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JP2008121573A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2008121573A
JP2008121573A JP2006306717A JP2006306717A JP2008121573A JP 2008121573 A JP2008121573 A JP 2008121573A JP 2006306717 A JP2006306717 A JP 2006306717A JP 2006306717 A JP2006306717 A JP 2006306717A JP 2008121573 A JP2008121573 A JP 2008121573A
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JP
Japan
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amount
differential pressure
particulate matter
filter
internal combustion
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Withdrawn
Application number
JP2006306717A
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Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Yamada
貴文 山田
Hisashi Oki
久 大木
Masahiro Nagae
正浩 長江
Tomohiro Kaneko
智洋 金子
Yasushi Ogura
靖司 小倉
Takashi Koyama
崇 小山
Hajime Shimizu
肇 清水
Kiyoshi Fujiwara
清 藤原
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technology capable of more precisely determining quantity of particulate matter accumulated on a particulate filter in an exhaust emission control device for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device is provided with an accumulation quantity estimation means S114 estimating quantity of particulate matter accumulated on the particulate filter by assuming that increase rate of accumulation quantity of particulate matter after reduction of increase rate of differential pressure gets higher as increase rate of accumulation quantity of particulate matter before reduction of increase rate of differential pressure gets higher when increase rate of differential pressure between before and after a filter reduces although quantity of particulate matter accumulated on the particulate filter increases further after a process that differential pressure between before and after filter increases as quantity of particulate matter accumulated on the particulate filter increases. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

排気通路にパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという。)を備えることにより、排気中の粒子状物質(以下、PMという。)を捕集することができる。このフィルタに捕集されたPMの量が多くなると、排気の抵抗が大きくなるため、燃費の悪化等が発生する。そのため、フィルタに捕集されたPMを除去する所謂フィルタの再生を行う必要がある。このフィルタの再生は、該フィルタに捕集されているPMの量が適量のときに行なうことが望ましい。そのためには、フィルタに捕集されているPMの量を正確に把握する必要がある。   By providing a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) in the exhaust passage, particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust can be collected. When the amount of PM collected by this filter increases, exhaust resistance increases, resulting in deterioration of fuel consumption and the like. Therefore, it is necessary to regenerate a so-called filter that removes the PM collected by the filter. It is desirable to regenerate the filter when the amount of PM trapped in the filter is an appropriate amount. For this purpose, it is necessary to accurately grasp the amount of PM collected by the filter.

ここで、フィルタよりも上流側と下流側との圧力差(以下、フィルタ前後差圧という。)と、PM堆積量との関係を予め求めておけば、該フィルタ前後差圧を測定することでPM堆積量を推定することができる。しかしながら、実際に堆積したPM量とフィルタ前後差圧と関係が途中で途切れる状態(ここでは便宜上、以下、飽和状態という)となる場合がある。したがって、PMがある堆積量を超えた場合には、フィルタ前後差圧に基づいて正確なPM堆積量を検出することは困難になる。   Here, if the relationship between the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filter (hereinafter referred to as the differential pressure before and after the filter) and the PM accumulation amount is obtained in advance, the differential pressure before and after the filter is measured. The amount of PM deposition can be estimated. However, there is a case where the relationship between the actually accumulated PM amount and the differential pressure before and after the filter is interrupted halfway (here, for the sake of convenience, hereinafter referred to as a saturated state). Therefore, when the PM exceeds a certain accumulation amount, it becomes difficult to detect the accurate PM accumulation amount based on the differential pressure across the filter.

その理由を以下に説明する。フィルタの隔壁内部の細孔内に堆積したPMは触媒作用によって比較的容易に酸化される。しかし、触媒から離れて隔壁の表面に堆積したPMは、その隔壁表面に接している部分は比較的容易に酸化されるが、隔壁表面に接していない部分は酸化され難い。その結果、堆積したPMの層内に空洞やひび割れ等の空間が生じる。このような空間が堆積したPM層に無数に形成されるために、フィルタに流入した排気は堆積したPMの層を通過し、かつ前記細孔も通り抜ける。したがってPM堆積量が増加しても、フィルタ前後の差圧はほとんど上昇しなくなると考えられる。   The reason will be described below. PM deposited in the pores inside the partition walls of the filter is relatively easily oxidized by the catalytic action. However, PM deposited on the surface of the partition wall away from the catalyst is oxidized relatively easily at the portion in contact with the surface of the partition wall, but is not easily oxidized at the portion not in contact with the surface of the partition wall. As a result, spaces such as cavities and cracks are generated in the deposited PM layer. Since an infinite number of such spaces are formed in the deposited PM layer, the exhaust gas flowing into the filter passes through the deposited PM layer and passes through the pores. Therefore, even if the PM deposition amount increases, it is considered that the differential pressure before and after the filter hardly increases.

すなわち、細孔部に詰まりが生じている状態でPMが留まっている間は、フィルタ前後差圧がPM堆積量にほぼ比例して増加していく。しかし、排気中のPM量が増加すると細孔部に堆積したPMの一部が酸化しても隔壁面にPMが堆積し始める。すると上述のようにフィルタ前後差圧が飽和状態となり、隔壁面におけるPMの堆積がさらに進行するのにもかかわらず、フィルタ前後差圧は増大しない状態となる。   That is, while PM remains in a state where the pores are clogged, the differential pressure across the filter increases almost in proportion to the amount of PM deposited. However, when the amount of PM in the exhaust gas increases, PM begins to deposit on the partition wall even if a part of the PM deposited in the pores is oxidized. Then, as described above, the differential pressure before and after the filter becomes saturated, and the differential pressure before and after the filter does not increase even though PM deposition further proceeds on the partition wall surface.

ここで、フィルタに堆積しているPMの量が少ない場合にはフィルタ前後差圧に応じてPM堆積量を推定し、フィルタに堆積しているPMの量が多く且つ前記飽和状態となっている場合には単位時間あたりのPM発生量又は内燃機関の運転状態を考慮してPM堆積量を推定する技術が知られている(例えば特許文献1参照。)。
特開2004−76589号公報 特許第3757853号公報
Here, when the amount of PM deposited on the filter is small, the amount of PM deposited is estimated according to the differential pressure across the filter, and the amount of PM deposited on the filter is large and is in the saturated state. In this case, a technique is known in which the amount of accumulated PM is estimated in consideration of the amount of PM generated per unit time or the operating state of the internal combustion engine (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-76589 A Japanese Patent No. 3757853

しかし、内燃機関の運転状態等によってPM推定量を推定する場合には、予め実験等により得られるPM排出量に基づいて推定が行なわれる。この場合、内燃機関の燃料噴射弁、EGR弁、スロットル等の製造ばらつきや、市場で流通している燃料の性状のばらつき等により、PMの排出量が変わるので、これらのばらつきを考慮し、実際よりも多めにPM排出量を見積もっている。そのため、フィルタの再生が行なわれる間隔が短くなり、燃
費の悪化等が起こる虞がある。
However, when estimating the PM estimated amount based on the operating state of the internal combustion engine or the like, the estimation is performed based on the PM emission amount obtained in advance through experiments or the like. In this case, the amount of PM emission changes due to variations in the production of fuel injection valves, EGR valves, throttles, etc. of the internal combustion engine, and variations in the properties of fuel distributed in the market. More PM emissions are estimated. For this reason, the interval at which the filter is regenerated is shortened, and there is a risk that the fuel consumption will deteriorate.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量をより正確に求めることができる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, a technique that can more accurately determine the amount of particulate matter deposited on a particulate filter. The purpose is to provide.

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、差圧の上昇率が減少する前の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるほど、差圧の上昇率が減少した後の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるとして該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
A particulate filter that collects particulate matter in the exhaust of the internal combustion engine;
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the particulate filter;
Particulate matter deposited on the particulate filter after passing through a process in which the differential pressure detected by the differential pressure detecting means increases as the amount of particulate matter deposited on the particulate filter increases. In the case where the rate of increase in the differential pressure detected by the differential pressure detecting means decreases even though the amount of the pressure increases further, the rate of increase in the amount of particulate matter deposited before the rate of increase in the differential pressure decreases The amount of particulate matter deposited on the particulate filter as the rate of increase in the amount of particulate matter deposited after the rate of increase in the differential pressure has decreased,
It is characterized by providing.

フィルタ前後差圧が飽和状態となる前には粒子状物質の量の増加に対しフィルタ前後差圧が増加するが、この関係は内燃機関を構成する部材の製造ばらつき等を含んだものとして得ることができる。そして、フィルタ前後差圧が飽和状態となっても、内燃機関から排出される粒子状物質は変わらないため、飽和状態となった後も、飽和状態となる前と同じように粒子状物質が堆積するはずである。   Before the differential pressure before and after the filter reaches saturation, the differential pressure before and after the filter increases with the increase in the amount of particulate matter, but this relationship is obtained as including the manufacturing variation of the components constituting the internal combustion engine. Can do. Even if the differential pressure before and after the filter is saturated, the particulate matter discharged from the internal combustion engine does not change. Therefore, the particulate matter is deposited after the saturation state as before the saturation state. Should do.

つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前に粒子状物質の堆積量の増加率を求めておけば、飽和状態となった後の粒子状物質の堆積量の増加率も求めることができる。この増加率に基づけば、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を求めることができる。なお、「増加率」は単位時間あたりの増加量としても良い。   That is, if the increasing rate of the particulate matter deposition amount is obtained before the differential pressure before and after the filter becomes saturated, the increasing rate of the particulate matter deposition amount after becoming saturated can also be obtained. Based on this rate of increase, the amount of particulate matter deposited on the particulate filter can be determined. The “increase rate” may be an increase amount per unit time.

また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質の量を予め記憶している記憶手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程のときに、前記差圧手段により検出される差圧に基づいて粒子状物質の堆積量の増加率を算出する堆積量増加率算出手段と、
前記堆積量増加率算出手段により得られる粒子状物質の堆積量の増加率に基づいて前記記憶手段により記憶されている粒子状物質の量を補正する補正手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、前記補正手段により補正される粒子状物質の量に基づいて前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴としても良い。
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention includes:
A particulate filter that collects particulate matter in the exhaust of the internal combustion engine;
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the particulate filter;
Storage means for storing in advance the amount of particulate matter flowing into the particulate filter;
Based on the differential pressure detected by the differential pressure means during the process of increasing the differential pressure detected by the differential pressure detection means as the amount of particulate matter deposited on the particulate filter increases. A deposit amount increase rate calculating means for calculating an increase rate of the deposit amount of the particulate matter;
Correction means for correcting the amount of particulate matter stored in the storage means based on the increase rate of the particulate matter accumulation amount obtained by the deposition amount increase rate calculating means;
Particulate matter deposited on the particulate filter after passing through a process in which the differential pressure detected by the differential pressure detecting means increases as the amount of particulate matter deposited on the particulate filter increases. When the rate of increase in the differential pressure detected by the differential pressure detecting means decreases despite the further increase in the amount of the particulate filter, the particulate filter is based on the amount of particulate matter corrected by the correcting means. Deposit amount estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the
It is good also as providing.

内燃機関から排出される粒子状物質の量は実験値として予め求めることができるが、全ての内燃機関において実験を行なうのは大変なため、他の内燃機関で得られた値が用いられる。そのため、製造ばらつき等による誤差を生じ得る。そこで補正手段は、堆積量増加率算出手段により得られる実際の粒子状物質の堆積量の増加率が、維持粒子状物質特性記憶手段に記憶されている粒子状物質の量と照らし合わせてどれだけずれているのかを算出し、その分を補正する。   The amount of particulate matter discharged from the internal combustion engine can be obtained in advance as an experimental value. However, since it is difficult to perform an experiment in all the internal combustion engines, values obtained in other internal combustion engines are used. Therefore, an error due to manufacturing variation or the like can occur. Therefore, the correction means determines how much the increase rate of the actual particulate matter deposition amount obtained by the deposition amount increase rate calculation means is compared with the amount of particulate matter stored in the maintenance particulate matter characteristic storage means. Calculate whether or not there is a deviation, and correct that amount.

そして、フィルタ前後差圧が飽和状態となっても、内燃機関から排出される粒子状物質の量は変わらないため、飽和状態となる前に得られた補正値を飽和状態となった後にもそのまま用いることができる。   And even if the differential pressure before and after the filter is saturated, the amount of particulate matter discharged from the internal combustion engine does not change, so the correction value obtained before the saturated state remains unchanged even after the saturated state is reached. Can be used.

つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後に、記憶手段に記憶されている粒子状物質の量を、補正手段により補正することで、パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質の量をより正確に求めることができる。   That is, after the differential pressure before and after the filter is saturated, the amount of particulate matter stored in the storage means is corrected by the correction means, so that the amount of particulate matter flowing into the particulate filter can be more accurately determined. Can be requested.

本発明においては、前記内燃機関における燃焼状態が変化するときに粒子状物質を除去し、その後の前記差圧手段により検出される差圧の上昇過程から粒子状物質の堆積量を推定することができる。   In the present invention, the particulate matter is removed when the combustion state in the internal combustion engine changes, and the accumulated amount of the particulate matter is estimated from the subsequent increasing process of the differential pressure detected by the differential pressure means. it can.

「内燃機関における燃焼状態が変化するとき」とは、例えば機関回転数や機関負荷が同じであっても燃焼状態が変化し、内燃機関から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量が変化することを意味する。このような場合には、フィルタ前後差圧の上昇と、捕集された粒子状物質の量の増加との関係が変わるため、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後の粒子状物質の堆積量の推定値もそれに合わせて変える必要がある。つまり、燃焼状態が変化した後の粒子状物質の堆積量の増加率を推定する上で、燃焼状態が変化する前の粒子状物質の堆積量の増加率は考慮する必要が無い。しかも、それまでに捕集された粒子状物質を除去することにより、飽和状態となるまでにより多くの時間がかかるので、粒子状物質の堆積量の増加率の推定精度を高めることができる。   “When the combustion state in the internal combustion engine changes” means, for example, that the combustion state changes even if the engine speed and the engine load are the same, and the amount of particulate matter discharged per unit time from the internal combustion engine changes. It means to do. In such a case, since the relationship between the increase in the differential pressure before and after the filter and the increase in the amount of collected particulate matter changes, the accumulation of particulate matter after the differential pressure before and after the filter becomes saturated The amount estimate needs to be changed accordingly. That is, in estimating the increase rate of the particulate matter deposition amount after the combustion state changes, it is not necessary to consider the increase rate of the particulate matter deposition amount before the combustion state changes. In addition, by removing the particulate matter collected so far, it takes more time to reach the saturation state, so that it is possible to improve the estimation accuracy of the rate of increase in the amount of particulate matter deposited.

本発明においては、前記内燃機関の燃料が新たに補給されたときに粒子状物質を除去することができる。   In the present invention, the particulate matter can be removed when the fuel of the internal combustion engine is newly replenished.

性状の異なる燃料が補給されると、内燃機関の燃焼状態が変化することがある。そのため、内燃機関から排出される粒子状物質の量も変化することがある。これに対し、燃料が補給された後に、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物資を除去すれば、燃料性状が変化した後の粒子状物質の排出量のみを考慮して粒子状物質の堆積量の増加率を推定することができる。これにより、粒子状物質の量の増加率の推定精度を高めることができる。   When fuels having different properties are replenished, the combustion state of the internal combustion engine may change. Therefore, the amount of particulate matter discharged from the internal combustion engine may also change. On the other hand, if the particulate matter that has accumulated on the particulate filter is removed after the fuel is replenished, the particulate matter is deposited considering only the amount of particulate matter discharged after the fuel property has changed. The rate of increase in quantity can be estimated. Thereby, the estimation precision of the increase rate of the amount of particulate matter can be improved.

本発明においては、前記内燃機関の潤滑油が交換されたときに粒子状物質を除去することができる。   In the present invention, the particulate matter can be removed when the lubricating oil of the internal combustion engine is replaced.

潤滑油が交換されると該潤滑油の粘度が変化することがあり、これにより、内燃機関の燃焼状態が変化することがある。そのため、内燃機関から排出される粒子状物質の量も変化することがある。これに対し、潤滑油が交換された後に、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物資を除去すれば、潤滑油を交換した後の粒子状物質の排出量のみを考慮して粒子状物質の堆積量の増加率を推定することができる。これにより、粒子状物質の堆積量の増加率の推定精度を高めることができる。   When the lubricating oil is replaced, the viscosity of the lubricating oil may change, which may change the combustion state of the internal combustion engine. Therefore, the amount of particulate matter discharged from the internal combustion engine may also change. On the other hand, if the particulate matter accumulated on the particulate filter is removed after the lubricating oil is replaced, only the amount of particulate matter discharged after the lubricating oil is replaced is taken into account. The rate of increase in the amount of deposition can be estimated. Thereby, the estimation accuracy of the rate of increase in the amount of particulate matter deposited can be increased.

他にも、内燃機関を構成している部品や該内燃機関に付属する部品を交換したとき、気
圧や気温が閾値以上変化したとき等に燃焼状態が変化するとしてもよい。
In addition, the combustion state may change when a part constituting the internal combustion engine or a part attached to the internal combustion engine is replaced, or when the atmospheric pressure or the air temperature changes more than a threshold value.

本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量をより正確に求めることができる。   According to the present invention, the amount of particulate matter deposited on the particulate filter can be determined more accurately in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine.

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。この内燃機関1には、該内燃機関1の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁11が備えられている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment is applied, and an intake system and an exhaust system thereof. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine. The internal combustion engine 1 is provided with a fuel injection valve 11 for supplying fuel into the cylinder of the internal combustion engine 1.

また、内燃機関1には、吸気通路2および排気通路3が接続されている。この吸気通路2の途中には、スロットル4が設けられている。このスロットル4は電動アクチュエータにより開閉される。スロットル4よりも上流の吸気通路2には、該吸気通路2内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ5が設けられている。このエアフローメータ5により、内燃機関1の吸入新気量が測定される。   An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the internal combustion engine 1. A throttle 4 is provided in the middle of the intake passage 2. The throttle 4 is opened and closed by an electric actuator. An air flow meter 5 that outputs a signal corresponding to the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 2 is provided in the intake passage 2 upstream of the throttle 4. The air flow meter 5 measures the amount of fresh intake air in the internal combustion engine 1.

一方、排気通路3の途中には、吸蔵還元型NOx触媒61(以下、NOx触媒61という。)を担持したパティキュレートフィルタ6(以下、フィルタ6という。)が備えられている。NOx触媒61は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたNOxを還元
する機能を有する。また、フィルタ6は、排気中に含まれるPMを捕集する。
On the other hand, a particulate filter 6 (hereinafter referred to as a filter 6) carrying an NOx storage reduction catalyst 61 (hereinafter referred to as NOx catalyst 61) is provided in the middle of the exhaust passage 3. The NOx catalyst 61 has a function of storing NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and reducing the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced and a reducing agent is present. Have. The filter 6 collects PM contained in the exhaust.

さらに、本実施例では、NOx触媒61よりも上流の排気通路3を流通する排気中に還
元剤たる燃料(軽油)を添加する燃料添加弁7を備えている。ここで、燃料添加弁7は、後述するECU20からの信号により開弁して燃料を噴射する。そして、燃料添加弁7から排気通路3内へ噴射された燃料は、排気通路3の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、該NOx触媒61に吸蔵されていたNOxを還元する。
Further, in this embodiment, a fuel addition valve 7 is provided for adding fuel (light oil) as a reducing agent into the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 upstream from the NOx catalyst 61. Here, the fuel addition valve 7 is opened by a signal from the ECU 20 described later to inject fuel. The fuel injected from the fuel addition valve 7 into the exhaust passage 3 enriches the air-fuel ratio of the exhaust flowing from the upstream of the exhaust passage 3 and reduces the NOx stored in the NOx catalyst 61. .

また、燃料添加弁7から噴射された燃料がNOx触媒61で反応すると、反応熱により
フィルタ6の温度が上昇される。そして、フィルタ6の温度がPMの酸化に必要となる温度まで上昇した後に燃料添加弁7からの燃料の噴射を停止させると、該フィルタ6がリーン雰囲気となって該フィルタ6に捕集されているPMが酸化される。つまり、フィルタ6の再生を行なうことができる。このようにフィルタ6の温度を上昇させるときには、該フィルタ6の温度が目標温度となるように、燃料添加弁7から噴射する燃料量が決定される。
When the fuel injected from the fuel addition valve 7 reacts with the NOx catalyst 61, the temperature of the filter 6 is raised by the reaction heat. When the fuel injection from the fuel addition valve 7 is stopped after the temperature of the filter 6 has risen to a temperature required for PM oxidation, the filter 6 becomes a lean atmosphere and is collected by the filter 6. PM is oxidized. That is, the filter 6 can be regenerated. Thus, when raising the temperature of the filter 6, the amount of fuel injected from the fuel addition valve 7 is determined so that the temperature of the filter 6 becomes the target temperature.

さらに、排気通路3には、フィルタ6の上流側と下流側との圧力の差(以下、フィルタ前後差圧という。)を検出する差圧センサ8が取り付けられている。なお、本実施例においては差圧センサ8が、本発明における差圧検出手段に相当する。   Further, a differential pressure sensor 8 that detects a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filter 6 (hereinafter referred to as a differential pressure across the filter) is attached to the exhaust passage 3. In this embodiment, the differential pressure sensor 8 corresponds to the differential pressure detection means in the present invention.

また、フィルタ6よりも上流の排気通路3には、該排気通路3内を流れる排気の温度に応じた信号を出力する温度センサ9が取り付けられている。この温度センサ9の出力信号に基づいてフィルタ6及びNOx触媒61の温度を検出することができる。さらに、フィ
ルタ6よりも下流の排気通路3には、該排気通路3内を流れる排気の空燃比に応じた信号
を出力する空燃比センサ10が取り付けられている。
A temperature sensor 9 that outputs a signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 is attached to the exhaust passage 3 upstream of the filter 6. Based on the output signal of the temperature sensor 9, the temperatures of the filter 6 and the NOx catalyst 61 can be detected. Further, an air-fuel ratio sensor 10 that outputs a signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 is attached to the exhaust passage 3 downstream of the filter 6.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU20が併設されている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 20 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

このECU20には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル12を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ13、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ14が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU20に入力されるようになっている。一方、ECU20には、燃料噴射弁11および燃料添加弁7が電気配線を介して接続され、該ECU20により燃料噴射弁11および燃料添加弁7の開閉時期が制御される。   In addition to the above sensors, the ECU 20 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 12 by the driver to detect the engine load, and an accelerator position sensor 13 that detects the engine speed and a crank position sensor that detects the engine speed. 14 are connected via electric wiring, and the output signals of these various sensors are input to the ECU 20. On the other hand, the fuel injection valve 11 and the fuel addition valve 7 are connected to the ECU 20 via electric wiring, and the ECU 20 controls the opening and closing timing of the fuel injection valve 11 and the fuel addition valve 7.

ここで、フィルタ6におけるPM堆積量が所定の量に達するまでは、差圧センサ8により検出されるフィルタ前後差圧とフィルタ6のPM堆積量とが略比例する関係にある。しかし、所定の量を超えてフィルタ6へのPMの堆積が継続すると両者の関係は比例しなくなり、PM堆積量が増加しても差圧がそれ以上大きくならない場合がある。   Here, until the PM accumulation amount in the filter 6 reaches a predetermined amount, the differential pressure before and after the filter detected by the differential pressure sensor 8 and the PM accumulation amount of the filter 6 are in a substantially proportional relationship. However, if PM deposition on the filter 6 continues beyond a predetermined amount, the relationship between the two is not proportional, and even if the PM deposition amount increases, the differential pressure may not increase any more.

これに対し本実施例では、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前のフィルタ前後差圧の上昇率に基づいて、飽和状態となった後にフィルタ6に堆積するPM量を推定する。   On the other hand, in the present embodiment, the amount of PM deposited on the filter 6 after being saturated is estimated based on the rate of increase of the differential pressure before and after the filter before saturation.

ここで、図2は、フィルタ前後差圧の推移を示したタイムチャートである。フィルタ前後差圧は吸入空気量と排気の温度とに影響を受けるため、この影響を打ち消すように該吸入空気量と排気の温度とに応じた補正を加えている。これにより、機関回転数及び機関負荷が変わったとしても、フィルタ前後差圧の推移に影響は出ない。そして、(1)で示した一点鎖線から、(2)で示した実線、さらに(3)で示した点線となるほど、圧力上昇率が高くなっている。つまり、単位時間あたりのPM排出量が多くなっている。   Here, FIG. 2 is a time chart showing the transition of the differential pressure across the filter. Since the differential pressure before and after the filter is affected by the amount of intake air and the temperature of the exhaust, correction according to the amount of intake air and the temperature of the exhaust is made so as to cancel the influence. As a result, even if the engine speed and the engine load change, the change in the differential pressure across the filter is not affected. And the pressure increase rate is so high that it becomes the solid line shown by (2) from the dashed-dotted line shown by (1), and also the dotted line shown by (3). That is, the amount of PM emission per unit time is increasing.

次に図3は、フィルタ6に流入するPMの量(入ガスPM量)とフィルタ前後差圧との関係を示した図である。入ガスPM量の代わりに、内燃機関1から排出されるPM量としても良い。なお、フィルタ前後差圧は、図2の場合と同様に吸入空気量と排気の温度とに応じた補正を加えている。また、図3中の(1)、(2)、(3)で示す点は、図2中の同符号で示した線に夫々対応している。   Next, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of PM flowing into the filter 6 (incoming gas PM amount) and the differential pressure across the filter. Instead of the input PM amount, the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 may be used. The differential pressure before and after the filter is corrected according to the amount of intake air and the temperature of the exhaust as in the case of FIG. Also, the points indicated by (1), (2), and (3) in FIG. 3 correspond to the lines indicated by the same reference numerals in FIG.

つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前の圧力上昇率が高いほど、単位時間当たりにフィルタ6に流入するPM量(以下、入ガスPM量という。)が多くなっている。この入ガスPM量は、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後でも変わらないと考えられる。このようなことから、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後にフィルタ6に捕集されたPM量を求めることができる。さらに、フィルタ前後差圧が飽和する前に差圧センサ8に基づいて得られるPM捕集量を加えることにより、フィルタ6に堆積しているPMの総量を求めることができる。   That is, the higher the pressure increase rate before the filter differential pressure before and after saturation is, the greater the amount of PM flowing into the filter 6 per unit time (hereinafter referred to as the input PM amount). It is considered that the amount of the input gas PM does not change even after the differential pressure before and after the filter is saturated. For this reason, the amount of PM collected by the filter 6 after the differential pressure across the filter is saturated can be obtained. Furthermore, the total amount of PM accumulated on the filter 6 can be obtained by adding the amount of collected PM obtained based on the differential pressure sensor 8 before the differential pressure before and after the filter is saturated.

そいて本実施例においては、内燃機関1から排出されるPM量を予め求めてマップ化しておく。そして、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前にこのマップを補正し、飽和状態となった後には補正後のマップを用いて内燃機関1から排出されるPM量を求める。この内燃機関1から排出されるPM量に基づいて、フィルタ6に堆積しているPM量を求める。なお、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前にフィルタ6に堆積しているPM量は、フィルタ前後差圧に基づいて得ることができる。   Therefore, in this embodiment, the amount of PM discharged from the internal combustion engine 1 is obtained in advance and mapped. Then, this map is corrected before the differential pressure before and after the filter becomes saturated, and the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 is obtained using the corrected map after becoming saturated. Based on the amount of PM discharged from the internal combustion engine 1, the amount of PM deposited on the filter 6 is obtained. Note that the amount of PM accumulated in the filter 6 before the filter differential pressure before and after the filter becomes saturated can be obtained based on the filter differential pressure before and after.

次に、本実施例におけるフィルタ6の再生時期を求めるフローを説明する。図4は、本
実施例におけるフィルタ6の再生時期を求めるフローを示したフローチャートである。本ルーチンは単位時間毎に繰り返し実行される。
Next, a flow for obtaining the regeneration time of the filter 6 in this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a flow for obtaining the regeneration time of the filter 6 in this embodiment. This routine is repeatedly executed every unit time.

ステップS101では、PM堆積量(X(i),X(i−1),Y(i),Y(i−1))が初期化され0とされる。PM堆積量(X(i),X(i−1),Y(i),Y(i−1))については後述する。なお、(i)は今回ルーチンの値を示し、(i−1)は前回ルーチンの値を示す。   In step S101, the PM accumulation amount (X (i), X (i-1), Y (i), Y (i-1)) is initialized to zero. The PM deposition amount (X (i), X (i-1), Y (i), Y (i-1)) will be described later. Note that (i) indicates the value of the current routine, and (i-1) indicates the value of the previous routine.

ステップS102では、吸入空気量G、排気温度T、フィルタ前後差圧ΔPが読み込まれる。吸入空気量Gはエアフローメータ5から、排気温度Tは温度センサ9から、フィルタ前後差圧ΔPは差圧センサ8から夫々得ることができる。吸入空気量Gはフィルタ6を通過する排気の流量の代わりとして求められ、排気温度Tはフィルタ6の温度の代わりとして求められる。   In step S102, the intake air amount G, the exhaust temperature T, and the filter differential pressure ΔP are read. The intake air amount G can be obtained from the air flow meter 5, the exhaust temperature T can be obtained from the temperature sensor 9, and the filter differential pressure ΔP can be obtained from the differential pressure sensor 8. The intake air amount G is obtained as a substitute for the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 6, and the exhaust gas temperature T is obtained as a substitute for the temperature of the filter 6.

ステップS103では、フィルタ前後差圧ΔPを吸入空気量G及び排気温度Tで補正して、基準機関運転状態に準じたフィルタ前後差圧A(i)が算出される。つまり、吸入空気量G及び排気温度Tに応じてフィルタ前後差圧ΔPが変化してしまうので、この影響を取り除き基準運転状態でのフィルタ前後差圧を求める。補正後のフィルタ前後差圧A(i)は次式により求める。
A(i)=ΔP/(G/T1/2
この補正後のフィルタ前後差圧A(i)はECU20に記憶される。
In step S103, the filter front-rear differential pressure ΔP is corrected by the intake air amount G and the exhaust temperature T, and the filter front-rear differential pressure A (i) according to the reference engine operating state is calculated. That is, the filter front-rear differential pressure ΔP changes according to the intake air amount G and the exhaust gas temperature T, so that this effect is removed to obtain the filter front-rear differential pressure in the reference operation state. The corrected differential pressure A (i) before and after the filter is obtained by the following equation.
A (i) = ΔP / (G / T 1/2 )
The corrected differential pressure A (i) before and after the filter is stored in the ECU 20.

ステップS104では、補正後のフィルタ前後差圧A(i)に基づいてフィルタ6のPM堆積量X(i)が算出される。補正後のフィルタ前後差圧A(i)とフィルタ6のPM堆積量X(i)との関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。   In step S104, the PM accumulation amount X (i) of the filter 6 is calculated based on the corrected filter front-rear differential pressure A (i). The relationship between the corrected filter front-rear differential pressure A (i) and the PM accumulation amount X (i) of the filter 6 is obtained in advance through experiments or the like and mapped.

ステップS105では、燃料噴射量Q、機関回転数Ne、及び前回のルーチンで得られたPM堆積量X(i−1)が読み込まれる。   In step S105, the fuel injection amount Q, the engine speed Ne, and the PM accumulation amount X (i-1) obtained in the previous routine are read.

ステップS106では、前回ルーチンから今回ルーチンまでのフィルタ6のPM堆積量X(i)の増加分ΔXと、補正後のフィルタ前後差圧A(i)の増加分ΔAとが次式により算出される。これらは単位時間当たりの値として算出される。
ΔA=A(i)−A(i−1)
ΔX=X(i)−X(i−1)
In step S106, the increase ΔX in the PM accumulation amount X (i) of the filter 6 from the previous routine to the current routine and the increase ΔA in the corrected filter front-rear differential pressure A (i) are calculated by the following equations. . These are calculated as values per unit time.
ΔA = A (i) −A (i−1)
ΔX = X (i) −X (i−1)

ステップS107では、機関排出PM量PMe、第1PM捕集効率K1、第2PM捕集効率K2、酸化PM量PMdが算出される。   In step S107, the engine exhaust PM amount PMe, the first PM collection efficiency K1, the second PM collection efficiency K2, and the oxidized PM amount PMd are calculated.

機関排出PM量PMeは、単位時間当たりに内燃機関1から排出されるPM量の推定値であり、燃料噴射量Q及び機関回転数Neに基づいて算出される。機関回転数Ne及び燃料噴射量Qと機関排出PM量PMeとの関係は予め実験等により求めてマップ化し、ECU20に記憶させておく。このマップを以下、入ガスPMマップという。そして、本実施例では入ガスPMマップを記憶しているECU20が、本発明における記憶手段に相当する。   The engine exhaust PM amount PMe is an estimated value of the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 per unit time, and is calculated based on the fuel injection amount Q and the engine speed Ne. The relationship between the engine speed Ne, the fuel injection amount Q, and the engine exhaust PM amount PMe is obtained in advance through experiments or the like, mapped, and stored in the ECU 20. Hereinafter, this map is referred to as an input gas PM map. In this embodiment, the ECU 20 storing the input gas PM map corresponds to the storage means in the present invention.

ここで、内燃機関1から排出されるPMは、全てがフィルタ6に捕集されるとは限らない。つまり、フィルタ6の捕集効率が100%となるとは限らない。そしてフィルタ6の捕集効率は、フィルタ6を通過する排気の流速が速くなるほど低下する。排気の流速は、内燃機関1から単位時間当たりに排出されるガス量と相関があり、さらにこのガス量は内燃機関1の吸入空気量G及び機関回転数Neと相関がある。   Here, not all PM discharged from the internal combustion engine 1 is collected by the filter 6. That is, the collection efficiency of the filter 6 is not always 100%. The collection efficiency of the filter 6 decreases as the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 6 increases. The flow rate of the exhaust gas has a correlation with the amount of gas discharged from the internal combustion engine 1 per unit time, and this gas amount has a correlation with the intake air amount G and the engine speed Ne of the internal combustion engine 1.

そこで、第1PM捕集効率K1は、吸入空気量G及び機関回転数Neに基づいて算出される。吸入空気量G及び機関回転数Neと第1PM捕集効率K1との関係は予め実験等により求めてマップ化し、ECU20に記憶させておく。   Therefore, the first PM collection efficiency K1 is calculated based on the intake air amount G and the engine speed Ne. The relationship between the intake air amount G and the engine speed Ne and the first PM collection efficiency K1 is obtained in advance through experiments or the like and mapped and stored in the ECU 20.

また、フィルタ6の捕集効率はフィルタ6に捕集されているPM量によっても変化する。フィルタ6に捕集されているPM量が多くなるほど、該フィルタ6内の排気の通路面積が減少するため捕集効率が高くなる。   Further, the collection efficiency of the filter 6 also varies depending on the amount of PM collected by the filter 6. As the amount of PM collected by the filter 6 increases, the passage area of the exhaust gas in the filter 6 decreases, so that the collection efficiency increases.

そこで、第2PM捕集効率K2は、前回のルーチンで得られたPM堆積量X(i−1)に基づいて算出される。PM堆積量X(i−1)と第2PM捕集効率K2との関係は予め実験等により求めてマップ化し、ECU20に記憶させておく。   Therefore, the second PM collection efficiency K2 is calculated based on the PM accumulation amount X (i-1) obtained in the previous routine. The relationship between the PM accumulation amount X (i-1) and the second PM collection efficiency K2 is obtained in advance through experiments or the like and mapped and stored in the ECU 20.

酸化PM量PMdは、単位時間当たりにフィルタ6で酸化されるPM量である。フィルタ6に堆積しているPMは、フィルタ6の再生処理を行なわなくても、該フィルタ6の温度に応じて酸化される。つまり、フィルタ6の温度が高くなるほど酸化PM量PMdは多くなる。また、フィルタ6を通過する排気の量が多くなるほど、酸化PM量PMdは多くなる。そして、フィルタ6を通過する排気の量は、内燃機関1の吸入空気量G及び機関回転数Neと相関がある。   The oxidized PM amount PMd is the amount of PM oxidized by the filter 6 per unit time. The PM deposited on the filter 6 is oxidized according to the temperature of the filter 6 without performing the regeneration process of the filter 6. That is, as the temperature of the filter 6 increases, the oxidized PM amount PMd increases. Further, as the amount of exhaust gas passing through the filter 6 increases, the oxidized PM amount PMd increases. The amount of exhaust gas passing through the filter 6 is correlated with the intake air amount G of the internal combustion engine 1 and the engine speed Ne.

そのため、酸化PM量PMdは、吸入空気量G、機関回転数Ne、及び排気温度Tに基づいて算出される。吸入空気量G、機関回転数Ne、及び排気温度Tと酸化PM量との関係は予め実験等により求めてマップ化し、ECU20に記憶させておく。   Therefore, the oxidized PM amount PMd is calculated based on the intake air amount G, the engine speed Ne, and the exhaust temperature T. The relationship between the intake air amount G, the engine speed Ne, the exhaust temperature T, and the oxidized PM amount is obtained in advance through experiments or the like, mapped, and stored in the ECU 20.

ステップS108では、前回ルーチンから今回ルーチンまでにフィルタ6に流入した実際のPM量(実入ガスPM量PMer)が算出される。   In step S108, the actual PM amount (actual input gas PM amount PMer) flowing into the filter 6 from the previous routine to the current routine is calculated.

ここで、PM堆積量X(i)の増加分ΔXは、新たに堆積したPM量から酸化したPM量を減じることにより求められる。これは、実入ガスPM量PMerに第1PM捕集効率K1及び第2PM捕集効率K2を乗じた値から、酸化PM量PMdを減じた値と等しくなる。つまり、
ΔX=PMer×K1×K2−PMd
とすることができる。この式を変形すると
PMer=(ΔX+PMd)/(K1×K2)
となる。なお、本実施例ではステップS108の処理を実行するECU20が、本発明における堆積量増加率算出手段に相当する。
Here, the increment ΔX of the PM deposition amount X (i) is obtained by subtracting the oxidized PM amount from the newly deposited PM amount. This is equal to a value obtained by subtracting the oxidized PM amount PMd from the value obtained by multiplying the actual input gas PM amount PMer by the first PM collection efficiency K1 and the second PM collection efficiency K2. That means
ΔX = PMer × K1 × K2-PMd
It can be. When this equation is transformed, PMer = (ΔX + PMd) / (K1 × K2)
It becomes. In this embodiment, the ECU 20 that executes the process of step S108 corresponds to the accumulation amount increase rate calculating means in the present invention.

ステップS109では、入ガスPMマップを修正するための修正係数K3を求め、入ガスPMマップを修正する。修正係数K3は次式により算出される。
K3=PMer/PMe
この修正係数K3により、機関排出PM量PMeが予め実験等により得られた値からどれだけずれているのかを求め、入ガスPMマップを修正する。つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態になるまでの機関排出PM量PMeを補正する。ここで、機関排出PM量PMeは、燃料噴射量Q及び機関回転数Neに基づいて算出されるため、機関回転数Ne及び燃料噴射量Qと修正係数K3との関係をECU20に記憶させておく。このマップに基づいて、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後の機関排出PM量PMeを補正する。なお、本実施例においてはステップS109の処理を実行するECU20が、本発明における補正手段に相当する。
In step S109, a correction coefficient K3 for correcting the input gas PM map is obtained, and the input gas PM map is corrected. The correction coefficient K3 is calculated by the following equation.
K3 = PMer / PMe
By this correction coefficient K3, how much the engine exhaust PM amount PMe deviates from a value obtained in advance through experiments or the like is obtained, and the input gas PM map is corrected. That is, the engine exhaust PM amount PMe until the differential pressure across the filter is saturated is corrected. Here, since the engine exhaust PM amount PMe is calculated based on the fuel injection amount Q and the engine speed Ne, the ECU 20 stores the relationship between the engine speed Ne and the fuel injection amount Q and the correction coefficient K3. . Based on this map, the engine exhaust PM amount PMe after the differential pressure across the filter is saturated is corrected. In this embodiment, the ECU 20 that executes the process of step S109 corresponds to the correcting means in the present invention.

ステップS110では、補正後のフィルタ前後差圧A(i)の増加分ΔAが所定量より
も少ないか否か判定される。
In step S110, it is determined whether or not the increased amount ΔA of the corrected differential pressure A (i) before and after the filter is smaller than a predetermined amount.

本ステップでは、フィルタ前後差圧が飽和状態となったか否か判定される。そのため、所定量は略0としてもよい。   In this step, it is determined whether or not the differential pressure across the filter is saturated. Therefore, the predetermined amount may be substantially zero.

ステップS110で肯定判定がなされた場合にはステップS111へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS102へ戻る。   If an affirmative determination is made in step S110, the process proceeds to step S111, whereas if a negative determination is made, the process returns to step S102.

ステップS111では、フィルタ前後差圧が飽和状態となったときのPM堆積量(飽和時PM堆積量Xt)が算出される。この飽和時PM堆積量Xtには、ステップS104で算出されるフィルタ6のPM堆積量X(i)が代入される。   In step S111, the PM deposition amount (saturated PM deposition amount Xt) when the differential pressure across the filter is saturated is calculated. The PM accumulation amount X (i) of the filter 6 calculated in step S104 is substituted for the saturation PM accumulation amount Xt.

ステップS112では、燃料噴射量Q、吸入空気量G、機関回転数Ne、及び排気温度Tが読み込まれる。   In step S112, the fuel injection amount Q, the intake air amount G, the engine speed Ne, and the exhaust temperature T are read.

ステップS113では、機関排出PM量PMe、第1PM捕集効率K1、第2PM捕集効率K2、修正係数K3、及び酸化PM量PMdが算出される。ここでは、ステップS107と同様にして算出される。修正係数K3は、ステップS109で得られた値が用いられる。   In step S113, the engine exhaust PM amount PMe, the first PM collection efficiency K1, the second PM collection efficiency K2, the correction coefficient K3, and the oxidation PM amount PMd are calculated. Here, it is calculated in the same manner as in step S107. The value obtained in step S109 is used as the correction coefficient K3.

ステップS114では、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後に新たにフィルタ6に堆積したPM量(飽和後PM堆積量Y(i))が算出される。   In step S114, the amount of PM newly deposited on the filter 6 after the filter front-rear differential pressure is saturated (PM deposition amount Y (i) after saturation) is calculated.

飽和後PM堆積量Y(i)は、前回のルーチンで得られた飽和後PM堆積量Y(i−1)に、前回ルーチンから今回ルーチンまでの間に新たに堆積したPM量を加え、さらに前回ルーチンから今回ルーチンまでの間に酸化したPM量を減じて求められる。つまり、飽和後PM堆積量Y(i)は次式により算出することができる。
Y(i)=Y(i−1)+PMe×K1×K2×K3−PMd
The post-saturation PM deposition amount Y (i) is added to the post-saturation PM deposition amount Y (i-1) obtained in the previous routine by adding the PM amount newly accumulated between the previous routine and the current routine. It is obtained by subtracting the amount of PM oxidized between the previous routine and the current routine. That is, the post-saturation PM deposition amount Y (i) can be calculated by the following equation.
Y (i) = Y (i-1) + PMe * K1 * K2 * K3-PMd

ステップS115では、フィルタ6に堆積しているPM量が所定値Zよりも多いか否か判定される。本ステップでは、フィルタ6の再生処理が必要か否か判定される。つまり所定値Zは、フィルタ6の再生がまだ必要でないPM堆積量の上限値とすることができる。フィルタ6に堆積しているPM量は、飽和時PM堆積量Xtと飽和後PM堆積量Y(i)とを合わせた値として算出することができる。   In step S115, it is determined whether the amount of PM deposited on the filter 6 is greater than a predetermined value Z. In this step, it is determined whether the regeneration process of the filter 6 is necessary. That is, the predetermined value Z can be an upper limit value of the PM accumulation amount that does not require regeneration of the filter 6 yet. The amount of PM deposited on the filter 6 can be calculated as a sum of the PM deposition amount Xt at saturation and the PM deposition amount Y (i) after saturation.

なお、本実施例ではステップS114の処理を実行するECU20が、本発明における堆積量推定手段に相当する。   In this embodiment, the ECU 20 that executes the process of step S114 corresponds to the accumulation amount estimating means in the present invention.

ステップS115で肯定判定がなされた場合にはステップS116へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS112へ戻る。   If an affirmative determination is made in step S115, the process proceeds to step S116, whereas if a negative determination is made, the process returns to step S112.

ステップS116では、フィルタ再生フラグがONとされる。このフィルタ再生フラグがONとされると、内燃機関1の運転状態がフィルタ6の再生に適した状態となったときにフィルタ6の再生が行なわれる。   In step S116, the filter regeneration flag is turned ON. When this filter regeneration flag is set to ON, the filter 6 is regenerated when the operating state of the internal combustion engine 1 is suitable for the regeneration of the filter 6.

このようにして、予め設定されている入ガスPMマップを、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前の堆積量の変化に基づいて修正することができるため、飽和状態後の堆積量の推移をより正確に算出することができる。これにより、フィルタ6の再生を適正な時期に行うことができる。   In this way, the preset inlet gas PM map can be corrected based on the change in the amount of deposition before the filter differential pressure before and after the saturation state. It can be calculated more accurately. Thereby, the regeneration of the filter 6 can be performed at an appropriate time.

本実施例では、内燃機関1の燃料が新たに補給された場合、又は内燃機関1の潤滑油が交換された場合に、強制的にフィルタ6の再生を行う。そして、その後実施例1と同様にしてフィルタ6に堆積しているPM量を求める。   In the present embodiment, the filter 6 is forcibly regenerated when the fuel of the internal combustion engine 1 is newly supplied or when the lubricating oil of the internal combustion engine 1 is replaced. Then, the amount of PM deposited on the filter 6 is obtained in the same manner as in the first embodiment.

つまり、燃料が補給された場合や、潤滑油が交換された場合には、内燃機関1の燃焼状態が変化し得るため、該内燃機関1から単位時間当たりに排出されるPM量も変わり得る。そのため、燃焼状態が変化する前と、変化する後と、では図2に示した関係、つまりフィルタ前後差圧の上昇率も変わる。そのため、フィルタ前後差圧の上昇率が一定とならなくなり、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後の入ガスPM量の推定がし難くなる。   That is, when the fuel is replenished or the lubricating oil is replaced, the combustion state of the internal combustion engine 1 can change, so the amount of PM discharged from the internal combustion engine 1 per unit time can also change. Therefore, before and after the change of the combustion state, the relationship shown in FIG. 2, that is, the rate of increase of the differential pressure across the filter also changes. For this reason, the rate of increase of the differential pressure across the filter does not become constant, making it difficult to estimate the amount of inflow PM after the differential pressure across the filter is saturated.

このような場合であっても、フィルタ6の再生を行うことにより、図2の関係がリセットされるので、入ガスPM量の推定を容易に行なうことができる。   Even in such a case, since the relationship of FIG. 2 is reset by regenerating the filter 6, it is possible to easily estimate the inflow PM amount.

なお、内燃機関1における燃焼状態が変わる他の状況のときであってもフィルタ6の再生を強制的に行なっても良い。   Note that the filter 6 may be forcibly regenerated even when the combustion state of the internal combustion engine 1 changes.

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment is applied, and an intake system and an exhaust system thereof. フィルタ前後差圧の推移を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed transition of differential pressure before and behind a filter. フィルタに流入するPMの量(入ガスPM量)とフィルタ前後差圧との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the quantity of PM (inflow gas PM quantity) which flows into a filter, and filter differential pressure. 実施例におけるフィルタの再生時期を求めるフローを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow which calculates | requires the regeneration time of the filter in an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 吸気通路
3 排気通路
4 スロットル
5 エアフローメータ
6 パティキュレートフィルタ
7 燃料添加弁
8 差圧センサ
9 温度センサ
10 空燃比センサ
11 燃料噴射弁
12 アクセルペダル
13 アクセル開度センサ
14 クランクポジションセンサ
20 ECU
61 吸蔵還元型NOx触媒
1 Internal combustion engine 2 Intake passage 3 Exhaust passage 4 Throttle 5 Air flow meter 6 Particulate filter 7 Fuel addition valve 8 Differential pressure sensor 9 Temperature sensor 10 Air-fuel ratio sensor 11 Fuel injection valve 12 Accelerator pedal 13 Accelerator opening sensor 14 Crank position sensor 20 ECU
61 NOx storage reduction catalyst

Claims (5)

内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、差圧の上昇率が減少する前の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるほど、差圧の上昇率が減少した後の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるとして該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A particulate filter that collects particulate matter in the exhaust of the internal combustion engine;
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the particulate filter;
Particulate matter deposited on the particulate filter after passing through a process in which the differential pressure detected by the differential pressure detecting means increases as the amount of particulate matter deposited on the particulate filter increases. In the case where the rate of increase in the differential pressure detected by the differential pressure detecting means decreases even though the amount of the pressure increases further, the rate of increase in the amount of particulate matter deposited before the rate of increase in the differential pressure decreases The amount of particulate matter deposited on the particulate filter as the rate of increase in the amount of particulate matter deposited after the rate of increase in the differential pressure has decreased,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質の量を予め記憶している記憶手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程のときに、前記差圧手段により検出される差圧に基づいて粒子状物質の堆積量の増加率を算出する堆積量増加率算出手段と、
前記堆積量増加率算出手段により得られる粒子状物質の堆積量の増加率に基づいて前記記憶手段により記憶されている粒子状物質の量を補正する補正手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、前記補正手段により補正される粒子状物質の量に基づいて前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A particulate filter that collects particulate matter in the exhaust of the internal combustion engine;
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the particulate filter;
Storage means for storing in advance the amount of particulate matter flowing into the particulate filter;
Based on the differential pressure detected by the differential pressure means during the process of increasing the differential pressure detected by the differential pressure detection means as the amount of particulate matter deposited on the particulate filter increases. A deposit amount increase rate calculating means for calculating an increase rate of the deposit amount of the particulate matter;
Correction means for correcting the amount of particulate matter stored in the storage means based on the increase rate of the particulate matter accumulation amount obtained by the deposition amount increase rate calculating means;
Particulate matter deposited on the particulate filter after passing through a process in which the differential pressure detected by the differential pressure detecting means increases as the amount of particulate matter deposited on the particulate filter increases. When the rate of increase in the differential pressure detected by the differential pressure detecting means decreases despite the further increase in the amount of the particulate filter, the particulate filter is based on the amount of particulate matter corrected by the correcting means. Deposit amount estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記内燃機関における燃焼状態が変化するときに粒子状物質を除去し、その後の前記差圧手段により検出される差圧の上昇過程から粒子状物質の堆積量を推定することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The particulate matter is removed when the combustion state in the internal combustion engine changes, and the amount of particulate matter deposited is estimated from the subsequent process of increasing the differential pressure detected by the differential pressure means. 3. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to 1 or 2. 前記内燃機関の燃料が新たに補給されたときに粒子状物質を除去することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the particulate matter is removed when the fuel for the internal combustion engine is newly replenished. 前記内燃機関の潤滑油が交換されたときに粒子状物質を除去することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein particulate matter is removed when the lubricating oil of the internal combustion engine is replaced.
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