內(nèi)燃機(jī)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(jī)的排氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機(jī)中為了抑制排氣中的顆粒狀物質(zhì)(以下，稱為“PM”)被放出到外部而在排氣通路中設(shè)有過濾器。該過濾器隨著內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不斷捕捉排氣中的PM而逐漸堆積排氣中的PM。因此，為了防止堆積的PM(以下，有時(shí)也稱“堆積PM”)堵塞過濾器，要進(jìn)行過濾器再生處理。該過濾器再生處理通過氧化去除堆積PM等方式進(jìn)行。例如，在通常排氣的空燃比持續(xù)為稀側(cè)的空燃比的柴油機(jī)中，通過向排氣中供給未燃燃料并利用設(shè)于排氣通路的氧化催化劑等使排氣溫度上升，以此對(duì)堆積PM進(jìn)行氧化去除。
[0003]在此，通常過濾器具有沿著排氣的流動(dòng)的主體部分，在那里對(duì)排氣中的PM進(jìn)行捕捉。但是，過濾器的上游部也是排氣流入過濾器的部位，因此受該排氣流的影響，存在過濾器的上游部溫度不易上升，而比該上游部靠下游側(cè)的部位相對(duì)而言溫度容易上升的傾向。其結(jié)果，即使進(jìn)行了過濾器再生處理，在過濾器的上游部也容易殘留未燃盡的堆積PM。因此，在專利文獻(xiàn)1中公開了這樣的技術(shù)，推斷兩種不同過濾器中的PM堆積量，在通過對(duì)雙方的PM堆積量進(jìn)行比較而判斷為過濾器的上游部產(chǎn)生了堆積PM未燃盡的情況時(shí)，通過進(jìn)一步延長(zhǎng)過濾器再生處理的時(shí)間而使未燃盡的堆積PM燃燒。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-57608號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-32464號(hào)公報(bào)
[0006]如上所述，過濾器的上游部由于流入排氣而導(dǎo)致溫度不易上升，即使進(jìn)行過濾器再生處理，堆積于該上游部的PM也容易燃不盡。若在上游部就這樣殘留未燃盡的堆積PM，則即使過濾器整體呈PM堆積量少的狀態(tài)，也可能因?yàn)楸榧斑^濾器的上游部的堆積PM而導(dǎo)致堵塞。因此，如果像現(xiàn)有技術(shù)那樣在過濾器的上游部處的PM堆積量變多的狀態(tài)下進(jìn)一步延長(zhǎng)過濾器再生處理時(shí)間，則在該再生處理中使排氣溫度上升所需的能量變多，可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的燃耗性變差。
[0007]此外，由于過濾器的上游部原本就是溫度不易上升的部位，因此，就算延長(zhǎng)再生處理的時(shí)間，也未必能夠使上游部的溫度上升到足以用來氧化去除堆積PM的溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種對(duì)整個(gè)過濾器的堆積PM有效進(jìn)行氧化去除的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
[0009]在本發(fā)明中，為了解決上述課題采用了這樣的結(jié)構(gòu)，S卩，利用設(shè)置為能夠與排氣的空燃比無關(guān)地加熱PM容易堆積的過濾器的上游部的加熱裝置，進(jìn)行與通過控制排氣的空燃比的堆積PM氧化去除處理(通常過濾器再生處理)獨(dú)立的過濾器上游再生處理。而且，該過濾器上游再生處理不管整個(gè)過濾器的PM堆積量如何都只執(zhí)行到過濾器的上游部的PM堆積量減少到規(guī)定量(第4堆積量)。
[0010]具體而言，本發(fā)明為一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其包括:過濾器，其設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路，捕捉排氣中的顆粒狀物質(zhì)，在至少該過濾器的上游部擔(dān)載有氧化催化劑；加熱裝置，其以能夠與排氣的空燃比無關(guān)地對(duì)上述過濾器的上述上游部進(jìn)行加熱的方式設(shè)置。而且，該排氣凈化裝置包括:第1推斷部，其用于推斷作為堆積于整個(gè)上述過濾器的顆粒狀物質(zhì)的堆積量的過濾器PM堆積量；第2推斷部，其用于推斷作為上游部堆積PM的堆積量的上游部PM堆積量，上述上游部堆積PM是堆積于上述上游部的顆粒狀物質(zhì)；通常過濾器再生部，其在由上述第1推斷部所推斷的上述過濾器PM堆積量超過第1堆積量時(shí)，進(jìn)行通常過濾器再生處理，該通常過濾器再生處理是通過對(duì)流入上述過濾器的排氣的空燃比進(jìn)行控制而氧化去除顆粒狀物質(zhì)直至該過濾器PM堆積量減少至小于該第1堆積量的第2堆積量；過濾器上游再生部，其在由上述第2推斷部所推斷的上述上游部PM堆積量超過第3堆積量時(shí)，進(jìn)行通過控制上述加熱裝置而氧化去除該上游部堆積PM的過濾器上游再生處理，用以執(zhí)行氧化除去上述上游部堆積PM。并且，當(dāng)利用上述過濾器上游再生部進(jìn)行上述過濾器上游再生處理時(shí)，由該過濾器上游再生處理導(dǎo)致的上述上游部堆積PM的減少量反映于由上述第1推斷部所推斷的上述過濾器PM堆積量，并且，上述過濾器上游再生部在該上游部PM堆積量達(dá)到小于上述第3堆積量的第4堆積量時(shí)，即使在該反映后的過濾器PM堆積量大于上述第2堆積量的狀態(tài)下也結(jié)束該過濾器上游再生處理。
[0011]上述內(nèi)燃機(jī)通過在其排氣通路設(shè)置過濾器而進(jìn)行排氣中的PM的捕捉。在此，在過濾器上游部的至少一部分擔(dān)載有氧化催化劑，能夠利用氧化催化劑氧化排氣中的未燃燃料而使過濾器溫度上升。另外，該上游部是至少包括過濾器中供排氣流入的上游端面的規(guī)定范圍的部位。因此，由于上游部是過濾器中直接暴露于排氣流的部位，因此，在上游部產(chǎn)生的未燃燃料的氧化反應(yīng)熱比較容易流到其下游側(cè)，上游部自身的溫度可見不易上升的傾向。
[0012]因此，為了有效地使過濾器的上游部溫度上升而配置了加熱裝置。該加熱裝置構(gòu)成為能夠利用順著排氣流入過濾器的未燃燃料的氧化反應(yīng)之外的加熱方式加熱過濾器的上游部。例如，可以采用與過濾器相鄰地設(shè)于其上游端面的上游側(cè)的加熱器、燃燒器或者埋入過濾器內(nèi)的加熱器等已知的加熱裝置的方式。另外，在加熱裝置對(duì)過濾器上游部的加熱中，若有未燃燃料流入過濾器，則自然也會(huì)發(fā)生該未燃燃料的氧化反應(yīng)。即，“不依靠氧化催化劑的氧化反應(yīng)熱”并不是指完全不進(jìn)行氧化催化劑作用下的未燃燃料的氧化反應(yīng)的狀
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[0013]在具有這種過濾器和加熱裝置的內(nèi)燃機(jī)中，本發(fā)明的控制裝置作為用于進(jìn)行堆積于過濾器的ΡΜ的氧化去除的再生處理，至少執(zhí)行通常過濾器再生部所進(jìn)行的通常過濾器再生處理和過濾器上游再生部所進(jìn)行的過濾器上游再生處理。通常過濾器再生處理是控制流入過濾器的排氣的空燃比，利用排氣中的未燃燃料的氧化反應(yīng)熱進(jìn)行的再生處理，在作為整個(gè)過濾器的堆積ΡΜ的量的過濾器ΡΜ堆積量超過第1堆積量時(shí)開始執(zhí)行，而且持續(xù)到過濾器ΡΜ堆積量減少至第2堆積量。因此，該第1堆積量是用于判斷通常過濾器再生處理的開始的過濾器ΡΜ堆積量的閾值。當(dāng)過濾器中成為過濾器ΡΜ堆積量超過第1堆積量的狀態(tài)時(shí)，整個(gè)過濾器的堵塞越來越嚴(yán)重，背壓上升。此外，該第2堆積量是用于判斷通常過濾器再生處理的結(jié)束的過濾器ΡΜ堆積量的閾值。另外，該過濾器ΡΜ堆積量是由第1推斷部推斷的堆積量，例如，可以基于過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的排氣壓力差、內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等而推定過濾器PM堆積量。
[0014]通常過濾器再生處理是為了氧化去除堆積于整個(gè)過濾器的PM而進(jìn)行的。在此，過濾器中形成的溫度分布受排氣流動(dòng)的影響較大。因此，即使進(jìn)行了通常過濾器再生處理，在上游部仍可能殘留有堆積PM未被氧化除去(以下，有時(shí)也將即使進(jìn)行了通常過濾器再生處理仍殘留于過濾器的上游部的堆積PM成為“殘余PM”)。這樣的在上游部殘留的堆積PM其量逐漸增加時(shí)，會(huì)掩蓋擔(dān)載于上游部的氧化催化劑。其結(jié)果可能導(dǎo)致上游部的氧化能力逐漸下降，從而使通過通常過濾器再生處理氧化去除堆積PM需要很多的時(shí)間。因此，會(huì)有礙整個(gè)過濾器的堆積PM的有效氧化去除。特別是，通過利用上游部的氧化催化劑將排氣中的N0氧化為N02，能夠促進(jìn)堆積PM的氧化去除，但上游部的殘余PM也有礙該勵(lì)2作用下的PM的氧化去除。
[0015]因此，為了氧化去除該殘余PM要進(jìn)行過濾器上游再生處理。該過濾器上游再生處理利用由加熱裝置賦予的熱能直接加熱過濾器上游部。因此，比較不易受到排氣流動(dòng)的影響，能夠有效使上游部溫度上升，從而氧化去除堆積于上游部的PM。具體而言，過濾器上游再生處理在上游部PM堆積量超過第3堆積量時(shí)開始執(zhí)行，并且持續(xù)到上游PM堆積量減少至第4堆積量。該第3堆積量是用于判斷過濾器上游再生處理的開始的上游部PM堆積量的閾值，假定當(dāng)成為上游部PM堆積量超過第3堆積量時(shí)，會(huì)形成上游部的氧化催化劑的氧化能力無法充分發(fā)揮的狀況。此外，該第4堆積量是用于判斷過濾器上游再生處理的結(jié)束的上游部PM堆積量的閾值。另外，該上游部PM堆積量是由第2推斷部推斷的堆積量。
[0016]在此，若進(jìn)行過濾器上游再生處理，考慮到上游部堆積PM被氧化去除，而將該氧化去除了的上游部堆積PM的減少量反映于作為整個(gè)過濾器的PM堆積量的過濾器PM堆積量。作為該反映的方式，可以例示自過濾器PM堆積量減去氧化除去了的上游部PM堆積量的方式。另外，在這樣的減量方式中，氧化除去了的上游部PM堆積量和過濾器PM堆積量的減少量未必需要是相同的量，只要考慮過濾器PM堆積量和上游部堆積PM各自所具有的技術(shù)意義、各再生處理的這兩個(gè)量的相關(guān)關(guān)系而進(jìn)行該反映即可。此外，上游部PM堆積量和過濾器PM堆積量可以以能夠直接比較的單位來進(jìn)行推斷，或者也可以以不同的單位等來進(jìn)行推斷。
[0017]而且，該過濾器上游再生處理雖然是在上游部PM堆積量達(dá)到小于第3堆積量的第4堆積量時(shí)結(jié)束，但在反應(yīng)了此時(shí)上游部PM堆積量的減少后的過濾器PM堆積量大于第2堆積量的狀態(tài)下，即，假設(shè)在進(jìn)行了通常過濾器再生處理的情況下過濾器PM堆積量未到達(dá)其結(jié)束閾值的狀態(tài)下，也要結(jié)束過濾器上游再生處理。只要通過過濾器上游再生處理至少氧化去除上游部的堆積PM，便會(huì)成為擔(dān)載于上游部的氧化催化劑的氧化能力能夠有效發(fā)揮的狀態(tài)。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)排氣中的未燃燃料的氧化反應(yīng)熱的有效產(chǎn)生、排氣中的N0向勵(lì)2的有效氧化，結(jié)果能夠有效執(zhí)行后面進(jìn)行的通常過濾器再生處理。因此，如上所述，通過在反應(yīng)后的過濾器PM堆積量大于第2堆積量的狀態(tài)下也結(jié)束過濾器上游再生處理，能夠?qū)⒄麄€(gè)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行過濾器的再生處理所需的能量盡可能地抑制在較少的范圍，并能夠?qū)崿F(xiàn)堆積PM的有效氧化去除。
[0018]因此，在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，在上述過濾器PM堆積量超過上述第1堆積量，且上述上游部PM堆積量超過第3堆積量的狀態(tài)的情況下，也可以優(yōu)先于上述通常過濾器再生處理地執(zhí)行上述過濾器上游再生處理。如上所述，通過進(jìn)行過濾器上游再生處理，將形成能夠有效發(fā)揮擔(dān)載于過濾器的上游部的氧化催化劑的氧化能力的狀態(tài)。因此，在形成了過濾器PM堆積量超過第1堆積量的狀態(tài)即通過過濾器再生處理可以開始的狀態(tài)和上游部PM堆積量超過第3堆積量的狀態(tài)即過濾器上游再生處理可以開始的狀態(tài)的情況下，通過優(yōu)先執(zhí)行過濾器上游再生處理，能