JP2005240683A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Yasutaka Ishibashi
康隆 石橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine for accurately determining a regenerating time for a filter. <P>SOLUTION: Surges are detected during deceleration (S1), and whether the surges occur or not is determined (S2). When the surges occur, a counter is incremented (S3), and when the frequency of the surges exceeds a predetermined value, the filter is regenerated (S4, S5). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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

特許文献１には、ディーゼル機関の排気通路にてパティキュレートを捕集するフィルタと、このフィルタの前後差圧（圧力損失）を検出する差圧センサとを備え、差圧センサの出力が所定値以上になった時をフィルタ再生時期と判定し、この時期にパティキュレートを燃焼させてフィルタの再生を行う排気浄化装置が記載されている。
特開平７−１５０９２９号公報 Patent Document 1 includes a filter that collects particulates in an exhaust passage of a diesel engine, and a differential pressure sensor that detects a differential pressure (pressure loss) across the filter, and an output of the differential pressure sensor is a predetermined value. An exhaust emission control device is described in which it is determined that the filter regeneration time is reached and the filter is regenerated by burning particulates at this time.
JP 7-150929 A

しかしながら、差圧センサが故障した場合には差圧が検出できなくなり、フィルタ再生時期の判定に誤りが生じるおそれがある。
本発明は、このような問題に着目してなされたもので、フィルタの再生時期を正確に判定することを目的とする。 However, if the differential pressure sensor fails, the differential pressure cannot be detected, and an error may occur in the determination of the filter regeneration time.
The present invention has been made paying attention to such a problem, and an object thereof is to accurately determine the regeneration time of a filter.

そのため本発明では、過給機のサージを検出し、この検出結果に基づいてフィルタを再生させる時期を判定し、この判定結果に応じてフィルタを再生する。
また本発明では、フィルタの前後差圧に基づいてパティキュレートの捕集量（ＰＭ堆積量）を検出し、サージ検出またはパティキュレート捕集量の少なくとも一方に基づいてフィルタを再生させる時期を判定し、この判定結果に応じてフィルタを再生する。 Therefore, in the present invention, a surge of the turbocharger is detected, the time for regenerating the filter is determined based on the detection result, and the filter is regenerated according to the determination result.
In the present invention, the particulate collection amount (PM accumulation amount) is detected based on the differential pressure across the filter, and the timing for regenerating the filter is determined based on at least one of surge detection and particulate collection amount. The filter is regenerated according to the determination result.

本発明によれば、フィルタのパティキュレート捕集量が増加すると、フィルタが目詰まりを起こすことにより排気流量が減少し、過給機の使用状態がサージ領域に入ることでサージが発生することとなるため、サージの検出結果に基づいてフィルタ再生時期を判定することで、差圧センサ（排気圧力センサ）を用いないでもフィルタ再生時期を正確に判定できるという効果を有する。   According to the present invention, when the particulate collection amount of the filter increases, the exhaust flow rate decreases due to clogging of the filter, and a surge occurs due to the usage state of the turbocharger entering the surge region. Therefore, by determining the filter regeneration time based on the detection result of the surge, the filter regeneration time can be accurately determined without using a differential pressure sensor (exhaust pressure sensor).

また本発明によれば、差圧センサを用いた場合において、差圧センサが故障しても、サージ検出に基づいてフィルタ再生時期が正確に判定できるという効果がある。   Further, according to the present invention, when the differential pressure sensor is used, there is an effect that the filter regeneration timing can be accurately determined based on the surge detection even if the differential pressure sensor breaks down.

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。
内燃機関１（ディーゼルエンジン）の吸気系では、吸気通路２の上流側にターボ型過給機３の吸気コンプレッサ３ａが設けられており、コンプレッサ３ａの上流側に吸入空気量Ｑａを検出するエアフロメータ４、及び電動式の吸気絞り弁５が配置されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
In the intake system of the internal combustion engine 1 (diesel engine), an intake compressor 3a of the turbocharger 3 is provided on the upstream side of the intake passage 2, and an air flow meter that detects the intake air amount Qa on the upstream side of the compressor 3a. 4 and an electric intake throttle valve 5 are arranged.

過給機３は、排気通路１３に配置されたタービン３ｂを備え、このタービン３ｂによりコンプレッサ３ａを駆動することで、エンジン１が吸入する空気を過給する。
吸気通路２で過給された空気は、吸気バルブ８を介して燃焼室６（シリンダ１０）内に導入される。燃焼室６の上部には、燃料噴射弁７が燃焼室６内に直接燃料を噴射可能に配設されている。燃焼室６の下部には、シリンダ１０を往復運動するピストン１１が配置されている。そして、燃焼室６内での自着火により燃焼が行われる。 The supercharger 3 includes a turbine 3b disposed in the exhaust passage 13, and the compressor 3a is driven by the turbine 3b to supercharge the air taken in by the engine 1.
The air supercharged in the intake passage 2 is introduced into the combustion chamber 6 (cylinder 10) through the intake valve 8. A fuel injection valve 7 is disposed above the combustion chamber 6 so that fuel can be directly injected into the combustion chamber 6. A piston 11 that reciprocates the cylinder 10 is disposed below the combustion chamber 6. Combustion is performed by self-ignition in the combustion chamber 6.

燃焼後は、排気バルブ９を介して、排気系（排気通路１３）に排気が排出される。
排気系では、エンジン１からの排気ガスが過給機３のタービン３ｂを経由してフィルタ１４へ流入する。
フィルタ１４は、排気ガス中のパティキュレート（排気微粒子）を捕集する。
エンジン１の運転状態は、各種センサにより検出される。例えば、アクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出する手段としてのアクセルペダル開度センサ２１が設けられる。 After combustion, exhaust is discharged to the exhaust system (exhaust passage 13) through the exhaust valve 9.
In the exhaust system, the exhaust gas from the engine 1 flows into the filter 14 via the turbine 3 b of the supercharger 3.
The filter 14 collects particulates (exhaust particulates) in the exhaust gas.
The operating state of the engine 1 is detected by various sensors. For example, an accelerator pedal opening sensor 21 is provided as means for detecting the opening (depression amount) of the accelerator pedal.

エンジン制御装置３０（ＥＣＵ）には各種信号が入力され、入力信号に基づいて所定の演算を行い、エンジン１の運転状態を制御する。例えば、エンジン制御装置３０は、燃料噴射装置１５に制御信号を送ることにより燃料噴射弁７の燃料噴射量Ｑｆ及び燃料噴射時期を制御する。または吸気絞り弁５による吸気絞りを制御する。
エンジン制御装置３０は、サージ検出手段３１、再生時期判定手段３２及び再生手段３３を含んで構成され、サージ検出結果に応じてフィルタ１４の再生時期を適切に判定してフィルタ再生処理を行う。 Various signals are input to the engine control device 30 (ECU), and a predetermined calculation is performed based on the input signals to control the operating state of the engine 1. For example, the engine control device 30 controls the fuel injection amount Qf and the fuel injection timing of the fuel injection valve 7 by sending a control signal to the fuel injection device 15. Alternatively, the intake throttle by the intake throttle valve 5 is controlled.
The engine control device 30 includes a surge detection means 31, a regeneration time determination means 32, and a regeneration means 33, and appropriately determines the regeneration time of the filter 14 according to the surge detection result to perform filter regeneration processing.

ここでサージとは、吸気通路２とターボ型の過給機３とを含めた系が一種の自励振動を起こし、特有の周期で圧力及びガス量が変動する現象をいう。図２は、排気流量と過給機３のタービン３ｂ前後の圧力比とにおいてサージの発生する領域を示す図である。図３は、減速時におけるサージの発生を示す図である。
フィルタ１４にパティキュレート捕集量が多くなってくると（フィルタ１４が目詰まりしてくると）、図２に示すように、排気流量が少なくなることにより、過給機３の運転状態がサージを発生させる領域に入る。そして、図３に示すように、サージが起きている状態では、一時的に吸入空気量Ｑａが増加する。 Here, the surge refers to a phenomenon in which the system including the intake passage 2 and the turbo-type supercharger 3 causes a kind of self-excited vibration, and the pressure and the gas amount fluctuate with a specific period. FIG. 2 is a diagram showing a region where a surge occurs in the exhaust gas flow rate and the pressure ratio before and after the turbine 3 b of the supercharger 3. FIG. 3 is a diagram illustrating the occurrence of a surge during deceleration.
When the amount of particulate collection in the filter 14 increases (when the filter 14 becomes clogged), the exhaust flow rate decreases, causing the operating state of the supercharger 3 to surge as shown in FIG. Enter the area to generate. As shown in FIG. 3, the intake air amount Qa temporarily increases in a state where a surge occurs.

そこで本実施形態では、サージを検出するために減速時の吸入空気量Ｑａの動きを監視し、これに基づいてフィルタ再生時期を正確に判定することとしている。
次に、サージを検出してフィルタを再生する処理について図４を用いて説明する。
ステップ１（図では「Ｓ１」と示す。以下同様）では、サージ検出をする。これがサージ検出手段に相当する。この詳細は後述するサージ検出フロー（図５〜図７）において説明するが、サージを検出した場合にはサージ検出フラグＦを立てる（Ｆ＝１とする）。 Therefore, in this embodiment, in order to detect a surge, the movement of the intake air amount Qa during deceleration is monitored, and the filter regeneration timing is accurately determined based on this.
Next, processing for detecting a surge and regenerating a filter will be described with reference to FIG.
In step 1 (shown as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), surge detection is performed. This corresponds to the surge detection means. This will be described in detail in a surge detection flow (FIGS. 5 to 7) described later. When a surge is detected, a surge detection flag F is set (F = 1).

ステップ２では、サージが発生しているか否かを判定する。これはサージ検出フラグＦが１であるか否かを判定する。サージ検出フラグＦが１である場合には、サージ発生と判定してステップ３へ進む。一方、サージ検出フラグＦが０である場合には、処理を終了する。
ステップ３では、カウンタインクリメントを行う。カウンタのインクリメントは、現在のサージ発生回数に１を加算することにより行う。 In step 2, it is determined whether or not a surge has occurred. This determines whether or not the surge detection flag F is 1. If the surge detection flag F is 1, it is determined that a surge has occurred and the process proceeds to step 3. On the other hand, when the surge detection flag F is 0, the process is terminated.
In step 3, the counter is incremented. The counter is incremented by adding 1 to the current number of surge occurrences.

ステップ４では、サージ発生回数が所定値を超えているか否かを判定する。所定値を越えている場合には、ステップ５へ進む。一方、所定値以下である場合には、処理を終了する。この所定値は、フィルタ１４の状態（パティキュレート捕集量）に応じて定められ、例えば０であってもよい。
ステップ５では、フィルタ再生処理を行う。フィルタ１４の再生は、燃料噴射装置１５の燃料噴射量Ｑｆの増加または燃料噴射時期をリタード側にする、または吸気絞り弁５の開度を減少することで空燃比をリッチ化させることにより行う。これにより排気温度が上昇してフィルタ１４が加熱されるため、フィルタ１４に堆積したパティキュレートが燃焼し、フィルタ１４の再生が行われる。 In step 4, it is determined whether or not the number of surge occurrences exceeds a predetermined value. If it exceeds the predetermined value, the process proceeds to Step 5. On the other hand, if it is equal to or less than the predetermined value, the process is terminated. This predetermined value is determined according to the state of the filter 14 (particulate collection amount), and may be 0, for example.
In step 5, filter regeneration processing is performed. The regeneration of the filter 14 is performed by increasing the fuel injection amount Qf of the fuel injection device 15 or setting the fuel injection timing to the retard side, or reducing the opening of the intake throttle valve 5 to enrich the air-fuel ratio. As a result, the exhaust temperature rises and the filter 14 is heated, so that the particulates deposited on the filter 14 are burned and the filter 14 is regenerated.

ステップ６では、カウンタをリセットする。
次に、ステップ１にて行われるサージ検出判定処理について図５〜図７を用いて説明する。なお図３に示すように、サージは、燃料噴射量Ｑｆ、アクセルペダル開度Ａｃｃ、及び吸入空気量Ｑａが減少する減速時において、吸入空気量Ｑａが瞬時に増加する場合に検出できる。 In step 6, the counter is reset.
Next, the surge detection determination process performed in step 1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the surge can be detected when the intake air amount Qa increases instantaneously at the time of deceleration when the fuel injection amount Qf, the accelerator pedal opening Acc, and the intake air amount Qa decrease.

図５は、アクセルペダル開度Ａｃｃ及び吸入空気量Ｑａに基づいてサージを検出するフローである。
ステップ１１では、アクセルペダル開度センサ２１の出力に基づいて算出する現在のアクセルペダル開度Ａｃｃ（ｎ）と前回値Ａｃｃ（ｎ−１）との差が所定値（０または負の値）未満であるか否かを判定する。この差が所定値未満（Ａｃｃ（ｎ）−Ａｃｃ（ｎ−１）＜所定値）である場合には、ステップ１２へ進む。これにより減速時であることを判定する。一方、所定値以上（Ａｃｃ（ｎ）−Ａｃｃ（ｎ−１）≧所定値）である場合には、サージなしとしてステップ１４にてサージ検出フラグＦを０にする（Ｆ＝０）。 FIG. 5 is a flow for detecting a surge based on the accelerator pedal opening Acc and the intake air amount Qa.
In step 11, the difference between the current accelerator pedal opening Acc (n) calculated based on the output of the accelerator pedal opening sensor 21 and the previous value Acc (n-1) is less than a predetermined value (0 or a negative value). It is determined whether or not. If this difference is less than the predetermined value (Acc (n) −Acc (n−1) <predetermined value), the process proceeds to step 12. Thus, it is determined that the vehicle is decelerating. On the other hand, if it is equal to or greater than the predetermined value (Acc (n) −Acc (n−1) ≧ predetermined value), the surge detection flag F is set to 0 (F = 0) in step 14 as no surge.

ステップ１２では、エアフロメータ４の出力に基づいて算出する現在の吸入空気量Ｑａ（ｎ）と前回値Ｑａ（ｎ−１）との差が所定値（０または正の値）を越えているか否かを判定する。この差が所定値を越えている（Ｑａ（ｎ）−Ｑａ（ｎ−１）＞所定値）場合には、ステップ１３へ進む。一方、差が所定値以下（Ｑａ（ｎ）−Ｑａ（ｎ−１）≦所定値）である場合には、サージなしとしてステップ１４にてサージ検出フラグＦを０にする（Ｆ＝０）。   In step 12, whether or not the difference between the current intake air amount Qa (n) calculated based on the output of the air flow meter 4 and the previous value Qa (n-1) exceeds a predetermined value (0 or a positive value). Determine whether. If this difference exceeds a predetermined value (Qa (n) −Qa (n−1)> predetermined value), the process proceeds to step 13. On the other hand, if the difference is less than or equal to a predetermined value (Qa (n) −Qa (n−1) ≦ predetermined value), no surge is detected and the surge detection flag F is set to 0 (F = 0) in step 14.

ステップ１３では、サージを検出する。これによりアクセルペダル開度Ａｃｃが減少している減速時において吸入空気量Ｑａが増加しているときにサージが発生しているとすることができる。サージを検出したときにサージ検出フラグＦを立てる（Ｆ＝１）。
また図６は、燃料噴射量Ｑｆ及び吸入空気量Ｑａに基づいてサージを検出するフローである。 In step 13, a surge is detected. As a result, it can be assumed that a surge has occurred when the intake air amount Qa is increasing during deceleration when the accelerator pedal opening degree Acc is decreasing. When a surge is detected, a surge detection flag F is set (F = 1).
FIG. 6 is a flow for detecting a surge based on the fuel injection amount Qf and the intake air amount Qa.

ステップ１５では、燃料噴射量の現在の値Ｑｆ（ｎ）と前回値Ｑｆ（ｎ−１）との差が所定値（０または負の値）未満であるか否かを判定する。この差が所定値未満（Ｑｆ（ｎ）−Ｑｆ（ｎ−１）＜所定値）である場合には、ステップ１２へ進む。これにより減速時であることを判定する。一方、所定値以上（Ｑｆ（ｎ）−Ｑｆ（ｎ−１）≧所定値）である場合には、サージなしとしてステップ１４にてサージ検出フラグＦを０にする（Ｆ＝０）。   In step 15, it is determined whether the difference between the current value Qf (n) of the fuel injection amount and the previous value Qf (n-1) is less than a predetermined value (0 or a negative value). If this difference is less than the predetermined value (Qf (n) −Qf (n−1) <predetermined value), the process proceeds to step 12. Thus, it is determined that the vehicle is decelerating. On the other hand, if the value is equal to or greater than the predetermined value (Qf (n) −Qf (n−1) ≧ predetermined value), the surge detection flag F is set to 0 (F = 0) in step 14 because there is no surge.

ステップ１２では、現在の吸入空気量Ｑａ（ｎ）と前回値Ｑａ（ｎ−１）との差が所定値（０または負の値）を越えているか否かを判定する。この差が所定値を越えている（Ｑａ（ｎ）−Ｑａ（ｎ−１）＞所定値）場合には、ステップ１３へ進む。一方、差が所定値以下（Ｑａ（ｎ）−Ｑａ（ｎ−１）≦所定値）である場合には、サージなしとしてステップ１４にてサージ検出フラグＦを０にする（Ｆ＝０）。   In step 12, it is determined whether or not the difference between the current intake air amount Qa (n) and the previous value Qa (n-1) exceeds a predetermined value (0 or a negative value). If this difference exceeds a predetermined value (Qa (n) −Qa (n−1)> predetermined value), the process proceeds to step 13. On the other hand, if the difference is less than or equal to a predetermined value (Qa (n) −Qa (n−1) ≦ predetermined value), no surge is detected and the surge detection flag F is set to 0 (F = 0) in step 14.

ステップ１３では、サージを検出する。これにより燃料噴射量Ｑｆが減少している減速時において吸入空気量Ｑａが増加しているときにサージが発生しているとすることができる。ここではサージを検出したときにサージ検出フラグＦを立てる（Ｆ＝１）。
また図７は、吸気絞りの実施時において吸入空気量Ｑａに基づいてサージを検出するフローである。 In step 13, a surge is detected. As a result, it can be assumed that a surge has occurred when the intake air amount Qa is increasing during deceleration when the fuel injection amount Qf is decreasing. Here, when a surge is detected, a surge detection flag F is set (F = 1).
FIG. 7 is a flow for detecting a surge based on the intake air amount Qa when the intake throttling is performed.

ステップ１６では、吸気絞り弁５が吸気絞りを実施しているか否かを判定する。吸気絞り実施時には、ステップ１２へ進む。一方、吸気絞りが不実施である時には、サージなしとしてステップ１４にてサージ検出フラグＦを０にする（Ｆ＝０）。
ステップ１２では、エアフロメータ４の出力に基づいて算出する現在の吸入空気量Ｑａ（ｎ）と前回値Ｑａ（ｎ−１）との差が所定値（０または正の値）を越えているか否かを判定する。この差が所定値を越えている（Ｑａ（ｎ）−Ｑａ（ｎ−１）＞所定値）場合には、ステップ１３へ進む。一方、差が所定値以下（Ｑａ（ｎ）−Ｑａ（ｎ−１）≦所定値）である場合には、サージなしとしてステップ１４にてサージ検出フラグＦを０にする（Ｆ＝０）。 In step 16, it is determined whether or not the intake throttle valve 5 is performing intake throttling. When the intake throttling is performed, the process proceeds to step 12. On the other hand, when the intake throttling is not performed, it is determined that there is no surge and the surge detection flag F is set to 0 in step 14 (F = 0).
In step 12, whether or not the difference between the current intake air amount Qa (n) calculated based on the output of the air flow meter 4 and the previous value Qa (n-1) exceeds a predetermined value (0 or a positive value). Determine whether. If this difference exceeds a predetermined value (Qa (n) −Qa (n−1)> predetermined value), the process proceeds to step 13. On the other hand, if the difference is less than or equal to a predetermined value (Qa (n) −Qa (n−1) ≦ predetermined value), no surge is detected and the surge detection flag F is set to 0 (F = 0) in step 14.

ステップ１３では、サージを検出する。これにより吸気絞りが実施され且つ吸入空気量Ｑａが増加しているときにサージが発生しているとすることができる。ここではサージを検出したときにサージ検出フラグＦを立てる（Ｆ＝１）。
本実施形態によれば、排気通路１３に配置されたタービン３ｂにより駆動されてエンジン１が吸入する空気を過給する過給機３と、タービン３ｂの下流の排気通路１３でパティキュレートを捕集するフィルタ１４と、を備える過給機付き内燃機関において、過給機３のサージを検出するサージ検出手段（ステップ１）と、サージ検出手段の検出結果に基づいてフィルタ１４を再生させる時期を判定する再生時期判定手段（ステップ２）と、再生時期判定手段の判定結果に応じてパティキュレートを燃焼させてフィルタ１４を再生する再生手段（ステップ５）と、を備える。このため、差圧センサ（排気圧力センサ）を用いないでもフィルタ再生時期を正確に判定できる。 In step 13, a surge is detected. As a result, it can be assumed that a surge has occurred when intake throttling is performed and the intake air amount Qa is increasing. Here, when a surge is detected, a surge detection flag F is set (F = 1).
According to the present embodiment, particulates are collected by the supercharger 3 that is driven by the turbine 3b disposed in the exhaust passage 13 and supercharges the air that the engine 1 takes in, and the exhaust passage 13 downstream of the turbine 3b. In the internal combustion engine with a supercharger comprising the filter 14 for performing the surge detection, the surge detection means (step 1) for detecting the surge of the supercharger 3 and the timing for regenerating the filter 14 based on the detection result of the surge detection means And a regeneration means (step 5) for regenerating the filter 14 by burning the particulates according to the determination result of the regeneration time determination means. For this reason, the filter regeneration time can be accurately determined without using a differential pressure sensor (exhaust pressure sensor).

また本実施形態によれば、サージ発生回数をカウントするカウント手段（ステップ３）を備え、再生時期判定手段は、サージ発生回数が所定回数を超えたときにフィルタ再生時期と判定する（ステップ４〜５）。このため、サージの発生回数に応じてフィルタ再生時期を正確に判定できる。
また本実施形態によれば、サージ検出手段は、アクセルペダル開度Ａｃｃが減少し且つ吸入空気量Ｑａが増加した場合に、サージを検出する（ステップ１１〜ステップ１３）。このため、アクセルペダル開度Ａｃｃ及び吸入空気量Ｑａに基づいてサージの検出ができる。 Further, according to the present embodiment, the counter is provided with counting means (step 3) for counting the number of occurrences of surges, and the regeneration timing determining means determines the filter regeneration timing when the number of surge occurrences exceeds a predetermined number (steps 4 to 4). 5). For this reason, the filter regeneration time can be accurately determined according to the number of occurrences of surge.
Further, according to the present embodiment, the surge detection means detects a surge when the accelerator pedal opening Acc is decreased and the intake air amount Qa is increased (steps 11 to 13). For this reason, a surge can be detected based on the accelerator pedal opening degree Acc and the intake air amount Qa.

また本実施形態によれば、サージ検出手段は、燃料噴射量Ｑｆが減少し且つ吸入空気量Ｑａ増加した場合に、サージを検出する（ステップ１５、ステップ１２〜１３）。このため、燃料噴射量Ｑｆ及び吸入空気量Ｑａに基づいてサージの検出ができる。
また本実施形態によれば、サージ検出手段は、吸気絞りを実施し且つ吸入空気量Ｑａが増加した場合に、サージを検出する（ステップ１６、ステップ１２〜ステップ１３）。このため、吸気絞りを実施して吸入空気量Ｑａが減少している減速時などに吸入空気量Ｑａに基づいてサージの検出ができる。 Further, according to the present embodiment, the surge detection means detects a surge when the fuel injection amount Qf decreases and the intake air amount Qa increases (steps 15 and 12-13). For this reason, a surge can be detected based on the fuel injection amount Qf and the intake air amount Qa.
In addition, according to the present embodiment, the surge detection means detects a surge when the intake throttling is performed and the intake air amount Qa is increased (step 16, step 12 to step 13). For this reason, it is possible to detect a surge based on the intake air amount Qa at the time of deceleration when the intake throttle is performed and the intake air amount Qa is decreasing.

図８は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。
本実施形態では、フィルタ１４の前後差圧（圧力損失）を検知する排圧検知手段として、フィルタ１４の前後の排気通路１３に連通する差圧計測管１６に設けられた差圧センサ１７を用いている。
差圧センサ１７の出力がエンジン制御装置３０に入力される。エンジン制御装置３０には、フィルタ１４のパティキュレート捕集量を検出するパティキュレート捕集量検出手段３４と、差圧センサ１７の故障を判定する故障判定手段３５とが新たに設けられている。そして、エンジン制御装置３０は、サージ検出手段３１またはパティキュレート捕集量検出手段３４の少なくとも一方の検出結果に基づいてフィルタ再生時期を正確に判定する。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, a differential pressure sensor 17 provided in a differential pressure measuring pipe 16 communicating with the exhaust passage 13 before and after the filter 14 is used as exhaust pressure detection means for detecting the differential pressure (pressure loss) before and after the filter 14. ing.
The output of the differential pressure sensor 17 is input to the engine control device 30. The engine control device 30 is newly provided with a particulate collection amount detection means 34 for detecting the particulate collection amount of the filter 14 and a failure determination means 35 for determining a failure of the differential pressure sensor 17. Then, the engine control device 30 accurately determines the filter regeneration timing based on the detection result of at least one of the surge detection means 31 or the particulate collection amount detection means 34.

次に、差圧センサ１７を用いた場合におけるフィルタ再生について図９にて説明する。
ステップ１では、前述と同じくサージを検出する。すなわち、アクセルペダル開度Ａｃｃが減少している減速時において吸入空気量Ｑａが増加しているとき、燃料噴射量Ｑｆが減少している減速時において吸入空気量Ｑａが増加しているとき、または吸気絞りが実施され且つ吸入空気量Ｑａが増加しているときにサージを検出する。 Next, filter regeneration when the differential pressure sensor 17 is used will be described with reference to FIG.
In step 1, a surge is detected as described above. That is, when the intake air amount Qa is increasing during deceleration when the accelerator pedal opening degree Acc is decreasing, when the intake air amount Qa is increasing during deceleration when the fuel injection amount Qf is decreasing, or A surge is detected when intake throttling is performed and the intake air amount Qa is increasing.

ステップ２では、サージが発生しているか否かを判定し、サージ発生と判定した場合にはステップ３へ進む。一方、サージ発生なしと判定した場合には、ステップ２２にてフィルタ再生時期の判定としての第１フラグＦ１を０にして（Ｆ１＝０）、後述するステップ２３へ進む。これによりサージ検出に基づくフィルタ再生時期でないと判定する。
ステップ３〜４では、カウンタインクリメントを行い、サージ発生回数が所定値を超えているか否かを判定する。所定値を越えている場合には、ステップ２１にて第１フラグＦ１を立てて（Ｆ１＝１）、ステップ２３へ進む。これによりサージ検出に基づくフィルタ再生時期であると判定する。 In step 2, it is determined whether or not a surge has occurred. If it is determined that a surge has occurred, the process proceeds to step 3. On the other hand, if it is determined that no surge has occurred, the first flag F1 as the determination of the filter regeneration time is set to 0 (F1 = 0) in step 22, and the process proceeds to step 23 described later. Thus, it is determined that it is not the filter regeneration time based on the surge detection.
In steps 3 to 4, the counter is incremented to determine whether or not the number of surge occurrences exceeds a predetermined value. If it exceeds the predetermined value, the first flag F1 is set at step 21 (F1 = 1), and the process proceeds to step 23. Thereby, it is determined that it is the filter regeneration time based on the surge detection.

ステップ２３では、フィルタ１４のパティキュレート捕集量を検出する。これがパティキュレート捕集量検出手段３４に相当する。パティキュレート捕集量の検出は、差圧センサ１７の出力によるフィルタ前後差圧に基づいて行う。これはフィルタ１４のパティキュレート堆積量が多くなっている場合には、フィルタ１４が目詰まりを起こしてフィルタ上流側の圧力が増加するためである。この性質を利用することでフィルタ１４のパティキュレート捕集量が検出可能となる。   In step 23, the particulate collection amount of the filter 14 is detected. This corresponds to the particulate collection amount detection means 34. The particulate collection amount is detected based on the differential pressure before and after the filter based on the output of the differential pressure sensor 17. This is because when the amount of particulate accumulation on the filter 14 is large, the filter 14 is clogged and the pressure on the upstream side of the filter increases. By utilizing this property, the particulate collection amount of the filter 14 can be detected.

ステップ２４では、フィルタ１４のパティキュレート捕集量（堆積量）が所定値以上であるか否かよりフィルタ再生の要否を判定する。フィルタ１４の再生が必要である場合、すなわちパティキュレート捕集量に基づくフィルタ再生時期であると判定された場合には、ステップ２５にて第２フラグＦ２を立てて（Ｆ２＝１）、ステップ２７へ進む。一方、パティキュレート捕集量に基づくフィルタ再生時期ではないと判定された場合には、ステップ２６にて第２フラグＦ２を０にして（Ｆ２＝０）、ステップ２７へ進む。   In step 24, it is determined whether filter regeneration is necessary or not based on whether the particulate collection amount (deposition amount) of the filter 14 is equal to or greater than a predetermined value. When regeneration of the filter 14 is necessary, that is, when it is determined that it is time to regenerate the filter based on the particulate collection amount, the second flag F2 is set at step 25 (F2 = 1), and step 27 Proceed to On the other hand, if it is determined that it is not the filter regeneration time based on the particulate collection amount, the second flag F2 is set to 0 (F2 = 0) in step 26, and the process proceeds to step 27.

ステップ２７では、差圧センサ１７が故障しているか否かを判定する。この判定は、別ルーチンで差圧センサ１７の出力が上限値または下限値にあったまま変化しない場合などを自己診断しているので、その結果により行う。故障している場合には、ステップ２８へ進む。一方、故障していない場合には、ステップ２９へ進む。
ステップ２８では、第１フラグＦ１が１であるか否かを判定する。第１フラグＦ１が１である場合には、サージ検出手段３１の検出結果に基づくフィルタ再生時期に応じて前述のステップ５と同じ制御によりフィルタ１４の再生を行い、ステップ６にてカウンタをリセットする。一方、第１フラグＦ１が０である場合には、処理を終了する。 In step 27, it is determined whether or not the differential pressure sensor 17 has failed. This determination is made based on the result of self-diagnosis when the output of the differential pressure sensor 17 does not change while remaining at the upper limit value or the lower limit value in another routine. If there is a failure, the process proceeds to step 28. On the other hand, if there is no failure, the process proceeds to step 29.
In step 28, it is determined whether or not the first flag F1 is 1. When the first flag F1 is 1, the filter 14 is regenerated by the same control as the above-described step 5 according to the filter regeneration time based on the detection result of the surge detection means 31, and the counter is reset at step 6. . On the other hand, if the first flag F1 is 0, the process is terminated.

またステップ２７にて、差圧センサ１７が故障していないと判定されてステップ２９に進んだ場合には、第１フラグＦ１と第２フラグＦ２とが一致しているか否かを判定する。フラグＦ１，Ｆ２が一致している場合には、ステップ３０へ進む。一方、フラグＦ１，Ｆ２が一致していない場合には、ステップ３１へ進む。
ステップ３０では、第２フラグＦ２が１であるか否かを判定する。第２フラグＦ２が１である場合には、パティキュレート捕集量検出手段３４の検出結果に基づくフィルタ再生時期に応じて前述のステップ５にてフィルタ再生を行い、ステップ６にてカウンタをリセットする。一方、第２フラグＦ１が０である場合には、処理を終了する。 If it is determined in step 27 that the differential pressure sensor 17 has not failed and the process proceeds to step 29, it is determined whether or not the first flag F1 and the second flag F2 match. If the flags F1 and F2 match, the process proceeds to step 30. On the other hand, if the flags F1 and F2 do not match, the process proceeds to step 31.
In step 30, it is determined whether or not the second flag F2 is 1. When the second flag F2 is 1, the filter regeneration is performed in the above-described step 5 according to the filter regeneration timing based on the detection result of the particulate collection amount detection means 34, and the counter is reset in step 6. . On the other hand, when the second flag F1 is 0, the process is terminated.

またステップ２９にて、フラグＦ１，Ｆ２が一致していないと判定されてステップ３１に進んだ場合には、差圧センサ１７が故障しているものとして、前述のステップ２８へ進み、その後の処理を行う。
本実施形態によれば、排気通路１３に配置されたタービン３ｂにより駆動されてエンジン１が吸入する空気を過給する過給機３と、タービン３ｂの下流の排気通路１３でパティキュレートを捕集するフィルタ１４と、を備える過給機付き内燃機関において、過給機３のサージを検出するサージ検出手段（ステップ１）と、フィルタ１４の前後差圧に基づいてパティキュレートの捕集量を検出するパティキュレート捕集量検出手段（ステップ２３、差圧センサ１７）と、サージ検出またはパティキュレート捕集量の少なくとも一方に基づいてフィルタ１４を再生させる時期を判定する再生時期判定手段（ステップ２８，３０）と、再生時期判定手段の判定結果に応じてパティキュレートを燃焼させてフィルタ１４を再生する再生手段（ステップ５）と、を備える。このため、差圧センサ１７が故障した場合においてもフィルタ再生時期を正確に判定することができる。 If it is determined in step 29 that the flags F1 and F2 do not match and the process proceeds to step 31, it is determined that the differential pressure sensor 17 has failed, the process proceeds to step 28 described above, and the subsequent processing. I do.
According to the present embodiment, particulates are collected by the supercharger 3 that is driven by the turbine 3b disposed in the exhaust passage 13 and supercharges the air that the engine 1 takes in, and the exhaust passage 13 downstream of the turbine 3b. In the internal combustion engine with a supercharger equipped with a filter 14 for detecting the surge, a surge detection means (step 1) for detecting a surge of the supercharger 3 and detecting the amount of particulates collected based on the differential pressure across the filter 14 Particulate collection amount detection means (step 23, differential pressure sensor 17) to be performed, and regeneration time determination means (step 28, which determines the time to regenerate the filter 14 based on at least one of surge detection or particulate collection amount) 30) and regeneration means (step for regenerating the filter 14 by burning the particulates according to the determination result of the regeneration time determination means) ) And it includes a. For this reason, even when the differential pressure sensor 17 fails, the filter regeneration time can be accurately determined.

また本実施形態によれば、パティキュレート捕集量検出手段（ステップ２３、差圧センサ１７）の故障の有無を判定する故障判定手段（ステップ２７）を備え、再生時期判定手段は、故障無しと判定した時にはパティキュレート捕集量検出手段の検出結果に基づいて再生時期を判定する（ステップ３０）一方、故障有りと判定した時にはサージ検出手段（ステップ１）の検出結果に基づいて再生時期を判定する（ステップ２８）。このため、差圧センサ１７に故障がある場合においてもフィルタ再生時期を正確に判定することができる。   In addition, according to the present embodiment, the failure collection means (step 27) for determining whether or not the particulate collection amount detection means (step 23, differential pressure sensor 17) has a failure is provided, and the regeneration timing determination means indicates that there is no failure. When the determination is made, the regeneration timing is determined based on the detection result of the particulate collection amount detection means (step 30), while when it is determined that there is a failure, the regeneration timing is determined based on the detection result of the surge detection means (step 1). (Step 28). For this reason, even when the differential pressure sensor 17 has a failure, the filter regeneration time can be accurately determined.

また本実施形態によれば、サージ検出手段（ステップ１）の検出結果に基づくフィルタ再生時期と、パティキュレート捕集量検出手段（ステップ２３、差圧センサ１７）の検出結果に基づくフィルタ再生時期とを比較する再生時期比較手段（ステップ２９）を備え、再生時期判定手段は、これらのフィルタ再生時期が一致しない場合に、パティキュレート捕集量検出手段の故障を検出し（ステップ３１）、サージ検出手段の検出結果に基づいてフィルタ１４の再生時期を判定する（ステップ２８）。このため、フィルタ再生時期を適切に切り換えることができる。   Further, according to the present embodiment, the filter regeneration time based on the detection result of the surge detection means (step 1), and the filter regeneration time based on the detection result of the particulate collection amount detection means (step 23, differential pressure sensor 17) Regeneration timing comparison means (step 29), and when the filter regeneration times do not match, the regeneration timing determination means detects a failure of the particulate collection amount detection means (step 31), and detects a surge. The regeneration timing of the filter 14 is determined based on the detection result of the means (step 28). For this reason, the filter regeneration time can be switched appropriately.

なお、本実施形態では、サージ検出手段３１の検出結果に基づくフィルタ再生時期（第１フラグＦ１）と、パティキュレート捕集量検出手段３４の検出結果に基づくフィルタ再生時期（第２フラグＦ２）とにより比較して、Ｆ１＝Ｆ２＝１である場合にはサージ検出手段３１の検出結果に基づくフィルタ再生時期により再生を行い、Ｆ１＝１且つＦ２＝０である場合にはサージ検出手段３１の検出結果に基づくフィルタ再生時期により再生を行い、Ｆ１＝０且つＦ２＝１である場合にはパティキュレート捕集量検出手段３４に基づくフィルタ再生時期により再生を行っているが、これに限定されるものではない。   In the present embodiment, the filter regeneration time (first flag F1) based on the detection result of the surge detection means 31 and the filter regeneration time (second flag F2) based on the detection result of the particulate collection amount detection means 34 If F1 = F2 = 1, regeneration is performed at the filter regeneration timing based on the detection result of the surge detection means 31, and if F1 = 1 and F2 = 0, detection by the surge detection means 31 is performed. Regeneration is performed at the filter regeneration time based on the result, and when F1 = 0 and F2 = 1, the regeneration is performed at the filter regeneration time based on the particulate collection amount detection means 34. However, the present invention is not limited to this. is not.

すなわちサージ検出手段３１の検出結果に基づくフィルタ再生時期またはパティキュレート捕集量検出手段３４の検出結果に基づくフィルタ再生時期のいずれか一方が早くフィルタ再生時期であると判定したときに再生を行うようにしてもよい。   That is, regeneration is performed when it is determined that either the filter regeneration time based on the detection result of the surge detection means 31 or the filter regeneration time based on the detection result of the particulate collection amount detection means 34 is the filter regeneration time earlier. It may be.

第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on 1st Embodiment. サージ領域を示す図Diagram showing surge area 減速時におけるサージの発生を示す図Diagram showing the occurrence of surge during deceleration サージに基づくフィルタ再生処理を示すフローFlow showing filter regeneration processing based on surge アクセルペダル開度及び吸入空気量に基づいてサージを検出するフローFlow to detect surge based on accelerator pedal opening and intake air volume 燃料噴射量及び吸入空気量に基づいてサージを検出するフローFlow to detect surge based on fuel injection amount and intake air amount 吸気絞り実施時及び吸入空気量に基づいてサージを検出するフローFlow to detect surge based on intake throttling and intake air volume 第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment. 差圧センサを用いた場合におけるフィルタ再生を示すフローFlow showing filter regeneration when a differential pressure sensor is used

符号の説明Explanation of symbols

１…内燃機関（ディーゼルエンジン）、２…吸気通路、３…過給機、４…エアフロメータ、５…吸気絞り弁、１３…排気通路、１４…フィルタ、１５…燃料噴射量制御装置、１７…差圧センサ、２１…アクセルペダル開度センサ、３０…エンジン制御装置、３１…サージ検出手段、３２…再生時期判定手段、３３…再生手段、３４…パティキュレート捕集量検出手段、３５…故障判定手段   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine (diesel engine), 2 ... Intake passage, 3 ... Supercharger, 4 ... Air flow meter, 5 ... Intake throttle valve, 13 ... Exhaust passage, 14 ... Filter, 15 ... Fuel injection amount control apparatus, 17 ... Differential pressure sensor, 21 ... accelerator pedal opening sensor, 30 ... engine control device, 31 ... surge detection means, 32 ... regeneration timing judgment means, 33 ... regeneration means, 34 ... particulate collection amount detection means, 35 ... failure judgment means

Claims (8)

排気通路に配置されたタービンにより駆動されてエンジンが吸入する空気を過給する過給機と、タービンの下流の排気通路でパティキュレートを捕集するフィルタと、を備える過給機付き内燃機関において、
過給機のサージを検出するサージ検出手段と、
サージ検出手段の検出結果に基づいてフィルタを再生させる時期を判定する再生時期判定手段と、
再生時期判定手段の判定結果に応じてパティキュレートを燃焼させてフィルタを再生する再生手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In a supercharged internal combustion engine comprising: a supercharger that is driven by a turbine disposed in an exhaust passage and supercharges air taken in by an engine; and a filter that collects particulates in an exhaust passage downstream of the turbine. ,
Surge detecting means for detecting a turbocharger surge;
Regeneration time determination means for determining the time to regenerate the filter based on the detection result of the surge detection means;
Regenerating means for regenerating the filter by burning the particulates according to the determination result of the regeneration time determining means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: 排気通路に配置されたタービンにより駆動されてエンジンが吸入する空気を過給する過給機と、タービンの下流の排気通路でパティキュレートを捕集するフィルタと、を備える過給機付き内燃機関において、
過給機のサージを検出するサージ検出手段と、
フィルタの前後差圧に基づいてパティキュレートの捕集量を検出するパティキュレート捕集量検出手段と、
前記サージ検出または前記パティキュレート捕集量の少なくとも一方に基づいてフィルタを再生させる時期を判定する再生時期判定手段と、
再生時期判定手段の判定結果に応じてパティキュレートを燃焼させてフィルタを再生する再生手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In a supercharged internal combustion engine comprising: a supercharger that is driven by a turbine disposed in an exhaust passage and supercharges air taken in by an engine; and a filter that collects particulates in an exhaust passage downstream of the turbine. ,
Surge detecting means for detecting a turbocharger surge;
Particulate collection amount detection means for detecting the amount of particulate collection based on the differential pressure across the filter,
A regeneration time determination means for determining a time to regenerate the filter based on at least one of the surge detection or the particulate collection amount;
Regenerating means for regenerating the filter by burning the particulates according to the determination result of the regeneration time determining means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: 前記パティキュレート捕集量検出手段の故障の有無を判定する故障判定手段を備え、
前記再生時期判定手段は、故障無しと判定した時には前記パティキュレート捕集量検出手段の検出結果に基づいて再生時期を判定する一方、故障有りと判定した時には前記サージ検出手段の検出結果に基づいて再生時期を判定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。 A failure determination means for determining the presence or absence of failure of the particulate collection amount detection means;
The regeneration time determination means determines the regeneration time based on the detection result of the particulate collection amount detection means when it is determined that there is no failure, while based on the detection result of the surge detection means when it is determined that there is a failure. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the regeneration time is determined. 前記サージ検出手段の検出結果に基づくフィルタ再生時期と、前記パティキュレート捕集量検出手段の検出結果に基づくフィルタ再生時期とを比較する再生時期比較手段を備え、
前記再生時期判定手段は、これらのフィルタ再生時期が一致しない場合に、前記パティキュレート捕集量検出手段の故障を検出し、前記サージ検出手段の検出結果に基づいてフィルタの再生時期を判定することを特徴とする請求項２または請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。 Regeneration time comparison means for comparing the filter regeneration time based on the detection result of the surge detection means and the filter regeneration time based on the detection result of the particulate collection amount detection means,
The regeneration time determining means detects a failure of the particulate collection amount detecting means when these filter regeneration times do not match, and determines the filter regeneration time based on the detection result of the surge detecting means. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 2 or claim 3, wherein サージ発生回数をカウントするカウント手段を備え、
前記再生時期判定手段は、サージ発生回数が所定回数を超えたときにフィルタ再生時期と判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 It has a counting means to count the number of surge occurrences,
The exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the regeneration timing determination means determines the filter regeneration timing when the number of surge occurrences exceeds a predetermined number. . 前記サージ検出手段は、アクセルペダル開度が減少し且つ吸入空気量が増加した場合に、サージを検出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the surge detection means detects a surge when the accelerator pedal opening is decreased and the intake air amount is increased. Exhaust purification device. 前記サージ検出手段は、燃料噴射量が減少し且つ吸入空気量増加した場合に、サージを検出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the surge detection means detects a surge when the fuel injection amount decreases and the intake air amount increases. apparatus. 前記サージ検出手段は、吸気絞りを実施し且つ吸入空気量が増加した場合に、サージを検出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the surge detection means detects a surge when intake throttling is performed and an intake air amount increases. apparatus.
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