排气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及排气净化装置。
【背景技术】
[0002] 作为捕获从柴油发动机排出的废气中的颗粒状物质（Particulate Matter，PM)的 过滤器，例如已知有柴油微粒过滤器（Diesel Particulate Filter，以下称作DPF)。
[0003] DPF的PM捕获量是有限度的，所以需要定期地将堆积的PM燃烧除去、即所谓的强 制再生。通过排气管内喷射或后喷射来向排气上游侧的氧化催化剂供给未燃燃料（HC)，用 通过氧化产生的热将废气的温度升温至PM燃烧温度，由此进行强制再生。
[0004] DPF堆积的PM中主要含有从发动机排出的煤烟（煤）成分等。此外，DPF上还堆 积有发动机机油的成分等。其中，煤烟成分通过强制再生会被燃烧除去，但发动机油燃烧后 成为灰（ash)。灰成分是不燃性，因此即使进行强制再生也无法除去。随着灰成分不断堆 积，DPF的堵塞导致压力损失增加，因此需要进行定期地清扫所堆积的灰的维护。
[0005] 已知根据在DPF的强制再生刚结束后检测到的DPF前后差压来推测这样的灰堆积 量，由此预测DPF的维护时期的技术（例如参照专利文献1)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :特开2009-270503号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的技术课题
[0010] 然而，通过强制再生而使堆积的PM燃烧进行时，特别是在强制再生的末期，会由 于DPF前后差压的降低而使PM堆积量与DPF前后差压之间的相关性变差。因此，在基于 DPF前后差压的推测手法中，无法正确地掌握强制再生的结束（完全再生），存在无法分清 楚灰成分对DPF前后差压有多大影响的课题。
[0011] 此外，如图5所示，每次执行强制再生而灰堆积量增加，伴随与此，DPF前后差压也 增加，因此PM堆积量相对于再生开始阈值的比重变少。结果，再生间隔A~D违背希望地 变短，强制再生的次数增加，从而可能会导致油耗变差并且加速DPF的劣化。
[0012] 本发明的目的在于，提供一种能够有效地检测DPF所捕获到的灰的堆积量的排气 净化装置。
[0013] 解决课题所采用的技术手段
[0014] 为了实现上述的目的，本发明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，捕获排气中的颗粒状物质；过滤器再生单元，能够执行将所述过滤器中 堆积的颗粒状物质燃烧除去的强制再生；静电电容检测单元，检测所述过滤器的静电电容； 合计堆积量推测单元，基于由所述静电电容检测单元检测出的静电电容，推测所述过滤器 捕获到的颗粒状物质及灰成分的合计堆积量；以及灰堆积量运算单元，将在所述过滤器再 生单元进行的强制再生结束时由所述合计堆积量推测单元推测出的合计堆积量，作为灰堆 积量来运算。
[0015] 此外，也可以是，还具备颗粒状物质堆积量运算单元，该颗粒状物质堆积量运算单 元从由所述合计堆积量推测单元推测出的合计堆积量，减去由所述灰堆积量运算单元运算 出的灰堆积量，由此运算所述过滤器捕获到的颗粒状物质的堆积量。
[0016] 此外，也可以是，所述过滤器再生单元当由所述PM堆积量运算单元运算出的颗粒 状物质的堆积量达到所述过滤器可捕获的上限阈值时，执行强制再生。
[0017] 此外，也可以是，还具备清扫请求判定单元，该清扫请求判定单元在由所述灰堆积 量运算单元运算出的灰堆积量达到了给所述内燃机的允许排压带来影响的上限阈值时，判 定为需要进行将所述过滤器中堆积的灰清扫的维护。
[0018] 此外，也可以是，静电电容检测单元包含至少一对电极，该至少一对电极在所述过 滤器内隔着至少一个以上间隔壁而对置地配置，形成电容器。
[0019] 此外，也可以是，还具备：旁路通路，将比所述过滤器更靠排气上游侧及下游侧的 所述排气通路连接，绕过所述过滤器；以及第二过滤器，设置于所述旁路通路，捕获在该旁 路通路中流动的排气中的颗粒状物质；所述一对电极在所述第二过滤器内隔着至少一个以 上间隔壁而对置地配置。
[0020] 此外，也可以是，在执行所述第二过滤器的强制再生时，使所述一对电极作为加热 器起作用。
[0021] 发明效果
[0022] 根据本发明的排气净化装置，能够有效地检测DPF所捕获到的灰的堆积量。
【附图说明】
[0023] 图1是表示本发明的一实施方式的排气净化装置的示意性整体结构图。
[0024] 图2是表示本发明的一实施方式的排气净化装置的控制内容的流程图。
[0025] 图3是表示本发明的一实施方式的排气净化装置的再生间隔的时序图。
[0026] 图4是表示其他实施方式的排气净化装置的示意性整体结构图。
[0027] 图5是表示以往的排气净化装置的再生间隔的时序图。
【具体实施方式】
[0028] 以下，基于附图对本发明的一实施方式的排气净化装置进行说明。对同一部件赋 予同一附图标记，它们的名称及功能也相同。因此，不重复进行详细的说明。
[0029] 如图1所示，柴油发动机（以下仅称作发动机）10中设置有吸气歧管10a和排气 歧管10b。吸气歧管10a上连接有用于导入新气的吸气通路11，排气歧管10b上连接有用 于将废气向大气排放的排气通路12。而且，排气通路12从排气上游侧起依次设置有排气管 内喷射装置13、排气后处理装置14、DPF入口温度传感器31、DPF出口温度传感器32。
[0030] 排气管内喷射装置13按照从E⑶20输出的指示信号，向排气通路12内喷射未燃 燃料（HC)。另外，在使用基于发动机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。
[0031] 排气后处理装置14在外壳14a内从排气上游侧起依次配置氧化催化剂15、DPF16 而构成。
[0032] 氧化催化剂15例如是在堇青石蜂窝（cordierite Honeycomb)构造体等的陶瓷制 载体表面上担载催化剂成分而形成的。通过排气管内喷射装置13或者后喷射而供给未燃 燃料（HC)后，氧化催化剂15使该未燃燃料（HC)氧化而使废气的温度上升。
[0033] DPF16例如是沿着废气的流动方向配置由多孔质陶瓷的间隔壁划分出的多个单元 格、并将这些单元格的上游侧和下游侧交替地封闭而形成的。DPF16将废气中的以煤烟成分 为主的PM捕获到间隔壁的细孔或表面，并且在PM堆积量达到规定量时执行将其燃烧除去 的所谓的强制再生。通过排气管内喷射装置13或者后喷射来向氧化催化剂15供给未燃燃 料（HC)，将DPF16升温至PM燃烧温度（例如约600°C )，由此进行强制再生。
[0034] 此外，本实施方式的DPF16中设置有隔着至少一个以上间隔壁对置地配置而形成 电容器的一对电极17a、17b。该一对电极17a、17b分别与电子控制单元（以下称作ECU) 20 电连接。
[0035] DPF入口温度传感器31检测向DPF16流入的废气的温度（以下称作入口温度TIN)。 DPF出口温度传感器32检测从DPF16流出的废气的温度（以下称作出口温度〇。这些 入口温度TIN和出口温度T 被输出至电连接的E⑶20。
[0036] ECU20用于进行发动机10、排气管内喷射装置13的燃料喷射等的各种控制，具备 公知的CPU、ROM、RAM、输入端口和输出端口等而构成。此外，E⑶20具有静电电容运算部21、 合计堆积量推测部22、灰堆积量运算部23、PM堆积量运算部24、强制再生控制部25、灰清 扫请求判定部26、故障判定部27来作为一部分功能要素。关于这些各功能要素，说明被包 含在作为一体的硬件的ECU20中的情况，但是也可以将它们中的任意一部分设置在其他硬 件中。
[0037] 另外，在本实施方式中，静电电容运算部21和一对电极17a、17b构成本发明的静 电电容运算单元，强制再生控制部25和排气管内喷射装置13(或者发动机10的未图示的 燃料喷射装置）构成本发明的过滤器再生单元。
[0038] 静电电容运算部21基于用电极17a、17b间的介质的介电常数ε、电极17a、17b间 的距离d来表示的以下的数式1，运算一对电极17a、17b间的静电电容C。
[0039] [数式 1]
[0041] 合计堆积量推测部22基于由静电电容运算部21运算出的静电电容C，推测PM堆 积量PMdep及灰堆积量ASH DEP的合计堆积量SUMDEP (SUMDEP= PMDEP+ASHDEP)。若在电极17a、17b 间堆积具有介电常数ε的PM或灰，则这些电极17a、17b间的距离d实质上变短，因此，静电 电容C增加。此外，若在电极17a、17b间继续堆积PM和灰，则伴随着介电常数ε的增加， 静电电容C也增加。即，静电电容C与合计堆积量SUMDEP之间具有正比关系。
[0042] ECU20的存储器中存储有预先通过实验等制作出的静电电容与合计堆积量之间的 关系的映射图（未图示）。合计堆积量推测部22从该图读取与由静电电容运算部21运算 出的静电电容C对应的值，由此推测DPF16所捕获到的PM及灰的合计堆积量SUMDEP。另外， 静电电容C随温度而变化，因此，也可以对推测出的合计堆积量SUMDEP基于入口温度T IN和 出口温度的平均温度（DPF内部温度）来进行修正。
[0043] 灰堆积量运算部23从由合计堆积量推测部22推测出的合计堆积量SUMDEP分离运 算出灰堆积量ASHDEP。通过DPF16的强制再生而使堆积的PM完全燃烧除去（以下称作完全 再生）后，在DPF16内残留有不燃性的灰成分。成为这样的状态后，灰成分的堆积量不再变 化，因此，由静电电容推测部21运算出的静电电容C的变化率AC/ΔΤ变小。即，完全再生 时由合计堆积量推测部22推测出的合计堆积量SUMDEP能够作为残存的灰堆积量ASH DEP。当 静电电容C的变化率△ C/ △ T达到表示完全再生的规定的下限阈值时，灰堆积量运算部23 将该完全再生时由合计堆积量推测部22推测出的合计堆积量SUMDEP作为灰堆积量ASHDEP来 运算
[0044] PM堆积量运算部24在强制再生结束后，根据由合计堆积量推测部22推测出的合 计堆积量SUMDEP运算PM堆积量PM DEP。当通过完全再生将PM从DPF16燃烧除去而仅残留灰 成分时，再次开始PM的堆积。即，如果将完全再生时运算出的灰堆积量ASHDEP作为偏置量 (初始值），则能够根据之后增加的合计堆积量SUMDEP推测PM堆积量PM DEP。
[0045] PM堆积量运算部24将完全再生时由灰堆积量运算部23运算出的灰堆积量ASHdep作为偏置量来存储，并且，从之后由合计堆积量推测部22推测出的合计堆积量SUMdep减去 作为偏置