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JP2012036764A - Exhaust emission control device - Google Patents

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JP2012036764A
JP2012036764A JP2010175471A JP2010175471A JP2012036764A JP 2012036764 A JP2012036764 A JP 2012036764A JP 2010175471 A JP2010175471 A JP 2010175471A JP 2010175471 A JP2010175471 A JP 2010175471A JP 2012036764 A JP2012036764 A JP 2012036764A
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JP
Japan
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filter
amount
fuel
exhaust
ecu
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Pending
Application number
JP2010175471A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Kiyofuji
高宏 清藤
Yasuhiko Otsubo
康彦 大坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device capable of regenerating a filter at an appropriate timing.SOLUTION: An ECU calculates a PM generation amount based on the number of engine revolutions and a fuel injection amount from a fuel injection valve, and calculates an amount of PM accumulated so far from previous catalyst regeneration control as an estimated accumulation amount (Step S11). When it is determined that the estimated accumulation amount exceeds a predetermined value (YES in Step S12), the ECU performs catalyst regeneration control. Then, the ECU calculates a temperature difference ΔT between an upstream end and a downstream end of a PM filter 44 based on an exhaust gas amount Ga and exhaust temperature T6, and calculates an unburnt PM amount based on the temperature difference ΔT and a floor temperature at the downstream end of the PM filter 44 (Step S14). And then the ECU 100 subtracts the unburnt PM amount from the predetermined value (Step S15).

Description

本発明は、排気浄化装置に関し、特に、排気ガスに燃料を添加することにより触媒機能の再生を実行する排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device, and more particularly to an exhaust purification device that performs regeneration of a catalytic function by adding fuel to exhaust gas.

従来、内燃機関を搭載した車両においては、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を吸蔵するためのNOx吸蔵還元型触媒あるいは炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化する酸化触媒により構成される触媒コンバータや、PM(Particulate Matter)を捕捉するためのパティキュレートフィルタ(以下、PMフィルタという)を内部に有する触媒装置が排気管に設けられている。   Conventionally, in a vehicle equipped with an internal combustion engine, a NOx occlusion reduction type catalyst for storing nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas exhausted from the internal combustion engine, or hydrocarbon (HC) or carbon monoxide ( The exhaust pipe is provided with a catalytic converter including an oxidation catalyst that oxidizes (CO) and a particulate filter (hereinafter referred to as PM filter) for capturing PM (Particulate Matter).

NOx吸蔵還元触媒は、使用に伴ってNOxが吸蔵されていくと、触媒としての機能が低下していく。そのため、吸蔵されたNOxを分解し触媒の機能を再生させる再生制御を実行する必要がある。再生制御としては、例えば、排気管に設けられた燃料添加弁としてのインジェクタによって燃料などの還元剤を排気通路内に噴射し、燃料が混合された排気ガスをNOx吸蔵還元型触媒に供給するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。   When NOx is occluded as the NOx occlusion reduction catalyst is used, the function as a catalyst is lowered. Therefore, it is necessary to execute regeneration control for decomposing the stored NOx and regenerating the function of the catalyst. As the regeneration control, for example, a reducing agent such as fuel is injected into the exhaust passage by an injector as a fuel addition valve provided in the exhaust pipe, and the exhaust gas mixed with the fuel is supplied to the NOx occlusion reduction type catalyst. (For example, refer to Patent Document 1).

また、NOx吸蔵還元触媒は、NOxとともに硫黄酸化物(SOx)も吸蔵するため、NOx吸蔵還元触媒に燃料を供給し、NOx吸蔵還元触媒を高温にすることで、SOxを分解することも行われている。   Further, since the NOx storage reduction catalyst also stores sulfur oxide (SOx) together with NOx, fuel is supplied to the NOx storage reduction catalyst, and the NOx storage reduction catalyst is heated to a high temperature to decompose SOx. ing.

一方、PMフィルタは、使用に伴って内部にPMが堆積し通過抵抗が増大するため、適宜再生制御を実行する必要がある。再生制御としては、例えば、PMフィルタに燃料などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、発生した熱によりPMを焼失させる方法が提案されている。   On the other hand, the PM filter needs to be appropriately subjected to regeneration control because PM accumulates inside and increases the passage resistance with use. As regeneration control, for example, a method is proposed in which a hydrocarbon-based liquid such as fuel is introduced into a PM filter to cause an exothermic reaction, and PM is burned off by the generated heat.

このPMフィルタに対する再生制御を実行するためのインジェクタを備えた排気浄化装置は、PMフィルタにおけるPMの堆積量を推定し、この推定堆積量が予め定められた所定値に達した場合には、PMフィルタに対する再生制御を開始するようになっている。PMフィルタに対する再生制御を開始するための推定堆積量の所定値としては、PMがPMフィルタに過剰に堆積することに起因して再生時にPMフィルタが過昇温状態となり、PMフィルタの耐久性が低下することを防止する値に設定されている。   An exhaust emission control device having an injector for performing regeneration control for the PM filter estimates the amount of PM accumulated in the PM filter, and when this estimated amount of accumulation reaches a predetermined value, the PM Playback control for the filter is started. As a predetermined value of the estimated accumulation amount for starting the regeneration control for the PM filter, the PM filter is overheated during regeneration due to excessive accumulation of PM on the PM filter, and the durability of the PM filter is increased. It is set to a value that prevents the drop.

しかしながら、PMフィルタの床温は内部において必ずしも一定ではない。例えば、PMの燃焼により加熱された排気ガスが下流端部に流れていくため、上流端部よりも下流端部の床温の方が高くなる。また、PMの燃焼度合いは、PMフィルタの床温が低いほど低下する。このため、PMフィルタに対する再生制御を実行したにもかかわらず、PMフィルタの低温部にPMが燃え残る可能性が生じる。   However, the bed temperature of the PM filter is not always constant inside. For example, since the exhaust gas heated by the combustion of PM flows to the downstream end, the bed temperature at the downstream end becomes higher than that at the upstream end. Moreover, the degree of PM combustion decreases as the bed temperature of the PM filter decreases. For this reason, there is a possibility that PM remains unburned in the low temperature part of the PM filter even though the regeneration control for the PM filter is executed.

そこで、PMフィルタにおけるPMの推定堆積量を補正し、補正した推定堆積量に基づいて再生制御を実行する排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。   Therefore, an exhaust emission control device that corrects the estimated accumulation amount of PM in the PM filter and executes regeneration control based on the corrected estimated accumulation amount is known (for example, see Patent Document 2).

この特許文献2に記載された従来の排気浄化装置は、排気流量に基づいてPMフィルタの低温部と高温部との温度差を推定し、この温度差に基づいてPMフィルタの低温部で燃え残ったPMの燃え残り量を算出し、この燃え残り量に応じて次回の再生制御を開始するタイミングを補正するようになっていた。   The conventional exhaust purification device described in Patent Document 2 estimates a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part of the PM filter based on the exhaust flow rate, and burns in the low temperature part of the PM filter based on this temperature difference. The amount of unburned PM is calculated, and the timing for starting the next regeneration control is corrected according to the amount of unburned fuel.

これにより、PMフィルタにおけるPMの実堆積量と推定堆積量との誤差を低減し、PMフィルタの過昇温状態に起因する耐久性低下を防止するようになっていた。   As a result, an error between the actual PM accumulation amount and the estimated accumulation amount in the PM filter is reduced, and a decrease in durability due to an excessive temperature rise state of the PM filter is prevented.

特開2007−64182号公報JP 2007-64182 A 特開2008−169770号公報JP 2008-169770 A

しかしながら、上述のような特許文献2に記載の従来の排気浄化装置にあっては、PMフィルタの高温部と低温部における温度差を排気流量から算出するようになっているものの、PMフィルタの高温部と低温部との温度差を変化させる要因を十分考慮するようなものではなかった。   However, in the conventional exhaust emission control device described in Patent Document 2 as described above, the temperature difference between the high temperature portion and the low temperature portion of the PM filter is calculated from the exhaust flow rate, but the high temperature of the PM filter is high. The factor that changes the temperature difference between the hot and cold parts is not considered enough.

そのため、例えば、PMフィルタの低温部における温度の推定値に誤差が生じる場合、推定された燃え残り量に誤差が生じる可能性があり、PMフィルタの低温部に堆積されたPMの実堆積量と推定堆積量とが十分に一致しない可能性があった。したがって、PMフィルタに対する再生制御が適切なタイミングで行われない可能性があった。   Therefore, for example, when an error occurs in the estimated value of the temperature in the low temperature part of the PM filter, there is a possibility that an error occurs in the estimated remaining amount of combustion, and the actual accumulation amount of PM deposited in the low temperature part of the PM filter There was a possibility that the estimated deposition amount did not agree well. Therefore, there is a possibility that regeneration control for the PM filter is not performed at an appropriate timing.

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、適切なタイミングでフィルタを再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device capable of regenerating a filter at an appropriate timing.

本発明に係る排気浄化装置は、上記目的達成のため、(1)内燃機関の排気通路に設置され前記内燃機関から排出される排気ガスの粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気ガスに燃料を添加することが可能な燃料添加弁と、を備えた車両に設置され、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値を超えた場合に、前記燃料添加弁を制御して前記排気ガスに前記燃料を添加することにより前記フィルタを再生する排気浄化装置において、前記フィルタの上流端部と下流端部との温度差を算出する温度差算出手段と、前記温度差算出手段により算出された温度差と前記フィルタの床温に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を算出する燃え残り量算出手段と、前記燃え残り量算出手段により算出された燃え残り量に応じて前記フィルタを再生するタイミングを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention includes (1) a filter that is installed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulate matter of exhaust gas discharged from the internal combustion engine; A fuel addition valve capable of adding fuel; and when the amount of particulate matter deposited on the filter exceeds a predetermined value, the fuel addition valve is controlled to control the fuel addition valve. In the exhaust gas purification apparatus for regenerating the filter by adding the fuel to exhaust gas, the temperature difference calculating means for calculating the temperature difference between the upstream end portion and the downstream end portion of the filter, and the temperature difference calculating means A non-burning amount calculating means for calculating the unburned amount of particulate matter in the filter based on the temperature difference and the bed temperature of the filter, and a non-burning amount calculated by the unburned amount calculating means. Flip characterized in that it comprises a correction means for correcting the timing of reproducing the filter.

この構成により、フィルタの上流端部と下流端部における温度差を精度よく推定できるので、フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を精度よく推定できる。したがって、フィルタに対する再生制御のタイミングを最適化し、粒子状物質が過度に堆積された状態で再生制御を実行する場合に発生するフィルタの過昇温や、不要に再生制御を実行することに起因する燃費の低下を抑制できる。   With this configuration, since the temperature difference between the upstream end portion and the downstream end portion of the filter can be accurately estimated, the amount of unburned particulate matter in the filter can be accurately estimated. Therefore, the timing of regeneration control for the filter is optimized, and this is caused by excessive temperature rise of the filter that occurs when the regeneration control is executed in a state where the particulate matter is excessively accumulated or unnecessary regeneration control. Reduction in fuel consumption can be suppressed.

本発明によれば、適切なタイミングでフィルタを再生することができる排気浄化装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an exhaust emission control device that can regenerate a filter at an appropriate timing.

本発明の実施の形態に係る排気浄化装置を搭載した車両を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a vehicle equipped with an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る排気浄化装置およびその周辺の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the exhaust gas purification device which concerns on embodiment of this invention, and its periphery. 本発明の実施の形態に係る添加インジェクタの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the addition injector which concerns on embodiment of this invention. 本実施の形態に係る温度差算出マップである。It is a temperature difference calculation map which concerns on this Embodiment. 本発明の実施の形態に係る燃え残り量算出マップである。It is a burnout amount calculation map which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る再生制御補正処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the reproduction | regeneration control correction | amendment process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るPMフィルタの床温上昇挙動を示す図である。It is a figure which shows the bed temperature rise behavior of PM filter which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る補正量算出マップである。5 is a correction amount calculation map according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、本実施の形態においては、本発明に係る排気浄化装置を4気筒のディーゼルエンジンを搭載した車両1に適用した場合について説明する。   In the present embodiment, the case where the exhaust emission control device according to the present invention is applied to a vehicle 1 equipped with a four-cylinder diesel engine will be described.

図1に示すように、エンジン10は、シリンダヘッド12と、不図示のシリンダブロックを備えており、シリンダヘッド12およびシリンダブロックは、4つの気筒11を形成している。また、各気筒11には、ピストンにより燃焼室11aが画成されている。   As shown in FIG. 1, the engine 10 includes a cylinder head 12 and a cylinder block (not shown), and the cylinder head 12 and the cylinder block form four cylinders 11. In each cylinder 11, a combustion chamber 11a is defined by a piston.

シリンダヘッド12には、4つの燃焼室11aにそれぞれ燃料を噴射するための4つの燃料噴射弁13が設置されている。   The cylinder head 12 is provided with four fuel injection valves 13 for injecting fuel into the four combustion chambers 11a.

燃料噴射弁13は、高圧燃料を貯留するコモンレール14と接続されており、コモンレール14は、燃料タンク15から供給された燃料を高圧燃料にして吐出する高圧燃料ポンプ16と接続されている。   The fuel injection valve 13 is connected to a common rail 14 that stores high-pressure fuel, and the common rail 14 is connected to a high-pressure fuel pump 16 that discharges fuel supplied from the fuel tank 15 as high-pressure fuel.

高圧燃料ポンプ16は、吐出側に逆止弁を備えており、コモンレール14から高圧燃料ポンプ16への燃料の逆流を防止するようになっている。高圧燃料ポンプ16からコモンレール14へ供給される高圧燃料は、図示しないクランクシャフトの回転角に基づく燃料噴射弁13の開弁により燃料噴射弁13から対応する燃焼室11aへ噴射される。   The high-pressure fuel pump 16 is provided with a check valve on the discharge side to prevent the backflow of fuel from the common rail 14 to the high-pressure fuel pump 16. The high-pressure fuel supplied from the high-pressure fuel pump 16 to the common rail 14 is injected from the fuel injection valve 13 into the corresponding combustion chamber 11a by opening the fuel injection valve 13 based on the rotation angle of a crankshaft (not shown).

車両1は、さらに、燃料フィルタ28を介して燃料タンク15内に貯留する燃料を吸入し、燃料圧レギュレータ26に圧送する低圧燃料ポンプ27を備えている。燃料タンク15は、軽油など炭化水素系の燃料を貯留する公知の燃料タンクにより構成されている。   The vehicle 1 further includes a low-pressure fuel pump 27 that sucks fuel stored in the fuel tank 15 via the fuel filter 28 and pumps the fuel to the fuel pressure regulator 26. The fuel tank 15 is configured by a known fuel tank that stores hydrocarbon fuel such as light oil.

燃料圧レギュレータ26は、低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の圧力、すなわち燃圧が予め定められた設定値よりも高くなると、低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の一部を燃料タンク15に戻すようになっている。   The fuel pressure regulator 26 returns a part of the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 27 to the fuel tank 15 when the pressure of the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 27, that is, the fuel pressure becomes higher than a predetermined set value. It is like that.

また、燃料圧レギュレータ26と高圧燃料ポンプ16との間には、燃料分岐部29が設置されており、低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の一部は、後述する添加インジェクタ41に供給されるようになっている。   Further, a fuel branching portion 29 is installed between the fuel pressure regulator 26 and the high pressure fuel pump 16, and a part of the fuel discharged from the low pressure fuel pump 27 is supplied to an addition injector 41 described later. It is like that.

シリンダヘッド12には、各燃焼室11aに吸入空気を導入するためのインテークマニホールド17が設けられており、インテークマニホールド17は、各燃焼室11aに吸入空気を導入するための図示しない吸気弁を有している。また、インテークマニホールド17には吸気管20が接続されており、吸気管20には、吸気の上流側から順にエアクリーナ21と、ターボユニット22のコンプレッサホイール22aと、吸気を冷却するためのインタークーラ23と、吸入空気量を調整するための電動式の吸気絞り弁24が配設されている。吸気管20を通してインテークマニホールド17へ吸入された空気は、図示しないクランクシャフトの回転角に応じて吸気弁が開弁した際に燃焼室11aへ導入される。   The cylinder head 12 is provided with an intake manifold 17 for introducing intake air into each combustion chamber 11a. The intake manifold 17 has an intake valve (not shown) for introducing intake air into each combustion chamber 11a. is doing. An intake pipe 20 is connected to the intake manifold 17. The air cleaner 21, the compressor wheel 22 a of the turbo unit 22, and an intercooler 23 for cooling the intake air are sequentially connected to the intake pipe 20 from the upstream side of the intake air. And an electric intake throttle valve 24 for adjusting the intake air amount. The air sucked into the intake manifold 17 through the intake pipe 20 is introduced into the combustion chamber 11a when the intake valve is opened according to the rotation angle of a crankshaft (not shown).

また、シリンダヘッド12には、各燃焼室11aにおいて生成された排気ガスを排出するためのエキゾーストマニホールド18が設けられており、エキゾーストマニホールド18は、各燃焼室11aから排気ガスを排出するための図示しない排気弁が設けられている。各燃焼室11aにおいて生成された排気ガスは、図示しないクランクシャフトの回転角に応じて排気弁が開弁した際にエキゾーストマニホールド18へ排気される。   Further, the cylinder head 12 is provided with an exhaust manifold 18 for exhausting the exhaust gas generated in each combustion chamber 11a. The exhaust manifold 18 is shown for exhausting the exhaust gas from each combustion chamber 11a. An exhaust valve is not provided. The exhaust gas generated in each combustion chamber 11a is exhausted to the exhaust manifold 18 when the exhaust valve is opened according to the rotation angle of a crankshaft (not shown).

エキゾーストマニホールド18には、排気ガスを再循環させるためのEGR(Exhaust Gas recirculation)装置30が接続されている。EGR装置30は、インテークマニホールド17とエキゾーストマニホールド18とを連通する連通管31と、連通管31の途中に配設されるEGRクーラ32および電動式のEGR弁33とを備えている。EGR装置30は、エキゾーストマニホールド18に排出された排気ガスの一部をEGRクーラ32により冷却し、インテークマニホールド17へ再循環させるようになっている。また、後述するECU(Electronic Control Unit)100は、EGR弁33の開度を制御することにより再循環される排気量を調節するようになっている。   An exhaust gas recirculation (EGR) device 30 for recirculating exhaust gas is connected to the exhaust manifold 18. The EGR device 30 includes a communication pipe 31 that communicates the intake manifold 17 and the exhaust manifold 18, an EGR cooler 32 that is disposed in the middle of the communication pipe 31, and an electric EGR valve 33. The EGR device 30 cools a part of the exhaust gas discharged to the exhaust manifold 18 by the EGR cooler 32 and recirculates it to the intake manifold 17. An ECU (Electronic Control Unit) 100, which will be described later, controls the amount of exhaust gas recirculated by controlling the opening degree of the EGR valve 33.

エキゾーストマニホールド18には、排気管45が接続されており、排気管45にはエキゾーストマニホールド18の側から順にターボユニット22のタービンホイール22bと、触媒装置42とが配設されている。   An exhaust pipe 45 is connected to the exhaust manifold 18, and a turbine wheel 22 b of the turbo unit 22 and a catalyst device 42 are disposed in the exhaust pipe 45 in order from the exhaust manifold 18 side.

ターボユニット22は、排気通路46を流れる排気によって回転するタービンホイール22bと、吸気通路19に配置されたコンプレッサホイール22aと、タービンホイール22bおよびコンプレッサホイール22aを連結するロータシャフト22cと、を備えている。タービンホイール22bが燃焼室11aから排出された排気ガスにより回転すると、この回転がロータシャフト22cを介してコンプレッサホイール22aに伝達される。これにより、エンジン10は、ピストンの移動に応じて発生する負圧のみならず、コンプレッサホイール22aの回転によって吸入空気を燃焼室11aに送り込むようになっている。   The turbo unit 22 includes a turbine wheel 22b that rotates by exhaust flowing through the exhaust passage 46, a compressor wheel 22a that is disposed in the intake passage 19, and a rotor shaft 22c that connects the turbine wheel 22b and the compressor wheel 22a. . When the turbine wheel 22b is rotated by the exhaust gas discharged from the combustion chamber 11a, this rotation is transmitted to the compressor wheel 22a via the rotor shaft 22c. Thereby, the engine 10 sends not only the negative pressure generated according to the movement of the piston but also the intake air to the combustion chamber 11a by the rotation of the compressor wheel 22a.

また、ターボユニット22は、タービンホイール22bの外周を囲い、タービンホイール22bの回転方向に沿った排気経路を有しており、排気ガスはこの排気経路を通過してタービンホイール22bに吹付けられる。排気経路には、リング状のノズルバックプレート22eに対して複数のノズルベーン22dが回動可能に設けられている。   Further, the turbo unit 22 surrounds the outer periphery of the turbine wheel 22b and has an exhaust path along the rotation direction of the turbine wheel 22b. The exhaust gas passes through this exhaust path and is blown onto the turbine wheel 22b. In the exhaust path, a plurality of nozzle vanes 22d are rotatably provided with respect to the ring-shaped nozzle back plate 22e.

また、車両1には、複数のノズルベーン22dを同時に開閉動作させるためのアクチュエータ58を備えている。ECU100は、排気経路の流通面積が変更されるようアクチュエータ58を駆動してノズルベーン22dの開度、すなわちVN開度を制御することにより、タービンホイール22bに吹付けられる排気ガスの流速を可変とする。これにより、タービンホイール22bの回転速度が調整され、燃焼室11aへの吸入空気が所定の過給圧にて供給されることとなる。   Further, the vehicle 1 includes an actuator 58 for opening and closing the plurality of nozzle vanes 22d at the same time. The ECU 100 drives the actuator 58 so that the flow area of the exhaust path is changed to control the opening degree of the nozzle vane 22d, that is, the VN opening degree, thereby making the flow rate of the exhaust gas sprayed to the turbine wheel 22b variable. . Thereby, the rotational speed of the turbine wheel 22b is adjusted, and the intake air to the combustion chamber 11a is supplied at a predetermined supercharging pressure.

排気管45において、触媒コンバータ43の上流側には、低圧燃料ポンプ27に接続される添加インジェクタ41が配設されている。添加インジェクタ41は、還元剤としての燃料を噴射し、排気ガスに添加するようになっている。ここで、本実施の形態に係る添加インジェクタ41は、本発明に係る燃料添加弁を構成する。   In the exhaust pipe 45, an addition injector 41 connected to the low pressure fuel pump 27 is disposed upstream of the catalytic converter 43. The addition injector 41 injects fuel as a reducing agent and adds it to the exhaust gas. Here, the addition injector 41 according to the present embodiment constitutes a fuel addition valve according to the present invention.

触媒装置42は、触媒コンバータ43と、触媒担持型のPMフィルタ44とを有している。触媒コンバータ43は、炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化する酸化触媒やNOx吸蔵型のNOx触媒により構成されている。例えば、空燃比がリーン状態の場合における排気が内部を流通すると、この排気に含まれるNOxを吸蔵するようになっている。一方、空燃比がリッチ状態の場合における排気が内部を流通すると、吸蔵したNOxと排気に含まれる炭化水素や一酸化炭素とを反応させ、窒素、二酸化炭素、水に分解することにより排気を浄化するようになっている。   The catalyst device 42 includes a catalytic converter 43 and a catalyst-carrying PM filter 44. The catalytic converter 43 includes an oxidation catalyst that oxidizes hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), and a NOx occlusion-type NOx catalyst. For example, when the exhaust gas in the lean state of the air-fuel ratio flows through the inside, NOx contained in the exhaust gas is occluded. On the other hand, when the exhaust gas in the rich air-fuel ratio flows inside, the stored NOx reacts with hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas, and the exhaust gas is purified by decomposing it into nitrogen, carbon dioxide, and water. It is supposed to be.

PMフィルタ44は、モノリス型やペレット型のフィルタにより構成されており、排気に含まれる微粒子(以下、PMという)を捕集する。このPMフィルタ44にも上述した吸蔵型のNOx触媒が備えられており、PMフィルタ44に捕捉されたPMは、当該触媒の酸化作用によって酸化されて除去されるようになっている。   The PM filter 44 is configured by a monolith type or pellet type filter, and collects particulates (hereinafter referred to as PM) contained in the exhaust gas. The PM filter 44 is also provided with the above-described storage-type NOx catalyst, and the PM trapped by the PM filter 44 is oxidized and removed by the oxidizing action of the catalyst.

図2に示すように、車両1は、電子制御装置としてのECU100を備えている。ECU100は、双方向性バスを介して互いに接続されているCPU(Central Processing Unit)100a、RAM(Random Access Memory)100b、ROM(Read Only Memory)100c、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory、登録商標)100d、入力ポート100e、および出力ポート100fなどを備えたマイクロコンピュータによって構成されている。   As shown in FIG. 2, the vehicle 1 includes an ECU 100 as an electronic control device. The ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 100a, a RAM (Random Access Memory) 100b, a ROM (Read Only Memory) 100c, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), which are connected to each other via a bidirectional bus. Trademark) 100d, an input port 100e, an output port 100f, and the like.

CPU100aは、RAM100bの一時記憶機能を利用しつつ予めROM100cに記憶されたプログラムやEEPROM100dに記憶されたデータに従って信号処理を行うことにより、エンジン10の出力制御や、後述する触媒再生制御などの各種制御を実行するようになっている。したがって、本実施の形態に係るECU100は、本発明に係る排気浄化装置を構成する。   The CPU 100a uses the temporary storage function of the RAM 100b to perform signal processing in accordance with programs stored in the ROM 100c and data stored in the EEPROM 100d in advance, thereby performing various controls such as output control of the engine 10 and catalyst regeneration control described later. Is supposed to run. Therefore, ECU 100 according to the present embodiment constitutes an exhaust purification device according to the present invention.

また、車両1は、エンジン10の回転数を測定するエンジン回転数センサ52と、エンジン10の吸入空気量を測定する吸入空気量センサ53と、エンジン10に吸入される空気の温度を測定する吸入空気温度センサ54と、大気圧センサ55と、吸気絞り弁24の開度を測定するための絞り弁センサ39と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ37と、を備えており、これらのセンサは、ECU100の入力ポート100eに接続されている。   The vehicle 1 also includes an engine speed sensor 52 that measures the speed of the engine 10, an intake air quantity sensor 53 that measures the intake air quantity of the engine 10, and an intake air that measures the temperature of the air taken into the engine 10. An air temperature sensor 54, an atmospheric pressure sensor 55, a throttle valve sensor 39 for measuring the opening of the intake throttle valve 24, and an accelerator opening sensor 37 for detecting the accelerator opening are provided. The sensor is connected to the input port 100e of the ECU 100.

エンジン回転数センサ52は、クランクシャフトの単位時間あたりの回転数を計測し、エンジン回転数としてECU100に出力するようになっている。吸入空気量センサ53は、吸気管20におけるエアクリーナ21とコンプレッサホイール22aとの間に設けられており、吸気管20内における吸入空気量に応じた信号をECU100に出力する。また、吸入空気温度センサ54は、吸気管20におけるエアクリーナ21とコンプレッサホイール22aとの間に設けられており、吸気管20内における吸気の温度である吸入空気温度に応じた信号をECU100に出力する。   The engine rotational speed sensor 52 measures the rotational speed per unit time of the crankshaft and outputs the measured rotational speed to the ECU 100 as the engine rotational speed. The intake air amount sensor 53 is provided between the air cleaner 21 and the compressor wheel 22a in the intake pipe 20, and outputs a signal corresponding to the intake air amount in the intake pipe 20 to the ECU 100. The intake air temperature sensor 54 is provided between the air cleaner 21 and the compressor wheel 22a in the intake pipe 20, and outputs a signal corresponding to the intake air temperature that is the temperature of intake air in the intake pipe 20 to the ECU 100. .

大気圧センサ55は、吸気管20におけるエアクリーナ21とコンプレッサホイール22aとの間に設けられており、大気圧に応じた信号をECU100に出力するようになっている。絞り弁センサ39は、吸気絞り弁24の開度に応じた出力電圧が得られるホール素子により構成されており、吸気絞り弁24の開度を表す信号をECU100に出力するようになっている。   The atmospheric pressure sensor 55 is provided between the air cleaner 21 and the compressor wheel 22a in the intake pipe 20, and outputs a signal corresponding to the atmospheric pressure to the ECU 100. The throttle valve sensor 39 is configured by a Hall element that can obtain an output voltage corresponding to the opening degree of the intake throttle valve 24, and outputs a signal representing the opening degree of the intake throttle valve 24 to the ECU 100.

アクセル開度センサ37は、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されており、車両1に搭載されたアクセルペダルが運転者により操作されると、アクセルペダルの位置を示すアクセル開度を表す信号を、ECU100に出力するようになっている。   The accelerator opening sensor 37 is composed of an electronic position sensor using a hall element. When the accelerator pedal mounted on the vehicle 1 is operated by the driver, the accelerator opening sensor 37 indicates the accelerator opening indicating the position of the accelerator pedal. A signal to be expressed is output to the ECU 100.

車両1は、さらに、触媒コンバータ43の上流における排気温T6を検出する排気温度センサ61と、排気ガス量Gaを検出する排気ガス量センサ62と、PMフィルタ44の下流端部においてPMフィルタ44の床温を検出する触媒床温センサ63と、PMフィルタ44の下流側に設置される空燃比センサ64と、を備えており、これらのセンサは、ECU100の入力ポート100eに接続されている。なお、排気温T6は、エンジン10の運転条件から推定するようにしてもよい。また、空燃比センサ64は、PMフィルタ44の上流側に設置されていてもよい。   The vehicle 1 further includes an exhaust temperature sensor 61 that detects an exhaust temperature T6 upstream of the catalytic converter 43, an exhaust gas amount sensor 62 that detects an exhaust gas amount Ga, and a PM filter 44 at the downstream end of the PM filter 44. A catalyst bed temperature sensor 63 for detecting the bed temperature and an air-fuel ratio sensor 64 installed on the downstream side of the PM filter 44 are provided, and these sensors are connected to an input port 100 e of the ECU 100. The exhaust temperature T6 may be estimated from the operating conditions of the engine 10. The air-fuel ratio sensor 64 may be installed on the upstream side of the PM filter 44.

ECU100の出力ポート100fには、燃料噴射弁13、高圧燃料ポンプ16、吸気絞り弁24、低圧燃料ポンプ27、EGR弁33、添加インジェクタ41などの開度を調節するためのソレノイドやアクチュエータが接続されている。ECU100は、上述した各センサから入力される信号に基づいて、各ソレノイドやアクチュエータへの指令値、例えば燃料噴射弁13に対する燃料噴射量や添加インジェクタ41に対する燃料添加量を算出し、該指令値に応じた指令信号を出力ポート100fから各ソレノイドやアクチュエータへ出力するようになっている。   The output port 100f of the ECU 100 is connected to a solenoid or actuator for adjusting the opening degree of the fuel injection valve 13, the high pressure fuel pump 16, the intake throttle valve 24, the low pressure fuel pump 27, the EGR valve 33, the addition injector 41, and the like. ing. The ECU 100 calculates a command value for each solenoid or actuator, for example, a fuel injection amount for the fuel injection valve 13 or a fuel addition amount for the addition injector 41, based on the signal input from each sensor described above, and sets the command value. A corresponding command signal is output from the output port 100f to each solenoid or actuator.

そして、ECU100は、燃料噴射弁13を用いた燃料の噴射時期制御および噴射量制御を実行したり、吸気絞り弁24およびEGR弁33を用いた吸入空気量制御およびEGR量制御を実行するようになっている。   Then, the ECU 100 performs fuel injection timing control and injection amount control using the fuel injection valve 13, and performs intake air amount control and EGR amount control using the intake throttle valve 24 and the EGR valve 33. It has become.

PMフィルタ44は、PMの堆積量が高くなるにしたがってPMフィルタ44での圧力損失が増大する。そこで、ECU100は、触媒再生制御の一環として、PMの堆積量が高くなると、堆積したPMを燃焼により浄化するPM除去制御を実行するようになっている。   In the PM filter 44, the pressure loss in the PM filter 44 increases as the amount of accumulated PM increases. Therefore, as part of the catalyst regeneration control, the ECU 100 executes PM removal control for purifying the accumulated PM by combustion when the PM accumulation amount increases.

具体的には、ECU100は、PMフィルタ44に堆積したPMの量が所定値を超えたと判断した場合には、添加インジェクタ41による燃料添加を実行し、PMフィルタ44の触媒上で燃料の酸化反応を進行させる。これにより、PMフィルタ44の触媒床温が酸化反応の反応熱によって600℃〜700℃まで上昇し、PMフィルタ44に堆積したPMが燃焼されるようになっている。   Specifically, when the ECU 100 determines that the amount of PM accumulated on the PM filter 44 exceeds a predetermined value, the ECU 100 executes fuel addition by the addition injector 41 and performs an oxidation reaction of the fuel on the catalyst of the PM filter 44. To advance. As a result, the catalyst bed temperature of the PM filter 44 rises to 600 ° C. to 700 ° C. by the reaction heat of the oxidation reaction, and the PM deposited on the PM filter 44 is combusted.

なお、ECU100は、触媒再生制御の一環として、さらに、触媒コンバータ43におけるSOxの吸蔵量が所定値を超えたと判断した場合に、触媒コンバータ43に吸蔵されているSOxを還元するためのS被毒回復制御を実行したり、触媒コンバータ43に吸蔵されているNOxの量が所定値を超えたと判断した場合に、NOx還元制御を実行したりするようになっている。   In addition, as a part of the catalyst regeneration control, the ECU 100 further determines the S poisoning for reducing the SOx stored in the catalytic converter 43 when it is determined that the stored amount of SOx in the catalytic converter 43 exceeds a predetermined value. Recovery control is executed, or NOx reduction control is executed when it is determined that the amount of NOx stored in the catalytic converter 43 exceeds a predetermined value.

添加インジェクタ41は、先端部が排気通路46に突出するよう排気管45に取り付けられている。添加インジェクタ41は、図3に示すように、略円筒状に形成された金属製のハウジング66と、ハウジング66内に摺動可能に設けられたニードルバルブ67とを備えている。   The addition injector 41 is attached to the exhaust pipe 45 so that the tip portion projects into the exhaust passage 46. As shown in FIG. 3, the addition injector 41 includes a metal housing 66 formed in a substantially cylindrical shape, and a needle valve 67 slidably provided in the housing 66.

ハウジング66は、ニードルバルブ67を収容する円筒状のスリーブ69と、中空半球状をなすサック部70によって構成されている。また、ハウジング66の先端側内周部分には、ニードルバルブ67の先端部が離着座する弁座68が形成されている。   The housing 66 includes a cylindrical sleeve 69 that accommodates the needle valve 67 and a sack portion 70 that forms a hollow hemisphere. Further, a valve seat 68 on which the tip of the needle valve 67 is seated is formed on the inner peripheral portion of the tip of the housing 66.

低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の一部は、サック部70の内部空間に導入される。サック部70の先端部分には、サック部70の内部空間と排気通路46とを連通する噴射孔71が形成されている。   Part of the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 27 is introduced into the internal space of the sack portion 70. An injection hole 71 that connects the internal space of the sack portion 70 and the exhaust passage 46 is formed at the tip portion of the sack portion 70.

ニードルバルブ67は、ソレノイドと接続されており、ECU100がこのソレノイドに通電している間は、ニードルバルブ67が弁座68から離れ、排気通路46に燃料が添加されるようになっている。   The needle valve 67 is connected to a solenoid, and while the ECU 100 is energized, the needle valve 67 is separated from the valve seat 68 so that fuel is added to the exhaust passage 46.

ECU100は、添加インジェクタ41を制御して排気通路46に燃料を添加することにより、触媒コンバータ43に吸蔵されたNOxを還元し放出するとともに、PMフィルタ44に捕集されたPMを焼失する触媒再生制御を実行するようになっており、この触媒再生制御により、触媒コンバータ43およびPMフィルタ44の触媒機能が回復されるようになっている。   The ECU 100 controls the addition injector 41 to add fuel to the exhaust passage 46, thereby reducing and releasing NOx occluded in the catalytic converter 43 and burning out the PM collected by the PM filter 44. Control is executed, and the catalyst functions of the catalytic converter 43 and the PM filter 44 are restored by this catalyst regeneration control.

ECU100は、このように算出されたPMの推定積算量が所定値を超えたと判断すると、添加インジェクタ41から排気通路46に燃料を供給し、触媒再生制御を実行する。   When the ECU 100 determines that the estimated integrated amount of PM calculated in this way exceeds a predetermined value, the ECU 100 supplies fuel to the exhaust passage 46 from the addition injector 41 and executes catalyst regeneration control.

ところで、触媒再生制御において添加インジェクタ41から燃料が添加されると、PMフィルタ44は、添加された燃料や排気ガスに残留している炭化水素成分と触媒上で上流端部から発熱していくため、上流端部から下流端部に向かうにつれて床温が高温となり、上流端部と下流端部では床温に温度差が生じることになる。そのため、ECU100は、PMフィルタ44の下流端部に設置された触媒床温センサ63から入力される信号に基づいて触媒再生制御を実行した場合に、PMフィルタ44の上流端部における実際の床温と推定温度とに誤差が生じると、PMフィルタ44の上流端部にPMが残留する可能性が生じる。   By the way, when fuel is added from the addition injector 41 in the catalyst regeneration control, the PM filter 44 generates heat from the upstream end portion on the added fuel and exhaust gas and the hydrocarbon component remaining in the exhaust gas. The bed temperature becomes higher as it goes from the upstream end to the downstream end, and a temperature difference occurs between the upstream end and the downstream end. Therefore, when the ECU 100 executes the catalyst regeneration control based on the signal input from the catalyst bed temperature sensor 63 installed at the downstream end of the PM filter 44, the actual bed temperature at the upstream end of the PM filter 44 is detected. If there is an error in the estimated temperature, there is a possibility that PM will remain at the upstream end of the PM filter 44.

そこで、本実施の形態においては、ECU100は、以下のようにPMフィルタ44の上流端部における床温の推定精度を向上させ、PMの推定堆積量と実堆積量との誤差を従来よりも低減し、触媒再生制御のタイミングを適切にするための再生制御補正処理を実行するようになっている。   Therefore, in the present embodiment, the ECU 100 improves the estimation accuracy of the bed temperature at the upstream end of the PM filter 44 as described below, and reduces the error between the estimated accumulation amount of PM and the actual accumulation amount as compared with the prior art. Then, regeneration control correction processing for making the timing of catalyst regeneration control appropriate is executed.

再生制御補正処理において、ECU100は、添加インジェクタ41による前回の燃料添加後から積算されたPMの推定堆積量が所定値を超えたか否かを判断する。   In the regeneration control correction process, the ECU 100 determines whether or not the estimated accumulation amount of PM accumulated after the previous fuel addition by the addition injector 41 exceeds a predetermined value.

PMの推定堆積量は、エンジン回転数センサ52から入力されるエンジン回転数を表す信号や、燃料噴射弁13からの燃料噴射量に基づいて算出される。また、所定値としては、添加インジェクタ41により燃料が添加された際に、過剰に堆積されたPMの燃焼に起因してPMフィルタ44が過昇温状態とならない値であり、かつ、不要な燃料添加による燃費の低下を抑制できる値が設定されている。   The estimated accumulation amount of PM is calculated based on a signal representing the engine speed input from the engine speed sensor 52 and the fuel injection amount from the fuel injection valve 13. Further, the predetermined value is a value that does not cause the PM filter 44 to be overheated due to combustion of excessively accumulated PM when fuel is added by the addition injector 41, and unnecessary fuel. A value that can suppress a decrease in fuel consumption due to the addition is set.

ECU100は、PMの推定堆積量が所定値を超えたと判断した場合には、添加インジェクタ41を制御して排気通路46に燃料を所定時間添加するようになっている。   When it is determined that the estimated amount of PM exceeds a predetermined value, the ECU 100 controls the addition injector 41 to add fuel to the exhaust passage 46 for a predetermined time.

また、ECU100は、添加インジェクタ41により燃料が添加され、PMが燃焼すると、PMフィルタ44の上流端部やその近傍に燃え残ったPMの燃え残り量を計算するようになっている。   Further, when fuel is added by the addition injector 41 and PM burns, the ECU 100 calculates the unburned amount of PM remaining unburned at the upstream end of the PM filter 44 or in the vicinity thereof.

PMの燃え残り量の計算において、ECU100は、排気温度センサ61および排気ガス量センサ62から、排気温度T6および排気ガス量Gaをそれぞれ取得する。   In calculating the PM unburned amount, the ECU 100 acquires the exhaust temperature T6 and the exhaust gas amount Ga from the exhaust temperature sensor 61 and the exhaust gas amount sensor 62, respectively.

そして、ECU100は、予めROM100cに記憶されている温度差算出マップを参照して、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出する。温度差算出マップは、図4に示すように、排気ガス量Gaを排気温度T6により割った指標と、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTとを対応づけたマップであり、指標が大きいほど温度差ΔTが大きくなる傾向を有している。この指標と温度差ΔTとの関係は、予め実験的な測定により求められている。したがって、ECU100は、本発明に係る温度差算出手段を構成する。   Then, the ECU 100 calculates the temperature difference ΔT between the upstream end portion and the downstream end portion of the PM filter 44 with reference to the temperature difference calculation map stored in advance in the ROM 100c. As shown in FIG. 4, the temperature difference calculation map is a map in which an index obtained by dividing the exhaust gas amount Ga by the exhaust temperature T6 is associated with the temperature difference ΔT between the upstream end portion and the downstream end portion of the PM filter 44. There is a tendency that the larger the index, the larger the temperature difference ΔT. The relationship between this index and the temperature difference ΔT is obtained in advance by experimental measurement. Therefore, the ECU 100 constitutes a temperature difference calculation means according to the present invention.

また、ECU100は、上記のように算出した温度差ΔTと、触媒床温センサ63から入力されるPMフィルタ44の下流端部における床温とに基づいて、今回の燃料の添加においてPMフィルタ44に残留したPMの燃え残り量を算出する。   Further, the ECU 100 applies the PM filter 44 to the PM filter 44 in this fuel addition based on the temperature difference ΔT calculated as described above and the bed temperature at the downstream end of the PM filter 44 input from the catalyst bed temperature sensor 63. The remaining amount of remaining PM is calculated.

PMの燃え残り量は、予めROM100cに記憶されている燃え残り量算出マップを参照することにより取得される。この燃え残り量算出マップは、図5に示すように、温度差ΔTおよびPMフィルタ44の再生時における下流端部の床温と、燃え残り量とを対応づけた3次元マップにより構成されており、温度差ΔTおよびPMフィルタ44の下流端部における床温が低いほどPMの燃え残り量が多くなる傾向を有している。この燃え残り量算出マップは、予め実験的な測定により求められている。したがって、ECU100は、本発明に係る燃え残り量算出手段を構成する。   The unburned amount of PM is acquired by referring to a unburned amount calculation map stored in advance in the ROM 100c. As shown in FIG. 5, this unburned amount calculation map is composed of a three-dimensional map in which the temperature difference ΔT and the bed temperature at the downstream end during regeneration of the PM filter 44 are associated with the unburned amount. As the temperature difference ΔT and the bed temperature at the downstream end of the PM filter 44 are lower, the amount of unburned PM tends to increase. This unburned amount calculation map is obtained in advance by experimental measurement. Therefore, the ECU 100 constitutes a remaining fuel amount calculating means according to the present invention.

また、ECU100は、上述した触媒再生制御の実行開始の基準としての所定値からPMの燃え残り量を減算することにより、触媒再生制御の実行タイミングを補正するようになっている。したがって、ECU100は、本発明に係る補正手段を構成する。これにより、PMの燃え残り量にかかわらず、PMの堆積量が所定値を超えたならば触媒再生制御を開始することが可能になる。   Further, the ECU 100 corrects the execution timing of the catalyst regeneration control by subtracting the unburned amount of PM from a predetermined value as a reference for starting execution of the catalyst regeneration control described above. Therefore, the ECU 100 constitutes correction means according to the present invention. As a result, regardless of the amount of unburned PM, the catalyst regeneration control can be started if the amount of accumulated PM exceeds a predetermined value.

図6は、本発明の実施の形態に係る再生制御補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下の処理は、ECU100を構成するCPU100aによって所定の時間間隔で実行されるとともに、CPU100aによって処理可能なプログラムを実現する。   FIG. 6 is a flowchart for explaining the reproduction control correction process according to the embodiment of the present invention. The following processing is executed at predetermined time intervals by the CPU 100a constituting the ECU 100 and implements a program that can be processed by the CPU 100a.

まず、ECU100は、PMフィルタ44に堆積されるPMの推定堆積量を算出する(ステップS11)。具体的には、ECU100は、エンジン回転数および燃料噴射弁13からの燃料噴射量に基づいてPMの生成量を算出し、前回までの再生制御補正処理により算出された推定堆積量に、今回算出されたPMの生成量を加えることにより、現在のPMの推定堆積量を算出する。   First, the ECU 100 calculates an estimated accumulation amount of PM accumulated on the PM filter 44 (step S11). Specifically, the ECU 100 calculates the PM generation amount based on the engine speed and the fuel injection amount from the fuel injection valve 13, and calculates this time to the estimated accumulation amount calculated by the previous regeneration control correction process. The estimated accumulated amount of PM is calculated by adding the generated amount of PM.

なお、PMの推定積算量は、RAM100bに記憶されている。また、エンジン10が停止した場合には、RAM100bに記憶されている値がEEPROM100dに移される。   Note that the estimated integrated amount of PM is stored in the RAM 100b. When the engine 10 is stopped, the value stored in the RAM 100b is transferred to the EEPROM 100d.

次に、ECU100は、推定積算量が所定値を超えたか否かを判断する(ステップS12)。所定値は、上記のように、PMフィルタ44が過昇温せず、かつ、燃費の低下が抑制できる値に設定されている。   Next, the ECU 100 determines whether or not the estimated integrated amount has exceeded a predetermined value (step S12). As described above, the predetermined value is set to a value at which the PM filter 44 does not overheat and the reduction in fuel consumption can be suppressed.

ECU100は、推定積算量が所定値を超えたと判断した場合には(ステップS12でYES)、ステップS13に移行する。一方、推定積算量が所定値を超えていないと判断した場合には(ステップS12でNO)、RETURNに移行する。   When ECU 100 determines that the estimated integrated amount exceeds a predetermined value (YES in step S12), the ECU 100 proceeds to step S13. On the other hand, when it is determined that the estimated integrated amount does not exceed the predetermined value (NO in step S12), the process proceeds to RETURN.

ECU100は、ステップS13に移行すると、添加インジェクタ41により排気通路46に燃料を所定時間添加することにより、触媒再生制御を実行する。   When the ECU 100 proceeds to step S13, the fuel is added to the exhaust passage 46 by the addition injector 41 for a predetermined time to execute the catalyst regeneration control.

次に、ECU100は、PMの燃え残り量を算出する(ステップS14)。このPMの燃え残り量の算出は、上述したように、排気ガス量Gaおよび排気温度T6を取得すると、ROM100cに記憶されている温度差算出マップを参照して、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出する。   Next, the ECU 100 calculates the unburned amount of PM (step S14). As described above, when the exhaust gas amount Ga and the exhaust temperature T6 are acquired, the calculation of the PM unburned amount is performed by referring to the temperature difference calculation map stored in the ROM 100c and the upstream end portion of the PM filter 44. A temperature difference ΔT with the downstream end is calculated.

そして、ECU100は、PMフィルタ44の下流端部における床温を取得すると、温度差ΔTおよびPMフィルタ44の下流端部における床温と、PMの燃え残り量とを対応づけた燃え残り量算出マップを参照することにより、PMの燃え残り量を算出する。   When ECU 100 acquires the bed temperature at the downstream end of PM filter 44, ECU 100 associates the temperature difference ΔT and the bed temperature at the downstream end of PM filter 44 with the remaining amount of unburned PM. By referring to, the amount of unburned PM is calculated.

そして、ECU100は、所定値からPMの燃え残り量を減算する(ステップS15)。これにより、次回の触媒再生制御において、PMの実積算量が推定積算量を超えることに起因したPMフィルタ44の過昇温を防止することができる。   Then, the ECU 100 subtracts the unburned amount of PM from the predetermined value (step S15). Thereby, in the next catalyst regeneration control, it is possible to prevent an excessive temperature rise of the PM filter 44 due to the actual accumulated amount of PM exceeding the estimated accumulated amount.

以上のように、本発明の実施の形態に係る排気浄化装置は、PMフィルタ44の上流端部と下流端部における温度差ΔTを精度よく推定できるので、PMフィルタ44におけるPMの燃え残り量を精度よく推定できる。したがって、PMフィルタ44に対する再生制御のタイミングを最適化し、PMが過度に堆積された状態で触媒再生制御を実行する場合に発生するPMフィルタ44の過昇温や、不要に触媒再生制御を実行することに起因する燃費の低下を抑制できる。   As described above, the exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention can accurately estimate the temperature difference ΔT between the upstream end portion and the downstream end portion of the PM filter 44. It can be estimated accurately. Therefore, the timing of regeneration control for the PM filter 44 is optimized, and excessive temperature rise of the PM filter 44 that occurs when the catalyst regeneration control is performed in a state where PM is excessively accumulated, or the catalyst regeneration control is performed unnecessarily. The reduction in fuel consumption due to the above can be suppressed.

なお、以上の説明においては、ECU100が所定値からPMの燃え残り量を減算する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、算出されたPMの燃え残り量を次回の触媒再生制御における推定積算量の初期値としてもよい。   In the above description, the case where the ECU 100 subtracts the PM unburned amount from the predetermined value has been described. However, the present invention is not limited to this, and the ECU 100 uses the calculated PM unburned amount for the next catalyst regeneration control. It is good also as an initial value of the estimated integration amount in.

また、以上の説明においては、ECU100が所定値からPMの燃え残り量を減算する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、PMの燃え残り量を算出するとともに、PMの燃え残り量に応じてEGR弁33を制御してEGR率を変化させ、PMの生成量を低下させるようにしてもよい。これにより、PMの燃え残り量が多くなる場合においても、触媒再生制御の頻度が高まることを抑制できる。   In the above description, the case where the ECU 100 subtracts the unburned amount of PM from the predetermined value has been described. However, the present invention is not limited to this, and the ECU 100 calculates the unburned amount of PM and the unburned amount of PM. Depending on the amount, the EGR valve 33 may be controlled to change the EGR rate to reduce the PM generation amount. Thereby, even when the amount of unburned PM increases, it is possible to suppress an increase in the frequency of the catalyst regeneration control.

また、以上の説明においては、燃料が添加インジェクタ41により排気ガスに添加される場合について説明したが、これに限定されず、燃料噴射弁13が膨張行程において燃焼室11aに燃料を噴射することにより排気ガスに燃料が添加されるようにしてもよい。   In the above description, the case where the fuel is added to the exhaust gas by the addition injector 41 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the fuel injection valve 13 injects the fuel into the combustion chamber 11a in the expansion stroke. Fuel may be added to the exhaust gas.

また、以上の説明においては、ECU100が排気温度T6および排気ガス量Gaに基づいてPMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、PMフィルタ44の上流側と下流側にそれぞれ設置された排気温度センサから入力される信号に基づいてPMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出するようにしてもよい。   In the above description, the ECU 100 calculates the temperature difference ΔT between the upstream end portion and the downstream end portion of the PM filter 44 based on the exhaust temperature T6 and the exhaust gas amount Ga. However, the present invention is not limited to this. First, the ECU 100 calculates the temperature difference ΔT between the upstream end portion and the downstream end portion of the PM filter 44 based on signals input from exhaust temperature sensors respectively installed on the upstream side and the downstream side of the PM filter 44. It may be.

また、以上の説明においては、ECU100が触媒床温センサ63から入力される信号に基づいてPMフィルタ44の下流端部における床温を算出する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、PMフィルタ44に流入する炭化水素量および排気ガス量Gaから求まるPMフィルタ44の発熱量に基づいて触媒床温を推定するようにしてもよい。   In the above description, the case where the ECU 100 calculates the bed temperature at the downstream end of the PM filter 44 based on the signal input from the catalyst bed temperature sensor 63 has been described, but the present invention is not limited to this. The catalyst bed temperature may be estimated based on the amount of heat generated by the PM filter 44 obtained from the amount of hydrocarbons flowing into the PM filter 44 and the exhaust gas amount Ga.

また、ECU100は、以下に説明するように、PMフィルタ44にコーティングされている白金などの貴金属がグラデーションを有するよう分布している場合に、燃え残り量の算出を補正するようにしてもよい。   Further, as will be described below, the ECU 100 may correct the calculation of the remaining amount of burn when noble metals such as platinum coated on the PM filter 44 are distributed so as to have a gradation.

図7は、PMフィルタ44の内部の温度分布を示しており、図7(a)は、PMフィルタ44にコーティングされている貴金属が一様に分布している場合の温度分布を、図7(b)は、PMフィルタ44にコーティングされている貴金属がグラデーションを有している場合の温度分布をそれぞれ表している。   FIG. 7 shows the temperature distribution inside the PM filter 44, and FIG. 7A shows the temperature distribution when the precious metal coated on the PM filter 44 is uniformly distributed. b) represents the temperature distribution when the noble metal coated on the PM filter 44 has gradation.

図7(b)において、大、中、小との記載は、貴金属担持密度の大きさを表しており、一例として、PMフィルタ44の上流端部における貴金属担持密度は4g/L、中央部における貴金属担持密度は2g/L、下流端部における貴金属担持密度は0.5g/Lとなっている。   In FIG. 7B, the descriptions of large, medium, and small represent the magnitude of the noble metal loading density. As an example, the noble metal loading density at the upstream end of the PM filter 44 is 4 g / L, and in the central portion. The noble metal loading density is 2 g / L, and the noble metal loading density at the downstream end is 0.5 g / L.

図7(b)に実線82として示すように、貴金属がグラデーションを有している場合におけるPMフィルタ44の温度分布は、図7(a)に実線81として示す貴金属が一様に分布している場合におけるPMフィルタ44の温度分布と比較して、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTはほぼ等しくなるものの、上流端部の近傍における温度差が大きくなり、中央部および下流端部における床温は、均一の場合と比較して高くなる傾向にある。   As shown by the solid line 82 in FIG. 7B, the temperature distribution of the PM filter 44 when the noble metal has gradation is uniformly distributed as the noble metal shown by the solid line 81 in FIG. 7A. Compared with the temperature distribution of the PM filter 44 in this case, the temperature difference ΔT between the upstream end portion and the downstream end portion of the PM filter 44 is substantially equal, but the temperature difference in the vicinity of the upstream end portion becomes large, The bed temperature at the downstream end tends to be higher than when it is uniform.

したがって、貴金属がグラデーションを有しているPMフィルタ44においては、貴金属が一様に分布しているPMフィルタ44と比較して、PMの燃え残り量が低減する。   Therefore, in the PM filter 44 in which the noble metal has gradation, the amount of unburned PM is reduced as compared with the PM filter 44 in which the noble metal is uniformly distributed.

そのため、ECU100は、PMフィルタ44の上流端部と下流端部における貴金属担持密度の担持密度差に応じて補正量Aを算出し、上述のように燃え残り量算出マップから算出されたPMの燃え残り量に補正量Aを積算することにより、PMの燃え残り量を補正するようになっている。   Therefore, the ECU 100 calculates the correction amount A according to the carrying density difference of the noble metal carrying density at the upstream end portion and the downstream end portion of the PM filter 44, and the PM burnup calculated from the unburned burnup amount calculation map as described above. By adding the correction amount A to the remaining amount, the PM unburned amount is corrected.

担持密度差と補正量Aとの対応は、担持密度差が大きいほど補正量Aが小さくなるよう定義されており、図8に示す補正量算出マップとして予めROM100cに記憶されている。なお、図8に示すように、補正量算出マップにおいては、担持密度差がある程度大きくなると、補正量Aがほぼ一定の値をとるように定義されている。また、以上の説明においては、PMフィルタ44の貴金属担持密度が3段階に分かれている場合について説明したが、貴金属担持密度が2段階あるいは4段階以上の多段階に分かれている場合や、貴金属担持密度が上流端部から下流端部に向けて連続的に減少する場合においても、補正量算出マップは上記の補正量Aと類似した傾向を有するようになっている。   The correspondence between the carrying density difference and the correction amount A is defined such that the larger the carrying density difference is, the smaller the correction amount A is, and is stored in advance in the ROM 100c as a correction amount calculation map shown in FIG. As shown in FIG. 8, the correction amount calculation map is defined such that the correction amount A takes a substantially constant value when the carrying density difference increases to some extent. In the above description, the case where the noble metal support density of the PM filter 44 is divided into three stages has been described. However, the case where the noble metal support density is divided into two stages or four or more stages, Even when the density continuously decreases from the upstream end toward the downstream end, the correction amount calculation map has a tendency similar to the correction amount A described above.

以上のように、本発明に係る排気浄化装置は、適切なタイミングでフィルタを再生することができるという効果を奏するものであり、排気ガスに燃料を添加することにより触媒機能の再生を実行する排気浄化装置に有用である。   As described above, the exhaust emission control device according to the present invention has an effect that the filter can be regenerated at an appropriate timing, and the exhaust that performs regeneration of the catalytic function by adding fuel to the exhaust gas. Useful for purification equipment.

1 車両
10 エンジン
11 気筒
13 燃料噴射弁
15 燃料タンク
19 吸気通路
20 吸気管
22 ターボユニット
24 吸気絞り弁
29 燃料分岐部
30 EGR装置
33 EGR弁
39 絞り弁センサ
41 添加インジェクタ
42 触媒装置
43 触媒コンバータ
44 PMフィルタ
45 排気管
46 排気通路
52 エンジン回転数センサ
53 吸入空気量センサ
54 吸入空気温度センサ
58 アクチュエータ
61 排気温度センサ
62 排気ガス量センサ
63 触媒床温センサ
64 空燃比センサ
67 ニードルバルブ
100 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Engine 11 Cylinder 13 Fuel injection valve 15 Fuel tank 19 Intake passage 20 Intake pipe 22 Turbo unit 24 Intake throttle valve 29 Fuel branch part 30 EGR device 33 EGR valve 39 Throttle valve sensor 41 Addition injector 42 Catalyst device 43 Catalytic converter 44 PM filter 45 Exhaust pipe 46 Exhaust passage 52 Engine speed sensor 53 Intake air amount sensor 54 Intake air temperature sensor 58 Actuator 61 Exhaust temperature sensor 62 Exhaust gas amount sensor 63 Catalyst bed temperature sensor 64 Air fuel ratio sensor 67 Needle valve 100 ECU

Claims (1)

内燃機関の排気通路に設置され前記内燃機関から排出される排気ガスの粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気ガスに燃料を添加することが可能な燃料添加弁と、を備えた車両に設置され、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値を超えた場合に、前記燃料添加弁を制御して前記排気ガスに前記燃料を添加することにより前記フィルタを再生する排気浄化装置において、
前記フィルタの上流端部と下流端部との温度差を算出する温度差算出手段と、
前記温度差算出手段により算出された温度差と前記フィルタの床温に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を算出する燃え残り量算出手段と、
前記燃え残り量算出手段により算出された燃え残り量に応じて前記フィルタを再生するタイミングを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする排気浄化装置。
To a vehicle provided with a filter installed in an exhaust passage of an internal combustion engine for collecting particulate matter of exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and a fuel addition valve capable of adding fuel to the exhaust gas An exhaust purification device that is installed and regenerates the filter by controlling the fuel addition valve and adding the fuel to the exhaust gas when the amount of particulate matter deposited on the filter exceeds a predetermined value In
Temperature difference calculating means for calculating a temperature difference between the upstream end portion and the downstream end portion of the filter;
Unburned amount calculating means for calculating the unburned amount of particulate matter in the filter based on the temperature difference calculated by the temperature difference calculating means and the bed temperature of the filter;
An exhaust emission control device comprising: a correction unit that corrects a timing for regenerating the filter in accordance with the unburned amount calculation unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015173960A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 日産自動車株式会社 Exhaust air purifier equipment and method for purifying exhaust air

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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