一种颗粒捕集装置再生系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种颗粒捕集装置再生系统及其控制方法。
背景技术
随着排放和油耗法规的日趋严格，节能减排已成为当今汽车发动机发展的首要目标。为满足颗粒物排放法规的要求，颗粒捕集装置已成为很多主流的排放后处理装置之一。
现有的颗粒捕集装置再生系统及其控制方式可分为被动再生和主动再生两种。其中，被动再生指不借助外界操作，在车辆行驶的减速断油等工况下颗粒捕集装置自动达到再生条件。主动再生指通过改变汽油机控制策略等外界操作提高颗粒捕集装置中氧气含量和温度，使颗粒物氧化再生。现有的减速断油方式的被动再生的缺点为，无法主动识别及响应再生需求，只有在整车处于减速状态时才能触发颗粒捕集装置再生，颗粒捕集装置存在堵塞风险，缩短颗粒捕集器的使用寿命。而目前的主动再生主要有两种。一种是采用高压空气罐泵入新鲜空气或进气引流至颗粒捕集装置的方式，达到二次泵气的效果，进而提高排气中的含氧量，促进再生。而这种方法需要额外布置空气罐和管路，增加了结构布置难度，在整车上很难采用。另一种是采用电加热提高排气温度，而对于传统动力车而言，普通电瓶无法提供高压电流支持电加热器工作，此方法只适合用于混动车；而在混合动力车中，其需要通过驱动电机制动发电来支持电加热器加热工作，而驱动电机制动发电则会增加发动机的油耗，故电加热器的耗电会增加发动机的油耗，不利于整车经济性。
因此，亟需提供一种颗粒捕集装置再生系统及其控制方法，其具有省油、且能够在满足整车动力需求的前提下，实现颗粒捕集装置的主动再生的优点。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种颗粒捕集装置再生系统，其具有省油的优点、且能够在满足整车动力需求的前提下，实现颗粒捕集装置的主动再生。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种颗粒捕集装置再生系统，包括：
发动机，包括喷油机构和多个气缸，各所述气缸的进气口与进气管路连通，且排气口与排气管路连通；所述喷油机构包括多个与各所述气缸一一对应设置的喷嘴，各所述喷嘴分别用于向对应的所述气缸中喷油；
颗粒捕集装置，设置于所述排气管路上；
ECU和整车控制器，所述ECU分别与所述颗粒捕集装置及整车控制器信号连接，且与所述喷油机构控制连接，所述ECU能根据接收的所述颗粒捕集装置的前后压差△P以及整车控制器发送的整车信号，可选择地控制部分所述喷嘴停止喷油，且能提高剩余的所述喷嘴的喷油量，以促使所述颗粒捕集装置再生。
可选地，所述颗粒捕集装置再生系统还包括：
涡轮增压器，包括设置于所述进气管路上的压缩机和设置于所述排气管路上的涡轮机。
可选地，所述颗粒捕集装置再生系统还包括：
中冷器，所述中冷器的进气口与所述压缩机的出气口连通，所述中冷器的出气口与各所述气缸的进气口连通。
可选地，所述颗粒捕集装置再生系统还包括：
三元催化器，所述三元催化器的进气口与各所述气缸的出气口连通，所述三元催化器的出气口与所述颗粒捕集装置的进气口连通。
可选地，所述颗粒捕集装置再生系统还包括：
节气门，设置于所述进气管路上，所述ECU与所述节气门控制连接，所述节气门用于调整所述进气管路的开度。
可选地，所述颗粒捕集装置包括：
颗粒捕集器，串接连通于所述排气管路上；
第一压力传感器，设置于所述颗粒捕集器的进气口，且与所述ECU信号连接，用于监测所述颗粒捕集器的进气口气体压力；
第二压力传感器，设置于所述颗粒捕集器的出气口，且与所述ECU信号连接，用于监测所述颗粒捕集器的出气口气体压力。
可选地，所述颗粒捕集装置再生系统还包括：
空气滤清器，设置于所述进气管路上。
可选地，所述颗粒捕集装置再生系统还包括：
消音器，所述消音器的进气口与所述颗粒捕集装置的出气口连通，所述消音器的出气口与外部大气连通。
本发明的另一个目的在于提出一种颗粒捕集装置再生系统控制方法，其具有省油的优点、且能够在满足整车动力需求的前提下，实现颗粒捕集装置的主动再生。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种颗粒捕集装置再生系统控制方法，基于如上所述的颗粒捕集装置再生系统，所述整车信号包括扭矩需求TD，所述颗粒捕集装置再生系统控制方法包括以下步骤：
获取并判断扭矩需求TD；
若所述扭矩需求TD≥第一预设需求值，则各所述气缸对应的所述喷嘴均进行正常喷油；
若扭矩需求TD<第一预设需求值，则获取并判断颗粒捕集装置的前后压差△P；
若所述前后压差△P≥预设压差值，则停止任意两个所述喷嘴向对应的所述气缸的喷油，且提高剩余的所述喷嘴的喷油量。
可选地，所述整车信号还包括整车加速度△V，其特征在于，当所述扭矩需求TD<第一预设需求值，且所述前后压差△P<预设压差值时，则还包括以下步骤：
获取并判断整车加速度△V；
若所述整车加速度△V≥0，则停止任意一个所述喷嘴向对应的所述气缸中喷油，且剩余的所述喷嘴增加喷油量，以使剩余的所述喷嘴对应的所述气缸的负荷处于中高负荷状态；
若所述整车加速度△V<0，则判断所述扭矩需求TD；
若所述扭矩需求TD≥第二预设需求值，则停止任意一个所述喷嘴向对应的所述气缸中喷油，且剩余的所述喷嘴正常喷油；其中，所述第二预设需求值小于所述第一预设需求值；
若所述扭矩需求TD<第二预设需求值，则停止任意两个所述喷嘴向对应的所述气缸中喷油，且剩余的所述喷嘴正常喷油。
本发明的有益效果为：
本发明的颗粒捕集装置再生系统通过ECU接收颗粒捕集装置的前后压差△P及整车控制器发送的整车信号，并根据接收到的信号可选择地控制发动机中的部分喷嘴停止喷油，且能够提高剩余的喷嘴的喷油量。由于停止喷油的气缸依然处于通气的状态，该部分气体中的氧气未被燃烧消耗而输送到排气管路中，而其他未停止喷油的气缸能通过提高对应喷嘴的喷油量进而提高输出功率来满足整车动力需求，同时本发明通过控制部分喷嘴停止喷油的方式提高了发动机的排气的含氧量，进而能够提供高温富氧的排气来促进颗粒捕集装置再生。相比减速断油实现颗粒捕集装置被动再生的处理方式，本发明还满足了颗粒捕集装置再生时整车的动力需求，可在更多整车行驶工况时进行颗粒捕集装置的主动再生；同时，相比混合动力车中通过驱动电机发电以加热提高排气温度来促进颗粒捕集装置再生的费油的处理方式，本发明通过控制部分喷嘴停止喷油来提高排气含氧量的方式，不仅能促进颗粒捕集装置再生，而且可使未停止喷油的气缸处于效率更高的运行区进行工作，降低油耗，进而获得省油的效果。
而对于本发明的颗粒捕集装置再生系统，当前后压差△P≥预设压差值且扭矩需求TD<第一预设需求值时，颗粒捕集装置再生系统控制方法能够通过控制发动机中的部分喷嘴停止喷油，进而以提高发动机的排气的含氧量的方式来促进颗粒捕集装置的主动再生，且颗粒捕集装置主动再生时，由于依然有部分气缸正在进行工作，故其能够持续稳定的为整车提供动力输出，满足了整车的动力需求。
附图说明
图1是本发明提供的颗粒捕集装置再生系统的示意图；
图2是本发明提供的颗粒捕集装置再生系统控制方法的流程图。
图中：
1-气缸；2-喷油机构；3-颗粒捕集装置；31-颗粒捕集器；32-第一压力传感器；33-第二压力传感器；4-ECU；5-整车控制器；6-涡轮增压器；7-中冷器；8-三元催化器；9-空气滤清器；10-消音器；11-节气门。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1所示，本实施例提出了一种颗粒捕集装置再生系统，主要应用于汽车尾气处理及发动机的动力输出调整控制。颗粒捕集装置再生系统主要包括发动机、颗粒捕集装置3、ECU4和整车控制器5，ECU英文全称Electronic Control Unit，即为电子控制单元，又称“行车电脑”或“车载电脑”。发动机包括喷油机构2和多个气缸1，各气缸1的进气口与进气管路连通，且各气缸1的排气口与排气管路连通；喷油机构2包括多个与各气缸1一一对应设置的喷嘴，各喷嘴分别用于向对应的气缸1中喷油；颗粒捕集装置3设置于排气管路上；ECU4分别与颗粒捕集装置3及整车控制器5信号连接，且ECU4与喷油机构2控制连接，ECU4能根据接收的颗粒捕集装置3的前后压差△P以及整车控制器5发送的整车信号，可选择地控制部分喷嘴停止喷油，且能够提高剩余的喷嘴的喷油量，以促使颗粒捕集装置3再生。
其中，本实施例中发动机中气缸1的数量为四个，在其他实施例中也可以是三个、五个、六个、八个、十个或者十二个，发动机可以是柴油发动机也可以是汽油发动机，对应的颗粒捕集装置3可以是柴油机颗粒捕集装置也可以是汽油机颗粒捕集装置，本实施例中发动机为汽油发动机，颗粒捕集装置3属于汽油机颗粒捕集装置，且本实施例中，进气管路通过进气歧管与发动机的各气缸1的进气口相连通，排气管路通过排气歧管与发动机的各气缸1的排气口相连通。此外，本实施例中，颗粒捕集装置3包括颗粒捕集器31、第一压力传感器32和第二压力传感器33。颗粒捕集器31串接连通于排气管路上；第一压力传感器32设置于颗粒捕集器31的进气口，且第一压力传感器32与ECU4信号连接，第一压力传感器32用于监测颗粒捕集器31的进气口气压；第二压力传感器33设置于颗粒捕集器31的出气口，且第二压力传感器33与ECU4信号连接，第二压力传感器33用于监测颗粒捕集器31的出气口气压，进入实现对颗粒捕集器31的进气口和出气口的前后压差值△P的监测以及反馈给ECU4。
本实施例的颗粒捕集装置再生系统通过ECU4接收颗粒捕集装置3的前后压差△P及整车控制器5发送的整车信号，并能够根据接收到的信号可选择地控制发动机中的部分喷嘴停止喷油，且提高剩余喷嘴的喷油量。由于停止喷油的气缸1依然处于通气的状态，该部分气体中的氧气未被燃烧消耗而输送到排气管路中，同时其他未停止喷油的气缸1能通过提高对应喷嘴的喷油量进而提高工作输出功率来满足整车动力需求，同时本实施例通过控制部分喷嘴停止喷油的方式提高发动机的排气的含氧量，进而能够提供高温富氧的排气来促进颗粒捕集装置3的再生。相比减速断油实现颗粒捕集装置被动再生的处理方式，本实施例同时还满足了颗粒捕集装置再生时整车的动力需求，可在更多整车行驶工况时进行颗粒捕集装置3的主动再生；同时，相比混合动力车中通过驱动电机发电以加热提高排气温度来促进颗粒捕集装置再生的费油的处理方式，本实施例通过控制部分喷嘴停止喷油来提高排气含氧量的方式，不仅能促进颗粒捕集装置3的再生，而且可使未停止喷油的气缸1处于工作效率更高的运行区进行工作，进而降低油耗，获得省油的效果。
进一步地，为了主动提高发动机的进气量，如图1所示，颗粒捕集装置再生系统还包括涡轮增压器6。本实施例的涡轮增压器6为废气涡轮增压器，涡轮增压器6包括设置于进气管路上的压缩机和设置于排气管路上的涡轮机。通过涡轮增压器6能够加大发动机的进气量，有利于提高发动机的输出功率，进而更好的满足整车动力需求。在其他实施例中，也可以为现有的机械涡轮增压器，也能起到提高发动机的进气量，达到更好的满足整车动力需求的效果。
而为了避免进气管路上设置的涡轮增压器6在提高发动机的进气量时导致发动机过热而影响发动机的使用寿命。如图1所示，本实施例中，颗粒捕集装置再生系统还包括中冷器7。中冷器7的进气口与进气管路上设置的涡轮增压器6的压缩机的出气口连通，中冷器7的出气口与各气缸1的进气口连通。中冷器7起到对进气管路上设置的涡轮增压器6输送来的热风进行降温的作用，进而能降低进入发动机的进气温度，降低发动机的热负荷，提高使用寿命。
为了能够较好的实现对排气的净化，避免大气污染。如图1所示，本实施例中，颗粒捕集装置再生系统还包括三元催化器8。三元催化器8的进气口与各气缸1的出气口连通，三元催化器8的出气口与颗粒捕集装置3的进气口连通。三元催化器8和颗粒捕集装置3共同起到对排气净化的作用。
此外，为了能够实现对发动机的进气量的控制。如图1所示，颗粒捕集装置再生系统还包括节气门11。节气门11设置于进气管路上，ECU4与节气门11控制连接，节气门11用于调整进气管路的开度，进而能够调整控制发动机的进气量。
进一步地，为了保证进入发动机的空气的清洁，以避免污染物对发动机的损害。如图1所示，颗粒捕集装置再生系统还包括空气滤清器9。空气滤清器9设置于进气管路上，空气在进入发动机的各气缸1之间通过空气滤清器9进行净化过滤处理，能够有效避免污染物对发动机的损害，提高发动机的使用寿命。
而且为了避免发动机工作过程中，排气排出排气管路时的噪音过大而造成噪声污染。如图1所示，颗粒捕集装置再生系统还包括消音器10。消音器10，消音器10的进气口与颗粒捕集装置3的出气口连通，消音器10的出气口与外部大气连通，消音器10能够消除排气噪音，避免噪音污染。
此外，本实施例还提出了一种基于本实施例的颗粒捕集装置再生系统的颗粒捕集装置再生系统控制方法，通过该控制方法能够在满足整车动力需求的前提下，实现颗粒捕集装置的主动再生，即保证了整车的动力输出需求的满足，且使用该控制方法还具有省油的优点。工作时，颗粒捕集装置再生系统通过ECU4接收颗粒捕集装置3的前后压差△P及整车控制器5发送的整车信号，整车信号主要包括扭矩需求TD和整车加速度△V，其中，TD为Torque Demand的首字母缩写，即为扭矩需求。
其中，如图1所示，颗粒捕集装置再生系统控制方法包括以下步骤：
S1：获取并判断扭矩需求TD。
S2：若扭矩需求TD≥第一预设需求值，则各气缸1对应的喷嘴均进行正常喷油。
S3：若扭矩需求TD<第一预设需求值，则获取并判断颗粒捕集装置3的前后压差△P；
S4：若前后压差△P≥预设压差值，则停止任意两个喷嘴向对应的气缸1的喷油，且提高剩余的喷嘴的喷油量。
具体而言，本实施例中，扭矩需求TD为实时需求扭矩值占整车最大扭矩值的百分比，第一预设需求值为70％，而预设压差值则可以根据实际需求设定。汽车的发动机运行过程中，ECU4会实时或者定时获取整车控制器5发送来的扭矩需求TD的信号，并判断扭矩需求TD。当扭矩需求TD≥第一预设需求值时，ECU4会控制各气缸1对应的喷嘴进行正常喷油，进而保证发动机处于四缸全部运行的工作状态，使得整车能够获得所需要的动力输出。否则，ECU4会进一步获取并判断颗粒捕集装置3的前后压差△P。如果前后压差△P≥预设压差值，则ECU4会向喷油机构2发出控制信号，停止四个喷嘴中的任意两个喷嘴向对应的气缸1的喷油，且同步提高剩余的两个喷嘴的喷油量，喷油量可以根据动力输出的扭矩需求量进行计算得出，提高喷油量的方式可以为ECU4控制喷油机构2提升喷油机构2的送油压力或者改变各喷嘴的开度，进而保证发动机即使有两个气缸1对应的喷嘴停止喷油，其发动机的整体输出功率也能得到保证，从而能够为整车提供持续且稳定的动力输出以满足整车动力需求。由于停止喷油的气缸1依然处于通气的状态，而剩余的喷嘴喷油量增加，使剩余的喷嘴对应的气缸的负荷处于中高负荷状态，故其能在满足整车动力需求的同时，通过控制部分喷嘴停止喷油的方式来提高发动机的排气的含氧量，进而促进颗粒捕集装置3的再生，且剩余的继续喷油的两个喷嘴对应的气缸在中高负荷状态下运行的效率更高，更省油。其中，本实施例中的四个气缸1对应的喷嘴分别为第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴，ECU可以根据程序设定选择性的关闭其中两个，比如可以关闭第一喷嘴和第二喷嘴，亦或者关闭第二喷嘴和第三喷嘴，进而实现相应气缸1的断缸，即停止喷油。
即当前后压差△P≥预设压差值且扭矩需求TD<第一预设需求值时，本实施例的颗粒捕集装置再生系统控制方法能够通过提高排气的含氧量的方式实现颗粒捕集器31的主动再生，且能够持续稳定的为整车提供动力输出，满足整车的动力需求，具有良好的使用效果。
由于本实施例提供的颗粒捕集装置再生系统的进气管路上还设置了能够提升发动机的进气量的涡轮增压器6。进一步地，在颗粒捕集装置再生系统控制方法中，还可以包括以下步骤，以进一步提高发动机的输出功率满足整车动力需求，且同步产生高温富氧的排气满足颗粒捕集装置3的主动再生。具体而言，当扭矩需求TD<第一预设需求值且前后压差△P≥预设压差值时，在执行步骤S4时，由于扭矩需求TD大，此时排气量较大，故在排气作用下，废气增压类型的涡轮增压器6同步启动，从而进一步增加了发动机的剩余两个喷油工作的气缸1的进气量，进而能够保证较大的动力输出，进一步满足整车的动力需求。
更进一步地，如图2所示，当扭矩需求TD<第一预设需求值且前后压差△P<预设压差值时，在步骤S4之后，颗粒捕集装置再生系统控制方法还包括以下步骤：
S5：获取并判断整车加速度△V；
S6：若整车加速度△V≥0，则停止任意一个喷嘴向对应的气缸1中喷油，且剩余的三个喷嘴增加喷油量，以使发动机的剩余的三个进行喷油工作的气缸1的负荷集中处于中高负荷状态，进而达到降低油耗的效果，同时还能满足扭矩输出较大的整车动力需求；
S7：若整车加速度△V<0，则判断扭矩需求TD；
S8：若扭矩需求TD≥第二预设需求值，则停止任意一个喷嘴向对应的气缸1中喷油，且剩余的三个喷嘴正常喷油，进而使发动机的剩余的三个进行喷油工作的气缸1的负荷集中处于中高负荷状态，进而达到降低油耗的效果，同时还能满足扭矩输出较小的整车动力需求；其中，第二预设需求值小于第一预设需求值，本实施例中第二预设需求值为40％；
S9：若扭矩需求TD<第二预设需求值，则停止任意两个喷嘴向对应的气缸1中喷油，且剩余的两个喷嘴正常喷油，进而使发动机的剩余的两个进行喷油工作的气缸1的负荷集中处于中高负荷状态，进而达到降低油耗的效果，同时还能满足整车较低的动力需求。
即当扭矩需求TD<第一预设需求值且前后压差△P<预设压差值时，本实施例的颗粒捕集装置再生系统控制方法还能够根据整车加速度△V信号，合理控制发动机的各气缸1的喷嘴的喷油状态，进而调控发动机的工作状态，使得发动机的实际工作的气缸1的负荷能够集中处于中高负荷状态，进而达到降低油耗的效果，同时也满足了整车动力需求。
需要指出的是本实施例提出的颗粒捕集装置再生系统控制方法是基于四缸发动机的颗粒捕集装置再生系统控制方法，其能够通过停止喷嘴喷油实现对应气缸1的断缸，并配合控制剩余正常工作的喷嘴的喷油量的增加，来保证整车的动力输出，而实际工作的气缸1的负荷能够集中处于中高负荷状态运行，进而能够使得发动机的工作处于省油的运行状态下进行，且在保证持续动力输出的条件下，该控制方法还能够通过停止部分喷嘴的喷油来提高排气的含氧量，进而提供高温富氧的排气来促进颗粒捕集装置3的主动再生。在其他实施例中，对于其他多缸的发动机，比如五缸、六缸或者更多缸，颗粒捕集装置再生系统控制方法中控制的停止喷油的喷嘴的数量多少可以根据实际发动机具有的气缸1的数量进行合理调整，进而达到省油、且在进行颗粒捕集装置再生处理时能够产生高温富氧的排气来促进颗粒捕集装置3的主动再生的效果。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
