CN113847126A

CN113847126A - 混动车辆及其ecu，gpf的被动再生控制方法和装置

Info

Publication number: CN113847126A
Application number: CN202111064700.3A
Authority: CN
Inventors: 谢程; 贾江涛; 汪侃; 周浩; 唐雄伟
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2041-09-10
Also published as: CN113847126B

Abstract

本发明公开了一种混动车辆汽油机颗粒捕集器GPF的被动再生控制方法，包括：在检测到本车处于减速工况时，获得所述GPF的炭载量，所述本车的速度和动力状态；所述动力状态包括串联模式和并联模式；在所述炭载量大于第一设定值，小于等于第二设定值时，根据第一减速断油控制模式，对发动机进行控制；其中，所述第一减速断油控制模式包括：若所述本车处于所述串联模式，则控制所述本车进入并联模式；若本车处于所述并联模式，则控制所述本车保持所述并联模式；根据所述炭载量和所述速度，确定第一减速断油时间；根据所述第一减速断油时间，对所述发动机进行减速断油控制。上述方法能够提高GPF被动再生清炭效率。

Description

混动车辆及其ECU，GPF的被动再生控制方法和装置

技术领域

本申请涉及混动车辆技术领域，尤其涉及一种混动车辆及其ECU，GPF的被动再生控制方法和装置。

背景技术

汽油机颗粒捕集器(GPF)用于汽油机的颗粒排放物进行捕集，进而降低颗粒物质(PM)和数量(PN)。当汽油机尾气排放炭颗粒被GPF捕集，在GPF中不断积累，炭载量积累量超过一定限值时，会导致排气背压上升、动力性下降、油耗增加等不利影响，因此需要对GPF进行再生控制。

混动车型由于发动机启动停机频繁，导致GPF炭颗粒增加迅速；而通常的混动车型策略是利用车辆减速过程中通过发动机停机进行能量回收，以提高经济性；因此混动车型缺乏在减速过程中发动机减速(非停机)断油的DFCO工况，导致正常驾驶工况中缺乏减速断油被动再生过程，GPF再生能力降低。

为了解决这个问题，相关技术CN112240252A提供了一种混动车型GPF再生分级控制方案，通过GPF炭载量的不同，差异化地控制发动机的减速断油时间。但实践表明，在炭载量含量不高，GPF处于被动再生工况，尤其是当炭载量在L1至L2之间时，采用短时间(如2秒)减速断油的控制方式时，存在GPF累炭速度，即炭载量上升速度仍然较快的问题。

发明内容

本发明提供了一种混动车辆及其ECU，GPF的被动再生控制方法和装置，以解决或者部分解决在载碳量含量在L1至L2之间时，采用短时间减速断油控制方式后仍然存在GPF累炭速度较快的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明一个可选的实施例，提供了一种混动车辆汽油机颗粒捕集器GPF的被动再生控制方法，包括：

在检测到本车处于减速工况时，获得所述GPF的炭载量，所述本车的速度和动力状态；所述动力状态包括串联模式和并联模式；

在所述炭载量大于第一设定值，小于等于第二设定值时，根据第一减速断油控制模式，对发动机进行控制；

其中，所述第一设定值的取值范围为所述GPF的最大炭载量的15％～25％，所述第二设定值的取值范围为所述最大炭载量的35％～45％；所述第一减速断油控制模式包括：若所述本车处于所述串联模式，则控制所述本车进入并联模式；若本车处于所述并联模式，则控制所述本车保持所述并联模式；根据所述炭载量和所述速度，确定第一减速断油时间；根据所述第一减速断油时间，对所述发动机进行减速断油控制。

可选的，所述根据所述炭载量和所述速度，确定第一减速断油时间，包括：

根据所述炭载量，所述速度和预设的炭载量-速度-减速断油时间的映射关系，确定所述第一减速断油时间。

进一步的，所述映射关系包括：

所述减速断油时间随所述炭载量的增加而增加，所述减速断油时间随所述速度的增加而增加。

可选的，在所述根据所述第一减速断油时间，对发动机进行减速断油控制之后，所述第一减速断油控制模式还包括：

控制离合器分离，所述发动机停机，控制所述本车进行滑行能量回收。

根据本发明另一个可选的实施例，在所述炭载量大于所述第二设定值，且小于等于第三设定值时，所述控制方法还包括：

根据第二减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

其中，所述第二减速断油控制模式包括：

若所述本车处于所述串联模式，则控制所述本车进入并联模式；若本车处于所述并联模式，则控制所述本车保持所述并联模式；

将发动机减速工况时间确定为第二减速断油时间；所述发动机减速工况时间等于所述发动机从当前转速降低至目标转速的时间；

根据所述第二减速断油时间，对所述发动机进行减速断油控制。

可选的，在所述炭载量大于所述第三设定值，且小于等于第四设定值时，所述控制方法还包括：

根据第三减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

其中，所述第三减速断油控制模式包括：

若所述本车处于所述串联模式，则控制所述本车进入并联模式，若所述本车处于所述并联模式，则控制所述本车保持所述并联模式；

获得所述GPF的入口温度；

根据所述入口温度和所述炭载量，确定第三减速断油时间；

根据所述第三减速断油时间，对所述发动机进行减速断油控制。

进一步的，在所述炭载量大于所述第四设定值时，所述控制方法还包括：

禁止所述发动机减速断油。

根据本发明又一个可选的实施例，提供了一种混动车辆汽油机颗粒捕集器GPF的被动再生控制装置，包括：

获得模块，用于在检测到本车处于减速工况时，获得所述GPF的炭载量，所述本车的速度和动力状态；所述动力状态包括串联模式和并联模式；

控制模块，用于在所述炭载量大于第一设定值，小于等于第二设定值时，根据第一减速断油控制模式，对发动机进行控制；

根据本发明又一个可选的实施例，提供了一种发动机控制单元，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述技术方案中任一项所述的控制方法的步骤。

根据本发明又一个可选的实施例，提供了一种混动车辆，所述混动车辆包括前述技术方案中的发动机控制单元。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种GPF的被动再生控制方法，在混动车辆处于减速工况下，炭载量处于第一设定值与第二设定值之间时，控制车辆的动力模式，使混动车辆从串联模式强制进入并联模式，或强制保持当前的并联模式；并联模式保证了车辆在减速工况下发动机不停机且断油，车辆惯性倒拖发动机产生减速断油工况；从而创造出时间更长的发动机减速断油DFCO工况；而有了更长时间的DFCO工况，才能有效地控制减速断油时间，故而接下来根据炭载量和车速，确定发动机在DFCO工况下的减速断油时间，如此可以有效的根据车速和实际炭载量，确定发动机的减速断油时间，使GPF能够更高效地完成被动再生控制，从而提高GPF被动再生清炭效率，防止因为累炭过快，导致GPF频繁进入主动再生模式产生的能源经济性问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

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示出了根据本发明一个实施例的GPF被动再生控制流程示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的第一减速断油控制模式的流程示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的本车串并联控制策略示意图；

图4示出了根据本发明另一个实施例的GPF被动再生控制流程示意图；

图5示出了根据本发明另一个实施例的本车串并联控制策略示意图；

图6示出了根据本发明另一个实施例的炭载量与发动机减速断油时间的关系示意图；

图7示出了根据本发明又一个实施例的GPF被动再生控制装置示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明涉及的名词解释：

被动再生控制：车辆减速过程中，发动机不停机并且断油，促进大量空气进入GPF本体进行清炭反应。

主动再生控制：ECU主动调整发动机参数，通过提升发动机目标怠速转速，推迟点火提前角、降低发动机目标空燃比等手段促进GPF本体清炭；频繁进行高强度主动再生，会增加整车油耗并影响驾驶性。

减速断油(DFCO)：当发动机在高速运转过程中突然减速时，ECU自动控制喷油器中断燃油喷射，车辆惯性带动发动机倒拖，直到发动机转速下降到设定的转速时恢复喷油。这一过程也称之为发动机不停机断油。

串联模式：此时发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池和电动机，由电动机提供动力驱动车辆。

并联模式：此时离合器接合，发动机直接驱动车辆，电动机和发动机能够同时向车辆提供动力。

EV模式：此时发动机不启动，电池提供能量给电机驱动车辆。

研究表明，在炭载量限值limit1＜GPF炭载量≤炭载量限值limit2这一阶段，采取发动机短时间减速断油的方式，GPF炭载量上升速度仍然较快的原因为：混动车辆的动力联合模式包括串联模式，并联模式和纯电驱EV模式，在现有的混动车辆控制模式中，当车辆在串联模式下减速，发动机直接停机，车辆进入EV模式，无法提供长时间的减速断油DFCO工况；当车辆在并联模式下减速，会从并联模式转到串联模式，然后再进入EV模式；故而现有的车辆动力控制方式，均无法提供足够时长的减速断油DFCO工况，在DFCO工况的时长不足或不满足DFCO工况的情况下，无法有效控制发动机的减速断油时间，从而造成GPF的被动再生时间不充分，效率不高，无法通过被动再生有效地降低累炭速度。

基于上述研究结果，为了解决在炭载量限值limit1＜GPF炭载量≤炭载量限值limit2这一阶段，GPF的炭载量无法有效控制的问题，如图1所示，本发明提供了一种混动车辆汽油机颗粒捕集器GPF的被动再生控制方法，应用于发动机控制单元ECU(EngineControl Unit)，控制方法包括：

S1：在检测到本车处于减速工况时，获得所述GPF的炭载量，所述本车的速度和动力状态；所述动力状态包括串联模式和并联模式；

具体的，本车是否处于减速工况，可监控油门踏板信号或监控车速确定。以油门踏板为例，若监控到油门踏板信号为0，制动信号置0，即满足进入减速工况。在车辆进入减速工况这一时刻，ECU从汽油机颗粒捕集器GPF处采集当前的实际炭载量，或通过ECU的累炭模型获得预测炭载量，并同步获得本车的当前速度和本车的动力联合状态。

S2：在所述炭载量大于第一设定值，小于等于第二设定值时，根据第一减速断油控制模式，对发动机进行控制；

其中，所述第一设定值的取值范围为所述GPF的最大炭载量的15％～25％，优选值可以是20％；所述第一设定值的取值范围为所述最大炭载量的35％～45％，优选值可以是40％。

如图2所示，第一减速断油控制模式包括：

S21：若所述本车处于所述串联模式，则控制所述本车进入并联模式；若本车处于所述并联模式，则控制所述本车保持所述并联模式；

本步骤的设计是为了保证GPF的被动再生，采取牺牲部分能量回收，当检测到本车处于串联状态时，强制本车进入并联模式，此时离合器接合，发动机倒拖，发动机进入减速断油DFCO工况。当检测到本车处于并联状态时，强制本车维持并联模式，不向串联模式转变，此时离合器保持接合状态，发动机倒拖，进入减速断油DFCO工况。通过上述过程强制本车进入或保持并联模式，达到增加减速断油DFCO工况时间的目的。

S22根据所述炭载量和所述速度，确定第一减速断油时间；

可选的，减速断油时间Ts随炭载量和速度的增加而增加。为了减小实时计算减速断油时间的工作量，且能够按照最佳的减速断油时间控制GPF炭载量，降低GPF被动再生工况对滑行能量回收率的影响，可预先通过标定试验，确定出炭载量-速度-减速断油时间的映射关系，将映射关系存储至ECU的存储器，如此可以直接根据当前的GPF炭载量，本车的速度，查表得出对应的减速断油时间。由于不同车型搭载了不同规格的GPF和发动机系统，因此炭载量-速度-减速断油时间的映射关系需要根据具体车型进行具体标定，例如，某车型的炭载量-速度-减速断油时间的映射关系示例如表1所示。在表1中，将limit1＜GPF炭载量≤炭载量限值limit2这一炭载量分量进一步分为四个子范围，具体数值根据实际载碳量范围确定。例如，若limit1为20％，limit2为40％，则limit1.1可以是25％，limit1.2可以是30％，limit1.3可以是35％。随着车速和炭载量的增加，减速断油时间逐级增加，其取值范围为2～20秒。在面对不同车型，不同的被动再生需求时，可以通过修改标定，调整被动再生强度即减速断油时间，以提高被动再生控制策略针对不同混动车型的适配。

表1：炭载量-速度-减速断油时间

S23：根据所述第一减速断油时间，对所述发动机进行减速断油控制。

发动机的减速断油控制，即是在发动机满足减速断油工况时，在第一减速断油时间内执行减速断油控制。此时发动机减速但不停机，并且断油，促进大量空气进入GPF本体进行清炭反应，实现GPF的被动再生。

在经过减速断油时间Ts后，ECU请求离合器分离，此时发动机停机，本车进入纯电驱EV模式，进行滑行能量回收。

故而，上述在limit1<GPF炭载量≤limit2这一阶段的减速断油控制策略如图3所示，在油门踏板信号为0，制动信号置0，即满足进入减速工况时，根据车速信号和炭载量输入，查标定表输出请求减速断油时间T，减速断油时间标定表通过标定试验标定而成。随着车速增加和炭载量增大，请求减速断油时间变长，通过合理利用车辆倒拖发动机产生减速断油时间，能够更高效完成被动再生控制。

总的来说，本实施例提供的GPF的被动再生控制方法，通过在减速工况下，使混动车辆从串联模式强制进入并联模式，或强制保持当前的并联模式；并联模式保证了车辆在减速工况下可以不停机且断油(即发动机不停机，通过松油门减速并断油)，车辆惯性倒拖发动机产生减速断油工况；从而通过上述的控制方案，创造出更多时长的发动机减速断油DFCO工况；而有了更长时间的DFCO工况，才能有效地控制减速断油时间，故而接下来根据炭载量和车速，确定发动机在DFCO工况下的减速断油时间，如此可以有效的根据车速和实际炭载量，确定发动机的减速断油时间，使GPF能够更高效地完成被动再生控制，从而提高GPF被动再生清炭效率，防止因为累炭过快，导致GPF频繁进入主动再生模式产生的能源经济性问题。

上述实施例主要解决的是相关技术CN112240252A中的控制模式二：在limit1<GPF炭载量≤limit2这一阶段产生的DFCO工况时长不足，GPF被动再生不充分的问题。而对于其它控制模式，由于没有强制控制本车进入或保持并联模式，因此其也存在一定的DFCO工况时长不足，被动再生效率受限的问题。

故而，基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，在所述炭载量大于所述第二设定值，且小于等于第三设定值时，所述控制方法还包括：

根据第二减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

所述第二减速断油控制模式包括：

可选的，第三设定值的取值范围为所述最大炭载量的50％～55％，优选值可以是50％。

由于此时炭载量的累计增加，为防止GPF频繁进入主动再生模式，尽可能满足被动再生，因此在这一阶段需要进行被动再生长断油控制，即尽可能的增加发动机减速断油时间。而为了增加发动机减速断油时间，其必要条件是在车辆减速时提供足够时长的DFCO工况。因此，这一阶段对本车的串并联控制与前述实施例同理：当本车处于串联状态下，强制本车进入并联模式，此时离合器接合，发动机倒拖，从而达到增加减速断油工况时间的目的；当本车处于并联模式下，控制本车保持在并联模式，从而达到增加减速断油DFCO工况的时间。接下来控制发动机减速断油时间等于发动机DFCO时间，即从发动机转速从开始下降直到设定转速之前的持续时间，从而满足发动机长时间处于减速断油状态，使GPF充分的进行被动再生。当发动机转速下降至设定转速后恢复喷油。

进一步的，在所述炭载量大于所述第三设定值，且小于等于第四设定值时，所述控制方法还包括：

根据第三减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

所述第三减速断油控制模式包括：

获得所述GPF的入口温度；

根据所述入口温度和所述炭载量，确定第三减速断油时间；

其中，第四设定值的取值范围为所述最大炭载量的70％～80％，优选值可以是75％。

具体的，随着炭载量的继续增加，采取被动再生减速断油时长受限工况，由于炭载量偏高，既需要控制一定时长的减速断油，避免炭载量进一步提高，同时又要避免长时间减速断油可能导致GPF本体温度过高而烧毁GPF。故而此时仍然强制车辆进入或保持并联模式，但同时也需要根据炭载量以及GPF入口温度限制发动机减速断油时间。减速断油时间的趋势是随着炭载量和GPF入口温度的提高，逐步降低减速断油时间。

禁止所述发动机减速断油。

此时由于高炭载量下发动机减速断油容易导致GPF因再生温度过高而受损。车辆减速时应当禁止发动机断油。

综上前述实施例，在不同炭载量下的GPF再生控制的流程如下：

当炭载量M≤limit1时，GPF无需被动再生，本车减速时ECU发出发动机停机请求；

当炭载量limit1<M≤limit2时，进入被动再生短断油控制：当本车在减速工况处于串联状态时，ECU控制本车强制进并联，离合器接合，发动机倒拖进入DFCO工况，减速断油时间T根据车速和炭载量确定；当本车在减速工况处于并联状态时，ECU维持并联，发动机倒拖进入DFCO工况，减速断油时间T根据车速和炭载量确定；

当炭载量limit2<M≤limit3时，进入被动再生长断油控制：当本车在减速工况处于串联状态时，ECU控制本车强制进并联，离合器接合，发动机倒拖，减速断油时长T等于DFCO工况持续时间；当本车在减速工况处于并联状态时，离合器保持接合，发动机倒拖，减速断油时长T等于DFCO工况持续时间；

当炭载量limit3<M≤limit4时，进入被动再生断油时间受限控制：当本车在减速工况处于串联状态时，ECU控制本车强制进并联，离合器接合，发动机倒拖，减速断油时长受限于GPF入口温度和模型预估炭载量；本车在减速工况处于并联状态时，离合器保持接合，发动机倒拖，减速断油时长受限于GPF入口温度和模型预估炭载量；

当炭载量M>limit4时，禁止发动机减速断油。

上述控制方案中，GPF被动再生控制方案流程如图4所示；

limit1<炭载量≤limit4阶段中的并串联控制策略如图5所示；当油门踏板信号为0，制动信号置0，即满足进入减速工况，此时强制车辆进入并联，利用并联模式下，发动机不停机且断油，车辆减速倒拖，以提供最大程度的减速断油DFCO工况。

炭载量与发动机减速断油时间的关系如图6所示。

本实施例的GPF被动再生控制方案，其有益效果为：

(1)通过读取炭载量预估量和车速信号，进行被动再生减速断油控制，满足减速工况时，强制车辆进入并联模式，提高减速断油DFCO工况的持续时间，从而提高GPF被动再生清炭效率，防止GPF累炭过快，导致GPF频繁进入主动再生模式；

(2)增加短减速断油时间T控制逻辑，通过试验标定“请求减速断油时间标定表”，这样可以做到既能采用少量被动再生工况控制GPF炭载量，同时又能降低被动再生工况对滑行能量回收率的影响，并且通过修改标定可以调整被动再生强度。提高被动再生控制策略针对不同混动车型的适配。

总之，通过控制车辆强制进入或保持并联模式，增加减速断油时间，实现了既保证高效的被动再生效果，同时又兼顾混动车型经济性。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，如图7所示，提供了一种混动车辆汽油机颗粒捕集器GPF的被动再生控制装置，包括：

获得模块10，用于在检测到本车处于减速工况时，获得所述GPF的炭载量，所述本车的速度和动力状态；所述动力状态包括串联模式和并联模式；

控制模块20，用于在所述炭载量大于第一设定值，小于等于第二设定值时，根据第一减速断油控制模式，对发动机进行控制；

可选的，在所述炭载量大于所述第二设定值，且小于等于第三设定值时，所述控制模块20还用于：

根据第二减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

所述第二减速断油控制模式包括：

可选的，在所述炭载量大于所述第三设定值，且小于等于第四设定值时，所述控制模块20还用于：

根据第三减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

所述第三减速断油控制模式包括：

获得所述GPF的入口温度；

根据所述入口温度和所述炭载量，确定第三减速断油时间；

可选的，在所述炭载量大于所述第四设定值时，所述控制模块20还用于：

禁止所述发动机减速断油。

根据前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种发动机控制单元，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述技术方案中的控制方法的步骤。

根据前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种混动车辆，其特征在于，所述混动车辆包括上述实施例的发动机控制单元。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种混动车辆汽油机颗粒捕集器GPF的被动再生控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述炭载量和所述速度，确定第一减速断油时间，包括：

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述映射关系包括：

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述根据所述第一减速断油时间，对发动机进行减速断油控制之后，所述第一减速断油控制模式还包括：

5.如权利要求1～4任一权项所述的控制方法，其特征在于，在所述炭载量大于所述第二设定值，且小于等于第三设定值时，所述控制方法还包括：

根据第二减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

其中，所述第二减速断油控制模式包括：

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述炭载量大于所述第三设定值，且小于等于第四设定值时，所述控制方法还包括：

根据第三减速断油控制模式，对所述发动机进行控制；

其中，所述第三减速断油控制模式包括：

获得所述GPF的入口温度；

根据所述入口温度和所述炭载量，确定第三减速断油时间；

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述炭载量大于所述第四设定值时，所述控制方法还包括：

禁止所述发动机减速断油。

8.一种混动车辆汽油机颗粒捕集器GPF的被动再生控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

9.一种发动机控制单元，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4，6，7中任一权项所述的控制方法的步骤。

10.一种混动车辆，其特征在于，所述混动车辆包括如权利要求9所述的发动机控制单元。