防止发动机颗粒数超标的方法和装置与流程

1.本发明涉及柴油机尾气处理技术，尤其涉及一种防止发动机颗粒数超标的方法和装置。


背景技术：

2.柴油机广泛应用于工农业生产和交通运输等领域，颗粒物(particulate matter，简称pm)为柴油机的主要排放物，pm对人体和环境具有严重危害，所以需要严格控制pm的排放量。随着排放法规的不断加严，发动机的颗粒数(pm number，简称pn)的限值也越来越苛刻，国六whtc循环pn限值为6
×
10
11
，whsc循环pn限值为8
×
10
11
，预计未来排放pn限值将会更低，并且pn测量尺寸也逐渐减小。因此降低发动机排气中的pn，防止pn超过排放法规变得尤为重要。
3.目前，大多数柴油机采用颗粒捕集器(diesel particulate filter，简称dpf)对排气中的颗粒物进行捕集，使其不能被排出机外，再利用催化氧化剂等对其进行催化氧化，减少颗粒物的排放。由于长时间的积累，颗粒物堆积到dpf的过滤体的细孔内，增加排气阻力，导致柴油机的性能恶化。为了保证柴油机的动力性和燃油经济性，需要定期对其进行清理，即对dpf进行“再生”。再生即通过高温将dpf孔道内捕集的颗粒燃烧掉。
4.但是，实际路况中存在dpf刚再生完，发动机突然加速的情况，燃烧恶化导致颗粒物骤增。再生过程刚结束后，dpf孔道还没有累积足够碳烟颗粒，dpf孔道过大，颗粒捕集效率下降而导致pn超标。


技术实现要素：

5.本发明提供一种防止发动机颗粒数超标的方法和装置，能够在车辆发生突加速且dpf没有恢复到最佳工作状态的情况下，控制车辆排出的颗粒数不超标。
6.第一方面，本发明提供一种防止发动机颗粒数超标的方法，所述方法包括：
7.确定颗粒集捕器完成再生；
8.当检测到车辆加速时，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态；
9.当所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器没有恢复到最佳工作状态，则确定所述车辆是否发生突加速；
10.如果所述车辆发生突加速，则控制喷油量减小。
11.可选的，所述方法还包括：
12.在确定所述颗粒集捕器完成再生时，记录再生完成时间；
13.所述确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态，包括：
14.当检测到车辆加速时，记录所述车辆的开始加速时间；
15.根据所述再生完成时间、所述开始加速时间以及所述颗粒集捕器再生完成后到恢
复至最佳工作状态所需的第一时长，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态。
16.可选的，所述根据所述再生完成时间、所述开始加速时间以及所述颗粒集捕器再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的第一时长，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态，包括：
17.根据所述再生完成时间和所述第一时长，确定所述颗粒集捕器再生完成后恢复至最佳工作状态时的第一时间；
18.判断所述开始加速时间是否小于所述第一时间；
19.如果所述开始加速时间小于所述第一时间，则确定所述颗粒集捕器没有恢复到最佳工作状态；
20.如果所述开始加速时间不小于所述第一时间，则确定所述颗粒集捕器恢复到了最佳工作状态。
21.可选的，所述根据所述再生完成时间、所述开始加速时间以及所述颗粒集捕器再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的第一时长，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态，包括：
22.计算所述开始加速时间与所述再生完成时间之间的第二时长；
23.判断所述第二时长是否小于所述第一时长；
24.如果所述第二时长小于所述第一时长，则确定所述颗粒集捕器没有恢复到最佳工作状态；
25.如果所述第二时长不小于所述第一时长，则确定所述颗粒集捕器恢复到了最佳工作状态。
26.可选的，所述确定所述车辆是否发生突加速，包括：
27.接收油门踏板传感器信号；
28.根据所述油门踏板传感器信号确定油门踏板变化率；
29.当确定的油门踏板变化率大于预设的油门踏板变化率阈值时，确定所述车辆发生突加速。
30.可选的，所述控制喷油量减小，包括：
31.根据开始加速时间或者所述油门踏板变化率，确定修正系数，所述修正系数大于0且小于1；
32.将预设喷油量乘以所述修正系数，得到当前喷油量。
33.可选的，所述控制喷油量减小，包括：将预设喷油量乘以预设的修正系数，得到当前喷油量，所述修正系数大于0且小于1。
34.第二方面，本发明提供一种防止发动机颗粒数超标的装置，所述装置包括：
35.第一确定模块，用于确定颗粒集捕器完成再生；
36.第二确定模块，用于当检测到车辆加速时，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态；
37.第三确定模块，用于当所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器没有恢复到最佳工作状态时，确定所述车辆是否发生突加速；
38.控制模块，用于当所述车辆发生突加速时，控制喷油量减小。
39.第三方面，本发明提供一种电子控制单元，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如本发明第一方面所述的方法。
40.第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如本发明第一方面所述的方法。
41.第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明第一方面所述的方法。
42.本发明提供一种防止发动机颗粒数超标的方法和装置，ecu确定dpf完成再生，当检测到车辆加速时，确定车辆开始加速时dpf是否恢复到了最佳工作状态，当车辆开始加速时dpf没有恢复到最佳工作状态，则确定车辆是否发生突加速，如果车辆发生突加速，则控制喷油量减小，喷油量减小则发动机整体产生的颗粒物数量减小，从而达到控制车辆排出的颗粒数不超标的目的。
附图说明
43.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
44.图1为本发明适用的车辆的一种结构示意图；
45.图2为本发明实施例一提供的防止发动机颗粒数超标的方法的流程图；
46.图3为修正系数与时间的对应关系；
47.图4为油门踏板变化率与修正系数的对应关系；
48.图5为喷油量的限制强度与时间的对应关系；
49.图6为喷油量的限制强度与油门踏板变化率的对应关系；
50.图7为喷油量控制前后的对比示意图；
51.图8为本发明实施例二提供的防止发动机颗粒数超标的方法的流程图；
52.图9为本发明实施例三提供的防止发动机颗粒数超标的装置的结构示意图；
53.图10为本发明实施例四提供的一种电子控制单元结构示意图。
54.通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
55.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
56.图1为本发明适用的车辆的一种结构示意图，如图1所示，该车辆包括电子控制单元(electronic control unit，简称ecu)11、发动机12和尾气处理系统13。ecu 11分别与发动机12和尾气处理系统13连接。
57.ecu11又称为“行车电脑”、“车载电脑”，用于监控车辆运行的各种状态，并控制车龄上的各个零件正常工作，维持整车正常行驶。ecu11还可以作为发动机12的控制单元，利用各种传感器(例如空气流量传感器、进气压力传感器、发动机转速、曲轴位置传感器)获取发动机12的工作状态，并通过分析计算输出信号至对应的执行单元，例如燃油泵、喷油器或者点火器等，以实现对应的控制。
58.发动机12可以是柴油发动机，发动机12排出的气体或者尾气通过尾气处理系统13进行尾气处理。尾气处理系统13包括氧化剂催化转化器(diesel oxidation catalysis，简称doc)131以及设置于doc 131下游的dpf 132。
59.doc 131用于降低发动机12尾气中的hc、co和sof的化学反应活化能，使这些气体能与尾气中的氧气在较低的温度下进行氧化反应并最终转化为co2和h2o。
60.dpf 132主要通过扩散、沉积和撞击原理来过滤捕集发动机尾气中的颗粒，过滤后的气体排入大气中。在dpf 132长期工作中，dpf 132内部聚集的颗粒物逐渐增加而引起发动机12背压升高，导致发动机12性能下降，所有需要定期祛除聚集的颗粒物，使dpf 132恢复到原来的工作状态，这种恢复dpf 132的过滤性能的方法叫做再生。
61.按再生原理的不同，dpf 132的再生一般分为主动再生和被动再生两种。主动再生指的是利用外界能量提高dpf 132内的温度，使微粒着火燃烧。当dpf 132的过滤器的温度达到300度时，沉积的颗粒物就会氧化燃烧，如果温度达不到300度，过多的沉积物就会堵塞过滤器，这时就需要利用外加能源(例如电加热器、燃烧器或发动机操作条件的改变)来提高提高dpf 132内的温度，使颗粒物氧化燃烧。被动再生是指利用燃油添加剂或者催化剂来降低微粒的着火温度，使微粒能在正常的发送机排气温度下燃烧。
62.在实际路况中存在dpf刚再生完，发动机突然加速的情况，燃烧恶化导致颗粒物骤增。再生过程刚结束后，dpf的过滤器的孔道还没有累积足够碳烟颗粒，dpf的过滤器的孔道过大，颗粒捕集效率下降而导致pn超标。
63.为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供一种防止发动机颗粒数超标的方法，在dpf再生完成且没有恢复到最佳工作状态之前，如果检测到车辆发生突加速，则控制车辆的喷油量减小，喷油量减小则发动机整体产生的颗粒物数量减小，从而达到控制车辆排出的颗粒数不超标的目的。
64.图2为本发明实施例一提供的防止发动机颗粒数超标的方法的流程图，本实施例的方法由ecu执行，如图2所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：
65.s101、确定dpf完成再生。
66.可选的，ecu可以通过dpf的压差传感器测量信号判断dpf是否完成再生，ecu周期性或者事件触发方式接收dpf的压差传感器的测量信号。
67.s102、当检测到车辆加速时，确定车辆开始加速时dpf是否恢复到了最佳工作状态。
68.dpf完成再生后，过滤器孔道内的碳烟颗粒已燃烧完全，过滤器孔道相对比较大，对碳烟集捕效率较低，需要一段时间进行碳烟累计，其过滤效率才能恢复到最佳状态。假设dpf再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的时长为第一时长，该第一时长可以通过对dpf进行多次测量得到，也可以根据经验值设定。
69.在确定dpf完成再生时，记录再生完成时间，当检测到车辆加速时，记录车辆的开
始加速时间。根据再生完成时间、该开始加速时间以及dpf再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的第一时长，确定车辆开始加速时dpf是否恢复到了最佳工作状态。
70.示例性的，可以通过如下两种方式确定车辆开始加速时dpf是否恢复到了最佳工作状态。
71.一种方式，根据再生完成时间和第一时长，确定dpf再生完成后恢复至最佳工作状态时的第一时间，判断该开始加速时间是否小于第一时间，如果该开始加速时间小于第一时间，则确定dpf没有恢复到最佳工作状态。如果开始加速时间不小于(即大于或等于)第一时间，则确定dpf恢复到了最佳工作状态。
72.该开始加速时间小于第一时间可以理解为开始加速时间早于第一时间，该开始加速时间不小于第一时间可以理解为，开始加速时间晚于或等于第一时间。
73.另一种方式，计算开始加速时间与再生完成时间之间的第二时长，判断第二时长是否小于第一时长，如果第二时长小于第一时长，则确定dpf没有恢复到最佳工作状态。如果第二时长不小于(即大于或等于)第一时长，则确定dpf恢复到了最佳工作状态。
74.当dpf没有恢复到最佳工作状态时，执行步骤s103，当车辆恢复到了最佳工作状态时，返回执行步骤s101或者结束流程，当dpf开始下次再生时，重复执行上述步骤。
75.s103、确定车辆是否发生突加速。
76.可选的，ecu接收油门踏板传感器信号，根据油门踏板传感器信号确定油门踏板变化率，当确定的油门踏板变化率大于预设的油门踏板变化率阈值时，确定车辆发生突加速。
77.油门踏板传感器用于检测油门踩踏深浅与快慢的信号，该信号能够被ecu接收和处理，油门踏板变化率用于反映油门踩踏快慢，示例性的，油门踏板变化率用α表示，则α＝δp/δt，其中，δp为油门踏板高度或者位置的变化。油门踏板变化率越大，说明踩踏越快，车辆突加速的情况下踩踏越快。
78.当车辆发生突加速的情况下，执行步骤s104，当车辆没有发生突加速的情况下，返回执行步骤s102，即当车辆没有发生突加速时，不对喷油量进行调整，发动机的喷油器按照预设喷油量进行喷油即可。
79.s104、控制喷油量减小。
80.当车辆发生突加速时，ecu控制发动机的喷油量减小，一种示例性的方式中，将预设喷油量乘以预设的修正系数，得到当前喷油量，该修正系数大于0且小于1，其中，预设的喷油量是车辆在加速或者运行过程中，喷油器进行正常喷射时的喷油量。
81.另一种示例性的方式中，根据开始加速时间或者油门踏板变化率确定修正系数，将预设喷油量乘以修正系数，得到当前喷油量，该修正系数大于0且小于1，该方式中修正系数是动态变化的。具体的，可以通过如下几种方式确定修正系数。
82.(1)、根据开始加速时间与再生完成时间之间的第二时长，确定修正系数，其中，第二时长越大，修正系数越大。
83.图3为修正系数与时间的对应关系，如图3所示，随着第二时长t2逐渐增大，即第二时长t2越接近第一时长t1，修正系数逐渐增大，当第二时长t2增大到第一时长t1时，修正系数为1，即不需要对喷油量进行减小了。假设再生完成时间为0时刻，则图3中t1为dpf再生后恢复到最佳工作状态的时间，t2为开始加速的时间。
84.(2)、根据油门踏板变化率确定修正系数，其中，油门踏板变化率越大，修正系数越
小。
85.图4为油门踏板变化率与修正系数的对应关系，如图4所示，油门踏板变化率越大，喷油量需要减少的越多，相应的，修正系数越小。
86.(3)、在方式(1)的基础上，计算第一时长t1与第二时长t2的差值，如果该差值越大，则修正系数小，该差值越小，则修正系数越大，该差值越小说明第二时长t2越接近第一时长t1，dpf恢复的程度越接近最佳工作状态，此时，喷油量的减小量越小。
87.(4)、在方式(2)的基础上，计算油门踏板变化率与油门踏板变化率阈值之间的差值，该差值反映了突加速的强度，该差值越大，修正系数越小，该差值越小，修正系数越大。
88.(5)、在方式(1)的基础上引入了一个喷油量的限制强度的概念，该限制强度用于表示喷油量进行限制的程度，该限制强度与修正系数成反比，即修正系数越大，则限制强度越小。图5为喷油量的限制强度与时间的对应关系，如图5所示，第二时长t2越大，即越接近第一时长t1，则限制强度越小，当t2等于t1时，限制强度变为0，即不需要对喷油量进行限制。
89.(6)、在方式(2)的基础上引入了一个喷油量的限制强度的概念，该限制强度的概念参照上述方式(5)的描述，这里不再赘述，图6为喷油量的限制强度与油门踏板变化率的对应关系，随着油门踏板变化率的增大，喷油量的限制强度逐渐增大。
90.上述对喷油量的修正方式中采用预设喷油量乘以修正系数，得到当前喷油量。本领域技术人员可以理解，当前喷油量也可以在预设喷油量的基础上减去喷油量的减少量得到。
91.相应的，可以预设该喷油量的减少量，也可以根据开始加速时间、第一时长或者油门踏板变化率确定该减少量。
92.图7为喷油量控制前后的对比示意图，如图7所示，如果不对喷油量进行控制，那么车辆突加速的情况下，喷油量快速升高，导致车辆排放的颗粒物的数量也快速增加，采用本实施例的方法对喷油量进行控制之后，喷油量缓慢升高，且喷油量的最大值减小了，从而能够保证车辆排出的颗粒物不超标。
93.本实施例中，ecu确定dpf完成再生，当检测到车辆加速时，确定车辆开始加速时dpf是否恢复到了最佳工作状态，当车辆开始加速时dpf没有恢复到最佳工作状态，则确定车辆是否发生突加速，如果车辆发生突加速，则控制喷油量减小，喷油量减小则发动机整体产生的颗粒物数量减小，从而达到控制车辆排出的颗粒数不超标的目的。
94.在实施例一的基础上，图8为本发明实施例二提供的防止发动机颗粒数超标的方法的流程图，如图8所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：
95.s201、ecu接收dpf压差传感器信号。
96.s202、ecu根据压差传感器信号判断dpf是否再生完成。
97.如果dpf再生完成，则执行步骤s203，如果dpf再生没有完成，则返回执行步骤s201。
98.s203、ecu接收油门踏板信号，确定车辆开始加速时间与再生完成时间之间的第二时长。
99.车辆开始加速时间为ecu接收到油门踏板信号的时间，再生完成时间是ecu确定再生完成时记录的。
100.s204、ecu判断第二时长是否小于第一时长。
101.第一时长为dpf再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的时间，如果第二时长小于第一时长，则执行步骤s205，如果第二时长大于或等于第一时长，则返回执行步骤s203。
102.s205、ecu接收油门踏板传感器信号，根据所油门踏板传感器信号确定油门踏板变化率。
103.s206、ecu判断确定的油门踏板变化率是否大于预设的油门踏板变化率阈值。
104.如果确定的油门踏板变化率大于预设的油门踏板变化率阈值，则执行步骤s207，如果确定的油门踏板变化率不大于预设的油门踏板变化率阈值，则返回执行步骤s203。
105.s207、ecu控制喷油量乘以修正系数。
106.假设修正系数为μ，则μ的取值为0＜μ＜1。
107.图9为本发明实施例三提供的防止发动机颗粒数超标的装置的结构示意图，如图9所示，本实施例的装置200包括如下模块。
108.第一确定模块21，用于确定颗粒集捕器完成再生；
109.第二确定模块22，用于当检测到车辆加速时，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态；
110.第三确定模块23，用于当所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器没有恢复到最佳工作状态时，确定所述车辆是否发生突加速；
111.控制模块24，用于当所述车辆发生突加速时，控制喷油量减小。
112.可选的，第一确定模块21还用于：在确定所述颗粒集捕器完成再生时，记录再生完成时间；
113.所述第二确定模块22具体用于：
114.当检测到车辆加速时，记录所述车辆的开始加速时间；
115.根据所述再生完成时间、所述开始加速时间以及所述颗粒集捕器再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的第一时长，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态。
116.可选的，所述根据所述再生完成时间、所述开始加速时间以及所述颗粒集捕器再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的第一时长，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态，包括：
117.根据所述再生完成时间和所述第一时长，确定所述颗粒集捕器再生完成后恢复至最佳工作状态时的第一时间；
118.判断所述开始加速时间是否小于所述第一时间；
119.如果所述开始加速时间小于所述第一时间，则确定所述颗粒集捕器没有恢复到最佳工作状态；
120.如果所述开始加速时间不小于所述第一时间，则确定所述颗粒集捕器恢复到了最佳工作状态。
121.可选的，所述根据所述再生完成时间、所述开始加速时间以及所述颗粒集捕器再生完成后到恢复至最佳工作状态所需的第一时长，确定所述车辆开始加速时所述颗粒集捕器是否恢复到了最佳工作状态，包括：
122.计算所述开始加速时间与所述再生完成时间之间的第二时长；
123.判断所述第二时长是否小于所述第一时长；
124.如果所述第二时长小于所述第一时长，则确定所述颗粒集捕器没有恢复到最佳工作状态；
125.如果所述第二时长不小于所述第一时长，则确定所述颗粒集捕器恢复到了最佳工作状态。
126.可选的，所述第三确定模块23具体用于：
127.接收油门踏板传感器信号；
128.根据所述油门踏板传感器信号确定油门踏板变化率；
129.当确定的油门踏板变化率大于预设的油门踏板变化率阈值时，确定所述车辆发生突加速。
130.一种示例性的方式中，所述控制模块24具体用于：根据开始加速时间或者所述油门踏板变化率，确定修正系数，所述修正系数大于0且小于1；将预设喷油量乘以所述修正系数，得到当前喷油量。
131.另一种示例性的方式中，所述控制模块24具体用于：将预设喷油量乘以预设的修正系数，得到当前喷油量，所述修正系数大于0且小于1。
132.本实施例的装置，可用于执行上述方法实施例所述的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
133.图10为本发明实施例四提供的一种电子控制单元结构示意图，如图10所示，该电子控制单元300包括：处理器31、存储器32和收发器33，所述存储器32用于存储指令，所述收发器33用于和其他设备通信，所述处理器31用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子控制单元300执行如上述方法实施例所述的方法步骤，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
134.本发明实施例五提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上述方法实施例所述的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
135.本发明实施例六提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述方法实施例所述的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
136.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
137.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。