一种汽油机颗粒捕集器减速断油再生分级控制方法和控制系统与流程

本发明属于汽车控制技术领域，旨在实现汽油机的颗粒捕集器(gasolineparticlefilter)的控制和保护。

背景技术：

随着排放及油耗法规的日趋严苛，汽油机特别是增压直喷汽油机颗粒物达成法规目标成为难点，gpf是一种有效直接的机外净化装置，但汽油机在使用gpf后，若长时间运行在低温低速工况，颗粒物会迅速积累堵塞gpf，影响发动机动力性严重时还会损坏发动机。

为了避免gpf的堵塞必须要考虑清炭措施，利用发动机松油门时的减速过程可有效清除颗粒物，但在高炭载量时会存在烧毁催化器的风险，但如果完全关闭断油控制，则会使油耗上升，同时也不利于炭的清除，加速炭累积而造成gpf的堵塞。因此需要考虑设定合理的控制方案使得发动机在高炭载量时既能有效清炭，同时还能保护gpf不因再生温度过高而损坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽油机颗粒捕集器减速断油再生分级控制方法，其通过对炭载量区域进行划分并进行实时炭载量监测，根据不同炭载量实时计算减速断油时进入的空气量，以不烧毁gpf的空气量来控制断油时间，从而保证高效利用减速断油清除积炭。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种汽油机颗粒捕集器减速断油再生分级控制方法，其通过发动机减速断油过程实现汽油机颗粒捕集器中积碳的清除，车载ecu根据当前累积碳载量判断是否允许断开发动机的燃油供给，当断开发动机的燃油供给时，车载ecu利用当前允许燃烧炭载量计算发动机的燃油供给的断开时长。

在本发明的一种优选实施方案中，当前累积碳载量的计算公式如下，当前累积碳载量＝冷起动炭载量+稳态炭载量*水温/空燃比修正。其中冷起动炭载量为在-30-90度水温下发动机起动一次的累炭重量*起动次数，起动一次的炭载量可通过不同水温下多次累炭再对gpf称重/次数获得；稳态炭载量通过试验室或车载颗粒物测量装置可直接测量标准冷却水温90度及过量空气系数为1时的炭颗粒的产生速率，在不同水温和空燃比下用同样的测量方式与90度水温和过量空气系数1的测值进行对比得到水温/空燃比修正系数。

在本发明的一种优选实施方案中，当允许断开发动机的燃油供给时，包括以下两种工况：燃油供给允许断开时间不受限和燃油供给允许断开时间受限。

在本发明的一种优选实施方案中，发动机的燃油供给允许断开的条件是：当前累积碳载量c≤limit1，limit1的定义为：limit1为累积于gpf内的下限理论碳载量，在gpf内小于或等于下限理论碳载量的炭完全燃烧，不会使gpf内部温度超过gpf最高允许温度。

在本发明的一种优选实施方案中，发动机的燃油供给限制断开的条件是：当前累积碳载量＞limit1，limit1的定义为：limit1为累积于gpf内的下限理论碳载量，在下限及以下理论碳载量完全燃烧，不会使gpf内部温度超过gpf最高允许温度。

在本发明的一种优选实施方案中，发动机的燃油供给的断开时长的计算公式如下：当前允许燃烧炭载量＝(gpf最高允许温度-gpf当前温度)*gpf质量*gpf比热容/炭热值；发动机的燃油供给的断开时长＝当前允许燃烧炭载量c*单位炭氧气需求量/氧气供给速率。其中氧气供给速率为通过发动机自带氧传感器测得的单位时间空气中氧气的含量。

在本发明的一种优选实施方案中，发动机的燃油供给禁止断开的条件是：当前累积碳载量≥limit2，limit2的定义为：limit2为累积于gpf内的上限理论碳载量，当发动机的燃油供给断开时，上限理论碳载量燃烧时，gpf的实时温度超过gpf的允许温度。

在本发明的一种优选实施方案中，所述车载ecu内预设有以下参数值：gpf最高允许温度、gpf质量、gpf比热容、炭热值、limit1、limit2和空燃比修正。

在本发明的一种优选实施方案中，limit1和limit2的值由试验获得。

在本发明的一种优选实施方案中，其具体步骤如下，步骤一，计算汽油机颗粒捕集器中当前累积碳载量c；步骤二，利用炭载量限值limit1和limit2将控制区域划分为三个区域：x≤limit1，发动机的燃油供给的断开时长不受限；limit1＜x＜limit2，发动机的燃油供给的断开时长受限；limit2≤x，不断开发动机的燃油供给；步骤三，将c赋值于x，根据该区域判断是否断开发动机的燃油供给，并计算发动机的燃油供给的断开时长。

本发明还公开了一种汽油机颗粒捕集器减速断油再生控制系统，其包括ecu控制模块，接收当前累积碳载量信号，当当前累积碳载量c≤limit1，反馈断开不受限信号至执行结构；当limit1＜当前累积碳载量c＜limit2，车载ecu利用当前允许燃烧炭载量计算发动机的燃油供给的断开时长，反馈断开受限信号和断开时长信号至执行结构；当limit2＜当前累积碳载量c时，反馈禁止断开信号至执行结构；根据汽油机颗粒捕集器的当前温度计算当前允许燃烧炭载量；温度检测模块，用于实时检测汽油机颗粒捕集器的当前温度并发送至ecu控制模块；碳载量检测模块，用于实时检测汽油机颗粒捕集器的当前累积碳载量并发送至ecu控制模块；执行机构，用于根据不受限信号控制发动机的燃油供给断开时长不受限；用于根据断开受限信号和断开时长信号控制发动机的燃油供给断开时长；用于根据禁止断开信号控制发动机的燃油供给禁止断开。

本发明的有益效果是：本发明在不增加多余硬件的前提下，利用发动机减速断油过程配合本发明的控制方法实现了对gpf中积碳的清除，使得发动机在高炭载量时既能有效清炭，同时还能保护gpf不因再生温度过高而损坏，从而保证了gpf的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例一种汽油机颗粒捕集器减速断油再生分级控制方法的控制流程示意图；

图2是本发明实施例一种汽油机颗粒捕集器减速断油再生分级控制方法的控制流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的具体控制过程如下：

1、首先对gpf当前累计炭载量进行正确的预估，基于运行工况点得到各工况点的基础累炭速率，然后利用空燃比、冷却水温对其对各工况点建立经验公式进行修正，当前累积碳载量c＝冷起动炭载量+稳态炭载量*水温/空燃比修正，推算出当前的累炭情况，其中冷起动炭载量、稳态炭载量、水温均由车身内设置的监测系统读取并传输至车载ecu。

2、根据炭载量的状态，将断油控制用炭载量限值limit1和limit2将控制区域分为三个，低于限值limit1，高于限值limit1低于limit2，高于限值的limit2，limit1定义为gpf断油时间可以无限大的炭载量限值，limit2定义为完全无法断油的炭载量限值，limit1和limit2的取值视具体gpf样件特性决定；limit1和limit2都是通过测试获得的，其中

limit2的定义：limit2为累积于gpf内的上限理论碳载量，当发动机的燃油供给断开时，上限理论碳载量燃烧时，gpf的实时温度超过gpf的允许温度。

limit1的定义：limit1为累积于gpf内的下限理论碳载量，当下限理论碳载量燃烧，燃烧后余下的下限理论碳载量不超过gpf累积碳载量标准且燃烧后的gpf入口温度不超过gpf最高允许温度。

如下为limit1-limit2之间点的允许炭载量计算理论公式：

当前允许燃烧炭载量＝(gpf最高允许温度-gpf当前温度)*gpf

质量*gpf比热容/炭热值

断油时间＝当前允许燃烧炭载量*单位炭氧气需求量/氧气供给速

率

3、随炭载量的增加，当炭载量低于限值limit1时，减速断油不受限制，当炭载量超过limit1并低于limit2时，根据实时计算的允许燃烧炭载量来计算断油允许进入的空气量从而控制断油时间，按照该空气量燃烧gpf中的炭，在有效清除炭的情况下避免gpf超温，当炭载量高于限值limit2时禁止断油。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，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该以权利要求书所限定的保护范围为准。