一种基于状态机的排气节流阀控制方法与流程

1.本发明涉及发动机排气控制技术领域，尤其涉及一种基于状态机的排气节流阀控制方法。


背景技术：

2.汽车发动机排气包括氮氧和颗粒等排放污染物，目前对于排放污染物处理的主流技术路线为采用选择性催化还原(scr)和颗粒过滤器(dpf)进行氮氧和颗粒排放污染物机外净化，scr和dpf在一定工作条件下才能正常运行，例如scr温度较低时存在氮氧转换效率低、尿素结晶等问题，在合适的温度窗口区间内，scr的氮氧转换效率和尿素结晶指标才能满足设计要求；同样地，只有在合适的工作窗口内，dpf才能具备被动再生和主动再生能力清除dpf中捕捉的碳颗粒，因此发动机需要具备主动热管理能力保障scr和dpf正常工作，排气节流阀作为一种常用的发动机主动热管理手段，具有强悍的热管理能力，应用日益广泛。
3.排气节流阀布置发动机排气管路中，排气节流阀的节流作用影响调节涡轮机工作背压、排气顺畅性和整车制动能力，关系到发动机、后处理器和整车安全可靠运行，不正常排气节流阀控制可能会造成涡前压力过高、进气量低、残余废气量高、排温过高等问题。现有技术中，排气节流阀的控制方法只考虑单一的制动或热管理需求，而不能满足发动机和后处理器的协调运行需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于状态机的排气节流阀控制方法，以满足发动机控制、后处理器的协调运行和整车运行需求。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种基于状态机的排气节流阀控制方法，排气节流阀安装于排气管道中，并且位于涡轮机和后处理器之间，所述基于状态机的排气节流阀控制方法包括如下步骤：
7.s1，采集发动机运行信号和后处理器运行信号；
8.s2，根据所述发动机运行信号，设置状态机及每种状态的触发条件；
9.s3，对所述状态机的每种状态，分别根据各个状态开度控制表进行排气节流阀控制。
10.可选地，所述发动机运行信号和所述后处理器运行信号包括发动机冷却液温度信号、发动机转速信号、油门踏板开度信号、制动阀开度信号、后处理器状态信号、点火开关信号、喷油量信号和再生需求信号。
11.可选地，所述状态机包括起动状态、倒拖状态、制动状态、加速状态、暖机状态、再生状态和自由状态。
12.可选地，当所述发动机转速信号和所述点火开关信号满足起动条件时进入所述起动状态；
13.当所述发动机转速信号和所述喷油量信号满足倒拖条件时进入所述倒拖状态；
14.当所述发动机转速信号和所述制动阀开度信号满足制动条件时进入所述制动状态；
15.当所述发动机转速信号和所述喷油量信号满足加速条件时进入所述加速状态；
16.当所述发动机转速信号和所述后处理器状态信号满足暖机条件时进入所述暖机状态；
17.当所述再生需求信号满足再生条件时进入所述再生状态；
18.当所述起动条件、所述倒拖条件、所述制动条件、所述加速条件、所述暖机条件和所述再生条件均未满足时，进入所述自由状态。
19.可选地，所述暖机状态根据所述后处理器状态信号划分为n个暖机子状态，n≥2，对于每一个所述暖机子状态分别根据暖机子状态开度控制表进行排气节流阀控制。
20.可选地，当所述后处理器状态信号小于第一阈值时进入第一暖机子状态，当所述后处理器状态信号大于第一阈值小于第二阈值时进入第二暖机子状态，当所述后处理器状态信号大于第二阈值小于第三阈值时进入第三暖机子状态，当所述后处理器状态信号大于第三阈值小于第四阈值时进入第四暖机子状态，当所述后处理器状态信号大于第四阈值小于第五阈值时进入第五暖机子状态，分别按照暖机子状态开度控制表进行排气节流阀开度控制，第一阈值<第二阈值<第三阈值<第四阈值<第五阈值。
21.可选地，所述基于状态机的排气节流阀控制方法，包括如下步骤：
22.s101，采集所述发动机运行信号和所述后处理器运行信号，判断所述发动机运行信号是否满足起动条件，如果触发了所述起动条件则进入起动状态，根据预设的起车状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则进入s102；
23.s102，判断所述发动机运行信号是否满足制动条件，如果触发了所述制动条件则进入制动状态，根据预设的制动状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则进入s103；
24.s103，判断所述发动机运行信号是否满足倒拖条件，如果触发了所述倒拖条件则进入倒拖状态，根据预设的倒拖状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则进入s104；
25.s104，判断所述发动机运行信号是否满足加速条件，如果触发了所述加速条件则进入加速状态，根据预设的加速状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则进入s105；
26.s105，判断所述发动机运行信号和所述后处理器运行信号是否满足暖机条件，如果触发了所述暖机条件则进入所述暖机状态，根据预设的所述排气节流阀开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则进入s106；
27.s106，判断所述后处理器运行信号是否满足再生条件，如果触发了所述再生条件则进入所述再生状态，根据预设的再生状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则进入s107；
28.s107，进入自由状态，根据预设的自由状态开度控制表进行排气节流阀开度控制。
29.可选地，步骤s105所述暖机状态，采集所述后处理器状态信号，如果所述后处理器状态信号小于第一阈值，进入第一暖机子状态，根据预设的第一暖机子状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则，如果所述后处理器状态信号大于第一阈值小于第二阈值，进入第二暖机子状态，根据预设的第二暖机子状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则，如果所述后处理器状态信号大于第二阈值小于第三阈值，进入第三暖机子状态，根据预设的第三暖机子状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则，如果所述后处理器状态
信号大于第三阈值小于第四阈值，进入第四暖机子状态，根据预设的第四管理子状态开度控制表进行排气节流阀开度控制；否则，如果所述后处理器状态信号大于第四阈值小于第五阈值，进入第五暖机子状态，根据预设的第五暖机子状态开度控制表进行排气节流阀开度控制，第一阈值<第二阈值<第三阈值<第四阈值<第五阈值。
30.可选地，所述发动机运行信号和所述后处理器运行信号通过发动机控制单元采集。
31.可选地，所述后处理器中设置温度传感器，用于采集所述后处理器状态信号并发送给所述发动机控制单元。
32.本发明的有益效果：
33.本发明的一种基于状态机的排气节流阀控制方法，根据采集的发动机运行信号，设置状态机及各状态触发条件，对每一种状态都设置开度控制表以进行排气节流阀开度控制，当相应地运行信号满足状态机不同状态的触发条件时，按照相应的状态开度控制表，可以确保排气节流阀和发动机、后处理器的协调运行，在满足驾驶舒适性、发动机运行安全的前提下，满足了后处理器scr和dpf的运行需求，控制逻辑清晰。
附图说明
34.图1是本发明的一种基于状态机的排气节流阀控制方法中排气节流阀结构布置示意图；
35.图2是本发明的一种基于状态机的排气节流阀控制方法的整体流程图；
36.图3是本发明的一种基于状态机的排气节流阀控制方法的具体流程图；
37.图4是本发明的一种基于状态机的排气节流阀控制方法的试验效果示意图。
38.图中：
39.1.排气节流阀；2.排气管道；3.涡轮机；4.后处理器；5.发动机控制单元；6.发动机；7.温度传感器。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
41.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，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.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。
43.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。术语“多个”应该理解为两个以上。
44.本发明提供一种基于状态机的排气节流阀控制方法，如图1所示结构中，排气节流阀1安装于排气管道2中，并且位于涡轮机3和后处理器4之间，发动机6运行信号通过发动机控制单元5(简称ecu)采集，后处理器4中设置温度传感器7，用于采集后处理器状态信号并发送给发动机控制单元5。基于该排气节流阀1的布置结构，本发明提供的所述基于状态机的排气节流阀1控制方法，如图2所示流程，包括如下步骤：
45.s1，采集发动机6运行信号和后处理器4运行信号；
46.s2，根据发动机6运行信号，设置状态机及每种状态的触发条件；
47.s3，对状态机的每种状态，分别根据各个状态开度控制表进行排气节流阀1控制。
48.本发明的一种基于状态机的排气节流阀1控制方法，目的是兼顾发动机6控制和后处理器4工作需求，根据采集的发动机6运行信号，设置状态机及各状态触发条件，对每一种状态都预设各状态开度控制表以进行排气节流阀1开度控制，当相应地运行信号满足状态机不同状态的触发条件时，按照相应的状态开度控制表，满足发动机6控制需求，可以确保排气节流阀1和发动机6、后处理器4的协调运行，在满足驾驶舒适性、发动机6运行安全的前提下，满足了后处理器4的scr和dpf的运行需求，控制逻辑清晰。需要说明的是，基于状态机状态变化的排气节流阀1控制方法，可应用于排气管道2内不同位置处的排气节流阀1控制，状态机的状态可以增加或减少，不同状态机切换的触发条件可以根据需要有所增减。以下实施例中，状态机包括起动状态、倒拖状态、制动状态、加速状态、暖机状态、再生状态和自由状态。
49.可选地，本实施例中，发动机6运行信号和后处理器4运行信号包括发动机冷却液温度信号、发动机转速信号、油门踏板开度信号、制动阀开度信号、后处理器状态信号、点火开关信号、喷油量信号和再生需求信号。
50.如图1所示，后处理器4自带温度传感器7，用于采集后处理器状态信号并发送给发动机控制单元5，其他信号直接上传至发动机控制单元5。结合发动机6运行信号可以设置状态机，并且结合后处理器状态信号，可以对暖机状态进一步设置多个子状态，以使得通过排气节流阀1的开度控制，后处理器4与发动机6可以协同工作。
51.可选地，本实施例中状态机设置了七种状态，分别如下：
52.当发动机转速信号和点火开关信号满足起动条件时进入起动状态；
53.当发动机转速信号和喷油量信号满足倒拖条件时进入倒拖状态；
54.当发动机转速信号和制动阀开度信号满足制动条件时进入制动状态；
55.当发动机转速信号和喷油量信号满足加速条件时进入加速状态；
56.当发动机转速信号和后处理器状态信号满足暖机条件时进入暖机状态；
57.当再生需求信号满足再生条件时进入再生状态；
58.当起动条件、倒拖条件、制动条件、加速条件、暖机条件和再生条件均未满足时，进
入自由状态。
59.可见，本实施例中通过发动机6运行信号设置状态机，再对每一个状态设置开度控制表以进行排气节流阀1的开度控制，可以确保发动机6安全运行的情况下，满足后处理器4中scr和dpf的运行需求，且具有清晰的控制逻辑，便于实施。需要说明的是，本实施例中状态机设置有七个状态只是一种优选方案，具体实施时可以根据发动机6运行参数和后处理器4温度需求等适当增加状态机状态。
60.可选地，暖机状态根据后处理器状态信号划分为n个暖机子状态，n≥2，对于每一个暖机子状态分别根据暖机子状态开度控制表进行排气节流阀1控制。
61.可以理解，scr和dpf都有各自能够正常工作的窗口温度，将暖机状态进一步划分为多个暖机子状态，便于在scr和dpf之间进行暖机，并且与发动机6运行状态相适应，可以更好的协调发动机6和后处理器4之间的运行。
62.具体地，本实施例中将暖机状态进一步划分为五个子状态，即n＝5，当后处理器状态信号小于第一阈值时进入第一暖机子状态，当后处理器状态信号大于第一阈值小于第二阈值时进入第二暖机子状态，当后处理器状态信号大于第二阈值小于第三阈值时进入第三暖机子状态，当后处理器状态信号大于第三阈值小于第四阈值时进入第四暖机子状态，当后处理器状态信号大于第四阈值小于第五阈值时进入第五暖机子状态，分别按照各自相应地暖机子状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制，第一阈值<第二阈值<第三阈值<第四阈值<第五阈值。对于不同的暖机子状态预设相对应地子状态开度控制表进行排气节流阀1的开度控制，便于与发动机6的运行相互协调，已同步提高二者的工作效率。
63.下面给出一个具体的基于状态机的排气节流阀1控制方法，如图3所示流程图，具体包括如下步骤：
64.s101，采集发动机6运行信号和后处理器4运行信号，判断发动机6运行信号是否满足起动条件，如果触发了起动条件则进入起动状态，根据预设的起车状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则进入s102；
65.s102，判断发动机6运行信号是否满足制动条件，如果触发了制动条件则进入制动状态，根据预设的制动状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则进入s103；
66.s103，判断发动机6运行信号是否满足倒拖条件，如果触发了倒拖条件则进入倒拖状态，根据预设的倒拖状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则进入s104；
67.s104，判断发动机6运行信号是否满足加速条件，如果触发了加速条件则进入加速状态，根据预设的加速状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则进入s105；
68.s105，判断发动机6运行信号和后处理器4运行信号是否满足暖机条件，如果触发了暖机条件则进入暖机状态，根据预设的暖机子状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则进入s106；
69.s106，判断后处理器4运行信号是否满足再生条件，如果触发了再生条件则进入再生状态，根据预设的再生状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则进入s107；
70.s107，进入自由状态，根据预设的自由状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制。
71.其中，起动条件、制动条件、倒拖条件和加速条件均是根据发动机6运行信号进行状态机判断和触发的，暖机条件和再生条件是根据后处理器4运行信号进行判断和触发的，
本实施例中主要是指后处理器状态信号和再生控制需求信号。可见，本发明同时考虑了发动机6运行信号和后处理器4运行信号，将状态机划分为多个状态分别预设状态开度控制表，在触发相应状态机状态时启用，利于提升驾驶舒适性和发动机6安全运行性，保障了后处理器4的高效运行。
72.进一步地，步骤s105暖机状态，根据采集的后处理器状态信号，进一步划分为多个暖机子状态，如图3，具体地，如果后处理器状态信号小于第一阈值，进入第一暖机子状态，根据预设的第一暖机子状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则，如果后处理器状态信号大于第一阈值小于第二阈值，进入第二暖机子状态，根据预设的第二暖机子状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则，如果后处理器状态信号大于第二阈值小于第三阈值，进入第三暖机子状态，根据预设的第三暖机子状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则，如果后处理器状态信号大于第三阈值小于第四阈值，进入第四暖机子状态，根据预设的第四管理子状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制；否则，如果后处理器状态信号大于第四阈值小于第五阈值，进入第五暖机子状态，根据预设的第五暖机子状态开度控制表进行排气节流阀1开度控制。
73.上述对于暖机状态进一步划分为五个暖机子状态，第一阈值<第二阈值<第三阈值<第四阈值<第五阈值，分别预设暖机子状态开度控制表，使得不同标定值范围内的暖机子状态，都具有各自的开度控制方法，利于发动机6和后处理器4的协调运行，在满足驾驶舒适性、发动机6运行安全的前提下，满足了后处理器4的scr和dpf的运行需求，控制逻辑清晰。
74.如图4为本发明实施例提供的一种基于状态机状态变化的排气节流阀控制方法的实际应用效果图。当后处理器4运行状态信号小于第一暖机子状态(或者暖机子模式)阀值(第一阈值)时进入第一暖机子状态、后处理器4的状态信号大于第一暖机子状态阀值(第一阈值)小于第二暖机子状态阀值(第二阈值)时进入第二暖机子状态、后处理器4状态信号大于第二暖机子状态阀值(第二阈值)小于第三暖机子状态阀值(第三阈值)时进入第三暖机子状态、后处理器4状态信号大于第三暖机子状态阀值(第三阈值)小于第四暖机子状态阀值(第四阈值)时进入第四暖机子状态、后处理器4状态信号大于第四暖机子状态阀值(第四阈值)小于第五暖机子状态阀值(第五阈值)时进入第五暖机子状态，不同暖机子状态下进行预设的排气节流阀开度控制。
75.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。