一种车辆排气的颗粒物数量控制方法及相关装置

技术领域

本申请涉及车辆领域，具体涉及一种车辆排气的颗粒物数量控制方法及相关装置。

背景技术

柴油发动机排放的颗粒物是大气污染的主要来源之一，为了保护环境，减少发动机的颗粒物排放数量，车辆中需要安装柴油颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)来对车辆排气的颗粒物进行颗粒捕集。

DPF虽然能够对车辆排气中的颗粒物进行捕集，但是其颗粒捕集能力并没有得到有效保证，也就是说，当DPF并未充分进行颗粒捕集时，车辆排气依然会存在颗粒物数量排放超标风险。

发明内容

本申请实施例提供了一种车辆排气的颗粒物数量控制方法及相关装置，通过控制双SCR装置的前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量来保证DPF的颗粒捕集能力，进而实现对车辆排气的颗粒物数量的有效控制。

有鉴于此，本申请实施例第一方面提供一种车辆排气的颗粒物数量控制方法，应用于目标车辆的双选择性催化还原器SCR装置，所述双SCR装置包括排气管、前尿素喷嘴、前级SCR、柴油氧化催化器DOC、柴油颗粒捕集器DPF、后级SCR和后尿素喷嘴，所述前尿素喷嘴和所述前SCR位于所述DPF靠近发动机的一侧，所述后尿素喷嘴和所述后SCR位于所述DPF远离所述发动机的一侧，所述车辆排气通过所述排气管从所述发动机向外排出，包括：

获取所述DPF的当前灰载量和当前碳载量，所述当前灰载量表示所述DPF中不可燃灰尘的当前数量，所述当前碳载量表示所述DPF中碳颗粒物的当前数量；

根据所述当前灰载量和所述当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略；

根据所述颗粒物控制策略，控制所述前尿素喷嘴和所述后尿素喷嘴的尿素喷射量。

本申请实施例第二方面提供一种车辆排气的颗粒物数量控制装置，包括：

获取单元，用于获取所述DPF的当前灰载量和当前碳载量，所述当前灰载量表示所述DPF中不可燃灰尘的当前数量，所述当前碳载量表示所述DPF中碳颗粒物的当前数量；

确定单元，用于根据所述当前灰载量和所述当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略；

控制单元，用于根据所述颗粒物控制策略，控制所述前尿素喷嘴和所述后尿素喷嘴的尿素喷射量。

本申请实施例第三方面提供一种电子设备，包括：

存储器，用于存储可执行指令；

处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现本申请实施例提供的车辆排气的颗粒物数量控制方法。

本申请实施例第四方面提供一种计算机可读介质，存储有可执行指令，用于被处理器执行时，实现本申请实施例提供的车辆排气的颗粒物数量控制方法。

本申请实施例提供了一种车辆排气的颗粒物数量控制方法及相关装置，应用于目标车辆的双SCR装置，双SCR装置包括排气管、前尿素喷嘴、前级SCR、DOC、DPF、后级SCR和后尿素喷嘴，前尿素喷嘴和前SCR位于DPF靠近发动机的一侧，后尿素喷嘴和后SCR位于DPF远离发动机的一侧，车辆排气通过排气管从发动机向外排出，该方法包括：获取DPF的当前灰载量和当前碳载量，当前灰载量表示DPF中不可燃灰尘的当前数量，当前碳载量表示DPF中碳颗粒物的当前数量；根据当前灰载量和当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略；根据颗粒物控制策略，控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量。按照上述方法，能够通过控制双SCR装置的前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量来保证DPF的颗粒捕集能力，进而实现对车辆排气的颗粒物数量的有效控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种双SCR装置的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种车辆排气的颗粒物数量控制方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种车辆排气的颗粒物数量控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

虽然相关技术中车辆安装由DPF来进行颗粒捕集，但是由于其颗粒捕集能力并不能够被有效保证，当DPF并未充分进行颗粒捕集时，车辆排气依然会存在颗粒物数量排放超标风险。

鉴于此，本申请提供了一种车辆排气的颗粒物数量控制方法及相关装置，通过控制双SCR装置的前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量来保证DPF的颗粒捕集能力，进而实现对车辆排气的颗粒物数量的有效控制。

下面对本申请涉及到的术语进行相应的解释：

选择性催化还原器(Selective Catalytic Reduction，SCR)，在传统的消声器中使用催化剂，同时还要使用尿素供给系统以及喷射调节系统，一般用于对柴油机中的氮氧化物实行处理。

氨逃逸催化器(Ammonia Slip Catalyst，ASC)，装在SCR后端，通过催化氧化作用降低SCR后端排气中泄露出的氨的装置。

柴油氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst，DOC)，是指安装在柴油车排气系统中，能通过各种物理化学作用来降低排气中有害气体排放量的装置。

下面对本申请提供的一种车辆排气的颗粒物数量控制方法应用的双SCR装置进行说明，如图1所示，其中SCR部分包括前级SCR103和后级SCR108，前级SCR103布置于发动机101之后，前级SCR的前方安装有前尿素喷嘴102，前尿素喷嘴102用于给前级SCR 103提供尿素，前级SCR的后方安装有前级ASC，前级ASC用于对前级SCR排气中泄露出来的氨进行处理，前级SCR后安装DOC105和DPF106，在DPF之后还安装有后级SCR108，以及与后级SCR108配套的后尿素喷嘴107和后级ASC109。

在相关技术中，在发动机之后会安装有DOC、DPF和SCR，其中，DOC用于对车辆排气的有害气体进行处理，DPF用于对车辆排气颗粒物数量进行颗粒捕集，SCR用于对车辆排气的氮氧化物进行处理，本申请在DOC之前加入前级SCR，采用双SCR装置，双SCR装置可以进一步降低车辆排气中的氮氧化物，同时，还可以通过双SCR装置来调节DPF的颗粒捕集能力。

下面通过方法实施例来对本申请提供的一种车辆排气的颗粒物数量控制方法进行说明，如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种车辆排气的颗粒物数量控制方法的流程图，该方法包括：

S201、获取DPF的当前灰载量和当前碳载量，当前灰载量表示DPF中不可燃灰尘的当前数量，当前碳载量表示DPF中碳颗粒物的当前数量。

当前灰载量表示DPF中不可燃灰尘的当前数量，发动机在燃烧时会产生各种不可燃的无机物，上述不可燃的无机物会以灰尘的形式在DPF中沉积。

当前碳载量表示DPF中碳颗粒物的当前数量，发动机在燃烧时会产生一定的碳颗粒物，该碳颗粒物会在DPF中沉积。

DPF的颗粒捕集能力与DPF的当前灰载量和当前碳载量有关，DPF的当前灰载量和当前碳载量达到一定值时，会有较强的颗粒捕集能力，故为了准确判断DPF的颗粒捕集能力，可以获取DPF的当前灰载量和当前碳载量。

在一些实施例中，在获取DPF的当前灰载量和当前碳载量方面，该方法包括：

获取目标车辆的当前发动机转速、当前喷油量、当前运行时长和当前运行里程；

根据当前发动机转速、当前喷油量、当前运行时长和DPF灰分模型确定当前灰载量；

根据当前运行时长、当前运行里程和DPF碳载量模型确定当前碳载量。

在发动机的运行过程中，可以获取发动机的当前发动机转速、当前喷油量，当前运行时长，当前运行里程。当前灰载量由DPF灰分模型，根据当前发动机转速、当前喷油量和当前运行时长计算得出；当前碳载量可以根据DPF碳载量模型计算，并经过DPF运行时长和当前运行里程的修正得出，DPF运行时长参考当前运行时长。

S202、根据当前灰载量和当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略。

在S201获取了DPF的当前灰载量和当前碳载量之后，由于DPF在具有不同的灰载量和碳载量时相应的颗粒捕集能力不同，故可以根据当前灰载量和当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略。

S203、根据颗粒物控制策略，控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量。

如图1所示，双SCR装置中包括前级SCR和后级SCR，由于氮氧化物可以促进DPF的被动再生，当前级SCR对应的前尿素喷嘴的尿素喷射量较大时，车辆排气在经前级SCR处理之后的氮氧化物量会较少，会减少DPF的被动再生，促进DPF积碳，故可以根据颗粒物控制策略来控制前尿素喷嘴的尿素喷射量，通过控制前尿素喷嘴的尿素喷射量来调控DPF的碳载量，进而起到保证DPF的颗粒捕集能力的效果。

另外，为了控制车辆排气的氮氧化物数量，由于前尿素喷嘴的尿素喷射量可能不能消除全部的氮氧化物，故还需要通过控制后尿素喷嘴的尿素喷射量来控制车辆排气的氮氧化物排放，即通过前级SCR和后级SCR来共同控制车辆排气中的氮氧化物。

在一些实施例中，在根据当前灰载量和当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略方面，包括：

当当前灰载量大于灰载量阈值时，颗粒物控制策略为控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴按照氨储闭环共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物；

当当前灰载量小于或等于灰载量阈值时，根据当前碳载量确定颗粒物控制策略。

当当前灰载量大于灰载量阈值时，表示DPF已经具备了一定的灰分层颗粒物捕集能力，可以对车辆排气的颗粒物进行有效捕集，此时并不需要前级SCR对DPF进行积碳处理，故可以控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴按照氨储闭环共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物。

需要说明的是，由于SCR对于氮氧化物的处理量与SCR的氨储量密切相关，故可以根据前SCR和后SCR的温度和空速确定对应的氨储目标值，再基于氨储闭环合理控制双SCR共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物。

当当前灰载量小于或等于灰载量阈值时，表示DPF内灰载量较少，此时有可能是因为DPF处于使用初期，也就是说，DPF此时并不具备良好的灰分层捕集能力，对车辆排气的颗粒物的捕集效果不好，对此，由于DPF颗粒捕集能力还与碳载量相关，并且DPF的碳载量可以由前级SCR和后级SCR来共同调控，故可以根据当前碳载量来确定对应的颗粒物控制策略。

在一些实施例中，在根据当前碳载量确定颗粒物控制策略方面，该方法包括：

当当前碳载量小于第一碳载量阈值时，颗粒物控制策略为控制前尿素喷嘴按照前级SCR最大喷射量喷射尿素且控制后尿素喷嘴补充喷射尿素来处理车辆排气的氮氧化物，以便DPF积碳，第一碳载量阈值为保证DPF的颗粒捕集能力的最小碳载量；

当当前碳载量大于或等于第二碳载量阈值时，颗粒物控制策略为控制后尿素喷嘴按照后级SCR最大喷射量喷射尿素且控制前尿素喷嘴补充喷射尿素来处理车辆排气的氮氧化物，以便DPF除碳，第二碳载量阈值为保证双SCR装置背压的最大碳载量；

当当前碳载量大于或等于第一碳载量阈值且小于第二碳载量时，颗粒物控制策略为控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴按照氨储闭环共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物。

由于第一碳载量为保证DPF的颗粒捕集能力的最小碳载量，当当前碳载量小于第一碳载量阈值时，表示DPF此时碳载量较低，相应的颗粒捕集能力不够，此时需要让前尿素喷嘴来多喷尿素，可以控制前尿素喷嘴以前级SCR最大喷射量来喷射尿素，通过让前级SCR来减少到达DPF的车辆排气的氮氧化物数量来减弱DPF的被动再生能力，以便让DPF积碳来建立一定的碳层捕集能力，来对车辆排气的颗粒物数量进行有效控制。另外，为了对车辆排气的氮氧化物进行有效控制，还需要控制后尿素喷嘴来补充喷射尿素以处理车辆排气的氮氧化物。

DPF的碳载量也不宜过高，当DPF的碳载量过高时，会导致双SCR装置的背压过高，车辆排气难以顺利排出。由于第二碳载量阈值为保证双SCR装置背压的最大碳载量，当当前碳载量大于或等于第二碳载量阈值时，DPF内的碳载量较高，超出了背压要求，需要对DPF进行除碳处理，故可以让后尿素喷嘴来多喷尿素，前尿素喷嘴来少喷尿素，其中，可以控制后尿素喷嘴按照后级SCR最大喷射量喷射尿素，此时，由于前尿素喷嘴的尿素喷射量较少，车辆排气到达DPF时会包括较多的氮氧化物，这会促进DPF的被动再生，减少DPF的碳层厚度，从而起到降低双SCR装置背压的作用。其中，如果工况条件允许，后级SCR有足够的氮氧化物转换效率时，前尿素喷嘴可以完全不喷射尿素，以便尽快促进DPF的被动再生，快速削减碳层。

当当前碳载量大于或等于第一碳载量阈值且小于第二碳载量时，表示此时DPF已经建立一定量的碳层，可以对车辆排气的颗粒物进行有效捕集，且未超过双SCR装置的背压要求值，此时并不需要前级SCR对DPF进行积碳处理，故可以控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴按照氨储闭环共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物。

在一些实施例中，氨储闭环中前尿素喷嘴对应的尿素喷射量大于后尿素喷嘴对应的尿素喷射量。

由于后尿素喷嘴尿素喷射之后也会生成一定的颗粒物，且在后尿素喷嘴之后并无DPF来对该颗粒物进行颗粒捕集，故为了有效控制车辆排气的颗粒物数量，当控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴按照氨储闭环共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物时，可以设置为前尿素喷嘴多喷且后尿素喷嘴少喷，以此来减少因后尿素喷嘴尿素喷射产生的颗粒物。

在一些实施例中，为了得到前级SCR最大喷射量，可以获取前级SCR的当前温度和当前空速；

根据当前温度和当前空速，确定前级SCR最大喷射量。

前级SCR最大喷射量与前级SCR的状态相关，可以获取前级SCR的当前温度和当前空速，然后通过前级SCR的当前温度和当前空速查脉谱图确定前级SCR最大尿素喷射量。

在一些实施例中，可以根据车辆排气中高的氮氧化物浓度来计算前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的总尿素喷射量，当前尿素喷嘴以前级SCR最大尿素喷射量喷射尿素时，可以根据前级SCR未转换的氮氧化物浓度，确定后尿素喷嘴的尿素喷射量。

在一些实施例中，当当前碳载量小于第一碳载量阈值时，为了让DPF快速积碳，该方法还包括：

控制发动机在空气不充足的条件下燃烧，以便DPF积碳。

当发动机在空气不充足的条件下燃烧时，在一定程度上恶化燃烧，会导致发动机燃烧不充分，进而产生一定量的碳，来促进DPF快速积碳。

综上所述，本申请实施例提供了一种车辆排气的颗粒物数量控制方法，应用于目标车辆的双SCR装置，双SCR装置包括排气管、前尿素喷嘴、前级SCR、DOC、DPF、后级SCR和后尿素喷嘴，前尿素喷嘴和前SCR位于DPF靠近发动机的一侧，后尿素喷嘴和后SCR位于DPF远离发动机的一侧，车辆排气通过排气管从发动机向外排出，该方法包括：获取DPF的当前灰载量和当前碳载量，当前灰载量表示DPF中不可燃灰尘的当前数量，当前碳载量表示DPF中碳颗粒物的当前数量；根据当前灰载量和当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略；根据颗粒物控制策略，控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量。按照上述方法，能够通过控制双SCR装置的前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量来保证DPF的颗粒捕集能力，进而实现对车辆排气的颗粒物数量的有效控制。

下面通过装置实施例来对本申请提供的一种车辆排气的颗粒物数量控制装置进行说明，如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种车辆排气的颗粒物数量控制装置的示意图，该装置包括：

获取单元301，用于获取DPF的当前灰载量和当前碳载量，当前灰载量表示DPF中不可燃灰尘的当前数量，当前碳载量表示DPF中碳颗粒物的当前数量；

确定单元302，用于根据当前灰载量和当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略；

控制单元303，用于根据颗粒物控制策略，控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴的尿素喷射量。

在一些实施例中，在根据当前灰载量和当前碳载量，确定对应的颗粒物控制策略方面，确定单元302具体用于：

当当前灰载量大于灰载量阈值时，颗粒物控制策略为控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴按照氨储闭环共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物；

当当前灰载量小于或等于灰载量阈值时，根据当前碳载量确定颗粒物控制策略。

在一些实施例中，在根据当前碳载量确定颗粒物控制策略方面，确定单元302具体用于：

当当前碳载量小于第一碳载量阈值时，颗粒物控制策略为控制前尿素喷嘴按照前级SCR最大喷射量喷射尿素且控制后尿素喷嘴补充喷射尿素来处理车辆排气的氮氧化物，以便DPF积碳，第一碳载量阈值为保证DPF的颗粒捕集能力的最小碳载量；

当当前碳载量大于或等于第二碳载量阈值时，颗粒物控制策略为控制后尿素喷嘴按照后级SCR最大喷射量喷射尿素且控制前尿素喷嘴补充喷射尿素来处理车辆排气的氮氧化物，以便DPF除碳，第二碳载量阈值为保证双SCR装置背压的最大碳载量；

当当前碳载量大于或等于第一碳载量阈值且小于第二碳载量时，颗粒物控制策略为控制前尿素喷嘴和后尿素喷嘴按照氨储闭环共同喷射尿素来处理车辆排气中的氮氧化物。

在一些实施例中，氨储闭环中前尿素喷嘴对应的尿素喷射量大于后尿素喷嘴对应的尿素喷射量。

在一些实施例中，确定单元302还用于：

获取前级SCR的当前温度和当前空速；

根据当前温度和当前空速，确定前级SCR最大喷射量。

在一些实施例中，当当前碳载量小于第一碳载量阈值时，控制单元303还用于：

控制发动机在空气不充足的条件下燃烧，以便DPF积碳。

在一些实施例中，在获取DPF的当前灰载量和当前碳载量方面，获取单元301具体用于：

获取目标车辆的当前发动机转速、当前喷油量、当前运行时长和当前运行里程；

根据当前发动机转速、当前喷油量、当前运行时长和DPF灰分模型确定当前灰载量；

根据当前运行时长、当前运行里程和DPF碳载量模型确定当前碳载量。

需要说明的是，本申请上述实施例提供的各个模块的具体工作过程可相应地参考上述方法实施例中的相应的实施方式，此处不再赘述。

本申请另一实施例提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储可执行指令；

处理器，用于执行存储器中存储的可执行指令时，实现本申请实施例上述方法实施例中方法。

本申请另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令，用于被处理器执行时，实现本申请实施例上述的方法实施例中方法。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。