CN114658558A - 降低车辆尾气中n2o的方法、装置和车辆 - Google Patents

降低车辆尾气中n2o的方法、装置和车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种降低车辆尾气中N2O的方法、装置和车辆。该方法包括：获取催化氧化器的出口温度和空速值；确定柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态；在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量。如此，可以降低尾气中N2O排放量，同时可以避免由于过多的向空气中排放N2O而导致的环境污染状况。

Description

降低车辆尾气中N2O的方法、装置和车辆
技术领域
本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种降低车辆尾气中N2O的方法、装置和车辆。
背景技术
在许多大中城市中，汽车的数量越来越多。人们对汽车的使用越来越频繁，存在车辆尾气向大气排放的N2O也越来越多的问题。此类氮氧化合物会在阳光下产生光化学反应生成二次污染，也即可以随气流飘移的有害浅蓝色烟雾，当其浓度蓄积到3-4个小时之后可达到最大浓度，对大气环境造成极大危害，所以需要一种能够降低车辆尾气中N2O的方法。
发明内容
本公开的目的是提供一种降低车辆尾气中N2O的方法、装置和车辆。如此，可以降低尾气中N2O排放量，同时可以避免由于过多的向空气中排放N2O而导致的环境污染状况。
为了实现上述目的，第一方面，本公开提供一种降低车辆尾气中N2O的方法，所述方法包括：
获取催化氧化器的出口温度和空速值；
确定柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态；
在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量。
可选地，所述调整燃烧参数，包括：
根据所述出口温度和所述空速值，确定与所述出口温度和所述空速值对应的燃烧参数设定值；
根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制。
可选地，在根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制的时长达预设时长后，重新执行所述获取催化氧化器的出口温度和空速值的步骤至所述在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数的步骤，直至满足以下条件中的一者为止：
所述出口温度未处于所述温度范围内；
所述空速值大于或等于所述空速阈值；
所述柴油颗粒过滤器未处于主动再生状态。
可选地，所述燃烧参数还包括：后喷油量和喷油提前角度。
可选地，所述温度范围、所述空速阈值与发动机和所述催化氧化器有关。
第二方面，本公开提供一种降低车辆尾气中N2O的装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取催化氧化器的出口温度和空速值；
确定模块，用于确定柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态；
调整模块，用于在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量。
可选地，所述调整模块，包括：
确定子模块，用于确定所述出口温度和所述空速值，确定与所述出口温度和所述空速值对应的燃烧参数设定值；
控制子模块，用于根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制。
可选地，所述控制子模块还用于在根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制的时长达预设时长后，促使所述获取模块、所述确定模块和所述调整模块依次重新执行所述获取催化氧化器的出口温度和空速值的操作至所述在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数的操作，直至满足以下条件中的一者为止：
所述出口温度未处于所述温度范围内；
所述空速值大于或等于所述空速阈值；
所述柴油颗粒过滤器未处于主动再生状态。
第三方面，本公开提供一种降低车辆尾气中N2O的装置，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开第一方面提供的所述方法的步骤。
第四方面，本公开提供一种车辆，包括催化氧化器和柴油颗粒过滤器，还包括：如本公开第二方面提供的所述降低车辆尾气中N2O的装置，或者第三方面提供的降低车辆尾气中N2O的装置。
通过上述技术方案，首先，获取催化氧化器的出口温度和空速值，判断柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态，随后，在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空气阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，此时车辆尾气中N2O浓度会处于相对高的水平，因此，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量，避免由于过多的向空气中排放N2O而导致的环境污染状况。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是表征不同空速和柴油喷射速率条件下氧化催化器中N2O生成特性的曲线图；
图2是表征不同氧化催化器入口温度下柴油喷射量对N2O生成量的影响的曲线图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的方法的流程图；
图4示出了调整燃烧参数的一种示例性实现方式的流程图；
图5是根据另一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的方法的流程图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的装置的框图；
图7是根据另一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的装置的框图；
图8是根据一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的装置的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
汽车尾气向大气排放的N2O成分，此类氮氧化合物会在阳光下产生光化学反应生成二次污染。随着汽车数量的激增导致汽车尾气中排放的N2O超标，很大程度上已经对大气环境造成了污染，不利于环保。
有鉴于此，本公开提供一种降低车辆尾气中N2O的方法、装置和车辆，以解决上述问题。
在阐述本公开提供的降低车辆尾气中N2O的方法的具体实施方式之前，先对该方法所基于的原理进行说明。
柴油机的DPF(中文全称：柴油颗粒过滤器，英文全称：Diesel ParticulateFilter)的主动再生是指外界强制加入能量提高尾气温度(>580℃)燃烧或者去除DPF中的颗粒，包括加热燃烧颗粒再生和物埋反吹方式再生。主动再生技术由电控共轨燃油系统控制执行，在排气冲程阶段喷嘴往燃烧室中喷入少量雾化柴油。内燃机缸内喷油分为预喷、主喷和后喷，预喷发生在主喷之前，其作用是引导缸内燃烧，主喷的作用是推动活塞做功，而后喷发生在主喷之后，其作用是提升发动机的排气温度，同时由于后喷的柴油无法完全燃烧而残留大量碳氢化合物在尾气中，当尾气经过DOC(中文全称：催化氧化器，英文全称：Diesel Oxidation Catalyst)时，这些HC化合物发生催化反应释放热量辅助DPF再生。
然而，发明人发现，DPF主动再生具有一定的副作用。主动再生时，柴油在DOC中不完全氧化会产生大量的HC，为N2O的生成创造了条件。对此，发明人进行了试验，发现了在不同空速条件下DOC中N2O的生成规律，DOC入口温度保持在265℃，通过控制排气管内柴油喷射速率改变DOC出口温度，试验结果如图1所示。试验表明，DOC中N2O生成量随DOC出口温度的升高呈先增后减的趋势，在DOC出口温度为350～400℃时，N2O的生成量达到最高，高于400℃或低于350℃时，N2O生成量均降低。在保持DOC出口温度不变时，随着空速的增大，N2O的生成量不断降低。
图1中N2O生成特性可解释如下。DPF主动再生中，DOC中大部分HC被O2氧化，但同时排气中的部分NOx在贵金属催化剂表面被HC还原，生成副反应产物N2O。当排气温度过低时，HC催化还原NOx的催化活性较低，因而N2O生成量较少；当温度过高时，HC主要被O2氧化，很少与NOx反应，降低了生成N2O的选择性，从而也降低了N2O的生成量。随着空速的增大，HC与NOx的反应时间缩短，N2O生成量降低。
此外，发明人为进一步研究柴油在DOC中被催化氧化时N2O的生成规律，通过台架试验研究了DOC空速6×104/h、不同DOC入口温度条件下，柴油喷射速率对N2O浓度的影响，如图2所示。
在DOC空速6×104/h条件下，柴油喷射速率为68g/min和34g/min时，DOC后的排气温度相比于DOC前分别可升高200℃和100℃。从图2中可以看出，两种喷射速率下，由于发动机工况点相同，NOx浓度基本一致，柴油喷射速率为34g/min时N2O的浓度比68g/min时的高，且两种喷射速率下，N2O浓度均随DOC入口温度的升高而不断降低。试验中，DOC的入口温度范围为265～430℃，喷射柴油后，DOC的出口温度已经超出了N2O的峰值温度窗口，故随着DOC入口温度的升高，N2O浓度不断降低。DOC的入口温度在265～360℃范围内时，发动机原机排放中NOx浓度随温度上升而增加，但N2O的生成量反而在降低，这表明在实际应用中NOx浓度不是决定N2O生成量的主导因素。当柴油喷射速率为68g/min时，在DOC中HC浓度更高，理论上将生成更多的N2O，但此时DOC的出口温度也更高，N2O选择性降低，因而N2O生成量少于喷射速率为34g/min时的N2O排放。
基于上述试验和分析可知，DOC出口温度、以及空速值是决定N2O排放量的主要因素。
图3是根据一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的方法的流程图。该方法可应用于具有处理能力的电子设备中，例如可应用于车辆上的ECU(中文全称：电子控制单元，英文全称：Electronic Control Unit)，如图3所示，该方法可包括S101至S103。
在S101中，获取催化氧化器的出口温度和空速值。
在S102中，确定柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态。
示例地，DPF自身可提供一个标志位信息，当该标志位信息被设置为第一数值时，表征DPF处于主动再生状态，当该标志位信息被设置为第二数值时，表征DPF未处于主动再生状态。ECU可读取该标志位信息，根据该标志位信息的当前设定数值，判断DPF是否处于主动再生状态。
在S103中，在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量。
如前文所述，示例地，在DOC的出口温度处于预设的温度范围内(例如为350～400℃)时，N2O的生成量达到最高，以及，在保持DOC出口温度不变时，空速越小，N2O的生成量越高。因此，在本公开中，当DOC的出口温度处于预设的温度范围内、且空速值小于预设的空速阈值时，此时车辆尾气中N2O浓度会处于相对高的水平，因此，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量，避免由于过多的向空气中排放N2O而导致的环境污染状况。
图4示出了调整燃烧参数的一种示例性实现方式的流程图。如图4所示，上述S103可以包括S201和S202。
在S201中，根据DOC的出口温度和空速值，确定与该出口温度和该空速值对应的燃烧参数设定值。
在S202中，根据该燃烧参数设定值进行喷油控制。
示例地，可以预先通过试验标定出DOC的出口温度、空速值与燃烧参数设定值之间的对应关系。例如，可以设定多组不同的出口温度和空速值，通过试验标定出在该组出口温度和空速值下对应的最佳燃烧参数值，并将该最佳燃烧参数值作为与该组出口温度和空速值对应的燃烧参数设定值。其中，最佳燃烧参数值是指在该组出口温度和空速值下，使得车辆尾气中N2O的排放量能够快速降低的燃烧参数值。
如此，在调整燃烧参数时，可以根据在S101中获取到的DOC的当前出口温度和当前空速值，通过上述对应关系，确定出与该当前出口温度和当前空速值对应的燃烧参数设定值，之后，根据该燃烧参数设定值进行喷油控制。
示例地，该燃烧参数可以包括后喷油量和喷油提前角度，相应地，燃烧参数设定值可以包括后喷油量设定值和喷油提前角度设定值。如此，根据燃烧参数设定值进行喷油控制可以为：根据后喷油量设定值和喷油提前角度设定值进行喷油控制。
在根据燃烧参数设定值进行喷油控制一段时间后，DOC的出口温度和空速值可能会发生变化。因此，为了实现更精准、更高效地排放控制，如图5所示，在本公开的一个可选实施方式中，该方法还可以包括S104。
在S104中，判断根据燃烧参数设定值进行喷油控制的时长是否达预设时长。若否，则继续根据燃烧参数设定值进行喷油控制，若是，则重新执行S101至S103。
也就是说，燃烧参数的调整过程是一个根据实时获取到的DOC的出口温度和空速值来实时进行的。在根据一燃烧参数设定值进行喷油控制一段时间后，DOC的出口温度和空速值会发生变化，此时，可以根据变化后的DOC的出口温度和空速值，重新确定出相对应的另一新的燃烧参数设定值，然后，再依据该新的燃烧参数设定值进行喷油控制。这样，可以实现更细粒度的燃烧调节，有利于加快N2O排放量的下降速率，促使N2O排放量尽快跨过高排放区域。
值得说明的是，一旦满足以下条件中的一者，便退出S103中的调整燃烧参数的操作：DOC的出口温度未处于上述的温度范围内；空速值大于或等于上述的空速阈值；DPF未处于主动再生状态。
此外，上述的温度范围、上述的空速阈值的具体数值与发动机和DOC有关。不同的发动机、不同的DOC，上述的温度范围、上述的空速阈值可能会有所不同，具体取决于实际所用的发动机、DOC的特性。在一个示例中，上述的温度范围例如为350～400℃，上述的空速阈值例如为5×104/h。
基于同一发明构思，本公开还提供一种降低车辆尾气中N2O的装置。图6是根据一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的装置600的框图，该装置600可应用于具有处理能力的电子设备中，例如可应用于车辆上的ECU。如图6所示，该装置600可包括：
获取模块601，用于获取催化氧化器的出口温度和空速值；
确定模块602，用于确定柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态；
调整模块603，用于在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量。
采用上述装置600，首先，获取催化氧化器的出口温度和空速值，判断柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态，随后，在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空气阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，此时车辆尾气中N2O浓度会处于相对高的水平，因此，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量，避免由于过多的向空气中排放N2O而导致的环境污染状况。
图7是根据另一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的装置600的框图，如图7所示，该调整模块603可以包括：
确定子模块604，用于根据所述出口温度和所述空速值，确定与所述出口温度和所述空速值对应的燃烧参数设定值；
控制子模块605，用于根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制。
可选地，所述控制子模块605还用于在根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制的时长达预设时长后，促使所述获取模块601、所述确定模块602和所述调整模块603依次重新执行所述获取催化氧化器的出口温度和空速值的操作至所述在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数的操作，直至满足以下条件中的一者为止：
所述出口温度未处于所述温度范围内；
所述空速值大于或等于所述空速阈值；
所述柴油颗粒过滤器未处于主动再生状态。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图8是根据一示例性实施例示出的一种降低车辆尾气中N2O的装置800的框图。如图8所示，该装置800可以包括：处理器801，存储器802。
其中，处理器801用于控制该装置800的整体操作，以完成上述的降低车辆尾气中N2O的方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该装置800的操作，这些数据例如可以包括用于在该装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如DOC的出口温度、空速、其他传感器数据、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在一示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的降低车辆尾气中N2O的方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的降低车辆尾气中N2O的方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由装置800的处理器801执行以完成上述的降低车辆尾气中N2O的方法。
本公开还提供一种车辆，包括催化氧化器和柴油颗粒过滤器，还包括上述的降低车辆尾气中N2O的装置600，或者上述的降低车辆尾气中N2O的装置800。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种降低车辆尾气中N2O的方法，其特征在于，该方法包括：
获取催化氧化器的出口温度和空速值；
确定柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态；
在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整燃烧参数，包括：
根据所述出口温度和所述空速值，确定与所述出口温度和所述空速值对应的燃烧参数设定值；
根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制的时长达预设时长后，重新执行所述获取催化氧化器的出口温度和空速值的步骤至所述在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数的步骤，直至满足以下条件中的一者为止：
所述出口温度未处于所述温度范围内；
所述空速值大于或等于所述空速阈值；
所述柴油颗粒过滤器未处于主动再生状态。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述燃烧参数包括：后喷油量和喷油提前角度。
5.一种降低车辆尾气中N2O的装置，其特征在于，该装置包括：
获取模块，用于获取催化氧化器的出口温度和空速值；
确定模块，用于确定柴油颗粒过滤器是否处于主动再生状态；
调整模块，用于在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数，以降低车辆尾气中N2O的排放量。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整模块，包括：
确定子模块，用于根据所述出口温度和所述空速值，确定与所述出口温度和所述空速值对应的燃烧参数设定值；
控制子模块，用于根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制子模块还用于在根据所述燃烧参数设定值进行喷油控制的时长达预设时长后，促使所述获取模块、所述确定模块和所述调整模块依次重新执行所述获取催化氧化器的出口温度和空速值的操作至所述在所述出口温度处于预设的温度范围内、所述空速值小于预设的空速阈值、且所述柴油颗粒过滤器处于主动再生状态的情况下，调整燃烧参数的操作，直至满足以下条件中的一者为止：
所述出口温度未处于所述温度范围内；
所述空速值大于或等于所述空速阈值；
所述柴油颗粒过滤器未处于主动再生状态。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述燃烧参数包括：后喷油量和喷油提前角度。
9.一种降低车辆尾气中N2O的装置，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。
10.一种车辆，包括催化氧化器和柴油颗粒过滤器，其特征在于，还包括根据权利要求5-8中任一项所述的装置，或者根据权利要求9所述的装置。
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