CN103946495A - 基于排气管喷射的dpf再生控制系统和再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种即使在行驶中也能够进行稳定的升温且能够减少停车时的DPF再生的频度的DPF的行驶时再生控制系统。在本发明中，在有必要再生DPF(5)、车辆为自动巡航行驶中且由所述排气温度传感器(11)检测的排气温度为比阈值更高的温度的情况下，不由燃料喷射设备(7)进行向排气管内的燃料喷射，在排气温度比阈值更低的情况下，不进行向排气管内的燃料喷射就使排气制动器工作而使排气温度升温。

Description

基于排气管喷射的DPF再生控制系统和再生方法
技术领域
本发明涉及用于在柴油发动机搭载车行驶时基于向该车辆中的排气管内的燃料喷射的使柴油微粒过滤器(DPF)再生的技术。
背景技术
一直以来，作为柴油发动机搭载车的DPF的再生技术，熟知通过喷射器向发动机汽缸内的后喷射(为了排气温度升温而使喷射时机延迟的燃料喷射)而使排气温度升温的技术和通过向排气管内直接进行燃料喷射而升温的技术。
可是，前者(喷射器向发动机汽缸内的后喷射)由于向汽缸内的燃料喷射而具有发动机润滑油的稀释(所谓的“油稀释”)的问题。
另一方面，后者(向排气管内直接进行燃料喷射)，起因于行驶中的负载变动，难以使排气温度稳定地升温，只能在车辆的停止中进行DPF再生，存在问题。
作为现有技术，除此之外，还提出了DPF的再生所涉及的技术(参照专利文献1和专利文献2)，例如，公开了检测车辆的停止并使用排气制动器来谋求升温的技术(参照专利文献2)。
可是，在这些现有技术(专利文献1和专利文献2)中，全都未对在行驶中使排气温度稳定地升温的DPF再生技术进行公开。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-111949号公报；
专利文献2：日本特开2005-282545号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述的现有技术的问题点而提出的，其目的在于，提供即使在车辆行驶时也使排气温度稳定地升温并因此能够实施DPF再生的DPF再生系统及DPF再生方法。
用于解决课题的方案
本发明的DPF再生系统，在柴油发动机搭载车的基于排气管内燃料喷射(行驶时)的DPF再生系统中，具备用于使车辆进行自动巡航行驶的操作装置(自动巡航工作开关13)，在排气管(3)介入安装有排气制动器(6)和燃料喷射设备(7)，在比燃料喷射设备(7)更靠近下游侧的区域设有DPF(5)，在所述DPF(5)的上游侧的区域介入安装有排气温度传感器(11)，而且，在DPF(5)的上游侧和下游侧设有压力传感器(12、12)，设有响应于所述排气温度传感器(11)和压力传感器(12)的检测信号而控制排气制动器(6)和燃料喷射设备(7)的控制单元(10)，该控制单元(10)具有：
在由所述压力传感器(12、12)计测的DPF(5)的上游侧与下游侧的差压为阈值以上、车辆为自动巡航行驶中(操作自动巡航工作开关13)且由所述排气温度传感器(11)检测的排气温度为比阈值更高的温度的情况下，由燃料喷射设备(7)进行向排气管(3)内的燃料喷射的功能；和
如果所述差压为阈值以上，车辆为自动巡航行驶中，但排气温度比阈值更低，则(不进行向排气管3内的燃料喷射就)使排气制动器工作(而使排气温度升温)的功能。
另外，本发明的DPF再生方法，柴油发动机搭载车在排气管(3)介入安装有排气制动器(6)和燃料喷射设备(7)，在比燃料喷射设备(7)更靠近下游侧的区域设有DPF(5)，在DPF(5)的上游侧的区域介入安装有排气温度传感器(11)，而且，在DPF(5)的上游侧和下游侧设有压力传感器(12、12)，在该柴油发动机搭载车的基于排气管内燃料喷射的DPF再生方法中，具有：
由所述压力传感器(12、12)比较DPF(5)的上游侧与下游侧的差压和阈值而决定是否需要DPF(5)的再生的工序(步骤S1)；
根据用于使车辆进行自动巡航行驶的操作装置(自动巡航工作开关13)的工作状态而判断车辆是否为自动巡航行驶中(使自动巡航工作开关13操作)的工序(步骤S2)；
将由所述排气温度传感器(11)检测的排气温度与阈值比较的工序(步骤S3)；
在有必要再生DPF(5)(步骤S1为是)、车辆为自动巡航行驶中(操作自动巡航工作开关13)(步骤S2为是)且由所述排气温度传感器(11)检测的排气温度为比阈值更高的温度的情况下(步骤S3为是)，由燃料喷射设备(7)进行向排气管(3)内的燃料喷射的工序(步骤S4)；以及
在有必要再生DPF(5)(步骤S1为是)、车辆为自动巡航行驶中(步骤S2为是)、但排气温度比阈值更低的情况下(步骤S3为否)，(不进行向排气管3内的燃料喷射就)使排气制动器工作(而使排气温度升温)的工序(步骤S5)。
发明的效果
如上所述，在现有技术中，在向排气管(3)内喷射燃料并使排气温度升温而再生DPF的技术中，由于在车辆行驶中，车辆的发动机负载不一定，因而难以使排气温度稳定地升温。
与此相对的是，依据本发明，仅在车辆为自动巡航行驶中(操作自动巡航工作开关13)的情况下，由燃料喷射设备(7)进行向排气管内的燃料喷射。在此，在自动巡航中，不论驾驶者的踏板操作，都进行恒速下的行驶，因而车辆的发动机的负载变动小，能够进行稳定的燃烧，因此，在排气管内，排气温度保持为一定。因此，通过在车辆行驶中检测自动巡航行驶，从而与现有的向排气管内喷射燃料而再生DPF的技术不同，即使在车辆行驶中，车辆的发动机负载也一定，能够使排气温度稳定地升温。因此，不限于车辆停止中，能够在车辆行驶中(自动巡航行驶中)再生DPF。
另外，依据本发明，如果车辆为自动巡航行驶中，但排气温度比阈值更低，则(不进行向排气管内的燃料喷射就)使排气制动器工作，使排气温度升温。由此，能够将排气温度升温至能够进行DPF再生的水平。
由此，在成为即使在车辆的行驶中也需要使排气温度上升而再生DPF的状态的情况下，能够实行稳定的DPF的再生。由此，在车辆的停车时，也没有必要频繁地再生DPF。另外，排气制动器的工作也能够与是否需要DPF的再生的判断连动而自动地进行，不需要驾驶者的操作。即，通过DPF再生，从而不使驾驶者进行多余的操作，防止增大驾驶者的疲劳。
附图说明
图1是本发明的实施方式的框图。
图2是实施方式中的控制单元的框图。
图3是示出实施方式的控制的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1示出本发明涉及的DPF再生控制系统的构成。此外，搭载有本系统的车辆具备自动巡航(恒速行驶)控制装置，但在图1中，省略自动巡航控制装置的图示。
在图1中，排气管3从发动机1经由涡轮增压器2而延伸。
在排气管3，在比涡轮增压器2更靠近下游侧(在图1中为右侧)的区域，介入安装有排气制动器6，在比排气制动器6更靠近下游侧，一体地设有氧化催化剂4和DPF 5。而且，在排气管3中，在排气制动器6的下游侧的区域，设有燃料喷射设备7(将燃料喷射至排气管3内的装置：例如喷嘴)。此外，燃料喷射设备7与排气制动器6的相对的位置关系不限定于图1所图示的方式。
在排气管3中，在氧化催化剂4与DPF 5之间的区域(比DPF 5更靠近上游侧的区域)和比DPF 5更靠近下游侧的区域，分别设有排气温度传感器11、11。未图示，但排气温度传感器11也可以仅介入安装于氧化催化剂4与DPF 5之间的区域(比DPF 5更靠近上游侧的区域)。
在DPF 5的上游侧和下游侧，分别设有压力传感器12、12。能够根据DPF 5的上游侧的压力传感器12的测定值与DPF 5的下游侧的压力传感器12的测定值的差而检测DPF 5的上游侧和下游侧的压力差。
排气温度传感器11、11以及压力传感器12、12通过信号传递线而连接至控制单元10，将各自的探测信号输入至控制单元10。
控制单元10还与自动巡航工作开关13(用于使车辆自动巡航行驶的操作装置)连接，将关于车辆是否为自动巡航行驶状态的信息输入至控制单元10。
控制单元10经由信号传递线而连接到燃料喷射设备7和排气制动器6的控制设备，具有对各个设备输出控制信号的功能。
在图2中，以控制单元10的详细情况作为功能框图而示出。
自动巡航工作开关13经由信号传递线而连接至控制单元10内的自动巡航判断单元10A。自动巡航判断单元10A响应于来自自动巡航工作开关13的信号(车辆是否进行自动巡航行驶的信号)，将关于车辆是否为进行自动巡航行驶的状态的信号(自动巡航的工作信号)向排气制动器工作判断单元10C输出。
另外，在压力传感器12、12，经由信号传递线而连接至DPF再生判断单元10B。DPF再生判断单元10B具有这样的功能：根据压力传感器12、12的测定值的差而运算DPF 5的上游侧与下游侧的压力差，根据运算出的压力差而判断是否有必要再生DPF。然后，DPF再生判断单元10B将是否有必要再生DPF的判断结果(再生判断信号)输出至排气制动器工作判断单元10C。
排气温度传感器11经由信号传递线而连接至排气制动器工作判断单元10C。排气制动器工作判断单元10C接收由排气温度传感器11计测的排气温度、前述自动巡航判断单元10A的工作信号以及DPF再生判断单元10B的再生判断信号，向燃料喷射设备控制单元10D或排气制动器控制单元10E输出控制信号。
后面参照图3而阐述，排气制动器工作判断单元10C，接收车辆进行自动巡航行驶的要旨的自动巡航的工作信号，接收有必要再生DPF 5的要旨的再生判断信号，而且，在由排气温度传感器11计测的排气温度为高温的情况下(在比阈值更高的温度的情况下)，排气制动器工作判断单元10C对燃料喷射设备控制单元10D输出将燃料从燃料喷射设备7喷射至排气管3内的要旨的控制信号。在该情况下，控制信号未输出至排气制动器控制单元10E。
另一方面，接收车辆进行自动巡航行驶的要旨的自动巡航的工作信号，接收有必要再生DPF的要旨的再生判断信号，但在由排气温度传感器11计测的排气温度为低温的情况下(为阈值以下的低温的情况下)，排气制动器工作判断单元10C对排气制动器控制单元10E输出使排气制动器6工作的要旨的控制信号。在该情况下，控制信号未输出至燃料喷射设备控制单元10D。
接着，参照图3，对图示的实施方式中的控制进行说明。
在图3的步骤S1中，在DPF再生判断单元10B中根据DPF前后差压而判断是否需要DPF 5的再生。例如，根据压力传感器12、12的测定值而运算DPF 5的上游侧与下游侧的压力差，将运算出的压力差与阈值相比较，在压力差比阈值更大的情况下，判断为有必要再生DPF 5(步骤S1为Y)，前进至步骤S2。
另一方面，在前述压力差为阈值以下的情况下，判断为没有必要再生DPF 5(步骤S1为N)，前进至步骤S6。
在此，阈值起因于未图示的车辆的规格、DPF 5的规格、行驶条件以及其他而根据情况个别地设定。
在步骤S2(在步骤S1中判断为“需要DPF再生”的情况)中，由自动巡航判断单元10A(参照图2)判断车辆是否为自动巡航行驶状态。即，根据来自自动巡航工作开关13的信号(车辆是否进行自动巡航行驶的信号)而判断车辆是否为进行自动巡航行驶的状态。
如果操作自动巡航工作开关13(自动巡航工作开关13为ON)，则判断为车辆是自动巡航行驶状态(步骤S2为Y)，前进至步骤S3。
另一方面，如果未操作自动巡航工作开关13(自动巡航工作开关13为OFF)，则判断为车辆不是自动巡航行驶状态(步骤S2为N)，前进至步骤S6。如果车辆不是自动巡航行驶状态，则车辆的发动机负载不一定，因而防止即使将燃料喷射至排气管3、排气温度也不上升的情况或排气温度过度变高的情况，因此，不将燃料喷射至排气管3内。
在步骤S3(在判断为车辆是自动巡航行驶状态的情况)中，判断由排气温度传感器11检测的排气温度是否为比阈值更高的温度。
如果排气温度为比阈值更高的温度(步骤S3为Y)，则前进至步骤S4。在步骤S4中，车辆进行自动巡航行驶(步骤S1为Y)，判断为有必要再生DPF 5(步骤S2为Y)，由排气温度传感器11计测的排气温度为高温(步骤S3为Y)，因而判断为能够通过将燃料喷射至排气管3内而再生DPF 5。然后，排气制动器工作判断单元10C(图2)对燃料喷射设备控制单元10D(图2)输出控制信号，将燃料从燃料喷射设备7喷射至排气管3内(实施排气管内燃料喷射)。在该情况下，未将控制信号输出至排气制动器控制单元10E，排气制动器6不工作(排气制动器OFF)。
如果将燃料从燃料喷射设备7喷射至排气管3内，则所喷射的燃料使得排气管3内的排气温度上升，再生DPF 5(排气温度上升使得DPF再生)。然后，返回至步骤S1。
另一方面，如果排气温度是阈值以下的低温(步骤S3为N)，则前进至步骤S5。在步骤S5中，车辆进行自动巡航行驶(步骤S1为Y)，判断为有必要再生DPF 5(步骤S2为Y)，但由排气温度传感器11计测的排气温度为低温，不能进行DPF 5的再生，因而判断为有必要使排气温度升温。因此，排气制动器工作判断单元10C(图2)对排气制动器控制单元10E输出使排气制动器6工作的要旨的控制信号，但未将控制信号输出至燃料喷射设备控制单元10D，未将燃料喷射至排气管3内。
通过使排气制动器6工作，从而能够使车辆的发动机负载增加，使向发动机的燃料供给量增加，使排气温度上升。然后，返回至步骤S1。
关于排气温度的阈值，也应该基于车辆的规格、DPF 5的特性以及其他而根据情况个别地设定。
此外，使该排气制动器工作的结果，如果排气温度上升，成为比阈值更高的温度(在步骤S3中为Y)，则排气制动器6不工作，将燃料喷射至排气管3内(步骤S4)。
在步骤S1中判断为不需要DPF再生的情况下(步骤S1为N)，另外，在步骤S2中非自动巡航中的情况下(步骤S2为N)，不进行DPF 5的再生，燃料喷射7和排气制动器6全都不工作(步骤S6)。然后，返回到步骤S1。
依据图示的实施方式，操作自动巡航工作开关13(自动巡航工作开关13为ON)，检测到车辆为比较稳定的行驶状态的要旨(步骤S2为Y)，而且，在排气温度高的情况下(步骤S3为Y)，将燃料喷射至排气管3内而进行DPF 5的再生。因此，即使车辆在行驶中，也能够通过将燃料喷射至排气管3内而再生DPF 5。
在此，在排气温度低的情况下(步骤S3为N)，使排气制动器6工作而增大发动机的负载，由此，使排气温度升温。然后，在排气温度升温至足以进行DPF 5的再生的水平(比阈值更高的温度)的阶段，将燃料喷射至排气管3内而再生DPF 5。
因此，虽然向排气管3内喷射燃料而再生DPF 5，但能够在车辆的行驶中实行DPF再生操作。
图示的实施方式终究只是举例说明，附记并非限定本发明的技术的范围的宗旨的记述的要旨。
符号说明
1…发动机
2…涡轮增压器
3…排气管
4…氧化催化剂
5…柴油微粒过滤器(DPF)
6…排气制动器
7…燃料喷射设备
10…控制单元
11…排气温度传感器
12…压力传感器
13…自动巡航工作开关

Claims (2)

1. 一种DPF再生系统，其特征在于，在柴油发动机搭载车的基于排气管内燃料喷射的DPF再生系统中，具备用于使车辆进行自动巡航行驶的操作装置，在排气管介入安装有排气制动器和燃料喷射设备，在比燃料喷射设备更靠近下游侧的区域设有DPF，在DPF的上游侧的区域介入安装有排气温度传感器，而且，在DPF的上游侧和下游侧设有压力传感器，设有响应于所述排气温度传感器和压力传感器的检测信号而控制排气制动器和燃料喷射设备的控制单元，该控制单元具有：
在由所述压力传感器计测的DPF的上游侧与下游侧的差压为阈值以上、车辆为自动巡航行驶中且由所述排气温度传感器检测的排气温度为比阈值更高的温度的情况下，由燃料喷射设备进行向排气管内的燃料喷射的功能；和
如果所述差压为阈值以上，车辆为自动巡航行驶中，但排气温度比阈值更低，则使排气制动器工作的功能。
2. 一种DPF再生方法，其特征在于，柴油发动机搭载车在排气管介入安装有排气制动器和燃料喷射设备，在比燃料喷射设备更靠近下游侧的区域设有DPF，在DPF的上游侧的区域介入安装有排气温度传感器，而且，在DPF的上游侧和下游侧设有压力传感器，在该柴油发动机搭载车的基于排气管内燃料喷射的DPF再生方法中，具有：
由所述压力传感器比较DPF的上游侧与下游侧的差压和阈值而决定是否需要DPF的再生的工序；
根据用于使车辆进行自动巡航行驶的操作装置的工作状态而判断车辆是否为自动巡航行驶中的工序；
将由所述排气温度传感器检测的排气温度与阈值比较的工序；
在有必要再生DPF、车辆为自动巡航行驶中且由所述排气温度传感器检测的排气温度为比阈值更高的温度的情况下，由燃料喷射设备进行向排气管内的燃料喷射的工序；以及
在有必要再生DPF、车辆为自动巡航行驶中、但排气温度比阈值更低的情况下，使排气制动器工作的工序。
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