一种车辆dpf主动再生触发控制方法及系统
阅读说明：本技术 一种车辆dpf主动再生触发控制方法及系统 (Vehicle DPF active regeneration triggering control method and system ) 是由 楼狄明 张允华 余玉麒 谭丕强 胡志远 房亮 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种车辆DPF主动再生触发控制方法及系统,方法包括：根据DPF入口处的当前温度信息计算温度修正因子；根据柴油发动机的当前运行工况确定工况修正因子；实时采集柴油发动机的循环喷油量,实时计算实际总油耗量增长率、修正总油耗量和循环喷油量增长率,实时判断是否满足以下任一条件：所述的循环喷油量增长率大于第一阈值；所述的实际总油耗量增长率大于第二阈值；所述的修正总油耗量大于第三阈值；若是,则启动DPF的主动再生过程,否则不启动DPF的主动再生过程。与现有技术相比,本发明提高了对于DPF主动再生时机的精确度,改进了DPF的再生效果,提高了柴油发动机的经济性和动力性。(The invention relates to a vehicle DPF active regeneration triggering control method and a vehicle DPF active regeneration triggering control system, wherein the method comprises the following steps: calculating a temperature correction factor according to the current temperature information at the inlet of the DPF; determining a working condition correction factor according to the current operating condition of the diesel engine; the method comprises the following steps of collecting the circulating fuel injection quantity of the diesel engine in real time, calculating the actual total fuel consumption increase rate, correcting the total fuel consumption and the circulating fuel injection quantity increase rate in real time, and judging whether any one of the following conditions is met or not in real time: the increase rate of the circulating fuel injection quantity is greater than a first threshold value; the actual total oil consumption increase rate is larger than a second threshold value; the corrected total oil consumption is larger than a third threshold value; if so, the active regeneration process of the DPF is started, otherwise, the active regeneration process of the DPF is not started. Compared with the prior art, the method improves the precision of the DPF active regeneration time, improves the regeneration effect of the DPF, and improves the economy and the dynamic property of the diesel engine.)
技术领域
本发明涉及发动机排放
技术领域
，尤其是涉及一种车辆DPF主动再生触发控制方法及系统。背景技术
作为汽车的主要动力源，柴油机具有热效率高、油耗量低、适应性良好等特点。尤其在中、重型车辆动力领域，柴油机占据着绝对优势的需求地位。然而，柴油机具有较高的颗粒物排放水平，基于环保理念，对于柴油机颗粒物排放研究及控制显得尤为重要。
柴油发动机颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)作为柴油机后处理系统的关键部件，能够对柴油机的颗粒物进行拦截过滤，从而降低颗粒物排放。随着颗粒物在DPF中的沉积，会造成发动机排气背压的升高，功率下降和油耗量的上升，对发动机的经济性产生影响，因此需要及时的进行DPF的再生。对于DPF主动再生时机的判断，中国专利201810834660.8以及中国专利201611166838.3分别通过测定DPF前后的压降和车辆行驶里程来实现对DPF再生的控制。但是在实用性方面，存在以下缺陷：
DPF压降信号在非稳态的工况下存在波动，要精确的监测压降信号有一定的困难，车辆在实际的行驶过程中，由于运行工况不同，即使经过相同的行驶里程，DPF沉积碳载量可能会存在较大差异，会出现过早再生或过晚再生的问题，过早再生会导致再生成本增加，过晚再生可能会导致DPF积碳过多而烧毁，DPF主动再生时机的精准性较差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车辆DPF主动再生触发控制方法及系统，提高了对于DPF主动再生时机的精确度，改进了DPF的再生效果，提高了柴油发动机的经济性和动力性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车辆DPF主动再生触发控制方法，包括：
根据柴油发动机的当前运行工况确定工况修正因子和温度修正因子；
实时采集柴油发动机的循环喷油量，实时计算实际总油耗量增长率ηQ、修正总油耗量Qre和循环喷油量增长率ηq，计算公式为：
Qi＝∑qi
Qre＝∑(qi·δi·θi)
其中，Qi、qi、δi和θi分别为最新一次主动再生间隔内柴油发动机第i次循环时的实际总油耗量、循环喷油量、工况修正因子和温度修正因子，Qcr为设定的总油耗量临界值，qcl为柴油发动机运行工况与当前运行工况相同，且处于洁净状态下的循环喷油量；
实时判断是否满足以下任一条件：
所述的循环喷油量增长率大于第一阈值；
所述的实际总油耗量增长率大于第二阈值；
所述的修正总油耗量大于第三阈值；
若是，则启动DPF的主动再生过程，否则不启动DPF的主动再生过程；
从油耗量的角度对DPF主动再生进行控制，根据不同工况下每单位燃油所产生颗粒物的不同及排温差异，计算修正总油耗量，提高了DPF主动再生时机把控精度，避免了非稳态工况波动对于测量结果的影响，提出了循环喷油量增长率和总油耗量增长率相结合的判断方式，提高了DPF主动再生系统的稳定性，降低了偶发因素对于DPF再生触发过程的影响，有效减少DPF过早再生或过晚再生发生的概率，改进了DPF再生效果，提升了柴油发动机的经济性和动力性。
进一步地，所述的工况修正因子和温度修正因子的确定过程包括：
确定车辆工况状态，所述的车辆工况状态分为起动工况状态、怠速工况状态和运行工况状态；
当车辆工况状态为起动工况状态时，所述的工况修正因子为β1，所述的温度修正因子为θ1；
当车辆工况状态为怠速工况状态时，所述的工况修正因子为β2，所述的温度修正因子为θ2；
当车辆工况状态为运行工况状态时，通过强度判断步骤确定工况修正因子和温度修正因子。
进一步地，所述的车辆工况状态的确定过程包括：
获取柴油发动机的转速、档位以及离合器状态；
当柴油发动机转速低于500r/min时，判定车辆工况状态为起动工况状态；
当柴油发动机的档位处于空挡、离合器踏板未踩下且柴油发动机转速处于500～800r/min时，判定车辆工况状态为怠速工况状态；
当车辆工况状态不符合起动工况状态和怠速工况状态的判定条件时，判定车辆工况状态为运行工况状态。
进一步地，所述的强度判断步骤包括：
获取柴油发动机的转速和负荷；
由小到大划分小转速、中转速和大转速对应的转速区间以及小负荷、中负荷和大负荷对应的负荷区间；
当柴油发动机处于小转速和小负荷时，所述的工况修正因子为β3，所述的温度修正因子为θ3；
当柴油发动机处于小转速和中负荷时，所述的工况修正因子为β4，所述的温度修正因子为θ4；
当柴油发动机处于小转速和大负荷时，所述的工况修正因子为β5，所述的温度修正因子为θ5；
当柴油发动机处于中转速和小负荷时，所述的工况修正因子为β6，所述的温度修正因子为θ6；
当柴油发动机处于中转速和中负荷时，所述的工况修正因子为β7，所述的温度修正因子为θ7；
当柴油发动机处于中转速和大负荷时，所述的工况修正因子为β8，所述的温度修正因子为θ8；
当柴油发动机处于大转速和小负荷时，所述的工况修正因子为β9，所述的温度修正因子为θ9；
当柴油发动机处于大转速和中负荷时，所述的工况修正因子为β10，所述的温度修正因子为θ10；
当柴油发动机处于大转速和大负荷时，所述的工况修正因子为β11，所述的温度修正因子为θ11。
进一步地，通过以下标定公式标定β1～β11以及θ1～θ11：
其中，i＝1,2…11，ep为βi对应工况状态下的颗粒物排放量，epst为额定工况下颗粒物排放量；为θi对应工况状态下的颗粒物原机排放量，es1和es2分别标定过程中循环开始前和循环结束后的DPF累碳量。
一种车辆DPF主动再生触发控制系统，包括工况修正模块和触发控制模块；
所述的工况修正模块，用于根据柴油发动机的当前运行工况确定工况修正因子和温度修正因子；
所述的触发控制模块包括计算单元和触发单元；
所述的计算单元根据温度修正因子和工况修正因子实时采集柴油发动机的循环喷油量，实时计算实际总油耗量增长率ηQ、修正总油耗量Qre和循环喷油量增长率ηq，计算公式为：
Qi＝∑qi
Qre＝∑(qi·δi·θi)
其中，Qi、qi、δi和θi分别为最新一次主动再生间隔内柴油发动机第i次循环时的实际总油耗量、循环喷油量、工况修正因子和温度修正因子，Qcr为设定的总油耗量临界值，qcl为柴油发动机运行工况与当前运行工况相同，且处于洁净状态下的循环喷油量；
所述的触发单元实时判断是否满足以下任一条件：
所述的循环喷油量增长率大于第一阈值；
所述的实际总油耗量增长率大于第二阈值；
所述的修正总油耗量大于第三阈值；
若是，则启动DPF的主动再生过程，否则不启动DPF的主动再生过程；
从油耗量的角度对DPF主动再生进行控制，根据不同工况下每单位燃油所产生颗粒物的不同及排温差异，计算修正总油耗量，提高了DPF主动再生时机把控精度，避免了非稳态工况波动对于测量结果的影响，提出了循环喷油量增长率和总油耗量增长率相结合的判断方式，提高了DPF主动再生系统的稳定性，降低了偶发因素对于DPF再生触发过程的影响，有效减少DPF过早再生或过晚再生发生的概率，改进了DPF再生效果，提升了柴油发动机的经济性和动力性。
进一步地，所述的工况修正因子和温度修正因子的确定过程包括：
所述的工况修正模块确定车辆工况状态，所述的车辆工况状态分为起动工况状态、怠速工况状态和运行工况状态；
当车辆工况状态为起动工况状态时，所述的工况修正因子为β1，所述的温度修正因子为θ1；
当车辆工况状态为怠速工况状态时，所述的工况修正因子为β2，所述的温度修正因子为θ2；
当车辆工况状态为运行工况状态时，通过强度判断步骤确定工况修正因子和温度修正因子。
进一步地，所述的车辆工况状态的确定过程包括：
所述的工况修正模块获取柴油发动机的转速、档位以及离合器状态；
当柴油发动机转速低于500r/min时，所述的工况修正模块判定车辆工况状态为起动工况状态；
当柴油发动机的档位处于空挡、离合器踏板未踩下且柴油发动机转速处于500～800r/min时，所述的工况修正模块判定车辆工况状态为怠速工况状态；
当车辆工况状态不符合起动工况状态和怠速工况状态的判定条件时，所述的工况修正模块判定车辆工况状态为运行工况状态。
进一步地，所述的强度判断步骤包括：
所述的工况修正模块获取柴油发动机的转速和负荷；
由小到大划分小转速、中转速和大转速对应的转速区间以及小负荷、中负荷和大负荷对应的负荷区间；
当柴油发动机处于小转速和小负荷时，所述的工况修正因子为β3，所述的温度修正因子为θ3；
当柴油发动机处于小转速和中负荷时，所述的工况修正因子为β4，所述的温度修正因子为θ4；
当柴油发动机处于小转速和大负荷时，所述的工况修正因子为β5，所述的温度修正因子为θ5；
当柴油发动机处于中转速和小负荷时，所述的工况修正因子为β6，所述的温度修正因子为θ6；
当柴油发动机处于中转速和中负荷时，所述的工况修正因子为β7，所述的温度修正因子为θ7；
当柴油发动机处于中转速和大负荷时，所述的工况修正因子为β8，所述的温度修正因子为θ8；
当柴油发动机处于大转速和小负荷时，所述的工况修正因子为β9，所述的温度修正因子为θ9；
当柴油发动机处于大转速和中负荷时，所述的工况修正因子为β10，所述的温度修正因子为θ10；
当柴油发动机处于大转速和大负荷时，所述的工况修正因子为β11，所述的温度修正因子为θ11。
进一步地，还包括修正标定模块，所述的修正标定模块通过以下标定公式标定β1～β11以及θ1～θ11：
其中，i＝1,2…11，ep为βi对应工况状态下的颗粒物排放量，epst为额定工况下颗粒物排放量；为θi对应工况状态下的颗粒物原机排放量，es1和es2分别标定过程中循环开始前和循环结束后的DPF累碳量。
与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
本发明从油耗量的角度对DPF主动再生进行控制，根据不同工况下每单位燃油所产生颗粒物的不同及排温差异，计算修正总油耗量，提高了DPF主动再生时机把控精度，避免了非稳态工况波动对于测量结果的影响；提出了循环喷油量增长率和总油耗量增长率相结合的判断方式，提高了DPF主动再生系统的稳定性，降低了偶发因素对于DPF再生触发过程的影响，有效减少DPF过早再生或过晚再生发生的概率，改进了DPF再生效果，提升了柴油发动机的经济性和动力性。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种车辆DPF主动再生触发控制方法，如图1，包括：
根据柴油发动机的当前运行工况确定工况修正因子和温度修正因子；
实时采集柴油发动机的循环喷油量，实时计算实际总油耗量增长率ηQ、修正总油耗量Qre和循环喷油量增长率ηq，计算公式为：
Qi＝∑qi
Qre＝∑(qi·δi·θi)
其中，Qi、qi、δi和θi分别为最新一次主动再生间隔内柴油发动机第i次循环时的实际总油耗量、循环喷油量、工况修正因子和温度修正因子，Qcr为设定的总油耗量临界值，qcl为柴油发动机运行工况与当前运行工况相同，且处于洁净状态下的循环喷油量；
实时判断是否满足以下任一条件：
循环喷油量增长率大于第一阈值；
实际总油耗量增长率大于第二阈值；
修正总油耗量大于第三阈值；
若是，则启动DPF的主动再生过程，否则不启动DPF的主动再生过程；
从油耗量的角度对DPF主动再生进行控制，根据不同工况下每单位燃油所产生颗粒物的不同及排温差异，计算修正总油耗量，提高了DPF主动再生时机把控精度，避免了非稳态工况波动对于测量结果的影响，提出了循环喷油量增长率和总油耗量增长率相结合的判断方式，提高了DPF主动再生系统的稳定性，降低了偶发因素对于DPF再生触发过程的影响，有效减少DPF过早再生或过晚再生发生的概率，改进了DPF再生效果，提升了柴油发动机的经济性和动力性。
工况修正因子和温度修正因子的确定过程包括：
确定车辆工况状态，车辆工况状态分为起动工况状态、怠速工况状态和运行工况状态；
当车辆工况状态为起动工况状态时，工况修正因子为β1，温度修正因子为θ1；
当车辆工况状态为怠速工况状态时，工况修正因子为β2，温度修正因子为θ2；
当车辆工况状态为运行工况状态时，通过强度判断步骤确定工况修正因子和温度修正因子。
车辆工况状态的确定过程包括：
获取柴油发动机的转速、档位以及离合器状态；
当柴油发动机转速低于500r/min时，判定车辆工况状态为起动工况状态；
当柴油发动机的档位处于空挡、离合器踏板未踩下且柴油发动机转速处于500～800r/min时，判定车辆工况状态为怠速工况状态；
当车辆工况状态不符合起动工况状态和怠速工况状态的判定条件时，判定车辆工况状态为运行工况状态。
强度判断步骤包括：
获取柴油发动机的转速和负荷；
由小到大划分小转速、中转速和大转速对应的转速区间以及小负荷、中负荷和大负荷对应的负荷区间；
当柴油发动机处于小转速和小负荷时，工况修正因子为β3，温度修正因子为θ3；
当柴油发动机处于小转速和中负荷时，工况修正因子为β4，温度修正因子为θ4；
当柴油发动机处于小转速和大负荷时，工况修正因子为β5，温度修正因子为θ5；
当柴油发动机处于中转速和小负荷时，工况修正因子为β6，温度修正因子为θ6；
当柴油发动机处于中转速和中负荷时，工况修正因子为β7，温度修正因子为θ7；
当柴油发动机处于中转速和大负荷时，工况修正因子为β8，温度修正因子为θ8；
当柴油发动机处于大转速和小负荷时，工况修正因子为β9，温度修正因子为θ9；
当柴油发动机处于大转速和中负荷时，工况修正因子为β10，温度修正因子为θ10；
当柴油发动机处于大转速和大负荷时，工况修正因子为β11，温度修正因子为θ11。
通过以下标定公式标定β1～β11以及θ1～θ11：
其中，i＝1,2…11，ep为βi对应工况状态下的颗粒物排放量，epst为额定工况下颗粒物排放量；为θi对应工况状态下的颗粒物原机排放量，es1和es2分别标定过程中循环开始前和循环结束后的DPF累碳量。
车辆DPF主动再生触发控制方法基于车辆DPF主动再生触发控制装置实现，车辆DPF主动再生触发控制装置包括GPF前温度传感器、扭矩传感器、曲轴位置传感器和位置传感器，GPF前温度传感器用于确定GPF前入口处温度，扭矩传感器用于确定柴油发动机负荷大小，曲轴位置传感器用于确定柴油发动机转速大小，位置传感用于检测油门踏板、离合器踏板和刹车制动踏板开度。
实施例2
一种车辆DPF主动再生触发控制系统，包括工况修正模块和触发控制模块；
工况修正模块，用于根据柴油发动机的当前运行工况确定工况修正因子和温度修正因子；
触发控制模块包括计算单元和触发单元；
计算单元根据温度修正因子和工况修正因子实时采集柴油发动机的循环喷油量，实时计算实际总油耗量增长率ηQ、修正总油耗量Qre和循环喷油量增长率ηq，计算公式为：
Qi＝∑qi
Qre＝∑(qi·δi·θi)
其中，Qi、qi、δi和θi分别为最新一次主动再生间隔内柴油发动机第i次循环时的实际总油耗量、循环喷油量、工况修正因子和温度修正因子，Qcr为设定的总油耗量临界值，qcl为柴油发动机运行工况与当前运行工况相同，且处于洁净状态下的循环喷油量；
触发单元实时判断是否满足以下任一条件：
循环喷油量增长率大于第一阈值；
实际总油耗量增长率大于第二阈值；
修正总油耗量大于第三阈值；
若是，则启动DPF的主动再生过程，否则不启动DPF的主动再生过程；
从油耗量的角度对DPF主动再生进行控制，根据不同工况下每单位燃油所产生颗粒物的不同及排温差异，计算修正总油耗量，提高了DPF主动再生时机把控精度，避免了非稳态工况波动对于测量结果的影响，提出了循环喷油量增长率和总油耗量增长率相结合的判断方式，提高了DPF主动再生系统的稳定性，降低了偶发因素对于DPF再生触发过程的影响，有效减少DPF过早再生或过晚再生发生的概率，改进了DPF再生效果，提升了柴油发动机的经济性和动力性。
工况修正因子和温度修正因子的确定过程包括：
工况修正模块确定车辆工况状态，车辆工况状态分为起动工况状态、怠速工况状态和运行工况状态；
当车辆工况状态为起动工况状态时，工况修正因子为β1，温度修正因子为θ1；
当车辆工况状态为怠速工况状态时，工况修正因子为β2，温度修正因子为θ2；
当车辆工况状态为运行工况状态时，通过强度判断步骤确定工况修正因子和温度修正因子。
车辆工况状态的确定过程包括：
工况修正模块获取柴油发动机的转速、档位以及离合器状态；
当柴油发动机转速低于500r/min时，工况修正模块判定车辆工况状态为起动工况状态；
当柴油发动机的档位处于空挡、离合器踏板未踩下且柴油发动机转速处于500～800r/min时，工况修正模块判定车辆工况状态为怠速工况状态；
当车辆工况状态不符合起动工况状态和怠速工况状态的判定条件时，工况修正模块判定车辆工况状态为运行工况状态。
强度判断步骤包括：
工况修正模块获取柴油发动机的转速和负荷；
由小到大划分小转速、中转速和大转速对应的转速区间以及小负荷、中负荷和大负荷对应的负荷区间；
当柴油发动机处于小转速和小负荷时，工况修正因子为β3，温度修正因子为θ3；
当柴油发动机处于小转速和中负荷时，工况修正因子为β4，温度修正因子为θ4；
当柴油发动机处于小转速和大负荷时，工况修正因子为β5，温度修正因子为θ5；
当柴油发动机处于中转速和小负荷时，工况修正因子为β6，温度修正因子为θ6；
当柴油发动机处于中转速和中负荷时，工况修正因子为β7，温度修正因子为θ7；
当柴油发动机处于中转速和大负荷时，工况修正因子为β8，温度修正因子为θ8；
当柴油发动机处于大转速和小负荷时，工况修正因子为β9，温度修正因子为θ9；
当柴油发动机处于大转速和中负荷时，工况修正因子为β10，温度修正因子为θ10；
当柴油发动机处于大转速和大负荷时，工况修正因子为β11，温度修正因子为θ11。
还包括修正标定模块，修正标定模块通过以下标定公式标定β1～β11以及θ1～θ11：
其中，i＝1,2…11，ep为βi对应工况状态下的颗粒物排放量，epst为额定工况下颗粒物排放量；为θi对应工况状态下的颗粒物原机排放量，es1和es2分别标定过程中循环开始前和循环结束后的DPF累碳量。
车辆DPF主动再生触发控制系统基于车辆DPF主动再生触发控制装置实现，车辆DPF主动再生触发控制装置包括GPF前温度传感器、扭矩传感器、曲轴位置传感器和位置传感器，GPF前温度传感器用于确定GPF前入口处温度，扭矩传感器用于确定柴油发动机负荷大小，曲轴位置传感器用于确定柴油发动机转速大小，位置传感用于检测油门踏板、离合器踏板和刹车制动踏板开度。
实施例1和实施例2提出了一种车辆DPF主动再生触发控制方法及系统，提高了对于DPF主动再生时机的精确度，改进了DPF的再生效果，提高了柴油发动机的经济性和动力性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
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