专利名称：：排气净化装置的制作方法
技术领域：
：本发明总体上涉及内燃机的排气净化装置，更具体地涉及一种包括柴油微粒滤清器(DPF)并用于去除柴油机的排气中包含的微粒物质(PM)的排气净化装置。io
背景技术：
通常，利用多孔陶瓷制成的柴油微粒滤清器来收集从柴油机发出的主要由C(碳)构成的微粒物质。对于这种柴油微粒滤清器而言，随着其不断使用，会出现微粒物质的逐步沉积，因此，在使用柴油微粒滤清器的排气净化装置的现有技术中，实际上是通过在柴油微粒滤清器内周期性15地引发燃烧过程，并再生柴油微粒滤清器来去除沉积的微粒物质。如果忽视这种微粒物质的沉积，则排气会在柴油微粒滤清器中引起过压，而这可能导致燃料效率的降低或发动机的损坏。优选的是，这种对柴油微粒滤清器的再生是在柴油机运转过程中进行的，而不替换或拆卸滤清器，因此在实际技术中，是在燃烧之后活塞20在汽缸中向下运动以形成高温气体(后喷射过程)的状态下进行燃料喷射的。由此，沉积的微粒物质由于因此形成的高温气体而被燃烧。
发明内容图l示出了根据本发明现有技术的装备有柴油微粒滤清器的柴油机25的排气净化系统的整体结构。参照图l，柴油机11具有排气管线12，其中排气管线12中设置有柴油微粒滤清器12B，用于收集排气中包含的并从柴油机ll发出的微粒物质。图2A示出了柴油微粒滤清器12B的外形，图2B示出了构成该柴油微粒滤清器的元件。柴油微粒滤清器12B由多孔陶瓷的过滤单元12A形成，典型地由SiC形成，其中过滤单元12A中从一端延伸到其另一端形成有大量的例如截面为lmmxlmm的气体通道12a。由此，通过由密封材料(粘附层)粘合多个过滤单元(过滤元件)12A并5加工其外周部分，来形成柴油微粒滤清器12B，从而滤清器12B整体上为圆柱形。此外，滤清器12B的外围表面覆盖有密封材料(涂层)。柴油微粒滤清器12B中仅仅使用一个单元12A的情况也是存在的。图2C示出了柴油微粒滤清器12B的原理。如图2C示意性所示，所述多个气体通道12a的上游端或下游端相对于io来自发动机的排气流的方向交替地闭合，被引入一个这种气体通道12a的排气通过渗透过滤清器12B的多孔部件12b通往相邻的气体通道。由此，当排气渗透过多孔部件12b时，排气中包含的微粒物质被多孔部件12b收集，从而导致微粒物质12c以层的形式沉积在多孔部件12b上，如图2D所示。15因为柴油微粒滤清器12B导致其中的排气中所包含的微粒物质产生沉积，所以，如先前所述，需要通过进行再生过程(使沉积的微粒物质燃烧)，适时地再生该滤清器。对于参照图l所说明的常规排气净化系统来讲，应该注意的是，例如，每当车辆行驶预定里程(如500km)、超过10分钟的持续时间，都要进行这20种滤清器的再生。在公平地通过后喷射进行滤清器再生的情况下，不考虑滤清器中微粒物质的实际收集量来进行再生。因此，为了保证在滤清器中不出现微粒物质的过量沉积，需要将滤清器的再生间隔设置成比为安全起见所需要的实际间隔更短。但是，这种通过后喷射进行的过度滤清器再生增加25了燃料消耗，并降低了车辆的燃料效率。另一方面，有一种通过如图3所示的后喷射进行柴油微粒滤清器12B的再生的已知结构，其中测量柴油微粒滤清器12B的上游侧和下游侧之间的差压AP，当上述差压AP达到预定值时进行后喷射。可参考美国专利6,952,920。根据图3的结构，只有当上游侧和下游侧之间的差压达到预定值时，才进行柴油微粒滤清器12B的再生，从而抑制了不必要的后喷射过程。由此，提高了柴油机驱动的车辆的燃料效率。不幸的是，柴油微粒滤清器12B中的微粒物质的收集不是均匀的。如5图4所示，取决于滤清器12B中的位置(A，1)、(B，1)、(C，1)、(A，2)、(B，2)、(C，2)、(A，3)、(B，3)、(C，3)，所收集的微粒物质的密度或厚度存在差异。此外，可以看到，在沉积的微粒物质层中形成有空腔，其中微粒物质层中形成的这种空腔用作排气的局部通道。这种空腔的存在表明在收集的微粒物质中发生了不受控制的燃烧，并且还表明在收集io的微粒物质中引起了局部燃烧。此外，如图5所示，即使微粒物质的沉积量相同，所收集的微粒物质的密度也可能取不同的值。图5示出了即使沉积量相同，也会根据厚度的变化而引起差压的大幅变化。在图5的例子中，例如，应当注意，微粒物质的沉积量始终是8g/L。尽管如此，在图5中仍然可以看到，当所收集的15微粒物质的厚度从109(Lim变化到255iim时，差压从15.3kPa变为8.8kPa。因此可以看出，在差压中引起约两倍大的差异。因此，当图3的结构中所收集的微粒物质12c中引起这种不均匀沉积或形成局部空腔时，对于实际沉积的微粒物质和差压AP的估计，相对于理论计算值可能引起高达±50°/。的误差。这种误差导致实际沉积的微粒量20与再生时间之间的关系产生很大的偏差。此外，鉴于排气压力和排气流速随发动机负荷或发动机转数而变化，利用图3的结构很难准确地检测柴油微粒滤清器12B中的微粒物质的沉积量。此外，美国专利5，651，248描述了一种除柴油微粒滤清器之外还使用检测滤清器并通过测量电阻来估计该检测滤清器中收集的微粒物质量的25结构。根据该技术，当所检测的电阻减小至低于预定值时，通过使用加热器，燃烧由柴油微粒滤清器收集的微粒物质和由检测滤清器收集的微粒物质。由此来实现滤清器的再生。另一方面，除了因为需要在柴油微粒滤清器中设置加热器而使其结构变复杂的问题之外，该现有技术存在这样的缺点，即，在对柴油微粒滤清器进行再生时发生了电能消耗。为了节省滤清器再生时的电能消耗，美国专利5,651，248的技术选择执行滤清器再生的定时，使得当柴油微粒滤清器的温度高于预定温度时才进行再生操作，以下情况除外，即，对于微粒物质的沉积来讲，柴油微粒滤清器处于临界状态，不可避免地要5进行再生。结果，该技术对于用于微粒检测的检测滤清器的再生操作的定时施加了限制，并且微粒检测滤清器的再生操作的自由度受到限制。此外，对于美国专利5,651,248的技术而言，在加热器进行的再生操作过程中，不可以使用柴油微粒滤清器，因此，提供了一种储备柴油微粒滤清器，并在再生过程中切换到该储备柴油微粒滤清器。但是，这种io结构需要两个相同的柴油微粒滤清器以及开关阀，这就产生了排气净化装置的结构变庞大的问题。在小型车上安装这种排气净化装置是非常困难的。此外，对于美国专利5,651，248的技术而言，检测滤清器的再生与柴油微粒滤清器的再生同时进行，或与柴油微粒滤清器的再生连续地进行，15而这种结构不能任意地选择检测滤清器的再生定时，从而存在取决于检测滤清器的状态，易于在柴油微粒滤清器的再生定时中引起误差的问题。当柴油微粒滤清器的再生与检测滤清器的再生独立进行时，会引起再生时检测滤清器中的通气阻力减小，从而排气开始主要通过检测滤清器来流动。由此，在检测柴油微粒滤清器的再生定时的过程中引起了误20差。因此，如上所述，美国专利5，651，248的技术同步地进行检测滤清器的再生和柴油微粒滤清器的再生。此外，美国专利5，651,248的技术存在以下不足(a)灰沉积；和(b)由退化引起的较大估计误差。此外，对于美国专利5,651,248的技术而言，从其通过测量电极电阻25来估计所收集的微粒物质的沉积量的特殊原理，引发出另一个问题。如图5所示，可能存在即使所收集的微粒物质的沉积量相同，所收集的微粒物质的厚度也会变化的情况。现在，当所收集的微粒物质的厚度不同时，很难准确地测量电阻，往往会导致沉积量的估计误差。此外，在微粒物质燃烧之后在柴油微粒滤清器或检测滤清器中引起灰沉积的情况下，不再可能进行精确的电阻测量，因而在沉积量的估计中导致较大误差。此外，利用检测滤清器时，会导致滤清器或电极随着时间或随着在排气环境中使用而劣化。具体来讲，电极(由导电金属形成的端子)是通过5浸润诸如Cu、Cf、Ni等的金属而形成的，因此，存在引起物理劣化、氧化劣化和热劣化(如氧化、杂质粘附、断裂、腐蚀等)问题的趋势。当滤清器或电极中引起了劣化时，不再可能进行精确的电阻测量，因而在微粒物质的沉积量估计中产生误差。本发明通过一种排气净化装置来解决上述问题，该排气净化装置包10括设置在柴油机的主排气管线中的主柴油微粒滤清器；从所述主柴油微粒滤清器的上游侧，从所述主排气管线分出的副排气管线；-设置在所述副排气管线中的副柴油微粒滤清器，所述副柴油微粒滤15清器的烟灰存储容量小于所述主柴油微粒滤清器的烟灰存储容量；以及差压测量部分，用于测量所述副柴油微粒滤清器的入口与出口之间的差压，其中所述副排气管线从所述主排气管线的分出点与所述副柴油微粒滤清器的距离是2m或更短。20另一方面，本发明提供了一种排气净化装置，该排气净化装置包括设置在柴油机的主排气管线中的主柴油微粒滤清器；从所述主柴油微粒滤清器的上游侧，从所述主排气管线分出的副排气管线；设置在所述副排气管线中的副柴油微粒滤清器，所述副柴油微粒滤25清器的烟灰存储容量小于所述主柴油微粒滤清器的烟灰存储容量；以及差压测量部分，用于测量所述副柴油微粒滤清器的入口与出口之间的差压，其中所述副排气管线从所述主排气管线的分出点与所述副柴油微粒滤清器的距离L[m]被设定为满足以下关系50《Q《5000(0《L《1)4950L-4900《Q《5000(KL《2)，这里，Q[ml/min]表示所述副排气管线中的所述排气的流速。根据本发明，通过使用较小容量的副柴油微粒滤清器，并因此不易5引起微粒物质的不均匀沉积，并且通过测量这种副柴油微粒滤清器中出现的差压以检测微粒物质在主柴油微粒滤清器中的沉积，可以简单和容易地测量主柴油微粒滤清器中的微粒物质的沉积量。由此，可以通过过量的后喷射来抑制燃料效率的降低。此外，利用本发明，可以独立于主柴油微粒滤清器来执行副柴油微粒滤清器的再生，并且通过使用副柴油io微粒滤清器，可以恒定且准确地测量主柴油微粒滤清器中的微粒物质的沉积量。此外，可以在消除滤清器或电极的灰沉积或劣化的影响的同时进行精确的测量。具体来讲，通过将副柴油微粒滤清器设置在距副排气管线从主排气管线的分出点2m的距离内，或通过将副柴油微粒滤清器布置成使得从所15述副排气管线从所述主排气管线的分出点到所述副柴油微粒滤清器的距离L[m]满足关系50《Q《5000(0《L《1)和4950L-4900《Q《5000(1《L《2)，这里Q[ml/min]表示所述副排气管线中的所述排气的流速，即使在排气的流速较小的情况下，也可以获得微粒物质的沉积量的精确估计。20图1示出了使用常规排气净化装置的整个发动机系统；图2A示出了柴油微粒滤清器的示意性构成；图2B示出了该柴油微粒滤清器的构成元件；图2C示出了该柴油微粒滤清器的工作原理；25图2D示出了由该柴油微粒滤清器收集的微粒物质的状态；图3示出了使用根据本发明现有技术的排气净化装置的发动机系统的整体构成；图4说明了图3的排气净化装置的问题；图5是说明图3的排气净化装置的问题的另一视图6示出了根据本发明第一实施方式的排气净化装置的构成；图7A示出了图6中使用的副柴油微粒滤清器的构成；图7B说明了图7A的副柴油微粒滤清器的原理；图8示出了使用图6的副柴油微粒滤清器的微粒物质(PM)传感器的构5成；图9说明了本发明的效果；图10是说明根据本发明第二实施方式的排气净化装置中的柴油微粒滤清器的再生操作的流程图；图ll是说明根据本发明第二实施方式的排气净化装置的柴油微粒滤10清器的另一再生操作的流程图；而图12示出了其中可以在±10%的误差内精确估计沉积在主柴油微粒滤清器中的微粒物质的质量且的区域。具体实施方式15本发明的实施方式提供了一种排气净化装置，该排气净化装置包括设置在柴油机的主排气管线中的主柴油微粒滤清器；从所述主柴油微粒滤清器的上游侧，从所述主排气管线分出的副排气管线；设置在所述副排气管线中的副柴油微粒滤清器，所述副柴油微粒滤清器的烟灰存储容量小于所述主柴油微粒滤清器的烟灰存储容量；以及差压测量部分，用20于测量所述副柴油微粒滤清器的入口与出口之间的差压，其中所述副排气管线从所述主排气管线的分出点与所述副柴油微粒滤清器的距离是2m或更短。在优选实施方式中，使排气以5000ml/min或更低的流速流过所述副排气管线。25在优选实施方式中，使排气以5000ml/min或更低的流速流过所述副排气管线，并且其中所述距离是lm或更短。在优选实施方式中，所述副排气管线包括流量计或等效仪表(例如，气速计)。在优选实施方式中，所述副柴油微粒滤清器包括温度测量部分。在优选实施方式中，所述副柴油微粒滤清器包括加热器。在优选实施方式中，所述排气净化装置还包括用于将所述副排气管线中的排气的流速保持在预定值的阀。在优选实施方式中，所述排气净化装置还包括支架，其中所述差压5测量部分、所述温度测量部分、所述副柴油微粒滤清器以及所述流量计或等效仪表(例如，气速计)的至少一个容纳在所述支架中。本发明的实施方式提供了一种排气净化装置，该排气净化装置包括-设置在柴油机的主排气管线中的主柴油微粒滤清器；从所述主柴油微粒滤清器的上游侧，从所述主排气管线分出的副排气管线；设置在所述副10排气管线中的副柴油微粒滤清器，所述副柴油微粒滤清器的烟灰存储容量小于所述主柴油微粒滤清器的烟灰存储容量；以及差压测量部分，用于测量所述副柴油微粒滤清器的入口与出口之间的差压，其中所述副排气管线从所述主排气管线的分出点与所述副柴油微粒滤清器的距离L[m]被设定为满足以下关系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>这里，Q[ml/min]表示所述副排气管线中的所述排气的流速。在优选实施方式中，所述副排气管线包括流量计。在优选实施方式中，所述副柴油微粒滤清器包括温度测量部分。20在优选实施方式中，所述副柴油微粒滤清器包括加热器。在优选实施方式中，所述排气净化装置还包括用于将所述副排气管线中的排气的流速保持在预定值的阀。在优选实施方式中，所述排气净化装置还包括支架，其中所述差压测量部分、所述温度测量部分、所述副柴油微粒滤清器以及所述流量计25或等效仪表(例如，气速计)的至少一个容纳在所述支架中。[第一实施方式]图6示出了根据本发明第一实施方式的排气净化装置20的构成。参照图6，使来自未示出的柴油机的排气经由排气管线21流入与先前参照图2A所说明的类似的主柴油微粒滤清器(DPF)22，并且如参照图2C禾口2D所说明的，主柴油微粒滤清器(DPF)22收集排气中的微粒物质。此外，对于图6的构成，从主柴油微粒滤清器(DPF)22的上游侧，从排气管线21分出副排气管线21A，并且为副排气管线21A设置了体积小于主柴油微粒滤清器(DPF)的副柴油微粒滤清器22A。此外，还设置有差压5计22B，用于测量副柴油微粒滤清器22A的入口和出口之间引起的差压△P。此外，对于图6的构成，在副柴油微粒滤清器22A的下游侧，在副排气管线21A中设置有流量计24和控制阀23，其中控制阀23用于根据流量计24进行的测量，将副排气管线21A中的排气的流速保持为恒定。应当注意，控制阀23和流量计24可以设置在副排气管线21A上的任何地方。这里应当10注意，副柴油微粒滤清器22A、差压表22B和流量计24—起构成了用于测量排气中包含的微粒量的微粒物质(PM)传感器。微粒物质(PM)传感器可以被限定为包括温度测量部分(T1)。此外，还可以在主柴油微粒滤清器(DPF)22中设置温度测量部分T2。应当注意，排气管线中的温度测量部分可以设置在以下任何地点15(l)主柴油微粒滤清器内部；(2)副柴油微粒滤清器内部；(3)与其连接的导管中；(4)主柴油微粒滤清器外部；或(5)副柴油微粒滤清器外部。从精确测量排气温度的观点来看，(1)或(2)的布置是优选的，其中(2)的布置是更优选的。在图6的示例中，主柴油微粒滤清器(DPF)22是由蜂窝结构形式的孔20隙率为35-65。/。的SiC多孔陶瓷等制成的，其中可以看到，对于垂直于气流方向截取的截面中的每个边缘，都形成有长度为l.lmm的矩形截面的气体通道，对应于图2B的气体通道12a，其中这些气体通道被布置成约0.3mm的间距，并一起形成晶格图案。图7A示出了包括副柴油微粒滤清器22A的整体构成，图7B示出了副25柴油微粒滤清器22A的原理。应当注意，副柴油微粒滤清器22A可以由类似于主柴油微粒滤清器(DPF)22的多孔陶瓷形成。在副柴油微粒滤清器由多孔陶瓷形成的情况下，优选的是该副柴油微粒滤清器包括矩形形状的副柴油微粒滤清器22A(单元22b)。其中，在主柴油微粒滤清器(DPF)22中，形成有单个气体通道22a，其体积为65ml或更小，如0.0565ml，或者体积为排气通道(对应于图3的通道12a)总体积的5。/。或更少，如0.05°/。5%。另选的是，气体通道22a可以具有0.11000cm、优选为l10cmS)的过滤面积。例如，气体通道22a可以具有矩形截面形状，并形成为一端关闭(在单元的情况下，5后端关闭)的状态。这里，应当注意，气体通道22a的外部形状或副柴油微粒滤清器22A(单元22b)的外部形状不必与主柴油微粒滤清器(DPF)22的气体通道的截面形状相同，因此，它们可以形成为圆形、正方形、八面体、椭圆等任意形状。此外，还应当注意，构成副柴油微粒滤清器22A(单元22b)的多孔陶瓷不必与形成主柴油微粒滤清器(DPF)22的多孔陶瓷相10同。此外，还应当注意，副柴油微粒滤清器22A(单元22b)可以由除陶瓷以外的材料形成。通过将气体通道22a形成为具有主柴油微粒滤清器(DPF)22中的排气通道(对应于图3的通道12a)的5。/。或更小的体积，或具有65ml或更小的体积，或具有0.11000cm、优选为l10cm、的过滤面积，可以用简单的程15序测量出主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量。副柴油微粒滤清器22A(单元22b)设置有用于测量该排气温度T的温度测量部分，并为该温度测量部分设置了热电偶22d。此外，围绕副柴油微粒滤清器(单元22b)缠绕有加热器22h，用于焚化沉积在内壁表面上的烟灰层22c和对副柴油微粒滤清器22A进行再生。此外，副柴油微粒滤清器2022A(单元22b)、热电偶22d和加热器22h经由Al203等制成的绝缘体22i而被容纳在Si02-A!203等制成的缸体支架22e中，支架22e中设置有用于测量差压AP的膜片压力表22B，这样副排气管线21A中的排气就被提供至压力表22B。支架22e容纳在金属壳中并像微粒物质(PM)传感器一样设置在副排气管线上。在容纳在金属壳中的状态下，支架22e也可以设置在副排气管25线的导管内或可以设置在副排气管线内。因此，当副排气管线21A中的排气被引入副柴油微粒滤清器(单元22b)的排气通道22a中时，该排气通过副柴油微粒滤清器(单元22b)的壁面流到该单元的外部，并类似于图2C的情况，收集排气管线中的微粒物质。由此，该微粒物质沉积在单元22b的内表面上，形成了层22c。13对于本实施方式，通过使用下面的公式(l)，从由此获得的差压AP和排气温度T以及排气流速Q，计算由此收集并沉积在柴油微粒滤清器22的内壁表面上的微粒物质22c的沉积量。图8示出了图6的副柴油微粒滤清器22A的更详细结构。参照图8，副排气管线21A中的排气被提供至副柴油微粒滤清器(单元22b)中的气体通道22a，如箭头所示，并且在通过该单元之后，在侧方或后方排出。由此，副柴油微粒滤清器(单元22b)上的加热器22h被驱动线22bl提供的电能所驱动并引起单元22b所收集的微粒物质22c的焚化。此外，膜片压力表22B的输出信号经由信号线22p被提供至控制电路。利用图7A和7B的副柴油微粒滤清器22A，根据以下形式的公式来计算所述副柴油微粒滤清器中收集的微粒物质的烟灰负载量AP-函数(流速，温度，烟灰负载，几何结构)以下示出了优选实施例(尽管也可以采用其他表达式)，根据该优选实施例来计算所述副柴油微粒滤清器中收集的微粒物质层22c的厚度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(i)其中，AP表示差压[Pa]，p表示动力粘滞系数，Q表示排气的流速，以[mVh]为单位，a表示单元的边缘长度，p表示排气的比重，V一表示滤清器体积，Ws表示壁厚，Kw表示壁气体渗透率，Ks。。t表示所收集的微粒物质层的气体渗透率，W表示所收集的微粒物质层的厚度，F是数值系数(-28.454)，L表示有效滤清器长度，卩表示多孔壁的福希海默尔系数，s表示进入和排出副柴油微粒滤清器的排气的内部损失系数。接下来，根据以下公式，获得由单元22b收集的微粒物质的质量m自<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(2)25其中，ms。。表示所收集的微粒物质的质量[g]，而N函表示入口侧的单元的孔径数，而Ps。。t表示所收集的微粒物质的密度。因此，通过用ms。。t除以从副柴油微粒滤清器22A的先前再生测得的时间[h]获得了每单位时间的收集量PM[g/h]。一旦获得了单位时间内沉积的微粒物质的质量PM[g/h]，就利用穿过5副柴油微粒滤清器22A的排气的流速Q2[mVh]如下来获得排气中的微粒物质的浓度，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(3)因为排气中的微粒物质的浓度PMe^的值与副排气管线21A中的相同并且也与排气管线21中的相同，所以通过每单位时间所沉积的微粒物io质的质量PM[g/h]如下来获得流入柴油微粒滤清器22的微粒物质的量PMenter础fiiter[g/h]，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(4)此外，通过将滤清器的收集效率考虑在内，由此获得沉积在滤清器中的微粒物质的量。在上文中，Q1表示穿过主柴油微粒滤清器(DPF)22的排气15的流速。Ql可以通过实际测量获得或从发动机的运转状态估计得出。图9示出了图6的排气净化装置的主柴油微粒滤清器(DPF)22两端出现的差压与主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量之间的关系，其中应当注意，实线表示其中主柴油微粒滤清器22中的微粒物质的沉积量是通过利用副柴油微粒滤清器22A和公式(1)(4)而获得的情况。20另一方面，虚线表示其中主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量是直接通过主柴油微粒滤清器(DPF)22两端的差压而获得的情况。参照图9可以看到，如果在相同的微粒物质沉积量下进行比较，则主柴油微粒滤清器(DPF)两端的差压可能发生变化，由此产生高达±50%的误差。25与此相反，通过获得副柴油微粒滤清器两端的差压AP并利用公式(1)(4)，可以在i:10Q/。的误差范围内获得由主柴油微粒滤清器(DPF)22收集的微粒物质的沉积量。因此，根据本发明，通过测量小体积副柴油微粒滤清器22A中形成的差压AP，可以准确地估计出图6的排气净化装置中的主柴油微粒滤清器(DPF)中的微粒物质的沉积量，并且通过基于上述结果进行后喷射，可以以最佳定时来进行主柴油微粒滤清器(DPF)22的再生。因此，避免了不必要的后喷射并提高了车辆的燃料效率。在图6的结构中，可以使用已知的Vencheri流量计、热线流量计等，5其中流量计24可以将副排气管线21A中的排气流速控制为大体恒定(例如，506000ml/min范围内)。因此，避免了排气一侧流过副排气管线21A,并且可以以更高的精度，从通过使用副柴油微粒滤清器22A而获得的沉积量，获得主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量。这里应当注意，"用于测量所述副柴油微粒滤清器的入口与出口之io间的差压的差压测量部分"不仅包括测量副柴油微粒滤清器22A的入口侧与出口侧之间的差压的差压表，而且包括仅仅在柴油微粒滤清器22A的出口侧使用压力表的结构。对于这种结构，对初始状态的压力值(刚再生之后的状态)进行存储，并通过测量其中在副柴油微粒滤清器22A中发生微粒材料的沉积的状态下的压力以及从所存储的初压值中减去由此获得的15压力值，来计算差压。此外，也可以在副柴油微粒滤清器的入口侧和出口侧，或仅仅在出口侧设置流量计或流速计来测量差压。对于这种结构，通过设置在副柴油微粒滤清器的入口侧和出口侧的流量计或流速计的读取值来获得差压。另选的是，通过将初始状态(刚再生之后的状态)的读取值与在副柴油20微粒滤清器中引起了微粒物质沉积的状态的读取值进行比较，可以从副柴油微粒滤清器的出口侧的流量计、流速计等的读取值获得差压。本发明具有通过使用公式(1)(4)从所获得的副柴油微粒滤清器22A的差压来获得主柴油微粒滤清器(DPF)22中沉积的微粒物质的量的特征，因此，可以使用包括通常用于测量差压的那些元件的任意装置来测量副25柴油微粒滤清器的差压。[第二实施方式]图10示出了根据本发明第二实施方式的使用图6的排气净化装置的排气净化方法的流程图。参照图IO，在步骤l，通过使用流量计24(或者在某些情况下使用阀23)将副排气管线21A中的流速设为506000ml/min范围中的预定值，并通过差压表22B来检测副柴油微粒滤清器22A两端的差压AP。此外，利用温度测量部分T1来检测排气的温度。接下来，在步骤2，根据公式(l)，通过步骤1中检测到的差压AP获得5由副柴油微粒滤清器22A收集的微粒物质的层厚W。这里应当注意，排气的温度T可以利用主柴油微粒滤清器(DPF)22的温度测量部分T2来获得，而不是像目前这种情况一样使用副柴油微粒滤清器22A的温度测量部分Tl。此外，温度T可以通过温度测量部分T1和T2的温度而求得(例如，以平均值、最大值、最小值的形式)。从更准确地计算微粒物质的量的观点10来讲，优选使用副柴油微粒滤清器22A的温度测量部分T1。对于该温度测量部分而言，可以使用热电偶，同时它也可以使用任意物件，只要它可以测量温度即可。尽管优选的是测量排气管内的排气的温度，但是也可以测量滤清器或单元的温度。此外，在步骤2，利用先前提及的公式(2)，通过歩骤l检测到的层厚15W获得由单元22b收集的微粒物质的质量ms。。t。此外，在步骤3，判断副柴油微粒滤清器22A的副柴油微粒滤清器22A(单元22b)中沉积的微粒物质层的质量ms。。t是否超过了预定阈值ThO，如果判断结果为否，则处理返回步骤l。如果在步骤3副柴油微粒滤清器22A的副柴油微粒滤清器22A(单元2022b)中沉积的微粒物质层的质量ms。。t超过了预定阈值ThO，则在步骤4激活加热器22h，通过燃烧除去微粒物质22c。同时，在图10的处理中，在步骤ll，通过公式(3)同时使用步骤2获得的副柴油微粒滤清器22A(单元22b)中所收集的微粒物质的质量ms。。t来获得排气中的微粒物质的浓度PM，并且通过公式(4)和主柴油微粒滤清器25(DPF)22的收集效率，来获得主柴油微粒滤清器22中沉积的微粒的沉积量PMenterfoilfiitero因此，在步骤12，判断主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量PMe血涵他er是否超过了预定阈值Thl，如果判断结果为否，则操作返回步骤Sll。如果在步骤12判定主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量PMe勿础f他r超过了预定阈值Thl，则在步骤13中通过控制发动机控制单元(ECU)而进行后喷射，并且通过燃烧除去主柴油微粒滤清器(DPF)22中沉积的微粒物质。由此，实现了滤清器的再生。5利用图10的处理，可以独立地进行副柴油微粒滤清器22A和主柴油微粒滤清器(DPF)22的再生，因此，可以始终将构成副柴油微粒滤清器22A的副柴油微粒滤清器22A(单元22b)中的微粒物质22c的沉积量或烟灰层的量保持为0.5g/l或以下的小值。利用这种结构，可以提高使用副柴油微粒滤清器22A的微粒物质传感器的灵敏度。io对于图6的结构(其中阀23插入在副排气管线21A中)，即使独立于主柴油微粒滤清器(DPF)22进行副柴油微粒滤清器22A的再生，也不会导致排气主要流过已经进行了再生的副柴油微粒滤清器的情况，因此在对主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量进行估计时不会引起误差。15由此，应当注意，不需要阀门23将副排气管线21A中的排气流速精确地保持在恒定水平，而是只要避免流向副排气管线21A的排气流的极大偏差就足够。因此，在上述第二实施方式中，测量差压AP、排气温度T以及排气流速Q(步骤1)，禾拥公式(1)和(2)，由上述测量结果获得由副柴油微粒滤20清器收集的微粒物质的质量(步骤2)，利用公式(3)和(4)并且使用主柴油微粒滤清器的收集效率，通过在副柴油微粒滤清器中收集的微粒物质的量，获得由主柴油微粒滤清器收集的微粒物质的量(步骤ll)。在图10中，以及在下面要说明的图ll中，将主柴油微粒滤清器Q3PF)22指定为DPF，而将副柴油微粒滤清器22A指定为副DPF。此外，25将柴油微粒物质的沉积指定为DPMdepo。另一方面，可以如图ll所示来改动获得主柴油微粒滤清器中所收集的微粒物质的量的处理。因此，在图11中，用于获得由主柴油微粒滤清器收集的微粒物质的量的处理(步骤ll)是与获得由副柴油微粒滤清器收集的微粒物质的量的处理(步骤2)并行进行的，同时利用了步骤l获得的测量结果。图12示出了其中可以在±10%的误差内精确估计主柴油微粒滤清器(DPF)22中沉积的微粒物质质量的区域的曲线，其中图12将该区域表示为流过副排气管线21A的排气的流速Q[ml/min]和距离L的函数，其中距离L5在图6中被定义，表示从副排气管线21a从主排气管线21的分出点到副柴油微粒滤清器22A距离。下表1概括了图12的实验。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>参照表l，通过将图6的排气净化装置提供给两升柴油机的排气管线，io并使该柴油机在3000rpm/50N的工况下工作5小时来进行图12的实验。在该实验中，获得主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量。对于该实验，以大约350mVh的流速将排气排放到排气管线21。对于图12的实验，使用外部尺寸2mmx2mmx50mm、壁厚0.4mm、孔隙率42。/。且平均孔径ll^im的SiC组件作为副柴油微粒滤清器22A。此外，15对于主柴油微粒滤清器(DPF)22，使用直径143.8mm高度150mm、壁厚0.4mm、孔隙率42°/。、平均孔径ll(im的SiC组件。其中用于主柴油微粒滤清器(DPF)22的SiC组件中包括密度为200cpsi(每平方英寸的单元数)的单元。在该实验中，在不同地改变从副排气管线21A从排气管线21的分出点到副柴油微粒滤清器的距离的同时，获得主柴油微粒滤清器(DPF)22上的20实际沉积的微粒物质量与由副柴油微粒滤清器22A的差压估计出的主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质量之间的误差。这里应当注意，主柴油微粒滤清器(DPF)22中实际沉积的微粒物质量是通过测量滤清器22的重量而直接获得的。此外，对于图12的实验，排气管线21的直径被设为10mm，而副排气25管线21A的直径被设为150mm。此外，在05000ml/min的范围内改变副排气管线21a中的排气的流速。此外，每当沉积到滤清器22A的微粒物质达到0.5g/l的量时，就进行副微粒滤清器22A的再生。下表2概括了实验结果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>参照表2可以看到，存在这么一种趋势，即，通过使用副柴油微粒滤清器22A而获得的主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的估计沉积量的误差通常随上述分出点到副柴油微粒滤清器22A的距离减小而减小，并且该误差随副柴油微粒滤清器22A中的排气的流速增大而减小。5图12是示出上表2的结果的曲线，其中*表示误差为10%或以下的数据点，而1<表示误差超过10%的数据点。此外，虚线表示数据点*与数据点讓之间的边界。参照图12可以看出，为了在±10%的误差内由副柴油微粒滤清器22A的差压值估计出主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量，对副io排气管线21A中的排气的流速Q加以限制。因此，当该流速Q太小或太大时不可能实现精确的估计。更具体地说，在距离L是lm或更短并且排气的流速Q大于等于50ml/min而不超过5000ml/min的情况下，可以进行精确的沉积量估计。此外，在距离L大于等于lm而不超过2m的情况下，当排气的流速Q满足关系4950L-490(^Q^5000时，可以进行精确的沉积量估15计。因此，随着距离L增大，可以进行精确的沉积量估计的流速范围变窄。因此，上述结果表明，优选将图6的排气净化装置设计为满足上述关系并且工作点落在图12中由虚线限定的区域中。具体来讲，可以看到，距离L优选被设为2m或更短。当距离L超过2m时，即使当排气的流速增大20时，也不再可能在10。/。的误差内估计出主柴油微粒滤清器(DPF)22中的微粒物质的沉积量。此外，由图12的关系会注意到，当副柴油微粒滤清器22A中的排气的流速超过值5000ml/min时，不再可能在10%的误差内进行估计。当副柴油微粒滤清器22A中的排气的流速超过值5000ml/min时，需要频繁地对副柴25油微粒滤清器22A进行再生。此外，尽管到此为止，对于使用SiC的蜂巢(honeycomb)组件作为主柴油微粒滤清器(DPF)22和副柴油微粒滤清器22A的情况进行了说明，但是本发明绝不限于这种特定的滤清器元件，也可以使用诸如氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钨等的氮化物，诸如碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化钨等的碳化物、诸如氧化铝、氧化锆、堇青石、富铝红柱石、硅石、钛酸铝的氧化物或诸如不锈钢的金属的多孔体。此外，除蜂窝状结构之外可以使用诸如褶皱的结构本体或元件板。本发明的排气净化装置具有紧凑的尺寸，以及不仅适用诸如卡车的5大型车辆或工业机器，而且适用于旅行客车。权利要求1、一种排气净化装置，该排气净化装置包括设置在柴油机的主排气管线中的主柴油微粒滤清器；从所述主柴油微粒滤清器的上游侧，从所述主排气管线分出的副排气管线；设置在所述副排气管线中的副柴油微粒滤清器，所述副柴油微粒滤清器的烟灰存储容量小于所述主柴油微粒滤清器的烟灰存储容量；以及差压测量部分，用于测量所述副柴油微粒滤清器的入口于出口之间的差压，其中所述副排气管线从所述主排气管线的分出点与所述副柴油微粒滤清器的距离是2m或更短。2、根据权利要求l所述的排气净化装置，其中使排气以5000ml/min或更低的流速流过所述副排气管线。3、根据权利要求l所述的排气净化装置，其中使排气以5000ml/min或更低的流速流过所述副排气管线，并且其中所述距离是lm或更短。4、根据权利要求1至3中任意一项所述的排气净化装置，其中所述副排气管线包括流量计。5、根据权利要求1至4中任意一项所述的排气净化装置，其中所述副20柴油微粒滤清器包括温度测量部分。6、根据权利要求1至5中任意一项所述的排气净化装置，其中所述副柴油微粒滤清器包括加热器。7、根据权利要求1至6中任意一项所述的排气净化装置，该排气净化装置还包括用于将所述副排气管线中的排气的流速保持在预定值的阀。8、根据权利要求1至7中任意一项所述的排气净化装置，该排气净化装置还包括支架，其中所述差压测量部分、所述温度测量部分、所述副柴油微粒滤清器以及所述流量计的至少一个容纳在所述支架中。9、一种排气净化装置，该排气净化装置包括.-设置在柴油机的主排气管线中的主柴油微粒滤清器；从所述主柴油微粒滤清器的上游侧，从所述主排气管线分出的副排气管线；设置在所述副排气管线中的副柴油微粒滤清器，所述副柴油微粒滤清器的烟灰存储容量小于所述主柴油微粒滤清器的烟灰存储容量；以及5差压测量部分，用于测量所述副柴油微粒滤清器的入口与出口之间的差压，其中所述副排气管线从所述主排气管线的分出点与所述副柴油微粒滤清器的距离L[m]被设定为满足以下关系50《Q《5000(0《L《1)io4950L-4900《Q《5000(1《L《2),这里，Q[ml/min]表示所述副排气管线中的所述排气的流速。10、根据权利要求9所述的排气净化装置，其中所述副排气管线包括流量计或等效仪表。11、根据权利要求9或10所述的排气净化装置，其中所述副柴油微粒15滤清器包括温度测量部分。12、根据权利要求9至11中任意一项所述的排气净化装置，其中所述副柴油微粒滤清器包括加热器。13、根据权利要求9至12中任意一项所述的排气净化装置，该排气净化装置还包括用于将所述副排气管线中的排气的流速保持在预定值的阀。2014、根据权利要求9至13中任意一项所述的排气净化装置，还包括支架，其中所述差压测量部分、所述温度测量部分、所述副柴油微粒滤清器以及所述流量计的至少一个容纳在所述支架中。全文摘要本发明提供了一种排气净化装置，该排气净化装置包括设置在柴油机的主排气管线中的主柴油微粒滤清器；从所述主柴油微粒滤清器的上游侧，从所述主排气管线分出的副排气管线；设置在所述副排气管线中的副柴油微粒滤清器，所述副柴油微粒滤清器的烟灰存储容量小于所述主柴油微粒滤清器的烟灰存储容量；以及差压测量部分，用于测量所述副柴油微粒滤清器的入口与出口之间的差压，其中所述副排气管线从所述主排气管线的分出点与所述副柴油微粒滤清器的距离是2m或更短。文档编号F01N3/021GK101165323SQ20071016166公开日2008年4月23日申请日期2007年9月27日优先权日2006年10月17日发明者阿萨纳西奥斯·G·坎斯坦多普罗斯申请人:揖斐电株式会社;阿萨纳西奥斯·G·坎斯坦多普罗斯