一种车载DPF再生控制方法和装置与流程

一种车载dpf再生控制方法和装置
技术领域
1.本发明属于发动机排气后处理技术领域，尤其涉及一种车载dpf再生控制方法和装置，用于判断当前环境是否适合车载dpf再生，并发出对应指令。


背景技术：

2.随着国家第六阶段机动车污染物排放标准实施，对发动机的排气颗粒物pm(particulate matter)国六a和国六b排放限制为4.5mg/km、3mg/km。颗粒捕集器dpf(diesel particulate filter)捕集发动机排气颗粒，是一种降低颗粒物排放的主要技术措施。dpf捕集的颗粒物量达到一定限值时，需要将dpf中颗粒物进行燃烧，实现dpf再生。目前，实现dpf再生主要技术手段是通过向排气管喷入燃油，将dpf捕集的颗粒物进行燃烧，去除沉积在dpf中的颗粒物，这种方式再生过程中会产生高温排气。而当dpf捕集的颗粒物量达到限值，dpf再生行为会随时、随地进行，如果周围环境中有动物体、易燃易爆物等，会带来一定危险。因此，为了避免dpf高温排气再生行为对周围人员、动物及易燃易爆环境造成危险，dpf再生前需要对周围环境信息进行采集，判断当前环境是否适合再生，并且发出对应指令。
3.目前为了避免dpf再生产生的高温排气带来安全隐患，一般是通过驾驶员人为判断周围环境，手动决定dpf再生时刻。这种方式会存在驾驶员大意、视野盲区、突然靠近的动物体等不确定因素，从而产生危险。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本技术提出了一种车载dpf再生控制方法和装置，考虑其再生过程中产生高温排气可能造成的危险，根据当前环境判断是否适合车载dpf再生，并发出对应指令；可避免dpf高温排气再生行为对周围人员、动物及易燃易爆环境造成危险，确保dpf再生过程始终处于安全环境中。
5.本发明所采用的技术方案如下：
6.一种dpf再生控制方法，包括如下步骤：
7.s1、获取dpf再生范围内障碍物与颗粒捕集器之间的距离l
a
；
8.s2、设置第一距离阈值d1和第二距离阈值d2，根据l
a
与d1和d2之间的大小关系，判断是否进行dpf再生，若0＜l
a
＜d1，dpf禁止再生；若l
a
＞d2，进行dpf再生；若d1＜l
a
＜d2，则需要对障碍物的类型进行判断；
9.s3、判断障碍物的类型，根据障碍物的温度、图像信息判断障碍物的类型；障碍物的类型包括普通障碍物、固定热源、动物体和易燃易爆物；
10.s4、在d1＜l
a
＜d2区间内，按照障碍物的类型，dpf再生判断逻辑为：如果障碍物属于固定热源或者普通障碍物，根据当前热源平均温度t和障碍物的尺寸大小，计算当前dpf再生指数，计算公式为：
[0011][0012]
为dpf再生指数；t为当前热源平均温度，单位℃；v为障碍物体积，单位mm3；ε为障碍物dpf再生临界时平均温度与体积乘积，单位℃
·
mm3；
[0013]
若dpf再生指数dpf禁止再生；
[0014]
若dpf再生指数dpf再生并发出提示音；
[0015]
如果障碍物属于动物体或易燃易爆物，环境状态处理器将预警信息传送给驾驶员，由驾驶员决定是否再生；驾驶员确认周边环境安全，手动决定dpf是否再生，若确定再生警报装置发出安全提示音；若驾驶员选择禁止再生或者无任何操作，dpf禁止再生。
[0016]
进一步，第一距离阈值d1和第二距离阈值d2的设置方法为：
[0017][0018]
d2＝1.5d1[0019]
其中，t为dpf整个再生周期时间，单位s；l为dpf颗粒捕集器长度，单位mm；δt是环境安全时间，单位s；m为搭载本装置车辆的轮距，单位mm；n搭载本装置车辆的轴距，单位mm。
[0020]
进一步，s3中判断障碍物是否为热源的方法为：
[0021]
设定热源温度阈值为t1，将热源成像模块所采集的障碍物的热成像图中障碍物平均温度t与热源温度阈值t1进行比较；若障碍物平均温度t小于t1，则判断该障碍物为非热源；若障碍物平均温度t大于等于t1，则判断该障碍物为热源。
[0022]
进一步，s3中判断障碍物是属于固定热源还是动物体的方法为：设定常见动物体最高体温t2，同时结合前后两帧热成像图中背景图像中像素点的变化值进行判断，判断依据如下：
[0023]
若t1≤t，且|p
(x，y，t)
‑
p
(x，y，t
‑
1)
|＜a，则判断该热源为该固定热源；
[0024]
若t1≤t≤t2且|p
(x，y，t)
‑
p
(x,y,t
‑
1)
|≥a，n≥3，则判断该热源为动物体；
[0025]
其中，t为当前热源平均温度，p
(x，y，t)
为当前拍摄时刻背景图像像素点，p
(x,y,t
‑
1)
为下一刻拍摄时刻背景像素点，a为图像背景像素点变化阈值，n为连续拍摄次数。
[0026]
进一步，s3中判断障碍物是属于普通障碍物还是易燃易爆物，判断方法为：
[0027]
采集易燃易爆物的特征形状、尺寸建成若干数学模型；将所采集的障碍物热成像图像作为易燃易爆物比对模型的输入并进行模型比对，当障碍物和数据库中的某种易燃易爆物的模型重叠率高于75％时，认为比对成功，该障碍物属于易燃易爆物，否则该障碍物为普通障碍物。
[0028]
进一步，设定整个dpf再生判断阶段持续采样周期为tc秒，在dpf再生进行过程中也会持续采样，dpf再生进行过程中的周期为秒。
[0029]
一种dpf再生控制装置，包括雷达测距模块、热源成像模块、图像识别和判断模块、dpf环境状态处理控制器、警报装置；雷达测距模块安装在车身排气口周边位置，用于检测排气方向dpf再生范围内是否有障碍物；热源成像模块安装在排气管后方，采集雷达所检测到障碍物的热成像图；图像识别和判断模块的通讯端口分别连接雷达测距模块和热源成像
模块，用于接收雷达测距模块输入的障碍物距离信息、热源成像模块输入的障碍物热成像图，图像识别和判断模块基于热成像图判断该障碍物的类型；障碍物的类型包括普通障碍物、固定热源、动物体和易燃易爆物；dpf环境状态处理控制器接受图像识别和判断模块最终障碍物判断结果，并基于第一距离阈值d1和第二距离阈值d2范围内的再生判断逻辑执行对应指令；警报装置接受dpf环境状态处理控制器的控制指令，发出相应的警示。
[0030]
进一步，所述的dpf再生范围的设置为：以车辆排气方向为x轴，垂直车身为y轴做坐标系，且该坐标系中以颗粒捕集器的中心位置为坐标原点(0，0)；以第一距离阈值d1和第二距离阈值d2为半径确定dpf再生范围。
[0031]
本发明的有益效果：
[0032]
本发明提供了一种新的车载dpf再生控制方法和装置，用于判断当前环境是否适合车载dpf再生，并发出对应指令。当dpf捕集的颗粒物量达到一定限值，dpf需要再生时，本发明基于雷达测距、热源成像、图像识别和判断技术，采集车载dpf及排气管周围环境信息，同步传输至escu，依据提出的dpf再生控制方法，决定是否进行dpf再生并发出对应指令。充分考虑了驾驶员大意、视野盲区、突然靠近的动物体等不确定因素，避免dpf高温排气再生行为对周围人员、动物及易燃易爆环境造成危险，确保dpf再生过程始终处于安全环境中。
附图说明
[0033]
图1是本发明的dpf再生距离阈值设置示意图。
[0034]
图2是本发明的dpf再生逻辑判断流程图。
具体实施方式
[0035]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]
一种dpf再生控制装置，包括雷达测距模块、热源成像模块、图像识别和判断模块、dpf环境状态处理控制器、警报装置。
[0037]
雷达测距模块安装在车身排气口周边位置，用于检测排气方向dpf再生范围内是否有障碍物；本技术所述的dpf再生范围的设置为：如图1以车辆排气方向为x轴，垂直车身为y轴做坐标系，且该坐标系中以颗粒捕集器的中心位置为坐标原点(0，0)；基于车辆的轮距m、轴距n等信息设置第一距离阈值d1和第二距离阈值d2：以第一距离阈值d1和第二距离阈值d2为半径确定dpf再生范围；设置第一距离阈值d1和第二距离阈值d2的方法具体表示为：
[0038][0039]
d2＝1.5d1[0040]
其中，t为dpf整个再生周期时间，单位s；l为dpf颗粒捕集器长度，单位mm；δt是环境安全时间，大小为dpf再生周期时间0.8～0.95倍，δt具体数值可依据采样周期、常见动物体最快移动速度、用车环境选取，单位s；m为搭载本装置车辆的轮距，单位mm；n搭载本装置车辆的轴距(当搭载车辆为挂车时，式中轴距是指拖挂部分首尾两轴之间距离)，单位mm。
[0041]
在0
‑
d1范围内，由于距离较近高温排气再生行为危险系数高，应禁止dpf再生；
[0042]
在d1‑
d2范围内，应该对该范围内的障碍物的类型进行判断，根据障碍物类型进一步选择再生判断依据。
[0043]
在大于d2范围内，距离较远，故可以直接进行dpf再生。
[0044]
热源成像模块安装在排气管后方，采集雷达所检测到障碍物的热成像图。
[0045]
图像识别和判断模块的通讯端口分别连接雷达测距模块和热源成像模块，用于接收雷达测距模块输入的障碍物距离信息、热源成像模块输入的障碍物热成像图，图像识别和判断模块基于热成像图判断该障碍物的类型；障碍物的类型包括普通障碍物、固定热源、动物体和易燃易爆物；
[0046]
dpf环境状态处理控制器(escu)接受图像识别和判断模块最终障碍物判断结果，依据前面所述第一距离阈值d1和第二距离阈值d2范围内的再生判断逻辑，执行对应指令。
[0047]
警报装置接受dpf环境状态处理控制器的控制指令，发出相应的警示。
[0048]
基于上述的一种dpf再生控制装置，本技术还提出了一种dpf再生控制方法，本方法的具体步骤如下：
[0049]
s1、利用雷达获取dpf再生范围内障碍物与颗粒捕集器之间的距离，设雷达位置为(x
m
,y
m
)，由雷达获取障碍物在水平方向最接近原点的坐标位置为(x
n
，y
n
)，则障碍物与坐标原点(颗粒捕集器)的水平距离为l
a
，单位为mm，大小为：l
a
＝x
m
x
n
，若雷达在d2区域内没有探测到障碍物，记l
a
＝0，可以进行dpf再生。
[0050]
s2、若0＜l
a
＜d1，障碍物处于第一距离阈值d1范围内，dpf禁止再生；
[0051]
若l
a
＞d2，即在障碍物在第二距离阈值d2范围外，可以进行dpf再生。
[0052]
若d1＜l
a
＜d2，则需要对障碍物的类型进行判断；
[0053]
s3、判断障碍物的类型的方法为：
[0054]
s3.1、首先设定热源温度阈值为t1，将热源成像模块所采集的障碍物平均温度t与热源温度阈值t1进行比较；若障碍物平均温度t小于t1，则判断该障碍物为非热源；若障碍物平均温度t大于等于t1，则判断该障碍物为热源。
[0055]
s3.2、对s3.1判断出的热源障碍物进一步判断该障碍物属于固定热源还是动物体，本专利所指的动物为日常常见动物，设定常见动物体最高体温t2，t2可参考范围39℃～45℃；同时结合前后两帧热成像图中背景图像中像素点的变化值进行判断，判断依据如下：
[0056]
若t1≤t，且|p
(x，y，t)
‑
p
(x,y,t
‑
1)
|＜a，则判断该热源为该固定热源；
[0057]
若t1≤t≤t2且|p
(x，y，t)
‑
p
(x,y,t
‑
1)
|≥a，n≥3，则判断该热源为动物体；
[0058]
其中，t为当前热源平均温度，p
(x，y，t)
为当前拍摄时刻背景图像像素点，p
(x,y,t
‑
1)
为下一刻拍摄时刻背景像素点，a为图像背景像素点变化阈值，n为连续拍摄次数。
[0059]
s3.3、对s3.1判断出的非热源障碍物进一步判断该障碍物属于普通障碍物还是易燃易爆物，判断方法为：
[0060]
s3.3.1、本技术所述的易燃易爆物包括草堆、纸片、煤堆、油罐、液化气钢瓶、棉被等日常物品且不限于上述物品。依据上述易燃易爆物的特征形状、尺寸建成若干数学模型，存入图像识别与判断模块中。以煤气罐为例，常见煤气罐有320*620、249*413、407*1193mm三种规格，除大小外，形状基本一致，将这三种煤气罐在建模软件中建立数学模型存入图像识别与判断模块。
[0061]
s3.3.2、将热源成像模块所采集的障碍物热成像图像作为易燃易爆物比对模型的
输入，图像识别与判断模块利进行模型比对，当和模块中煤气罐模型重叠率高于75％时，认为比对成功，该障碍物属于煤气罐，否则该障碍物为普通障碍物。
[0062]
s4、在d1＜l
a
＜d2区间内，按照障碍物的类型，dpf再生判断逻辑如下：
[0063]
如果障碍物属于固定热源或者普通障碍物，根据当前热源平均温度t和障碍物的尺寸大小，计算当前dpf再生指数，具体计算公式为：
[0064][0065]
为dpf再生指数；t为当前热源平均温度，单位℃；v为障碍物体积，单位mm3；ε为障碍物dpf再生临界时平均温度与体积乘积，单位℃
·
mm3。
[0066]
若dpf再生指数dpf禁止再生；
[0067]
若dpf再生指数dpf再生并发出提示音；
[0068]
如果障碍物属于动物体或易燃易爆物，环境状态处理器将预警信息传送给驾驶员，由驾驶员决定是否再生。驾驶员确认周边环境安全，手动决定dpf是否再生，若确定再生警报装置发出安全提示音；若驾驶员选择禁止再生或者无任何操作，dpf禁止再生。
[0069]
在本技术中，设定整个dpf再生判断阶段持续采样周期为tc秒，为了提高dpf停止再生命令的响应性，dpf再生进行中也会持续采样，此时的周期为秒，t
c
可根据实际用车环境、处理器运行速度确定。再生过程中在没有接受新的指令之前，会一直执行再生命令，直到dpf再生完成。
[0070]
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。