专利名称：废气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及捕集柴油发动机的废气中的PM (Particulate Matter :微粒物质)、同时将NOx净化并排气的废气净化系统，尤其涉及在将DPD自动再生时进行增速/减速时的废气净化系统。
背景技术：
作为将柴油发动机的废气净化并排气的废气净化系统，开发了将DPD (DieselParticulate Defuser :柴油机微粒消除器)以及 SCR (Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原)装置与排气管连接的废气净化系统。在该废气净化系统中，由Dro捕集废气中的PM。此外，在废气净化系统中，由具备SCR装置的SCR系统将贮存在尿素箱中的尿素水供给至SCR的废气上游，通过废气的热生成 氨气，通过该氨气在SCR催化剂上将NOx还原而净化(例如参照专利文献1、2)。由Dro捕集的PM成为过滤器的堵塞的原因，所以需要使捕集堆积的PM适当地氧化，将其除去而再生。由排气压传感器检测Dro前后的差压，在该差压达到上限值时，E⑶(EngineControl Unit :发动机控制单元)自动地或手动地进行该堵塞的检测，这种情况下，点亮设置在车舱内的DH)警告灯，驾驶员通过按下再生执行开关，开始DH)再生。DPD包括由将未燃烧燃料氧化的活性催化剂构成的DOC和捕集废气中的PM的CSF(Catalyzed Soot Filter :催化烟尘过滤器),在DF1D再生时,进行燃料的多级喷射(引燃喷射、预喷射、主喷射、延迟喷射)来使排气温度上升至DOC的催化剂活性温以上，然后追加后(post)喷射，使排气温度上升至500°C以上，通过该高温的废气使捕集到CSF中的PM燃烧，将其除去而再生。DPD再生有在行驶中进行自动再生的情况和将车辆停止并以怠速旋转来进行手动再生的情况。虽然通常是在行驶中自动再生，但由于后喷射而在气筒的润滑油中混入燃料油，产生润滑油的稀释(dilution)，因而通过手动再生来降低稀释量。此外，在行驶中的自动再生中，为了在车辆停止时，在怠速旋转下也能够再生，将排气制动阀关闭来防止排气温度的降低，继续进行再生。该自动再生为，由设置在DOC的下游侧的排气温度传感器检测流入CSF的废气温度，求出该废气温度和再生目标温度的偏差，并基于该偏差对后喷射量进行PID控制，以使废气温度成为再生目标温度。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2000-303826号公报专利文献2 :日本专利第4175281号公报发明的概要发明要解决的技术问题
在该行驶自动再生中，在反复进行急加速和关闭排气制动阀的急减速的情况下，在加速时的涡轮中，增压急剧地上升，通过Dro的空气量急剧增大，导致将Dro内部换气，gp使进行后喷射，Dro温度也会降低。此外，例如在下坡等由于减速而关闭排气制动阀时，从急加速开始进行急减速，在排气制动中废气量减少，因而通过PID控制进行的后喷射控制的随动性变差。因此，以往在这样的运转状况下，设成在燃料喷射量降低至规定值的量时，或者在排气制动阀关闭时，停止后喷射，在排气制动阀变成打开时或行驶稳定时，重新通过PID控制进行后喷射，来进行行驶自动再生。然而，在行驶自动再生中的每次减速时停止后喷射，并再次通过PID控制进行后喷射的情况下，将积分控制项的到之前为止累加的操作量清零，并再次重新将偏差积分，因而存在如下问题到将废气温度升温至目标再生温度为止，花费时间而自动再生时间变长。此外，在同样地关闭排气制动阀时，即使在停止后喷射的情况下，也要每次重新反复进行PID控制，因而难以控制成适当的后喷射量。
发明内容
因此，本发明的目的在于，解决上述问题，提供一种废气净化系统，在行驶自动再生中，即使反复进行加速/减速，或者关闭排气制动阀，也能够通过PID控制可靠地控制后喷射。解决技术问题所采用的技术手段为实现上述目的，方案I的发明是一种废气净化系统，将捕集废气中的PM的DPD与柴油发动机的排气管连接，在上述Dro的PM量成为一定量以上时，进行后喷射，使柴油发动机的废气温度上升，从而将DPD自动再生，该废气净化系统的特征在于，检测自动再生时的废气温度，求出检测到的废气温度和再生目标温度的偏差，并基于该偏差对后喷射量进行PID控制时，在行驶自动再生时将排气制动阀关闭时，停止后喷射，在排气制动器关闭的期间，通过PID控制继续积分控制项的运算，并在排气制动阀打开时，将继续地运算的积分控制项作为初始操作量。方案2的发明是如方案I所述的废气净化系统，其特征在于，在上述排气制动阀打开而减速时，通过PID控制继续进行后喷射。方案3的发明是如方案I所述的废气净化系统，其特征在于，在减速后停车时，将PID控制复位。发明效果根据本发明，能够发挥如下的优良效果能够根据行驶自动再生时的运转状况，通过PID控制可靠地控制后喷射量。
图I是表示本发明的一个实施方式的整体结构图。图2是表示本发明中的自动再生时的控制图的图。图3是表示本发明中的自动再生时的行驶自动再生和怠速自动再生时的控制图的图。
图4是说明本发明和在以往的行驶自动再生时的后喷射、排气制动阀、PID控制的积分控制项、机废气温度的关系的图，图4 (a)是本发明的图，图4 (b)是以往例的图。
具体实施例方式以下，基于附图详细说明本发明的一个优选实施方式。在图I中，柴油发动机10的进气岐管11和排气岐管12分别与增压机13的压缩机14和涡轮15连结，来自上游侧进气管16a的空气被压缩机14升压，通过下游侧进气管16b的中冷器17而被冷却，并经由进气节流阀18从进气岐管11供给至柴油发动机10，来自柴油发动机10的废气对涡轮15进行驱动之后，排气至排气管20。在上游侧进气管16a中设置有测定进气量的空气流量传感器(MAF) 19，在该空气流量传感器(MAF)中，对进气节流阀18的开度进行控制，从而调整进气量。此外，用于将废气的一部分返回至发动机10的进气系统而减少NOx的EGR管21与排气管20和上游侧进 气管16a连接，在该EGR管21上连接有EGR冷却器22和EGR阀23。排气管20与排气制动阀24、DH)25、排气节流阀26、消声器27连接。DTO25包括由将未燃烧燃料氧化的活性催化剂构成的D0C28和捕集废气中的PM的CSF(Catalyzed SootFilter :催化烟尘过滤器)29。此外，虽未图示，但在排气节流阀26和消声器27之间连接有SCR装置，该SCR装置通过氨气将NOx脱硝。在D0C28的前后设置有废气温度传感器30a、30b，并设置有检测CSF29的PM堆积量的差压传感器31，将这些检测值输入至E⑶(发动机控制单元)32。将检测发动机的转速的旋转传感器33的检测值、车速传感器34的检测值、大气压传感器35的检测值输入至E⑶32。E⑶32在行驶中，根据加速踏板开度控制燃料喷射器38中的燃料喷射量，并且适当地控制进气节流阀18、排气制动阀24、排气节流阀26。在该废气处理系统中，E⑶32在根据检测CSF29的前后的差压的差压传感器31的检测值而判断为在DPD25中PM已经堆积至一定量时，或者在从前一次再生后开始的行驶距离达到规定值时，将来自柴油发动机10的废气温度升温，使PM燃烧而进行再生。该再生为，为了成为D0C28的催化剂活性温度以上，在燃料喷射器38中进行多级喷射(引燃喷射、预喷射、主喷射、延迟喷射)，然后进行后喷射，将废气温度升温500°C左右来使PM燃烧，通常是在行驶中自动再生，但由于后喷射而在气筒的润滑油中混入燃料油，产生润滑油的稀释，所以通过在手动再生减少稀释量。下面，通过图2说明自动再生时的ECU32的控制图。在进行自动再生时，E⑶32收束进气节流阀18，关闭EGR阀23，进行多级喷射来使废气温度升温至催化剂活性温度，从而提高D0C28的催化剂活性温度，接下来在多级喷射中加上后喷射来使废气温度升温至500°C左右，使PM燃烧来再生DPD25。再生完成后，将进气节流阀18和EGR阀23返回至通常控制。在该自动再生中，在车辆由于等待信号等而停车时，将发动机旋转从通常怠速旋转(低I)设置为，在变速机的齿轮为空挡时，将再生怠速转速设成比通常更高的转速(高)，在齿轮挂档时，为了防止从停止开始行驶时的急起步，将再生怠速转速设定为比齿轮为空挡时更低的转速(低2)。此外，在自动再生中，E⑶32使自动再生警告灯36b点亮。
图3是表示对自动再生时的废气目标温度、后喷射量的累加值、和再生时间进行计数的图。首先，从多级喷射切换至后喷射而将Dro再生时，若废气温度升温，则为了防止一口气燃烧掉堆积的PM，例如将初始的再生目标温度定为500°C左右，DPD内的PM燃烧至某种程度后，改变目标温度，以使最终再生目标温度成为比初始再生目标温度更高的温度、例如成为600°C左右的方式来控制后喷射量。此时，E⑶32对于初始的再生目标温度Ta，设定图示的虚线所示的较低的PM燃烧判断温度TaPM，在废气温度高至该PM燃烧判断温度TaPM以上时PM燃烧，将该时间累加，在该累加时间成为例如2 5分钟时，变更至下一最终再生目标温度Tb，对于该最终再生目标温度Tb，同样地设定较低的PM燃烧判断温度TbPM，在废气温度高至该PM燃烧判断温度TbPM以上时PM燃烧，并将该时间累加，该累加时间例如从温度变更起经过3 10分钟时认为再生完成。
此外，E⑶32在废气温度上升至PM燃烧判断温度TaPM、TbPM以上的时间较少，而未对累加时间进行计数的情况下，在将后喷射量累加的值成为发动机可喷射的上限值以上时，判断为再生未完成。在该自动再生中，相对于再生目标温度Ta、Tb设定较高的可后喷射上限温度T\、 在废气温度成为可后喷射上限温度Tap \以上时，为了防止Dro熔损而中止后喷射。再有，在进行手动再生时，E⑶32使手动再生警告灯36a闪烁来警告手动再生，驾驶员接受该警告，使车辆停止，并且通过按下DH)手动再生执行开关37来开始手动再生。在手动再生时，E⑶32使发动机转速从怠速旋转上升至再生怠速转速，收束进气节流阀18，关闭EGR阀23，并且关闭排气制动阀24，进行多级喷射来使废气温度升温，在升温后，打开排气制动阀24，并且关闭排气节流阀26，在多级喷射中加上后喷射，将废气温度升温至500°C左右，使PM燃烧而将DPD25再生。在该手动再生中，也设定在图3中说明的再生目标温度Ta、Tb，并且同样地对再生时间进行计数。接下来，对后喷射量的PID控制进行说明。首先，在自动再生中，通过在图I中说明的废气温度传感器30b来检测废气温度，E⑶32求出上述再生目标温度Ta、Tb和废气温度的偏差e，基于该偏差，通过PID控制来决定燃料喷射器38的后喷射的操作量M。该操作量M由下式表示。M = Kp · e + Ki · (1/Ti ) · / edt + Kd · Td (de/dt)上式中，Kp是比例控制的比例常数，Ki为累加控制的比例常数，Kd是微分控制的比例常数，Ti是累加时间，Td是微分时间，t是时间。在此，操作量M由比例控制项、积分控制项、和微分控制项的总和决定。将该操作量M和基础项的操作量相加，根据燃料喷射器38的燃烧压和开阀时间决定实际的后喷射量。通过该PID控制，在行驶自动再生中，由于发动机转速也较高，能够与后喷射量相应地提高废气温度，因而能够正确地控制再生目标温度Ta、Tb。在该自动再生中，在车反复进行急加速或急减速，或者在下坡行驶而由驾驶员关闭排气制动阀时，若持续后喷射，则有DPD25内的温度急剧上升而超过可后喷射上限温度TaL, TbL的危险，因而不进行后喷射。以往中，如图4 (b)所示，设为在排气制动阀关闭时，停止后喷射，同时也停止PID控制，在排气制动阀打开时，再次通过PID控制进行后喷射，然而，在这种情况下，PID控制的积分控制项由于PID控制停止而复位为0，因而从PID控制开始起再次累加偏差e，然后，排气制动阀关闭后，将积分控制项再次复位为0，因而没有进行后喷射量的适当的控制，废气温度在每次排气制动阀关闭时下降，无法控制为再生目标温度Ta、Tb，存在花费再生时间、或是成为再生未完成的问题。在此，本发明如图4 (a)所示，在排气制动阀关闭时，虽然停止后喷射，但以不复位的方式继续进行PID控制。由此，即使重复进行急加速/急减速而频繁地开闭排气制动阀，积分控制项也继续累加偏差e，因而，在排气制动阀成为打开时，将该积分控制项的操作量作为PID控制的初始操作量加到后喷射量中，因而，废气温度能够维持在再生目标温度Ta、Tb。此外，以往，虽然是在急加速后，在松开加速踏板而减速的情况下，在燃料喷射量·的总量下降至规定值时停止后喷射，同时将PID控制也复位至0，在此之后，在燃料喷射量的总量上升至规定值以上时，再次通过PID控制进行后喷射，但在该控制中，排气温度存在每当增减速时升降的问题，然而在本发明中，通过在减速时继续PID控制，能够将排气温度维持在再生目标温度Ta、Tb。在这种情况下，通过继续进行后喷射，并在从减速起至车停止时将积分控制项复位为0，在之后的起步中也能够无障碍地进行适当的PID控制。在上文中，本发明在行驶自动再生时，在通过PID控制来控制后喷射量时，即使由于急减速而关闭排气制动器并停止后喷射，也使PID控制继续并在积分控制项中累加偏差，从而在减速后的再加速中，也能够恰当地对后喷射量进行PID控制。符号的说明10柴油发动机20排气管24排气制动阀25DPD32ECU33旋转传感器35大气压传感器
权利要求
1.一种废气净化系统，将捕集废气中的微粒物质的柴油机微粒消除器与柴油发动机的排气管连接，在上述柴油机微粒消除器的微粒物质量成为一定量以上时，进行后喷射，使柴油发动机的废气温度上升，从而将柴油机微粒消除器自动再生，该废气净化系统的特征在于， 检测自动再生时的废气温度，求出检测到的废气温度和再生目标温度的偏差，并基于该偏差对后喷射量进行PID控制的情况下，在行驶自动再生时将排气制动阀关闭时，停止后喷射，在排气制动器关闭的期间，通过PID控制继续积分控制项的运算，并在排气制动阀打开时，将继续地运算的积分控制项作为初始操作量。
2.如权利要求I所述的废气净化系统，其中， 在上述排气制动阀打开而减速时，通过PID控制继续进行后喷射。
3.如权利要求I所述的废气净化系统，其中， 在减速后停车时，将PID控制复位。
全文摘要
本发明提供一种废气净化系统，在行驶自动再生中，即使反复进行加速/减速，或者关闭排气制动阀，也能够通过PID控制可靠地控制后喷射。将DPD(25)与柴油发动机(10)的排气管(20)连接，检测将上述DPD(25)自动再生时的废气温度，求出检测到的废气温度和再生目标温度的偏差，并基于该偏差对后喷射量进行PID控制时，在行驶自动再生时，在关闭排气制动阀(24)时，在停止后喷射并将排气制动器关闭的期间内，通过PID控制继续积分控制项的运算，并在排气制动阀(24)打开时，将继续计算的积分控制项作为初始操作量。
文档编号F02D41/14GK102906402SQ20118002545
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年5月25日
发明者池田卓史, 古川贵幸, 金信圭三 申请人:五十铃自动车株式会社