CN102985645B - Dpf系统 - Google Patents

Abstract

提供一种抑制DPF的堵塞并提高了便利性的DPF系统。具有：PM堆积量预测机构（6），对怠速状态下的PM堆积量进行预测；和长时间怠速时强制再生部（5），当由PM堆积量预测机构（6）预测出的PM堆积量超过了规定量时，执行自动进行柴油机微粒捕集器（12b）的再生的长时间怠速时强制再生；长时间怠速时强制再生部（5）构成为当在长时间怠速时强制再生中车辆开始行驶时，执行在行驶中自动进行柴油机微粒捕集器（12b）的再生的自动再生。

Description

DPF系统

技术领域

本发明涉及利用柴油机微粒捕集器（以下称为DPF）来捕集柴油发动机的废气中的微粒状物质（以下称为PM），使向外部排出的PM的量减少的DPF系统。

背景技术

公知有一种利用被称为DPF的过滤器来捕集从柴油发动机排出的PM，使向外部排出的PM的量减少的DPF系统。作为这样的DPF系统，公知有使用了由DPF、和在DPF的上游侧设置的DOC（Diesel Oxidation Catalyst：柴油车氧化催化剂）构成的连续再生型DPF装置的方案。

在连续再生型DPF装置中，当废气温度约为350℃以上时，由DPF捕集到的PM连续燃烧而被净化，DPF进行自再生，但在废气温度较低的情况下，由于DOC的温度降低而没有活性化，所以难以将PM氧化而使DPF自再生。结果，PM堆积于DPF造成DPF的堵塞恶化，产生排压上升的问题。

鉴于此，在DPF系统中，当PM向DPF的堆积量超过了规定量时，通过在气缸内（缸内）进行燃料的多级延迟喷射（多段喷射）、后喷射（postinjection），来强制使流入到DPF的废气的温度上升，进行将由DPF捕集到的PM燃烧除去的DPF再生。

多级延迟喷射（多段喷射）为了使从发动机排出的废气的温度升温，将DOC升温到催化剂活性温度而进行。另外，后喷射（post injection）为了通过向废气中供给大量的未燃燃料，并利用DOC使所供给的未燃燃料氧化（燃烧），来使DPF入口处的废气温度上升到PM燃烧的温度以上而进行。

该DPF再生包括自动再生和手动再生。自动再生是在车辆的行驶中自动进行的DPF再生，手动再生是在车辆的停车状态通过驾驶员的操作而手动进行的DPF再生。

在DPF再生时，由于如上述那样进行后喷射，所以会发生未燃燃料混入到发动机油（润滑油）而将发动机油稀释的被称为油稀释的现象。

在车辆的行驶过程中进行DPF再生的自动再生中，由于发动机的负荷不稳定、废气温度不稳定，所以为了使DPF入口处的废气温度可靠地上升，较多地设定了后喷射量。因此，在自动再生中，导致混入到发动机油的燃料量即稀释量变多。另一方面，在车辆的停车状态进行DPF再生的手动再生中，由于废气温度稳定，能够较少地设定后喷射量，所以可减少稀释量。

稀释量因使车辆行驶、混入到发动机油的燃料挥发而减少，但如果从DPF再生结束到DPF再生开始的再生间隔短，则存在稀释量不减少而持续增加，产生不良情况的危险。

鉴于此，在DPF系统中，当DPF的PM堆积量超过了规定量时，按照如果满足积累稀释量小于规定的阈值、且再生间隔为规定的阈值以上这一条件，则进行自动再生，如果不满足上述的条件，则进行手动再生的方式催促驾驶员，在车辆的停车状态通过驾驶员的操作来进行手动再生。

另外，作为DPF再生之一，存在一种当怠速状态持续规定时间以上进行的LLIR（Long Low Idle Regeneration：长时间怠速时强制再生）（例如参照专利文献1）。

在LLIR中，预测怠速状态下的PM堆积量，当预测出的PM堆积量超过了规定量时，自动进行手动再生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008－180154号公报

专利文献2:日本专利第4175281号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在手动再生中，以使车辆停车的状态下进行强制再生作为前提，如果在手动再生中使车辆行驶，则手动再生停止。

由于通常的手动再生是在暂时不需要使车辆行驶这一状况下，由驾驶员自身进行操作来进行DPF再生的，所以驾驶员具有在DPF再生结束之前不能使车辆行驶这样的认识，很少在手动再生中使车辆行驶。

但是，在LLIR中，由于和驾驶员的意图无关地自动进行手动再生，所以认为还存在需要在LLIR中使车辆行驶的情况。如果在LLIR中使车辆行驶，则与通常的手动再生同样，DPF再生停止，结果，PM未被除去而持续堆积，存在DPF引起堵塞的危险。

尤其在行驶距离短、怠速频度高的车辆（例如消防车等）中，虽然能够比较频繁地进行LLIR，但如果在基于LLIR的手动再生结束之前不能使车辆行驶，则存在便利性方面的问题而希望得到改善。

鉴于此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种在进行LLIR的DPF系统中抑制DPF的堵塞，提高了便利性的DPF系统。

用于解决问题的方法

本发明为了实现上述目的而提出，提供一种具备在发动机的排气管中设置的柴油机微粒捕集器的DPF系统，该DPF系统具有：PM堆积量预测机构，对怠速状态下的PM堆积量进行预测；和长时间怠速时强制再生部，当由上述PM堆积量预测机构预测出的PM堆积量超过了规定量时，执行自动进行上述柴油机微粒捕集器的再生的长时间怠速时强制再生；上述长时间怠速时强制再生部构成为当在长时间怠速时强制再生中车辆开始行驶时执行自动再生，上述自动再生是在行驶中自动进行上述柴油机微粒捕集器的再生。

上述长时间怠速时强制再生部可以在由上述PM堆积量预测机构预测出的PM堆积量超过了规定量时，判断是否能够进行自动再生，若判断为能够进行自动再生，则当在长时间怠速时强制再生中车辆开始行驶时进行自动再生。

若判断为不能进行自动再生，则当在长时间怠速时强制再生中车辆开始行驶时，上述长时间怠速时强制再生部催促执行手动再生，上述手动再生是停车后进行上述柴油机微粒捕集器的再生。

发明效果

根据本发明，可以提供抑制DPF的堵塞并提高了便利性的DPF系统。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式涉及的DPF系统的概略结构图。

图2是在本发明中表示长时间怠速时强制再生部的控制流程的流程图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的优选实施方式进行说明。

图1是本实施方式涉及的DPF系统的概略结构图。

如图1所示，DPF系统1具备被设于发动机10的排气管11来捕集废气中的PM的DPF12b。在发动机10的排气管11中，配置有由DPF12b和在DPF12b的上游侧设置的DOC12a构成的连续再生型DPF装置12，在该连续再生型DPF装置12的下游侧的排气管11中配置有消声器13。从发动机10排出的废气被连续再生型DPF装置12净化，然后经由消声器13被释放到大气中。

DOC12a构成为使由多孔质的陶瓷构成的蜂窝状构造等的载体担载铂等氧化催化剂。DPF12b由将多孔质的陶瓷所构成的蜂窝状的通道的入口与出口交替封堵的整体蜂窝型壁流式的过滤器等构成，构成为在该过滤器的部分担载铂、氧化铯等催化剂。废气中的PM被多孔质的陶瓷的壁捕集。

DPF12b的前后连接有导通管，该导通管中设有对DPF12b前后的差压进行检测的差压传感器31。另外，在连续再生型DPF装置12的下游侧的排气管11中设有作为排气节流机构的排气节流阀14，在连续再生型DPF装置12的上游侧的排气管11中设有排气制动器20。

在连续再生型DPF装置12内的DOC12a的上游侧，设有对流入到DOC12a的废气的温度进行检测的DOC入口排气温度传感器32，在DOC12a与DPF12b之间设有对流入到DPF12b的废气的温度进行检测的DPF入口排气温度传感器33。

在发动机10的进气管15中，从进气口朝向发动机10侧设有空气过滤器16、MAF传感器（吸入空气量传感器）17、涡轮增压器36的压缩机36b、进气节流阀18。进气节流阀18用于调整向进气岐管37的进气量。从排气岐管38排出的废气通过涡轮增压器36的涡轮36a、排气制动器20而流入到连续再生型DPF装置12。

另外，用于使从发动机10排出的废气的一部分返回到进气岐管37的EGR管19与进气岐管37和排气岐管38连接，该EGR管19中设有对返回到进气岐管37的废气进行冷却的EGR冷却器39、和对返回到进气岐管37的废气量即EGR量进行调整的EGR阀21。

来自MAF传感器17、DOC入口排气温度传感器32、DPF入口排气温度传感器33、车速传感器34、发动机转速传感器35的信号被输入到进行发动机10整体的控制并且还进行DPF再生控制的ECU（电子控制单元）40，基于来自该ECU40的控制信号，对排气节流阀14、排气制动器20、进气节流阀18、EGR阀21、燃料喷射装置22等进行控制。

DPF系统1具备积累稀释量运算部2、再生间隔测定部3、和强制再生部4。这些积累稀释量运算部2、再生间隔测定部3、强制再生部4被搭载于ECU40。

积累稀释量运算部2对因DPF再生而增加的稀释量进行累计，并且减去因行驶而减少的稀释量，来运算积累稀释量。

再生间隔测定部3对从DPF再生结束到下一次DPF再生开始为止的再生间隔进行测定。

强制再生部4在DPF12b的PM堆积量超过了规定量时，如果满足积累稀释量小于规定的阈值、并且再生间隔为规定的阈值以上这一条件（以下称为自动再生条件），则进行在车辆的行驶中自动执行DPF再生的自动再生。强制再生部4在自动再生中将自动再生灯（绿色）24点亮。

另外，强制再生部4在DPF12b的PM堆积量超过了规定量时，如果不满足自动再生条件，则催促驾驶员进行在车辆的停车状态手动执行DPF再生的手动再生，从而在车辆的停车状态通过驾驶员的操作来进行手动再生。强制再生部4在DPF12b的PM堆积量超过规定量、且不满足自动再生条件时，通过使手动再生灯（橙色）23闪烁，来催促驾驶员进行手动再生。另外，强制再生部4在手动再生中将手动再生灯（橙色）23点亮。并且，强制再生部4通过驾驶员在停车状态按下手动再生按钮（DPF手动再生执行开关）25来执行手动再生。

这里，PM堆积量基于由差压传感器31检测出的DPF12b前后的差压、或者根据由车速传感器34检测出的车速而运算出的行驶距离来检测。即，在DPF12b前后的差压超过了规定的阈值时，或者行驶距离超过了规定的阈值时，强制再生部4判断为DPF12b的PM堆积量超过了规定量。

在DPF再生中，实施当由DOC入口排气温度传感器32或者DPF入口排气温度传感器33检测的废气温度低于第一判定值（DOC的活性温度，例如250℃）时，进行燃料的多段喷射，使从发动机10排出的废气的温度上升，当由DOC入口排气温度传感器32或者DPF入口排气温度传感器33检测的废气温度为第一判定值以上时，实施进行后喷射的PM燃烧除去控制，进行DPF12b的强制再生。在PM燃烧除去控制中，根据需要来组合多段喷射和后喷射。其中，在手动再生中，将排气制动器20关闭到废气温度为第一判定值以上为止，使废气温度迅速上升。另外，在手动再生中，在PM燃烧除去控制时将排气节流阀14关闭来进行排气节流，使废气温度上升。

在本实施方式涉及的DPF系统1中，强制再生部4具有：对怠速状态下的PM堆积量进行预测的PM堆积量预测机构6；和当由PM堆积量预测机构6预测出的PM堆积量超过了规定量时，进行自动执行手动再生的LLIR（长时间怠速时强制再生）的长时间怠速时强制再生部5。

PM堆积量预测机构6例如是根据经过时间（怠速停车时间）、发动机转速、基于负荷而可变的参数来预测PM堆积量的机构。PM堆积量预测机构6在处于怠速状态时对PM堆积量进行累计来预测PM堆积量。

PM堆积量预测机构6在检测到怠速状态并经过规定时间后开始PM堆积量的累计。之所以在检测出怠速状态的时刻不开始PM堆积量的累计而在从该时刻经过了规定时间时开始PM堆积量的累计是为了抑制在等待信号灯等短时间的停车时开始DPF再生的情况。

在本实施方式中，长时间怠速时强制再生部5构成为当在LLIR中车辆开始了行驶时，从LLIR向自动再生转移来继续进行DPF再生。

具体而言，长时间怠速时强制再生部5通过当在LLIR中车辆开始了行驶时，使LLIR暂时停止，当车辆以规定的阈值以上的车速行驶了规定时间以上时，开始自动再生，来从LLIR向自动再生转移。

另外，长时间怠速时强制再生部5仅在满足自动再生条件（积累稀释量小于规定的阈值、且再生间隔为规定的阈值以上这一条件）时，从LLIR向自动再生转移。这是因为，如果在不满足自动再生条件时执行自动再生，则存在稀释量因自动再生而增加，由此产生不良情况的危险。

并且，长时间怠速时强制再生部5在不满足自动再生条件的情况下，当怠速停车时间的累计值超过了规定的阈值时使手动再生灯（橙色）23闪烁，并且在LLIR中使手动再生灯（橙色）23点亮。这是因为，在不满足自动再生条件的情况下，由于若使车辆行驶则DPF再生停止（不转移至自动再生），所以催促驾驶员不使车辆行驶。另外，由于在不满足自动再生条件的情况下，需要不进行自动再生而进行手动再生，所以当怠速停车时间的累计值超过了规定的阈值时，使手动再生灯（橙色）23闪烁。

进而，长时间怠速时强制再生部5在满足自动再生条件的情况下，当怠速停车时间的累计值超过了规定的阈值时，不使灯类点亮、闪烁，仅在LLIR中使自动再生灯（绿色）24点亮。这是因为，在满足自动再生条件的情况下，由于即便使车辆行驶也会转移至自动再生而继续进行DPF再生，所以通知驾驶员可以使车辆行驶。

另外，长时间怠速时强制再生部5在满足自动再生条件的情况下，当在LLIR中（自动再生灯（绿色）24的点亮中）手动再生按钮25被按下时，转移到通常的手动再生，继续进行DPF再生。在手动再生按钮25被按下的情况下，将自动再生灯（绿色）24熄灭，并且将手动再生灯（橙色）23点亮。此外，当在通常的手动再生中使车辆行驶时，不转移至自动再生而停止DPF再生。

接下来，使用图2对长时间怠速时强制再生部5中的控制流程进行说明。长时间怠速时强制再生部5在车辆停车后执行图2的控制流程。

如图2所示，长时间怠速时强制再生部5首先在步骤S1中判断PM堆积量预测机构6是否处于怠速状态。当在步骤S1中判断为是时，进入到步骤S2，当判断为否时，结束控制。

在步骤S2中，PM堆积量预测机构6对PM堆积量进行累计，然后进入到步骤S3。在步骤S3中，长时间怠速时强制再生部5判断PM堆积量是否超过了规定的阈值。当在步骤S3中判断为否时，返回到步骤S2，继续PM堆积量的累计。此外，虽然图2中没有图示，但当在PM堆积量的累计中车辆行驶时，存储PM堆积量并结束控制。在下次的PM堆积量的累计中，从已经存储的PM堆积量开始累计。

当在步骤S3中判断为是时，在步骤S4中，长时间怠速时强制再生部5判断是否满足自动再生条件（积累稀释量小于规定的阈值、且再生间隔为规定的阈值以上这一条件）。

当在步骤S4中判断为否时，由于PM堆积量超过规定的阈值而需要DPF再生，并且，不满足自动再生条件，所以需要进行手动再生。鉴于此，长时间怠速时强制再生部5在步骤S5中使手动再生灯（橙色）23闪烁，在步骤S6中等待了规定时间之后，在步骤S7中自动进行手动再生（LLIR）。此时，长时间怠速时强制再生部5使手动再生灯（橙色）23点亮，催促驾驶员不使车辆行驶。

然后，在步骤S8中，长时间怠速时强制再生部5判断车辆是否行驶了。当在步骤S8中判断为是时，进入到步骤S20。当在步骤S8中判断为否时，在步骤S10中判断手动再生是否结束，当在步骤S10中判断为否时，返回到步骤S7而继续手动再生，当在步骤S10中判断为是时，结束控制。

在步骤S20中，使手动再生灯（橙色）23闪烁，然后进入到步骤S21。在步骤S21中，长时间怠速时强制再生部5判断是否在使车辆停车的状态下按压了手动再生按钮25。当在步骤S21中判断为否时，结束控制。

当在步骤S21中判断为是时，在步骤S22中自动进行手动再生（LLIR）。此时，长时间怠速时强制再生部5使手动再生灯（橙色）23点亮，催促驾驶员不使车辆行驶。然后，在步骤S23中，判断手动再生是否结束，当在步骤S23中判断为否时，返回到步骤S22而继续手动再生，当在步骤S23中判断为是时，结束控制。

另一方面，当在步骤S4中判断为是时，长时间怠速时强制再生部5在步骤S11中等待了规定时间之后，在步骤S12中自动进行手动再生（LLIR）。此时，长时间怠速时强制再生部5使自动再生灯（绿色）24点亮。

然后，在步骤S13中，长时间怠速时强制再生部5判断手动再生按钮25是否被按下。当在步骤S13中判断为是时，进入到步骤S7，转移至通常的手动再生。此时，将自动再生灯（绿色）24熄灭，并且将手动再生灯（橙色）23点亮。

当在步骤S13中判断为否时，在步骤S14中，长时间怠速时强制再生部5判断车辆是否行驶了。当在步骤S14中判断为否时，在步骤S15中判断手动再生是否结束，当在步骤S15中判断为否时，返回到步骤S12而继续手动再生，当在步骤S15中判断为是时，结束控制。

当在步骤S14中判断为是时，在步骤S16中，长时间怠速时强制再生部5使手动再生停止，将自动再生灯（绿色）24熄灭。在停止了手动再生之后，进入到步骤S17。

在步骤S17中，长时间怠速时强制再生部5判断车辆是否以规定阈值以上的车速行驶了规定时间以上。当在步骤S17中判断为否时，直接结束控制。

当在步骤S17中判断为是时，在步骤S18中，长时间怠速时强制再生部5开始自动再生，将自动再生灯（绿色）24点亮。然后，在步骤S19中判断自动再生是否结束，当在步骤S19中判断为否时，返回到步骤S18而继续自动再生，当在步骤S19中判断为是时，结束控制。

如以上说明那样，在本实施方式涉及的DPF系统1中，将长时间怠速时强制再生部5构成为当在LLIR中车辆开始行驶时，从LLIR转移至自动再生，继续进行DPF再生。

由此，即使在LLIR中需要使车辆行驶的情况下，也能够继续进行DPF再生，可抑制DPF引起堵塞的情况。另外，由于即使在LLIR中使车辆行驶也能够继续进行DPF再生，所以不需要在基于LLIR的手动再生结束之前不使车辆行驶地进行等待，提高了便利性。本发明对于比较频繁地进行LLIR的、行驶距离短且怠速频度高的车辆（例如消防车等）特别有效。

另外，在DPF系统1中，由于将长时间怠速时强制再生部5构成为通过当在LLIR中车辆开始行驶时暂时停止LLIR，在车辆以规定的阈值以上的车速行驶了规定时间以上时开始自动再生，来从LLIR转移至自动再生，所以例如在工程现场内的短距离短时间的移动等情况下，能够与通常的手动再生同样地停止DPF再生，不转移到自动再生。这是因为，在自动再生中，由于在车辆的停车状态没有结束DPF再生，所以当在自动再生中使车辆停车时需要按下手动再生按钮25来切换成手动再生，如果在短距离短时间的移动中转移至自动再生，则会增加驾驶员的操作而造成繁琐。

另外，在DPF系统1中，由于将长时间怠速时强制再生部5构成为仅在满足自动再生条件（积累稀释量小于规定的阈值、且再生间隔为规定的阈值以上这一条件）时，从LLIR转移至自动再生，所以能够防止稀释量增加而产生不良情况。

并且，在DPF系统1中，将长时间怠速时强制再生部5构成为在不满足自动再生条件的情况下，当怠速停车时间的累计值超过了规定的阈值时使手动再生灯23闪烁，并且在LLIR中使手动再生灯23点亮，在满足自动再生条件的情况下，仅在LLIR中使自动再生灯24点亮。

在以往的DPF系统中，当怠速停车时间的累计值超过规定的阈值时，使手动再生灯23闪烁，在LLIR中使手动再生灯23点亮，催促驾驶员不使车辆行驶。但是，对该以往的DPF系统而言，在行驶距离短且怠速频度高的车辆（例如消防车）中，手动再生灯23频繁闪烁，若在此驾驶员与手动再生灯23的闪烁相呼应地按下手动再生按钮25、或者基于LLIR开始手动再生（手动再生灯23点亮），则存在在手动再生结束之前无法使车辆行驶的问题，在便利性的方面希望得到改善。

与此相对，在本发明涉及的DPF系统1中，仅在不满足自动再生条件而需要手动再生时，使手动再生灯23闪烁、点亮，为了在满足自动再生条件时，即便使车辆行驶也能转移至自动再生，将自动再生灯24点亮，即便是行驶距离短且怠速频度高的车辆，也能抑制手动再生灯23频繁闪烁，可以提高便利性。

本发明并不限定于上述实施方式，显然在不脱离本发明主旨的范围能够进行各种变更。

附图标记说明：

1－DPF系统；2－积累稀释量运算部；3－再生间隔测定部；4－强制再生部；5－长时间怠速时强制再生部；6－PM堆积量预测机构；10－发动机；11－排气管；12－连续再生型DPF装置；12a－DOC；12b－DPF（柴油机微粒捕集器）；23－手动再生灯；24－自动再生灯；25－手动再生按钮。

Claims (3)

1.一种DPF系统，具备在发动机的排气管中设置的柴油机微粒捕集器，其特征在于，具有：

PM堆积量预测机构，对怠速状态下的PM堆积量进行预测；和

长时间怠速时强制再生部，当由上述PM堆积量预测机构预测出的PM堆积量超过了规定量时，执行自动进行上述柴油机微粒捕集器的再生的长时间怠速时强制再生；

上述长时间怠速时强制再生部构成为，当在长时间怠速时强制再生中车辆开始行驶时，使长时间怠速时强制再生暂时停止，当车辆以规定的阈值以上的车速行驶了规定时间以上时，开始自动再生，来从长时间怠速时强制再生向自动再生转移。

2.根据权利要求1所述的DPF系统，其特征在于，

在由上述PM堆积量预测机构预测出的PM堆积量超过了规定量时，上述长时间怠速时强制再生部判断是否能够进行自动再生，在判断为能够进行自动再生的情况下，当在长时间怠速时强制再生中车辆开始行驶时进行自动再生。

3.根据权利要求2所述的DPF系统，其特征在于，

在判断为不能进行自动再生的情况下，当在长时间怠速时强制再生中车辆开始行驶时，上述长时间怠速时强制再生部催促执行手动再生，上述手动再生是停车后进行上述柴油机微粒捕集器的再生。