CN115405431A - 商用车的发动机控制装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种商用车的发动机控制装置和控制方法。本发明的商用车的发动机控制装置包括：温度测量部，测量用于减少从车辆的发动机燃烧室排出的排气中的氮氧化物的SCR催化剂的温度信息；倾斜度测量部，测量所述车辆的倾斜度信息；加速度测量部，测量所述车辆的加速度信息；以及控制部，被配置为当所述温度信息低于预先设定的温度并且通过所述倾斜度信息和所述加速度信息判断为所述车辆正在下坡路段行驶时，确认车辆状态和驾驶员意志，以执行排气保温模式的发动机控制。

Description

商用车的发动机控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及一种商用车的发动机控制装置和控制方法，更具体地，涉及一种商用车的发动机控制装置和控制方法，对于在装载货物的状态下下坡行驶的商用车，选择性地减少流入发动机的空气量以使排出到SRC催化剂的排气保温。
背景技术
通常，发动机的排气系统包括诸如柴油氧化催化器(Diesel OxidationCatalyst，DOC)、颗粒物去除过滤器(Diesel Particulate matter Filter，DPF)、选择性还原催化剂(Selective Catalyst Reduction，SCR)及氮氧化物净化催化剂(Lean NOx Trap，LNT催化剂)等的排气后处理装置，以减少排气中含有的有害物质，例如，一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、颗粒物(Particulate Matter)、氮氧化物(NOx)。
在此，柴油氧化催化器(DOC)可以氧化排气中的总碳氢化合物和一氧化碳，并且可以将一氧化碳氧化为二氧化碳。
另外，颗粒物去除过滤器(DPF)可以捕集排气中包含的颗粒物，并通过化学转化过程净化所述颗粒物。
另外，选择性还原催化剂(SCR)使通过喷射器向排气流方向喷射的还原剂(尿素)通过排气热转化为氨(NH3)，并且通过基于SCR催化剂的排气中的氮氧化物和氨的催化反应，使氮氧化物还原为氮气(N2)和水(H2O)。
近来，随着商用车的环保法规的加强，车辆排出氮氧化物成为非常大的问题，为了有效地减少氮氧化物的排出，重要的是，使在约250℃以上的温度下能够有效地减少氮氧化物(NOX)的选择性还原催化剂(SCR)的温度保持恒定。
换言之，商用车在低负荷即发动机燃料为0mg/stroke下，排气温度可能会降低，特别是，由于商用车的特性，下坡行驶时驾驶员经常惯性滑行而不使用发动机燃料。
如上所述，当长时间在没有发动机燃料的状态下下行时，排气温度会变得很低，而且在下坡由于使用发动机制动或辅助制动而排气温度可能会进一步降低。
因此，如果低温排气导致选择性还原催化剂的温度降低，则再加速时温度处于低的状态，因此不会产生基于SCR催化剂的排气中的氮氧化物和氨的催化反应，从而会发生排出的氮氧化物增加的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种商用车的发动机控制装置和控制方法，通过陀螺仪传感器和加速度传感器判断商用车正在行驶的路段信息，对于在下坡路段行驶的商用车，当判断为加速度增加并且对应于没有发动机燃烧的条件，即发动机燃料为0mg/stroke时，将进气口的开度调低以选择性地减少被吸入发动机的空气量，从而减少排出到SCR催化剂的排气的排气流量，使SCR催化剂保温。
(二)技术方案
根据本发明的商用车的发动机控制装置的特征在于，包括：温度测量部，测量用于减少从车辆的发动机燃烧室排出的排气中的氮氧化物的SCR催化剂的温度信息；倾斜度测量部，测量所述车辆的倾斜度信息；加速度测量部，测量所述车辆的加速度信息；以及控制部，被配置为当所述温度信息低于预先设定的温度并且通过所述倾斜度信息和所述加速度信息判断为所述车辆正在下坡路段行驶时，确认车辆状态和驾驶员意志，以执行排气保温模式的发动机控制。
所述控制部被配置为当判断为所述车辆在下坡路段行驶时，通过供应的发动机燃料量和辅助制动是否操作来确认车辆状态和驾驶员意志，以选择性地执行所述排气保温模式。
其中，所述控制部被配置为当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且未操作所述辅助制动，则执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
另外，所述控制部被配置为当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且操作所述辅助制动，则首先打开用于制动的发动机进气口，并且根据发动机转速的变化，执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
另外，所述倾斜度测量部利用陀螺仪传感器和导航仪中的任何一个测量所述倾斜度信息。
另一方面，根据本发明的商用车的发动机控制方法的特征在于，包括：温度测量步骤，测量用于减少从车辆的发动机燃烧室排出的排气中的氮氧化物的SCR催化剂的温度信息；倾斜度测量步骤，测量所述车辆的倾斜度信息；加速度测量步骤，测量所述车辆的加速度信息；以及发动机控制步骤，当所述温度信息低于预先设定的温度并且通过所述倾斜度信息和所述加速度信息判断为所述车辆正在下坡路段行驶时，确认车辆状态和驾驶员意志，以执行排气保温模式的发动机控制。
其中，在所述发动机控制步骤中，当判断为所述车辆在下坡路段行驶时，通过投入的发动机燃料量和辅助制动是否操作来确认车辆状态和驾驶员意志，以选择性地执行所述排气保温模式。
在所述发动机控制步骤中，当所述车辆在下坡路段行驶时，如果检测到燃料量，则保持发动机进气口打开100％的状态。
另外，在所述发动机控制步骤中，当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且未操作所述辅助制动，则执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
另外，在所述发动机控制步骤中，当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且操作所述辅助制动，则首先将发动机进气口打开100％，并且根据发动机转速的变化，执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
(三)有益效果
本发明中通过陀螺仪传感器和加速度传感器判断商用车正在行驶的路段信息，对于在下坡路段行驶的商用车，当判断为加速度增加并且对应于没有发动机燃烧的条件，即发动机燃料为0mg/stroke时，将进气口的开度调低以选择性地减少被吸入发动机的空气量，从而减少排出到SCR催化剂的排气的排气流量，使SCR催化剂保温。
因此，本发明能够使SCR催化剂保温，从而当进入正常行驶状态，即，在下坡路段的惯性滑行结束并进入正常执行发动机燃烧的状态时，通过保持保温的SCR催化剂，有效地去除排气中含有的氮氧化物。
附图说明
图1是示出普通的发动机控制装置的配置的图。
图2是示意性地示出根据本发明的一个实施例的商用车的发动机控制装置的图。
图3是示出根据本发明的一个实施例的商用车的发动机控制装置的根据下坡倾斜度的SCR催化剂的温度变化的曲线图。
图4是示出根据本发明的一个实施例的商用车的发动机控制装置的根据发动机进气口的开度的SCR催化剂的温度变化的曲线图。
图5是示出根据本发明的一个实施例的商用车的发动机控制装置的根据发动机转速变化的发动机进气口的开度调节的表格。
图6是依次示出根据本发明的另一实施例的商用车的发动机控制方法的图。
附图标记说明
1：发动机进气口 100：温度测量部
200：倾斜度测量部 300：加速度测量部
400：控制部 A：下坡路段
具体实施方式
下面，参照附图详细描述本发明的优选实施例。
本发明的优点和特征以及实现其的方法将参照以下结合附图详细描述的实施例变得更加明确。
然而，本发明并不限于以下公开的实施例，而是会以各种不同的形式实施，提供这些实施例仅仅是为了使本发明的公开完整，并且充分告知本发明所属领域的普通技术人员本发明的范围，本发明由权利要求书的范围限定。
另外，在描述本发明时，如果判断为相关的已知技术可能会使本发明的主旨变得模糊，则省略其详细描述。
图1是示出普通的发动机控制装置的配置的图，图2是意性地示出根据本发明的一个实施列的商用车的发动机控制装置的图。
另外，图3是示出根据本发明的一个实施例的商用车的发动机控制装置的根据下坡倾斜度的SCR催化剂的温度变化的曲线图，图4是示出根据本发明的一个实施例的商用车的发动机控制装置的根据发动机进气口的开度的SCR催化剂的温度变化的曲线图，图5是示出根据本发明的一个实施例的商用车的发动机控制装置的根据发动机转速(RPM)变化的发动机进气口的开度调节的表格。
如图1所示，普通的发动机控制装置可以包括：发动机10，包括多个燃烧室11，通过喷射到每个燃烧室11的燃料的燃烧来提供驱动力；EGR装置20，使从燃烧室11排出的排气的一部分再循环并供应到燃烧室11；以及SCR催化剂30，安装在排气管中并净化从燃烧室11排出的排气，并且发动机控制装置可以包括控制部400，该控制部400用于根据SCR催化剂30的温度控制发动机10的控制因子，更具体地，被吸入到发动机10中的进气量。
此外，EGR装置20用于提取向发动机10供应增压空气的涡轮增压器40的前端的排气并将其再循环到发动机10。
EGR装置20包括：EGR阀21，调节排气的再循环量；以及EGR冷却器22，冷却通过EGR阀21再循环的高温排气并通过进气歧管13引入发动机10。
另外，使用SCR催化剂30以对发动机中产生的排气中的诸如碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等的有害物质进行净化处理。
同时，SCR催化剂30以氧化铝作为基底负载铂、钯、铑等贵金属，从而同时发生碳氢化合物和一氧化碳的的氧化反应和氮氧化物的还原反应。
在此，催化剂具有其温度越高净化能力越高的特性，另外，在催化剂未达到活化温度的状态下，有害物质的净化能力降低，有害物质在没有被氧化或还原的情况下被排出到大气中，从而使排出(Emission)劣化。
为此，通常SCR催化剂30的温度在270℃以上时才会发生“2NO2+C→N2+CO2”的反应，因此，如图2所示，根据本实施例的商用车的发动机控制装置可以包括温度测量部100、倾斜度测量部200、加速度测量部300和控制部400，以在车辆状态变化时也能保持约270℃以上的温度，并使SCR催化剂30保温。
温度测量部100测量用于减少从燃烧室11排出的排气中的氮氧化物的SCR催化剂30的温度信息。
倾斜度测量部200测量车辆的倾斜度信息。
优选地，倾斜度测量部200可以设置为普通的陀螺仪传感器，并且测量倾斜度信息，以便可以执行考虑车辆的位置测量和方向设置等的姿态控制。
更优选地，倾斜度测量部200可以通过陀螺仪传感器测量车辆的倾斜度信息，也可以利用车辆的导航信息测量根据车辆正在行驶的道路环境的车辆的倾斜度信息。
加速度测量部300测量车辆的加速度信息。
另一方面，控制部400被配置为当通过由温度测量部100测量的温度信息低于预先设定的温度，更具体地，低于约270℃，并且通过由倾斜度测量部200和加速度测量部300测量的倾斜度信息和加速度信息判断车辆在下坡路段A行驶时，选择性地执行根据排气保温模式的发动机控制。
即，在商用车的情况下，根据装载物的装载状态，在道路上行驶时最大重量为40吨、最小重量为5吨，因此在下坡终端速度会进一步增加，从而当在通过倾斜度测量部200判断车辆在下坡路段A行驶的状态下利用加速度测量部300测量加速度时，如果判断为所测量的加速度信息连续增加，则确认车辆状态和驾驶员意志，以执行排气保温模式的发动机控制。
换言之，如上所述，商用车在下坡终端速度会进一步增加，因此通常在下坡商用车可以不使用发动机的燃料而以恒定速度下行，但是如果经常发生这种诸如惯性滑行的驾驶模式，则由于在没有发动机燃料量的状态下的行驶增加，因此从发动机排出的排气温度必然会降低。
因此，如图3所示，这导致SCR催化剂30的温度降低，并且由于在下坡路段A几乎没有发动机燃料量，因此SCR催化剂30温度必然会降低。
特别是，由于商用车的特性，车辆的重量非常大，因此在下坡路段A商用车可以在没有发动机燃料量的情况下保持速度并下行(图3所示的发动机燃料量是在惯性滑行期间产生的变速器换挡时消耗的燃料量)，如上所述，当由于几乎没有发动机燃料量而导致SCR催化剂30的温度降低时，效率降低，从而在下坡路段A之后的一般路段行驶时，在SCR催化剂30中无法去除排气中含有的氮氧化物，因此排出的氮氧化物必然增加。
因此，控制部400被配置为当判断为车辆正在下坡路段A行驶时，确认车辆状态和驾驶员意志，并基于此选择性地调节发动机进气口1的开度，执行排气保温模式的发动机控制，从而可以减少从发动机排出到SCR催化剂30的排气的排气流量，以使SCR催化剂30保温。
即，由于在发动机没有燃烧的状态下排出的排气温度非常低，因此当低温排气流入SCR催化剂30时SCR催化剂30的温度降低，因此通过对在下坡路段A发动机燃料量为0mg/stroke的状态的车辆执行排气保温模式的发动机控制，可以防止SCR催化剂30的温度降低。
优选地，在排气保温模式的发动机控制的实施例中，描述了调节发动机进气口1的开度，但这仅是一个实施例，并不限于此，例如，当利用VGT使排气旁通(BY-PASS)时，由于排气不转动涡轮，因此热能不会转变成动能，而是在保持热能的状态下移动到SCR催化剂30，因此可以利用上述特征保持SCR催化剂30的保温。
同时，控制部400被配置为当利用倾斜度信息和加速度信息判断为车辆在下坡路段A行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且根据驾驶员的意志未操作辅助制动，则执行控制以将发动机进气口1的开度调低以执行排气保温模式。
换言之，如图5所示，控制部400被配置为对于在下坡路段A行驶的车辆，当燃料量为0mg/stroke即没有燃料量时，根据发动机转速将发动机进气口1的开度调低至约10％至15％(参照图5中以框表示的部分)，使得被吸入发动机的空气量减少，由此从发动机排出的排气也会减少，从而可以保持SCR催化剂30的保温。
参照图5，当在相同的条件下投入发动机的燃料量大于或等于5mg/stroke时，判断为正常行驶条件，更优选地，判断为排出发动机燃烧产生的高温排气，控制部400解除排气保温模式，并且再次增加发动机进气口1的开度，以使其符合正常行驶条件。
另一方面，控制部400被配置为当车辆在下坡路段A行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且操作辅助制动，则首先打开用于制动的发动机进气口1，并且根据发动机转速的变化，执行控制以将发动机进气口1的开度调低，以执行排气保温模式。
即，控制部400被配置为对于在下坡路段A行驶的车辆，当判断为燃料量为0mg/stroke，即没有投入到发动机的燃料量，但根据驾驶员的意志操作辅助制动时，首先将发动机进气口1打开100％以控制供应到发动机的空气量以获得制动力。
此后，控制部400被配置为当发动机转速变化，具体地，随着辅助制动的操作，发动机转速通过降挡上升到高RPM区域然后逐步降低时，再次将发动机进气口1的开度调低，以执行排气保温模式。
因此，控制部400被配置为对于在下坡路段A行驶的车辆，即使在没有燃料量的情况下驾驶员操作辅助制动时，首先暂时打开发动机进气口1，然后执行排气保温模式的发动机控制，从而可以执行制动和排气保温模式的控制。
以下，图6是依次示出根据本发明的另一实施例的商用车的发动机控制方法的图。
下面，参照图6，依次说明根据本实施例的发动机控制方法。
首先，控制部400通过温度测量部100、倾斜度测量部200和加速度测量部300，分别接收所测量的SCR催化剂30的温度信息、车辆的倾斜度信息和加速度信息(S100)。
之后，当控制部400利用倾斜度信息和加速度信息判断为车辆在下坡路段A行驶时，控制部400判断投入发动机的发动机燃料量是否为0mg/stroke(S200)。
此时，当在下坡路段A行驶的状态下检测到投入发动机的燃料量时，例如，当燃料量大于或等于5mg/stroke时，判断为正常行驶条件，更优选地，判断为可以排出发动机燃烧产生的高温排气，并且执行控制以执行正常行驶模式，即，执行控制以将发动机进气口1打开100％(S210)。
此处，当判断为车辆在下坡路段A行驶(S100)、燃料量为0mg/stroke(S200)并且确认对于辅助制动操作的驾驶员意志(S300)的结果没有操作辅助制动时，控制部400执行控制以将发动机进气口1的开度调低以执行排气保温模式(S400)。
即，控制部400被配置为对于在下坡路段A行驶的车辆，当燃料量为0mg/stroke即没有燃料量时，根据发动机转速将发动机进气口1的开度调低至约10％至15％(参照图5)，使得被吸入发动机的空气量减少，由此从发动机排出到SCR催化剂30的排气也会减少，从而可以保持暴露于低温排气中时温度可能降低的SCR催化剂30的保温。
另一方面，当车辆在下坡路段A行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且操作辅助制动(S300)，则首先将发动机进气口1打开100％以执行制动(S310)，并且根据发动机转速的变化，执行控制以将发动机进气口1的开度调低，并执行排气保温模式(S400)。
换言之，控制部400被配置为对于在下坡路段A行驶的车辆，当判断为燃料量为0mg/stroke，即没有投入到发动机的燃料量，但根据驾驶员的意志操作辅助制动时(S300)，首先将发动机进气口1打开100％并控制供应到发动机的空气量以获得制动力(S310)。
此后，控制部400被配置为当发动机转速变化，具体地，随着辅助制动的操作，发动机转速通过降挡上升到高RPM区域然后逐步降低时，再次将发动机进气口1的开度调低，以执行排气保温模式(S400)。
因此，控制部400被配置为对于在下坡路段A行驶的车辆，即使在没有燃料量的情况下驾驶员操作辅助制动(S300)，首先与SCR催化剂30保温无关地暂时打开发动机进气口1，控制供应到发动机的空气量以获得制动力(S310)，之后，控制部400再次执行排气保温模式的发动机控制(S400)，从而可以执行制动和排气保温模式的控制。
本发明中，通过陀螺仪传感器和加速度传感器判断商用车正在行驶的路段信息，对于在下坡路段行驶的商用车，当判断为加速度增加并且对应于没有发动机燃烧的条件，即发动机燃料为0mg/stroke时，将进气口的开度调低以选择性地减少被吸入发动机的空气量，从而减少排出到SCR催化剂的排气的排气流量，使SCR催化剂保温。
因此，本发明能够使SCR催化剂保温，从而当进入正常行驶状态，即，在下坡路段的惯性滑行结束并进入正常发动机燃烧的状态时，通过保温的SCR催化剂，有效地去除排气中含有的氮氧化物。
以上参照附图中所示的实施例对本发明进行了说明，但这仅是示例，本技术领域的普通技术人员可以理解，可以从上述实施例进行各种变形，并且上述实施例的全部或部分可以被选择性地组合。因此，本发明真正的技术保护范围应根据所附权利要求书的技术思想来确定。

Claims (10)

1.一种商用车的发动机控制装置，其特征在于，包括：
温度测量部，测量用于减少从车辆的发动机燃烧室排出的排气中的氮氧化物的SCR催化剂的温度信息；
倾斜度测量部，测量所述车辆的倾斜度信息；
加速度测量部，测量所述车辆的加速度信息；以及
控制部，被配置为当所述温度信息低于预先设定的温度并且通过所述倾斜度信息和所述加速度信息判断为所述车辆正在下坡路段行驶时，确认车辆状态和驾驶员意志，以执行排气保温模式的发动机控制。
2.根据权利要求1所述的商用车的发动机控制装置，其特征在于，
所述控制部被配置为：
当判断为所述车辆在下坡路段行驶时，通过供应的发动机燃料量和辅助制动是否操作来确认车辆状态和驾驶员意志，以选择性地执行所述排气保温模式。
3.根据权利要求2所述的商用车的发动机控制装置，其特征在于，
所述控制部被配置为：
当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且未操作所述辅助制动，则执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
4.根据权利要求2所述的商用车的发动机控制装置，其特征在于，
所述控制部被配置为：
当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且操作所述辅助制动，则首先打开用于制动的发动机进气口，并且根据发动机转速的变化，执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
5.根据权利要求1所述的商用车的发动机控制装置，其特征在于，
所述倾斜度测量部利用陀螺仪传感器和导航仪中的任何一个测量所述倾斜度信息。
6.一种商用车的发动机控制方法，其特征在于，包括：
温度测量步骤，测量用于减少从车辆的发动机燃烧室排出的排气中的氮氧化物的SCR催化剂的温度信息；
倾斜度测量步骤，测量所述车辆的倾斜度信息；
加速度测量步骤，测量所述车辆的加速度信息；以及
发动机控制步骤，当所述温度信息低于预先设定的温度并且通过所述倾斜度信息和所述加速度信息判断为所述车辆正在下坡路段行驶时，确认车辆状态和驾驶员意志，以执行排气保温模式的发动机控制。
7.根据权利要求6所述的商用车的发动机控制方法，其特征在于，
在所述发动机控制步骤中，当判断为所述车辆在下坡路段行驶时，通过投入的发动机燃料量和辅助制动是否操作来确认车辆状态和驾驶员意志，以选择性地执行所述排气保温模式。
8.根据权利要求7所述的商用车的发动机控制方法，其特征在于，
在所述发动机控制步骤中，当所述车辆在下坡路段行驶时，如果检测到燃料量，则保持发动机进气口打开100％的状态。
9.根据权利要求7所述的商用车的发动机控制方法，其特征在于，
在所述发动机控制步骤中，当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且未操作所述辅助制动，则执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
10.根据权利要求7所述的商用车的发动机控制方法，其特征在于，
在所述发动机控制步骤中，当所述车辆在下坡路段行驶时，如果判断为燃料量为0mg/stroke并且操作所述辅助制动，则首先将发动机进气口打开100％，并且根据发动机转速的变化，执行控制以将发动机进气口的开度调低，以执行所述排气保温模式。
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