基于排氣管噴射的dpf再生控制系統和再生方法
【專利摘要】本發明的目的在于，提供一種即使在行駛中也能夠進行穩定的升溫且能夠減少停車時的DPF再生的頻度的DPF的行駛時再生控制系統。在本發明中，在有必要再生DPF(5)、車輛為自動巡航行駛中且由所述排氣溫度傳感器(11)檢測的排氣溫度為比閾值更高的溫度的情況下，不由燃料噴射設備(7)進行向排氣管內的燃料噴射，在排氣溫度比閾值更低的情況下，不進行向排氣管內的燃料噴射就使排氣制動器工作而使排氣溫度升溫。
【專利說明】基于排氣管噴射的DPF再生控制系統和再生方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于在柴油發動機搭載車行駛時基于向該車輛中的排氣管內的燃料噴射的使柴油微粒過濾器(DPF)再生的技術。
【背景技術】
[0002]一直以來，作為柴油發動機搭載車的DPF的再生技術，熟知通過噴射器向發動機汽缸內的后噴射(為了排氣溫度升溫而使噴射時機延遲的燃料噴射)而使排氣溫度升溫的技術和通過向排氣管內直接進行燃料噴射而升溫的技術。
[0003]可是，前者(噴射器向發動機汽缸內的后噴射)由于向汽缸內的燃料噴射而具有發動機潤滑油的稀釋(所謂的“油稀釋”)的問題。
[0004]另一方面，后者(向排氣管內直接進行燃料噴射)，起因于行駛中的負載變動，難以使排氣溫度穩定地升溫，只能在車輛的停止中進行DPF再生，存在問題。
[0005]作為現有技術，除此之外，還提出了 DPF的再生所涉及的技術(參照專利文獻I和專利文獻2)，例如，公開了檢測車輛的停止并使用排氣制動器來謀求升溫的技術(參照專利文獻2) ο
[0006]可是，在這些現有技術(專利文獻I和專利文獻2)中，全都未對在行駛中使排氣溫度穩定地升溫的DPF再生技術進行公開。
[0007]現有技術文獻
專利文獻1:日本特開2011-111949號公報；
專利文獻2:日本特開2005-282545號公報。
【發明內容】
[0008]發明要解決的課題
本發明是鑒于上述的現有技術的問題點而提出的，其目的在于，提供即使在車輛行駛時也使排氣溫度穩定地升溫并因此能夠實施DPF再生的DPF再生系統及DPF再生方法。
[0009]用于解決課題的方案
本發明的DPF再生系統，在柴油發動機搭載車的基于排氣管內燃料噴射(行駛時)的DPF再生系統中，具備用于使車輛進行自動巡航行駛的操作裝置(自動巡航工作開關13)，在排氣管⑶介入安裝有排氣制動器(6)和燃料噴射設備(7)，在比燃料噴射設備(7)更靠近下游側的區域設有DPF(5)，在所述DPF(5)的上游側的區域介入安裝有排氣溫度傳感器
(11)，而且，在DPF (5)的上游側和下游側設有壓力傳感器(12、12)，設有響應于所述排氣溫度傳感器(11)和壓力傳感器(12)的檢測信號而控制排氣制動器(6)和燃料噴射設備(7)的控制單元(10),該控制單元(10)具有:
在由所述壓力傳感器(12、12)計測的DPF(5)的上游側與下游側的差壓為閾值以上、車輛為自動巡航行駛中(操作自動巡航工作開關13)且由所述排氣溫度傳感器(11)檢測的排氣溫度為比閾值更高的溫度的情況下，由燃料噴射設備(7)進行向排氣管(3)內的燃料噴射的功能；和
如果所述差壓為閾值以上，車輛為自動巡航行駛中，但排氣溫度比閾值更低，則(不進行向排氣管3內的燃料噴射就)使排氣制動器工作(而使排氣溫度升溫)的功能。
[0010]另外，本發明的DPF再生方法，柴油發動機搭載車在排氣管(3)介入安裝有排氣制動器(6)和燃料噴射設備(7)，在比燃料噴射設備(7)更靠近下游側的區域設有DPF(5)，在DPF(5)的上游側的區域介入安裝有排氣溫度傳感器(11)，而且，在DPF(5)的上游側和下游側設有壓力傳感器(12、12)，在該柴油發動機搭載車的基于排氣管內燃料噴射的DPF再生方法中，具有:
由所述壓力傳感器(12、12)比較DPF(5)的上游側與下游側的差壓和閾值而決定是否需要DPF (5)的再生的工序(步驟SI)；
根據用于使車輛進行自動巡航行駛的操作裝置(自動巡航工作開關13)的工作狀態而判斷車輛是否為自動巡航行駛中(使自動巡航工作開關13操作)的工序(步驟S2)；
將由所述排氣溫度傳感器(11)檢測的排氣溫度與閾值比較的工序(步驟S3)；
在有必要再生DPF (5)(步驟SI為是)、車輛為自動巡航行駛中(操作自動巡航工作開關13)(步驟S2為是)且由所述排氣溫度傳感器(11)檢測的排氣溫度為比閾值更高的溫度的情況下(步驟S3為是)，由燃料噴射設備(7)進行向排氣管(3)內的燃料噴射的工序(步驟S4);以及
在有必要再生DPF (5)(步驟SI為是)、車輛為自動巡航行駛中(步驟S2為是)、但排氣溫度比閾值更低的情況下(步驟S3為否)，(不進行向排氣管3內的燃料噴射就)使排氣制動器工作(而使排氣溫度升溫)的工序(步驟S5)。
[0011]發明的效果
如上所述，在現有技術中，在向排氣管(3)內噴射燃料并使排氣溫度升溫而再生DPF的技術中，由于在車輛行駛中，車輛的發動機負載不一定，因而難以使排氣溫度穩定地升溫。
[0012]與此相對的是，依據本發明，僅在車輛為自動巡航行駛中(操作自動巡航工作開關13)的情況下，由燃料噴射設備(7)進行向排氣管內的燃料噴射。在此，在自動巡航中，不論駕駛者的踏板操作，都進行恒速下的行駛，因而車輛的發動機的負載變動小，能夠進行穩定的燃燒，因此，在排氣管內，排氣溫度保持為一定。因此，通過在車輛行駛中檢測自動巡航行駛，從而與現有的向排氣管內噴射燃料而再生DPF的技術不同，即使在車輛行駛中，車輛的發動機負載也一定，能夠使排氣溫度穩定地升溫。因此，不限于車輛停止中，能夠在車輛行駛中(自動巡航行駛中)再生DPF。
[0013]另外，依據本發明，如果車輛為自動巡航行駛中，但排氣溫度比閾值更低，則(不進行向排氣管內的燃料噴射就)使排氣制動器工作，使排氣溫度升溫。由此，能夠將排氣溫度升溫至能夠進行DPF再生的水平。
[0014]由此，在成為即使在車輛的行駛中也需要使排氣溫度上升而再生DPF的狀態的情況下，能夠實行穩定的DPF的再生。由此，在車輛的停車時，也沒有必要頻繁地再生DPF。另夕卜，排氣制動器的工作也能夠與是否需要DPF的再生的判斷連動而自動地進行，不需要駕駛者的操作。即，通過DPF再生，從而不使駕駛者進行多余的操作，防止增大駕駛者的疲勞。
【專利附圖】
【附圖說明】[0015]圖1是本發明的實施方式的框圖。
[0016]圖2是實施方式中的控制單元的框圖。
[0017]圖3是示出實施方式的控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。
[0019]圖1示出本發明涉及的DPF再生控制系統的構成。此外，搭載有本系統的車輛具備自動巡航(恒速行駛)控制裝置，但在圖1中，省略自動巡航控制裝置的圖示。
[0020]在圖1中，排氣管3從發動機I經由渦輪增壓器2而延伸。
[0021]在排氣管3，在比渦輪增壓器2更靠近下游側(在圖1中為右側)的區域，介入安裝有排氣制動器6，在比排氣制動器6更靠近下游側，一體地設有氧化催化劑4和DPF 5。而且，在排氣管3中，在排氣制動器6的下游側的區域，設有燃料噴射設備7 (將燃料噴射至排氣管3內的裝置:例如噴嘴)。此外，燃料噴射設備7與排氣制動器6的相對的位置關系不限定于圖1所圖示的方式。
[0022]在排氣管3中，在氧化催化劑4與DPF 5之間的區域(比DPF 5更靠近上游側的區域)和比DPF 5更靠近下游側的區域，分別設有排氣溫度傳感器11、11。未圖示，但排氣溫度傳感器11也可以僅介入安裝于氧化催化劑4與DPF 5之間的區域(比DPF 5更靠近上游側的區域)。
[0023]在DPF 5的上游側和下游側，分別設有壓力傳感器12、12。能夠根據DPF 5的上游側的壓力傳感器12的測定值與DPF 5的下游側的壓力傳感器12的測定值的差而檢測DPF5的上游側和下游側的壓力差。
[0024]排氣溫度傳感器11、11以及壓力傳感器12、12通過信號傳遞線而連接至控制單元10，將各自的探測信號輸入至控制單元10。
[0025]控制單元10還與自動巡航工作開關13 (用于使車輛自動巡航行駛的操作裝置)連接，將關于車輛是否為自動巡航行駛狀態的信息輸入至控制單元10。
[0026]控制單元10經由信號傳遞線而連接到燃料噴射設備7和排氣制動器6的控制設備，具有對各個設備輸出控制信號的功能。
[0027]在圖2中，以控制單元10的詳細情況作為功能框圖而示出。
[0028]自動巡航工作開關13經由信號傳遞線而連接至控制單元10內的自動巡航判斷單元10A。自動巡航判斷單元IOA響應于來自自動巡航工作開關13的信號(車輛是否進行自動巡航行駛的信號)，將關于車輛是否為進行自動巡航行駛的狀態的信號(自動巡航的工作信號)向排氣制動器工作判斷單元IOC輸出。
[0029]另外，在壓力傳感器12、12，經由信號傳遞線而連接至DPF再生判斷單元10B。DPF再生判斷單元IOB具有這樣的功能:根據壓力傳感器12、12的測定值的差而運算DPF 5的上游側與下游側的壓力差，根據運算出的壓力差而判斷是否有必要再生DPF。然后，DPF再生判斷單元IOB將是否有必要再生DPF的判斷結果(再生判斷信號)輸出至排氣制動器工作判斷單元10C。
[0030]排氣溫度傳感器11經由信號傳遞線而連接至排氣制動器工作判斷單元10C。排氣制動器工作判斷單元IOC接收由排氣溫度傳感器11計測的排氣溫度、前述自動巡航判斷單元IOA的工作信號以及DPF再生判斷單元IOB的再生判斷信號，向燃料噴射設備控制單元IOD或排氣制動器控制單元IOE輸出控制信號。
[0031]后面參照圖3而闡述，排氣制動器工作判斷單元10C，接收車輛進行自動巡航行駛的要旨的自動巡航的工作信號，接收有必要再生DPF 5的要旨的再生判斷信號，而且，在由排氣溫度傳感器11計測的排氣溫度為高溫的情況下(在比閾值更高的溫度的情況下)，排氣制動器工作判斷單元IOC對燃料噴射設備控制單元IOD輸出將燃料從燃料噴射設備7噴射至排氣管3內的要旨的控制信號。在該情況下，控制信號未輸出至排氣制動器控制單元10E。
[0032]另一方面，接收車輛進行自動巡航行駛的要旨的自動巡航的工作信號，接收有必要再生DPF的要旨的再生判斷信號，但在由排氣溫度傳感器11計測的排氣溫度為低溫的情況下(為閾值以下的低溫的情況下)，排氣制動器工作判斷單元IOC對排氣制動器控制單元IOE輸出使排氣制動器6工作的要旨的控制信號。在該情況下，控制信號未輸出至燃料嗔射設備控制單兀10D。
[0033]接著，參照圖3，對圖示的實施方式中的控制進行說明。
[0034]在圖3的步驟SI中，在DPF再生判斷單元IOB中根據DPF前后差壓而判斷是否需要DPF 5的再生。例如，根據壓力傳感器12、12的測定值而運算DPF 5的上游側與下游側的壓力差，將運算出的壓力差與閾值相比較，在壓力差比閾值更大的情況下，判斷為有必要再生DPF 5 (步驟SI為Y)，前進至步驟S2。
[0035]另一方面，在前述壓力差為閾值以下的情況下，判斷為沒有必要再生DPF 5(步驟SI為N)，前進至步驟S6。
[0036]在此，閾值起因于未圖示的車輛的規格、DPF 5的規格、行駛條件以及其他而根據情況個別地設定。
[0037]在步驟S2(在步驟SI中判斷為“需要DPF再生”的情況)中，由自動巡航判斷單元10A(參照圖2)判斷車輛是否為自動巡航行駛狀態。即，根據來自自動巡航工作開關13的信號(車輛是否進行自動巡航行駛的信號)而判斷車輛是否為進行自動巡航行駛的狀態。
[0038]如果操作自動巡航工作開關13 (自動巡航工作開關13為0N)，則判斷為車輛是自動巡航行駛狀態(步驟S2為Y)，前進至步驟S3。
[0039]另一方面，如果未操作自動巡航工作開關13 (自動巡航工作開關13為OFF)，則判斷為車輛不是自動巡航行駛狀態(步驟S2為N)，前進至步驟S6。如果車輛不是自動巡航行駛狀態，則車輛的發動機負載不一定，因而防止即使將燃料噴射至排氣管3、排氣溫度也不上升的情況或排氣溫度過度變高的情況，因此，不將燃料噴射至排氣管3內。
[0040]在步驟S3 (在判斷為車輛是自動巡航行駛狀態的情況)中，判斷由排氣溫度傳感器11檢測的排氣溫度是否為比閾值更高的溫度。
[0041]如果排氣溫度為比閾值更高的溫度(步驟S3為Y)，則前進至步驟S4。在步驟S4中，車輛進行自動巡航行駛(步驟SI為Y)，判斷為有必要再生DPF 5(步驟52為￥)，由排氣溫度傳感器11計測的排氣溫度為高溫(步驟S3為Y)，因而判斷為能夠通過將燃料噴射至排氣管3內而再生DPF 5。然后，排氣制動器工作判斷單元IOC (圖2)對燃料噴射設備控制單元IOD (圖2)輸出控制信號，將燃料從燃料噴射設備7噴射至排氣管3內(實施排氣管內燃料噴射)。在該情況下，未將控制信號輸出至排氣制動器控制單元10E，排氣制動器6不工作(排氣制動器OFF)。
[0042]如果將燃料從燃料噴射設備7噴射至排氣管3內，則所噴射的燃料使得排氣管3內的排氣溫度上升，再生DPF 5 (排氣溫度上升使得DPF再生)。然后，返回至步驟SI。
[0043]另一方面，如果排氣溫度是閾值以下的低溫(步驟S3為N)，則前進至步驟S5。在步驟S5中，車輛進行自動巡航行駛(步驟SI為Y)，判斷為有必要再生DPF 5 (步驟S2為Y)，但由排氣溫度傳感器11計測的排氣溫度為低溫，不能進行DPF 5的再生，因而判斷為有必要使排氣溫度升溫。因此，排氣制動器工作判斷單元IOC(圖2)對排氣制動器控制單元IOE輸出使排氣制動器6工作的要旨的控制信號，但未將控制信號輸出至燃料噴射設備控制單元10D，未將燃料噴射至排氣管3內。
[0044]通過使排氣制動器6工作，從而能夠使車輛的發動機負載增加，使向發動機的燃料供給量增加，使排氣溫度上升。然后，返回至步驟SI。
[0045]關于排氣溫度的閾值，也應該基于車輛的規格、DPF 5的特性以及其他而根據情況個別地設定。
[0046]此外，使該排氣制動器工作的結果，如果排氣溫度上升，成為比閾值更高的溫度(在步驟S3中為Y)，則排氣制動器6不工作，將燃料噴射至排氣管3內(步驟S4)。
[0047]在步驟SI中判斷為不需要DPF再生的情況下(步驟SI為N)，另外，在步驟S2中非自動巡航中的情況下(步驟S2為N)，不進行DPF 5的再生，燃料噴射7和排氣制動器6全都不工作(步驟S6)。然后，返回到步驟SI。
[0048]依據圖示的實 施方式，操作自動巡航工作開關13 (自動巡航工作開關13為0N)，檢測到車輛為比較穩定的行駛狀態的要旨(步驟S2為Y)，而且，在排氣溫度高的情況下(步驟S3為Y)，將燃料噴射至排氣管3內而進行DPF 5的再生。因此，即使車輛在行駛中，也能夠通過將燃料噴射至排氣管3內而再生DPF 5。
[0049]在此，在排氣溫度低的情況下(步驟S3為N)，使排氣制動器6工作而增大發動機的負載，由此，使排氣溫度升溫。然后，在排氣溫度升溫至足以進行DPF 5的再生的水平(比閾值更高的溫度)的階段，將燃料噴射至排氣管3內而再生DPF 5。
[0050]因此，雖然向排氣管3內噴射燃料而再生DPF 5，但能夠在車輛的行駛中實行DPF再生操作。
[0051]圖示的實施方式終究只是舉例說明，附記并非限定本發明的技術的范圍的宗旨的記述的要旨。
[0052]符號說明 I…發動機
2…渦輪增壓器 3…排氣管 4…氧化催化劑 5…柴油微粒過濾器(DPF)
6…排氣制動器 7…燃料噴射設備 10…控制單元 11…排氣溫度傳感器12…壓力傳感器13…自動巡航工作開關
【權利要求】
1.一種DPF再生系統，其特征在于，在柴油發動機搭載車的基于排氣管內燃料噴射的DPF再生系統中，具備用于使車輛進行自動巡航行駛的操作裝置，在排氣管介入安裝有排氣制動器和燃料噴射設備，在比燃料噴射設備更靠近下游側的區域設有DPF，在DPF的上游側的區域介入安裝有排氣溫度傳感器，而且，在DPF的上游側和下游側設有壓力傳感器，設有響應于所述排氣溫度傳感器和壓力傳感器的檢測信號而控制排氣制動器和燃料噴射設備的控制單元，該控制單元具有: 在由所述壓力傳感器計測的DPF的上游側與下游側的差壓為閾值以上、車輛為自動巡航行駛中且由所述排氣溫度傳感器檢測的排氣溫度為比閾值更高的溫度的情況下，由燃料噴射設備進行向排氣管內的燃料噴射的功能；和 如果所述差壓為閾值以上，車輛為自動巡航行駛中，但排氣溫度比閾值更低，則使排氣制動器工作的功能。
2.—種DPF再生方法，其特征在于，柴油發動機搭載車在排氣管介入安裝有排氣制動器和燃料噴射設備，在比燃料噴射設備更靠近下游側的區域設有DPF，在DPF的上游側的區域介入安裝有排氣溫度傳感器，而且，在DPF的上游側和下游側設有壓力傳感器，在該柴油發動機搭載車的基于排氣管內燃料噴射的DPF再生方法中，具有: 由所述壓力傳感器比較DPF的上游側與下游側的差壓和閾值而決定是否需要DPF的再生的工序； 根據用于使車輛進行自動巡航行駛的操作裝置的工作狀態而判斷車輛是否為自動巡航行駛中的工序； 將由所述排氣溫度傳感器檢測的排氣溫度與閾值比較的工序； 在有必要再生DPF、車輛為自動巡航行駛中且由所述排氣溫度傳感器檢測的排氣溫度為比閾值更高的溫度的情況下，由燃料噴射設備進行向排氣管內的燃料噴射的工序；以及在有必要再生DPF、車輛為自動巡航行駛中、但排氣溫度比閾值更低的情況下，使排氣制動器工作的工序。
【文檔編號】F01N3/023GK103946495SQ201280057477
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年7月30日 優先權日:2011年11月22日
【發明者】天野貴文 申請人:優迪卡汽車股份有限公司