一种排气系统、方法及装置
技术领域
本申请涉及柴油机技术领域，特别是涉及一种排气系统、方法及装置。
背景技术
随着国家汽车排放法规的升级，关于汽车尾气的排放要求越来越苛刻，柴油颗粒过滤器(Diesel Particulate Filter，DPF)成为国六柴油机尾气后处理技术的必备件之一；DPF是安装在柴油车排气系统中，用于过滤柴油机尾气中颗粒物的装置，DPF在过滤颗粒物的过程中，其所过滤出来的颗粒物会沉积在其过滤装置中，随着颗粒物的逐渐增加过滤装置将被渐渐堵塞，进而对DPF的转换效率产生影响，为了保证DPF能够持续有效地过滤颗粒物，需要对DPF进行再生处理，以使DPF能够恢复原有的转换效率。
在极端环境如低温、高海拔等环境下，柴油机在起动阶段，喷油器的雾化效果较差，喷进燃烧室中的柴油无法完全燃烧，没有完全燃烧的柴油小液滴会从燃烧室的排气门随废气排出至排气系统中，若连续起动多次均无法成功，大量未燃烧的柴油小液滴将积攒在排气系统中的氧化催化剂(Diesel Oxidation Catalyst，DOC)和DPF中。
柴油机起动成功后，如果此时直接对DPF进行再生处理，即直接向排气管内喷射柴油，使得柴油在DOC上氧化放热将DPF内部的碳颗粒烧掉，恢复DPF的转换效率，DPF中积攒的柴油将迅速燃烧，这时DPF的再生温度无法控制，DPF的再生温度较高将使得DPF受损，严重的话甚至会将DPF烧毁。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一排气控制系统，能够保证DPF中不积攒柴油，进而保证对DPF进行再生处理时不对DPF造成损坏。
本申请实施例公开了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种排气控制系统，所述排气控制系统包括：电子控制单元ECU、排气管、油气分离器、氧化催化剂DOC和柴油颗粒过滤器DPF；
所述油气分离器的进气口通过第一连接管与所述排气管相连，所述油气分离器的出气口通过第二连接管与所述排气管相连；
所述第一连接管中设置有第一阀门，所述第一阀门用于在所述ECU的控制下，控制所述排气管与所述油气分离器的进气口之间的连通关系；
所述DOC的进气口与所述排气管相连，且在所述DOC的进气口与所述排气管之间设置第二阀门，所述第二阀门用于在所述ECU的控制下，控制所述排气管与所述DOC的进气口之间的连通关系；
所述第一连接管与所述排气管的连通口在所述第二阀门之前，所述第二连接管与所述排气管的连通口在所述第二阀门之后；
所述DOC的出气口与所述DPF的进气口相连。
可选的，所述排气控制系统还包括：碳氢喷嘴；
所述碳氢喷嘴与所述排气管的进气端相连；所述碳氢喷嘴用于在对所述DPF进行再生处理时，向所述排气管内喷射柴油。
可选的，所述排气控制系统还包括：选择性催化还原剂SCR；
所述SCR的进气口与所述DPF的出气口相连。
第二方面，本申请实施例提供了一种排气控制方法，应用于上述第一方面提供的所述排气控制系统，所述方法包括：
ECU获取当前环境温度和发动机水温；
当所述当前环境温度和所述发动机水温均低于第一预设温度时，所述ECU控制第一阀门打开，第二阀门关闭，以使排放至排气管中的尾气进入油气分离器，将经所述油气分离器处理后的尾气排放至DOC；
ECU检测车辆怠速运行时间或车辆油门踏板开度；
当所述车辆怠速运行时间超过所述预设时间，或所述车辆油门踏板开度大于0时，所述ECU控制所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开，以使排放至所述排气管中的尾气直接进入所述DOC。
可选的，当所述ECU检测到需要对所述DPF进行再生处理时，所述方法还包括：
检测所述DOC当前温度；
当所述DOC当前温度大于预设温度，所述ECU根据所述DOC当前温度控制所述第一阀门的开度，以使排放至排气管中的尾气进入所述油气分离器，利用尾气的高温蒸发所述油气分离器中的柴油。
可选的，所述方法还包括：
当所述第一阀门的开度达到最大，且所述ECU检测所述DPF的温度呈下降趋势，控制碳氢喷嘴喷油，以对所述DPF进行再生处理。
第三方面，本申请实施例提供了一种排气控制装置，应用于ECU，所述装置包括：
获取模块，用于获取当前环境温度和发动机水温；
控制模块，用于当所述当前环境温度和所述发动机水温均低于第一预设温度时，控制第一阀门打开，第二阀门关闭，以使排放至排气管中的尾气进入油气分离器，将经所述油气分离器处理后的尾气排放至DOC；
检测模块，用于检测车辆怠速运行时间或车辆油门踏板开度；
控制模块，还用于当所述车辆怠速运行时间超过所述预设时间，或所述车辆油门踏板开度大于0时，控制所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开，以使排放至所述排气管中的尾气直接进入所述DOC。
可选的，当所述ECU检测到需要对所述DPF进行再生处理时；
所述检测模块，还用于检测所述DOC当前温度；
所述控制模块，还用于当所述DOC当前温度大于预设温度，根据所述DOC当前温度控制所述第一阀门的开度，以使排放至排气管中的尾气进入所述油气分离器，利用尾气的高温蒸发所述油气分离器中的柴油。
可选的，所述控制模块，还用于当所述第一阀门的开度达到最大，且所述DPF的温度呈下降趋势，控制碳氢喷嘴喷油，以对所述DPF进行再生处理。
由上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种排气控制系统，该系统包括有ECU、排气管、油气分离器、DOC和DPF，其中，油气分离器的进气口通过第一连接管与排气管相连，油气分离器的出气口通过第二连接管与排气管相连；第一连接管中设置有第一阀门，该第一阀门用于在ECU的控制下，控制排气管与油气分离器的进气口之间的连通关系；DOC的进气口与排气管相连，且在DOC的进气口与排气管之间设置有第二阀门，该第二阀门用于在ECU的控制下，控制排气管与DOC的进气口之间的连通关系；第一连接管与排气管的连通口在第二阀门之前，第二连接管与排气管的连通口在第二阀门之后，该DOC出气口与DPF的进气口相连。
柴油机在极端环境中启动时，上述排气控制系统可以在ECU的控制下，开通第一阀门，关断第二阀门，从而使得混合有柴油小液滴尾气进入油气分离器，利用该油气分离器将尾气中的柴油分离出来，进而保证柴油不会随尾气进入DPF，由此在对DPF进行再生处理时，DPF的再生温度能够处于在控制之中，不对DPF造成任何损害。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种排气控制系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种排气控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种排气控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请针对现有技术存在的技术问题，提供了一种排气控制系统，其能够保证在极端环境下起动柴油机时，不造成DPF中柴油的积攒，进而保证对DPF进行再生处理时不对DPF造成损坏。
下面先对本申请提供的排气控制系统做整体性介绍：
本申请提供的排气控制系统包括：电子控制单元ECU、排气管、油气分离器、氧化催化剂DOC和柴油颗粒过滤器DPF；其中，油气分离器的进气口通过第一连接管与排气管相连，油气分离器的出气口通过第二连接管与排气管相连；上述第一连接管中设置有第一阀门，该第一阀门用于在ECU的控制下，控制该排气管与油气分离器的进气口之间的连通关系；DOC的进气口与排气管相连，且在DOC的进气口与排气管之间设置有第二阀门，该第二阀门用于在ECU的控制下，控制排气管与DOC的进气口之间的连通关系；第一连接管与排气管的连通口在第二阀门之前，第二连接管与排气管的连通口在第二阀门之后；DOC的出气口与DPF的进气口相连接。
柴油机在极端环境中启动时，上述排气控制系统在ECU的控制下，开通第一阀门，关断第二阀门，从而使得混合有柴油小液滴的尾气先进入油气分离器，利用该油气分离器将尾气中的柴油分离出来，避免混合有柴油小液滴的尾气直接进入DPF，由此在对DPF进行再生处理时，DPF的再生温度能够处于控制之中，不对DPF造成损害。
下面以实施例的方式对本申请提供的排气控制系统进行介绍：
参见图1，图1为本申请实施例提供的排气控制系统的结构示意图。如图1所示，该排气控制系统包括：
ECU101、排气管102、油气分离器103、DOC104和DPF105；
油气分离器103的进气口通过第一连接管106与排气管102相连，该油气分离器103的出气口通过第二连接管107与排气管102相连。
其中，第一连接管106中设置有第一阀门108，该第一阀门108与ECU101之间电连接，受ECU101的控制，第一阀门108在ECU101的控制下，控制排气管102与油气分离器103的进气口之间的连通关系。也就是说，第一阀门108受ECU101的控制，可以控制排气管102与油气分离器103是否连通，即控制排气管102中的流动的尾气是否可以进入油气分离器103，第一阀门108开通，排气管102中流动的尾气进入油气分离器103，第一阀门108关断，排气管102中流动的尾气无法进入油气分离器103。
DOC104的进气口与排气管102相连，且在DOC104的进气口与排气管102之间设置有第二阀门109，该第二阀门109与ECU101之间电连接，受ECU101的控制，第二阀门109在ECU101的控制下，控制排气管102与DOC的进气口之间的连通关系。也就是说，第二阀门109受ECU101的控制，可以控制排气管102与DOC是否连通，即控制排气管102中流动的尾气是否可以进入DOC104，第二阀门109开通，排气管102中流动的尾气进入DOC104，第二阀门109关断，排气管102中流动的尾气无法进入DOC104。
如图1所示，第一连接管106与排气管102的连通口在第二阀门109之前，即第一连接管106与排气管102的连通口更接近排气管102的进气口；第二连接管107与排气管102的连通口在第二阀门109之后，即第二连接管107与排气管102的连通口更接近DOC的进气口。
DOC104的出气口与DPF105的进气口相连，进入DOC104的尾气，经DOC104氧化催化处理后，直接进入DPF105，由DPF105对尾气中的颗粒物进行过滤处理。
需要说明的是，当柴油机在极端环境中启动时，ECU101为了防止携带有柴油小液滴的尾气直接通过DOC104进入DPF105，ECU101可以控制第一阀门108开通，第二阀门109关断，即使得携带有柴油小液滴的尾气进入油气分离器103，同时避免携带有柴油小液滴的尾气进入DOC104，由此，利用油气分离器103过滤掉尾气中的柴油小液滴，避免了柴油小液滴随尾气进入DOC104和DPF105。
此外，该排气控制系统中还可以包括碳氢喷嘴(HC喷嘴)110，该HC喷嘴110与排气管102的进气口相连，在需要对DPF进行再生处理时，HC喷嘴在ECU101的控制下，向排气管102中喷射柴油。
需要说明的是，HC喷嘴110向排气管102中喷射柴油的过程中，ECU101需要控制第一阀门108关断，第二阀门109开通，从而使得HC喷嘴喷射的柴油能够直接进入到DOC104，柴油在DOC104上氧化放热，从而使得DPF内部的碳颗粒被烧掉，实现对DPF的再生处理。
此外，该排气控制系统中还包括选择性催化还原剂(Selective CatalyticReduction，SCR)111，该SCR111的进气口与DPF的出气口相连，SCR111能够有选择地与尾气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
当柴油机在极端环境中启动时，上述排气控制系统在ECU的控制下，开通第一阀门，关断第二阀门，从而使得混合有柴油小液滴的尾气先进入油气分离器，利用该油气分离器将尾气中的柴油分离出来，由此避免混合有柴油小液滴的尾气直接进入DPF，进而，对DPF进行再生处理时，DPF的再生温度能够始终处于控制之中，避免对DPF造成损害。
针对上述本申请实施例提供的排气控制系统，本申请实施例还提供了一种排气控制方法，该排气控制方法应用于上述排气控制系统。参见图2，图2为本申请实施例提供的排气控制方法的流程示意图，如图2所示，该排气控制方法包括：
步骤201：ECU获取当前环境温度和发动机水温。
ECU与设置于柴油机上的温度传感器以及设置于发动机内部的温度传感器通信，获取各温度传感器检测到的温度，即获取柴油机所处的当前环境温度和发动机水温，以便后续根据所获取的当前环境温度和发动机水温确定柴油机当前是否处于极端环境中。
步骤202：当所述当前环境温度和发动机水温均低于第一预设温度时，所述ECU控制第一阀门打开，第二阀门关闭，以使排放至排气管中的尾气进入油气分离器，将经所述油气分离器处理后的尾气排放至DOC。
ECU获取到当前环境温度和发动机水温后，判断当前环境温度和发动机水温是否低于第一预设温度，在当前环境温度和发动机水温均低于第一预设温度的情况下，确定柴油机当前处于极端环境，在这种情况下起动柴油机，喷油器的雾化效果较差，喷进燃烧室内的柴油无法完全燃烧，没有完全燃烧的柴油小液滴将进一步从燃烧室的排气门随尾气排出至排气系统，进入DPF中。
为了防止未完全燃烧的柴油小液滴随尾气排放至DPF中，ECU在检测出当前环境温度和发动机水温均低于第一预设温度时，控制第一阀门打开，第二阀门关闭，即控制排气管与油气分离器的进气口之间连通，排气管与DOC的进气口之间关断，从而使得排放至排气管中的尾气进入油气分离器，利用油气分离器过滤尾气中的柴油小液滴，经油气分离器过滤后的尾气经第二连接管重新回到排气管，并随尾气进入DOC和DPF，此时经油气分离器过滤后的尾气中不再携带柴油小液滴，由此柴油小液滴不会随尾气进入DPF，即有效地防止柴油小液滴进入DPF中。
应理解，上述第一预设温度可以根据实际情况进行设定，通常可以设定为-30℃，当然也可以将该第一预设温度设置为其他温度值，在此不对该第一预设温度的具体数值做任何限定。
步骤203：ECU检测车辆怠速运行时间或车辆油门踏板开度。
ECU控制第一阀门打开、第二阀门关闭后，实时地检测车辆怠速运行时间或车辆油门踏板开度，以根据车辆怠速运行时间来判断是否充分热车，或，根据车辆油门踏板的开度来判断驾驶员是否存在驾车意图。
步骤204：当所述车辆怠速运行时间超过所述预设时间，或所述车辆油门踏板开度大于0时，所述ECU控制所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开，以使排放至所述排气管中的尾气直接进入所述DOC。
ECU检测车辆怠速运行时间或车辆油门踏板开度，并进一步判断车辆怠速时间是否超过预设时间，或，车辆油门踏板开度是否大于0；若检测到车辆怠速运行时间超过预设时间，则确定此时已充分热车，喷油器已能够达到正常的雾化效果，尾气中不再存在柴油小液滴；若车辆油门踏板开度大于0，则确定此时驾驶员已产生驾车意图，准备驾车。
应理解，上述预设时间可以根据实际情况进行设定，通常可以将其设置为5min或10min，当然，也可以将其设置为其他时间段，在此不对该预设时间做具体限定。
当确定车辆怠速运行时间超过预设时间，和/或，当车辆油门踏板开度大于0时，ECU控制第一阀门关闭，第二阀门打开，即关断排气管与油气分离器的进气口之间的连通关系，直接打开排气管与DOC的进气口之间的连通关系，从而使得尾气直接通过排气管流入DOC中，利用排气系统对尾气进行正常的处理并排放。
当ECU检测到需要对DPF进行再生处理时，例如，需要对DPF进行驻车再生或行车再生时，ECU可以进一步利用设置于DOC前端的温度传感器检测DOC当前温度，判断DOC当前温度是否满足预设温度，该预设温度为能够催化氧化柴油的温度，若DOC当前温度满足该预设温度，即DOC当前温度大于该预设温度，则ECU根据DOC当前温度对第一阀门的开度进行控制，即根据DOC当前温度控制第一阀门开度的大小，使得排放至排气管中的尾气经第一阀门适量地进入油气分离器，以使油气分离器中残余的柴油在高温尾气的作用下蒸发，并从油气分离器的出气口进入排气管，进而进入DOC中。
在上述过程中，ECU通过控制第一阀门的开度的大小，来控制蒸发出的柴油量，进而保证DPF的再生温度处于合理的范围内。
可选的，在上述过程中，ECU还可以根据在DOC前端设置的温度传感器，获取DOC当前温度，进而根据DOC当前温度对第二阀门的开度进行控制，即使得排气管中的高温尾气能够被合理地分配，一部分直接通过排气管进入DOC，一部分流入油气分离器，利用自身的高温蒸发油气分离器中残余的柴油。
在上述过程中，ECU实时通过设置于DPF前端的温度传感器获取DPF的温度，当第一阀门的开度达到最大，且ECU检测到DPF的温度呈下降趋势时，说明此时油气分离器中的柴油已被蒸发耗尽，即油气分离器中已不存在剩余的柴油，此时ECU控制HC喷嘴开始向排气管内喷射柴油，从而实现对DPF的再生处理。
在上述排气控制方法中，ECU获取当前环境温度和发动机水温，在当前环境温度和发动机水温均低于第一预设温度的情况下，ECU控制图1中的第一阀门打开，第二阀门关闭，使得排放至排气管中的尾气进入油气分离器，将经油气分离器处理后的尾气排放至DOC；ECU进一步检测车辆怠速运行时间和/或车辆油门踏板开度，当车辆怠速运行时间超过预设时间，和/或，车辆油门踏板开度大于0时，ECU控制第一阀门关闭，第二阀门打开，以使排放至排气管中的尾气直接进入DOC。当柴油机在极端环境中启动时，上述排气控制方法使得混合有柴油小液滴的尾气先进入油气分离器，利用该油气分离器将尾气中的柴油小液滴分离出来，从而有效地避免混合有柴油小液滴的尾气直接进入DPF，进而，对DPF进行再生处理时，DPF的再生温度能够始终处于控制之中，避免了对DPF造成损害。
针对上文所提供的排气控制方法，本申请实施例还提供了一种排气控制装置，该排气控制装置应用于ECU，以便上文的排气控制方法在实际应用中实施。
参见图3，图3为本申请实施例提供的排气控制装置的结构示意图。如图3所述，该装置包括：
获取模块301，用于获取当前环境温度和发动机水温；
控制模块302，用于当所述当前环境温度和所述发动机水温均低于第一预设温度时，控制第一阀门打开，第二阀门关闭，以使排放至排气管中的尾气进入油气分离器，将经所述油气分离器处理后的尾气排放至DOC；
检测模块303，用于检测车辆怠速运行时间或车辆油门踏板开度；
控制模块304，还用于当所述车辆怠速运行时间超过所述预设时间，或所述车辆油门踏板开度大于0时，控制所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开，以使排放至所述排气管中的尾气直接进入所述DOC。
可选的，当所述ECU检测到需要对所述DPF进行再生处理时；
所述检测模块，还用于检测所述DOC当前温度；
所述控制模块，还用于当所述DOC当前温度大于预设温度，根据所述DOC当前温度控制所述第一阀门的开度，以使排放至排气管中的尾气进入所述油气分离器，利用尾气的高温蒸发所述油气分离器中的柴油。
可选的，所述控制模块，还用于当所述第一阀门的开度达到最大，且所述DPF的温度呈下降趋势，控制碳氢喷嘴喷油，以对所述DPF进行再生处理。
在上述排气控制装置中，获取模块获取当前环境温度和发动机水温，在当前环境温度和发动机水温均低于第一预设温度的情况下，控制模块控制图1中的第一阀门打开，第二阀门关闭，使得排放至排气管中的尾气进入油气分离器，将经油气分离器处理后的尾气排放至DOC；检测模块检测车辆怠速运行时间和/或车辆油门踏板开度，当车辆怠速运行时间超过预设时间，或车辆油门踏板开度大于0时，控制模块控制第一阀门关闭，第二阀门打开，以使排放至排气管中的尾气直接进入DOC。当柴油机在极端环境中启动时，上述排气控制装置使得混合有柴油小液滴的尾气先进入油气分离器，利用该油气分离器将尾气中的柴油小液滴分离出来，从而有效地避免混合有柴油小液滴的尾气直接进入DPF，进而，对DPF进行再生处理时，DPF的再生温度能够始终处于控制之中，避免了对DPF造成损害。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
