[发明专利]废气净化系统的控制方法及废气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及用柴油颗粒过滤器(DPF)装置对柴油发动机等内燃机的废气进行颗粒状物质(PM)的净化的废气净化系统的控制方法及废气净化系统。

背景技术

从柴油内燃机排出的颗粒状物质(PM：柴油机颗粒物：微粒物质：以下称为PM)的排出量的限制与NOx、CO以及HC等一起逐年被强化。正在开发用称为柴油颗粒过滤器(DPF：Diesel ParticulateFilter，以下称为DPF)的过滤器收集该PM、降低排放到外部的PM量的技术。其中有DPF装置及放置了催化剂的连续再生型DPF装置。

但是，在这些连续再生型DPF装置中，当废气温度在约350℃以上时，收集在该DPF中的PM连续地燃烧而被净化，DPF自我再生。但在废气温度低的情况下(例如在内燃机空转运转或低负载、低速度运转等低废气温度的状态持续的情况下)，由于废气温度低、催化剂的温度低未激活，因此不能促进氧化反应，难以氧化掉PM、使过滤器再生。因此PM持续向过滤器堆积，堵塞过滤器。所以产生该过滤器被堵塞引起废气压力上升的问题。

作为解决这一问题的一种方法，可以考虑当该过滤器的堵塞超过规定的量时强制地使废气温度提高，强制地使收集的PM燃烧将其除去的方法。作为检测该过滤器堵塞程度的方法，有用过滤器前后的压力差检测的方法或由根据发动机的运转状态预先设定了收集的PM量的图数据等通过计算求出PM累积量进行检测的方法等。并且，作为使废气温度升温的方法，有在汽缸内(筒内)喷射过程中在主喷射之后比正常燃烧靠后的时刻(即为了使燃烧继续而推迟的时刻)进行辅助喷射——即所谓多阶段喷射(多阶段延迟喷射)或后喷射等燃料喷射控制方法，或者直接向废气管中喷射燃料的方法等。

在废气温度比过滤器上游设置的氧化催化剂或放置在过滤器上的氧化催化剂的激活温度低的情况下，该汽缸内喷射控制进行多阶段喷射或废气节流等废气升温控制提高废气温度。在该升温使温度上升到比激活温度高的温度以后，进行后喷射等未燃燃料添加控制，用氧化催化剂氧化废气中的燃料。该氧化使废气温度上升到比收集在过滤器上的PM燃烧的温度以上，燃烧除去PM使过滤器再生。

通常情况下，当该PM的积蓄量达到预先设定的PM积蓄量的界限值时，这些连续再生型DPF装置自动地将内燃机的运转状态转变成强制再生模式运转。该强制再生模式运转或者强制地使废气温度上升，或者增加NOx的量，将收集在过滤器上的PM氧化并除去，进行再生处理。

但是，如果在车辆行驶中进行强制再生处理的话，则与停车空转状态时相比，由于发动机的转速高，必然要增加后喷射量。结果，由于燃料与润滑油混合将润滑油稀释，因此存在该稀释程度增加、润滑油的稀释变多的问题。因此，在行驶中繁杂地进行强制再生处理并不理想。

为了解决该润滑油的稀释(油的稀释)等问题，提出过在这些连续再生型DPF装置的控制中不仅进行在行驶过程中自动地进行强制再生的行驶自动再生，而且在停车空转状态下进行强制再生的随意再生(手动再生)的方案。该随意再生在过滤器堵塞时利用DPF灯告知驾驶员。接收到该告知的驾驶员将车辆停止，通过按下强制再生按钮(手动再生开关)进行随意再生。

作为与之相关的废气净化装置，例如在日本特开2003-155914号公报及日本特开2004-143987号公报中提出过下述废气净化装置的方案。为了使强制再生单元能够随意地工作，驾驶席具备操作单元(再生按钮)。在陷入过度收集了DPF的状态下需要早期进行强制再生的情况下，或者在驾驶员的意愿想要定期地进行DPF强制再生的情况下，在行驶和空转停车时或者仅在空转时驾驶员操纵操作单元使强制再生单元工作。由此能够按驾驶员的意愿随意地进行强制再生。

在该日本特开2004-143987号公报所记载的装置中，手动进行的停车空转状态下的强制再生往废气中添加燃料并提高空转转速。与此同时，关闭废气节流阀(废气口)，减少废气量同时增加废气压力。由此，有效地提高废气温度促进强制再生。

另一方面，根据车辆的不同，存在结构像图1所示那样蒸汽压缩式空调装置中的冷凝器42配置在发动机10的散热器18的前面，从冷凝器42的冷却用风扇(电动风扇)43送来的风在冷却冷凝器42之后送往散热器18的车辆。