CN110494634B - 过滤器再生控制装置及过滤器再生控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供防止过滤器的硫中毒的过滤器再生控制装置及过滤器再生控制方法。ECU(7)包括：控制部(120)，当车辆在稳定行驶中的情况下，以在从过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的期间，执行温度判定用喷射的方式控制燃料喷射装置(6)；以及判定部(110)，判定执行温度判定用喷射后的DPF(11)的上游侧的检测温度是否比基准温度低。控制部(120)在检测温度为基准温度以上的情况下，以执行通常过滤器再生的方式控制燃料喷射装置(6)，而在检测温度比基准温度低的情况下，以执行特别过滤器再生的方式控制燃料喷射装置(6)。

Description

过滤器再生控制装置及过滤器再生控制方法
技术领域
本发明涉及对捕集废气中的颗粒物的过滤器的再生进行控制的过滤器再生控制装置及过滤器再生控制方法。
背景技术
以往，已知对柴油发动机的废气中包含的颗粒物(Particulate Matter：以下称作PM)进行捕集的DPF(Diesel Particulate Filter，柴油机颗粒过滤器)。
由DPF捕集的PM中的一部分通过从柴油发动机排出的高温的废气而燃烧(称作被动再生或连续再生)，剩余部分在DPF中堆积。而且，若PM的堆积量超过一定量，则例如会产生柴油发动机的输出的降低、油耗的恶化、以及PM的异常燃烧所导致的DPF的损伤等。
因此，已知执行如下过滤器再生(也称作强制再生)的情况：使在DPF堆积的PM通过燃料喷射(例如，后喷射或排气管喷射)强制地燃烧，来使过滤器再生(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-54631号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在使用硫浓度高的燃料的情况下，存在以下问题：DPF硫中毒，DPF的性能明显下降。
本发明的目的在于，提供能够防止过滤器的硫中毒的过滤器再生控制装置及过滤器再生控制方法。
解决问题的方案
本发明的一个形态的过滤器再生控制装置控制过滤器再生的执行，该过滤器再生通过燃料的喷射使过滤器强制地再生，该过滤器设置于车辆的内燃机的废气的流路中催化剂的下游侧，捕集所述废气中包含的PM，所述过滤器再生控制装置包括：控制部，当所述车辆在稳定行驶中的情况下，以在从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的期间，执行在规定时间的期间喷射规定量的所述燃料的温度判定用喷射的方式，控制燃料喷射装置；以及判定部，判定执行所述温度判定用喷射后的所述过滤器的上游侧的温度是否比预先决定的基准温度低，所述控制部在所述温度为所述基准温度以上的情况下，以执行通常过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，而在所述温度比所述基准温度低的情况下，以执行特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，所述通常过滤器再生是在第一时间的期间喷射第一量的所述燃料的动作，所述温度判定用喷射是在比所述第一时间短的第二时间的期间，喷射比所述第一量少的第二量的所述燃料的动作，所述特别过滤器再生是以下动作中的某一个：在比所述第一时间长的第三时间的期间喷射所述第一量的所述燃料的动作、在所述第一时间的期间喷射比所述第一量多的第三量的所述燃料的动作、以及在所述第三时间的期间喷射所述第三量的所述燃料的动作。
本发明的一个方式的过滤器再生控制方法中，控制过滤器再生的执行，该过滤器再生通过燃料的喷射使过滤器强制地再生，该过滤器设置于车辆的内燃机的废气的流路中催化剂的下游侧，捕集所述废气中包含的PM，所述过滤器再生控制方法包括：当所述车辆在稳定行驶中的情况下，以在从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的期间，执行在规定时间的期间喷射规定量的所述燃料的温度判定用喷射的方式，控制燃料喷射装置的步骤；判定执行所述温度判定用喷射后的所述过滤器的上游侧的温度是否比预先决定的基准温度低的步骤；以及在所述温度为所述基准温度以上的情况下，以执行通常过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，另一方面，在所述温度比所述基准温度低的情况下，以执行特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置的步骤，所述通常过滤器再生是在第一时间的期间喷射第一量的所述燃料的动作，所述温度判定用喷射是在比所述第一时间短的第二时间的期间，喷射比所述第一量少的第二量的所述燃料的动作，所述特别过滤器再生是以下动作中的某一个：在比所述第一时间长的第三时间的期间喷射所述第一量的所述燃料的动作、在所述第一时间的期间喷射比所述第一量多的第三量的所述燃料的动作、以及在所述第三时间的期间喷射所述第三量的所述燃料的动作。
发明效果
根据本发明，能够防止过滤器的硫中毒。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的后处理装置和其外围结构的一例的概念图。
图2是表示本发明的实施方式的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)的结构例的框图。
图3是表示本发明的实施方式的ECU的动作例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
首先，使用图1对本发明的实施方式的后处理装置和其外围结构进行说明。
图1是表示本实施方式的后处理装置和其外围结构的一例的概念图。图1中，实线的箭头表示气流，虚线的箭头表示信号流。
图1所示的各构成要素例如搭载于车辆。
在柴油发动机(内燃机的一例。以下，称作发动机)1的上游侧连接着从车辆的外部引入的空气流动的进气通路2。另外，在发动机1的下游侧连接着废气流动的排气通路3。
在进气通路2与排气通路3之间设置有涡轮增压器(增压器)4。涡轮增压器4具有配置于进气通路2的压缩机4a、和配置于排气通路3的排气涡轮机4b。通过排气涡轮机4b将压缩机4a同轴驱动。
在进气通路2中设置有中间冷却器5。从压缩机4a排出的空气由中间冷却器5冷却，流入至发动机1的各气缸(省略图示)内的燃烧室(省略图示)。
在发动机1中设置有向各气缸内的燃烧室喷射燃料的共轨燃料喷射装置(以下，称作燃料喷射装置)6。燃料喷射装置6具有泵6a、共轨6b及燃料喷射阀(喷射器)6c。
例如，在燃料喷射装置6中，泵6a基于来自ECU7(使用图2对细节进行后述)的控制信号，在规定的时刻从储存燃料的燃料罐8抽吸规定量的燃料，经由共轨6b供给至燃料喷射阀6c。燃料喷射阀6c将所供给的燃料喷射至燃烧室。
在排气通路3中设置有作为氧化催化剂的柴油氧化催化剂(Diesel OxidationCatalyst：以下，称作DOC)10及DPF11，作为后处理装置。DOC10设置于DPF11的上游侧。
DOC10将废气中的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)氧化除去，并且将废气中的一氧化氮(NO)氧化而生成二氧化氮(NO2)。
如上所述，DPF11捕集废气中包含的煤烟等PM，并从废气中除去。
从发动机1排出的废气通过排气通路3，驱动排气涡轮机4b以使压缩机4a同轴驱动。之后，废气按DOC10、DPF11的顺序流动。
在DOC10的下游侧且DPF11的上游侧设置有对DPF11的入口(换言之，DOC10的出口)的废气的温度进行检测的温度传感器12。温度传感器12将表示检测出的温度(以下，称作检测温度)的信号适当地向ECU7输出。
以上，对本实施方式的后处理装置和其外围结构进行了说明。
接下来，使用图2对本实施方式的ECU7(过滤器再生控制装置的一例)的结构进行说明。
ECU7例如具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、保存有控制程序的ROM(Read Only Memory，只读存储器)等存储介质、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等工作用存储器、以及通信电路。通过CPU执行控制程序，实现以下说明的图2的各部的功能。
ECU7控制使DPF11强制地再生的过滤器再生的执行。具体而言，ECU7控制燃料喷射装置6的燃料喷射(例如，后喷射)的执行。
在满足规定的执行条件时，执行过滤器再生。执行条件例如是：车辆的行驶距离超过预先决定的距离或在DPF11堆积的PM的估计量超过预先决定的量等。
在本实施方式中，通过ECU7的控制，执行通常过滤器再生和特别过滤器再生中的某一个作为上述过滤器再生。关于通常过滤器再生及特别过滤器再生的细节，将进行后述。
如图2所示，ECU7具有判定部110及控制部120。
判定部110进行以下的车速判定及温度判定。
[车速判定]
判定部110判定车辆是否正在以恒定速度行驶(是否在稳定行驶中)。例如，判定部110在由车速传感器(省略图示)检测出的车速持续了规定时间的情况下，判定为在稳定行驶中。
[温度判定]
判定部110判定由温度传感器12检测出的检测温度是否比预先决定的基准温度低。
上述基准温度例如是通过预先实施的实验或仿真而得到的值，且是针对各燃料喷射量而决定的。
控制部120进行以下的通常控制、温度判定用控制、以及特别控制。
[通常控制]
控制部120在满足上述执行条件的情况下，对燃料喷射装置6输出指示通常过滤器再生的执行的通常控制信号。
通常过滤器再生是指在规定时间(以下，称作第一时间)的期间，喷射规定量(以下，称作第一量)的燃料的动作。
燃料喷射装置6在收到通常控制信号的情况下，执行通常过滤器再生。
[温度判定用控制]
控制部120在由判定部110判定为车辆在稳定行驶中的情况下，在从通常过滤器再生和特别过滤器再生(细节后述)中的某一个结束起至接下来的通常过滤器再生或特别过滤器再生开始为止的期间，向燃料喷射装置6输出指示温度判定用喷射的执行的温度判定用控制信号。
温度判定用喷射是指在比第一时间短的时间(以下，称作第二时间)的期间，喷射比第一量少的量(以下，称作第二量)的燃料的动作。
燃料喷射装置6在收到温度判定用控制信号的情况下，执行温度判定用喷射。
[特别控制]
控制部120在由判定部110判定为执行了温度判定用喷射之后(例如，刚执行完之后)的检测温度比基准温度(喷射了第二量的燃料时本来应有的温度)低的情况下，视为DPF11的性能已经降低。
而且，控制部120在满足上述执行条件的情况下，对燃料喷射装置6输出指示特别过滤器再生的执行的特别控制信号。
特别过滤器再生是指以下动作中的某一个：在比第一时间长的时间(以下，称作第三时间)的期间喷射第一量的燃料的动作、在第一时间的期间喷射比第一量多的量(以下，称作第三量)的燃料的动作(与通常过滤器再生时相比使废气的温度更高的动作)、以及在第三时间的期间喷射第三量的燃料的动作。对于将这些动作中的哪个动作设为特别过滤器再生，例如，可以在ECU7的制造时设定，也可以由车辆的用户等设定。另外，也可以构成为，能够适当变更该设定。
燃料喷射装置6在收到特别控制信号的情况下，执行特别过滤器再生。
此外，控制部120在由判定部110判定为执行了温度判定用喷射之后(例如，刚执行完之后)的检测温度为基准温度以上的情况下，视为DPF11的性能未降低。在该情况下，控制部120在满足上述执行条件的情况下，对燃料喷射装置6输出指示通常过滤器再生的执行的通常控制信号。
以上，对本实施方式的ECU7的结构进行了说明。
接下来，使用图3对本实施方式的ECU7的动作(过滤器再生控制方法的一例)进行说明。在车辆的行驶中，重复进行图3的流程。
首先，判定部110判定车辆是否在稳定行驶中(步骤S101)。
在车辆不在稳定行驶中的情况下(步骤S101：“否”)，流程进行到后述的步骤S104。
另一方面，当车辆在稳定行驶中的情况下(步骤S101：“是”)，控制部120以在从通常过滤器再生和特别过滤器再生中的某一个结束起至接下来的通常过滤器再生或特别过滤器再生开始为止的期间，执行温度判定用喷射的方式控制燃料喷射装置6(步骤S102)。由此，燃料喷射装置6执行温度判定用喷射。
判定部110判定执行了温度判定用喷射时的检测温度是否比基准温度低(步骤S103)。
在检测温度为基准温度以上的情况下(步骤S103：“否”)，或在车辆不在稳定行驶中的情况下(步骤S101：“否”)，控制部120将接下来应该执行的过滤器再生，决定为通常过滤器再生(步骤S104)。
而且，控制部120在满足执行条件时，以执行通常过滤器再生的方式控制燃料喷射装置6(步骤S105)。由此，燃料喷射装置6执行通常过滤器再生。
另一方面，在检测温度比基准温度低的情况下(步骤S103：“是”)，控制部120将接下来应该执行的过滤器再生，决定为特别过滤器再生(步骤S106)。
而且，控制部120在满足执行条件时，以执行特别过滤器再生的方式控制燃料喷射装置6(步骤S107)。由此，燃料喷射装置6执行特别过滤器再生。
以上，对本实施方式的ECU7的动作进行了说明。
如所详述的那样，根据本实施方式，其特征在于，当车辆在稳定行驶中，在从规定的过滤器再生的结束时起至接下来的过滤器再生的开始时为止的期间，执行温度判定用喷射，在此时的检测温度比基准温度低的情况下，执行与通常过滤器再生相比，燃料喷射时间和燃料喷射量中的至少一者的值更大的特别过滤器再生。
由此，能够防止有可能在从规定的过滤器再生的结束时起至接下来的过滤器再生的开始时为止的期间产生的DPF11的硫中毒。另外，也能够防止DOC10的硫中毒。
以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明不限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的要点的范围内，适当变形来实施。以下，对各变形例进行说明。
[变形例1]
在上述实施方式中，列举以下情况为例进行了说明：在由判定部110判定为执行了温度判定用喷射时的检测温度比基准温度低的情况下，进行特别过滤器再生，但不限于此。
例如，在由判定部110判定为执行了温度判定用喷射时的检测温度比基准温度低的情况下，控制部120也可以进行间隔缩短控制来代替上述的特别控制(使燃料喷射装置6执行特别过滤器再生的控制)。
间隔缩短控制是指将从规定的过滤器再生的结束时起至接下来的过滤器再生的开始时为止的间隔(以下，称作过滤器再生间隔)缩短的控制。
在进行间隔缩短控制的情况下，控制部120例如与是否满足了执行条件无关地，在由判定部110判定为执行了温度判定用喷射时的检测温度比基准温度低的时间点，将接下来应该执行的过滤器再生决定为通常过滤器再生，并以执行通常过滤器再生的方式控制燃料喷射装置6。
此外，在上述说明中，列举了进行间隔缩短控制来代替特别控制的情况为例，但也可以将这两个控制组合。在该情况下，控制部120例如也可以与是否满足了执行条件无关地，在由判定部110判定为执行了温度判定用喷射时的检测温度比基准温度低的时间点，将接下来应该执行的过滤器再生决定为特别过滤器再生，并以执行特别过滤器再生的方式控制燃料喷射装置6。
[变形例2]
在上述实施方式中，列举过滤器再生时的燃料喷射是后喷射的情况为例进行了说明，但也可以通过设置于排气通路3的燃料喷射阀(省略图示)进行燃料喷射(即，排气管喷射)。
[变形例3]
在上述实施方式中，列举在DPF11的上游侧具备DOC10的情况为例进行了说明，但不限于此。例如，在图1中，也可以具备吸收型氮氧化物还原催化剂(Lean NOx Trap:LNT)来代替DOC10。在该情况下，能够防止LNT的硫中毒。
[变形例4]
在上述实施方式中，列举内燃机是柴油发动机的情况为例进行了说明，但内燃机也可以是汽油发动机。在该情况下，在图1中，具备对汽油发动机的废气中包含的颗粒物进行捕集的GPF(Gasoline Particulate Filter，汽油机颗粒过滤器)来代替DPF11。由此，能够防止GPF的硫中毒。
<本发明的概括>
本发明的过滤器再生控制装置控制过滤器再生的执行，该过滤器再生通过燃料的喷射使过滤器强制地再生，该过滤器设置于车辆的内燃机的废气的流路中催化剂的下游侧，捕集所述废气中包含的PM，所述过滤器再生控制装置包括：控制部，当所述车辆在稳定行驶中的情况下，以在从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的期间，执行在规定时间的期间喷射规定量的所述燃料的温度判定用喷射的方式，控制燃料喷射装置；以及判定部，判定执行所述温度判定用喷射后的所述过滤器的上游侧的温度是否比预先决定的基准温度低，所述控制部在所述温度为所述基准温度以上的情况下，以执行通常过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，而在所述温度比所述基准温度低的情况下，以执行特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，所述通常过滤器再生是在第一时间的期间喷射第一量的所述燃料的动作，所述温度判定用喷射是在比所述第一时间短的第二时间的期间，喷射比所述第一量少的第二量的所述燃料的动作，所述特别过滤器再生是以下动作中的某一个：在比所述第一时间长的第三时间的期间喷射所述第一量的所述燃料的动作、在所述第一时间的期间喷射比所述第一量多的第三量的所述燃料的动作、以及在所述第三时间的期间喷射所述第三量的所述燃料的动作。
此外，在上述过滤器再生控制装置中，所述控制部在所述温度比所述基准温度低的情况下，也可以代替以执行所述特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置而执行间隔缩短控制，或以执行所述特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置并且执行所述间隔缩短控制，所述间隔缩短控制将从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的间隔缩短。
另外，在上述过滤器再生控制装置中，所述催化剂也可以是氧化催化剂或吸收型氮氧化物还原催化剂。
另外，在上述过滤器再生控制装置中，也可以是，所述内燃机是柴油发动机，所述过滤器是DPF。
另外，在上述过滤器再生控制装置中，也可以是，所述内燃机是汽油发动机，所述过滤器是GPF。
本发明的过滤器再生控制方法中，控制过滤器再生的执行，该过滤器再生通过燃料的喷射使过滤器强制地再生，该过滤器设置于车辆的内燃机的废气的流路中催化剂的下游侧，捕集所述废气中包含的PM，所述过滤器再生控制方法中，包括：当所述车辆在稳定行驶中的情况下，以在从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的期间，执行在规定时间的期间喷射规定量的所述燃料的温度判定用喷射的方式，控制燃料喷射装置的步骤；判定执行所述温度判定用喷射后的所述过滤器的上游侧的温度是否比预先决定的基准温度低的步骤；以及在所述温度为所述基准温度以上的情况下，以执行通常过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，而在所述温度比所述基准温度低的情况下，以执行特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置的步骤，所述通常过滤器再生是在第一时间的期间喷射第一量的所述燃料的动作，所述温度判定用喷射是在比所述第一时间短的第二时间的期间，喷射比所述第一量少的第二量的所述燃料的动作，所述特别过滤器再生是以下动作中的某一个：在比所述第一时间长的第三时间的期间喷射所述第一量的所述燃料的动作、在所述第一时间的期间喷射比所述第一量多的第三量的所述燃料的动作、以及在所述第三时间的期间喷射所述第三量的所述燃料的动作。
本申请基于在2017年4月24日提出的日本专利申请(特愿2017-085341)，其内容在此作为参照而引入。
工业实用性
本发明能够适用于对捕集废气中包含的PM的过滤器的强制再生进行控制的过滤器再生控制装置及过滤器再生控制方法。
附图标记说明
1 柴油发动机(内燃机的一例)
2 进气通路
3 排气通路
4 涡轮增压器
4a 压缩机
4b 排气涡轮机
5 中间冷却器
6 燃料喷射装置
6a 泵
6b 共轨
6c 燃料喷射阀
7 ECU(过滤器再生控制装置的一例)
8 燃料罐
10 DOC(催化剂的一例)
11 DPF(过滤器的一例)
12 温度传感器
110 判定部
120 控制部

Claims (6)

1.一种过滤器再生控制装置，控制过滤器再生的执行，该过滤器再生通过燃料的喷射使过滤器强制地再生，该过滤器设置于车辆的内燃机的废气的流路中催化剂的下游侧，捕集所述废气中包含的颗粒物，所述过滤器再生控制装置包括：
控制部，当所述车辆在稳定行驶中的情况下，以在从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的期间，执行在规定时间的期间喷射规定量的所述燃料的温度判定用喷射的方式，控制燃料喷射装置；以及
判定部，判定执行所述温度判定用喷射后的所述过滤器的上游侧的温度是否比预先决定的基准温度低，
所述控制部在所述温度为所述基准温度以上的情况下，以执行通常过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，而在所述温度比所述基准温度低的情况下，以执行特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，
所述通常过滤器再生是在第一时间的期间喷射第一量的所述燃料的动作，
所述温度判定用喷射是在比所述第一时间短的第二时间的期间，喷射比所述第一量少的第二量的所述燃料的动作，
所述特别过滤器再生是以下动作中的某一个：在比所述第一时间长的第三时间的期间喷射所述第一量的所述燃料的动作、在所述第一时间的期间喷射比所述第一量多的第三量的所述燃料的动作、以及在所述第三时间的期间喷射所述第三量的所述燃料的动作。
2.如权利要求1所述的过滤器再生控制装置，其中，
所述控制部在所述温度比所述基准温度低的情况下，代替以执行所述特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置而执行间隔缩短控制，或以执行所述特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置并且执行所述间隔缩短控制，所述间隔缩短控制将从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的间隔缩短。
3.如权利要求1所述的过滤器再生控制装置，其中，
所述催化剂是氧化催化剂或吸收型氮氧化物还原催化剂。
4.如权利要求1所述的过滤器再生控制装置，其中
所述内燃机是柴油发动机，
所述过滤器是柴油机颗粒过滤器。
5.如权利要求1所述的过滤器再生控制装置，其中，
所述内燃机是汽油发动机，
所述过滤器是汽油机颗粒过滤器。
6.一种过滤器再生控制方法，控制过滤器再生的执行，该过滤器再生通过燃料的喷射使过滤器强制地再生，该过滤器设置于车辆的内燃机的废气的流路中催化剂的下游侧，捕集所述废气中包含的颗粒物，所述过滤器再生控制方法包括：
当所述车辆在稳定行驶中的情况下，以在从所述过滤器再生结束起至接下来的过滤器再生开始为止的期间，执行在规定时间的期间喷射规定量的所述燃料的温度判定用喷射的方式，控制燃料喷射装置的步骤；
判定执行所述温度判定用喷射后的所述过滤器的上游侧的温度是否比预先决定的基准温度低的步骤；以及
在所述温度为所述基准温度以上的情况下，以执行通常过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置，而在所述温度比所述基准温度低的情况下，以执行特别过滤器再生的方式控制所述燃料喷射装置的步骤，
所述通常过滤器再生是在第一时间的期间喷射第一量的所述燃料的动作，
所述温度判定用喷射是在比所述第一时间短的第二时间的期间，喷射比所述第一量少的第二量的所述燃料的动作，
所述特别过滤器再生是以下动作中的某一个：在比所述第一时间长的第三时间的期间喷射所述第一量的所述燃料的动作、在所述第一时间的期间喷射比所述第一量多的第三量的所述燃料的动作、以及在所述第三时间的期间喷射所述第三量的所述燃料的动作。
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