Dpf自诊断装置、自诊断方法，及发动机尾气处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供的DPF自诊断装置，DPF设于发动机尾气系统中，DPF自诊断装置包括检测DPF参数的传感器，以及单独设置的DPF的故障分析单元，所述传感器与所述故障分析单元连接，所述故障分析单元根据检测的DPF参数分析DPF故障。本发明提供的DPF自诊断装置和诊断方法，根据传感器信号可以判断DPF是否处于故障，从而提高故障诊断效率，提升车体性能。另外，该DPF自诊断装置另设于ECU之外，无需发动机制造商单独开发，可以由第三方提供，标准统一，便于维修。本发明还提供一种发动机尾气处理系统及DPF自诊断方法。
【专利说明】DPF自诊断装置、自诊断方法，及发动机尾气处理系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发动机【技术领域】，特别涉及一种DPF自诊断装置、自诊断方法，及发动 机尾气处理系统。
【背景技术】
[0002] 基于环保要求，车辆尾气的排放法规日益严格。发动机尾气处理系统包括D0C和 DPF，D0C连接于发动机的排气管，DPF则相接于D0C，尾气依次经D0C和DPF处理后排放。
[0003] D0C(Diesel Oxidation Catalyst)是柴油氧化催化器，主要用于氧化尾气中的 HC、C0、N0等成分，同时，可提高发动机排气温度；
[0004] DPF (Diesel Particulate Filter)是柴油颗粒过滤器。
[0005] DPF再生，是将DPF装置内的碳烟等颗粒清除掉以保证DPF正常工作的过程。
[0006] DPF作为发动机尾气处理装置的重要组成部分，能否正常运转至关重要。目前，并 无专门设置的DPF故障检测装置，影响车体性能和维修速度。
[0007] 有鉴于此，如何提供一种DPF故障检测装置，提高故障诊断效率，继而提升车体性 能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的为提供一种DPF自诊断装置、自诊断方法，及发动机尾气处理系统。 该DPF自诊断装置可以提高故障诊断效率，提升车体性能。
[0009] 本发明提供的DPF自诊断装置，DPF设于发动机尾气系统中，所述DPF自诊断装置 包括检测DPF参数的传感器，以及独立于发动机ECU设置的DPF的故障分析单元，所述传感 器与所述故障分析单元连接，所述故障分析单元根据检测的DPF参数分析DPF故障。
[0010] 本发明提供的DPF自诊断装置和诊断方法，根据传感器信号可以判断DPF是否处 于故障，从而提高故障诊断效率，提升车体性能。另外，该DPF自诊断装置另设于ECU之外， 无需发动机制造商单独开发，可以由第三方提供，标准统一，便于维修。
[0011] 优选地，所述传感器包括检测DPF前温度参数的温度传感器，所述故障分析单元 预存DPF的再生温度标定值和再生间隔时间标定时间；所述故障分析单元判断所述温度传 感器检测的前温度小于所述再生温度标定值且持续时间超过再生间隔时间标定值时，诊断 为长时间不再生故障。
[0012] 优选地，所述传感器包括检测DPF前温度参数的温度传感器，所述故障分析单元 预存再生成功时间标定值、发动机运行时间的运行时间标定值以及再生成功次数的次数标 定值；所述故障分析单元判断在运行时间标定值内，再生成功次数大于次数标定值时，诊断 为再生频繁故障；
[0013] 其中，所述温度传感器检测的前温度大于所述再生温度标定值且持续时间达到所 述再生成功时间标定值时，再生成功一次。
[0014] 优选地，所述传感器包括检测DPF前后压力参数的压力传感器；所述故障分析单 元预存所述DPF前后压差的第一压差标定值和第一压差保持时间；所述故障分析单元根据 所述压力传感器检测的压力，判断DPF前后压差处于第一压差标定值，且超过第一压差保 持时间时，诊断为DPF未安装故障。
[0015] 优选地，所述传感器包括检测DPF前后压力参数的压力传感器以及检测DPF前温 度参数的温度传感器；所述故障分析单元预存所述DPF的再生温度标定值，以及前后压差 的第二压差标定值、第二压差保持时间；所述温度传感器检测的前温度大于再生温度标定 值时，所述故障分析单元根据所述压力传感器检测的压力，判断DPF前后压差小于第二压 差标定值，且持续时间达到第二压差保持时间，则诊断为DPF泄漏故障。
[0016] 优选地，所述传感器包括检测DPF后温度参数的温度传感器，所述故障分析单元 预存DPF的后温度标定值，所述故障分析单元判断检测的后温度超过标定值时，诊断为DPF 过热故障。
[0017] 优选地，还包括报警部件，所述DPF自诊断装置诊断出故障时，输出信号至所述报 警部件，以输出报警信号。
[0018] 优选地，所述报警部件设置于车辆的尾部。
[0019] 优选地，还包括E⑶输出端，以输出获取的信号和诊断结果至发动机的EOT。
[0020] 本发明还提供一种发动机尾气处理系统，包括相接的DOC和DPF，所述DOC与发动 机排气端连接，其特征在于，还包括如上述任一项所述的DPF自诊断装置。
[0021] 该发动机尾气处理系统具有上述自诊断装置，则具有与上述自诊断装置同样的技 术效果。
[0022] 优选地，所述传感器包括检测DPF后温度参数的温度传感器，检测的后温度超过 标定值时，发动机的ECU中断所述DPF。
[0023] 本发明还提供一种DPF自诊断方法，DPF设于发动机尾气系统中，其特征在于，
[0024] 独立于发动机E⑶设置DPF的故障分析单元；
[0025] 检测DPF参数；
[0026] 由故障分析单元根据检测的DPF参数分析DPF故障。
[0027] 该自诊断方法具有与上述DPF自诊断装置同样的技术效果。
[0028] 优选地，包括下述步骤：
[0029] 预存DPF的再生温度标定值和再生间隔时间标定值；
[0030] 检测DPF的参数包括DPF的前温度；
[0031] 判断检测的前温度小于再生温度标定值且持续时间达到再生间隔时间标定值时， 诊断为长时间不再生故障。
[0032] 优选地，
[0033] 预存DPF的再生温度标定值、再生成功时间标定值、发动机运行时间的运行时间 标定值以及再生成功次数的次数标定值；
[0034] 检测DPF的参数包括DPF的前温度；
[0035] 统计在运行时间标定值内的再生成功次数；
[0036] 判断再生成功次数大于次数标定值时，诊断为再生频繁故障；
[0037] 其中，检测的前温度大于所述再生温度标定值且持续时间达到所述再生成功时间 标定值时，再生成功一次。
[0038] 优选地，
[0039] 预存DPF前后压差的第一压差标定值和第一压差保持时间；
[0040] 检测DPF的参数包括DPF前后压力；
[0041] 判断DPF前后压差处于第一压差标定值，且超过第一压差保持时间时，诊断为DPF 未安装故障。
[0042] 优选地，
[0043] 预存DPF前后压差的第二压差标定值和第二压差保持时间；
[0044] 检测DPF的参数包括DPF的前温度和DPF前后压力；
[0045] DPF前温度大于再生温度标定值时，判断DPF前后压差的最大值小于第二压差标 定值，且超过第二压差保持时间，则诊断为DPF泄漏故障。
[0046] 优选地，
[0047] 预存DPF后温度标定值；
[0048] 检测DPF的参数包括DPF的后温度；
[0049] 判断检测的后温度大于后温度标定值时，诊断为DPF过热故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0050] 图1为本发明所提供发动机尾气处理系统一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0051] 图2为本发明所提供DPF自诊断方法第一实施例的流程图；
[0052] 图3为本发明所提供DPF自诊断方法第二实施例的流程图；
[0053] 图4为本发明所提供DPF自诊断方法第三实施例的流程图；
[0054] 图5为本发明所提供DPF自诊断方法第四实施例的流程图。
[0055] 图 1 中：
[0056] 10发动机、101ECU、20D0C、30DPF、40DPF自诊断装置、401温度传感器、402压力传 感器、403信号灯
【具体实施方式】
[0057] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实 施例对本发明作进一步的详细说明。
[0058] 请参考图1，图1为本发明所提供发动机尾气处理系统一种【具体实施方式】的结构 示意图；图2为本发明所提供DPF自诊断方法第一实施例的流程图。
[0059] 该实施例中的发动机10尾气处理系统包括D0C20、DPF30和DPF自诊断装置40， 发动机10排气管和D0C20、DPF30依次相接。其中，DPF自诊断装置40,包括检测DPF30参 数的传感器，以及独立于发动机ECU(Electronic Control Unit、电子控制单元）设置的 DPF30的故障分析单元，传感器与故障分析单元连接，故障分析单元根据检测的DPF30参数 分析DPF30故障。
[0060] 具体地，传感器包括检测DPF30前温度的温度传感器401，用于检测DPF30的温度 参数，温度传感器401可以设置于DPF30的前端，位于D0C20和DPF30之间的管道内。温度 传感器401与故障分析单元连接，图1中，温度传感器401通过线束传递温度信号至故障分 析单元。
[0061] 此时，故障分析单元可预存DPF30的再生温度标定值和再生间隔时间标定值；故 障分析单元判断温度传感器401检测的前温度小于再生温度标定值且持续时间超过再生 间隔时间标定值时，则诊断为长时间不再生故障。当DPF30前温度超过一定值时，DPF30才 能进行正常的颗粒清除工作，可以设为550°C，当然，根据具体的DPF30,再生温度标定值可 以作调整。
[0062] 上述装置具体可以按照下述步骤进行长时间不再生故障诊断：
[0063] S11、预存DPF30的再生温度标定值和再生间隔时间标定值；
[0064] S12、检测DPF30的前温度；
[0065] S13、判断检测的前温度是否小于再生温度标定值；是，则进入步骤S14,否，则返 回 S12 ;
[0066] S14、判断小于再生温度标定值的持续时间是否超过再生间隔时间标定值，是，进 入步骤S15,否，则返回步骤S12 ;
[0067] S15、诊断为长时间不再生故障。
[0068] 前温度小于再生温度标定值的持续时间即为再生间隔时间。根据发动机10的运 行状态，对再生间隔时间可以进行存储。在发动机10运行过程中，若再生间隔时间未超过 标定值，但持续了一定时间，此时发动机10关闭，重新开启后，若仍处于再生间隔状态，则 步骤S14中的持续时间应当与之前记录的再生间隔时间叠加，以更真实地反应再生间隔时 间。如图2所示，根据发动机10E⑶是否上电判断发动机10运行状态。
[0069] S111、开始；
[0070] S121、判断E⑶是否刚上电，是，则进入步骤S131，否，则进入步骤S181 ;
[0071] S131、读取再生间隔时间；
[0072] S141、判断检测的前温度是否小于再生温度标定值；是，则进入步骤S151，否，则 进入步骤S161 ;
[0073] S151、判断再生间隔时间是否大于再生间隔时间标定值，是，则进入步骤S171，否， 则进入步骤S181 ;
[0074] S161、再生间隔时间复位为零，并进入步骤S151 ;
[0075] S171、诊断为长时间不再生故障，进入步骤S192 ;
[0076] S181、判断E⑶是否下电，否，则返回步骤S141，是，则进入步骤S191 ;
[0077] S191、储存再生间隔时间，进入步骤S192 ;
[0078] S192、结束。
[0079] DPF自诊断装置40可以将再生间隔时间存入EEPR0M(电可擦除可编程只读存储 器，一种掉电后数据不丢失的存储芯片），以供故障分析单元获取。DPF自诊断装置可以设 置EEPR0M，当DPF与发动机10的ECU101连接时，也可以将数据存储于ECU的EEPR0M中，下 述涉及到存储数据的同样按照该方式，不再赘述。
[0080] 进一步地，DPF自诊断装置40的故障分析单元还可以诊断再生频繁故障。如下：
[0081] 预存DPF的再生温度标定值、再生成功时间标定值、发动机运行时间的运行时间 标定值以及再生成功次数的次数标定值；
[0082] 检测DPF的参数包括DPF的前温度；
[0083] 统计在运行时间标定值内的再生成功次数；
[0084] 判断再生成功次数大于次数标定值时，诊断为再生频繁故障；
[0085] 其中，检测的前温度大于所述再生温度标定值且持续时间达到所述再生成功时间 标定值时，再生成功一次。
[0086] 具体地，请参考图3,图3为本发明所提供DPF自诊断方法第二实施例的流程图。
[0087] 上述装置具体可以按照下述步骤进行再生频繁故障诊断：
[0088] S21、开始；
[0089] S22、判断ECU是否刚上电，是，则进入步骤S23,否，则进入步骤S24 ;
[0090] S23、读取再生成功次数和发动机10运行时间；
[0091] S24、判断DPF30前温度是否大于再生温度标定值，且持续时间达到再生成功时间 标定值，是，则进入步骤S25,否，则进入步骤S26 ;
[0092] S25、再生次数加一，进入步骤S26 ;
[0093] S26、判断发动机10运行时间是否大于运行时间标定值，是，进入步骤S29,否，则 进入步骤S27 ;
[0094] S27、再生成功次数是否大于次数标定值，是，则进入步骤S28,否，则进入步骤 S210 ；
[0095] S28、诊断为再生频繁故障，进入S212 ;
[0096] S29、发动机10运行时间和再生成功次数清零，进入S210 ;
[0097] S210、判断E⑶是否下电，是，则进入步骤S211，否，则返回步骤S24 ;
[0098] S211、储存再生成功次数和发动机10运行时间；
[0099] S212、结束。
[0100] 该再生频繁故障的诊断方式，如上述长时间不再生故障实施例，也判断E⑶上电、 下电，将发动机10运行前后的再生成功次数叠加，以便更准确地反应运行时间内再生成功 次数。发动机10运行时间可以从ECU中获取，也可以由DPF自诊断装置设置运行时间计时 器获得。
[0101] 进一步地，DPF故障检测装置的传感器还可以包括检测DPF30前后压力参数的压 力传感器402,如图1所示，DPF30前后端分别设有压力传感器402。压力传感器402与故障 分析单元连接，以将检测的压力值信号输出至故障分析单元。故障分析单元预存DPF30前 后压差的第一压差标定值和第一压差保持时间；故障分析单元根据压力传感器402检测的 压力，判断DPF30前后压差处于第一压差标定值，且持续时间超过第一压差保持时间时，诊 断为DPF30安装故障。
[0102] 请参考图4,图4为本发明所提供DPF自诊断方法第三实施例的流程图。
[0103] 上述装置具体可以按照下述步骤进行DPF未安装故障诊断：
[0104] S31、开始；
[0105] S32、DPF30前后压差是否处于第一压差标定值，是，则进入步骤S33,否，则进入步 骤 S35 ;
[0106] 当DPF30出现安装故障时，其前后压差将维持在一定值附近，第一压差标定值可 以为范围值，前后压差处于该范围值内。
[0107] S33、DPF30前后压差处于第一压差标定值的持续时间是否达到第一压差保持时 间，是，则进入步骤S34,否，则进入步骤S35 ;
[0108] S34、诊断为DPF30安装故障，进入步骤S35 ;
[0109] S35、结束。
[0110] DPF故障检测装置还可以包括检测DPF30前后压力的压力传感器402,压力传感器 402与故障分析单元连接；故障分析单元预存DPF30前后压差的第二压差标定值和第二压 差保持时间；温度传感器401检测的前温度大于再生温度标定值时，故障分析单元根据压 力传感器402检测的压力，判断DPF30前后压差的最大值小于第二压差标定值，且超过第二 压差保持时间，则诊断为DPF30泄漏故障。
[0111] 请参考图5,图5为本发明所提供DPF自诊断方法第四实施例的流程图。
[0112] 上述装置具体可以按照下述步骤进行DPF30泄漏故障诊断：
[0113] S41、开始；
[0114] S42、判断DPF30前温度是否大于再生温度标定值，是，则进入步骤S43,否，则进入 步骤S46 ;
[0115] S43、DPF30前后压差是否小于第二压差标定值，是，则进入步骤S44,否，则进入步 骤 S46 ;
[0116] S44、DPF30前后压差最大值小于第二压差标定值的持续时间是否大于第二压差保 持时间，是，则进入步骤S45,否，则返回步骤S42 ;
[0117] S45、诊断为DPF30泄漏故障，进入步骤S46 ;
[0118] S46、结束。
[0119] 针对上述各实施例，DPF故障检测装置还可以包括报警部件，当DPF自诊断装置40 诊断出故障（比如上述的长时间不再生故障、再生频繁故障、DPF30安装故障、DPF30泄漏故 障）时，输出信号至报警部件，以使报警部件输出报警信号。比如，报警部件可以是信号灯 403,出现故障时，信号灯403给出光信号以提示驾驶人员故障的存在。此时，信号灯403优 选地可设置于车尾，既便于查看，也便于执法部门进行监管。
[0120] 如图1所示，本发明提供的E⑶故障检测装置还可以包括E⑶输出端，当其诊断出 故障（如上所述）时，可将诊断结果输出至发动机10的ECU，同时，也可以将获取的信号也 输出至E⑶，比如上述的压力传感器402以及温度传感器401获取的压力、温度信号。图1 中，DPF自诊断装置40可直接通过CAN总线传输信号至EOT。
[0121] 针对上述各实施例，DPF自诊断装置的传感器还可以包括后温度传感器，DPF自诊 断装置的故障分析单元可以预存后温度的后温度标定值，故障分析单元判断检测的后温度 超过该标定值时，则诊断为DPF过热故障。在此基础上，DPF自诊断装置可将该信号传输至 ECU，由ECU中断DPF的工作，即再生中断，以保护DPF。
[0122] 本发明提供的DPF自诊断装置40根据传感器信号可以判断DPF30是否处于长时 间不再生故障，也可以诊断是否处于再生频繁故障、DPF30安装故障、DPF30泄漏故障，则该 DPF自诊断装置40可以提高故障诊断效率，提升车体性能。当然，该DPF自诊断装置还可以 采集DPF的其他参数，以便诊断出其他故障，上述实施例提供了四种具体的故障诊断方式。 另外，该DPF自诊断装置40还具有下述效果：
[0123] 该DPF自诊断装置40另设于E⑶之外，无需发动机10制造商单独开发，可以由第 三方提供，标准统一，便于维修。具体地，DPF自诊断装置40可安装固定于DPF30附近的车 架上，安装位置应当具备适宜的温度。
[0124] 而且，由DPF自诊断装置40将诊断结果和获取的信号输出至E⑶，可以减少E⑶的 负荷和针脚使用。
[0125] 以上对本发明所提供的一种DPF自诊断装置、自诊断方法，及发动机尾气处理系 统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上 实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修 饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种DPF自诊断装置，DPF设于发动机尾气系统中，其特征在于，所述DPF自诊断装 置包括检测DPF参数的传感器，以及独立于发动机ECU设置的DPF的故障分析单元，所述传 感器与所述故障分析单元连接，所述故障分析单元根据检测的DPF参数分析DPF故障。
2. 如权利要求1所述的DPF自诊断装置，其特征在于，所述传感器包括检测DPF前温度 参数的温度传感器，所述故障分析单元预存DPF的再生温度标定值和再生间隔时间标定时 间；所述故障分析单元判断所述温度传感器检测的前温度小于所述再生温度标定值且持续 时间超过再生间隔时间标定值时，诊断为长时间不再生故障。
3. 如权利要求1所述的DPF自诊断装置，其特征在于，所述传感器包括检测DPF前温 度参数的温度传感器，所述故障分析单元预存再生成功时间标定值、发动机运行时间的运 行时间标定值以及再生成功次数的次数标定值；所述故障分析单元判断在运行时间标定值 内，再生成功次数大于次数标定值时，诊断为再生频繁故障； 其中，所述温度传感器检测的前温度大于所述再生温度标定值且持续时间达到所述再 生成功时间标定值时，再生成功一次。
4. 如权利要求1所述的DPF自诊断装置，其特征在于，所述传感器包括检测DPF前后压 力参数的压力传感器；所述故障分析单元预存所述DPF前后压差的第一压差标定值和第一 压差保持时间；所述故障分析单元根据所述压力传感器检测的压力，判断DPF前后压差处 于第一压差标定值，且超过第一压差保持时间时，诊断为DPF未安装故障。
5. 如权利要求1所述的DPF自诊断装置，其特征在于，所述传感器包括检测DPF前后 压力参数的压力传感器以及检测DPF前温度参数的温度传感器；所述故障分析单元预存所 述DPF的再生温度标定值，以及前后压差的第二压差标定值、第二压差保持时间；所述温度 传感器检测的前温度大于再生温度标定值时，所述故障分析单元根据所述压力传感器检测 的压力，判断DPF前后压差小于第二压差标定值，且持续时间达到第二压差保持时间，则诊 断为DPF泄漏故障。
6. 如权利要求1所述的DPF自诊断装置，其特征在于，所述传感器包括检测DPF后温度 参数的温度传感器，所述故障分析单元预存DPF的后温度标定值，所述故障分析单元判断 检测的后温度超过标定值时，诊断为DPF过热故障。
7. 如权利要求1-6任一项所述的DPF自诊断装置，其特征在于，还包括报警部件，所述 DPF自诊断装置诊断出故障时，输出信号至所述报警部件，以输出报警信号。
8. 如权利要求7所述的DPF自诊断装置，其特征在于，所述报警部件设置于车辆的尾 部。
9. 如权利要求1-6任一项所述的DPF自诊断装置，其特征在于，还包括E⑶输出端，以 输出获取的信号和诊断结果至发动机的ECU。
10. -种发动机尾气处理系统，包括相接的DOC和DPF，所述DOC与发动机排气端连接， 其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的DPF自诊断装置。
11. 一种DPF自诊断方法，DPF设于发动机尾气系统中，其特征在于， 独立于发动机E⑶设置DPF的故障分析单元； 检测DPF参数； 由故障分析单元根据检测的DPF参数分析DPF故障。
12. 如权利要求11所述的自诊断方法，其特征在于，包括下述步骤： 预存DPF的再生温度标定值和再生间隔时间标定值； 检测DPF的参数包括DPF的前温度； 判断检测的前温度小于再生温度标定值且持续时间达到再生间隔时间标定值时，诊断 为长时间不再生故障。
13. 如权利要求11所述的DPF自诊断方法，其特征在于， 预存DPF的再生温度标定值、再生成功时间标定值、发动机运行时间的运行时间标定 值以及再生成功次数的次数标定值； 检测DPF的参数包括DPF的前温度； 统计在运行时间标定值内的再生成功次数； 判断再生成功次数大于次数标定值时，诊断为再生频繁故障； 其中，检测的前温度大于所述再生温度标定值且持续时间达到所述再生成功时间标定 值时，再生成功一次。
14. 如权利要求11所述的DPF自诊断方法，其特征在于， 预存DPF前后压差的第一压差标定值和第一压差保持时间； 检测DPF的参数包括DPF前后压力； 判断DPF前后压差处于第一压差标定值，且超过第一压差保持时间时，诊断为DPF未安 装故障。
15. 如权利要求11所述的DPF自诊断方法，其特征在于， 预存DPF前后压差的第二压差标定值和第二压差保持时间； 检测DPF的参数包括DPF的前温度和DPF前后压力； DPF前温度大于再生温度标定值时，判断DPF前后压差的最大值小于第二压差标定值， 且超过第二压差保持时间，则诊断为DPF泄漏故障。
16. 如权利要求11所述的DPF自诊断装置，其特征在于， 预存DPF后温度标定值； 检测DPF的参数包括DPF的后温度； 判断检测的后温度大于后温度标定值时，诊断为DPF过热故障。
【文档编号】F01N3/023GK104100341SQ201410307161
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】李大明, 臧润涛, 刘兴义, 秦涛 申请人:潍柴动力股份有限公司