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后处理碳氢覆盖判断方法及后处理系统

文献发布时间:2023-06-19 13:45:04


后处理碳氢覆盖判断方法及后处理系统

技术领域

本发明属于发动机技术领域,具体涉及一种后处理碳氢覆盖判断方法,本发明还涉及一种后处理系统。

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。

在寒冷环境中柴油机的进气温度低,缸内的燃烧温度较正常状态低,导致柴油的燃烧不彻底,部分碳氢化合物未充分燃烧,从缸内排出,碳氢化合物会在DOC(氧化型催化转化器)及DPF(柴油颗粒过滤器)附着,当碳氢化合物附着量达到一定程度,在排气温度比较高的时候,碳氢化合物会发生氧化反应,尤其在再生模式下,会导致排气温度异常升高,对后处理造成一定的危害;同时碳氢附着在DPF上,会导致DPF压差增大,排气背压增大,影响DPF碳载量模型的准确性,过大的背压会导致车辆油耗升高。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有技术中发动机后处理系统发生碳氢覆盖影响车辆安全性和经济性的问题,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后处理碳氢覆盖判断方法,包括:

获取排气流量值、环境温度值、进气温度值、DOC前后两端的第一压差值和DPF前后两端的第二压差值、DOC的第一上游温度值和DPF的第二上游温度值;

根据所述排气流量值、所述环境温度值、所述进气温度值、所述第一压差值、所述第二压差值、所述第一上游温度值和所述第二上游温度值判断所述DOC和所述DPF是否发生碳氢覆盖;

根据所述DOC和所述DPF发生碳氢覆盖,控制后处理系统以高温再生的方式清除碳氢覆盖。

本发明提出的后处理碳氢覆盖判断方法从DOC及DPF两个方面来实现后处理碳氢覆盖的判断;考虑了温度、压差变化等关键因素,可以准确判断是否存在碳氢覆盖;识别了碳氢覆盖后,通过高温再生的方式来进行碳氢消除,保证车辆的经济性和安全性。

另外,根据本发明的后处理碳氢覆盖判断方法,还可具有如下附加的技术特征:

在本发明的一些实施例中,所述根据所述排气流量值、所述环境温度值、进气温度值、所述第一压差值、所述第二压差值、所述第一上游温度值和所述第二上游温度值判断所述DOC和所述DPF是否发生碳氢覆盖之前还包括:

判断所述环境温度值是否小于预设环境温度值,判断所述进气温度值是否小于预设进气温度值;

根据所述环境温度值小于所述预设环境温度值,并且所述进气温度值小于所述预设进气温度值进行下一步。

在本发明的一些实施例中,所述根据所述排气流量值、所述环境温度值、所述进气温度值、所述第一压差值、所述第二压差值、所述第一上游温度值和所述第二上游温度值判断所述DOC和所述DPF是否发生碳氢覆盖包括:

建立排气流量值与第一预设压差值的关系表;

判断所述第一压差值是否大于发动机当前工况下排气流量值对应的第一预设压差值;

根据所述第一压差值大于所述第一预设压差值,判断所述第一压差值与所述第一预设压差值的差值是否大于第一预设偏差值;

根据所述第一压差值与所述第一预设压差值的差值大于所述第一预设偏差值,判断持续时间值是否大于第一预设时间阈值;

根据所述持续时间值大于所述第一预设时间阈值,判断DOC发生碳氢覆盖。

在本发明的一些实施例中,所述根据所述排气流量值、所述环境温度值、所述第一压差值、所述第二压差值、所述第一上游温度值和所述第二上游温度值判断所述DOC和所述DPF是否发生碳氢覆盖包括:

建立DPF载碳量与排气流量值以及第二预设压差值的第二关系表;

根据发动机当前工况计算DPF载碳量;

判断所述第二压差值是否大于发动机当前工况下排气流量值与DPF载碳量对应的第二预设压差值;

根据所述第二压差值大于所述第二预设压差值,判断所述第二压差值与所述第二预设压差值的差值是否大于第二预设偏差值;

根据所述第二压差值与所述第二预设压差值的差值大于所述第二预设偏差值,判断持续时间值是否大于第二预设时间阈值;

根据所述持续时间值大于所述第二预设时间阈值,判断DPF发生碳氢覆盖。

在本发明的一些实施例中,所述根据所述排气流量值、所述环境温度值、所述第一压差值、所述第二压差值、所述第一上游温度值和所述第二上游温度值判断所述DOC和所述DPF是否发生碳氢覆盖之前还包括:

获取发动机的喷油量和扭矩值;

判断所述第一上游温度值是否大于第一预设温度阈值并且小于第二预设温度阈值,判断所述喷油量是否大于第一预设喷油量阈值并且小于第二预设喷油量阈值,判断所述扭矩值是否大于0;

根据所述第一上游温度值大于所述第一预设温度阈值并且小于所述第二预设温度阈值,所述喷油量大于所述第一预设喷油量阈值并且小于所述第二预设喷油量阈值,所述扭矩值大于0的结果进行下一步。

在本发明的一些实施例中,所述根据所述排气流量值、所述环境温度值、所述第一压差值、所述第二压差值、所述第一上游温度值和所述第二上游温度值判断所述DOC和所述DPF是否发生碳氢覆盖包括:

判断在第三预设时间阈值内,所述第一上游温度值的第一平均值与所述第二上游温度值的第二平均值的差值是否大于预设差值;

根据所述第一平均值与所述第二平均值的差值大于所述预设差值,判断所述第三预设时间阈值是否大于预设时间设定值;

根据所述第三预设时间阈值大于所述预设时间设定值,判定发生碳氢覆盖。

在本发明的一些实施例中,所述根据所述DOC和所述DPF发生碳氢覆盖,控制后处理系统以高温再生的方式清除碳氢覆盖包括:

获取车速值;

判断所述第一上游温度值是否大于第三预设温度阈值,判断所述排气流量值是否大于预设排气流量阈值,判断所述车速值是否大于预设车速阈值;

根据所述第一上游温度值大于所述第三预设温度阈值,判断所述排气流量值大于所述预设排气流量阈值,所述车速值大于所述预设车速阈值,控制发动机进行后处理高温再生。

在本发明的一些实施例中,所述根据所述第一上游温度值大于所述第三预设温度阈值,所述排气流量值大于所述预设排气流量阈值,所述车速值大于所述预设车速阈值,控制发动机进行后处理高温再生包括:

控制发动机的高温再生,使得所述第二上游温度值保持在预设温度范围内;

控制高温再生的持续时间为预设累计时间值,所述预设累计时间值与环境温度值的低温占比呈正比。

本发明的第二方面提出了一种后处理碳氢覆盖判断处理系统,用于执行如本发明第一方面提出的后处理碳氢覆盖判断方法,包括发动机、DOC、DPF、DOC上游温度传感器、DOC压差传感器、DPF上游温度传感器、DPF压差传感器和ECU,所述DOC和所述DPF用于对所述发动机的尾气进行处理,所述DPF连接于所述DOC的下游,所述DOC上游温度传感器用于监测所述DOC的上游温度,所述DOC压差传感器用于监测所述DOC的上下游压差,所述DPF上游温度传感器用于监测所述DPF的上游温度,所述DPF压差传感器用于监测所述DPF的上下游压差,所述ECU分别与所述发动机、所述DOC、所述DPF、所述DOC上游温度传感器、所述DOC压差传感器、所述DPF上游温度传感器和所述DPF压差传感器电连接。

本发明第二方面提出的后处理碳氢覆盖判断处理系统具有和本发明第一方面提出的后处理碳氢覆盖判断方法相同的有益效果,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后处理碳氢覆盖判断系统的结构示意图;

图2示意性地示出了根据本发明实施方式的后处理碳氢覆盖判断方法的流程示意图。

附图中各标记表示如下:

10:ECU、11:DOC、12:DPF、13:SCR、14:DOC上游温度传感器、15:DOC压差传感器、16:DPF上游温度传感器、17:DPF压差传感器、18:SCR上游温度传感器。

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”、“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后处理碳氢覆盖判断方法,包括:

获取排气流量值、环境温度值、进气温度值、DOC前后两端的第一压差值和DPF前后两端的第二压差值、DOC的第一上游温度值和DPF的第二上游温度值;

根据排气流量值、环境温度值、进气温度值、第一压差值、第二压差值、第一上游温度值和第二上游温度值判断DOC和DPF是否发生碳氢覆盖;

根据DOC和DPF发生碳氢覆盖,控制后处理系统以高温再生的方式清除碳氢覆盖。

可以理解的是,排气流量值、环境温度值、进气温度值、DOC前后两端的第一压差值和DPF前后两端的第二压差值、DOC的第一上游温度值和DPF的第二上游温度值可由发动机的温度传感器和压力传感器监测获得。根据排气流量值和第一压差值可与试验获得的无覆盖碳氢的DOC压差与排气流量关系表进行对比,判断DOC是否发生碳氢覆盖;同理根据排气流量值和第二压差值可与试验获得的无覆盖碳氢的DPF压差与排气流量关系表进行对比,判断DPF是否发生碳氢覆盖。

后处理系统中DOC位于DPF前面,即发动机排气先经过DOC,然后经过DPF,因此,DOC内无碳氢覆盖时,受能量损失影响,DOC的第一上游温度值通常大于DPF的第二上游温度;但当DOC内存在碳氢覆盖时,当第一上游温度值大于设定值(如250℃)时,DOC内覆盖的碳氢会被氧化,释放一定的热量,导致DPF上游温度升高,即第二上游温度大于第一上游温度值。通过监控第二上游温度和第一上游温度值即可判断后处理是否发生碳氢覆盖。

本发明提出的后处理碳氢覆盖判断方法从DOC及DPF两个方面来实现后处理碳氢覆盖的判断;考虑了温度、压差变化等关键因素,可以准确判断是否存在碳氢覆盖;识别了碳氢覆盖后,通过高温再生的方式来进行碳氢消除,保证车辆的经济性和安全性。

在本发明的一些实施例中,根据排气流量值、环境温度值、进气温度值、第一压差值、第二压差值、第一上游温度值和第二上游温度值判断DOC和DPF是否发生碳氢覆盖之前还包括:

判断环境温度值是否小于预设环境温度值,判断进气温度值是否小于预设进气温度值;

根据环境温度值小于预设环境温度值,并且进气温度值小于预设进气温度值的结果进行下一步。

在本发明的一些实施例中,根据排气流量值、环境温度值、进气温度值、第一压差值、第二压差值、第一上游温度值和第二上游温度值判断DOC和DPF是否发生碳氢覆盖包括:

建立排气流量值与第一预设压差值的关系表;

判断第一压差值是否大于发动机当前工况下排气流量值对应的第一预设压差值;

根据第一压差值大于第一预设压差值,判断第一压差值与第一预设压差值的差是否大于第一预设偏差值;

根据第一压差值与第一预设压差值的差大于第一预设偏差值,判断持续时间值是否大于第一预设时间阈值;

根据持续时间值大于第一预设时间阈值,判断DOC发生碳氢覆盖。

需要说明的是,在DOC前后两端加入压差传感器,监控DOC前后端的压差,正常无碳氢覆盖时,两端压差较小;当DOC中覆盖了一定的碳氢后,前后两端就会形成一定的压力差,压力差与碳氢覆盖量及运行工况相关;整车无覆盖的DOC前后压差可通过试验获得,假设如下表所示;其他排气流量对应的压差可通过线性插值的方法获得。

表2基于排气流量的DOC压差

若在某一废气流量下,测得的DOC压差大于上表设定的压差范围,偏差超过设定的偏差阈值,且持续时间超过设定的时间阈值则认为DOC中有一定的碳氢覆盖。

在本发明的一些实施例中,根据排气流量值、环境温度值、第一压差值、第二压差值、第一上游温度值和第二上游温度值判断DOC和DPF是否发生碳氢覆盖包括:

建立DPF载碳量与排气流量值以及第二预设压差值的第二关系表;

根据发动机当前工况计算DPF载碳量;

判断第二压差值是否大于发动机当前工况下排气流量值与DPF载碳量对应的第二预设压差值;

根据第二压差值大于第二预设压差值,判断第二压差值与第二预设压差值的差是否大于第二预设偏差值;

根据第二压差值与第二预设压差值的差大于第二预设偏差值,判断持续时间值是否大于第二预设时间阈值;

根据持续时间值大于第二预设时间阈值,判断DPF发生碳氢覆盖。

需要说明的是,碳氢覆盖在DPF中,也会导致DPF压差较正常情况增大,在DPF压差可信度较高的工况,可以通过DPF压差对在DOC前后两端加入压差传感器,监控DOC前后端的压差,正常无碳氢覆盖时,两端压差较小;当DOC中覆盖了一定的碳氢后,前后两端就会形成一定的压力差,压力差与碳氢覆盖量及运行工况相关;

正常无碳氢覆盖情况下,DPF积碳有一定的规律,即ECU会根据当前的工况来计算一个DPF的碳载量,对应该碳载量会有一个一定范围的DPF压差,如下表2所示,横坐标为碳载量soot_m,纵坐标为排气流量exh_m;当有碳氢覆盖后,会导致DPF压差异常增大,整车无覆盖的DPF前后压差可通过试验获得,假设如下表所示;其他排气流量对应的压差可通过线性插值的方法获得。

表2无碳氢覆盖时DPF压差分布

若在某一废气流量下,测得的DPF压差大于上表设定的压差范围,偏差超过设定的偏差阈值,且持续时间超过设定的时间阈值,则认为DPF中有一定的碳氢覆盖。

在本发明的一些实施例中,根据排气流量值、环境温度值、第一压差值、第二压差值、第一上游温度值和第二上游温度值判断DOC和DPF是否发生碳氢覆盖之前还包括:

获取发动机的喷油量和扭矩值;

判断第一上游温度值是否大于第一预设温度阈值并且小于第二预设温度阈值,判断喷油量是否大于第一预设喷油量阈值并且小于第二预设喷油量阈值,判断扭矩值是否大于0(排除倒拖工况);

根据第一上游温度值大于第一预设温度阈值并且小于第二预设温度阈值,判断喷油量大于第一预设喷油量阈值并且小于第二预设喷油量阈值,判断扭矩值大于0的结果进行下一步。

在本发明的一些实施例中,根据排气流量值、环境温度值、第一压差值、第二压差值、第一上游温度值和第二上游温度值判断DOC和DPF是否发生碳氢覆盖包括:

判断在第三预设时间阈值内,第一上游温度值的第一平均值与第二上游温度值的第二平均值的差值是否大于预设差值;

根据第一平均值与第二平均值的差值大于预设差值,判断第三预设时间阈值是否大于预设时间设定值;

根据第三预设时间阈值大于预设时间设定值,判定发生碳氢覆盖。

需要说明的是,后处理系统中DOC位于DPF前面,即发动机排气先经过DOC,然后经过DPF,因此,DOC内无碳氢覆盖时,受能量损失影响,第一上游温度通常大于第二上游温度;但当DOC内存在碳氢覆盖时,当DOC的第一上游温度大于设定值(如250℃)时,DOC内覆盖的碳氢会被氧化,释放一定的热量,导致DPF上游温度升高,即第二上游温度大于第一上游温度。

在本发明的一些实施例中,根据DOC和DPF发生碳氢覆盖,控制后处理系统以高温再生的方式清除碳氢覆盖包括:

获取车速值;

判断第一上游温度值是否大于第三预设温度阈值,判断排气流量值是否大于预设排气流量阈值,判断车速值是否大于预设车速阈值;

根据第一上游温度值大于第三预设温度阈值,判断排气流量值大于预设排气流量阈值,车速值大于预设车速阈值,控制发动机进行后处理高温再生。

在本发明的一些实施例中,根据第一上游温度值大于第三预设温度阈值,判断排气流量值大于预设排气流量阈值,车速值大于预设车速阈值,控制发动机进行后处理高温再生包括:

控制发动机的高温再生,再生通过发动机缸内后喷,憋进气节流阀等常规方式来实现,使得第二上游温度值保持在预设温度范围内;

控制高温再生的持续时间为预设累计时间值,预设累计时间值与环境温度值的预设低温值占比呈正比。

具体地,应设定再生累计时间,如20min,当DPF的第二上游温度达到一定范围即可算为有效时间,认为在这个温度范围内清除碳氢的效果已较好。为保证良好的再生效果,设定的再生时间,根据预设低温值占比来进行修正,即预设低温值占比越多,再生时间应该更长。以环境温度小于5℃为预设低温值的判定条件。

表3基于温度的再生时间修正

在本发明的一些实施例中,根据DOC和DPF发生碳氢覆盖,控制后处理系统以高温再生的方式清除碳氢覆盖包括:

根据压差判定DOC和DPF发生碳氢覆盖,根据排气温度判定DOC和/或DPF发生碳氢覆盖,控制后处理系统以高温再生的方式清除碳氢覆盖。

本发明的第二方面提出了一种后处理碳氢覆盖判断处理系统,用于执行如本发明第一方面提出的后处理碳氢覆盖判断方法,包括发动机、DOC11、DPF12、DOC上游温度传感器14、DOC压差传感器15、DPF上游温度传感器16、DPF压差传感器17和ECU10,DOC11和DPF12用于对发动机的尾气进行处理,DPF12连接于DOC11的下游,DPF12的下游连接SCR13,DOC上游温度传感器14用于监测DOC11的上游温度,DOC压差传感器15用于监测DOC11的上下游压差,DPF上游温度传感器16用于监测DPF12的上游温度,DPF压差传感器17用于监测DPF12的上下游压差,ECU10分别与发动机、DOC11、DPF12、DOC上游温度传感器14、DOC压差传感器15、DPF上游温度传感器16和DPF压差传感器17电连接。

本发明第二方面提出的后处理碳氢覆盖判断处理系统具有和本发明第一方面提出的后处理碳氢覆盖判断方法相同的有益效果,在此不再赘述。

以上,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。

技术分类

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