本发明涉及内燃机领域，尤其是一种内燃机微粒过滤器再生控制方法及控制系统。
背景技术：
中国专利cn100549377c提供一种废气净化系统的控制方法及废气净化系统，在dpf装置强制再生中断后再开始强制再生的情况下，也能够充分地燃烧除去由dpf捕即并积累的pm（pm是微粒物质particulatematter的英文缩写）。该专利采取的技术手段和达成效果是：设置捕集量区域检测机构、行驶距离区域检测机构，当强制再生中断后再开始强制再生的情况下，如果此时通过捕集量区域检测机构检测的捕集量区域比刚中断后的捕集量区域大，或者通过行驶距离区域检测机构检测的行驶距离区域比刚中断后的行驶距离区域大，则从最初开始进行强制再生，在其他的情况下，接着上次的强制再生，用上次强制再生控制的剩余时间进行强制再生。该专利的不足及原因是：在强制再生中断后再开始强制再生时，当捕集量区域或行驶距离区域比刚中断后的区域值小时，这种情况下并不能确定烟度负载量的大小，如果车辆长期运行在负荷较大、发动机排温较高的工况，会导致颗粒过滤器自发再生，烟度负载会逐渐减小至很低的水平，此时仍然用刚中断再生后的剩余时间去进行强制再生，会增加机油稀释程度和燃油消耗量。
中国专利申请cn101410596a提供控制dpf更新的控制系统，有利条件期间通过燃烧被捕获的烟灰，延迟强制性更新，从而减小所捕获的烟灰的数量，降低发动机上的平均背压。该专利采取的技术手段和达成效果是：当dpf的实际烟灰负荷大于最大阈值时，进行强制更新；当实际烟灰负荷达到比最大阈值小的一个阈值时，且发动机运行工况有利于dpf更新时，开始更新；当烟灰负荷减小到某一较小的阈值，或者发动机工况不利于dpf更新时，终止更新。该专利的不足及原因是：该专利仅仅考虑了在两种情况下开始dpf的更新，一是实际的烟灰负荷大于最大的一个阈值，另一是实际的烟灰负荷达到比最大阈值小的一个阈值时，且发动机运行状态有利于更新时。在实际dpf工作期间，实际烟灰负荷的情况远比上述两种情况复杂，如实际烟灰负荷足够大，如果强制更新会引起安全问题，又如实际烟灰负荷处于一个较低水平，同时dpf温度又接近更新的情况，此时如果不采取任何措施，直到实际的烟灰负荷达到更新的阈值，会造成油耗的上升和机油稀释的加剧。
中国专利申请cn102213130a提供一种工程机械的柴油机废气过滤器的再生控制方法。该专利采取的技术手段和达成效果是：当碳灰量在容许区间内，则执行正规强度的再生；当碳烟量高于容许区间且在普通区间内时，执行第一强度再生；当碳烟量高于容许区间达到了危险区间时，执行比第一强度更加频繁的第二强度再生；当碳烟量高于危险区间时，则触发实施手动强制再生。该专利的不足及原因是：该专利根据碳烟量的多少执行不同强度的再生，并没有考虑更加频繁的再生导致的机油稀释和安全性问题。
现有技术中主要还存在下列缺点：
1.没有考虑到不同微粒负载率对车辆行驶安全的影响，特别是在不同的微粒负载率下需要对车辆和内燃机采取不同的处理措施保证行车安全；
2.没有考虑在微粒负载率不是很高的情况下,通过采取措施有效清除过滤器捕捉的微粒，从而降低主动再生的频率，提高燃油经济性和降低机油稀释程度；
3.没有考虑对微粒过滤器设置不同的工作模式，统一协调车辆、内燃机以及过滤器维修请求信息，从而保证微粒过滤器全寿命工作周期内可靠运行。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种内燃机微粒过滤器控制系统，在控制系统中设置内燃机微粒过滤器不同的工作模式，在不同的工作模式下对车辆、内燃机及微粒过滤器采取不同的处理措施，从而保证微粒过滤器安全、有效地进行再生，且保持最小的燃油消耗量和机油稀释率。本发明采用的技术方案是：
一种内燃机微粒过滤器控制系统，在控制系统中设置内燃机微粒过滤器不同的工作模式；
通过监视车辆、内燃机、微粒过滤器的工作参数，包括车辆行驶里程、内燃机排气温度、微粒过滤器压差、微粒负载率，判断微粒过滤器的工作模式，包括正常工作模式、机会再生模式、高速请求模式、维修服务请求模式、跛行回家模式以及主动再生模式；
在不同的工作模式下对车辆、内燃机及微粒过滤器采取不同的处理措施，保证微粒过滤器安全、有效地进行再生。
进一步地，
机会再生模式下，只需要喷少许的油量就能有效降低碳烟负荷，从而减少主动再生的次数，降低油耗和机油稀释率；机会再生模式下，燃油喷射量为正常再生后喷喷射量的15%～25%；
高速请求模式下，通过警示灯等方式提醒驾驶员采取提高车速等操作，从而有效降低微粒负载率，避免过滤器堵塞对行车安全和性能造成的不利影响；
维修服务请求模式下，通过警示灯等方式提醒驾驶员需要进入维修站进行清除微粒负荷的操作，避免过滤器堵塞对行车安全和性能造成影响；
跛行回家模式下，对内燃机输出扭矩和转速进行限制，促使驾驶员进入维修站进行清除微粒负荷的操作；
主动再生模式下，通过增加内燃机后喷、或者向内燃机排气管中喷射燃料等方式提升微粒过滤器温度，促使微粒和氧气进行氧化反应，从而清除过滤器中累积的微粒。
正常工作模式下，不需要微粒过滤器做任何操作，是微粒过滤器控制系统起动工作后、或者完成微粒再生后进入的工作模式。
进一步地，
微粒过滤器不同工作模式之间转移条件包括车辆行驶里程是否超过相应阈值，行驶里程阈值包括高速请求阈值、维修服务请求阈值和跛行回家阈值，计算方法是：从上一次成功完成再生后对内燃机转速、燃油消耗速率以及内燃机工作时间进行积分分别得到内燃机总的工作转数、燃油消耗总量以及内燃机总的工作时间，将内燃机总的工作转数除以总的工作时间得到内燃机平均转速，将内燃机燃油消耗总量除以总的工作时间得到内燃机平均油耗，再通过内燃机平均转速和内燃机平均油量查询三张不同的map表分别得到高速请求阈值、维修服务请求阈值和跛行回家阈值；高速请求阈值、维修服务请求阈值和跛行回家阈值是依次逐渐严格的阈值；
微粒过滤器不同工作模式之间转移条件还包括由内燃机排气温度和微粒负载率确定的再生数；再生数是整数，范围是0到5：
当微粒负载率在阈值soot_thd2和soot_thd4之间，且内燃机排气温度达到阈值temp_thd1，再生数为1；
当微粒负载率阈值在soot_thd1和soot_thd2之间，且内燃机排气温度在temp_thd2和temp_thd3之间时，再生数为2；
当微粒负载率在阈值soot_thd2和soot_thd3之间,且内燃机排气温度小于temp_thd1时，再生数为3；
当微粒负载率在阈值soot_thd4和soot_thd5之间时，再生数为4；
当微粒负载率大于阈值soot_thd5时，再生数为5；
其余情况再生数为0；
微粒负载率阈值soot_thd1、soot_thd2、soot_thd3、soot_thd4、soot_thd5和内燃机排气温度阈值temp_thd1、temp_thd2、temp_thd3是依次逐渐严格的阈值。
进一步地，
微粒负载率的计算方法是：过滤器载体最大容量减去灰分等效的微粒负载得到过滤器载体有效容量，灰分等效的微粒负载是指累积的灰分所占的载体空间能容纳的微粒负载，再通过微粒负载和滤器载体有效容量的比率得到微粒负载率。
进一步地，
从正常工作模式进入机会再生模式的条件是再生数为2；从机会再生模式进入正常工作模式的条件是再生数为0；从机会再生模式进入主动再生模式的条件是再生数为1。
从正常工作模式进入主动再生模式的条件是再生数为1；从主动再生模式进入正常工作模式的条件是再生数为0。
从正常工作模式进入高速请求模式的条件是再生数为3，或者行驶里程达到高速请求阈值；从高速请求模式进入正常工作模式的条件是再生数0；从高速请求模式进入维修服务请求模式的条件是再生数为4，或者行驶里程阈值达到维修服务请求阈值，或者微粒过滤器压差达到最大限值；从高速请求模式进入主动再生模式的条件是再生数为1。
从正常工作模式进入维修请求模式的条件是再生数为4，或者行驶里程阈值达到维修服务请求阈值，或者微粒过滤器压差达到最大限值；从维修服务请求模式进入跛行回家模式的条件是再生数为5,或者行驶里程达到跛行回家阈值；从维修服务请求模式进入主动再生模式的条件是微粒过滤器控制系统接收到维修人员的再生命令。
从正常工作模式进入跛行回家模式的条件是再生数为5,或者行驶里程达到跛行回家阈值；从跛行回家模式进入主动再生模式的条件是微粒过滤器控制系统接收到维修人员的再生命令。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.设置微粒过滤器的不同工作模式，在不同的工作模式下对车辆、内燃机及微粒过滤器采取不同的处理措施，从而保证行车安全和微粒过滤器的有效再生；
2.通过内燃机排气温度和过滤器微粒负载率确定再生数，将再生数作为微粒过滤器不同工作模式间转移的一项重要条件；
3.统一协调车辆、内燃机和微粒过滤器的工作参数，判断微粒过滤器的工作模式，从而保证微粒过滤器全寿命工作周期内可靠运行；
4.在微粒负载率不是很高的情况下,通过机会再生降低过滤器工作期间主动再生的频率，提高燃油经济性和降低机油稀释程度。
附图说明
图1为本发明的微粒过滤器系统配置示意图。
图2为本发明的再生数示意图。
图3为本发明的过滤器微粒负载率示意图。
图4为本发明的微粒过滤器系统状态机示意图。
图5为本发明的行驶里程计算示意图。
图6是本发明的维修信号传输示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是微粒过滤器系统配置示意图。内燃机1在工作过程中，一般通过再循环废气阀(egr阀)10控制一部分废气和新鲜空气混合进入内燃机汽缸，从而降低燃烧温度，降低氮氧化合物的产生，在egr阀10前装有冷却器9,降低废气温度。由于废气的引入，导致部分燃油在气缸内不充分燃烧，产生对环境和人体产生污染和伤害的微粒。在内燃机1排气管道上安装微粒过滤器3，其作用是将微粒捕集在过滤器内。当积聚在微粒过滤器3内的微粒负载达到一定量时，通过提升微粒过滤器3前的排气温度到620℃左右，使得捕集在微粒过滤器3内的微粒和排气中的氧气发生化学反应，从而清除累积在微粒过滤器3内的微粒，这样微粒过滤器3重新恢复捕集排气中微粒的能力，该过程称为微粒过滤器的再生。当微粒过滤器3需要再生，但过滤器前的排气温度没有达到再生需要的温度(620℃左右)时，需要通过增加内燃机1远后喷，或者在氧化催化器6前的排气管道中直接喷入燃油的方式，使得排气中的燃油在氧化催化器6中在催化剂的作用下发生氧化放热反应，从而提升微粒过滤器3前的温度达到再生需要的温度。氧化催化器6的工作温度一般在180℃以上，当微粒过滤器3需要再生，而氧化催化器6前的排气温度低于180℃，则需要通过调整节流阀13、可变几何截面涡轮控制阀8(vgt阀)、内燃机1近后喷油量等措施提升氧化催化器6前的排气温度。微粒过滤器控制系统14采集氧化催化器6前温度传感器7、微粒过滤器3前温度传感器5、微粒过滤器3后温度传感器2、压差传感器4的信号，对节流阀13、vgt阀8、egr阀10以及内燃机1进行控制，保证微粒过滤器安全、有效地再生。
图2是再生数示意图。触发微粒过滤器再生的条件包括微粒过滤器前温度和微粒负载率两个重要的参数，本发明根据这两个重要的参数设置再生数的概念，通过再生数表征由微粒过滤器前温度和微粒负载率两项参数共同确定的微粒过滤器当前状态。再生数是整数，范围是0到5：
当微粒负载率在阈值soot_thd2和soot_thd4之间，且内燃机排气温度达到阈值temp_thd1，再生数为1；
当微粒负载率阈值在soot_thd1和soot_thd2之间，且内燃机排气温度在temp_thd2和temp_thd3之间时，再生数为2；
当微粒负载率在阈值soot_thd2和soot_thd3之间,且内燃机排气温度小于temp_thd1时，再生数为3；
当微粒负载率在阈值soot_thd4和soot_thd5之间时，再生数为4；
当微粒负载率大于阈值soot_thd5时，再生数为5；
其余情况再生数为0。
微粒负载率阈值soot_thd1、soot_thd2、soot_thd3、soot_thd4、soot_thd5和内燃机排气温度阈值temp_thd1、temp_thd2、temp_thd3是依次逐渐严格的阈值。
图3是过滤器微粒负载率示意图。15表示过滤器捕集的微粒，16表示微粒氧化后剩下的灰分。微粒负载率的计算方法是：过滤器载体最大容量减去灰分等效的微粒负载得到过滤器载体有效容量，灰分等效的微粒负载是指累积的灰分所占的载体空间能容纳的微粒负载，再通过微粒负载和过滤器载体有效容量的比率得到微粒负载率。
图4是微粒过滤器系统状态机示意图。微粒过滤器的工作模式包括包括正常工作模式、机会再生模式、高速请求模式、维修服务请求模式、跛行回家模式以及主动再生模式。
在不同的工作模式下，对车辆、内燃机及过滤器采取不同的处理措施，从而保证行车安全和过滤器的有效再生：
机会再生模式下，只需要喷少许的油量就能有效降低碳烟负荷，从而减少主动再生的次数，降低油耗和机油稀释率；机会再生模式下，燃油喷射量为正常再生后喷喷射量的15%～25%；
高速请求模式下，通过警示灯等方式提醒驾驶员采取提高车速等操作，从而有效降低微粒负载率，避免过滤器堵塞对行车安全和性能造成的不利影响；
维修服务请求模式下，通过警示灯等方式提醒驾驶员需要进入维修站进行清除微粒负荷的操作，避免过滤器堵塞对行车安全和性能造成影响；
跛行回家模式下，对内燃机输出扭矩和转速进行限制，促使驾驶员进入维修站进行清除微粒负荷的操作；
主动再生模式下，通过增加内燃机后喷、或者向内燃机排气管中喷射燃料等方式提升微粒过滤器温度，促使微粒和氧气进行氧化反应，从而清除过滤器中累积的微粒。
正常工作模式下，不需要微粒过滤器做任何操作，是微粒过滤器控制系统起动工作后、或者完成微粒再生后进入的工作模式。
从正常工作模式进入机会再生模式的条件是再生数为2；从机会再生模式进入正常工作模式的条件是再生数为0；从机会再生模式进入主动再生模式的条件是再生数为1。
从正常工作模式进入主动再生模式的条件是再生数为1；从主动再生模式进入正常工作模式的条件是再生数为0。
从正常工作模式进入高速请求模式的条件是再生数为3，或者行驶里程达到高速请求阈值；从高速请求模式进入正常工作模式的条件是再生数0；从高速请求模式进入维修服务请求模式的条件是再生数为4，或者行驶里程阈值达到维修服务请求阈值，或者微粒过滤器压差达到最大限值；从高速请求模式进入主动再生模式的条件是再生数为1。
从正常工作模式进入维修请求模式的条件是再生数为4，或者行驶里程阈值达到维修服务请求阈值，或者微粒过滤器压差达到最大限值；从维修服务请求模式进入跛行回家模式的条件是再生数为5,或者行驶里程达到跛行回家阈值；从维修服务请求模式进入主动再生模式的条件是微粒过滤器控制系统接收到维修人员的再生命令。
从正常工作模式进入跛行回家模式的条件是再生数为5,或者行驶里程达到跛行回家阈值；从跛行回家模式进入主动再生模式的条件是微粒过滤器控制系统接收到维修人员的再生命令。
图5是行驶里程计算示意图。车速17在积分器18中进行累加得到车辆的实际行驶里程。内燃机转速19在积分器20中累加得到内燃机总的转数，内燃机总的转数在除法器24中和累积运行时间21相除得到自上次成功再生后的内燃机平均转速。燃油消耗速率22在积分器23中累加得到燃油消耗总量，燃油消耗总量在除法器25中和累积运行时间21相除得到自上次成功再生后的内燃机平均燃油消耗速率。微粒过滤器成功地完成再生后，对积分器18、20、23清零，重新累加。在查询器26中根据内燃机平均转速和平均燃油消耗速率查询查询三张不同的map表分别得到高速请求阈值、维修服务请求阈值和跛行回家阈值。高速请求阈值、维修服务请求阈值和跛行回家阈值是依次逐渐严格的阈值。在判断器27中通过判断车辆实际行驶里程是否超过高速请求阈值、维修服务请求阈值和跛行回家阈值，作为微粒过滤器工作模式转移的条件之一，如图4所示。
图6是维修信号传输示意图。当微粒过滤器处于维修服务请求工作模式或跛行回家模式，车辆开到维修站后，维修人员通过诊断仪28向微粒过滤器控制系统14发送再生请求29、再生终止信号30、微粒过滤器更换信号31、氧化催化器更换信号32，微粒过滤器控制系统14根据维修人员发送的信号，判断是否从维修服务工作模式或跛行回家模式进入主动再生工作模式或终止主动再生工作模式。