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柴油颗粒过滤器灰分清理判断方法和系统

文献发布时间:2023-06-19 19:37:02


柴油颗粒过滤器灰分清理判断方法和系统

技术领域

本发明涉及车辆领域,具体涉及车辆发动机领域。本发明公开了一种基于大数据对柴油发动机中柴油颗粒过滤器灰分清理提醒的方法和系统、实现该方法的计算机设备和计算机可读存储介质。

背景技术

柴油发动机典型地具有比汽油发动机更高的功率。这是由于柴 油机燃料的增加的压缩率以及更高的能量密度。然而,柴油机燃烧循环产生颗粒(particulate matter(PM)),其典型地由布置在排气流中的柴油颗粒过滤器(DPF)从柴油机废气中过滤。随着时间的推移,柴油颗粒过滤器变得充满颗粒以及燃烧的灰分(例如,烟灰、炭灰、灰烬等)。随着柴油颗粒过滤器内部颗粒沉积量的增加,发动机的背压升高,这会降低发动机的输出性能。再生柴油颗粒过滤器可以有效解决上述问题。在再生期间,通过燃烧过滤器内的颗粒可以净化过滤器。再生可包括将过滤器加热至燃烧温度以点燃颗粒。

通常,一种流行的执行颗粒负载检测的方式是通过测量柴油颗粒过滤器基底入口和出口之间的压降而实现检测。然而,残留的灰分会对颗粒再生产生影响。灰分的燃烧需要比颗粒的燃烧需要更高的温度。因此,可能以燃烧颗粒但是不燃烧灰的较低温度来进行再生。结果,存储在过滤器中的灰分的量可随着时间而增加。随着存储在过滤器中的灰分的量增加,过滤器中用于再生颗粒的可用体积减小。因此,需要对柴油机内残留的灰分进行监控或处理。

现有技术中,需要人工定期进行维护除灰。然而这种方式并不能判断什么时候除灰比较合适。准确检测柴油颗粒过滤器中灰分累积量是一个行业难题。因为这通常需要对柴油颗粒过滤器中的灰分累积量进行分析。而车辆电子控制器单元(ECU)不擅长处理受ECU存储和计算能力限制的大数据。而且,没有海量数据,不容易精确检测灰分累积量。同时没有合适的连接方式,用户无法及时收到清灰提醒。

发明内容

按照本发明的第一方面,提供了一种柴油颗粒过滤器灰分清理判断方法,所述方法包含下列步骤:收集并存储来自柴油颗粒过滤器的第一数据,所述第一数据包括与柴油颗粒过滤器的工作状态相关的数据;使用预定的设置有柴油颗粒过滤器工作状态条件的过滤器过滤所述第一数据,以得出符合所设置的工作状态条件的经过滤的第二数据;使用所述第二数据分析所述柴油颗粒过滤器的灰分积累是否超过阈值,其中,如果所述灰分积累超过阈值,则判断为需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积。

按照本发明的第二方面,提供了一种柴油颗粒过滤器灰分清理判断系统,所述系统包含:处理模块,所述处理模块配置成收集并存储来自柴油颗粒过滤器的第一数据,所述第一数据包括与柴油颗粒过滤器的工作状态相关的数据;过滤模块,所述过滤模块配置成使用预定的设置有柴油颗粒过滤器工作状态条件的过滤器过滤所述第一数据,以得出符合所设置的工作状态条件的经过滤的第二数据;分析模块,所述分析模块配置成使用所述第二数据分析所述柴油颗粒过滤器的灰分积累是否超过阈值,其中,如果所述灰分积累超过阈值,则判断为需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积。

按照本发明的第三方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储计算机程序,其特征在于,所述计算机程序可在被处理器执行时实现:如上所述的柴油颗粒过滤器灰分清理判断方法。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式,本发明的方法和系统所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解,附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括:

图1示出了根据本发明的一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理判断方法100。

图2示出了在13613KM情况下车辆柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积的数据散点拟合图。

图3示出了在18323KM情况下车辆柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积的数据散点拟合图。

图4示出了在20274KM情况下车辆柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积的数据散点拟合图。

图5示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒方法500。

图6示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒方法600。

图7示出了根据本发明的一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理判断系统400。

图8示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒系统800。

图9示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒系统900。

具体实施方式

在本说明书中,参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现,而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的各实施例旨在使本文的披露全面完整,以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。

诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书中有直接和明确表述的单元和步骤以外,本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。

下文参考根据本发明实施例的方法和系统的流程图说明、框图和/或流程图来描述本发明。将理解这些流程图说明和/或框图的每个框、以及流程图说明和/或框图的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以构成机器,以便由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的这些指令创建用于实施这些流程图和/或框和/或一个或多个流程框图中指定的功能/操作的部件。

对于未来车联网系统,现在提出了存在一种新的单元,即互联控制单元(CCU)。互联控制单元(CCU)可以对车辆进行实时监控,并自动将所得数据传输至后台的运营系统或控制中心,从而实现诸如紧急呼叫救援(eCall)、车队管理、预测性导航、故障诊断和养护建议等一系列互联化服务。互联控制单元也能自动呼叫紧急服务,急救中心收到通知后便会即刻向事故现场提供援助。

通过车辆连接技术,借助于互联控制单元收集车辆上产生的海量原始数据,并传输到云上存储,并对积灰估算进行具体的大数据分析,可以更准确地估算灰分累积量。

同时,通过报警等通信手段提醒驾驶员进行灰分清理维护。通信可以在远端数据处理中心(例如,云服务器)上生成并通过互联控制单元以 例如4G/5G的通信信号传输,并传输到电子控制单元以点亮车辆仪表板上的示意等。可选地,还可以直接通过短信从远端数据处理中心(例如,云服务器)将灰分信息或者清理提醒发送到绑定到互联控制单元的用户的通信设备(例如,手机)上。

图1示出了根据本发明的一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理判断方法100。

如图1中所示,方法100包含下列步骤:

步骤S101:收集并存储来自柴油颗粒过滤器的第一数据,所述第一数据包括与柴油颗粒过滤器的工作状态相关的数据;

步骤S102:使用预定的设置有柴油颗粒过滤器工作状态条件的过滤器过滤所述第一数据,以得出符合所设置的工作状态条件的经过滤的第二数据;

步骤S103:使用所述第二数据分析所述柴油颗粒过滤器的灰分积累是否超过阈值,其中,如果所述灰分积累超过阈值,则判断为需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积。

在步骤S101中,收集并存储来自柴油颗粒过滤器的第一数据,所述第一数据包括与柴油颗粒过滤器的工作状态相关的数据。具体来说,车辆的互联控制单元可以通过车辆的电子控制器单元收集车辆的各种数据。数据包括但不限于,柴油颗粒过滤器的再生时间、颗粒负载值范围、排气量体积、发动机转速以及其他与柴油颗粒过滤器相关的数据,例如,柴油颗粒过滤器的压降(pressure drop)。以上数据可以来自于车辆的电子控制器单元报告和计算,也可以来自于相关部件上的传感器感测。例如,柴油颗粒过滤器可以配置有压降传感器。压降传感器配置成感测柴油颗粒过滤器入口和出口侧的相关压力,从而感测出柴油颗粒过滤器的压降。车辆的互联控制单元可以将所收集的以上数据发送到用于数据处理的远端数据处理中心,例如,云端服务器。云端服务器可以收集并存储包括柴油颗粒过滤器的再生时间、颗粒负载值范围、排气量体积、以及发动机转速、柴油颗粒过滤器的压降等的第一数据,以供随后处理。

在步骤S102中,使用预定的设置有柴油颗粒过滤器工作状态条件的过滤器过滤所述第一数据,以得出符合所设置的工作状态条件的经过滤的第二数据。具体来说,可以在远端数据处理中心预设置多个过滤器工作状态条件从而确保柴油颗粒过滤器状态保持在如下的工作状态中:柴油颗粒过滤器中基本没有颗粒负载并且仅存在灰分负载。过滤器可以包括工作状态子过滤器1。例如,工作状态子过滤器1可以过滤柴油颗粒过滤器再生时间少于一定时间段(例如,1小时)的电子控制器单元数据,从而确保柴油颗粒过滤器再生时间足够燃烧颗粒。过滤器可以包括工作状态子过滤器2。例如,工作状态子过滤器2可以对颗粒负载值进行过滤处理,从而确保再生阶段后颗粒负载值处于一定重量范围(例如,2g-3g的颗粒)。过滤器可以包括工作状态子过滤器3。例如,工作状态子过滤器3可以对排气量体积进行过滤处理,从而确保排气量体积大于某一阈值(例如,10%)的最大排气量体积。过滤器可以包括工作状态子过滤器4。例如,工作状态子过滤器4可以对发动机转速进行过滤处理,从而确保发动机转速大于发动机怠速加上一定转速(例如,100rpm)。还可以设定其他子过滤器对第一数据进行过滤。通过综合以上多类子过滤器,以上多类条件都满足的第一数据被过滤为第二数据,以供随后处理。可选地,也可以设置满足任意多个条件的组合的第一数据被过滤为第二数据,以供随后处理。

在步骤S103中,使用所述第二数据分析所述柴油颗粒过滤器的灰分积累是否超过阈值,其中,如果所述灰分积累超过阈值,则需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积,并且如果所述灰分积累未超过阈值,则不需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积。如上所述,通过对来自车辆的第一数据进行过滤处理后,得出了可以进行灰分分析的第二数据。远端数据处理中心(例如,云端服务器)可以将第二数据中的柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积进行数据拟合。

对第二数据进行拟合指的是,将所收集和过滤的第二数据(离散数据)通过计算的方式得到一个连续的函数。对于线性拟合函数,可以用R

图2示出了在13613KM情况下车辆柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积的数据散点拟合图。如图2所示,通过对图2中所绘制的数据点进行拟合(例如,线性拟合),在再生阶段1中,压降(hPa)与排气量体积(m

图3示出了在18323KM情况下车辆柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积的数据散点拟合图。如图3所示,通过对图3中所绘制的数据点进行拟合(例如,线性拟合),在再生阶段2中,压降(hPa)与排气量体积(m

图4示出了在20274KM情况下车辆柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积的数据散点拟合图。如图4所示,通过对图4中所绘制的数据点进行拟合(例如,线性拟合),在再生阶段3中,压降(hPa)与排气量体积(m

在远端数据处理中心中可以针对车辆类型、车辆使用条件等情况为车辆设置最大允许的灰分累积阈值。通过最大允许的灰分累积阈值可以计算出不同状态下的压降(hPa)与排气量体积(m

可选地,如果需要清理柴油颗粒过滤器的灰分累积,本公开还提供了提醒用户清理灰分的方法。

图5示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒方法500。如图5所示,方法500的步骤S501、步骤S502、步骤S503类似于方法100的步骤S101、步骤S102、步骤S103,在此不再赘述。不同之处在于方法500还包括步骤S504。在步骤S504,在需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积的情况下,远端数据处理中心(例如,云端服务器)将灰分清理警报发送到车辆,具体来说将灰分清理警报发送到车辆的互联控制单元。互联控制单元将警报发送到电子控制单元,电子控制单元转而控制车辆仪表盘的相关警示灯报警或者将相应文本信息的方式显示在仪表盘上,从而提示用户执行灰分清理。

图6示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒方法600。如图6所示,方法600的步骤S601、步骤S602、步骤S603类似于方法100的步骤S101、步骤S102、步骤S103,在此不再赘述。不同之处在于方法600还包括步骤S604。在步骤S604,在需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积的情况下,远端数据处理中心(例如,云端服务器)将灰分清理警报发送到与先前发送柴油颗粒过滤器的互联控制单元绑定的用户的通信设备上。可以通过常规通信业务,例如短信的形式实现发送。也可以通过网络通信(例如,WiFi、4G通信、5G通信)的方式实现发送。通过通信设备接收到信息的用户从而得到了执行灰分清理的提示。

通过以上提供的方法,可以借助车辆互联控制单元收集的车辆数据以及远端数据处理中心强大的数据运算能力,计算出柴油颗粒过滤器灰分累积的状态。通过对灰分累积设定相关阈值,可以在柴油颗粒过滤器灰分累积达到或接近阈值时提示用户执行灰分清理,从而克服了现有技术中难以判断执行灰分清理时间的难题。

相应地,本公开还提供对应系统来执行上述方法。

图7示出了根据本发明的一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理判断系统700。如图7中所示,系统700包含下列模块:处理模块701,所述处理模块701配置成收集并存储来自柴油颗粒过滤器的第一数据,所述第一数据包括与柴油颗粒过滤器的工作状态相关的数据;过滤模块702,所述过滤模块702配置成使用预定的设置有柴油颗粒过滤器工作状态条件的过滤器过滤所述第一数据,以得出符合所设置的工作状态条件的经过滤的第二数据;分析模块703,所述分析模块703配置成使用所述第二数据分析所述柴油颗粒过滤器的灰分积累是否超过阈值,其中,如果所述灰分积累超过阈值,则判断为需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积。

处理模块701配置成收集并存储来自柴油颗粒过滤器的第一数据,所述第一数据包括与柴油颗粒过滤器的工作状态相关的数据。具体来说,车辆的互联控制单元可以通过车辆的电子控制器单元收集车辆的各种数据,数据包括但不限于,柴油颗粒过滤器的再生时间、颗粒负载值范围、排气量体积、以及发动机转速以及其他与柴油颗粒过滤器相关的数据,例如,柴油颗粒过滤器的压降。以上数据可以来自于车辆的电子控制器单元报告和计算,也可以来自于相关部件上的传感器感测。例如,柴油颗粒过滤器可以配置有压降传感器。压降传感器配置成感测柴油颗粒过滤器入口和出口侧的相关压力,从而感测出柴油颗粒过滤器的压降。车辆的互联控制单元可以将所收集的以上数据发送到用于数据处理的远端数据处理中心,例如,云端服务器。云端服务器可以收集并存储包括柴油颗粒过滤器的再生时间、颗粒负载值范围、排气量体积、发动机转速、柴油颗粒过滤器的压降等的第一数据,以供随后处理。

过滤模块702配置成使用预定的设置有柴油颗粒过滤器工作状态条件的过滤器过滤所述第一数据,以得出符合所设置的工作状态条件的经过滤的第二数据。具体来说,可以在过滤模块702中预设置多个工作状态条件过滤器从而确保柴油颗粒过滤器状态保持在如下工作状态中:柴油颗粒过滤器中基本没有颗粒负载并且仅存在灰分负载。过滤器可以包括工作状态子过滤器1。例如,工作状态条件子过滤器1可以过滤柴油颗粒过滤器再生时间少于一定时间段(例如,1小时)的电子控制器单元数据,从而确保柴油颗粒过滤器再生时间足够燃烧颗粒。过滤器可以包括工作状态子过滤器2。例如,工作状态子过滤器2可以对颗粒负载值进行过滤处理,从而确保再生阶段后颗粒负载值处于一定重量范围(例如,2g-3g的颗粒)。过滤器可以包括工作状态子过滤器3。例如,工作状态子过滤器3可以对排气量体积进行过滤处理,从而确保排气量体积大于某一阈值(例如,10%)的最大排气量体积。过滤器可以包括工作状态子过滤器4。例如,工作状态子过滤器4可以对发动机转速进行过滤处理,从而确保发动机转速大于发动机怠速加上一定转速(例如,100rpm)。还可以设定其他子过滤器对第一数据进行过滤。通过综合以上多类子过滤器,以上多类条件都满足的第一数据被过滤为第二数据,以供随后处理。可选地,也可以设置满足任意多个条件的组合的第一数据被过滤为第二数据,以供随后处理。

分析模块703配置成使用所述第二数据分析所述柴油颗粒过滤器的压降是否超过阈值,其中,如果所述压降超过阈值,则需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积,并且如果所述压降未超过阈值,则不需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积。如上所述,通过对来自车辆的第一数据进行过滤处理后,得出了可以进行灰分分析的第二数据。分析模块703可以将第二数据中的柴油颗粒过滤器的压降与排气量体积进行数据拟合。

对第二数据进行拟合指的是,将所收集和过滤的第二数据(离散数据)通过计算的方式得到一个连续的函数。对于线性拟合函数,可以用R2表示线性回归模型中所有自变量作为一个总体对因变量y方差的解释程度,即模型拟合度。R2越接近1表示拟合约度越高。通过所得的连续函数可以对柴油颗粒过滤器的灰分进行预测。

在分析模块703中可以针对车辆类型、车辆使用条件等情况为车辆设置最大允许的灰分累积阈值。通过最大允许的灰分累积阈值可以计算出不同状态下的压降(hPa)与排气量体积(m3/h)之间的函数或者关系曲线。通过比较如上通过所得拟合压降(hPa)与排气量体积(m3/h)之间的函数或者关系曲线,判断车辆当前是否达到了最大允许的灰分累积阈值。具体来说可以通过比较当前压降与阈值压降,如果压降超过阈值压降,则需要清理柴油颗粒过滤器灰分累积,并且如果压降未超过阈值压降,则不需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积。

可选地,如果需要清理柴油颗粒过滤器的灰分累积,本公开还提供了提醒用户清理灰分的系统。

图8示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒系统800。如图8所示,系统800的模块801、模块802、模块803类似于系统700的模块701、模块702、模块703,在此不再赘述。不同之处在于系统800还包括通信模块804。在需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积的情况下,系统800的通信模块804将灰分清理警报发送到车辆,具体来说将灰分清理警报发送到车辆的互联控制单元。互联控制单元将警报发送到电子控制单元,电子控制单元转而控制车辆仪表盘的相关警示灯报警或者将相应文本信息的方式显示在仪表盘上,从而提示用户执行灰分清理。

图9示出了根据本发明的另一个实施例的柴油颗粒过滤器灰分清理提醒系统900。如图9所示,系统900的模块901、模块902、模块903类似于系统700的模块701、模块702、模块703,在此不再赘述。不同之处在于系统900还包括通信模块904。在需要清理所述柴油颗粒过滤器灰分累积的情况下,系统900的通信模块904将灰分清理警报发送到与先前发送柴油颗粒过滤器的互联控制单元绑定的用户的通信设备上。可以通过常规通信业务,例如短信的形式实现发送。也可以通过网络通信(例如,WiFi、4G通信、5G通信)的方式实现发送。通过通信设备接收到信息的用户从而得到了执行灰分清理的提示。

另外,本公开还提供了一种应用于车辆的互联控制单元。这种互联控制单元配置成接收根据如上方法500或者系统800所产生的灰分清理警报。互联控制单元还配置成将灰分清理警报转发到车辆的电子控制单元,所述电子控制单元根据灰分清理警报激活相应报警灯或者显示相应文字提示,从而提示用户执行灰分清理。

按照本发明的另一方面,还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储计算机程序,该程序被处理器执行时可实现上述柴油颗粒过滤器灰分清理判断方法。

提供本文中提出的实施例和示例,以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例,并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是,本领域的技术人员将会知道,仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。

技术分类

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