内燃机的排气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。
【背景技术】
[0002] 作为对从柴油发动机排出的废气中的微粒物（Particulate Matter，以下称为PM) 进行捕集的过滤器，例如已知柴油颗粒过滤器（Diesel Particulate Filter，以下称为 DPF)。
[0003] 由于DPF的PM捕集量存在限度，因此需要进行将所堆积的PM定期地燃烧除去的 强制再生。强制再生如下地进行：通过排气管内喷射、后喷射，向排气上游侧的氧化催化剂 供给未燃燃料（主要是HC)，利用通过氧化而产生的热将废气的温度升温至PM燃烧温度。
[0004] 此外，作为对废气中的氮化物（以下称为NOx)进行净化的NOx催化剂，还已知使 用从尿素水利用排气热而水解生成的氨（NH 3)对废气中的NOx进行选择性还原净化的选择 性还原催化剂（Selective Catalytic Reduction:以下称为 SCR)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2013-2283号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2009-243316号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 然而，SCR的NOx净化性能根据催化剂温度（流入的废气温度）而变化。尤其是， 在SCR未达到活性温度的低温区域中，作为还原剂的氨（NH3)的吸附降低，因此成为使NOx 净化率恶化的主要原因。因此，为了提高SCR的NOx净化性能，需要使向SCR流入的废气温 度提早升温至活性温度。
[0011] 本发明是鉴于这一点来进行的，其目的在于通过使向SCR流入的废气温度提早升 温至活性温度，由此有效地提高NOx净化率。
[0012] 用于解决课题的手段
[0013] 为了实现上述目的，本发明的内燃机的排气净化装置的特征在于，具备：过滤器， 设置于内燃机的排气通路，捕集排气中的微粒物；尿素水喷射机构，设置于比上述过滤器靠 下游侧的排气通路，朝排气中喷射尿素水；选择性还原催化剂，设置于比上述尿素水喷射机 构靠下游侧的排气通路，使用从尿素水生成的氨对排气中的氮化物进行还原净化；静电电 容检测机构，检测上述过滤器的静电电容；过滤器温度推测机构，基于所检测到的上述静电 电容，推测上述过滤器的内部温度；以及过滤器再生机构，能够执朝上述过滤器供给燃料， 行将该过滤器升温至微粒物的燃烧温度以上的强制再生；上述过滤器再生机构为，基于预 先设定的微粒物开始燃烧的目标下限温度以及能够避免过滤器熔损的目标上限温度，在计 算出的上述内部温度为选择性还原催化剂的活性温度以上的情况下，以使该内部温度成为 上述目标下限温度的燃料供给量来执行强制再生，另一方面，在计算出的上述内部温度不 足选择性还原催化剂的活性温度的情况下，以使该内部温度成为上述目标上限温度的燃料 供给量来执行强制再生。
[0014] 此外，也可以为，上述静电电容检测机构具有一对电极，该一对电极分别插入到上 述过滤器内的隔着至少一个以上单元而对置的一对单元中。
[0015] 此外，也可以为，上述内燃机的排气净化装置还具备：旁通通路，从比上述过滤器 靠上游侧的排气通路分支，对该过滤器进行迂回；以及第二过滤器，设置于上述旁通通路， 捕集在该旁通通路中流动的排气中的微粒物；上述一对电极分别插入到上述第二过滤器内 的隔着至少一个以上单元而对置的一对单元中。
[0016] 此外，也可以为，在执行上述第二过滤器的强制再生时，使上述一对电极作为加热 器起作用。
[0017] 发明的效果
[0018] 根据本发明的内燃机的排气净化装置，通过将向SCR流入的废气温度提早升温至 活性温度，由此能够有效地提高NOx净化率。
【附图说明】
[0019] 图1是表示本发明的一个实施方式的内燃机的排气净化装置的示意性整体构成 图。
[0020] 图2是在本发明的一个实施方式的内燃机的排气净化装置中对静电电容、DPF入 口温度、DPF出口温度的变化进行说明的图。
[0021] 图3是表示本发明的一个实施方式的内燃机的排气净化装置的控制内容的流程 图。
[0022] 图4是表示本发明的其他实施方式的内燃机的排气净化装置的示意性整体构成 图。
【具体实施方式】
[0023] 以下，基于图1~3对本发明的一个实施方式的内燃机的排气净化装置进行说明。 对相同的部件赋予相同的符号，这些部件的名称以及功能也相同。因而，不对这些部件重复 进行详细说明。
[0024] 如图1所示，柴油发动机（以下，简称为发动机）10设置有进气歧管IOa和排气歧 管10b。进气歧管IOa连接有导入新气的进气通路11，排气歧管IOb连接有将废气向大气 中放出的排气通路12。并且，在排气通路12上，从排气上游侧起依次设置有前级后处理装 置14以及后级后处理装置20。另外，发动机10并不限定于柴油发动机，也能够广泛应用于 汽油发动机等其他内燃机。
[0025] 前级后处理装置14构成为，在壳体14a内从上游侧起依次配置氧化催化剂 (Diesel Oxidation Catalyst:以下，称作 D0C)15、以及 DPF16。此外，在 D0C15 的上游侧设 置有排气管内喷射装置13,在DPF16的上游侧设置有DPF入口温度传感器18,在DPF16的 下游侧设置有DPF出口温度传感器19。
[0026] 排气管内喷射装置13根据从电子控制单元（以下，称为ECU)40输出的指示信号， 朝排气通路12内喷射未燃燃料（主要是HC)。另外，在利用基于发动机10的多级喷射的后 喷射的情况下，也可以省略该排气管内喷射装置13。
[0027] D0C15例如通过在堇青石蜂窝构造体等陶瓷制载体表面上载持催化剂成分而形 成。D0C15为，当通过排气管内喷射装置13或者后喷射而被供给未燃燃料（主要是HC)时， 使该未燃燃料氧化而使废气的温度上升。此外，D0C15通过使废气中的NO氧化而生成NO 2, 由此使废气中的NO2相对于NO的比率增加。
[0028] DPF16例如通过将由多孔的分隔壁划分的多个单元沿着废气的流动方向配置，并 将这些单元的上游侧和下游侧交替地封孔而形成。DPF16将废气中的PM捕集到分隔壁的细 孔、表面上，并且，当PM的堆积量达到规定量时，执行将PM燃烧除去的所谓的强制再生。强 制再生如下地进行：通过排气管内喷射装置13或者后喷射，向D0C15供给未燃燃料（主要 是HC)，将DPF16升温至PM燃烧温度（例如，大约600°C )以上。
[0029] 此外，在本实施方式的DPF16中设置有一对电极17a、17b，该一对电极17a、17b分 别插入到隔着至少一个以上单元而对置的一对单元中而形成电容器。这一对电极17a、17b 与E⑶40电连接。
[0030] DPF入口温度传感器18检测向DPF16流入的废气的温度（以下，称为入口温度 Tin)。DPF出口温度传感器19检测从DPF16流出的废气的温度（以下，称为出口温度〇。 该入口温度T in以及出口温度T _向所电连接的E⑶40输出。
[0031] 后级后处理装置20构成为，从上游侧起依次具备尿素水喷射装置21、以及配置在 壳体20a内的SCR22。
[0032] 尿素水喷射装置21根据从ECU40输出的指示信号，向前级后处理装置14与后级 后处理装置20之间的排气通路12内喷射未图示的尿素水箱内的尿素水。所喷射的尿素水 通过排气热而水解而生成氨（NH 3)，所生成的氨被作为还原剂向下游侧的SCR22供给。
[0033] SCR22例如通过在蜂窝构造体等陶瓷制载体表面上载持铜沸石或者铁沸石而形 成。SCR22吸附作为还原剂供给的氨（NH 3),并且利用所吸附的氨（NH3)从所通过的废气中 还原净化NOx。
[0034] ECU40进行发动机10、排气管内喷射装置13、以及尿素水喷射装置21等的各种控 制，具备公知的CPU、ROM、RAM、输入端口、以及输出端口等而构成。此外，E⑶40作为一部分 的功能要素而具有静电电容运算部41、PM堆积量推测部42、DPF温度推测部43以及再生控 制部44。这些各功能要素作为包含于一体的硬件即ECU40的要素进行说明，但也能够将这 些功能要素的任意一部分设置为分体的硬件。另外，在本实施方式中，静电电容运算部41 以及电极17a、17b构成本发明的静电电容检测机构。
[0035] 静电电容运算部41基于从一对电极17a、17b输入的信号，对该电极17a、17b间的 静电电容C进行运算。通过将电极17a、17b间的介质的介电常数设为ε、电极17a、17b的 面积设为S、电极17a、17b间的距离设为d的以下的数式1，来运算静电电容C。
[0036] [数式 1]
[0037]
[0038] PM堆积量推测部42基于由DPF入口温度传感器18检测到的入口温度Tin以及由 DPF出口温度传感器19检测到的出口温度1^的平均值Tave、和由静电电容运算部41运算 出的静电电容C，来推测DPF16所捕集到的PM堆积量PMdep。PM堆积量PMdep的推测，能够使 用预先通过实验而求出的近似式、映射等。
[0039] DPF温度推测部43对DPF16的内部温度（以下，称为DPF内部温度Tdpf)进行推测。 如图2所示，静电电容C的变化示出与DPF入口温度传感器18、DPF出口温度传感器19的 检测值相同的响应性。此外，静电电容C的变化示出比DPF入口温度传感器18、DPF出口温