內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，尤其涉及具備過濾器的排氣凈化裝置，該過 濾器捕獲從內(nèi)燃機排出的廢氣中的顆粒狀物質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為捕獲從柴油發(fā)動機排出的廢氣中的顆粒狀物質(zhì)（以下稱為PM)的過濾器，例 如已知柴油微粒過濾器（以下稱為DPF)。
[0003] DPF的PM捕獲量是有限度的，所以需要進行將堆積的PM定期燃燒除去的強制再 生。強制再生如下那樣進行：通過排氣管內(nèi)噴射或后噴射，向排氣上游側(cè)的氧化催化劑供給 未燃燃料（主要是HC)，利用由氧化產(chǎn)生的熱使廢氣溫度上升到PM燃燒溫度。
[0004] 例如，專利文獻1公開了基于DPF的排氣上游側(cè)及下游側(cè)的差壓和運行時間（或 運行距離）來推定PM堆積量，并且在PM堆積量成為規(guī)定量以上時執(zhí)行強制再生的排氣凈 化裝置。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :專利第4070687號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的課題
[0009] 但是，在DPF中流動的廢氣的流量根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)而變化。因此，在檢測 DPF的排氣上游側(cè)及下游側(cè)的差壓的差壓傳感器中，有時無法準確地推定PM堆積量。此外， 在基于運行時間（或運行距離）的強制再生的開始控制中，有可能在廢氣溫度較低的狀態(tài) 下執(zhí)行強制再生。因此，為了使低溫的廢氣上升到PM燃燒溫度，需要較多地確保燃料供給 量，可能會導致油耗變差。
[0010] 本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于，提高PM堆積量的推定精度，并且 實現(xiàn)強制再生時的燃料供給量的最佳化。
[0011] 解決課題所采用的技術(shù)手段
[0012] 為了達成上述目的，本發(fā)明的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的特征在于，具備：過濾器， 設(shè)置于內(nèi)燃機的排氣通路，捕獲排氣中的顆粒狀物質(zhì)；排氣溫度檢測機構(gòu)，設(shè)置于比所述過 濾器更靠排氣上游側(cè)的排氣通路，檢測排氣溫度；靜電電容檢測機構(gòu)，檢測所述過濾器的靜 電電容；堆積量推定機構(gòu)，基于檢測到的所述靜電電容，推定由所述過濾器捕獲的顆粒狀物 質(zhì)的堆積量；以及過濾器再生機構(gòu)，能夠向所述過濾器供給燃料，執(zhí)行使該過濾器升溫到顆 粒狀物質(zhì)的燃燒溫度的強制再生，所述過濾器再生機構(gòu)基于比顆粒狀物質(zhì)的上限堆積量小 的堆積量閾值、以及與即便抑制燃料供給量也能夠?qū)⒍逊e到了所述堆積量閾值的顆粒狀物 質(zhì)燃燒除去的規(guī)定的高排氣溫度相當?shù)臏囟乳撝?，在推定的所述堆積量達到所述堆積量閾 值的狀態(tài)下，當檢測到的所述排氣溫度達到所述溫度閾值時，執(zhí)行強制再生。
[0013] 此外，也可以是，還具備修正機構(gòu)，在所述過濾器再生機構(gòu)的強制再生持續(xù)規(guī)定時 間未執(zhí)行的情況下，該修正機構(gòu)將所述溫度閾值修正得更低。
[0014] 此外，也可以是，所述靜電電容檢測機構(gòu)包括一對電極，該一對電極在所述過濾器 內(nèi)隔著至少一個以上的間隔壁而對置，形成電容器。
[0015] 此外，也可以是，還具備：旁通通路，將比所述過濾器更靠排氣上游側(cè)及下游側(cè)的 所述排氣通路連接，繞過該過濾器；以及第2過濾器，設(shè)置于所述旁通通路，捕獲流過該旁 通通路的排氣中的顆粒狀物質(zhì)，所述一對電極在所述第2過濾器內(nèi)隔著至少一個以上的間 隔壁而對置。
[0016] 此外，也可以是，執(zhí)行所述第2過濾器的強制再生時，所述一對電極作為加熱器起 作用。
[0017] 發(fā)明的效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，能夠提高PM堆積量的推定精度，實現(xiàn)強制 再生時的燃料供給量的最佳化。
【附圖說明】
[0019] 圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的示意性的整體構(gòu) 成圖。
[0020] 圖2是表示在本發(fā)明的一個實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置中根據(jù)靜電電容 推定PM堆積量的映射的圖。
[0021] 圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置中的、（a)表示PM堆 積量的變化的圖、（b)表示排氣溫度的變化的圖。
[0022] 圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的控制內(nèi)容的流程 圖。
[0023] 圖5是表示其他實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的示意性的整體構(gòu)成圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下基于圖1~4說明本發(fā)明的一個實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。對于同 一零件附加同一符號，其名稱及功能也相同。因此，不重復詳細的說明。
[0025] 如圖1所示，在柴油發(fā)動機（以下簡稱為發(fā)動機）10中設(shè)置有吸氣歧管IOa和排 氣歧管10b。吸氣歧管IOa與導入新氣的吸氣通路11連接，排氣歧管IOb與將廢氣向大氣 排放的排氣通路12連接。此外，在排氣通路12中從排氣上游側(cè)起依次設(shè)置有排氣管內(nèi)噴 射裝置13、排氣溫度傳感器19、排氣后處理裝置14。
[0026] 排氣管內(nèi)噴射裝置13按照從E⑶20輸出的指示信號，向排氣通路12內(nèi)噴射未燃 燃料（主要是HC)。另外，使用基于發(fā)動機10的多級噴射的后噴射的情況下，也可以省略該 排氣管內(nèi)噴射裝置13。
[0027] 排氣溫度傳感器19檢測在比排氣后處理裝置14更靠上游側(cè)的排氣通路12內(nèi)流 動的廢氣的溫度。由排氣溫度傳感器19檢測的排氣溫度EGT被輸入到電連接的電子控制 單元（以下稱為ECU) 20。
[0028] 排氣后處理裝置14在殼體14a內(nèi)從排氣上游側(cè)起依次配置氧化催化劑15、DPF16 而構(gòu)成。
[0029] 氧化催化劑15例如在蜂窩狀堇青石構(gòu)造體等的陶瓷制載體表面載放催化劑成分 而形成。氧化催化劑15在通過排氣管內(nèi)噴射裝置13或后噴射而被供給了未燃燃料（主要 是HC)時，使其氧化而使廢氣溫度上升。
[0030] DPF16是本發(fā)明的過濾器的一例，例如將由多孔質(zhì)性的間隔壁劃分的大量單元格 沿著廢氣的流動方向配置，將這些單元格的上游側(cè)和下游側(cè)交替地密封而形成。DPF16將廢 氣中的PM捕獲到間隔壁的細孔或表面，并且在PM堆積量達到規(guī)定量時，執(zhí)行將其燃燒除去 的所謂強制再生。通過排氣管內(nèi)噴射裝置13或后噴射向氧化催化劑15供給未燃燃料（主 要是HC)，使DPF16升溫到PM燃燒溫度（例如約600°C )，由此進行強制再生。
[0031] 此外，在本實施方式的DPF16中設(shè)置有一對電極17a、17b，該一對電極17a、17b隔 著至少一個以上的間隔壁而對置，形成電容器。這些一對電極17a、17b分別與E⑶20電連 接。
[0032] ECU20進行發(fā)動機10和排氣管內(nèi)噴射裝置13的燃料噴射等的各種控制，具備公知 的CPU或ROM、RAM、輸入端口、輸出端口等而構(gòu)成。此外，ECU20作為一部分功能要素具有靜 電電容運算部21、PM堆積量推定部22、再生控制部23、以及閾值修正部24。將這些各功能 要素說明為包含在作為一體的硬件的ECU20中，但是也可以將其中的某一部分設(shè)置在分體 設(shè)置的硬件中。
[0033] 另外，在本實施方式中，靜電電容運算部21及電極17a、17b構(gòu)成本發(fā)明的靜電電 容檢測機構(gòu)。此外，再生控制部23及排氣管內(nèi)噴射裝置13(或者發(fā)動機10的未圖示的燃 料噴射裝置）構(gòu)成本發(fā)明的過濾器再生機構(gòu)。
[0034] 靜電電容運算部21基于從一對電極17a、17b輸入的信號，運算這些電極17a、17b 間的靜電電容C。靜電電容C根據(jù)電極17a、17b間的介質(zhì)的介電常數(shù)ε、電極17a、17b的 面積S、電極17a、17b間的距離d的以下的數(shù)式1來運算。
[0035] [數(shù)式 1] S
[0036] Cks f M^r
[0037] PM堆積量推定部22基于由靜電電容運算部21運算出的靜電電容C，運算由DPF16 捕獲的PM堆積量PMdep。例如，在電極17a、17b間堆積了導體性的碳時，這些電極17a、17b 間的距離d實質(zhì)上變短，靜電電容C增加。此外，在電極17a、17b間的介質(zhì)中PM的堆積進 行時，隨著介電常數(shù)ε的增加，靜電電容C也增加。即，在靜電電容C和PM堆積量PM dep之 間存在比例關(guān)系，如果運算靜電電容C，則能夠容易地推定PM堆積量PMdep。在ECU20中存 儲著預先通過實驗等制作的表示靜電電容C和PM堆積量PM dep的比例關(guān)系的映射（參照圖 2)。PM堆積量推定部22從該映射讀取與由靜電電容運算部21運算出的靜電電容C對應的 PM堆積量PMdep。
[0038] 再生控制部23基于從排氣溫度傳感器19輸入的排氣溫度EGT和由PM堆積量推 定部22推定的PM堆積量PM dep，控制DPF16的強制再生。基于圖3說明更具體的控制內(nèi)容。
[0039] 在E⑶20中預先存儲著圖3 (a)中用虛線A示出的第1再生執(zhí)行閾值THV1、圖3 (a) 中用虛線B示出的第2再生執(zhí)行閾值THV2 (本發(fā)明的堆積量閾值）、圖3 (b)中用虛線C示 出的排氣溫度閾值THV3 (本發(fā)明的溫度閾值）。第1再生執(zhí)行閾值了爪^與DPF16能夠捕獲 的PM的上限堆積量相當。第2再生執(zhí)行閾值THV2與在排氣溫度EGT為規(guī)定的高溫（例如 約400°C )的運行狀態(tài)下進行強制再生的情況下能夠抑制燃料供給量的PM堆積量相當，被 設(shè)定為比第1再生執(zhí)行閾值THV/j、。排氣溫度閾值THV 3與進行強制再生的情況下即便抑 制燃料供給量也能夠?qū)⒍逊e到了第2再生執(zhí)行閾值TH