排气净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及排气净化系统，特别设及具备将排气中的氮化合物(M)X)还原净化的 NOx催化剂的排气净化系统。
【背景技术】
[0002] 作为设置在柴油发动机等的排气系统中的NOx催化剂，已知将由尿素水加水分解 而生成的氨（NH3)作为还原剂、将排气中的NOx选择性地还原净化的选择性还原催化剂 (Selective Catalytic Reduction:SCR)。
[000引若向SCR的尿素水喷射量过多而N也供给量超过了 SCR对N也的吸附能力，则多余的 N也溢出而被放出到大气中，运是不希望出现的。因此，已知如下技术:基于在SCR出口设置 的N也传感器的检测值，推测SCR内的畑3吸附量，并且与推测出的畑3吸附量相应地适当修正 向SCR的尿素水喷射量(例如参照专利文献1)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:特开2003-293737号公报
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的技术课题
[000引一般而言，SCR内部的N也吸附量处于入口侧比出口侧多的不均匀的分布。N也传感 器无法直接设置于SCR内部，因此存在无法准确地掌握SCR内部的实际的N也吸附量的课题。 因此，在根据N也传感器的传感器值来推测N也吸附量的技术中，可能无法将尿素水喷射量修 正成与实际的N也吸附量对应的最佳的喷射量。
[0009] 本发明的系统的目的在于，高精度地检测SCR内部的N也吸附量。
[0010] 解决课题所采用的技术手段
[0011] 本发明的系统具备:至少一个W上选择性还原催化剂，设置于内燃机的排气系统， 将从尿素水生成的氨作为还原剂，对排气中含有的氮化合物进行还原净化;尿素水喷射机 构，向所述选择性还原催化剂喷射尿素水;第1静电电容检测机构，检测所述选择性还原催 化剂内的至少入口侧附近至排气流动方向的中间部附近的静电电容;第2静电电容检测机 构，检测所述选择性还原催化剂内的至少排气流动方向的中间部附近至出口侧附近的静电 电容；W及还原剂吸附量运算机构，基于从所述第IW及第2静电电容检测机构输入的静电 电容，运算所述选择性还原催化剂内的还原剂吸附量。
[001^ 发明的效果：
[001引根据本发明的系统，能够高精度地检测SCR内部的N也吸附量。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的一个实施方式的排气净化系统的示意性的整体构成图。
[0015] 图2是表示本实施方式的电极的配置样式的一例的图。
[0016] 图3是表示本实施方式的ECU的功能框图。
[0017] 图4是表示本实施方式的静电电容?溫度特性映射图的一例的图。
[0018] 图5是表示本实施方式的静电电容? N出吸附量映射图的一例的图。
[0019] 图6是表示本实施方式的N出可吸附量映射图的一例的图。
[0020] 图7是表示本实施方式的控制内容的流程图。
[0021 ]图8是表示其他实施方式的排气净化系统的示意性整体构成图。
【具体实施方式】
[0022] W下，基于【附图说明】本发明的一个实施方式的排气净化系统。对相同的部件赋予 相同的符号，其名称及功能也相同。因此，不重复详细说明。
[0023] 如图1所示，柴油发动机（W下仅称作发动机HO中设置有吸气歧管IOa和排气歧管 10b。吸气歧管IOa上连接着用于导入新气的吸气通路11，排气歧管IOb上连接着用于将排气 向大气放出的排气通路12。
[0024] 吸气通路11中从吸气上游侧起依次设置有空气滤清器13、增压机15的压缩机15a、 中冷器17等。在排气通路12中，从排气上游侧起依次设置有增压机15的满轮15b、前段后处 理装置20、后段后处理装置30等。另外，在图1中，符号18表示发动机转速传感器，符号19表 示油口开度传感器。
[0025] 前段后处理装置20是在催化剂壳体20a内从排气上游侧起依次配置氧化催化剂 (Diesel Oxidation Catalyst: W下记作D0C)2巧日柴油颗粒过滤器(Diesel Particulate Filter, W下记作DPF)22而构成的。此外，在D0C21的排气上游侧设置有排气管内喷射装置 23。
[00%]排气管内喷射装置23按照从电子控制单元（W下记作ECU)50输入的指示信号，向 比DPC21靠上游侧的排气通路12内喷射未燃燃料(主要为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W省略该排气管内喷射装置23。
[0027] D0C21例如是在堇青石蜂窝kordierite化neycomb)构造体等的陶瓷制担载体表 面上担载催化剂成分而形成的。当通过排气管内喷射装置23或者后喷射被供给了未燃燃料 化C)时，D0C21将该未燃燃料氧化而使排气溫度上升。
[0028] DPF22例如是沿着排气流动方向配置由多孔质性的分隔壁划分出的多个单元格、 并使运些单元格的上游侧和下游侧交替地封口而形成的。DPF22将排气中的PM捕获到分隔 壁的细孔或表面，并且，当推测的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。强制再生是通过排气管内喷射装置23或者后喷射向D0C21供给未燃燃料化C)来使向 DPF22流入的排气溫度升溫至PM燃烧溫度(例如约500~600°C)而进行的。
[0029] 后段后处理装置30从排气上游侧起依次具备尿素水喷射装置31和收容于壳体30a 内的SCR32而构成。
[0030] 尿素水喷射装置31是本发明的尿素水喷射机构的一例，按照从ECU50输入的指示 信号，向比SCR32靠上游侧的排气通路12内喷射未图示的尿素水罐内的尿素水。所喷射的尿 素水由于排气热而被加水分解，生成为NH3，作为还原剂被供给至下游侧的SCR32。
[0031] SCR32例如是在蜂窝构造体等的陶瓷制担载体表面上担载沸石等而形成的，是沿 着排气流动方向配置由多孔质性的分隔壁划分出的多个单元格而构成的。SCR32吸附作为 还原剂而被供给的畑3,并且利用所吸附的畑3从经过的排气中将NOx选择性地还原净化。此 夕h本实施方式的SCR32中分别设置有多个入口侧电极37及出口侧电极38，该多个入口侧电 极37及出口侧电极38隔着至少一个W上分隔壁而对置配置，从而形成电容器。
[0032] 入口侧电极37在SCR32的单元格内从入口（上游)侧插入到排气流动方向的大致中 央部附近。出口侧电极38在SCR32的单元格内从出口（下游)侧插入到排气流动方向的大致 中央部附近。入口侧电极37W及出口侧电极38的外周面被耐腐蚀性的绝缘层(未图示)覆 盖。运些入口侧电极37W及出口侧电极38均经由未图示的静电电容检测电路分别电连接到 ECU50。运些入口侧电极37、出口侧电极38 W及静电电容检测电路(未图示)是本发明的静电 电容检测机构的一例。
[0033] 另外，作为入口侧电极37W及出口侧电极38的排列样式，例如优选为如图2(A)所 示那样在SCR32的径向上并列设置两列的样式、或如图2(B)所示那样使径向的两列相互交 叉的样式等。由此，能够有效地检测SCR32内部的整体的静电电容。
[0034] ECU50用于进行发动机10或尿素水喷射装置31等的各种控制，具备公知的CPU、 ROM、RAM、输入端口及输出端口等而构成。
[00巧]此外，EOJ50如图3所示，具备SCR内部溫度运算部51、N出吸附量运算部52、尿素水 喷射控制部53、喷射量修正部54,来作为一部分功能要素。说明了运些各功能要素被包含于 作为一体的硬件的ECU50中情况，但是也可W将运些各功能中的任意一部分设置于另外的 硬件。
[0036] SCR内部溫度运算部51是本发明的内部溫度运算机构的一例，基于入口侧电极37 间的静电电容、W及出口侧电极38间的静电电容，运算SCR32的内部溫度。一般而言，电极37 间、电极38间的静电电容抽W下的数式1表示。其中，e为电极37间、电极38间的介质的介电 常数，S为电极37、38的面积，d为电极37间、电极38间的距离。
[0037] [数1]
[0039] 数式1中，电极37、38的面积SW及距离d是恒定的，介电常数e受到排气溫度的影响 而变化时，静电电容C也随之变化。即，若检测出电极37间、电极38间的静电电容C，则能够运 算SCR32的内部溫度。
[0040] ECU50中存储有预先通过试验等求出的、表示静电电容C与SCR内部溫度T之间的关 系的静电电容?溫度特性映射图（例如参照图4) dSCR内部溫度运算部51从静电电容?溫度 特性映射图中读取与入口侧电极37间的静电电容C对应的值，由此来运算SCR32的入口侧内 部溫度Tscr_in。进而，从静电电容?溫度特性映射图中读取与出口侧电极38间的静电电容C 对应的值，由此来运算SCR32的出口侧内部溫度Tscr_out。另外，运些入口侧内部溫度Tscrj拟 及出口侧内部溫度Tscrjwt的运算除了基于映射图，也可W根据预先通过试验等制作出的近 似式等来求出。
[0041] N曲吸附量运算部52是本发明的还原剂吸附量运算机构的一例，基于入口侧电极 37间的静电电容W及出口侧电极38间的静电电容，运算吸附于SCR32的N曲实际吸附量。畑3 的介电常数e较高，所W在SCR32内N曲的吸附进展过程中，电极37间、电极38间的静电电容C 也会增加(参照数式1)。即，如果检测出电极37间、电极38间的静电电容C，则能够运算SCR32 的N出实际吸附量。
[0042] ECU50中存储着预先通过试验等求出的、表示静电电容C与N曲实际吸附量STNH3之 间的关系的静电电容? N出吸附量映射图（例如参照图5)dN出吸附量运算部52从静电电容? N曲吸附量映射图中读取与入口侧电极37间的静电电容C对应的值，由此来运算SCR32的入 口侧N出实际吸附量STnh3_in。进而，从静电电容? N出吸附量映射图中读取与出口侧电极38间 的静电电容C对应的值，由此来运算SCR32的出口侧N曲实际吸附量STnh3_out。另外，运些入口 侧畑3实际吸附量STnh3_inW及出口侧N出实际吸附量STnh3j]ut的运算除了基于映射图，也可W 根据预先通过试验等制作出的近似式等来求出。
[0043]