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并开启所述DPF再生控制模块对排气温度进行控制直至再生过程结束；
所述DPF再生控制模块包括排气温度控制模块；所述排气温度控制模块根据发动机ECU控制模块传输的排气温度需求值控制排气温度；所述排气温度控制模块将实时排气温度与所述排气温度需求值进行比较，并根据比较结果持续控制实时排气温度；
所述DPF再生控制模块还包括发动机转速控制模块；所述发动机转速控制模块根据发动机排气温度需求值与所述排气温度控制模块反馈的排气温度之间的偏差，结合所述发动机ECU控制模块内的脉谱数据获得发动机转速需求值；所述发动机转速控制模块将发动机实时转速与所述发动机转速需求值进行比较，并根据比较结果持续控制发动机实时转速。
2.根据权利要求1所述的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，其特征在于，所述排气温度控制模块包括进气节流阀控制模块和排气节流阀控制模块；其中，
所述进气节流阀控制模块用于控制位于发动机的进气管路上的进气节流阀的开度；
所述排气节流阀控制模块用于控制位于发动机与后处理系统之间的排气管路上的排气节流阀的开度。
3.根据权利要求1或2所述的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置，其特征在于，所述进气温度通过布置在发动机的进气歧管上的温度传感器获得，所述进气压力通过布置在发动机的进气歧管上的压力传感器获得。
4.一种用于增程式柴油机DPF再生控制的方法，其应用权利要求1至3中任一项所述的用于增程式柴油机DPF再生控制的装置实施，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S01:采用所述发动机再生请求判断模块判断当前发动机运行状态信号，并同时检测再生状态信号或再生请求信号；
S02:当所述发动机再生请求判断模块判断出发动机后处理需要再生或者正在再生时，采用所述发动机ECU控制模块向所述电机控制模块和所述整车控制模块发出禁止发动机停机信号，并开启所述DPF再生控制模块对排气温度进行控制直至再生过程结束。
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