CN105518267A - Dpf再生控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种能够比以往更高效地防止DOC的封堵、并且即使在DOC实际封堵的情况下也能够可靠地从封堵状态恢复的DPF再生控制装置，DPF再生控制装置(10)具备：DPF升温部件(10A)，其由使DPF(37)升高至规定温度的第1升温部件(12)、以及与该第1升温部件协同而使DPF升高至比所述规定温度高的第2升温部件(14)构成；DOC封堵检测部件(10D)，在自动再生的执行中检测出的与DOC(35)的封堵相关的封堵参数超过预先确定的封堵阈值规定时间时，检测为DOC已封堵；以及DOC封堵对策部件(10C)，在检测为DOC已封堵时，该DOC封堵对策部件中止自动再生，并且报告催促相比于自动再生使DPF升高至更高温的手动再生的执行的信息。

Description

DPF再生控制装置
技术领域
本公开涉及一种DPF再生控制装置，该DPF再生控制装置用于由配置于排气通路DOC(柴油机氧化催化剂)和配置于该DOC的下游的DPF(柴油机颗粒过滤器)构成的柴油发动机的排气处理装置。
背景技术
在柴油发动机中，安装有由配置于排气通路的DOC(柴油机氧化催化剂)和配置于该DOC的下游的DPF(柴油机颗粒过滤器)构成的排气处理装置。DPF(柴油机颗粒过滤器)是用于对从柴油发动机排出的排气中所包含的PM(颗粒物)进行捕获的装置。一般来说，该DPF构成为，将陶瓷等成形为蜂窝状单片(monolith)，使相邻的通气孔在入口侧与出口侧交替封堵，进而使排气通过过滤壁，且该DPF通过该过滤壁去除PM。也存在承载催化剂的部件。若PM堆积于DPF，则不久就会产生堵塞，不仅导致DPF的PM捕获能力降低，还会导致排气压力上升，也给燃料消耗性能带来负面影响。因此，每当PM堆积量达到规定量或者发动机运行时间经过规定时间，就需要进行将堆积于DPF的PM去除的强制再生。
通过对DPF的入口温度进行强制升温来进行DPF的强制再生。一般来说，DPF入口温度的强制升温通过如下方式进行：通过晚于主燃烧喷射时期地喷射燃料的后期喷射向排气处理装置供给未燃燃料，并利用DOC(柴油机氧化催化剂)使该未燃燃料氧化发热。此外，有时也通过向发动机下游侧的排气通路的排气管喷射来供给燃烧。DOC与上述DPF相同，一般通过将陶瓷等成形为蜂窝状单片而构成，并在其内侧表面承载有氧化催化剂。
在这种排气后处理装置中，若运行负荷较低、排气温度较低的状态持续，则DOC的上游侧端面会被未燃燃料等的SOF部分、煤烟等附着，DOC的封堵逐渐加重。若DOC封堵，则排气压力上升，燃料消耗性能降低，并且在强制再生时，未燃燃料不会通过DOC充分氧化而是漏过(slip)。因此，为了使DPF的入口温度升高至规定温度，将更多的未燃燃料供给到DOC，导致燃料消耗性能恶化。此外，漏过的燃料通过承载有催化剂的DPF氧化发热，因此促进了PM的异常燃烧，存在致使DPF烧损的风险。另外，在通过延迟后期喷射升温的情况下，后期喷射量增加，导致油冲淡的危险性也增大。
作为防止这种DOC的封堵的技术，在专利文献1中公开了如下技术：在柴油发动机的排气净化装置中，计算附着于DOC的表面的未燃燃料的附着量，如果计算出的未燃燃料的附着量比规定值大，则减小进气节流阀的开度，通过空气过剩率的降低使排气温度上升，从而促进附着于DOC的表面的HC的氧化去除。
另外，在专利文献2中公开了如下技术：在柴油发动机中，在DPF的再生处理结束之后，通过排气温度保持部件将排气温度保持为规定的温度，从而将附着于DOC的表面的未燃燃料燃烧并去除。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－69323号公报
专利文献2：日本特开2012－127297号公报
发明内容
然而，在上述专利文献1中，关于将附着于DOC的表面的未燃燃料去除的处理和通常的DPF的强制再生之间的关系没有任何记载。原本，附着于DOC的表面的未燃燃料大部分出自于DPF强制再生时的后期喷射、排气管喷射。由此，为了高效地去除附着于DOC的表面的未燃燃料，需要一体地考虑附着于DOC的表面的未燃燃料的去除与DPF的强制再生来控制。
另外，关于上述专利文献2的技术，无论DOC的封堵状况如何，在强制再生的结束后都必然将排气温度保持为规定的温度，并去除附着于DOC的表面的未燃燃料。在这种技术中，即使在几乎没有DOC封堵的危险性的状态下也将排气温度保持为规定温度，因此存在消耗不必要的能量这样的问题。另外，在该专利文献2中，关于DOC实际封堵时的应对策略也没有任何记载。
本发明的至少一个实施方式是鉴于上述那种以往的课题而完成的，其目的在于，提供一种与以往相比更高效地防止DOC的封堵、并且即使在DOC实际封堵的情况下也能够可靠地从封堵状态恢复的DPF再生控制装置。
本发明的至少一个实施方式为，
一种DPF再生控制装置，其用于控制强制再生的执行，该强制再生为，通过使由配置于排气通路的DOC以及配置于该DOC的下游的DPF构成的柴油发动机的排气处理装置中的所述DPF升温，从而将堆积于所述DPF的PM去除，
所述强制再生包括：通过满足规定的强制再生执行条件而自动地执行的自动再生、以及相比于该自动再生使所述DPF升高至更高温且通过手动操作执行的手动再生，
所述DPF再生控制装置具备：
DPF升温部件，其由使所述DPF升高至规定温度的第1升温部件、以及与该第1升温部件协同而使所述DPF升高至比所述规定温度高的第2升温部件构成；
DOC封堵检测部件，在所述自动再生的执行中检测出的与所述DOC的封堵相关的封堵参数超过预先确定的封堵阈值规定时间时，检测为所述DOC已封堵；以及
DOC封堵对策部件，在检测为所述DOC已封堵时，该DOC封堵对策部件中止所述自动再生，并且报告催促所述手动再生的执行的信息。
上述DPF再生控制装置具备在自动再生中检测DOC的封堵的DOC封堵检测部件。而且，在自动再生中，在检测出DOC的封堵时，中止自动再生，并且将催促相比于自动再生使DPF升高至更高温的手动再生的执行的信息报告给柴油发动机的操作者等。因此，即使在DOC封堵的情况下，也能够可靠地从封堵状态恢复。
在几个实施方式中，上述DPF再生控制装置还具备：DOC封堵初期阶段检测部件，在自动再生的执行中检测出的所述封堵参数为封堵阈值以下且超过比封堵阈值小的第2封堵阈值规定时间时，或者封堵参数为封堵阈值以下且封堵参数的变化量超过预先确定的变化量阈值规定时间时，检测为DOC处于封堵的初期阶段；以及DOC封堵初期阶段对策部件，在检测为DOC处于封堵的初期阶段时，在自动再生结束之后，该DOC封堵初期阶段对策部件使第1升温部件运行规定时间。
上述DPF再生控制装置具备在自动再生中检测DOC的封堵初期阶段的DOC封堵初期阶段检测部件。而且，当在自动再生中检测出DOC的封堵初期阶段时，在自动再生结束之后，使第1升温部件运行规定时间。
根据这种DPF再生控制装置，仅在检测出DOC的封堵初期阶段时利用第1升温部件进行DOC的升温，在未检测出DOC的封堵初期阶段时不利用第1升温部件进行DOC的升温。由此，能够比以往更高效地防止DOC的封堵。
在几个实施方式中，所述DPF再生控制装置还具备：DOC封堵危险状态检测部件，在未执行所述自动再生以及所述手动再生中的任一种强制再生的通常运行时，当所述柴油发动机处于容易引发所述DOC的封堵的运行状态下时，该DOC封堵危险状态检测部件检测为所述DOC处于封堵危险状态；以及DOC封堵危险状态对策部件，在检测为所述DOC处于封堵危险状态时，该DOC封堵危险状态对策部件使所述第1升温部件运行规定时间。
在上述实施方式中，上述DOC封堵危险状态检测部件在符合以下的一者或者多者时检测为所述DOC处于封堵危险状态：在排气的温度为预先确定的温度以下的状态持续规定时间以上时，所述柴油发动机的发动机转速的变动率在单位时间内超过预先确定的转速阈值的次数持续超过阈值规定时间以上时，以及PM排出量推断值的平均值为预先确定的阈值以上的状态持续规定时间以上时。
这里，发动机转速的变动率通过(变动后转速－变动前转速)/Δt来赋予。另外，在ECU中时刻根据发动机转速、燃料喷射量、空气流量等推断PM排出量，并能够使用该PM排出量推断值的每单位时间的平均值。
根据这种实施方式，能够从发动机的运行状态检测出DOC的封堵危险状态，在检测为DOC处于封堵危险状态时，利用第1升温部件进行DOC的升温。因此，在通常运行时，能够事先防止DOC的封堵。
在几个实施方式中，所述第1升温部件由对配置于进气通路的节流阀的开度进行控制的节流阀控制部件、对慢于主燃烧喷射时期地喷射燃料的提前后期喷射的燃料喷射量进行控制的提前后期喷射控制部件、对喷射燃料的油轨压进行控制的油轨压控制部件中的至少一者构成，所述第2升温部件由对在不会有助于所述提前后期喷射后的燃烧室内的燃烧的时刻喷射燃料的延迟后期喷射的燃料喷射量进行控制的延迟后期喷射控制部件、或者对向发动机下游侧的排气通路喷射燃料的排气管喷射的燃料喷射量进行控制的排气管喷射控制部件构成。
在几个实施方式中，根据DPF的入口温度以及DPF的出口温度的温度差设定上述封堵参数。
若DOC的封堵加重，则强制再生时DOC中的燃料不会充分地氧化，DPF入口温度不会充分地升温。另外，由于漏过DOC的未燃燃料在下游的DPF燃烧，因此DPF出口温度过度升温。由此，在设DPF的入口温度为Tp1、设DPF的出口温度为Tp2来获取温度差的情况下，能够像例如下述式(1)那样设定封堵参数Pr1。在该情况下，伴随着DOC的封堵加重，封堵参数Pr1变大。
Pr1＝(Tp2－Tp1)···(1)
根据这种实施方式，通过检测DPF的入口温度以及DPF的出口温度，能够检测出DOC的封堵以及DOC封堵的初期阶段。
在几个实施方式中，根据DPF的出口温度设定上述封堵参数。
如上述那样，若DOC的封堵加重，则漏过DOC的未燃燃料在下游的DPF燃烧，因此DPF出口温度过度升温。由此，在设DPF的出口温度为Tp2的情况下，能够像例如下述式(2)那样设定封堵参数Pr2。在该情况下，伴随着DOC3的封堵的加重，封堵参数Pr2变大。
Pr2＝Tp2···(2)
根据这种实施方式，通过检测DPF的出口温度，能够检测出DOC的封堵以及DOC封堵的初期阶段。
在几个实施方式中，根据DOC的出口温度以及入口温度的温度差、通过DOC的排气的流量、以及延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射量设定上述封堵参数。
若DOC的封堵加重，则通过延迟后期喷射或者排气管喷射部件喷射的燃料在DOC中不会充分地氧化，DOC使燃料喷射量发热的发热量变小。由此，在设DOC的出口温度以及入口温度的温度差为ΔTo、设通过DOC的排气的流量为Qe、设延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射量为Qfe的情况下，能够像例如下述式(3)那样设定封堵参数Pr3。在该情况下，伴随着DOC的封堵的加重，封堵参数Pr3变大。
Pr3＝Qfe/ΔTo·Qe···(3)
根据这种实施方式，通过检测DOC的入口温度以及出口温度、延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射量，能够检测出DOC的封堵以及DOC封堵的初期阶段。
在几个实施方式中，根据DPF的入口温度的上升速度、以及DOC未封堵的初期状态下的DPF的入口温度的上升速度设定上述封堵参数。
若DOC的封堵加重，则DOC中的燃料不会充分地氧化，DPF入口温度的上升速度变慢。由此，在设DPF的入口温度的上升速度为Vt、设DOC未封堵的初期状态下的DPF的入口温度的上升速度为Vt’的情况下，能够像例如下述式(4)那样设定封堵参数Pr4。在该情况下，伴随着DOC的封堵加重，封堵参数Pr4变大。
Pr4＝Vt’/Vt···(4)
根据这种实施方式，通过预先求出初期状态下的DPF入口温度的上升速度、并且检测DPF入口温度的上升速度，能够检测DOC的封堵以及DOC封堵的初期阶段。
此外，上述实施方式中的DPF入口温度的上升速度Vt以及初期状态下的DPF的入口温度的上升速度Vt’是使燃料喷射量、喷射时刻等给上升速度带来影响的各条件相同来检测。
在几个实施方式中，上述延迟后期喷射控制部件或者所述排气管喷射控制部件构成为，以使所述DPF的入口温度成为执行所述强制再生所需的目标温度的方式控制其燃料喷射量，根据在DPF的入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量、以及在DOC未封堵的初期状态下DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量、或者在DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量、以及在DOC未封堵的初期状态下DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量设定上述封堵参数。
延迟后期喷射控制部件或者所述排气管喷射控制部件构成为，以使DPF的入口温度成为强制再生的执行所需的目标温度的方式控制其燃料喷射量。因此，在DOC的封堵加重、DOC中的燃料未充分地氧化且DPF入口温度未充分地升温的情况下，延迟后期喷射控制部件或者所述排气管喷射控制部件进行使延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射量增加的控制。由此，在设DPF的入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量为ΣQfl，设在DOC未封堵的初期状态下DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量为ΣQfl’的情况下，能够像例如下述式(5)那样设定封堵参数Pr5。在该情况下，伴随着DOC的封堵的加重，封堵参数Pr5变大。
Pr5＝ΣQfl/ΣQfl’···(5)
另外，在设DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量为Qgl，以及在DOC未封堵的初期状态下DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量为Qgl’的情况下，能够像例如下述式(5)’那样设定封堵参数Pr5’。在该情况下，伴随着DOC的封堵的加重，封堵参数Pr5’变大。
Pr5’＝Qgl/Qgl’···(5)’
根据这种实施方式，预先求出在初期状态下的DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量、并且检测在DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射累积量或者排气管喷射累积量，能够检测出DOC的封堵以及DOC封堵的初期阶段。另外，通过检测在DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量、以及在DOC未封堵的初期状态下DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量，能够检测出DOC的封堵以及DOC封堵的初期阶段。
此外，在上述实施方式中，上述ΣQfl、ΣQfl’、Qgl、Qgl’是使燃料喷射时刻、DPF入口温度的上升速度等给延迟后期喷射或者排气管喷射的累积量带来影响的各条件相同来检测。
发明效果
根据本发明的至少一个实施方式，能够提供一种能够比以往更高效地防止DOC的封堵、并且即使在DOC实际封堵的情况下也能够可靠地从封堵状态恢复DPF再生控制装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的柴油发动机的排气处理装置的整体构成图。
图2是用于说明ECU的功能的框图。
图3是用于说明DPF再生控制装置中的延迟后期喷射的说明线图。
图4是表示DPF再生控制装置的控制流程的流程图。
图5是表示自动再生期间中的DPF出入口温度以及DOC出入口温度的温度变化的曲线图。
图6是表示自动再生初期的DPF出入口温度以及DOC出入口温度的温度变化的曲线图。
具体实施方式
以下，基于附图更详细地说明本发明的实施方式。
但是，本发明的范围并不被以下的实施方式限定。记载于以下的实施方式的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并非旨在将本发明的范围仅限定于此，而仅仅是说明例。
图1是表示本发明的一实施方式的柴油发动机的排气处理装置的整体构成图。
如图1所示，在柴油发动机1的下游侧连接有排气通路21。在排气通路21设有由DOC(柴油机氧化催化剂)35和配置于该DOC35的下游侧的DPF(柴油机颗粒过滤器)37构成的排气处理装置33。DOC35具有对排气中的未燃燃料(HC)、一氧化碳(CO)进行氧化去除、并且将排气中的一氧化氮(NO)氧化而生成二氧化氮(NO2)的功能。此外，通过喷射的燃料的氧化热量使通过的排气升温，并使DPF37的入口温度升温。DPF37是利用过滤器捕获排气中所包含的灰尘等的PM(颗粒物)、并从排气中去除的装置。
另外，在柴油发动机1的上游侧，经由进气支管13连接有进气通路9。而且，在进气通路9与排气通路21之间设有排气涡轮增压器7。该排气涡轮增压器7具有配置于排气通路21的排气涡轮3和配置于进气通路9的压缩器5，该压缩器5通过排气涡轮3同轴驱动。另外，在进气通路9设有内冷却器(未图示)以及节流阀11。该节流阀11通过后述ECU10来控制其开度。而且，从压缩器5排出的压缩进气在被内冷却器冷却之后，通过节流阀11控制进气流量，之后经由进气口15而流入柴油发动机1的各缸体内的燃烧室39。
另外，在柴油发动机1配置有用于向燃烧室39喷射高压燃料的燃料喷射阀19。该燃料喷射阀19与储压有高压燃料的共轨(未图示)连接，并且通过后述的ECU10控制其喷射时刻以及燃料喷射量。喷射到燃烧室39的高压燃料与上述进气混合，之后在燃烧室39内燃烧。
另外，从排气通路21的排气口29的正下游位置分支出EGR管23。而且，EGR管23与位于节流阀11的下游侧的进气支管13连接。另外，在EGR管23配置有EGR阀25，通过控制该EGR阀25，使得从柴油发动机1排出的排气的一部分通过EGR管23向柴油发动机1再循环。
从柴油发动机1排出的排气驱动上述排气涡轮3，使压缩器5同轴驱动。而且，在通过排气通路21之后，向上述排气处理装置33的DOC35以及DPF37流入。流入排气处理装置33的排气在DOC35中被氧化去除了排气中所包含的未燃燃料(HC)、一氧化碳(CO)，在DPF37中被去除了排气中所包含的PM(颗粒物)，之后向发动机外部排出。
被DPF37去除的PM的一部分通过从运行中的发动机排出的高温的排气燃烧(自然再生)，但剩余的PM将堆积于DPF的过滤器。而且，若PM过度堆积，则会导致PM捕获能力的降低、动机输出的降低等。因此，在具备DPF37的排气处理装置33中，需要在适当的时刻实施强制地使堆积于过滤器的PM燃烧而使过滤器再生的强制再生。
作为强制再生，具有通过ECU10自动执行的自动再生和通过操作者等的手动操作执行的手动再生这至少两种。关于自动再生，无论车辆行驶·停止都通过满足规定的强制再生执行条件来自动地执行。与此相对，手动再生通过操作者等的按钮操作等来执行，基本上是在车辆停止的状态下执行。因此，相比于自动再生，在手动再生的情况下将再生温度控制为更高。作为一个例子，在自动再生中，将DPF37的入口温度控制为600～610℃，相对于此，在手动再生中，将DPF37的入口温度控制为620～630℃。
在排气通路21配置有DOC入口温度传感器48、DPF入口温度传感器49、DPF出口温度传感器50、DPF入口压力传感器52、DPF出口压力传感器54、以及DPF压差传感器56等的各种传感器类。而且，与通过这些传感器类测量的DOC入口温度、DPF入口温度、DPF出口温度、DPF压差等相关的信号被向ECU10输入。
ECU10构成为由中央处理装置(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、以及I/O接口等构成的微型计算机。
图2是用于说明ECU的功能的框图。
如图2所示，本实施方式的ECU10至少具备DPF升温部件10A、自动再生执行部件10B、DOC封堵对策部件10C、DOC封堵检测部件10D、DOC封堵初期阶段对策部件10E、以及DOC封堵初期阶段检测部件10F，构成为用于控制DPF37的再生处理的DPF再生控制装置10。
DPF升温部件10A由使DPF37升高至规定温度的第1升温部件12、以及与该第1升温部件12协同而使DPF37升高至比规定温度高的第2升温部件14构成。第1升温部件12由控制节流阀11的开度的节流阀控制部件12a、控制提前后期喷射的燃料喷射量的提前后期喷射控制部件12b、以及对喷射燃料的共轨压力进行控制的共轨压力控制部件12c中的至少一者构成。第2升温部件14由对在提前后期喷射后喷射燃料的延迟后期喷射的燃料喷射量进行控制的延迟后期喷射控制部件14构成。另外，也可以取代延迟后期喷射控制部件14、或者使对从配置于EGR管23的分支位置下游与排气涡轮增压器7的涡轮3之间的排气管喷射阀24向排气通路21喷射的燃料喷射量进行控制的排气管喷射控制部件14与该延迟后期喷射控制部件14一起构成第2升温部件14。
图3是用于说明DPF再生控制装置中的延迟后期喷射的说明线图。提前后期喷射是在刚喷射主燃料之后的燃烧室39内的压力尚且较高的状态下喷射比主喷射少量的燃料的第一次的后期喷射。通过该提前后期喷射，能够不给柴油发动机1的输出带来影响地提高排气温度。而且，该高温化后的排气流入DOC35，从而能够使DOC35活性化。
延迟后期喷射是在不会有助于上述提前后期喷射后的燃烧室39内的燃烧的时刻(下止点附近)喷射燃料的第二次的后期喷射。通过该延迟后期喷射，使未燃燃料从燃烧室39向排气通路21流出，排出的未燃燃料在DOC35中进行氧化，从而使DPF37升温，并使堆积于DPF37的PM燃烧。
自动再生执行部件10B构成为，在满足了自动再生的强制再生执行条件的情况下自动地通过上述DPF升温部件10A执行自动再生。作为自动再生的强制再生执行条件，可列举DPF37中的PM堆积量的推断值超过规定值的情况、柴油发动机1的运行时间超过规定时间的情况、柴油发动机1的燃料喷射量的累计值超过规定量的情况等。DPF37中的关于PM堆积量的推断，例如能够通过用DPF压差传感器56检测DPF37的上下游的压差来推断。此外，也能够通过检测发动机转速、燃料喷射量、空气流量、DPF温度，基于预先存储于ECU10的图推断来自柴油发动机1的PM排出量与DPF内部的PM再生量，并从PM排出量中减去PM再生量来推断PM堆积量。
DOC封堵对策部件10构成为，在检测为CDOC35封堵时，中止上述自动再生，并且将催促手动再生的执行的信息报告给柴油发动机1的操作者等。该DOC35的封堵通过DOC封堵检测部件10D检测出。DOC封堵检测部件10D在与在自动再生的执行中检测出的后述DOC35的封堵相关的封堵参数超过预先确定的封堵阈值时检测为DOC35已封堵。
DOC封堵初期阶段对策部件10E构成为，在检测为DOC35虽然未封堵但处于封堵的初期阶段时，在自动再生结束之后，使第2升温部件14停止执行，仅由第1升温部件12持续运行规定时间。该DOC35的封堵初期阶段通过DOC封堵初期阶段检测部件10F检测出。DOC封堵初期阶段检测部件10F在自动再生的执行中检测出的后述封堵参数为预先确定的封堵阈值以下、并且超过比该封堵阈值小的第2封堵阈值时，或者后述的封堵参数为预先确定的封堵阈值以下、并且超过预先确定了封堵参数的变化量的变化量阈值时，检测为DOC35处于封堵的初期阶段。
例如，在将封堵参数规定为DPF出入口温度差ΔTp、将封堵阈值规定为70℃、将第2封堵阈值规定为30℃、将变化量阈值规定为10℃的情况下，在ΔTp＞70℃时DOC封堵检测部件10D检测为DOC35已封堵。另外，在70℃＞ΔTp＞30℃时，DOC封堵初期阶段检测部件10F检测为DOC35处于封堵初期阶段。另外，在70℃＞ΔTp、且dΔTp/dt＞10℃时，DOC封堵初期阶段检测部件10F检测为DOC35处于封堵初期阶段。
图4是表示DPF再生控制装置的控制流程的流程图。
在图中，首先判断是否为自动再生中(步骤1)，在自动再生中的情况下(步骤2)，通过DOC封堵检测部件10D检测有无DOC35的封堵(步骤3)。另一方面，在不是自动再生中的情况下，视为通常运行中(步骤9)，进入后述步骤10。
然后，在于步骤3中检测出DOC35的封堵的情况下，通过DOC封堵对策部件10C中止自动再生(步骤4)，并且将催促手动再生的执行的信息报告给柴油发动机1的操作者等(步骤5)。
另一方面，在于步骤3中未检测出DOC35的封堵的情况下，保持原样地持续进行自动再生(步骤S6)。然后，通过DOC封堵初期阶段检测部件10F检测DOC35是否处于封堵初期阶段(步骤S7)，在检测为DOC35处于封堵初期阶段的情况下，即使在自动再生结束之后也通过DOC封堵初期阶段对策部件10E仅使第1升温部件12持续运行规定时间(步骤8)。另一方面，在检测为DOC35不处于封堵初期阶段的情况下，在自动再生结束之后，使第1升温部件12结束执行。
图5是表示自动再生期间中的DPF出入口温度以及DOC出入口温度的温度变化的曲线图。图5(a)是在自动再生结束之后仅由第1升温部件12持续运行规定时间的情况下的温度曲线图，图5(b)是在自动再生结束的同时结束第1升温部件12、第2升温部件14这两者的执行的情况下的温度曲线图。
如图5(a)中的附图标记(A)所示，在自动再生结束之后，仅由第1升温部件12持续运行规定时间的情况下，即使在自动再生结束之后，DOC入口温度较高的状态也会维持规定时间。由此，能够通过自动再生中的延迟后期喷射(或者排气管喷射)将附着于DOC35的上游侧端面的未燃燃料去除。
这样构成的本发明的一实施方式的柴油发动机1的DPF再生控制装置(ECU)10具备在自动再生中检测DOC35的封堵的DOC封堵检测部件10D。而且，当在自动再生中检测出DOC35的封堵时，中止自动再生，将催促相比于自动再生使DPF37升高至更高温的手动再生的执行的信息报告给柴油发动机1的操作者等。因此，即使在DOC35封堵的情况下，也能够可靠地从封堵状态恢复。
另外，DPF再生控制装置10如上述那样具备在自动再生中检测DOC35的封堵初期阶段的DOC封堵初期阶段检测部件10F。而且，当在自动再生中检测出DOC35的封堵初期阶段时，在自动再生结束之后，仅使第1升温部件12运行规定时间。由此，仅在检测出DOC35的封堵初期阶段时利用第1升温部件12进行DOC35的升温，在未检测出DOC35的封堵初期阶段时，在自动再生的结束的同时结束第1升温部件12对DOC35进行的升温。由此，能够比以往更高效地防止DOC35的封堵。
在几个实施方式中，如图2所示，上述DPF再生控制装置10还具备DOC封堵危险状态对策部件10G和DOC封堵危险状态检测部件10H。
DOC封堵危险状态对策部件10G构成为，在检测为DOC35处于封堵危险状态时，使第2升温部件14不执行，仅使第1升温部件12执行。通过DOC封堵危险状态检测部件10H检测DOC35是否处于封堵危险状态。在自动再生以及手动再生中的任一强制再生都未在执行的通常运行时，当柴油发动机1处于容易引发DOC35的封堵的运行状态下时，DOC封堵危险状态检测部件10H检测为DOC35处于封堵危险状态。具体而言，在符合以下的一者或者多者时检测为DOC35处于封堵危险状态：在排气的温度为预先确定的温度以下的状态持续规定时间以上时，柴油发动机1的发动机转速的变动率在单位时间内超过预先确定的转速阈值的次数持续超过阈值规定时间以上时、以及PM排出量推断值的平均值为预先确定的阈值以上的状态持续规定时间以上时。
例如，在排气温度处于250℃以下持续三小时以上时，或者发动机转速的变动率在单位时间内超过转速阈值500rpm/sec的次数超过阈值200次/h持续三小时以上时，或者通过ECU10运算的PM排出量推断值的时间平均值处于阈值1.5g/h以上持续三小时以上时等，检测为DOC35处于封堵危险状态。
如图4所示，在于步骤1中判断为不是自动再生中的情况下，视为通常运行中(步骤9)，进入步骤10。然后，通过DOC封堵危险状态检测部件10H检测DOC35是否处于封堵的危险状态(步骤10)，在检测为DOC35处于封堵危险状态的情况下，通过DOC封堵危险状态对策部件10G进行仅使第1升温部件12持续运行规定时间的复原运行(步骤11)。由此，通过第1升温部件12以规定时间提高排气温度，从而能够在容易引发DOC35的封堵的运行状态下去除附着于DOC35的上游侧端面的灰尘等。另一方面，在检测为DOC35未处于封堵危险状态的情况下，不进行该复原运行。
根据这种实施方式，根据柴油发动机1的运行状态检测DOC35的封堵危险状态，在检测为DOC35处于封堵危险状态时，利用第1升温部件12进行DOC35的升温。因此，在通常运行时，能够事先防止DOC35的封堵。
图6是表示自动再生初期的DPF出入口温度以及DOC出入口温度的温度变化的曲线图。
在几个实施方式中，根据DPF37的入口温度以及DPF37的出口温度设定上述封堵参数。
即，若DOC35的封堵加重，则DOC35中的燃料不会充分地氧化，DPF入口温度不会充分地升温。另外，由于漏过DOC35的未燃燃料在下游的DPF37燃烧，因此DPF出口温度过度升温。因此，若DOC35的封堵加重，则图6所示的温度曲线图中的DPF出口温度与DPF入口温度的温度差(ΔTp)变大。
由此，在设DPF37的入口温度为Tp1、设DPF37的出口温度为Tp2的情况下，能够像例如下述式(1)那样将封堵参数Pr1设定为它们的温度差。在该情况下，伴随着DOC35的封堵加重，封堵参数Pr1变大。
Pr1＝(Tp2－Tp1)···(1)
根据这种实施方式，通过检测DPF37的入口温度以及DPF37的出口温度，能够检测出DOC35的封堵以及DOC35的封堵初期阶段。
在几个实施方式中，将上述封堵参数设定为DPF37的出口温度。
即，如上述那样，若DOC35的封堵加重，则漏过DOC35的未燃燃料在下游的DPF37燃烧，因此DPF出口温度过度升温。由此，在设DPF的出口温度为Tp2的情况下，能够像例如下述式(2)那样设定封堵参数Pr2。在该情况下，伴随着DOC35的封堵的加重，封堵参数Pr2变大。
Pr2＝Tp2···(2)
根据这种实施方式，通过检测DPF37的出口温度，能够检测出DOC35的封堵以及DOC35的封堵初期阶段。
在几个实施方式中，根据DOC35的出口温度以及入口温度的温度差、通过DOC35的排气的流量、以及延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射量设定封堵参数。
即，若DOC35的封堵加重，则通过延迟后期喷射(或者排气管喷射)喷射的燃料在DOC35中不会充分地氧化，DOC35使燃料喷射量发热的发热量变小。由此，在设DOC35的出口温度以及入口温度的温度差为ΔTo、设通过DOC35的排气的流量为Qe、设延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射量为Qfe的情况下，能够像例如下述式(3)那样设定封堵参数Pr3。在该情况下，伴随着DOC35的封堵的加重，封堵参数Pr3变大。
Pr3＝Qfe/ΔTo·Qe···(3)
根据这种实施方式，通过检测DOC35的入口温度以及出口温度、延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射量，能够检测出DOC35的封堵以及DOC35的封堵初期阶段。
在几个实施方式中，根据DPF37的入口温度的上升速度、以及DOC35未封堵的初期状态下的DPF37的入口温度的上升速度设定上述封堵参数。
即，若DOC35的封堵加重，则DOC35中的燃料不会充分地氧化，DPF入口温度的上升速度变慢。由此，在设DPF37的入口温度的上升速度为Vt、设DOC35未封堵的初期状态下的DPF37的入口温度(图6的单点划线)的上升速度为Vt’的情况下，能够像例如下述式(4)那样设定封堵参数Pr4。在该情况下，伴随着DOC35的封堵加重，封堵参数Pr4变大。
Pr4＝Vt’/Vt···(4)
根据这种实施方式，通过预先求出初期状态下的DPF入口温度的上升速度、并且检测DPF入口温度的上升速度，能够检测DOC35的封堵以及DOC35的封堵初期阶段。
此外，上述实施方式中的DPF入口温度的上升速度Vt以及初期状态下的DPF的入口温度的上升速度Vt’是使燃料喷射量、喷射时刻等给上升速度带来影响的各条件相同来检测。
在几个实施方式中，上述延迟后期喷射控制部件(或者排气管喷射控制部件)14构成为，以使DPF37的入口温度成为强制再生的执行所需的目标温度的方式控制其燃料喷射量。根据在DPF37的入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射累积量、以及在DOC35未封堵的初期状态下DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射累积量、或者在DPF37的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的平均喷射量、以及在DOC35未封堵的初期状态下DPF37的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的平均喷射量设定上述封堵参数。
即，延迟后期喷射控制部件(或者排气管喷射控制部件)14构成为，以使DPF37的入口温度成为强制再生的执行所需的目标温度的方式控制其燃料喷射量。因此，在DOC35的封堵加重、DOC35中的燃料未充分地氧化且DPF入口温度未充分地升温的情况下，延迟后期喷射控制部件(或者排气管喷射控制部件)14进行使延迟后期喷射量(或者排气管喷射量)增加的控制。由此，在设DPF37的入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射累积量为ΣQfl，设在DOC35未封堵的初期状态下DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射累积量为ΣQfl’的情况下，能够像例如下述式(5)那样设定封堵参数Pr5。在该情况下，伴随着DOC35的封堵的加重，封堵参数Pr5变大。
Pr5＝ΣQfl/ΣQfl’···(5)
另外，在设DPF37的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的平均喷射量为Qgl，以及在DOC35未封堵的初期状态下DPF37的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的平均喷射量为Qgl’的情况下，能够像例如下述式(5)’那样设定封堵参数Pr5’。在该情况下，伴随着DOC35的封堵的加重，封堵参数Pr5’变大。
Pr5’＝Qgl/Qgl’···(5)’
根据这种实施方式，预先求出在初期状态下的DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的燃料喷射累积量、并且检测在DPF入口温度升高至规定温度的期间内喷射的延迟后期喷射(或者排气管喷射)的累积量，能够检测出DOC35的封堵以及DOC35的封堵初期阶段。
此外，在上述实施方式中，上述ΣQfl、ΣQfl’、Qgl、Qgl’是使燃料喷射时刻、DPF入口温度的上升速度等给延迟后期喷射或者排气管喷射的累积量带来影响的各条件相同来检测。
在几个实施方式中，设定为DOC35的热劣化度越高，上述封堵阈值以及第2封堵阈值越大。
即，若DOC35中的热劣化加重，则氧化能力降低，因此会向上述封堵参数的值变大的方向带来影响。由此，根据这种实施方式，通过考虑DOC35的热劣化带来的影响地设定封堵阈值，从而无论DOC35的热劣化如何，都能够高精度地检测DOC35的封堵以及DOC35的封堵初期阶段。
以上，说明了本发明的优选方式，但本发明并不限定于上述的方式。例如也可以组合上述实施方式，能够在不脱离本发明的目的范围内进行各种变更。
工业实用性
本发明的至少一实施方式作为用于柴油发动机的排气处理装置的DPF再生控制装置，不仅能够适当地应用于汽车，也能够能够适当地应用于船舶、工业用的发动机。
附图标记说明
1柴油发动机
3排气涡轮
5压缩器
7排气涡轮增压器
9进气通路
10ECU(DPF再生控制装置)
10ADPF升温部件
10B自动再生执行部件
10CDOC封堵对策部件
10DDOC封堵检测部件
10EDOC封堵初期阶段对策部件
10FDOC封堵初期阶段检测部件
10GDOC封堵危险状态对策部件
10HDOC封堵危险状态检测部件
11节流阀
12第1升温部件
12a节流阀控制部件
12b提前后期喷射控制部件
12c共轨压力控制部件
13进气支管
14第2升温部件(延迟后期喷射控制部件或者排气管喷射控制部件)
15进气口
19燃料喷射阀
21排气通路
23EGR管
24排气管喷射阀
25EGR阀
29排气口
33排气处理装置
35DOC(柴油机氧化催化剂)
37DPF(柴油机颗粒过滤器)
39燃烧室
48DOC入口温度传感器
49DPF入口温度传感器
50DPF出口温度传感器
52DPF入口压力传感器
54DPF出口压力传感器
56DPF压差传感器

Claims (11)

1.一种DPF再生控制装置，其用于在由配置于排气通路的DOC以及配置于该DOC的下游的DPF构成的柴油发动机的排气处理装置中控制强制再生的执行，该强制再生通过使所述DPF升温，从而将堆积于所述DPF的PM去除，
所述强制再生包括：通过满足规定的强制再生执行条件而自动地执行的自动再生、以及相比于该自动再生使所述DPF升高至更高温且通过手动操作执行的手动再生，
所述DPF再生控制装置具备：
DPF升温部件，其由使所述DPF升高至规定温度的第1升温部件、以及与该第1升温部件协同而使所述DPF升高至比所述规定温度高的第2升温部件构成；
DOC封堵检测部件，在所述自动再生的执行中检测出的与所述DOC的封堵相关的封堵参数超过预先确定的封堵阈值规定时间时，检测为所述DOC已封堵；以及
DOC封堵对策部件，在检测为所述DOC已封堵时，该DOC封堵对策部件中止所述自动再生，并且报告催促所述手动再生的执行的信息。
2.根据权利要求1所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
所述DPF再生控制装置还具备：
DOC封堵初期阶段检测部件，其在所述自动再生的执行中检测出的所述封堵参数为所述封堵阈值以下、且超过比所述封堵阈值小的第2封堵阈值规定时间时，或者所述封堵参数为所述封堵阈值以下、且所述封堵参数的变化量超过预先确定的变化量阈值规定时间时，检测为所述DOC处于封堵的初期阶段；以及
DOC封堵初期阶段对策部件，在检测为所述DOC处于封堵的初期阶段时，在所述自动再生结束之后，该DOC封堵初期阶段对策部件使所述第1升温部件运行规定时间。
3.根据权利要求1所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
所述DPF再生控制装置还具备：
DOC封堵危险状态检测部件，在未执行所述自动再生以及所述手动再生中的任一种强制再生的通常运行时，当所述柴油发动机处于容易引发所述DOC的封堵的运行状态下时，该DOC封堵危险状态检测部件检测为所述DOC处于封堵危险状态；以及
DOC封堵危险状态对策部件，在检测为所述DOC处于封堵危险状态时，该DOC封堵危险状态对策部件使所述第1升温部件运行规定时间。
4.根据权利要求3所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
所述DOC封堵危险状态检测部件在符合以下的一者或者多者时检测为所述DOC处于封堵危险状态：
排气的温度为预先确定的温度以下的状态持续规定时间以上时，所述柴油发动机的发动机转速的变动率在单位时间内超过预先确定的转速阈值的次数超过阈值持续规定时间以上时，以及PM排出量推断值的平均值为预先确定的阈值以上的状态持续规定时间以上时。
5.根据权利要求1所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
所述第1升温部件由对配置于进气通路的节流阀的开度进行控制的节流阀控制部件、对慢于主燃烧喷射时期地喷射燃料的提前后期喷射的燃料喷射量进行控制的提前后期喷射控制部件、对喷射燃料的油轨压进行控制的油轨压控制部件中的至少一者构成，
所述第2升温部件由对在不会有助于所述提前后期喷射后的燃烧室内的燃烧的时刻喷射燃料的延迟后期喷射的燃料喷射量进行控制的延迟后期喷射控制部件、或者对向发动机下游侧的排气通路喷射燃料的排气管喷射的燃料喷射量进行控制的排气管喷射控制部件构成。
6.根据权利要求1所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
根据所述DPF的入口温度以及所述DPF的出口温度的温度差设定所述封堵参数。
7.根据权利要求1所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
所述封堵参数被设定为所述DPF的出口温度。
8.根据权利要求5所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
根据所述DOC的出口温度以及入口温度的温度差、通过所述DOC的排气的流量、以及所述延迟后期喷射或者所述排气管喷射的燃料喷射量设定所述封堵参数。
9.根据权利要求1所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
根据所述DPF的入口温度的上升速度、以及所述DOC未封堵的初期状态下的所述DPF的入口温度的上升速度设定所述封堵参数。
10.根据权利要求5所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
所述延迟后期喷射控制部件或者所述排气管喷射控制部件构成为，以使所述DPF的入口温度成为执行所述强制再生所需的目标温度的方式控制其燃料喷射量，
根据在所述DPF的入口温度升高至规定温度的期间内喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量、以及在所述DOC未封堵的初期状态下所述DPF入口温度升高至所述规定温度的期间内喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量、或者在所述DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量、以及在所述DOC未封堵的初期状态下所述DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量，来设定所述封堵参数。
11.根据权利要求5所述的DPF再生控制装置，其特征在于，
所述延迟后期喷射控制部件或者所述排气管喷射控制部件构成为，以使所述DPF的入口温度成为执行所述强制再生所需的目标温度的方式控制其燃料喷射量，
所述封堵参数包括：
根据所述DPF的入口温度以及所述DPF的出口温度的温度差设定的封堵参数；
根据所述DPF的出口温度设定的封堵参数；
根据所述DOC的出口温度以及入口温度的温度差、通过所述DOC的排气的流量、以及所述延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射量设定的封堵参数；
根据所述DPF的入口温度的上升速度、以及所述DOC未封堵的初期状态下的所述DPF的入口温度的上升速度设定的封堵参数；
根据在所述DPF的入口温度升高至规定温度的期间内喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量、以及在所述DOC未封堵的初期状态下所述DPF入口温度升高至所述规定温度的期间内喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的燃料喷射累积量、或者在所述DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量、以及在所述DOC未封堵的初期状态下所述DPF的入口温度到达作为目标的控制温度且稳定的状态下喷射的所述延迟后期喷射或者排气管喷射的平均喷射量设定的封堵参数；
中的至少两个封堵参数。
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