CN117072291A - 一种基于空燃比的汽车排气处理方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于空燃比的汽车排气处理方法、装置、设备及介质。该方法包括：根据接入发动机原排管的耐高温氧传感器数据，确定发动机的空燃比；若所述空燃比为稀燃，则开启稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气先后流入PNA模块和三元催化器；若所述空燃比为富燃，则关闭稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气直接流入三元催化器。本发明实施例可以提高对汽车排气的处理能力。
Description
技术领域
本发明涉及汽油车尾气净化技术领域，尤其涉及一种基于空燃比的汽车排气处理方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着碳达峰、碳中和策略的实施，减碳降碳成为汽车行业的主要技术要求。对于传统燃油车而言，在现有基础上进一步降低尾气排放量成为当前发展重点。汽车尾气催化器是借助尾气源热将发动机原排中的CO、HC、NOx等有害气体转化为环境友好气体的一种装置，其核心部件为三元催化器：以堇青石负载Ce/Zr固溶体作为载体，以铂钯铑作为活性中心。Ce作为储放氧材料，在稀燃条件下Ce材料吸氧生成CeO2，在富燃条件下CeO2还原为Ce，用以平衡反应体系的空燃比；Zr作为助剂用以稳定催化剂的高温属性；Pt/Pd作为氧化型催化活性中心，为CO、HC的氧化提供活性位点；Rh作为还原型催化活性中心，为NOx的还原提供活性位点。
国七排放标准发布在即，对于传统燃油车而言，如何在现有基础上进一步降低尾气排放量成为当前发展重点。由于贵金属的成本问题，通过提高贵金属负载量从而提升催化效率的方法逐渐失去意义。
三元催化在l ambda＝0.995的工况下可以提供最大的催化效率。然而在发动机实际运行过程中，不仅仅包括稳态运行工况，还包括多工况切换情况，包括低温冷启动、低速大功率等。此时发动机内部燃烧状况发生状态波动，直接导致尾排空燃比发生波动，三元催化无法在每个时刻均提供最大的催化效率。
发明内容
本发明提供了一种基于空燃比的汽车排气处理方法、装置、设备及介质，以提高对汽车排气的处理能力。
根据本发明的一方面，提供了一种基于空燃比的汽车排气处理方法，包括：
根据接入发动机原排管的耐高温氧传感器数据，确定发动机的空燃比；
若所述空燃比为稀燃，则开启稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气先后流入PNA模块和三元催化器；
若所述空燃比为富燃，则关闭稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气直接流入三元催化器。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于空燃比的汽车排气处理装置，包括：
空燃比确定模块，用于根据接入发动机原排管的耐高温氧传感器数据，确定发动机的空燃比；
电磁阀开启模块，用于若所述空燃比为稀燃，则开启稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气先后流入PNA模块和三元催化器；
电磁阀关闭模块，用于若所述空燃比为富燃，则关闭稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气直接流入三元催化器。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的基于空燃比的汽车排气处理方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的基于空燃比的汽车排气处理方法。
本发明实施例通过分阶段控制发动机原排的后处理策略，通过判断原排空燃比进而调整催化方式，最大程度改善后处理装置的净化能力；在稀燃后处理阶段引入PNA模块，针对稀燃状态下NOx排放较多的特点进行定向处理，有效提高了对原排气体的处理效率。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A是根据本发明一实施例提供的一种基于空燃比的汽车排气处理方法的流程图；
图1B是根据本发明一实施例提供的一种分阶段控制发动机原排的后处理策略的流程图；
图2是根据本发明又一实施例提供的一种基于空燃比的汽车排气处理装置的结构示意图；
图3是实现本发明实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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，以便这里描述的本发明的实施例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、***、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。
图1A为本发明一实施例提供的一种基于空燃比的汽车排气处理方法的流程图，本实施例可适用于对催化过程进行指标分解，分阶段提升催化过程效率的情况，该方法可以由基于空燃比的汽车排气处理装置来执行，该装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该装置可配置于具备相应数据处理能力的电子设备中，例如行车电脑。如图1A所示，该方法包括：
S110、根据接入发动机原排管的耐高温氧传感器数据，确定发动机的空燃比。
S120、若所述空燃比为稀燃，则开启稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气先后流入PNA模块和三元催化器。
S130、若所述空燃比为富燃，则关闭稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气直接流入三元催化器。
其中，电磁阀开启时，原排尾气先流入PNA模块，从PNA模块流出后再流入三元催化器；电磁阀关闭时，原排尾气不流经PNA(passive NOx adsorbed)模块，直接流入三元催化器。
具体的，发动机原排管需接入耐高温氧传感器，以根据耐高温氧传感器数据判断原排的空燃比状态，空燃比可以分为稀然和富燃。发动机在稀燃状态下NOx排放量会急剧升高，且稀燃状态常发生在低温冷启动阶段，此时PNA模块针对类似于低温稀燃工况下的原排气体有很高的处理效果，而三元催化器对其催化效果则较差。因此稀燃时打开电磁阀，让原排尾气在PNA模块得到充分处理后再流入三元催化器继续处理。富燃工况下，PNA模块的处理效果受限，PNA模块无法对原排尾气中的NOx进行有效吸附，三元催化器的催化效率则有所提高，此时可关闭电磁阀，让原排气体略过PNA模块，直接流入处于高效工作状态的三元催化器。
本发明实施例通过分阶段控制发动机原排的后处理策略，通过判断原排空燃比进而调整催化方式，最大程度改善后处理装置的净化能力；在稀燃后处理阶段引入PNA模块，针对稀燃状态下NOx排放较多的特点进行定向处理，有效提高了对原排气体的处理效率。
可选的，所述PNA模块为低温NOx吸附材料；相应的:在低温状态下，所述PNA模块对原排尾气中的NOx进行吸附；在高温状态下，所述PNA模块对已吸附的NOx进行脱附。
具体的，PNA为低温NOx吸附材料，普遍采用Pd/分子筛，在低温状态下对NOx有很好的吸附能力，同时高温会发生脱附，起到动态调节后处理***中NOx浓度波动问题的作用。
可选的，所述稀燃包括低温稀然和高温稀然；
若所述稀然为高温稀然，则所述开启稀然后处理***的电磁阀之后，还包括：
根据接入三元催化器后端的氧传感器数据，确定所述三元催化器中储放氧材料的储放氧状态；
根据所述储放氧状态，对GPF或节气门进行控制。
具体的，参考图1B，车辆冷启动时，空燃比通常为低温稀然，此时PNA对原排尾气的处理能力处在最佳区间。随着发动机的升温，低温稀然转变为高温稀然，此时PNA对原排尾气的处理能力严重下降，无法对NOx进行有效吸附，需要三元催化剂中储放氧材料和节气门开度进行调控。
可选的，所述根据所述储放氧状态，对GPF或节气门进行控制包括：
若所述储放氧状态为放氧状态，则控制节气门开度降低；
若所述储放氧状态为储氧状态，则控制GPF主动再生。
具体的，在三元催化剂后端接入氧传感器用以判断储放氧材料OSC是否饱和，饱和则判断储放氧材料为储氧状态，不饱和则判断储放氧材料为放氧状态。如果储放氧材料为放氧状态，则输出信号给节气门开度控制模块，控制节气门开度降低，以降低发动机进气量。如果储放氧材料为储氧状态，说明此时储放氧材料在进行储氧过程，GPF再生需氧量要大于后处理后的排气供氧量，此时GPF需要进行主动再生，进而避免GPF堵塞而引发的燃油消耗量大幅度增加。
可选的，所述关闭稀然后处理***的电磁阀之后，还包括:
根据接入三元催化器后端的氧传感器数据，确定所述三元催化器中储放氧材料的储放氧状态；
若所述储放氧状态为放氧状态，则控制GPF被动再生；
若所述储放氧状态为储氧状态，则控制节气门开度增加。
具体的，判断为富燃时，电磁阀关闭，PNA模块短路，发动机原排尾气直接流入三元催化器，不流经PNA模块。如果储放氧状态为储氧状态，则说明此时放氧过程结束，催化器处于完全还原状态，此时输出信号给节气门控制模块，控制节气门开度增加，加大进气量，从而调整发动机原排的空燃比。如果储放氧材料判断为储氧状态，说明此时储放氧材料在进行储氧过程，此时GPF再生需氧量要小于后处理后的排气供氧量，GPF需要被动再生即可。通过分工况调整，将稀燃富燃分开处理，可以有效解决复杂工况带来的排气难处理问题。结合未来国VI I更严格的排气标准，这种方法可以提高发动机尾气后处理***全工况处理能力，延长当前发动机产品使用寿命。
可选的，所述确定发动机的空燃比之后，还包括；
若所述空燃比为稀燃，则控制节气门开度降低；若所述空燃比为稀燃，则控制节气门开度增加。
具体的，在稀燃状态下，节气门需要进行开度调整用以调控进气量，在适当牺牲发动机动力性的前提下降低进气量，从而将发动机的运行状态从稀燃调整为当量比燃烧，此开度调整程度需要后期台架标定来确定。类似的的，在富燃状态下，节气门也需要进行开度调整用以调控进气量，不过与稀然相反的是，此时需要增加进气量，从而将发动机的运行状态从富燃调整为当量比燃烧，此开度调整程度需要也需要后期台架标定来确定。
图2为本发明又一实施例提供的一种基于空燃比的汽车排气处理装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括：
空燃比确定模块210，用于根据接入发动机原排管的耐高温氧传感器数据，确定发动机的空燃比；
电磁阀开启模块220，用于若所述空燃比为稀燃，则开启稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气先后流入PNA模块和三元催化器；
电磁阀关闭模块230，用于若所述空燃比为富燃，则关闭稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气直接流入三元催化器。
本发明实施例所提供的基于空燃比的汽车排气处理装置可执行本发明任意实施例所提供的基于空燃比的汽车排气处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
可选的，所述PNA模块为低温NOx吸附材料；相应的:
在低温状态下，所述PNA模块对原排尾气中的NOx进行吸附；
在高温状态下，所述PNA模块对已吸附的NOx进行脱附。
可选的，所述稀燃包括低温稀然和高温稀然；所述稀然为高温稀然，所述装置还包括：
第一储放判断模块，用于根据接入三元催化器后端的氧传感器数据，确定所述三元催化器中储放氧材料的储放氧状态；
高温稀然处理模块，用于根据所述储放氧状态，对GPF或节气门进行控制。
可选的，所述高温稀然处理模块具体用于：若所述储放氧状态为放氧状态，则控制节气门开度降低；若所述储放氧状态为储氧状态，则控制GPF主动再生。
可选的，所述装置还包括：
第二储放判断模块，用于根据接入三元催化器后端的氧传感器数据，确定所述三元催化器中储放氧材料的储放氧状态；
富燃放氧处理模块，用于若所述储放氧状态为放氧状态，则控制GPF被动再生；
富燃储氧处理模块，用于若所述储放氧状态为储氧状态，则控制节气门开度增加。
可选的，所述装置还包括：
开度降低模块，用于若所述空燃比为稀燃，则控制节气门开度降低；
开度增加模块，用于若所述空燃比为稀燃，则控制节气门开度增加
进一步说明的基于空燃比的汽车排气处理装置也可执行本发明任意实施例所提供的基于空燃比的汽车排气处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图3示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备30的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图3所示，电子设备30包括至少一个处理器31，以及与至少一个处理器31通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)32、随机访问存储器(RAM)33等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器31可以根据存储在只读存储器(ROM)32中的计算机程序或者从存储单元38加载到随机访问存储器(RAM)33中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 33中，还可存储电子设备30操作所需的各种程序和数据。处理器31、ROM 32以及RAM 33通过总线34彼此相连。输入/输出(I/O)接口35也连接至总线34。
电子设备30中的多个部件连接至I/O接口35，包括：输入单元36，例如键盘、鼠标等；输出单元37，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元38，例如磁盘、光盘等；以及通信单元39，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元39允许电子设备30通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器31可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器31的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器31执行上文所描述的各个方法和处理，例如基于空燃比的汽车排气处理方法。
在一些实施例中，基于空燃比的汽车排气处理方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元38。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 32和/或通信单元39而被载入和/或安装到电子设备30上。当计算机程序加载到RAM 33并由处理器31执行时，可以执行上文描述的基于空燃比的汽车排气处理方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器31可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于空燃比的汽车排气处理方法。
本文中以上描述的***和技术的各种实施方式可以在数字电子电路***、集成电路***、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上***的***(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程***上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储***、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储***、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的***和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的***和技术实施在包括后台部件的计算***(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算***(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算***(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的***和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算***中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将***的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算***可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于空燃比的汽车排气处理方法，其特征在于，所述方法包括：
根据接入发动机原排管的耐高温氧传感器数据，确定发动机的空燃比；
若所述空燃比为稀燃，则开启稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气先后流入PNA模块和三元催化器；
若所述空燃比为富燃，则关闭稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气直接流入三元催化器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PNA模块为低温NOx吸附材料；相应的:
在低温状态下，所述PNA模块对原排尾气中的NOx进行吸附；
在高温状态下，所述PNA模块对已吸附的NOx进行脱附。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述稀燃包括低温稀然和高温稀然；
若所述稀然为高温稀然，则所述开启稀然后处理***的电磁阀之后，还包括：
根据接入三元催化器后端的氧传感器数据，确定所述三元催化器中储放氧材料的储放氧状态；
根据所述储放氧状态，对GPF或节气门进行控制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述储放氧状态，对GPF或节气门进行控制包括：
若所述储放氧状态为放氧状态，则控制节气门开度降低；
若所述储放氧状态为储氧状态，则控制GPF主动再生。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关闭稀然后处理***的电磁阀之后，还包括:
根据接入三元催化器后端的氧传感器数据，确定所述三元催化器中储放氧材料的储放氧状态；
若所述储放氧状态为放氧状态，则控制GPF被动再生；
若所述储放氧状态为储氧状态，则控制节气门开度增加。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定发动机的空燃比之后，还包括；
若所述空燃比为稀燃，则控制节气门开度降低；
若所述空燃比为稀燃，则控制节气门开度增加。
7.一种基于空燃比的汽车排气处理装置，其特征在于，所述装置包括：
空燃比确定模块，用于根据接入发动机原排管的耐高温氧传感器数据，确定发动机的空燃比；
电磁阀开启模块，用于若所述空燃比为稀燃，则开启稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气先后流入PNA模块和三元催化器；
电磁阀关闭模块，用于若所述空燃比为富燃，则关闭稀然后处理***的电磁阀，使所述发动机原排管中的原排尾气直接流入三元催化器。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述所述PNA模块为低温NOx吸附材料；相应的:
在低温状态下，所述PNA模块对原排尾气中的NOx进行吸附；
在高温状态下，所述PNA模块对已吸附的NOx进行脱附。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的基于空燃比的汽车排气处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的基于空燃比的汽车排气处理方法。
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|---|---|---|---|
| CN202311266865.8A CN117072291A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种基于空燃比的汽车排气处理方法、装置、设备及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2023
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