JP2005194974A - Exhaust emission control system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする粒子状物質が含まれている。これらの粒子状物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ(以下、「フィルタ」という。)を設ける技術が知られている。 The exhaust gas from an internal combustion engine contains particulate matter mainly composed of carbon. A technique for providing a particulate filter (hereinafter referred to as “filter”) for collecting particulate matter in an exhaust system of an internal combustion engine is known in order to prevent the emission of these particulate matter to the atmosphere.
かかるフィルタにおいては、捕集された粒子状物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気圧力が上昇し機関性能が低下する。そこで、捕集された粒子状物質のフィルタにおける堆積量を推定し、推定された粒子状物質の堆積量が所定量を越えた場合に、堆積した粒子状物質を酸化除去することでフィルタの排気浄化性能の再生を図るようにしている(以下、「フィルタの再生処理」という。)。 In such a filter, when the amount of collected particulate matter increases, the exhaust pressure increases due to clogging of the filter, and the engine performance decreases. Therefore, the amount of collected particulate matter deposited on the filter is estimated, and when the estimated amount of particulate matter deposited exceeds a predetermined amount, the accumulated particulate matter is oxidized and removed to evacuate the filter. The purification performance is regenerated (hereinafter referred to as “filter regeneration process”).
また、上記のフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する方法としては、内燃機関に吸入された吸入空気量の積算値により推定する方法、フィルタの排気上流側及び排気下流側に排気圧センサを設け、両方のセンサにより検出される排気圧の差圧からフィルタの圧損を検出する方法、目標フィルタ温度と、実際のフィルタ温度との偏差により推定する方法などが例示できる。 Further, as a method for estimating the amount of particulate matter accumulated in the filter, there are a method for estimating the accumulated amount of intake air taken into the internal combustion engine, and exhaust pressure sensors on the exhaust upstream side and exhaust downstream side of the filter. A method of detecting the pressure loss of the filter from the differential pressure of the exhaust pressure detected by both sensors, a method of estimating by the deviation between the target filter temperature and the actual filter temperature can be exemplified.
しかし、上記の吸入空気量の積算値により推定する方法においては、吸入空気量のセンサであるエアフローメータの性能や、EGRクーラ等のつまりといった内燃機関の状態の影響を受ける。また、上記のフィルタの圧損を検出する方法においては、前記差圧の値がフィルタの温度による影響を受ける。さらに、上記の目標フィルタ温度と、実際のフィルタ温度との偏差により推定する方法においては、内燃機関における燃焼状態などの影響を受ける。 However, in the method of estimating based on the integrated value of the intake air amount described above, it is influenced by the performance of the air flow meter, which is a sensor for the intake air amount, and the state of the internal combustion engine such as an EGR cooler. In the method for detecting the pressure loss of the filter, the value of the differential pressure is affected by the temperature of the filter. Furthermore, the method for estimating the deviation between the target filter temperature and the actual filter temperature is affected by the combustion state of the internal combustion engine.
また、フィルタの再生処理中において、フィルタにおける温度700℃付近の温度上昇率から粒子状物質の堆積量を推定する技術なども提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、この従来技術においても、再生処理中の機関運転状態、吸入空気量による影響を受けてしまう。
上記の従来技術においては、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を充分に精度良く検出することが困難な場合があった。結果として、フィルタの再生処理における再生時間を正確に決定することが困難な場合があった。ここで、フィルタの再生処理中に、フィルタにおける粒子状物質の残量を精度良く検出できれば、それ以降のフィルタの再生時間を精度良く決定することができる。 In the above prior art, it may be difficult to detect the amount of particulate matter deposited on the filter with sufficient accuracy. As a result, it may be difficult to accurately determine the reproduction time in the filter reproduction process. Here, if the remaining amount of the particulate matter in the filter can be accurately detected during the filter regeneration process, the subsequent regeneration time of the filter can be accurately determined.
上記に鑑み、本発明の目的とするところは、フィルタの再生処理中において、フィルタ内に堆積された粒子状物質の残量を正確に検出することができる技術を提供することである。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a technique capable of accurately detecting the remaining amount of particulate matter deposited in the filter during the regeneration process of the filter.
上記目的を達成するための本発明は、フィルタの再生処理中に、内燃機関の運転状態が、内燃機関への燃料供給が停止されるとともに吸入空気量が絞られて減速する減速運転状態(以下、単に「減速運転状態」という。)になった場合に、内燃機関の運転状態が減速運転状態になる前後における、吸入空気量の変化及びフィルタの温度の変化に基いて、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定することを最大の特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, during the regeneration process of the filter, the operating state of the internal combustion engine is a decelerating operation state in which the fuel supply to the internal combustion engine is stopped and the intake air amount is throttled (hereinafter referred to as the deceleration operation state). , Simply referred to as “decelerated operation state”), the particulate matter in the filter based on the change in the intake air amount and the change in the filter temperature before and after the operation state of the internal combustion engine becomes the deceleration operation state. The greatest feature is to estimate the amount of sediment.
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関の排気中の粒子状物質を補集するフィルタと、
前記内燃機関の排気の温度を上昇させ、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化することにより、該フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段と、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記フィルタ再生手段による再生処理中に、前記内燃機関の運転状態が、該内燃機関への燃料供給が停止されるとともに吸入空気量が絞られて減速する減速運転状態になった場合に、前記内燃機関の運転状態が前記減速運転状態になる前後における、前記吸入空気量検出手段によって検出される前記吸入空気量の変化及び、前記フィルタ温度検出手段によって検出される前記フィルタの温度の変化から、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定するPM堆積量推定手段と、
を備えることを特徴とする。
More specifically, a filter that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust of the internal combustion engine;
A filter regeneration means for increasing the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine and oxidizing the particulate matter collected by the filter to regenerate the collection ability of the filter;
An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount sucked into the internal combustion engine;
Filter temperature detecting means for detecting the temperature of the filter;
During the regeneration process by the filter regeneration means, when the operating state of the internal combustion engine is in a decelerating operation state in which the fuel supply to the internal combustion engine is stopped and the intake air amount is reduced to decelerate, the internal combustion engine From the change in the intake air amount detected by the intake air amount detection means and the change in the filter temperature detected by the filter temperature detection means before and after the operating state of the engine becomes the deceleration operation state, PM deposition amount estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter;
It is characterized by providing.
ここで、フィルタの再生処理中においては、主に、フィルタに堆積した粒子状物質が酸化されることによる発熱量と、フィルタを通過する排気がフィルタから持ち去る熱量とのバランスによって、フィルタの温度が左右される。そして、フィルタの再生処理中に、内燃機関の運転状態が減速運転状態になった場合、吸入空気量が急激に減少し、フィルタを通過する排気によるフィルタからの持ち去り熱量が減少するため、フィルタの温度は一時的に上昇する。 Here, during the regeneration process of the filter, the temperature of the filter mainly depends on the balance between the amount of heat generated by oxidizing the particulate matter deposited on the filter and the amount of heat that the exhaust passing through the filter takes away from the filter. It depends. When the operation state of the internal combustion engine becomes a decelerating operation state during the regeneration process of the filter, the intake air amount rapidly decreases, and the amount of heat taken away from the filter by the exhaust gas passing through the filter decreases. The temperature rises temporarily.
このときのフィルタの温度上昇は、フィルタに堆積した粒子状物質の量が多い程大きく、また吸入空気量の減少量が多い程大きくなる。逆に考えると、このときのフィルタの温度上昇と、吸入空気量の減少量を検出すれば、フィルタに堆積した粒子状物質の量を推定することが可能である。 The temperature rise of the filter at this time increases as the amount of particulate matter deposited on the filter increases, and increases as the amount of reduction in the intake air amount increases. In other words, if the temperature rise of the filter and the amount of decrease in the intake air amount are detected at this time, the amount of particulate matter accumulated on the filter can be estimated.
本発明は、この原理を利用し、フィルタの再生処理中に内燃機関の運転状態が、減速運転状態になった場合の、フィルタにおける温度の変化量及び、吸入空気量の変化量からフィルタに堆積した粒子状物質の量を推定するものである。 The present invention utilizes this principle, and accumulates on the filter from the amount of change in temperature and the amount of intake air when the operating state of the internal combustion engine becomes a decelerating operation state during the regeneration process of the filter. The amount of particulate matter produced is estimated.
これによれば、フィルタの温度や吸入空気量についての、センサによる検出値そのものではなく、フィルタの温度及び吸入空気量の変化量によって、フィルタに堆積した粒子状物質の量を推定するので、内燃機関の状態や、センサ類の性能の影響を受け難くすることができ、より正確に、フィルタに堆積した粒子状物質の量を推定することができる。 According to this, since the amount of particulate matter deposited on the filter is estimated not by the detection value itself of the filter temperature and the intake air amount but by the change amount of the filter temperature and the intake air amount, the internal combustion engine The amount of particulate matter deposited on the filter can be estimated more accurately because it can be made less susceptible to the influence of engine conditions and sensor performance.
なお、具体的には、フィルタの温度変化及び、吸入空気量の変化と、フィルタに堆積した粒子状物質の量との関係を予め実験的に調査した上でマップ化し、そのマップから、検出されたフィルタの温度変化及び、吸入空気量の変化に対応する粒子状物質の堆積量の値を読み出すようにするとよい。このことにより、より簡単に、フィルタに堆積した粒子状物質の量を推定することができる。 Specifically, the relationship between the change in the temperature of the filter, the change in the intake air amount, and the amount of particulate matter deposited on the filter is experimentally investigated in advance and is mapped to be detected from the map. It is preferable to read out the value of the accumulated amount of particulate matter corresponding to the temperature change of the filter and the change of the intake air amount. This makes it possible to estimate the amount of particulate matter deposited on the filter more easily.
また、本発明においては、前記減速運転状態になる直前の前記内燃機関の運転状態が、所定の低負荷低回転数範囲に属していた場合は、前記PM堆積量推定手段による粒子状物質の堆積量の推定を禁止するようにするとよい。 Further, in the present invention, when the operation state of the internal combustion engine immediately before entering the deceleration operation state belongs to a predetermined low load low rotation speed range, the particulate matter accumulation by the PM accumulation amount estimation means is performed. It is advisable to prohibit the estimation of quantity.
すなわち、もともとの内燃機関の運転状態が、いわゆる低負荷低回転数の状態であるときは、内燃機関が減速運転状態になった場合の吸入空気量の変化が顕著でないため、フィルタからの持ち去り熱量の減少によるフィルタの温度上昇が明確に現れない。従って、この場合には、フィルタに堆積した粒子状物質の量を正確に推定することが比較的困難になる。 That is, when the operation state of the internal combustion engine is a so-called low-load low-revolution state, the change in the intake air amount when the internal combustion engine is in a decelerating operation state is not significant. The temperature rise of the filter due to the decrease in heat quantity does not appear clearly. Therefore, in this case, it is relatively difficult to accurately estimate the amount of particulate matter deposited on the filter.
そこで、減速運転状態になる直前の内燃機関の運転状態が中負荷中回転数の状態並びにその状態より高負荷および/または高回転数側の範囲に属していた場合に限って、本発明におけるフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量の推定を行うことにより、より正確にフィルタに堆積した粒子状物質の量を推定することができる。 Therefore, the filter according to the present invention is limited to the case where the operating state of the internal combustion engine immediately before entering the deceleration operating state belongs to the state of the medium-load medium rotational speed and the range on the higher load and / or higher rotational speed side than that state. By estimating the amount of particulate matter deposited on the filter, the amount of particulate matter deposited on the filter can be estimated more accurately.
また、本発明においては、前記PM堆積量推定手段によって推定された、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量に基づき、その後の前記フィルタ再生手段による再生処理時間を決定するとよい。 In the present invention, the subsequent regeneration processing time by the filter regeneration means may be determined based on the particulate matter accumulation amount in the filter estimated by the PM deposition amount estimation means.
すなわち、本発明が適用されるのは、フィルタの再生処理中に、内燃機関の運転状態が減速運転状態になった場合である。この場合は通常、内燃機関の運転状態が減速運転状態になっている期間中、フィルタの再生処理が中断される。そして、内燃機関の運転状態が減速運転状態から、それ以外の状態に移行した場合には、フィルタの再生処理を再開する必要がある。 In other words, the present invention is applied when the operating state of the internal combustion engine becomes a deceleration operating state during the filter regeneration process. In this case, normally, the filter regeneration process is interrupted while the operating state of the internal combustion engine is in the deceleration operating state. When the operation state of the internal combustion engine shifts from the deceleration operation state to another state, it is necessary to restart the filter regeneration process.
そこで、フィルタの再生処理中に、内燃機関の運転状態が減速運転状態になった際に、本発明によってフィルタの粒子状物質の堆積量を新たに推定し、内燃機関の運転状態が減速運転状態から、それ以外の状態に移行してからのフィルタの再生処理時間を、本発明によって推定された粒子状物質の堆積量に基づいて決定する。こうすることで、フィルタの再生処理時間をより正確に決定することができ、フィルタの再生処理時間が無駄に長くなり、内燃機関の燃費の悪化を引き起こしたり、フィルタの再生処理時間が短く、フィルタの再生処理が完全に行われないなどの不具合を抑制できる。 Therefore, when the operation state of the internal combustion engine becomes a decelerating operation state during the regeneration process of the filter, the amount of particulate matter accumulated in the filter is newly estimated according to the present invention, and the operation state of the internal combustion engine becomes the decelerating operation state. Therefore, the regeneration processing time of the filter after shifting to other states is determined based on the amount of particulate matter deposited estimated by the present invention. In this way, the filter regeneration processing time can be determined more accurately, the filter regeneration processing time becomes uselessly long, causing deterioration of the fuel consumption of the internal combustion engine, and the filter regeneration processing time is short. Such as incomplete reproduction processing can be suppressed.
また、本発明においては、前記内燃機関の排気の一部を該内燃機関の吸気系に再循環させるとともに、EGR弁の開度を増減させることによって、前記再循環させる排気の量を増減させるEGR装置をさらに備え、
前記PM堆積量推定手段による粒子状物質の堆積量の推定の前に、前記EGR弁の開度を全開状態として前記再循環させる排気の量を増加させるEGR全開制御を行うようにするとよい。
In the present invention, a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is recirculated to the intake system of the internal combustion engine, and the amount of exhaust gas to be recirculated is increased or decreased by increasing or decreasing the opening of the EGR valve. Further comprising a device,
Prior to the estimation of the particulate matter deposition amount by the PM deposition amount estimation means, it is preferable to perform EGR full-opening control in which the amount of exhaust gas to be recirculated is increased with the opening of the EGR valve fully opened.
ここで、内燃機関の運転状態が減速運転状態になった場合に、EGR弁を全開にすることにより、内燃機関の運転状態が減速運転状態になった場合の吸入空気量の変化を大きくすることができ、さらに、フィルタを通過する排気の温度低下を抑制することができる。そして、それに伴うフィルタの温度変化の幅を大きくすることができる。結果として、本発明における推定の精度を向上させることができる。 Here, when the operation state of the internal combustion engine becomes a deceleration operation state, the change in the intake air amount when the operation state of the internal combustion engine becomes the deceleration operation state is increased by fully opening the EGR valve. Furthermore, the temperature drop of the exhaust gas passing through the filter can be suppressed. And the width | variety of the temperature change of the filter accompanying it can be enlarged. As a result, the accuracy of estimation in the present invention can be improved.
また、この場合は、減速運転状態になる直前の内燃機関の運転状態が、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していた場合にのみ、前記EGR全開制御が許可されるようにするのがよい。すなわち、減速運転状態になる直前の内燃機関の運転状態が、高負荷または高回転数範囲である場合は、もともとの排気温度が高く、フィルタ20における粒子状物質の酸化反応が活発である。また、これに加え、内燃機関の運転状態が減速運転状態になったときの吸入空気量の変化が大きく、持ち去り熱量の減少が過剰となり易い。従って、このような場合にEGR全開制御が実行されるとフィルタが過昇温してしまうおそれが
ある。そのため、減速運転状態になる直前の前記内燃機関の運転状態が、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していた場合にのみ、前記EGR全開制御が許可されるようにすれば、フィルタが過昇温することを抑制できる。なお、EGR全開制御が許可される中負荷中回転数範囲以下の運転状態範囲は、予め実験的に求められるものである。
Further, in this case, the EGR full-open control is permitted only when the operation state of the internal combustion engine immediately before entering the deceleration operation state belongs to a range equal to or less than a predetermined medium load medium rotation speed range. It is good. That is, when the operation state of the internal combustion engine immediately before entering the deceleration operation state is a high load or high speed range, the original exhaust temperature is high, and the oxidation reaction of the particulate matter in the
また、本発明においては、前記EGR全開制御が実行される前に、前記フィルタに堆積された粒子状物質の量を仮に推定するPM堆積量仮推定手段を備え、前記PM堆積量仮推定手段によって仮に推定された粒子状物質の堆積量が所定量以下である場合、前記所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲を、より高負荷高回転数側に拡大するとよい。 Further, in the present invention, a PM accumulation amount temporary estimation unit that temporarily estimates the amount of particulate matter deposited on the filter before the EGR full-opening control is executed is provided. If the estimated accumulation amount of the particulate matter is equal to or less than a predetermined amount, it is preferable to expand the range below the predetermined medium-load medium rotation speed range to a higher load / high rotation speed side.
ここで、フィルタに堆積された粒子状物質の量が少ない場合には、吸入空気量が減少することによりフィルタからの持ち去り熱量が減少した場合でも、粒子状物質の酸化により発生する発熱量そのものが少ないため、フィルタが過昇温する可能性が少ない。従って、フィルタに堆積された粒子状物質の量が少ない場合には、フィルタに堆積された粒子状物質の量が多い場合に比べて、減速運転状態になる直前の内燃機関の運転状態範囲の中で、EGR全開制御を実施してもフィルタの過昇温を引き起こさない範囲は、より高負荷高回転数側の範囲まで拡大される。 Here, when the amount of particulate matter deposited on the filter is small, even if the amount of heat taken away from the filter is reduced by reducing the amount of intake air, the amount of heat generated by oxidation of the particulate matter itself Therefore, there is little possibility that the filter will overheat. Therefore, when the amount of particulate matter deposited on the filter is small, compared to when the amount of particulate matter deposited on the filter is large, it is within the operating state range of the internal combustion engine immediately before entering the deceleration operation state. Thus, the range in which the excessive temperature rise of the filter is not caused even when the EGR full-opening control is performed is expanded to a range on the higher load high rotation speed side.
そこで、前記EGR全開制御が実行される前に、前記フィルタに堆積された粒子状物質の量を仮に推定するPM堆積量仮推定手段を備え、前記PM堆積量仮推定手段によって仮に推定された粒子状物質の堆積量が所定量以下である場合、前記所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲を、より高負荷側および/またはより高回転数側に拡大する。このことにより、前記フィルタに堆積された粒子状物質の量に応じて、EGR全開制御が実施される運転状態の範囲を拡大することができる。結果として、本発明における、PM堆積量推定手段による粒子状物質の堆積量の推定精度を全体として向上させることができる。 Therefore, before the execution of the EGR full-opening control, there is provided PM deposition amount temporary estimation means for temporarily estimating the amount of particulate matter deposited on the filter, and the particles temporarily estimated by the PM deposition amount temporary estimation means When the amount of deposits of the particulate matter is less than or equal to a predetermined amount, the range below the predetermined medium-load medium rotation speed range is expanded to a higher load side and / or a higher rotation speed side. Thereby, the range of the operation state in which the EGR full-open control is performed can be expanded according to the amount of the particulate matter deposited on the filter. As a result, the estimation accuracy of the particulate matter deposition amount by the PM deposition amount estimation means in the present invention can be improved as a whole.
ここで、前記PM堆積量仮推定手段は、フィルタの上流側及び下流側の排気圧の差圧などから、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する従来技術によるものであってもよいし、本発明におけるPM堆積量推定手段によって以前に推定されたフィルタにおける粒子状物質の堆積量をそのまま利用するものでもよい。あるいは、本発明におけるPM堆積量推定手段によって以前に推定されたフィルタにおける粒子状物質の堆積量に対し、それ以降のフィルタ再生処理時間に応じた減算を行うものでもよい。 Here, the PM accumulated amount temporary estimation means may be based on a conventional technique for estimating the accumulated amount of particulate matter in the filter from the differential pressure between the exhaust pressure upstream and downstream of the filter, The particulate matter deposition amount in the filter previously estimated by the PM deposition amount estimation means in the present invention may be used as it is. Or you may perform the subtraction according to the filter regeneration process time after that with respect to the accumulation amount of the particulate matter in the filter estimated previously by the PM accumulation amount estimation means in this invention.
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。 The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.
本発明にあっては、フィルタの再生処理中において、フィルタ内に堆積された粒子状物質の残量を正確に検出することができる。 In the present invention, the remaining amount of particulate matter deposited in the filter can be accurately detected during the regeneration process of the filter.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関とその排気浄化システムの概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する多気筒ディーゼル機関である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its exhaust purification system according to the present embodiment. An
内燃機関1は、各気筒2の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。各燃料噴射弁3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレール)4と接続されている
。そして、コモンレール4は、燃料供給管5を介して燃料ポンプ6と連通している。
The
また、内燃機関1には、吸気枝管8が接続されており、この吸気枝管8の上流側は、さらに吸気通路9と接続されている。この吸気通路9には、吸気通路9を通過して内燃機関1に流入する吸入空気量を制御する吸気絞り弁10が備えられている。前記吸気絞り弁10には、ステッパモータ等で構成されて該吸気絞り弁10を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ14が取り付けられている。
An
また、吸気通路9のさらに上流側には、遠心過給機(ターボチャージャ)15のコンプレッサハウジング15aと、該コンプレッサハウジング15a内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ16とが取り付けられている。また、吸気通路9のさらに上流には、吸気通路9内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ37が備えられている。
Further, on the further upstream side of the
一方、内燃機関1には、排気枝管18が接続され、この排気枝管18は、前記遠心過給機15のタービンハウジング15bと接続されている。また、該タービンハウジング15bは、排気通路19と接続されている。この排気通路19には、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
On the other hand, an
また、排気通路19の途中には、排気ガス中の粒子状物質(例えば、煤)を捕集するフィルタ20が配置されている。
A
このフィルタ20としては、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタや、白金(Pt)に代表される酸化触媒を担持したフィルタ、酸化触媒とカリウム(K)やセシウム(Cs)などに代表されるNOx吸蔵剤とが担持されたフィルタを例示することができる。
Examples of the
フィルタ20より上流の排気管19には、フィルタ20に対する上流を流れる排気の圧力に対応した電気信号を出力する上流側排気圧センサ28が取り付けられている。また、フィルタ20より下流の排気管19には、該排気管19内を流れる排気ガスの温度に対応した電気信号を出力する排気温センサ23及び、フィルタ20に対する下流を流れる排気の圧力に対応した電気信号を出力する下流側排気圧センサ29が取り付けられている。
An upstream
また、内燃機関1には、該内燃機関1の排気系を流れる排気ガスの一部を吸気系へ再循環させる排気再循環装置40が設けられている。排気再循環装置40は、排気枝管18から吸気枝管8の集合部に至るよう形成されたEGR通路25と、電磁弁等からなり印加電圧の大きさに応じてEGR通路25内を流れるEGRガスの流量を調整するEGR弁26と、EGR弁26より上流のEGR通路25に設けられ該EGR通路25を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ27とを備えている。
Further, the
このように構成された排気再循環装置40では、EGR弁26が開弁されると、排気枝管18内を流れる排気ガスの一部が、前記EGR通路25を通り、EGRクーラ27によって冷却され、吸気支管8の集合部へ流入する。吸気支管8へ流入したEGRガスは、吸気枝管8の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒2の燃焼室へ分配される。
In the exhaust
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(ECU:Electronic Control Unit)35が併設されている。このECU35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の運転状態等を制御するユニットである。
The
ECU35には、前述の上流側排気圧センサ28、下流側排気圧センサ29、排気温センサ23、エアフローメータ37等の他、アクセルポジションセンサ33が電気配線を介して接続され出力信号がECU35に入力されるようになっている。このアクセルポジションセンサ33は、運転者が操作するアクセルぺダル32の動きと連動するアクセル開度に対応した信号を出力する。一方、ECU35には、燃料噴射弁3の他、吸気絞り弁10、EGR弁26等が電気配線を介して接続され、ECU35によって制御されるようになっている。
In addition to the above-described upstream
また、ECU35には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述する、本発明における粒子状物質堆積量推定ルーチンも、ECU35のROMに記憶されているプログラムの一つである。
The
次に、図2を用いて、本実施例において、粒子状物質の堆積量を推定する原理について説明する。図2は、内燃機関1が減速運転状態になったときに、フィルタ20における粒子状物質の堆積量が多い場合と少ない場合のそれぞれについて、吸入空気量の変化量及び、フィルタ温度の変化量の関係を示した図である。
Next, the principle of estimating the amount of particulate matter deposited in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the amount of change in the intake air amount and the amount of change in the filter temperature when the amount of particulate matter accumulated in the
図2において、(a)及び(b)に示すのは、粒子状物質の堆積量が比較的多い堆積量Paである場合における吸入空気量の変化と、それに伴うフィルタ20の温度変化である。一方、(c)及び(d)に示すのは、粒子状物質の堆積量が比較的少ない堆積量Pbである場合における吸入空気量の変化と、それに伴うフィルタ20の温度変化である。
In FIG. 2, (a) and (b) show the change in the intake air amount and the accompanying change in the temperature of the
ここで、フィルタ20の再生処理中に、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合は、例えば(a)に示すように吸入空気量が減少する。すると、フィルタ20を通過する排気が、フィルタ20から持ち去る熱量、いわゆる持ち去り熱量が減少するために、(b)に示すようにフィルタ20の温度が一旦上昇する。ここで、フィルタ20の再生処理中に、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合、減速運転状態の継続中は再生処理を中断する。そのため、一旦上昇したフィルタ20の温度は、その後下降する。
Here, when the operation state of the
一般的には、粒子状物質のフィルタ20における堆積量が比較的多い場合には、フィルタ20において粒子状物質の酸化により発生する熱量も多いため、吸入空気量の減少量が少ない場合、換言するとフィルタ20からの持ち去り熱量があまり減少しない場合でも、フィルタ20の温度上昇は多くなる筈である。逆に、フィルタ20における粒子状物質の堆積量が少ない場合には、フィルタ20において粒子状物質の酸化により発生する熱量も少ないため、フィルタ20の温度上昇は少なくなる筈である。
Generally, when the amount of particulate matter deposited on the
そこで、本発明においては、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になったときの、吸入空気量の変化及び、フィルタ温度の変化に着目した。例えば、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になったときの、吸入空気量の変化及び、フィルタ温度の変化が図2中の(a)及び(b)のようになった場合と、(c)及び(d)のようになった場合と、を比較した場合、フィルタ温度の変化量はどちらの場合も同等であるが、図2中の(a)と(c)とを比較すると、(a)に示す吸入空気量の変化が(c)に示す吸入空気量の変化より少なくなっている。このような場合には、前者における粒子状物質の堆積量Paが、後者における粒子状物質の堆積量Pbよりも多いと推定できる。
Therefore, in the present invention, attention is paid to the change in the intake air amount and the change in the filter temperature when the operation state of the
また、同様に、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になったときの、吸入空気量の変化及び、フィルタ温度の変化に着目したときに、吸入空気量の変化が同等であるにも拘らず、ある場合はフィルタ20の温度上昇が大きく、他の場合はフィルタ20の温度上昇が小さかったとすると、当然、前者の場合における粒子状物質の堆積量が、後者の場合にお
ける粒子状物質の堆積量よりも多いと推定できる。
Similarly, when attention is paid to the change in the intake air amount and the change in the filter temperature when the operation state of the
図3には、上記の原理を利用した、本実施例における粒子状物質堆積量推定ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、ECU35のROMに記憶されたルーチンであり、内燃機関1におけるフィルタ20の再生処理中、所定期間毎に実行されるルーチンである。
FIG. 3 shows a flowchart of a particulate matter accumulation amount estimation routine in the present embodiment using the above principle. This routine is a routine stored in the ROM of the
本ルーチンが実行されると、まずS101において、フィルタ20の温度が400℃より高いかどうかが判定される。具体的には、排気温センサ23からの出力信号をECU35に取り込むことにより、フィルタ20の温度を推定し、推定された温度が400℃と比較される。ここで、フィルタ20の温度が400℃以下であれば、粒子状物質がフィルタ20において酸化反応を起しづらいので、本発明における粒子状物質の堆積量の推定が困難となる。従って、S101においてフィルタ20の温度が400℃以下と判定された場合には、本ルーチンを終了する。一方、400℃より高いと判定された場合には、S102に進む。
When this routine is executed, first, in S101, it is determined whether or not the temperature of the
S102においては、内燃機関1の運転状態が減速運転状態かどうかについて判定される。具体的にはアクセルポジションセンサ33の出力信号がECU35に読み込まれ、その出力値が所定値より小さいかどうかで判定される。また、この判定には、補助的に、図示しないクランクポジションセンサからの信号から得られる機関回転数を用いてもよい。ここで減速運転状態でないと判定された場合には、本実施例における粒子状物質の堆積量推定を実施することができないので、一旦本ルーチンを終了する。
In S102, it is determined whether or not the operation state of the
一方、S102において、内燃機関1の減速運転状態であると判定された場合には、S103に進む。S103においては、内燃機関1が減速運転状態になる直前の運転状態が所定の低負荷低回転数範囲に属していたかどうかが判定される。
On the other hand, if it is determined in S102 that the
ここで、上述の所定の低負荷低回転数範囲について図4を用いて説明する。図4は、横軸に機関回転数、縦軸にトルクをとったグラフであり、内燃機関1の運転状態を示している。その中における低負荷低回転数側の範囲においては、前述のように、減速運転状態になるときの、吸入空気量の変化が少ないため、フィルタ20の温度上昇も顕著に起こらない。従って、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前にこの範囲に属していた場合には、本実施例における、粒子状物質堆積量の検出精度を確保するのが困難となる。
Here, the predetermined low-load low-speed range described above will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph in which the horizontal axis represents the engine speed and the vertical axis represents torque, and shows the operating state of the
一方、図4における高負荷または高回転数側の範囲においては、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる際の吸入空気量の変化が過度に大きく、フィルタ20における持ち去り熱量が一気に減少してしまい、フィルタ20の過昇温を引き起こすおそれがある。従って、内燃機関1の運転状態が、減速運転状態になる直前に、この範囲に属していた場合には、減速運転状態への移行そのものが禁止される。この場合は例えば、運転者からの減速要求があったときにも、いきなり減速運転状態に移行するのではなく、代りに、内燃機関への燃料供給が停止されるが吸入空気量は絞らない制御等が行われる。結果として、本実施例における粒子状物質の堆積量の推定が行われるのは、内燃機関1の運転状態が、減速運転状態になる直前に、図4における斜線が施された範囲に属している場合である。
On the other hand, in the range on the high load or high speed side in FIG. 4, the change in the intake air amount when the operation state of the
次に図3の説明に戻る。図3におけるS103で、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前の運転状態が、図4で説明した低負荷低回転数範囲に属していると判定された場合には、前述のように、本実施例における粒子状物質堆積量の推定は困難と判断されるので、本ルーチンを一旦終了する。一方、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前の運転状態が、前述の低負荷低回転数範囲に属していなかったと判定された場合には、本実施例における粒子状物質の堆積量の推定を行うべく、S104に進む。
Next, the description returns to FIG. When it is determined in S103 in FIG. 3 that the operation state immediately before the operation state of the
S104においては、EGR弁26の開度を全開状態にすることにより前記再循環させる排気の量を増加させるEGR全開制御を実施する。この制御によって、フィルタ20を通過する排気を減少させるとともに、排気温度の低下を抑制できるので、フィルタ20の温度変化をより顕著にすることができる。
In S104, EGR full-opening control is performed to increase the amount of exhaust gas to be recirculated by opening the
次にS105に進み、吸入空気量の変化ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTが取得される。具体的には、エアフローメータ37の出力信号及び、排気温センサ23の出力信号がECU35に取り込まれることによって取得される。特に、本実施例においては、エアフローメータ37の出力信号及び、排気温センサ23の出力信号を微小なサンプリングタイム毎に取得し、両方の信号の変化が略0(微分値が0)になったときの、それぞれの出力信号の値と、今回の本ルーチンの実行以前に本ルーチンが実行された際に、最後にS102において内燃機関1の運転状態が減速運転状態ではないと判断された場合におけるそれぞれの出力信号の値との差から、ΔGa及び、ΔTが求められる。
Next, the process proceeds to S105, where the change ΔGa in the intake air amount and the temperature change ΔT of the
換言すると、S105においては、吸入空気量の変化及び、フィルタ20の温度の変化が収束するまで待ち、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる前の値との差を検出することによって、ΔGa及び、ΔTが求められる。
In other words, in S105, it waits until the change in the intake air amount and the change in the temperature of the
次に、S106に進み、フィルタ20における粒子状物質の堆積量が推定される。ここで、吸入空気量の変化ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTの値と、フィルタ20における粒子状物質の堆積量との関係が、予め実験的に調査されマップ化されている。そして、S106においては、S105において取得した吸入空気量の変化ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTに対応する、フィルタ20における粒子状物質の堆積量の値が、当該マップから読み出される。
Next, proceeding to S106, the amount of particulate matter deposited on the
さらに本ルーチンでは、S107に進み、本ルーチン終了以降にフィルタ20の再生処理が行われた場合の、フィルタ再生時間が決定される。すなわち、本ルーチンが実行されているのは、フィルタ20の再生処理中に、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合であり、本ルーチンが実行されている間はフィルタ20の再生処理は中断されている。従ってこれ以降、内燃機関1の運転状態が減速運転状態でなくなった場合には、フィルタ20の再生処理が再開される。
Further, in this routine, the process proceeds to S107, and the filter regeneration time when the regeneration process of the
そこでS106において、フィルタ20の再生処理を再開させた場合の、残りのフィルタ再生時間が、推定された粒子状物質の堆積量に基いて決定される。具体的には、フィルタ20における粒子状物質の堆積量の値と、フィルタ再生時間との関係を格納したマップより、フィルタ再生時間の値を読み出すことにより決定される。S106の処理が終わると、本ルーチンを一旦終了する。
Therefore, in S106, the remaining filter regeneration time when the regeneration process of the
以上、説明したとおり、本実施例においては、フィルタ20の再生処理中に内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合に、そのことによる吸入空気量の変化及び、フィルタ20の温度変化の値を取得し、それらの値に基いて、フィルタ20における粒子状物質の堆積量を推定する。これによれば、フィルタ20の温度や、吸入空気量の検出値そのものではなく、フィルタ20の温度及び、吸入空気量の変化量によって、フィルタ20に堆積した粒子状物質の量を推定するので、内燃機関1の状態や、センサ類の性能の影響を抑制でき、より正確に、フィルタ20に堆積した粒子状物質の量を推定することができる。
As described above, in the present embodiment, when the operating state of the
また、本実施例においては、減速運転状態になる直前の内燃機関1の運転状態が、所定の低負荷低回転数範囲に属する場合は、フィルタ20における粒子状物質の堆積量の推定
を禁止している。従って、粒子状物質の堆積量を精度良く推定できる場合にのみ上記の推定を実施するため、推定の精度を向上させることができる。
Further, in this embodiment, when the operation state of the
また、本実施例においては、S106で推定された粒子状物質の堆積量の値を用いて、フィルタ20の再生処理における残りの再生時間を決定している。従って、フィルタ20の再生処理時間をより正確に決定することができる。結果として、フィルタ20の再生処理時間が無駄に長くることにより燃費の悪化を引き起こしたり、フィルタ20の再生処理時間が短か過ぎることによりフィルタ20の再生処理が完全に行われないなどの不具合を抑制できる。
Further, in this embodiment, the remaining regeneration time in the regeneration process of the
また、本実施例においては、吸入空気量の変化ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTを検出する前に、EGR弁の開度を全開にすることによりEGRガスの量を増加させるEGR全開制御を行っている。
Further, in this embodiment, before detecting the change ΔGa in the intake air amount and the temperature change ΔT of the
この制御により、フィルタ20に導入される吸入空気量を大幅に減少させることができ、さらにフィルタ20に導入される排気の温度低下を抑制できる。このことにより、内燃機関の運転状態が減速運転状態になった場合のフィルタの温度変化の幅を大きくすることができる。結果として、本発明における推定の精度を向上させることができる。
By this control, the amount of intake air introduced into the
なお、本実施例において、吸入空気量検出手段は、エアフローメータ37及び、その信号が取り込まれるECU35を含んで構成される。また、フィルタ温度検出手段は、排気温センサ23及び、ECU35を含んで構成される。また、PM堆積量推定手段は、上述の粒子状物質堆積量推定ルーチンを実行するECU35を含んで構成される。
In the present embodiment, the intake air amount detecting means includes an
次に実施例2について説明する。本実施例における内燃機関1のハード構成については、実施例1において説明したものと同じであるので説明は省略する。
Next, Example 2 will be described. Since the hardware configuration of the
本実施例においては、フィルタ20の再生処理中に、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合に、フィルタ20における粒子状物質の堆積量を、単なる吸入空気量の変化量ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTから推定するのではなく、吸入空気量及び、フィルタ20の温度が変化している期間の途中経過にも注目し、吸入空気量の変化を積算した値である積算ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTによって、フィルタ20における粒子状物質の積算量を推定する場合について説明する。
In the present embodiment, during the regeneration process of the
図5を用いて、本実施例において、粒子状物質の堆積量を推定する原理について説明する。図5は、内燃機関1が減速運転状態になったときに、フィルタ20における粒子状物質の堆積量が多い場合と少ない場合のそれぞれについて、吸入空気量の変化量及び、フィルタ温度の変化量の関係を示した図である。この図は、図2において吸入空気量が変化する時点における吸入空気量の変化をより詳細に捉えた図である。
The principle of estimating the amount of particulate matter deposited in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the amount of change in the intake air amount and the amount of change in the filter temperature for each of the cases where the accumulation amount of particulate matter in the
図5において、(a)及び(b)に示すのは、粒子状物質の堆積量が比較的多い堆積量Paである場合における吸入空気量の変化と、それに伴うフィルタ20の温度変化である。一方、(c)及び(d)に示すのは、粒子状物質の堆積量が比較的少ない堆積量Pbである場合における吸入空気量の変化と、それに伴うフィルタ20の温度変化である。
In FIG. 5, (a) and (b) show the change in the intake air amount when the deposition amount Pa of the particulate matter is a relatively large deposition amount, and the accompanying temperature change of the
ここで、フィルタ20の再生処理中に、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合は、例えば(a)に示すように吸入空気量が減少する。ここで詳しくは、吸入空気量は、一瞬にして減少するのではなく、所定期間の間に連続的に減少する。そして、吸入空気量が減少している期間は、吸入空気量が減少した量に対応する温度だけフィルタ20の
温度が上昇する。そして、吸入空気量の変化期間が終了した後は、実施例1で説明したのと同様の理由により、一旦上昇したフィルタ20の温度は、その後下降する。
Here, when the operation state of the
すなわち、厳密には、フィルタ20の温度上昇の幅は、吸入空気量の変化量ΔGaよりも、むしろ、吸入空気量の変化期間における、吸入空気量の変化の積算値と密接に関連している。なお、図5には、この吸入空気量の変化の積算値を斜線を施した領域で示す。
That is, strictly speaking, the range of the temperature rise of the
従って、本実施例のように、吸入空気量の変化期間における、吸入空気量の変化の積算値である積算ΔGaを検出ことで、フィルタ20における粒子状物質の堆積量の推定精度を向上させることができる。
Therefore, as in this embodiment, by detecting the integrated ΔGa that is the integrated value of the change in the intake air amount during the change period of the intake air amount, the estimation accuracy of the accumulation amount of the particulate matter in the
図6には、本実施例における粒子状物質堆積量推定ルーチンを示す。本ルーチンにおける、図3との相違点は、S105の処理に代って、積算ΔGa及び、ΔTを取得するS201の処理が実行されることである。他の処理については、図3に示した実施例1と同様であるのでここでは説明を割愛する。 FIG. 6 shows a particulate matter accumulation amount estimation routine in the present embodiment. The difference from FIG. 3 in this routine is that the process of S201 for obtaining the integrated ΔGa and ΔT is executed instead of the process of S105. Other processing is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
S201においては、実施例1におけるS105と同様、エアフローメータ37の出力信号の変化を微小なサンプリングタイム毎に取得し、前記微小なサンプリングタイム毎におけるエアフローメータ37の出力信号の値と、今回の本ルーチンの実施以前に本ルーチンが実行された際に、S102において内燃機関1の運転状態が減速運転状態ではないと最後に判断された場合におけるエアフローメータ37の出力信号の値との差を検出する。
In S201, as in S105 in the first embodiment, the change in the output signal of the
さらに、本実施例においては本ルーチンの実行の度に、上記検出値を前回の本ルーチンの実行時において検出された同検出値に加算することにより積算する。そして、エアフローメータ37の出力信号の変化が略0(微分値が0)になったときの、前記積算値を、積算ΔGaとする。なお、ΔTの取得方法はS105と同様である。積算ΔGa及び、ΔTの値が確定したところで、S201の処理を終了し、S202に進む。
Further, in this embodiment, each time this routine is executed, the detected value is added up to the same detected value detected at the previous execution of this routine. Then, the integrated value when the change in the output signal of the
S202においては、フィルタ20における粒子状物質の堆積量が推定される。ここでは、吸入空気量変化の積算値である積算ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTの値と、フィルタ20における粒子状物質の堆積量との関係が、予め実験的に調査されマップ化されている。そして、S202においては、S201において取得した吸入空気量変化の積算値である積算ΔGa及び、フィルタ20の温度変化ΔTに対応する、フィルタ20における粒子状物質の堆積量の値が、当該マップから読み出される。
In S202, the amount of particulate matter deposited on the
以上説明したように、本実施例においては、吸入空気量の変化期間における、吸入空気量の変化の積算値である積算ΔGaを取得するので、フィルタ20の温度上昇の幅がより密接に関連しているパラメータを利用して粒子状物室の堆積量を推定できる。その結果、S202において粒子状物質の堆積量の値を読み出すマップの精度自体を向上させることができ、粒子状物質の堆積量の推定精度を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, since the integrated ΔGa that is the integrated value of the change in the intake air amount during the intake air amount change period is acquired, the width of the temperature rise of the
次に実施例3について説明する。本実施例における内燃機関1のハード構成については、実施例1において説明したものと同じであるので説明は省略する。
Next, Example 3 will be described. Since the hardware configuration of the
本実施例においては、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前に、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していた場合にのみ、EGR弁26の開度を全開状態とすることによりEGRガスの量を増加させるEGR全開制御を許可する例について説明する。
In the present embodiment, the opening degree of the
図7には、本実施例における粒子状物質堆積量推定ルーチンを示す。本ルーチンと、図3に示した実施例1との相違点は、S301において、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前に、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していたかどうかを判定し、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していなかった場合、換言すると高負荷高回転数範囲に属していた場合には、S104をスキップすることにより、EGR全開制御を実施せずに、ΔGa及び、ΔTを取得する処理に進むことである。
FIG. 7 shows a particulate matter accumulation amount estimation routine in the present embodiment. The difference between this routine and the first embodiment shown in FIG. 3 is that in S301, immediately before the operating state of the
すなわち、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前に、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していなかった場合は、例えその運転状態が、図4における粒子状物質堆積量推定可能範囲に属していたとしても、EGR全開制御を行うと、フィルタ20が過昇温してしまうおそれがある。これは、そのような高負荷高回転数の範囲では、もともとの排気温度が高く、フィルタ20における粒子状物質の酸化反応が活発であること及び、吸入空気量の減少量が大きいことによる。
In other words, immediately before the operating state of the
従って、本実施例では、S301において、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前に、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していなかったと判定された場合には、S104の処理をスキップしてS105の処理を実行する。こうすることにより、前記EGR全開制御を実施するした際のフィルタ20の過昇温を抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, if it is determined in S301 that the
ここで、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲は、図8におけるEGR全開制御許可範囲1及び、図8における低負荷低回転数範囲からなる範囲を意味する。しかし、図7に示す粒子状物質堆積量推定ルーチンにおいては、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前に、図8における、低負荷低回転数範囲に属していた場合は、S103の処理の後、S301を実行せずに、本ルーチンを終了するようになっている。よって、実質的には、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲は、図8におけるEGR全開制御許可範囲1を意味すると考えられる。
Here, the range equal to or lower than the predetermined middle load mid-speed range means a range including the EGR full-open
次に実施例4について説明する。本実施例における内燃機関1のハード構成については、実施例1において説明したものと同じであるので説明は省略する。
Next, Example 4 will be described. Since the hardware configuration of the
本実施例においては、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前に、所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲に属していた場合のみに、EGR弁26の開度を全開状態とすることによりEGRガスの量を増加させるEGR全開制御を実施する例であって、フィルタ20における粒子状物質の堆積量によって、上記の所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲を変更する例について説明する。
In the present embodiment, the opening degree of the
図9には、本実施例における粒子状物質堆積量推定ルーチンを示す。本ルーチンの実施例3との相違点は、S301の処理の代わりに、S401〜S403の処理が実施される点である。 FIG. 9 shows a particulate matter accumulation amount estimation routine in the present embodiment. The difference of this routine from the third embodiment is that the processing of S401 to S403 is performed instead of the processing of S301.
本ルーチンにおけるS401においては、粒子状物質堆積量の仮推定を行う。具体的には、前回の本ルーチンの実行時に、本ルーチンのS106の処理において推定されたフィルタ20における粒子状物質の堆積量を、ECU35内のRAMから読み出すことにより、仮推定を行う。ここで、この処理を行うECU35は、本実施例におけるPM堆積量仮推定手段を構成する。
In S401 in this routine, a temporary estimation of the particulate matter accumulation amount is performed. Specifically, provisional estimation is performed by reading the accumulated amount of the particulate matter in the
そして、S402に進み、EGR全開制御許可範囲を決定する。具体的には、S401において仮推定されたフィルタ20における粒子状物質の堆積量が所定量より多ければ、EGR全開制御許可範囲は、図8におけるEGR全開制御許可領域1に設定される。仮推
定されたフィルタ20における粒子状物質の堆積量が所定量以下であれば、EGR全開制御許可範囲は、図8におけるEGR全開制御許可範囲2に設定される。
Then, the process proceeds to S402, where an EGR fully open control permission range is determined. Specifically, if the amount of particulate matter accumulated in the
ここで、仮推定されたフィルタ20における粒子状物質の堆積量と比較される所定量は、粒子状物質の堆積量がそれ以下である場合には、内燃機関1が減速運転状態になる直前に、EGR全開制御許可範囲2に属していれば、EGR全開制御許可範囲1に属していなくても、S104においてEGR全開制御を行った場合に、フィルタ20は過昇温しないと判断される堆積量である。
Here, the predetermined amount to be compared with the temporarily estimated amount of particulate matter accumulated in the
S402において、EGR全開制御許可範囲が決定された後に、S403に進み、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になる直前に、S402において決定されたEGR全開制御許可範囲に属していたかどうかが判定される。ここで、EGR全開制御許可範囲に属していなかったと判定された場合には、EGR全開制御を実施するとフィルタ20が過昇温すると判断できるので、S104の処理をスキップして、S105に進む。一方、S403においてEGR全開制御許可領域に属していたと判定された場合には、EGR全開制御を実施してもフィルタ20は過昇温しないと判断されるので、S104において、EGR全開制御を実施した後、S105に進む。
In S402, after the EGR fully open control permission range is determined, the process proceeds to S403, and immediately before the operating state of the
以上、説明したように、本実施例によれば、フィルタ20における粒子状物質の堆積量を仮推定し、その結果によって、EGR全開制御を実施するかどうかを判定する基準となるEGR全開制御許可範囲を変更する。従って、EGR全開制御を実施するかどうかの判断の精度を向上することができる。結果として、EGR全開制御を行うことによってフィルタ20が過昇温してしまう不具合や、EGR全開制御を行うことによってフィルタ20における粒子状物質の堆積量の推定精度を向上できるところを、EGR全開制御を行わず、無駄に推定精度を悪化させる不具合等を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the amount of particulate matter accumulated in the
なお、本実施例においては、S401における、フィルタ20における粒子状物質の堆積量の仮推定の方法として、前回の本ルーチンの実行時に、本ルーチンのS106の処理において推定されたフィルタ20における粒子状物質の堆積量を、ECU35内のRAMから読み出す方法を用いたが、この方法に限定されるものではない。例えば、上流側排気圧センサ28及び下流側排気圧センサ29の出力信号の差から、フィルタ20における排圧の変化を検出する方法、あるいは、前回の本ルーチンの実行時に、本ルーチンのS106の処理において推定されたフィルタ20における粒子状物質の堆積量に対し、それ以降のフィルタ再生処理時間に応じた減算を行うことで、仮推定の精度を高めた方法でもよい。
In this embodiment, as a method for temporarily estimating the accumulation amount of the particulate matter in the
ここで、上記の実施例においては、本発明を多気筒ディーゼル機関に適用した例について説明したが、本発明をガソリン機関に対して適用しても良いことはもちろんである。 Here, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a multi-cylinder diesel engine has been described, but it is needless to say that the present invention may be applied to a gasoline engine.
また、上記の実施例においては、フィルタ20の再生処理中に、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合には、フィルタ20の再生処理を中断することを前提に説明をした。しかし、本発明は、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合に、フィルタ20の再生処理を中断しない排気浄化システムについても適用が可能である。
Further, in the above embodiment, the description has been made on the assumption that the regeneration process of the
例えば、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合には、フィルタ20の再生処理におけるフィルタ20の温度を低下させるようなシステムや、内燃機関1の運転状態が減速運転状態になった場合にも、それまでと同様のフィルタ20の再生処理を継続するシステムに適用した場合には、図2及び、図5において説明したフィルタ温度の変化の様子等は変化すると考えられるが基本的には上記した実施例と同様の効果が得られる。
For example, when the operation state of the
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・コモンレール
5・・・燃料供給管
6・・・燃料ポンプ
8・・・吸気枝管
9・・・吸気通路
10・・・吸気絞り弁
14・・・吸気絞り用アクチュエータ
15・・・遠心過給機
15a・・・コンプレッサハウジング
15b・・・タービンハウジング
16・・・インタークーラ
18・・・排気枝管
19・・・排気通路
20・・・フィルタ
23・・・排気温センサ
25・・・EGR通路
26・・・EGR弁
27・・・EGRクーラ
28・・・上流側排気圧センサ
29・・・下流側排気圧センサ
32・・・アクセルペダル
33・・・アクセルポジションセンサ
35・・・ECU
37・・・エアフローメータ
40・・・排気再循環装置
DESCRIPTION OF
37 ...
Claims (6)
前記内燃機関の排気の温度を上昇させ、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化することにより、該フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段と、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記フィルタ再生手段による再生処理中に、前記内燃機関の運転状態が、該内燃機関への燃料供給が停止されるとともに吸入空気量が絞られて減速する減速運転状態になった場合に、前記内燃機関の運転状態が前記減速運転状態になる前後における、前記吸入空気量検出手段によって検出される前記吸入空気量の変化及び、前記フィルタ温度検出手段によって検出される前記フィルタの温度の変化から、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定するPM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システム。 A filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter in the exhaust of the internal combustion engine;
A filter regeneration means for increasing the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine and oxidizing the particulate matter collected by the filter to regenerate the collection ability of the filter;
An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount sucked into the internal combustion engine;
Filter temperature detecting means for detecting the temperature of the filter;
During the regeneration process by the filter regeneration means, when the operating state of the internal combustion engine is in a decelerating operation state in which the fuel supply to the internal combustion engine is stopped and the intake air amount is reduced to decelerate, the internal combustion engine From the change in the intake air amount detected by the intake air amount detection means and the change in the filter temperature detected by the filter temperature detection means before and after the operating state of the engine becomes the deceleration operation state, PM deposition amount estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:
前記PM堆積量推定手段による粒子状物質の堆積量の推定の前に、前記EGR弁の開度を全開状態として前記再循環させる排気の量を増加させるEGR全開制御を実行することを特徴とする請求項1、2または3に記載の内燃機関の排気浄化システム。 An EGR device that recirculates part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake system of the internal combustion engine and increases or decreases the amount of exhaust gas to be recirculated by increasing or decreasing the opening of an EGR valve;
Before the estimation of the particulate matter deposition amount by the PM deposition amount estimation means, EGR full-opening control for increasing the amount of exhaust gas to be recirculated is performed with the opening of the EGR valve being fully opened. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3.
前記PM堆積量仮推定手段によって仮に推定された粒子状物質の堆積量が所定量以下である場合、前記所定の中負荷中回転数範囲以下の範囲を、より高負荷側および/またはより高回転数側に拡大することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化システム。 PM accumulated amount temporary estimation means for temporarily estimating the amount of particulate matter deposited on the filter before the EGR fully open control is executed,
When the particulate matter deposition amount temporarily estimated by the PM deposition amount provisional estimation means is less than or equal to a predetermined amount, a range that is less than or equal to the predetermined medium load / medium rotation speed range is set to a higher load side and / or higher rotation speed. 6. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the exhaust gas purification system is expanded to several sides.
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