热管理控制方法、系统及行车电脑、车辆和存储介质

技术领域

本发明涉及发动机热管理技术领域，尤其涉及一种热管理控制方法、系统及行车电脑、车辆和存储介质。

背景技术

随着社会经济的发展，国家对环境保护的重视程度越来越高。2016年4月起东部11省已经针对特种车辆(公交、环卫、邮政)实施国五排放标准的要求，全国也将于2017年7月1日起针对重型柴油车实行5阶段发动机排放标准。按照不同地域的不同要求，国六产品也将陆续登陆市场。

目前、针对重型柴油车的车载法排放(重型柴油车在实际道路驾驶过程中进行车载排放检测的一种方式)、OBD实时监测、排放质保及燃油耗法规为尾气排放和燃油经济性带来了双重挑战，生产厂家必须要提供更为环保更为经济的发动机。

来现阶段的重型柴油机技术多采用DOC、POC及DPF等后处理技术降低PM(颗粒物)的排放，采用EGR、SCR等后处理装置来降低氮氧化物的排放，。然而，后处理系统的转化效率与排气温度息息相关，后处理所涉及的化学反应必须在一定的温度下才能进行的较为彻底。所以，如果排气温度偏低，则会严重影响后处理系统的转化效率，进而导致尾气中的污染物无法满足法规要求。

针对这种情况，当前汽车厂家采取的策略主要是通过增加后喷油量来获得较高的排气温度，这样就自然而然会牺牲掉发动机的燃油经济性。而随着油耗法规的诞生，单纯通过后喷加热的策略将不再适用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种热管理控制方法、系统及行车电脑、车辆和存储介质，以在满足车在排放法规的前提下实现后处理较高的转化效率，同时兼顾燃油经济性。

第一方面，本申请提供一种发动机的热管理控制方法，包括以下步骤：获取发动机尾气中指定成分的含量实测值；将所述含量实测值与所述指定成分的含量阈值进行比较；当所述含量实测值大于所述含量阈值时，获取所述指定成分的后处理温度实测值，并将所述后处理温度实测值与该指定成分的后处理温度实时需求值进行比较；当所述后处理温度实测值小于所述后处理温度实时需求值时，对指定的热管理控制阀的开度进行调节，以使所述后处理温度实测值大于或等于所述后处理温度实时需求值。

在一个实施例中，在将所述含量实测值与所述指定成分的含量阈值进行比较之前，所述方法还包括：获取发动机的实时转速和实时扭矩；根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的含量阈值，包括：基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与所述指定成分的含量阈值之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的含量阈值。

在一个实施例中，在将所述后处理温度实测值与该指定成分的后处理温度实时需求值进行比较之前，所述方法还包括：根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的后处理温度实时需求值，包括：基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与所述指定成分的后处理温度实时需求值之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的后处理温度实时需求值。

在一个实施例中，在对指定的热管理控制阀的开度进行调节之前，所述方法还包括：根据发动机的实时转速和实时扭矩，在多个热管理控制阀中确定出指定的热管理控制阀，包括：基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与热管理控制阀之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，在多个热管理控制阀中确定出指定的热管理控制阀。

在一个实施例中，所述热管理控制阀包括进气节流阀和排气节流阀；基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与热管理控制阀之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，在多个热管理控制阀中确定出指定的热管理控制阀，包括：当发动机的实时转速小于或等于第一预设转速阈值且实时扭矩小于或等于第一预设扭矩阈值时，将排气节流阀作为指定的热管理控制阀；当发动机的实时转速大于第一预设转速阈值且小于或等于第二预设转速阈值，同时实时扭矩大于第一预设扭矩阈值且小于或等于第二预设扭矩阈值时，将进气节流阀作为指定的热管理控制阀。

在一个实施例中，在对指定的热管理控制阀的开度进行调节之前，所述方法还包括：当所述后处理温度实测值大于或等于所述后处理温度实时需求值时，调节对所述指定成分进行后处理时所用反应试剂的喷射量，以使所述指定成分的含量实测值小于或等于所述指定成分的含量阈值。

在一个实施例中，在对指定的热管理控制阀的开度进行调节之后，所述方法还包括：当所述后处理温度实测值大于或等于所述后处理温度实时需求值时，将所述指定成分的含量实测值与所述指定成分的含量阈值进行比较；当所述含量实测值大于所述含量阈值时，调节对所述指定成分进行后处理时所用反应试剂的喷射量，以使所述含量实测值小于或等于所述含量阈值。

在一个实施例中，所述指定成分包括氮氧化物；当所述指定成分为氮氧化物时，所述反应试剂包括尿素。

第二方面，本申请提供一种行车电脑，包括：指定成分排放闭环控制器，用于获取发动机尾气中指定成分的含量实测值，并将所述含量实测值与所述指定成分的含量阈值进行比较；热管理控制器，用于当所述指定成分排放闭环控制器的比较结果为所述含量实测值大于所述含量阈值时，进行热管理控制，所述热管理控制器包括：后处理排气温度闭环控制器，用于当所述指定成分排放闭环控制器的比较结果为所述含量实测值大于所述含量阈值时，获取指定成分的后处理温度实测值，并将所述后处理温度实测值与该指定成分的后处理温度实时需求值进行比较；热管理控制阀开度闭环控制器，用于当所述后处理排气温度闭环控制器的比较结果为所述后处理温度实测值小于所述后处理温度实时需求值时，对指定的热管理控制阀的开度进行调节，以使所述后处理温度实测值大于或等于所述后处理温度实时需求值；总控制器和存储器，所述存储器中存储有程序代码，当所述程序代码被所述总控制器执行时，所述总控制器控制所述指定成分排放闭环控制器和所述热管理控制器执行如上文所述的发动机的热管理控制方法的步骤。

第三方面，本申请提供一种发动机的热管理控制系统，包括：指定成分传感器，用于实时检测发动机尾气中指定成分的含量；后处理温度传感器，用于实时检测指定成分的后处理温度；如上文所述的行车电脑，用于根据所述指定成分传感器测得的指定成分的含量实测值和所述后处理温度传感器测得的指定成分的后处理温度实测值来控制所述指定成分排放闭环控制器以及所述热管理控制器执行如上文所述的发动机的热管理控制方法的步骤。

第四方面，本申请提供一种车辆，包括如上文所述的发动机的热管理控制系统。

第五方面，本申请提供一种存储介质，存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上文所述的发动机的热管理控制方法的步骤。

本发明涉及一种实现智能热管理的控制方法，实现该控制策略的装置包括进气节流阀(Intake Air Throttle，IAT)和排气节流阀(Exhaust Air Throttle，EAT)。本申请的控制方法可广泛应用于发动机行业，其能够通过行车电脑针对发动机不同的运行工况，精确控制进气节流阀和排气节流阀开度，从而达到对发动机进行精确的热管理，有效的提高后处理系统的转化效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为根据本申请一示例性实施方式的发动机的热管理控制方法的流程图；

图2为根据本申请一具体实施例的发动机安装结构示意图；

图3为根据本申请一具体实施例的热管理区域划分的曲线图；

图4为根据本申请一具体实施例的热管理控制的逻辑框图；

图5为根据本申请另一具体实施例的热管理控制的逻辑框图；

在图2中，1-进气节流阀(IAT)，2-排气节流阀(EAT)，3-发动机冷却液温度传感器，4-发动机，5-进气岐管温度传感器，6-进气歧管压力传感器，7-排气岐管，8-行车电脑(ECU)，9-后处理系统总成(包括DOC、DPF、DPF压差传感器、SCR及ASC)，10-后处理入口氮氧化物传感器，11-后处理入口温度传感器，12-排气尾管氮氧化物传感器，13-SCR(SelectiveCatalytic Reduction，选择性催化还原)入口温度传感。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例提供一种发动机的热管理控制方法，图1为根据本申请一示例性实施方式的发动机的热管理控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

S100：获取发动机尾气中指定成分的含量实测值。例如，该指定成分可以包括氮氧化物、颗粒物等等。

S200：将发动机尾气中指定成分的含量实测值与该指定成分的含量阈值进行比较。

在将所述含量实测值与所述指定成分的含量阈值进行比较之前，所述方法还可以包括：获取发动机的实时转速和实时扭矩；根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的含量阈值。

具体的，根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的含量阈值，可以包括：基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与所述指定成分的含量阈值之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的含量阈值。

S300：当所述含量实测值大于所述含量阈值时，获取所述指定成分的后处理温度实测值，并将所述后处理温度实测值与该指定成分的后处理温度实时需求值进行比较。

在将所述后处理温度实测值与该指定成分的后处理温度实时需求值进行比较之前，所述方法还包括：根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的后处理温度实时需求值。

具体的，根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的后处理温度实时需求值，可以包括：基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与所述指定成分的后处理温度实时需求值之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，确定所述指定成分的后处理温度实时需求值。

S400：当所述后处理温度实测值小于所述后处理温度实时需求值时，对指定的热管理控制阀的开度进行调节，以使所述后处理温度实测值大于或等于所述后处理温度实时需求值。

在对指定的热管理控制阀的开度进行调节之前，所述方法还包括：根据发动机的实时转速和实时扭矩，在多个热管理控制阀中确定出指定的热管理控制阀。

具体的，根据发动机的实时转速和实时扭矩，在多个热管理控制阀中确定出指定的热管理控制阀，可以包括：基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与热管理控制阀之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，在多个热管理控制阀中确定出指定的热管理控制阀。

其中，所述热管理控制阀可以包括进气节流阀和排气节流阀。可以在发动机的不同工况条件下，根据分别调节该两个节流阀时所提升指定成分的后处理温度的大小和快慢来确定不同发动机工况下对应的指定的热管理控制阀。优选的，可以将提升指定成分的后处理温度较快的节流阀作为指定的热管理控制阀。

在一个示例中，基于预先标定的发动机的实时转速和实时扭矩与热管理控制阀之间的对应关系，根据发动机的实时转速和实时扭矩，在多个热管理控制阀中确定出指定的热管理控制阀，可以包括：当发动机的实时转速小于或等于第一预设转速阈值且实时扭矩小于或等于第一预设扭矩阈值时，将排气节流阀作为指定的热管理控制阀；当发动机的实时转速大于第一预设转速阈值且小于或等于第二预设转速阈值，同时实时扭矩大于第一预设扭矩阈值且小于或等于第二预设扭矩阈值时，将进气节流阀作为指定的热管理控制阀。

在对指定的热管理控制阀的开度进行调节之前，所述方法还可以包括：当所述后处理温度实测值大于或等于所述后处理温度实时需求值时，调节对所述指定成分进行后处理时所用反应试剂的喷射量，以使所述指定成分的含量实测值小于或等于所述指定成分的含量阈值。其中，当指定成分为氮氧化物时，该反应试剂可以包括尿素。

在对指定的热管理控制阀的开度进行调节之后，所述方法还可以包括：当所述后处理温度实测值大于或等于所述后处理温度实时需求值时，将所述指定成分的含量实测值与所述指定成分的含量阈值进行比较；当所述含量实测值大于所述含量阈值时，调节对所述指定成分进行后处理时所用反应试剂的喷射量，以使所述含量实测值小于或等于所述含量阈值。

本发明涉及一种实现智能热管理的控制方法，实现该控制策略的装置包括进气节流阀(Intake Air Throttle，IAT)和排气节流阀(Exhaust Air Throttle，EAT)。本申请的控制方法可广泛应用于发动机行业，其能够通过行车电脑针对发动机不同的运行工况，精确控制进气节流阀和排气节流阀开度，从而达到对发动机进行精确的热管理，有效的提高后处理系统的转化效率。

实施例二

本实施例提供一种发动机的热管理控制方法的具体实施例。

图2为根据本申请一具体实施例的发动机安装结构示意图。如图2所示，进气节流阀(IAT)安装在进气歧管上或者进气歧管之前，通过进气节流阀的开度变化，控制发动机的进气流量。排气节流阀(EAT)安装在涡轮与后处理系统之间的排气管上，通过排气节流阀的开度变化，控制发动机工作过程的排气背压。

当车辆行驶在排气温度较低的工况下，无法满足后处理系统正常工作温度的要求，此时，行车电脑(ECU)将会根据发动机传感器反馈的信息，判断发动机运行工况，通过对热管理控制器的指令，使热管理控制器控制IAT和EAT开度，从而实现后处理系统能够在较高的转换效率下工作，降低尾气排放物，同时减少因后处理转换效率低而导致的二次污染。

进气节流阀和排气节流阀进行热管理的原理不同，进气节流阀主要是通过减少发动机进气量，提升燃空比，从而提升发动机的排气温度，实现对后处理系统进行热管理的目的。而排气节流阀则是通过增加排气背压，提升发动机燃烧过程中的泵气损失功，降低增压器膨胀比，从而提升发动机排气温度，实现对后处理的热管理，确保后处理处于高效工作状态，满足排放法规要求。

由于原理不同，在发动机的不同运行工况条件下，进气节流阀和排气节流阀对热管理的效果和贡献不同。本发明结合发动机的运行工况，综合考虑燃油经济性、发动机排放、热管理能力等因素，同时兼顾OBD(On-Board Diagnostics，车载自诊断系统)、IUPR(InUse(Monitor)Performance Ratio，监测器M的实时诊断频率)及PEMS(Portable EmissionMeasurement System，车载尾气检测设备)需求，在不同的发动机运行工况区域内选择不同的热管理方式。

例如，如图3所示：

当发动机运行在低速低负荷区域时，主要采用排气节流阀(EAT)进行热管理。此时，EAT开度的变化，对排气背压及增压器膨胀比的影响较大，能够快速提升排气温度，满足热管理排温需求，同时对发动机经济性及工作稳定性的影响相对较小。

当发动机运行到中等转速及负荷区域时，则采取进气节流阀(IAT)进行热管理。此时，EAT开度的变化对增压器膨胀比的影响较小，对热管理的贡献也大幅度减少。而进气节流阀(IAT)则是通过控制进气流量来提升空燃比，进一步提升排气温度。在该工况范围内，IAT能够很好的满足排气系统热管理的需求，进入后处理的排气温度稳定可靠，且IAT在此运行区域内，发动机的经济性牺牲及整车驾驶性的影响相对较小。

本实施例通过行车电脑(ECU)可以实时获得发动机运行信息，通过各种输入信息的判断，在不同的运行工况下，选择不同的热管理方式，从而根据热管理对排气温度的需求，精确控制进气节流阀和排气节流阀，确保后处理一直处于高效转化的状态下工作，使得排放、OBD、IUPR及PEMS满足法规需求。

为了满足排放法规要求，本实施例以解决排气尾管排放物满足法规要求为前提，以排放物中的氮氧化物为例，对热管理控制采用了排气尾管氮氧化物排放值闭环控制、后处理排气温度闭环控制及智能热管理控制阀闭环控制的三闭环智能控制策略。

行车电脑ECU通过传感器信息判断是否需要通过提升排气温度来改善后处理系统转化效率。如图4所示，行车电脑可以根据预先标定的发动机转速、发动机指示扭矩与尾管氮氧化物排放期望值之间的对应关系，基于发动机的实时转速和指示扭矩确定尾管氮氧化物排放期望值，当尾管氮氧化物排放实测值大于该期望值时，则判定需要提升氮氧化物的后处理排气温度。

当需要提升排气温度时，行车电脑则向智能热管理控制器发送热管理控制指令。

当智能热管理控制器接到行车电脑发来的控制指令后，首先，根据发动机运行工况判断执行热管理控制的控制阀(IAT或者EAT)，随后利用所确定的控制阀，进行智能热管理控制策略。

如图5所示，该策略可以具体包括如下步骤：

a、行车电脑中的氮氧化物排放闭环控制器根据发动机转速和指示扭矩确定尾管氮氧化物排放期望值，基于所述期望值，根据尾管氮氧化物排放测量值对尾管氮氧化物排放进行闭环控制。氮氧化物排放闭环控制器根据发动机的运行工况，结合大气环境温度、大气环境压力、进气歧管气体温度、进气流量等因素，确定出后处理排气温度需求值以及尿素喷射量需求值。

b、当后处理排气温度测量值小于后处理排气温度需求值时，热管理控制器中的后处理排气温度闭环控制器对排气温度进行闭环控制，同时，后处理排气温度闭环控制器兼顾考虑排气流量及发动机冷却液温度等参数信息，得到智能热管理控制阀的开度需求值。智能热管理控制阀开度控制器则调整热管理控制阀的开度以提升后处理排气温度。

当后处理排气温度大于或等于后处理排气温度需求值时，尿素喷射控制器根据尿素喷射需求对尿素泵及尿素喷嘴控制系统进行指令输入来实现尿素喷射控制，以使尾管氮氧化物实测值小于或等于相应的期望值，从而满足排放法规的要求。

当对热管理控制阀的开度进行调节之后，后处理系统中对指定成分的后处理排气温度大于或等于后处理排气温度需求值时，行车电脑重新将尾管氮氧化物排放实测值与相应的期望值进行比较，当尾管氮氧化物实测值仍然大于期望值时，则通过尿素喷射控制器根据尿素喷射需求对尿素泵及尿素喷嘴控制系统进行指令输入来实现尿素喷射控制，以使尾管氮氧化物实测值小于或等于相应的期望值，从而满足排放法规的要求。

c、智能热管理控制阀开度控制器则通过经典稳定的PID控制器(ProportionalIntegral Derivative Control)实现智能热管理控制阀开度的闭环控制。

6.三闭环控制策略，环环相关，互为补充，同时各控制器又相互独立。当其中一环出现故障时，另外两个闭环仍然可以正常运行，从而可以实现对柴油机尾气热管理的智能精确控制，确保后处理系统一直处于当前发动机运行工况下最优的转化效率区间，满足排放、OBD、IUPR及PEMS相关法规的要求。

本发明通过对IAT和EAT的精确智能控制，在确保经济性不受较大影响的前提下，不同的车辆运行工况采用不同的控制策略，解决了因排气温度低而导致后处理系统转化效率无法达到要求的问题。

实施例三

本实施例提供一种行车电脑，包括：

指定成分排放闭环控制器，用于获取发动机尾气中指定成分的含量实测值，并将所述含量实测值与所述指定成分的含量阈值进行比较；

热管理控制器，用于当所述指定成分排放闭环控制器的比较结果为所述含量实测值大于所述含量阈值时，进行热管理控制，所述热管理控制器包括：

后处理排气温度闭环控制器，用于当所述指定成分排放闭环控制器的比较结果为所述含量实测值大于所述含量阈值时，获取指定成分的后处理温度实测值，并将所述后处理温度实测值与该指定成分的后处理温度实时需求值

进行比较；

热管理控制阀开度闭环控制器，用于当所述后处理排气温度闭环控制器的比较结果为所述后处理温度实测值小于所述后处理温度实时需求值时，对指定的热管理控制阀的开度进行调节，以使所述后处理温度实测值大于或等

于所述后处理温度实时需求值；

总控制器和存储器，所述存储器中存储有程序代码，当所述程序代码被所述总控制器执行时，所述总控制器控制所述指定成分排放闭环控制器和所述热管理控制器执行如上文所述的发动机的热管理控制方法的步骤。

行车电脑ECU(Electronic Control Unit，简称ECU，电子控制单元，简称“行车电脑”)中的指定成分排放闭环控制器根据传感器信息，判断是否因温度低导致后处理转化效率偏低，当确认温度可以提升后，热管理控制器中的热管理控制阀开度闭环控制器可以通过精确控制热管理控制阀的开度来控制发动机进气流量或排气背压，达到对排气温度控制的目的。行车电脑可以对发动机排气系统进行全工况热管理，较为灵活的调整后处理温度，使后处理在高效区域工作，即实现后处理转化效率最优化，使发动机的排放水平满足国(欧)六、OBD、IUPR及整车车载排放法规要求。

实施例四

本实施例提供一种发动机的热管理控制系统，包括：

指定成分传感器，用于实时检测发动机尾气中指定成分的含量；

后处理温度传感器，用于实时检测指定成分的后处理温度；

如上文所述的行车电脑，用于根据所述指定成分传感器测得的指定成分的含量实测值和所述后处理温度传感器测得的指定成分的后处理温度实测值来控制所述指定成分排放闭环控制器以及所述热管理控制器执行如上文所述的发动机的热管理控制方法的步骤。

该排放辅助装置可以通过行车电脑(ECU)对阀片位置进行智能精确的控制，配合发动机控制系统有效的实现尾气热管理，通过热管理的模式，实现排气温度的高低调节，满足后处理系统要求的反应温度，从而实现后处理较高的转化效率，确保排气尾管排放物满足法规要求，为发动机排放水平满足国六及欧六阶段的法规，对整车OBD连续诊断，IUPR要求及实现车载排放法规的要求提供了有效的解决方案。

实施例五

本实施例提供一种车辆，包括如上文所述的发动机的热管理控制系统。

实施例六

本实施例提供一种存储介质，存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上文所述的发动机的热管理控制方法的步骤。

存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。存储介质的例子包括但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解的是，本说明书中的示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，而不应当理解为对本发明的限制。