柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法

摘要

本发明提供一种柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法包括：确定车辆驾驶区域；利用车辆空载DPF进行标定和修正所述驾驶区域内的基于里程碳量；判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零；根据所述基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量；根据实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算并输出相对碳量。根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，能够准确地估算颗粒捕集器的累碳量，估算结果可靠性高，使得DPF及时合理地再生，避免因DPF再生不及时而引起的污染和车辆问题。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆制造技术领域，特别涉及一种柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，柴油车的尾气已经成为大气主要污染源之一，国内柴油的年消耗量已高达1.25亿吨，并以每年5％-6％的速度继续增加，因此，国家对柴油车的尾气排放标准正在不断提高，我国柴油车即将全面正式实施第五阶段排放法规，即我们通常说的国五排放标准，对颗粒物提出了更加严格的要求，所以必须采取更为有效的尾气处理措施。

在尾气排放方面，与汽油车相比，柴油车较大的问题是颗粒污染物，柴油发动机工作产生的尾气中含有颗粒，我们通常称之为PM(Particulate Material)，这些颗粒物的主要成分为纯碳和少量其它化合物，这些污染物会对人的呼吸系统造成较大的直接危害。由于颗粒物的形成是一个比较复杂的过程，受诸多因素影响，比如，进气量、燃油喷射参数(轨压/喷油正时等)、缸内混合(涡轮比/废气再循环率等)及缸内燃烧等，因此，颗粒物的处理也很困难，柴油机较高的PM排放也一直是困扰各大整车厂的难题，随着国家排放法规的加严，PM的限制在国V排放阶段也被列入公告准入标准。

目前，在车辆上加装柴油颗粒过滤器(也即是DPF，Diesel Particulate Filter)是控制柴油机颗粒物排放的有效措施，当尾气流经DPF时，由于尾气中的PM不能穿过DPF孔壁(壁流式)，所以PM被截留在DPF中，废气则通过孔壁排出。DPF捕集尾气中的PM效率极高，可显著减少柴油机的PM排放量，DPF排放后处理技术是目前最有效的PM处理技术，尤其在轻型柴油车上，应用非常广泛。DPF能够高效过滤并收集尾气中的PM，当系统监测到DPF中碳量累积到一定程度时，便触发再生功能，将捕集到的PM燃烧生成二氧化碳并排出。针对轻型柴油车而言，由于车辆底盘结构布置的限制，DPF成为当前主要使用的后处理方案，但由于其再生技术还不是很成熟，也在一定程度上制约了其广泛应用。

关于DPF累碳及再生触发成为发动机管理系统(EMS)电控系统供应商关注的要点，系统计算累碳量的精确程度直接影响DPF再生的时机，再生过早会造成油耗增加，机油稀释倾向加大，再生过晚会导致背压的增大从而影响车辆性能，严重时甚至会造成DPF堵塞，车辆熄火，因此，准确地计算DPF的累碳量非常重要。

目前，DPF累碳计算主要采用基于压差传感器的压差模型和基于发动机原排的碳排放模型，但两者均存在一些不足，难以在任何使用环境下准确估算DPF真实的碳载量，不能及时合理的触发DPF的再生，对DPF处理PM造成影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，包括以下步骤：

确定车辆驾驶区域；

利用车辆空载DPF进行标定和修正所述驾驶区域内的基于里程碳量；

判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零；

根据所述基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量；

根据所述实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算并输出相对碳量。

进一步地，所述确定车辆驾驶区域包括：

检查车辆信号信息合理性；

当所述车辆信号信息满足设定的驾驶区域时，延时一定时间后锁定所述驾驶区域；

当所述车辆信号信息不满足任何设定的驾驶区域时，里程模型计算冻结，模型值保留上一循环计算的累碳量值。

进一步地，所述车辆信号信息包括车速、挡位、发动机转速、DPF入口温度和EGR位置反馈信息中的至少之一。

进一步地，所述利用车辆空载DPF标定和修正所述驾驶区域内的基于里程碳量包括：

利用车辆空载DPF标定所述驾驶区域内的基于里程碳量；

根据环境因素利用DPF修正所述驾驶区域内的基于里程碳量。

进一步地，所述利用车辆空载DPF标定所述驾驶区域内的基于里程碳量包括：

选择空载DPF，得到DPF空载特性；

关闭DPF再生功能；

在所述驾驶区域持续行驶一定里程后对DPF称重；

根据DPF称重测得所述驾驶区域每公里累积的实际碳量，确定所述驾驶区域的里程碳量相关系数。

进一步地，所述根据环境因素利用DPF修正所述驾驶区域内的基于里程碳量包括：

根据环境压力、进气温度和冷却液温度中的至少之一确定环境修正系数；

将所述环境修正系数与所述里程碳量相关系数相乘得到所述基于里程碳量。

进一步地，所述判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零包括：

根据再生时间判定里程模型累碳量值是否清零，当再生时间达到完成DPF再生时间要求时，再生后的里程模型累积的碳量值进行清零；

当再生过程被打断再生时间不符合要求时，里程模型累积的碳量值不进行清零，保留上一循环的计算值。

进一步地，所述根据所述基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量包括：

将所述基于里程碳量乘以当前车速后除以3600得到每个循环增加的累积碳量；

根据所述每个循环增加的累积碳量积分累加后得到整个行驶里程内所述实际碳量。

进一步地，所述根据所述实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算并输出相对碳量包括：根据里程模型计算的所述实际碳量除以DPF碳载量负荷的上限值并乘以DPF有效通道长度百分比，得到所述相对碳量。

进一步地，所述柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法还包括：根据所述相对碳量判定DPF是否再生，所述判定DPF是否再生的方法为根据所述相对碳量的输出值判定是否触发DPF再生，当所述相对碳量的输出值大于100％时，触发DPF再生。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，确定车辆驾驶区域；利用车辆空载DPF进行标定和修正所述驾驶区域内的基于里程碳量；判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零；根据所述基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量；根据实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算并输出相对碳量。根据本发明实施例的上述过程和步骤，能够准确地估算颗粒捕集器的累碳量，估算结果可靠性高，使得DPF及时合理地再生，避免因DPF再生不及时而引起的污染和车辆问题。

附图说明

图1为本发明实施例柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法。

如图1所示，根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，包括以下步骤：

步骤101，确定车辆驾驶区域。

该步骤中，车辆驾驶区域判定阶段需要与车辆故障检查集成在一起，避免因车辆故障对驾驶区域判断的影响，车辆信号合理性的检查是里程模型触发的前提条件，在车辆驾驶区域判定开始之前，先检查车辆的信号信息，比如，车辆的车速、挡位、发动机转速、DPF入口温度和EGR位置反馈信息等，车辆信号信息检查完毕且所有信息都正常之后再开始进行车辆驾驶区域的判定。

在车辆驾驶区域判定过程中，每个驾驶区域的车辆上的信号信息先根据每个驾驶区域的特点进行设定，当车辆驾驶过程中，车辆信号信息满足某个驾驶区域设定的信号信息时，延时一定时间后锁定该驾驶区域；当车辆信号信息不满足任何驾驶区域设定的信号信息时，车辆的里程模型计算冻结，里程模型值保留上一循环计算的值，比如，当输入信号信息出现故障或者发动机处于启动过程中时，车辆的信号信息不满足任何驾驶区域事先设定的信号信息，即可判定驾驶区域不在设定的驾驶区域内，此时车辆里程模型计算冻结，模型值保留上一循环计算的值。

步骤102，利用车辆空载DPF进行标定和修正驾驶区域内的基于里程碳量。

该步骤中，可以先利用车辆空载DPF分别标定驾驶区域内的基于里程碳量，试验前可以使用空载DPF或者再生干净的DPF，得到DPF的空载特性，标定开始之前，应先关闭DPF的再生功能，防止再生对DPF中实际碳量称重的影响，然后驾驶车辆分别在驾驶区域持续行驶一定里程后对DPF称重，最后测得每个驾驶区域每公里累积的实际碳量，确定每个驾驶区域的里程碳量相关系数。

里程模型基础标定是基于理想环境进行的，即平原、常温常压状态，车辆运行在不同的环境下，碳量累积存在一定差异，针对环境因素的影响，里程模型可以引入环境修正模块修正模型的偏差，根据环境因素分别修正每个驾驶区域内的基于里程碳量。可以根据各个驾驶区域的环境因素，比如，环境压力、进气温度和冷却液温度等确定相应的环境修正系数，然后将环境修正系数分别与各个驾驶区域的里程碳量相关系数相乘得到相应驾驶区域的基于里程碳量，也即是在相应驾驶区域车辆行驶单位里程DPF所累积的碳量。

步骤103，判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零。

该步骤中，再生状态判定阶段设定的目的主要是判断当前系统是否处于再生过程，因为再生时DPF内部累积的碳量会迅速减少，这种情况下基于里程模型计算的碳量值将不能真实反应DPF内部碳量的实际情况，因此，需要针对再生后的里程模型值进行清零。可以根据DPF的再生时间来判定里程模型累碳量值是否清零，当DPF的再生时间达到完成DPF再生时间要求时，再生后的里程模型累积的碳量值进行清零；当再生过程被打断再生时间不符合要求时，里程模型累积的碳量值不进行清零，保留上一循环的计算值，比如，DPF再生时车辆突然熄火或者此时系统不满足再生条件退出再生模式等，此时里程模型累积的碳量不进行清零处理，保留上一循环的计算值。

步骤104，根据基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量。

该步骤中，当车辆行驶在某个驾驶区域内时，系统根据车辆信号信息确定车辆行驶区域，同时，计算车辆在该驾驶区域行驶的里程，根据车辆在该驾驶区域行驶的里程和步骤102中修正后获得的该驾驶区域相应的基于里程碳量计算该驾驶区域的实际碳量，当车辆行驶入另一个驾驶区域时，车辆可以根据车辆信号信息确定驾驶区域，然后再根据该驾驶区域的行驶里程数和相应的基于里程碳量，计算该驾驶区域的实际碳量，依此方法，车辆就可以根据不同的车辆信号信息判定驾驶区域，从而分别计算出所经过的各个驾驶区域的实际碳量，将各个驾驶区域的实际碳量累计相加就可以得到车辆在行驶路段的实际碳量。

步骤105，根据实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算并输出相对碳量。

该步骤中，由于不同车型匹配的DPF满载碳载量不同，需要设定DPF满载碳载量的上限值，一般DPF的满载碳载量由DPF载体供应商提供，另外，随着车辆行驶里程的增加，碳量累积会造成DPF载体通道有效容积的缩短，DPF的可载碳量随之降低，综合考虑上述因素，里程模型可以引入相对碳量的概念用于最终触发DPF的再生阈值条件。

可以根据步骤104中通过里程模型计算的实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算相对碳量，里程模型计算的实际碳量除以DPF的满载碳载量与DPF有效通道长度百分比的乘积，即可得到相对碳量。可以根据相对碳量来判定DPF是否再生，可以根据相对碳量的输出值来判定是否触发DPF的再生，当相对碳量的输出值大于100％时，说明DPF中的累积碳量已经超过了DPF的碳载量负荷的上限值，DPF已经不能继续吸收尾气中的碳颗粒，需要触发DPF再生。

根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，在上述实施例的实施过程中，确定车辆驾驶区域；利用车辆空载DPF进行标定和修正驾驶区域内的基于里程碳量；判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零；根据基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量；根据实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算并输出相对碳量。根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，能够准确地估算颗粒捕集器的累碳量，估算结果可靠性高，使得DPF及时合理地再生，避免因DPF再生不及时或不合理而引起的环境污染和车辆问题。

如图2所示，本发明实施例中基于里程估算柴油车颗粒捕集器累碳量的方法，包括以下步骤：

步骤201，确定车辆驾驶区域。

该步骤中，车辆驾驶区域判定阶段需要与车辆故障检查集成在一起，避免因车辆故障对驾驶区域判断的影响，在车辆驾驶区域判定开始之前，应先检查车辆的信号信息是否正常，比如，检查车辆的车速、挡位、发动机转速、DPF入口温度和EGR位置反馈信息等，车辆信号信息检查完毕且所有信号信息都正常之后再开始进行车辆驾驶区域的判定。

车辆驾驶区域通常有城市、郊区、高速、山区高原和村落等，在车辆驾驶区域判定过程中，可以根据每个驾驶区域的特点事先设定相应驾驶区域的车辆上的信号信息，当车辆驾驶过程中，车辆信号信息满足某个驾驶区域设定的信号信息时，判定车辆正行驶在该驾驶区域，为了避免驾驶工况在各个驾驶区域频繁切换影响里程模型的计算，系统可以设计驾驶区域判定延时触发功能，当驾驶工况条件满足设定的区域时，需经过延时处理后才进行驾驶区域锁定，但退出该驾驶区域时不需要进行延时，直接退出即可。

当车辆信号信息不满足任何驾驶区域设定的信号信息时，说明车辆没有行驶在事先设定的驾驶区域内，车辆的里程模型计算冻结，里程模型值保留上一循环计算的值，如果系统判定当前车辆不属于任何一个驾驶区域，那么里程模型可以返回一个缺省值区域，定义为0区，比如，当输入信号信息出现故障或者发动机处于启动过程中时，车辆的信号信息不满足任何驾驶区域事先设定的信号信息，可以判定车辆不在设定的驾驶区域内，即可判定驾驶区域处于0区，此时车辆里程模型计算冻结，模型值保留上一循环计算的值。根据里程累积的速度，里程模型中驾驶区域识别优先级可以按车速递减，0区优先级最低。

步骤202，利用车辆空载DPF进行标定驾驶区域内的基于里程碳量。

该步骤中，标定前可以使用空载DPF或者再生干净的DPF获得DPF的空载特性，标定时先关闭DPF的再生功能，防止再生对DPF中实际碳量的影响，然后驾驶车辆分别在驾驶区域持续行驶一定里程后对DPF称重，行驶的里程数不应过少，行驶过程中应正常行驶和操作，避免因反常操作增大偏差，然后根据DPF中实际碳量和行驶里程数分别测得每个驾驶区域每公里累积的实际碳量，从而确定每个驾驶区域的里程碳量相关系数。

步骤203，根据环境因素利用DPF修正驾驶区域内的基于里程碳量。

该步骤中，里程模型基础标定是基于理想环境进行的，即平原、常温常压状态，而具体的行驶区域有些比较复杂，比如高原、山区或者交通拥堵区域等，车辆的行驶过程变化较多，周围环境也不断地发生着变化，比如温度、压力和海拔等，都影响着车辆DPF的碳量累积，导致DPF碳量累积存在一定差异，针对环境因素的影响，里程模型引入环境修正模块修正模型的偏差，环境因素变量可以包括环境压力、环境温度、行驶速度、行驶的进气温度和冷却液温度等中的至少一个，研究不同的环境因素对DPF的影响，根据环境因素中的至少一个变量获得相应的环境修正系数，将相应的环境修正系数分别乘到不同驾驶区域的里程碳量相关系数上即可获得不同驾驶区域修正后的基于里程碳量，用于最终碳量的计算。

步骤204，判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零。

该步骤中，根据再生时间判定里程模型是否清零，当再生时间达到完成DPF再生时间要求时，再生后的里程模型累积的碳量值进行清零；当再生过程因车辆熄火、再生异常、系统错误等因素被打断，再生时间不符合要求时，里程模型累积的碳量值不进行清零，保留上一循环的累碳量计算值。

因此，当系统进入再生且经过一段时间再生，这个再生时间需要进行标定，用于判断里程模型是否清零的参考标准，时间标定要尽量保守，防止里程模型不清零导致频繁再生，因为如果进入里程模型触发再生，再生被中断而里程不清零，那么再次启动车辆时会立即进入再生，这样频繁的触发再生容易造成机油稀释。

步骤205，根据基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量。

该步骤中，根据步骤203中不同驾驶区域的修正后的基于里程碳量和相应驾驶区域行驶里程可以计算该行驶区域的实际碳量，分别将每个驾驶区域的基于里程碳量乘以该驾驶区域的里程数即可获得该行驶区域的实际碳量，再将每个驾驶区域的实际碳量相加即可获得整个驾驶区域的实际碳量。

整个行驶里程的实际碳量也可以通过如下方法计算，基于里程碳量的单位可以是g/km，每个驾驶区域的基于里程碳量乘以该驾驶区域的车速后除以3600即得出每个循环增加的累积碳量，单位是g，积分累加后可以获得该驾驶区域整个行驶里程内的实际碳量。

步骤206，根据实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算相对碳量。

该步骤中，由于不同车型匹配的DPF碳载量负荷的上限值不同，随着车辆行驶里程的增加，碳量累积会造成DPF载体通道有效容积缩短，可以根据步骤205中的实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算相对碳量，实际碳量除以DPF碳载量负荷的上限值与DPF有效通道长度百分比的乘积，即可得到相对碳量。

步骤207，输出相对碳量并根据相对碳量确定DPF是否再生。

可以根据步骤206中获得的相对碳量来判定DPF是否再生，根据相对碳量的输出值来判定是否触发DPF的再生，当相对碳量的输出值大于100％时，说明DPF中的累积碳量已经超过了DPF的满载碳载量，此时，系统会触发DPF再生，达到DPF的再生时间要求之后，系统完成DPF的再生，此时，再生后的里程模型累积的碳量值进行清零。

根据上述实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，通过上述实施例中的过程和方法，将整个行驶过程划分为多个不同的驾驶区域，分别计算每个驾驶区域的累积碳量，进而计算整个行驶过程的实际碳量，研究探索基于整车实际道路行驶里程的计算控制策略，进一步提高车辆DPF碳载量估算精度，为及时合理的触发系统再生提供技术支持，为DPF的性能优化提供改进方向，减少因DPF的系统性能不足带来的环境污染或车辆问题。

根据本发明实施例的柴油车颗粒捕集器累碳量估算方法，在上述实施例的实施过程中，确定车辆驾驶区域；利用车辆空载DPF进行标定驾驶区域内的基于里程碳量；根据环境因素利用DPF修正驾驶区域内的基于里程碳量；判断车辆的当前DPF再生系统是否处于再生过程，并且对再生后的里程模型累碳量值进行清零；根据基于里程碳量和行驶里程计算实际碳量；根据实际碳量和DPF碳载量负荷的上限值计算相对碳量；输出相对碳量并根据相对碳量确定DPF是否再生。能够准确地估算颗粒捕集器的累碳量，估算结果可靠性高，使得DPF及时合理地再生，避免因DPF再生不及时或不合理而引起的环境污染和车辆问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。