CN114810382A - 尾气排放控制方法、系统和发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种尾气排放控制方法，本发明还提出了一种尾气排放控制系统和一种发动机，该方法包括步骤：接收发动机的运行参数值和车辆的行驶里程值；根据运行参数值计算DPF的碳载量；根据碳载量小于预设，以及行驶里程值小于预设里程阈值，控制发动机按预设模式运行，在预设模式下发动机的颗粒物排放质量大于在常规模式下发动机的颗粒物排放质量。本发明通过检测发动机的运行参数值，以及限定车辆里程数的方法，判断DPF对颗粒物数量的补集能力。当判断颗粒物数量的补集能力不足时，通过调节发动机的运行模式的方式，使发动机快速产生颗粒物，从而使DPF的过滤层上额外积累碳灰层，从而增加PN的补集效率，避免PN值超标违规。

Description

尾气排放控制方法、系统和发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种尾气排放控制方法，本发明还涉及一种尾气排放控制系统和一种发动机。

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。

柴油机在使用过程中会产生颗粒物，因此需要通过颗粒物捕集装置(DPF)对颗粒物进行过滤使其满足排放标准。但是，由于法规测量的颗粒物数量(PN)标准所包含的颗粒物粒径远小于DPF的补集下限，导致在柴油机寿命早期PN值容易超过法规限值，从而造成严重的法规风险。

发明内容

本发明的目的是至少解决发动机在寿命早期PN值易超标违规的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种尾气排放控制方法，包括以下步骤：

接收发动机的运行参数值和车辆的行驶里程值；

根据所述运行参数值计算DPF的碳载量；

根据所述碳载量小于预设，以及所述行驶里程值小于预设里程阈值，控制所述发动机按预设模式运行，在所述预设模式下所述发动机的颗粒物排放质量大于在常规模式下所述发动机的颗粒物排放质量。

根据本发明的尾气排放控制方法，通过检测发动机的运行参数值，以及限定车辆里程数的方法，判断DPF对颗粒物数量的补集能力。当判断颗粒物数量的补集能力不足时，通过调节发动机的运行模式的方式，使发动机快速产生颗粒物，从而使DPF的过滤层上额外积累碳灰层，从而增加PN的补集效率，避免PN值超标违规。

另外，根据本发明的尾气排放控制方法，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述运行参数值包括所述发动机的排气温度和排气流量，以及所述DPF的两端压差值。

在本发明的一些实施例中，所述两端压差值根据设置在DPF上的压差传感器获得。

在本发明的一些实施例中，所述控制所述发动机按预设模式运行包括：

降低所述发动机的共轨喷射压力值。

在本发明的一些实施例中，所述控制所述发动机按预设模式运行还包括：

推迟所述发动机的喷油提前角。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述运行参数值计算DPF的碳载量之后还包括：

根据所述碳载量大于所述碳载量阈值，以及所述行驶里程值大于所述预设里程阈值，控制所述发动机按所述常规模式运行。

在本发明的一些实施例中，所述控制所述发动机按所述常规模式运行包括：

控制所述发动机的共轨喷射压力值按预设压力值运行，并且控制所述发动机的喷油提前角按预设角度运行。

在本发明的一些实施例中，所述行驶里程值为车辆的总行驶里程。

本发明的第二方面提出了一种尾气排放控制系统，用于执行本发明第一方面提出的尾气排放控制方法，包括：

监测单元，用于监测发动机的运行参数值和车辆的行驶里程值；

计算单元，用于根据所述运行参数值计算DPF的碳载量；

修正单元，用于根据所述碳载量小于预设碳载量阈值，以及所述行驶里程值小于预设里程阈值，控制所述发动机按预设模式运行，在所述预设模式下所述发动机的颗粒物排放质量大于所述发动机在常规模式下的颗粒物排放质量。

本发明第二方面提出的尾气排放控制系统具有和本发明第一方面提出的尾气排放控制方法相同的有益效果，在此不再赘述。

本发明的第三方面提出了一种发动机，包括本发明第二方面提出的尾气排放控制系统。

本发明第三方面提出的发动机具有和本发明第二方面提出的尾气排放控制系统相同的有益效果，在此不再赘述。

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，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施方式的控制方法的流程示意图；

图2示意性地示出了根据本发明实施方式的控制方法的控制逻辑示意图；

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”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、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、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部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”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。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

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“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”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地进行解释。

如图1和图2所示，本发明的第一方面提出了一种尾气排放控制方法，包括以下步骤：

接收发动机的运行参数值和车辆的行驶里程值；

根据运行参数值计算DPF的碳载量；

根据碳载量小于预设，以及行驶里程值小于预设里程阈值，控制发动机按预设模式运行，在预设模式下发动机的颗粒物排放质量大于在常规模式下发动机的颗粒物排放质量。

发动机在使用过程中会产生颗粒物，因此需要通过颗粒物捕集装置(DPF)对颗粒物进行过滤才能够使其满足排放标准。但是，由于法规测量的颗粒物数量(PN)标准所包含的颗粒物直径远小于DPF的补集颗粒直径下限，导致在柴油机寿命早期PN值容易超过法规限值，从而造成严重的法规风险。

根据本发明的尾气排放控制方法，通过检测发动机的运行参数值，以及限定车辆里程数的方法，判断DPF对颗粒物数量的补集能力。当判断颗粒物数量的补集能力不足时，通过调节发动机的运行模式的方式，使发动机快速产生颗粒物，从而使DPF的过滤层上额外积累碳灰层，从而增加PN的补集效率，避免PN值超标违规。

图2为本发明的控制逻辑图，通过图2可知，根据排气温度和流量以及DPF两端压差推断出DPF的流阻系数，从而推断出DPF碳载量，然后通过发动机转速和扭矩计算出原始共轨压力和原始喷油提前角，最后根据车辆行驶里程和DPF碳载量对喷油提前角和共轨压力进行调整，控制发动机按生产颗粒物量较多的预设模式运行，以提高DPF的PN收集能力。

在发动机运行中，可通过整车的各传感器，如温度传感器、流速传感器和压力传感器等对发动机的运行进行监控，各传感器采集温度、压力和流速等信号传递给ECU，ECU根据接收的信号对整车进行控制。DPF的碳载量可根据上述信号进行计算或者查询MAP表获得。提高碳载量可知DPF的PN捕获能力，当捕获能力不满足法规要求时，控制发动机按生产颗粒物量较多的预设模式运行，具体地，可通过控制发动机共轨压力和喷油提前角或者进气量等使发动机不充分燃烧，生成更多的颗粒物。

在本发明的一些实施例中，运行参数值包括发动机的排气温度和排气流量，以及DPF的两端压差值。发动机的排气温度可通过设置在发动机的排气管上的温度传感器测得，发动机的排气流量可根据设置在发动机的排气管内的流量传感器测得，DPF的两端压差根据设置在DPF上的压差传感器测得。通过发动机的排气温度和排气流量，以及DPF的两端压差值输入至预先根据发动机台架试验得出的碳载量MAP表，能够获得上述运行参数值对应的发动机碳载量。在台架试验中，发动机按试验工况运行，发动机的各个运行参数，如转速、扭矩和进气量等在试验范围内调整，得出各工况下的碳载量MAP表，将其输入至ECU存储，供发动机运行时调用，以调节排气系统。

具体地，两端压差值根据设置在DPF上的压差传感器获得。在DPF上可设置压差传感器，压差传感器的两个输入端检测DPF的入口和出口处的气体压力，进而得出DPF的压差，该压差可反映DPF的积碳和积灰情况，当压差较大时反应出DPF捕集的颗粒物的量较大，即碳载量较大。

在本发明的一些实施例中，控制发动机按预设模式运行包括降低发动机的共轨喷射压力值。共轨喷射压力值表示发动机的高压共轨管内的压力。共轨喷射压力能够对发动机的燃烧过程产生影响，共轨管内的压力越大，能够使得喷出的燃油雾化充分，有利于燃油的充分燃烧，进而能够使发动机的排气更加清洁，从而使得DPF的碳载量减少。共轨管内的压力越小，导致燃油雾化不充分，进而不利于燃油充分燃烧，进而可能使得发动机的排气中颗粒物较多，从而使得DPF的碳载量增加。本发明通过降低发动机的共轨喷射压力值，使得发动机燃烧不充分，使发动机尽快产生较多的颗粒物，提高DPF的碳载量，进而提高DPF的PN捕获能力。

在本发明的一些实施例中，控制发动机按预设模式运行还包括推迟发动机的喷油提前角。在发动机运行中，喷油提前角越大，越有利于柴油与发动机进气的混合，进而能够促进柴油的燃烧，进而减少发动机的排气烟度，即相同时间段内的DPF的碳载量减少。喷油提前角越小，越不利于柴油与发动机进气的混合，可能会使得柴油燃烧不充分，进而使得发动机的排气烟度变大，即相同时间段内DPF的碳载量增加。本发明通过推迟发动机的喷油提前角，使得发动机燃烧不充分，从而使发动机尽快产生较多的颗粒物，提高DPF的碳载量，进而提高DPF的PN捕获能力。

在本发明的一些实施例中，根据运行参数值计算DPF的碳载量之后还包括：

根据碳载量大于碳载量阈值，以及行驶里程值大于预设里程阈值，控制发动机按常规模式运行。当碳载量大于预设的碳载量阈值，并且行驶里程超过预设里程阈值时，可推断出DPF的碳载量达标，DPF的PN捕获能力达到法规标准，此时，即可控制发动机按常规模式运行。

具体地，控制发动机按常规模式运行包括：控制发动机的共轨喷射压力值按预设压力值运行，并且控制发动机的喷油提前角按预设角度运行。在DPF的PN捕获能力达到法规标准后，不必控制发动机降低喷油压力并且推迟喷油提前角运行，避免燃烧不充分导致颗粒物排放过多并且燃油消耗量大，此时可控制发动机按常规模式运行，将共轨喷射压力值提高到正常，使得燃油雾化充分，燃烧充分，并且将喷油提前角提前，加强喷油与进气的混合效果，使发动机燃烧充分，提高动力，降低油耗。

在本发明的一些实施例中，行驶里程值为车辆的总行驶里程。车辆提供里程表记录行驶总里程，在车辆生命周期的初期，DPF碳载量累计较少，无法达到法规的PN捕获要求。此时ECU根据总行驶里程低于预设里程阈值的结果，控制发动机按预设模式运行，提高颗粒物排放，从而提高DPF的碳载量，进而提高其PN捕获能力。

本发明的第二方面提出了一种尾气排放控制系统，包括：

监测单元，用于监测发动机的运行参数值；

计算单元，用于根据运行参数值计算DPF的碳载量；

修正单元，用于根据碳载量和车辆的行驶里程值控制发动机按预设模式运行，在预设模式下发动机的颗粒物排放质量大于发动机在常规模式下的颗粒物排放质量。

监测单元包括车辆的各传感器，计算和修正单元集成在发动机的ECU内，并且与监测单元电连接，实现数据传输。发动机运行时，监测单元的各传感器对发动机运行进行监测，采集发动机进气量、排气量、DPF压差等数据，计算单元获取上述数据计算DPF碳载量，修正单元根据碳载量低于预设碳载量阈值和车辆行驶里程低于预设里程值，控制发动机按预设模式运行，在预设模式中发动机生成比常规模式更高的颗粒物质量，使得DPF碳载量提高并且PN捕获能力提高。当碳载量高于预设碳载量阈值和车辆行驶里程高于预设里程值时，修正单元控制发动机按常规模式运行。

本发明的第三方面提出了一种发动机，包括本发明第二方面提出的尾气排放控制系统。

本发明第三方面提出的发动机具有和本发明第二方面提出的尾气排放控制系统相同的有益效果，在此不再赘述。

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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种尾气排放控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收发动机的运行参数值和车辆的行驶里程值；

根据所述运行参数值计算DPF的碳载量；

根据所述碳载量小于预设碳载量阈值，以及所述行驶里程值小于预设里程阈值，控制所述发动机按预设模式运行，在所述预设模式下所述发动机的颗粒物排放质量大于在常规模式下所述发动机的颗粒物排放质量。

2.根据权利要求1所述的尾气排放控制方法，其特征在于，所述运行参数值包括所述发动机的排气温度和排气流量，以及所述DPF的两端压差值。

3.根据权利要求2所述的尾气排放控制方法，其特征在于，所述两端压差值根据设置在所述DPF上的压差传感器获得。

4.根据权利要求1所述的尾气排放控制方法，其特征在于，所述控制所述发动机按预设模式运行包括：

降低所述发动机的共轨喷射压力值。

5.根据权利要求4所述的尾气排放控制方法，其特征在于，所述控制所述发动机按预设模式运行还包括：

推迟所述发动机的喷油提前角。

6.根据权利要求1所述的尾气排放控制方法，其特征在于，所述根据所述运行参数值计算DPF的碳载量之后还包括：

根据所述碳载量大于所述碳载量阈值，以及所述行驶里程值大于所述预设里程阈值，控制所述发动机按所述常规模式运行。

7.根据权利要求6所述的尾气排放控制方法，其特征在于，所述控制所述发动机按所述常规模式运行包括：

控制所述发动机的共轨喷射压力值按预设压力值运行，并且控制所述发动机的喷油提前角按预设角度运行。

8.根据权利要求1至7任一项所述的尾气排放控制方法，其特征在于，所述行驶里程值为车辆的总行驶里程。

9.一种尾气排放控制系统，其特征在于，用于执行根据权利要求1-8中任一项所述的尾气排放控制方法，包括：

监测单元，用于监测发动机的运行参数值和车辆的行驶里程值；

计算单元，用于根据所述运行参数值计算DPF的碳载量；

修正单元，用于根据所述碳载量小于预设碳载量阈值，以及所述行驶里程值小于预设里程阈值，控制所述发动机按预设模式运行，在所述预设模式下所述发动机的颗粒物排放质量大于所述发动机在常规模式下的颗粒物排放质量。

10.一种发动机，其特征在于，包括根据权利要求9所述的尾气排放控制系统。

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