JP2005330936A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technology capable of suppressing excessive temperature rise during regeneration treatment of a filter and suppressing deterioration of emission simultaneously. <P>SOLUTION: If excessive temperature rise of a first filter during regeneration treatment of the first filter collecting particulate matter in an exhaust gas passage of an internal combustion engine is estimated, exhaust gas of the internal combustion engine is made to bypass the first filter (S104) and particulate matter in bypassed exhaust gas is collected by a second filter provided separately from the first filter. If the amount of particulate matter accumulated on the second filter exceeds permissible amount (S106), temperature of the first filter is dropped (S111) and bypassing of exhaust gas is cancelled (S108). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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微粒子物質が含まれている。これらの微粒子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微粒子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 of the 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 such particulate matter from being released into the atmosphere.

かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子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における背圧が上昇し機関性能が低下する。これに対しフィルタの上流側の排気温度を上昇させることにより、捕集された微粒子物質を酸化除去し、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 back pressure in the exhaust increases due to clogging of the filter, and the engine performance decreases. On the other hand, by raising the exhaust gas temperature upstream of the filter, the collected particulate matter is oxidized and removed, and the exhaust gas purification performance of the filter is regenerated (hereinafter referred to as “filter regeneration process”). .)

一方、フィルタの再生処理中に、内燃機関の運転状態が高機関負荷、高機関回転数になった場合などには、前記フィルタに導入される排気の温度が高くなり、フィルタにおける微粒子物質の酸化反応が過剰に活発化するため、フィルタの温度が異常に高温になることがあった(以下、「フィルタがOTする」という。)。これに対して、フィルタをバイパ
スするバイパス通路を備え、フィルタ温度が所定温度を超えている場合には、高温の排気に、フィルタをバイパスさせてフィルタ温度を低下させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
On the other hand, when the operating state of the internal combustion engine becomes a high engine load and a high engine speed during the regeneration process of the filter, the temperature of the exhaust gas introduced into the filter becomes high, and the particulate matter in the filter is oxidized. Since the reaction becomes excessively active, the temperature of the filter may become abnormally high (hereinafter referred to as “filter OT”). On the other hand, a technique is known that includes a bypass passage that bypasses the filter and lowers the filter temperature by bypassing the filter to high-temperature exhaust when the filter temperature exceeds a predetermined temperature (for example, , See Patent Document 1).

このような場合、排気にフィルタをバイパスさせている期間中は、バイパス路を通過した排気はフィルタによって浄化されずに大気に放出され、エミッションが悪化する問題があった。そこで、フィルタをバイパスするバイパス通路の下流側にさらに別のフィルタを設けることにより、バイパス通路を通過した排気を浄化する技術が提案されている(例え
ば、特許文献2参照。)。
In such a case, during the period when the filter is bypassed by the exhaust gas, the exhaust gas that has passed through the bypass path is not purified by the filter but is released to the atmosphere, resulting in a problem of worsening the emission. In view of this, there has been proposed a technique for purifying exhaust gas that has passed through the bypass passage by providing another filter downstream of the bypass passage that bypasses the filter (see, for example, Patent Document 2).

しかし、このような構成をとった場合、下流側のフィルタに微粒子物質が多量に堆積すると、下流側のフィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下する場合があった。また、上流側のフィルタの再生処理とは独立に、下流側のフィルタの再生処理を実施した場合には、多くのエネルギーを消費し、内燃機関の燃費が悪化する場合があった。
特開平06−173640号公報 特開2001−342820号公報 特開2000−320321号公報 特開2003−201821号公報 特開平06−26325号広報
However, when such a configuration is adopted, if a large amount of particulate matter accumulates on the downstream filter, the back pressure in the exhaust gas may increase due to clogging of the downstream filter, resulting in a decrease in engine performance. Further, when the downstream filter regeneration process is performed independently of the upstream filter regeneration process, a lot of energy is consumed, and the fuel consumption of the internal combustion engine may deteriorate.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-173640 JP 2001-342820 A JP 2000-320321 A JP 2003-201821 A Japanese Laid-Open Patent Publication No. 06-26325

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ける過昇温を抑制でき、同時に、エミッションの悪化を抑制することができる技術を提供することである。   An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing an excessive temperature rise during a filter regeneration process and simultaneously suppressing deterioration of emission.

上記目的を達成するための本発明においては、内燃機関の排気通路における微粒子物質を捕集する第1フィルタの再生処理中に、該第1フィルタの過昇温が予測される場合には
、内燃機関の排気に前記第1フィルタをバイパスさせるとともに、バイパスされた排気中の微粒子物質を第1フィルタとは別に設けられた第2フィルタで捕集することとし、さらに、前記第2フィルタにおける微粒子物質の堆積量が多くなった場合には、前記第1フィルタの温度を低下させるとともに前記排気のバイパスを解除することとする。
In the present invention for achieving the above object, when an excessive temperature rise of the first filter is predicted during the regeneration process of the first filter for collecting particulate matter in the exhaust passage of the internal combustion engine, the internal combustion engine The exhaust gas of the engine is bypassed by the first filter, and the particulate matter in the bypassed exhaust gas is collected by a second filter provided separately from the first filter, and the particulate matter in the second filter is further collected. When the amount of accumulated gas increases, the temperature of the first filter is lowered and the exhaust bypass is released.

より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した微粒子物質を酸化除去する再生処理によって前記微粒子物質の捕集能力が再生される第1フィルタと、
一端が、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側と接続されるとともに、他端が前記排気通路における前記第1フィルタの下流側に接続され、前記内燃機関から排出された排気に、前記フィルタをバイパスさせるバイパス通路と、
前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記第1フィルタを通過させるか、前記バイパス通路を通過させるかを選択する切換手段と、
前記再生処理において、前記第1フィルタの温度が、所定の許容温度より高くなることを予測する過昇温予測手段と、を備え、
前記過昇温予測手段によって、前記第1フィルタの温度が、前記許容温度より高くなることが予測された場合に、前記切換手段によって、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記バイパス通路を通過させることが選択される内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気通路における前記バイパス通路の前記他端との接続部の下流側に備えられ、前記バイパス通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集する第2フィルタと、
前記排気通路における前記第1フィルタを通過する排気の量を増加させることにより、前記第1フィルタの温度を低下させる第1フィルタ温度低下手段をさらに備え、
前記切換手段によって、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記バイパス通路を通過させることが選択されている期間中は、前記バイパス通路を通過する排気中の微粒子物質を前記第2フィルタによって捕集し、前記第2フィルタに捕集された微粒子物質の前記第2フィルタへの堆積量が所定の許容堆積量に達した場合は、前記第1フィルタ温度低下手段によって前記第1フィルタの温度を低下させるとともに、前記切換手段により、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に第1フィルタを通過させることが選択されること特徴とする。
More specifically, the particulate matter in the exhaust passage of the internal combustion engine is collected and the particulate matter in the exhaust gas passing through the exhaust passage is collected, and the collection ability of the particulate matter is obtained by a regeneration process for oxidizing and removing the collected particulate matter. A first filter to be regenerated;
One end is connected to the upstream side of the first filter in the exhaust passage, the other end is connected to the downstream side of the first filter in the exhaust passage, and the exhaust is discharged from the internal combustion engine to the filter. Bypass passage for bypassing,
Switching means for selecting whether to pass the first filter or the bypass passage through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage;
In the regeneration process, an excessive temperature rise prediction unit that predicts that the temperature of the first filter is higher than a predetermined allowable temperature, and
When the temperature of the first filter is predicted to be higher than the allowable temperature by the excessive temperature rise prediction means, the exhaust gas flowing through the upstream side of the first filter in the exhaust passage by the switching means. An exhaust purification system of an internal combustion engine selected to pass through the bypass passage,
A second filter that is provided on the downstream side of the connection portion of the exhaust passage with the other end of the bypass passage and collects particulate matter in the exhaust gas that passes through the bypass passage;
Further comprising first filter temperature lowering means for lowering the temperature of the first filter by increasing the amount of exhaust passing through the first filter in the exhaust passage;
During the period when the switching means is selected to pass the bypass passage through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage, the particulate matter in the exhaust gas passing through the bypass passage is When the amount of particulate matter collected by the second filter and collected by the second filter reaches a predetermined allowable deposition amount, the first filter temperature lowering means causes the first filter temperature lowering means to The temperature of one filter is lowered, and the switching means is selected to pass the first filter through the exhaust gas flowing in the exhaust passage on the upstream side of the first filter.

ここで、内燃機関におけるフィルタの再生処理においては、内燃機関から前記フィルタへ導入される排気の温度を上昇させることにより、前記フィルタ内に堆積された微粒子物質を酸化除去する。そして、前記フィルタへ導入される排気温度の上昇を停止した後においても、前記微粒子物質の酸化反応は持続する。さらに、前記フィルタが、微粒子物質の酸化反応により高温となった状態で、前記フィルタに排気中の酸素が供給され続けると、前記フィルタ内の微粒子物質の酸化が促進され、前記フィルタがさらに高温になる。その結果、内燃機関の運転状態によってはフィルタの温度が許容温度より高くなってしまい、OTしてしまう場合があった。ここで、許容温度とは、フィルタや、フィルタに担持された触媒などが異常に高温になるおそれが生じる閾値としての温度である。   Here, in the regeneration process of the filter in the internal combustion engine, the particulate matter deposited in the filter is oxidized and removed by increasing the temperature of the exhaust gas introduced from the internal combustion engine into the filter. Even after the rise of the exhaust temperature introduced into the filter is stopped, the oxidation reaction of the particulate matter continues. Further, when oxygen in the exhaust gas is continuously supplied to the filter in a state where the filter is heated to a high temperature due to the oxidation reaction of the particulate matter, the oxidation of the particulate matter in the filter is promoted, and the filter is further heated to a higher temperature. Become. As a result, depending on the operation state of the internal combustion engine, the temperature of the filter may be higher than the allowable temperature, and OT may occur. Here, the allowable temperature is a temperature as a threshold at which the filter, the catalyst supported on the filter, or the like may become abnormally hot.

そこで、本発明においては、前記第1フィルタが過昇温することを予測する過昇温予測手段と、前記内燃機関から排出された排気に、前記第1フィルタをバイパスさせるバイパス通路を備え、前記過昇温予測手段が、前記第1フィルタが過昇温することを予測した場合には、前記内燃機関から排出された排気に、前記第1フィルタをバイパスさせるようにした。これにより、前記第1フィルタがOTすることを抑制できる。   Therefore, in the present invention, an over-temperature prediction means for predicting that the first filter overheats, and a bypass passage for bypassing the first filter in the exhaust discharged from the internal combustion engine, When the excessive temperature rise prediction means predicts that the first filter is excessively heated, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is bypassed by the first filter. Thereby, it can suppress that the said 1st filter OTs.

しかし、この場合、前記内燃機関から排出された排気に、前記第1フィルタをバイパスさせている期間は、前記バイパス通路を通過した排気を浄化することができず、エミッションの悪化を招くおそれがある。そこで、本発明においては、前記バイパス通路が、前記
第1フィルタの下流側において前記排気通路と合流した後の該排気通路に、第1フィルタとは独立に第2フィルタを備えることとした。
However, in this case, during the period in which the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is bypassed by the first filter, the exhaust gas that has passed through the bypass passage cannot be purified, and the emission may be deteriorated. . Therefore, in the present invention, the bypass passage includes a second filter independent of the first filter in the exhaust passage after joining the exhaust passage on the downstream side of the first filter.

こうすれば、前記内燃機関から排出された排気に、前記第1フィルタをバイパスさせている期間は、前記バイパス通路を通過する排気中の微粒子物質を前記第2フィルタで捕集することができるので、エミッションの悪化を抑制することができる。   By so doing, particulate matter in the exhaust gas passing through the bypass passage can be collected by the second filter during a period in which the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is bypassed by the first filter. , Emission deterioration can be suppressed.

ここで、前記内燃機関から排出された排気に、前記第1フィルタをバイパスさせている期間が長引くと、前記第2フィルタ内への微粒子物質の堆積量が多くなり、前記第2フィルタの上流における背圧が上昇し、内燃機関の運転性能に影響を与える場合がある。そこで、本発明においては、前記第2フィルタ内への微粒子物質の堆積量が許容値を越えた場合には、前記第1フィルタのバイパスを解除することとした。但し、この場合は、微粒子物質の酸化反応が継続中の第1フィルタに対して、再び酸素供給を開始することとなるので、第1フィルタがOTするおそれが生じる。従って、本発明においては、前記第1フィルタのバイパスを解除する際には、第1フィルタ温度低下手段によって、前記第1フィルタの温度を低下させる第1フィルタ温度低下制御を行うこととした。   Here, if the period during which the first filter is bypassed is prolonged in the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine, the amount of particulate matter accumulated in the second filter increases, and the upstream of the second filter The back pressure increases, which may affect the operation performance of the internal combustion engine. Therefore, in the present invention, when the amount of the particulate matter accumulated in the second filter exceeds an allowable value, the bypass of the first filter is canceled. However, in this case, oxygen supply is started again with respect to the first filter in which the oxidation reaction of the particulate matter is continuing, so that the first filter may be OT. Therefore, in the present invention, when releasing the bypass of the first filter, the first filter temperature lowering control is performed to lower the temperature of the first filter by the first filter temperature lowering means.

こうすれば、前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量が許容値を超えることにより内燃機関の運転性能に影響を与えることを抑制できるとともに、前記第1フィルタがOTすることを抑制できる。すなわち、本発明によれば、前記第1フィルタのOTの抑制と、エミッションの悪化の抑制とを両立させることができ、さらに、前記第2フィルタの上流側の背圧の上昇が内燃機関の運転性能に影響を及ぼすことを抑制できる。   If it carries out like this, while being able to suppress that the amount of deposits of the particulate matter to the 2nd filter exceeds an allowable value, it can control operating performance of an internal-combustion engine, and it can control that the 1st filter carries out OT. That is, according to the present invention, it is possible to achieve both the suppression of the OT of the first filter and the suppression of the deterioration of the emission, and the increase in the back pressure upstream of the second filter causes the operation of the internal combustion engine. The influence on performance can be suppressed.

ここで、第1フィルタ温度低下制御とは、具体的には、前記第1フィルタに導入される排気量を増加させ、前記第1フィルタから持ち去られる熱の量を増加することにより、前記第1フィルタの温度を低下させる制御である。この制御の例としては、機関回転数を上げる制御、吸気絞り弁による吸気絞りを停止する制御、内燃機関がEGR装置を備えている場合においてEGR量を減少させる制御、可変ノズルターボ機構を備えている場合において過給圧を上昇させる制御などを挙げることができる。   Here, the first filter temperature lowering control specifically refers to the first filter by increasing the exhaust amount introduced into the first filter and increasing the amount of heat removed from the first filter. This is control for lowering the temperature of the filter. Examples of this control include control for increasing the engine speed, control for stopping the intake throttle by the intake throttle valve, control for reducing the EGR amount when the internal combustion engine is equipped with an EGR device, and a variable nozzle turbo mechanism. For example, the control for increasing the supercharging pressure can be given.

なお、ここで、前記第1フィルタの再生処理中であって、前記内燃機関からの排気が前記第1フィルタを通過する場合、前記第1フィルタから排出される排気の温度は例えば600℃以上の高温になっている。従って、前記内燃機関からの排気に前記バイパス路を通過させている期間に、前記第2フィルタに堆積した微粒子物質は、前記第1フィルタの再生処理中に前記第1フィルタから排出される排気によって酸化除去される。一方、前記第1フィルタの再生処理期間以外の通常運転時は、前記内燃機関からの排気は、前記第1フィルタを通過するため、前記内燃機関からの排気中の微粒子物質は、前記第1フィルタに捕集される。従って、通常運転中においては、前記第2フィルタには、微粒子物質は殆ど堆積しない。このことより、本発明においては、前記第2フィルタに対する再生処理は不要である。   Here, when the exhaust from the internal combustion engine passes through the first filter during the regeneration process of the first filter, the temperature of the exhaust discharged from the first filter is, for example, 600 ° C. or more. It is hot. Accordingly, the particulate matter deposited on the second filter during the period when the exhaust gas from the internal combustion engine is allowed to pass through the bypass passage is exhausted by the exhaust gas discharged from the first filter during the regeneration process of the first filter. Oxidized and removed. On the other hand, during normal operation other than the regeneration process period of the first filter, exhaust gas from the internal combustion engine passes through the first filter, so that particulate matter in the exhaust gas from the internal combustion engine is removed from the first filter. To be collected. Accordingly, during the normal operation, the particulate matter hardly accumulates on the second filter. Thus, in the present invention, the regeneration process for the second filter is unnecessary.

なお、本発明における前記第2フィルタは、前記第1フィルタの直後に配置されることが望ましい。ここで、上述のように、前記第1フィルタの再生処理中において前記内燃機関からの排気に前記バイパス路を通過させている期間に、第2フィルタに堆積した微粒子物質は、前記第1フィルタの再生処理中において前記内燃機関からの排気に前記第1フィルタを通過させている期間に、前記第1フィルタから排出される排気によって酸化除去される。これに対し、前記第2フィルタを前記第1フィルタの直後に配置させれば、前記第1フィルタから排出された排気温度を、前記第2フィルタに導入する際に、より高温に維持させることができ、より効率よく前記第2フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去させることができる。   Note that the second filter in the present invention is preferably arranged immediately after the first filter. Here, as described above, the particulate matter deposited on the second filter during the period when the exhaust from the internal combustion engine is allowed to pass through the bypass during the regeneration process of the first filter, During the regeneration process, the exhaust gas discharged from the first filter is oxidized and removed during a period in which the exhaust gas from the internal combustion engine passes through the first filter. In contrast, if the second filter is disposed immediately after the first filter, the exhaust temperature discharged from the first filter can be maintained at a higher temperature when being introduced into the second filter. In addition, the particulate matter deposited on the second filter can be oxidized and removed more efficiently.

また、本発明においては、前記第2フィルタのフィルタ容量は、前記第1フィルタのフィルタ容量よりも小さくするとよい。すなわち、前述のとおり、前記第2フィルタには、前記第1フィルタに対する再生処理中であって、さらに、前記第1フィルタのOT回避のため、内燃機関からの排気に前記第1フィルタをバイパスさせている期間にのみ、微粒子物質が捕集される。このことより、前記第2フィルタに捕集される微粒子物質の量は、前記第1フィルタに捕集される微粒子物質と比較して少ないと言える。従って、前記第2フィルタのフィルタ容量は、前記第1フィルタと比較して小さくすることができる。   In the present invention, the filter capacity of the second filter may be smaller than the filter capacity of the first filter. That is, as described above, the second filter is in the process of regeneration for the first filter and further bypasses the first filter to the exhaust from the internal combustion engine in order to avoid OT of the first filter. Particulate matter is collected only during the period. From this, it can be said that the amount of particulate matter collected by the second filter is smaller than the particulate matter collected by the first filter. Therefore, the filter capacity of the second filter can be made smaller than that of the first filter.

こうすれば、第2フィルタを第1フィルタとは独立に設けることに起因するコストアップを抑えることができ、車両における前記排気通路の這い回しが容易になり、スペース効率を向上させることができる。なお、ここで、フィルタ容量とは、フィルタの容積をいい、換言すると、フィルタに捕集することができる微粒子物質の量ということができる。ここで、例えば、第2フィルタは、排気通路の内部に収納可能な程度のフィルタ容量にしてもよい。   By so doing, it is possible to suppress an increase in cost caused by providing the second filter independently of the first filter, and it is possible to easily wind the exhaust passage in the vehicle and improve space efficiency. Here, the filter capacity refers to the volume of the filter, in other words, the amount of particulate matter that can be collected by the filter. Here, for example, the second filter may have a filter capacity that can be stored in the exhaust passage.

また、本発明においては、前記排気通路における前記バイパス通路への分岐点よりも上流側の排気圧と、前記排気通路における、前記第2フィルタの下流側の排気圧との差圧を検出する差圧検出手段をさらに備え、
前記切換手段によって前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記バイパス通路を通過させることが選択されている時に、前記差圧検出手段によって検出されたバイパス通路選択時差圧から、前記第2フィルタに捕集された微粒子物質の前記第2フィルタへの堆積量が導出されるようにするとよい。
In the present invention, the difference in detecting the differential pressure between the exhaust pressure upstream of the branch point to the bypass passage in the exhaust passage and the exhaust pressure downstream of the second filter in the exhaust passage. A pressure detecting means;
From the differential pressure at the time of bypass passage selection detected by the differential pressure detection means when the switching means is selected to pass the bypass passage through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage, It is preferable that a deposition amount of the particulate matter collected by the second filter on the second filter is derived.

一般に、内燃機関のフィルタに堆積した微粒子物質の量は、そのフィルタの前後における排気圧の差圧から検出できることが知られている。一方、本発明においては前述のように第1フィルタと第2フィルタの2つのフィルタを備えている。これらの2つのフィルタへの微粒子物質の堆積量を独立に検出するために、それぞれのフィルタの前後における排気圧の差圧を検出する差圧センサを前記第1フィルタと前記第2フィルタに対して独立に備えるようにしてもよい。しかし、これでは、排気浄化システムのコストがアップしてしまう。   In general, it is known that the amount of particulate matter deposited on a filter of an internal combustion engine can be detected from the differential pressure of the exhaust pressure before and after the filter. On the other hand, the present invention includes two filters, the first filter and the second filter, as described above. In order to independently detect the amount of particulate matter deposited on these two filters, a differential pressure sensor for detecting the differential pressure of the exhaust pressure before and after each filter is provided for the first filter and the second filter. You may make it prepare independently. However, this increases the cost of the exhaust purification system.

従って、本発明においては、前記排気通路における前記バイパス通路への分岐点の上流側の排気圧と、前記第2フィルタの下流側の排気圧の差圧を検出する差圧検出手段を備えるようにし、前記内燃機関からの排気に前記バイパス通路を通過させている期間中に、前記排気通路における前記バイパス通路への分岐点の上流側の排気圧と、前記第2フィルタの下流側の排気圧の差圧を、差圧検出手段によって検出し、その検出値であるバイパス通路選択時差圧から前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量を導出することとした。   Therefore, in the present invention, there is provided differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the exhaust pressure upstream of the branch point to the bypass passage in the exhaust passage and the exhaust pressure downstream of the second filter. The exhaust pressure upstream of the branch point to the bypass passage in the exhaust passage and the exhaust pressure downstream of the second filter during the period in which the exhaust from the internal combustion engine is passed through the bypass passage. The differential pressure is detected by the differential pressure detection means, and the amount of particulate matter deposited on the second filter is derived from the detected differential pressure when the bypass passage is selected.

すなわち、前記内燃機関からの排気にバイパス通路を通過させている間は、前記内燃機関からの排気が第1フィルタを通過していないので、前記バイパス通路選択時差圧は、前記第2フィルタの前後における排気圧の差圧と略等価と考えることができる。従って、前記排気通路における前記バイパス通路への分岐点の上流の排気圧と、前記第2フィルタの下流の排気圧の差圧を検出する差圧検出手段によって前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量を導出することができる。   That is, while the exhaust gas from the internal combustion engine passes through the bypass passage, the exhaust gas from the internal combustion engine does not pass through the first filter. It can be considered that it is substantially equivalent to the differential pressure of the exhaust pressure at. Accordingly, the particulate matter is deposited on the second filter by the differential pressure detecting means for detecting the differential pressure between the exhaust pressure upstream of the branch point to the bypass passage in the exhaust passage and the exhaust pressure downstream of the second filter. A quantity can be derived.

なお、一般に、フィルタの前後における排気圧の差圧の値は、厳密には、該フィルタを通過する排気流量や、排気温度の影響を受けることがわかっている。したがって、本発明においては、前記バイパス通路選択時差圧を、差圧検出時の排気流量、排気温度により補正した上で、第2フィルタへの微粒子物質の堆積量を導出してもよい。具体的には、前記
バイパス通路選択時差圧、差圧検出時の排気流量及び、差圧検出時の排気温度と第2フィルタへの微粒子物質の堆積量との関係をマップ化しておき、前記バイパス通路選択時差圧、その時の排気流量、排気温度の値に対応する第2フィルタへの微粒子物質の堆積量の値を該マップから読み出すことにより、前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量を導出してもよい。
In general, it is known that the value of the differential pressure of the exhaust pressure before and after the filter is strictly influenced by the exhaust flow rate passing through the filter and the exhaust temperature. Therefore, in the present invention, the amount of particulate matter deposited on the second filter may be derived after correcting the differential pressure when the bypass passage is selected based on the exhaust flow rate and exhaust temperature when the differential pressure is detected. Specifically, the relationship between the differential pressure when the bypass passage is selected, the exhaust flow rate when the differential pressure is detected, the exhaust temperature when the differential pressure is detected and the amount of particulate matter deposited on the second filter is mapped, and the bypass The amount of particulate matter deposited on the second filter is derived by reading out from the map the value of the amount of particulate matter deposited on the second filter corresponding to the differential pressure at the time of passage selection, the exhaust flow rate at that time, and the exhaust temperature. May be.

こうすれば、前記排気通路における前記バイパス通路への分岐点の上流側の排気圧と、前記第2フィルタの下流側の排気圧の差圧を検出する差圧検出手段によって、前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量をより正確に検出することができる。   In this way, the differential pressure detecting means for detecting the differential pressure between the exhaust pressure upstream of the branch point to the bypass passage in the exhaust passage and the exhaust pressure downstream of the second filter is provided to the second filter. It is possible to more accurately detect the amount of accumulated particulate matter.

一方、本発明においては、前記内燃機関からの排気に前記第1フィルタを通過させることが選択されている時に、前記差圧検出手段によって検出された第1フィルタ選択時差圧と、前記バイパス通路選択時差圧との差に基いて、前記第1フィルタに捕集された微粒子物質の前記第1フィルタへの堆積量を導出するとよい。   On the other hand, in the present invention, when the exhaust from the internal combustion engine is selected to pass through the first filter, the first filter selection differential pressure detected by the differential pressure detection means and the bypass passage selection Based on the difference from the time differential pressure, the amount of particulate matter collected by the first filter deposited on the first filter may be derived.

すなわち、前記内燃機関からの排気に前記第1フィルタを通過させている間は、前記内燃機関からの排気は前記第1フィルタ及び第2フィルタの両方を通過しているので、前記第1フィルタ選択時差圧は、前記第1フィルタの前後における排気圧の差圧と、前記第2フィルタの前後における排気圧の差圧との合計と略等価と考えることができる。従って、前記第1フィルタ選択時差圧から、前記バイパス通路選択時差圧を差し引いた値に基いて、前記第1フィルタへの微粒子物質の堆積量を導出することができる。   That is, while the exhaust gas from the internal combustion engine passes through the first filter, the exhaust gas from the internal combustion engine passes through both the first filter and the second filter. The time differential pressure can be considered to be substantially equivalent to the sum of the differential pressure of the exhaust pressure before and after the first filter and the differential pressure of the exhaust pressure before and after the second filter. Therefore, the amount of particulate matter deposited on the first filter can be derived based on a value obtained by subtracting the differential pressure at the time of selecting the bypass passage from the differential pressure at the time of selecting the first filter.

なお、ここにおいても、前記第1フィルタ選択時差圧の値は、厳密には、排気流量や、排気温度の影響を受ける。また、前記第1フィルタ選択時差圧と、前記バイパス通路選択時差圧を検出した時期が異なるため、前記第1フィルタ選択時差圧を検出した際と、前記バイパス通路選択時差圧を検出した際の、前記内燃機関からの排気における排気流量、排気温度が異なる。また、前記内燃機関からの排気に前記第1フィルタを通過させた場合と、前記バイパス通路を通過させた場合とでは、前記排気通路と前記バイパス通路との間の通路抵抗も異なる。したがって、本発明において前記第1フィルタ選択時差圧から、前記バイパス通路選択時差圧を差し引く演算を行う際には、前記バイパス通路選択時差圧の値を、前記バイパス通路選択時差圧を検出した時の排気流量差、排気温度差及び、バイパス通路と排気通路との間のガス通路抵抗に基いて補正し、前記第1フィルタ選択時差圧を検出した際の条件と合わせた上で演算をするようにしてもよい。   In this case as well, the value of the differential pressure at the time of selecting the first filter is strictly affected by the exhaust flow rate and the exhaust temperature. In addition, since the time when the differential pressure at the time of selecting the first filter is different from the time when the differential pressure at the time of selecting the bypass passage is detected, when the differential pressure at the time of selecting the first filter is detected, and when the differential pressure at the time of selecting the bypass passage is detected, The exhaust flow rate and exhaust temperature in the exhaust from the internal combustion engine are different. Further, the passage resistance between the exhaust passage and the bypass passage is different between when the first filter is passed through the exhaust from the internal combustion engine and when the bypass passage is passed. Therefore, in the present invention, when performing the calculation of subtracting the differential pressure at the time of bypass passage selection from the differential pressure at the time of selection of the first filter, the value of the differential pressure at the time of bypass passage selection is detected. Correction is made based on the exhaust flow rate difference, the exhaust temperature difference, and the gas passage resistance between the bypass passage and the exhaust passage, and the calculation is performed in accordance with the conditions when the differential pressure is detected when the first filter is selected. May be.

さらに、上記の第1フィルタ選択時差圧から上記補正をした前記バイパス通路選択時差圧を差し引くことによって得られた値を、前記第1フィルタ選択時差圧を検出した時における排気流量、排気温度に基いて補正することにより、前記第1フィルタにおける微粒子物質の堆積量を導出してもよい。具体的には、前記第1フィルタ選択時差圧から上記補正をした前記バイパス通路選択時差圧を差し引くことによって得られた値と、排気流量、排気温度の値と、第1フィルタにおける微粒子物質の堆積量との関係を格納したマップを予め実験に基いて作成しておき、該マップを用いて補正をしてもよい。   Further, a value obtained by subtracting the corrected differential pressure at the time of selection of the bypass passage from the differential pressure at the time of selection of the first filter is based on the exhaust flow rate and the exhaust temperature when the differential pressure at the time of selection of the first filter is detected. In this case, the amount of the particulate matter deposited on the first filter may be derived. Specifically, the value obtained by subtracting the corrected differential pressure at the time of selection of the bypass passage from the differential pressure at the time of selection of the first filter, the value of the exhaust flow rate and the exhaust temperature, and the accumulation of particulate matter in the first filter A map storing the relationship with the quantity may be created in advance based on experiments, and correction may be performed using the map.

こうすることにより、前記排気通路における前記バイパス通路への分岐点の上流の排気圧と、前記第2フィルタの下流の排気圧の差圧を検出する差圧検出手段によって、前記第1フィルタへの微粒子物質の堆積量及び、前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量を、より正確に導出することができる。   By doing so, the differential pressure detecting means for detecting the differential pressure between the exhaust pressure upstream of the branch point to the bypass passage in the exhaust passage and the exhaust pressure downstream of the second filter is used to supply the first filter to the first filter. The amount of particulate matter deposited and the amount of particulate matter deposited on the second filter can be derived more accurately.

また、本発明において、前記第1フィルタ選択時差圧を検出する時期と、前記バイパス通路選択時差圧を検出する時期は近い方が望ましい。そうすることにより、前記第1フィルタ選択時差圧を検出した際と、前記バイパス通路選択時差圧を検出した際の、前記内燃
機関からの排気における排気流量、排気温度の相違を少なくすることができる。結果として、上記した補正を省略することができ、簡単な処理によって、前記第1フィルタへの微粒子物質の堆積量及び、前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量を、より正確に導出することができる。
In the present invention, it is desirable that the timing for detecting the differential pressure at the time of selecting the first filter and the timing for detecting the differential pressure at the time of selecting the bypass passage are close. By doing so, it is possible to reduce the difference in the exhaust flow rate and the exhaust temperature in the exhaust from the internal combustion engine when the differential pressure at the time of selecting the first filter is detected and when the differential pressure at the time of selecting the bypass passage is detected. . As a result, the correction described above can be omitted, and the amount of particulate matter deposited on the first filter and the amount of particulate matter deposited on the second filter can be more accurately derived by simple processing. Can do.

本発明において、前記第1フィルタ選択時差圧を検出する時期と、前記バイパス通路選択時差圧を検出する時期を近づけるために、例えば、前記切換手段によって内燃機関からの排気の通過経路を前記第1フィルタから、前記バイパス通路に変更した前後において、前記第1フィルタ選択時差圧と、前記バイパス通路選択時差圧とを検出するようにしてもよい。また、例えば、前記第1フィルタ選択時差圧を検出した直後に、切換手段によって短期間、内燃機関1からの排気にバイパス通路を通過させ、その期間内に前記バイパス通路選択時差圧を検出するようにしてもよい。   In the present invention, in order to bring the timing for detecting the differential pressure at the time of selection of the first filter close to the timing of detection of the differential pressure at the time of selection of the bypass passage, for example, the switching means causes the passage route of the exhaust gas from the internal combustion engine to be the first. The differential pressure when selecting the first filter and the differential pressure when selecting the bypass passage may be detected before and after changing to the bypass passage from the filter. Further, for example, immediately after detecting the differential pressure at the time of selection of the first filter, the switching means allows the exhaust from the internal combustion engine 1 to pass through the bypass passage for a short period of time, and the differential pressure at the time of selection of the bypass passage is detected within that period. It may be.

また、上述のように本発明においては、前記排気通路における前記バイパス通路への分岐点の上流の排気圧と、前記第2フィルタの下流の排気圧の差圧を検出する差圧検出手段のみによって、前記第1フィルタへの微粒子物質の堆積量及び、前記第2フィルタへの微粒子物質の堆積量の両方を導出しているため、排気圧の検出箇所を少なくすることができ、排気浄化システムのコストを低減することができる。   Further, as described above, in the present invention, only the differential pressure detection means for detecting the differential pressure between the exhaust pressure upstream of the branch point to the bypass passage in the exhaust passage and the exhaust pressure downstream of the second filter. Since both the amount of particulate matter deposited on the first filter and the amount of particulate matter deposited on the second filter are derived, exhaust gas detection points can be reduced. Cost can be reduced.

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ける過昇温を抑制でき、同時に、エミッションの悪化を抑制することができる。   In the present invention, it is possible to suppress an excessive temperature rise during the filter regeneration process, and at the same time, it is possible to suppress the deterioration of the emission.

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、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、ディーゼル機関である。なお、図1においては、内燃機関1の内部及びその吸気系は省略されている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment and its exhaust system and control system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine. In FIG. 1, the inside of the internal combustion engine 1 and its intake system are omitted.

図1において、内燃機関1には、内燃機関1から排出される排気が流通する排気管5が接続され、この排気管5は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管5の途中には、排気中の微粒子物質(例えば、煤)を浄化する排気浄化装置10が配置されている。そして、排気浄化装置10内部における上流側には、酸化能を有する酸化触媒10aが、下流側には、排気中の微粒子物質(例えば、煤)を捕集する第1フィルタ10bが配置されている。また、排気管5における排気浄化装置10の下流側には、第1フィルタ10bと比較して容量が小さく、排気管5内に収納された第2フィルタ11が配置されている。   In FIG. 1, an exhaust pipe 5 through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 flows is connected to the internal combustion engine 1, and this exhaust pipe 5 is connected downstream to a muffler (not shown). Further, an exhaust purification device 10 for purifying particulate matter (for example, soot) in the exhaust is disposed in the middle of the exhaust pipe 5. An oxidation catalyst 10a having oxidation ability is disposed upstream in the exhaust purification apparatus 10, and a first filter 10b that collects particulate matter (for example, soot) in the exhaust is disposed downstream. . A second filter 11 having a smaller capacity than the first filter 10 b and housed in the exhaust pipe 5 is disposed on the exhaust pipe 5 downstream of the exhaust purification device 10.

なお、排気管5における排気浄化装置10の上流側には、第1フィルタ10bの再生処理の際に、排気浄化装置10の酸化触媒10aに還元剤としての燃料を供給する燃料噴射弁14が配置されている。燃料添加弁14から噴射された燃料は、内燃機関1からの排気とともに酸化触媒10aに導入され、酸化触媒10a内で酸化反応を起こす。その結果、酸化触媒10aから排出される排気の温度が上昇する。   A fuel injection valve 14 for supplying fuel as a reducing agent to the oxidation catalyst 10a of the exhaust purification device 10 is disposed on the exhaust pipe 5 upstream of the exhaust purification device 10 during the regeneration process of the first filter 10b. Has been. The fuel injected from the fuel addition valve 14 is introduced into the oxidation catalyst 10a together with the exhaust from the internal combustion engine 1, and causes an oxidation reaction in the oxidation catalyst 10a. As a result, the temperature of the exhaust discharged from the oxidation catalyst 10a increases.

本実施例における第1フィルタ10b及び第2フィルタ11は、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに白金(Pt)に代表される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吸蔵剤が担持されたものである
。但し、第1フィルタ10b及び第2フィルタ11は、必ずしもNOx吸蔵剤を担持して
いないものでもよく、例えば、排気管5に別途独立してNOx触媒を設けてもよい。
The first filter 10b and the second filter 11 in this embodiment are a wall flow type particulate filter made of a porous base material, an oxidation catalyst typified by platinum (Pt), potassium (K) and cesium (Cs). A NOx occlusion agent represented by the above is supported. However, the first filter 10b and the second filter 11 may not necessarily carry a NOx storage agent. For example, a separate NOx catalyst may be provided in the exhaust pipe 5 independently.

また、本実施例における排気管5からは、排気浄化装置10の上流においてバイパス管6が分岐されている、排気管5からバイパス管6への分岐点には、その上流側の排気管5を流通する排気をバイパス管6に導入するか、排気浄化装置10に導入するかを選択する切換弁15が備えられている。また、バイパス管6は、排気浄化触媒10の下流側、換言すると第1フィルタ10bの下流側で排気管4に合流している。   Further, from the exhaust pipe 5 in this embodiment, the bypass pipe 6 is branched upstream of the exhaust purification device 10. At the branch point from the exhaust pipe 5 to the bypass pipe 6, the upstream exhaust pipe 5 is connected. A switching valve 15 is provided for selecting whether to introduce the exhaust gas flowing into the bypass pipe 6 or the exhaust gas purification device 10. The bypass pipe 6 joins the exhaust pipe 4 on the downstream side of the exhaust purification catalyst 10, in other words, on the downstream side of the first filter 10b.

すなわち、切換弁15を作動させて、内燃機関1から排出される排気にそのまま排気管5を流通させることにより、第1フィルタ10b及び第2フィルタ11を通過させることができる。同様に、内燃機関1から排出される排気にバイパス管6を通過させることにより、第1フィルタ10bをバイパスして第2フィルタ11のみを通過させることができる。なお、切換弁15は、本実施例における切換手段として機能する。   That is, by operating the switching valve 15 and allowing the exhaust pipe 5 to flow as it is to the exhaust discharged from the internal combustion engine 1, the first filter 10b and the second filter 11 can be passed. Similarly, by passing the bypass pipe 6 through the exhaust discharged from the internal combustion engine 1, the first filter 10b can be bypassed and only the second filter 11 can be passed. The switching valve 15 functions as switching means in the present embodiment.

また、排気管5における、切換弁15の上流側には、第1フィルタ10bの上流側の排気圧を検出する上流側排気圧センサ13が備えられている。また、排気管5における、第2フィルタ11の下流側には、第2フィルタ11の下流側の排気圧を検出する下流側排気圧センサ18が備えられている。また、排気管5における排気浄化装置10の直上流側には、排気浄化装置10または第1フィルタ10bに導入される排気の温度を検出する第1排気温度センサ12が備えられ、第2フィルタ11の直上流側には、第2フィルタ11に導入される排気の温度を検出する第2排気温度センサ17が備えられている。   Further, an upstream side exhaust pressure sensor 13 for detecting the exhaust pressure upstream of the first filter 10b is provided in the exhaust pipe 5 upstream of the switching valve 15. In addition, a downstream side exhaust pressure sensor 18 that detects the exhaust pressure downstream of the second filter 11 is provided in the exhaust pipe 5 on the downstream side of the second filter 11. Further, a first exhaust temperature sensor 12 for detecting the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device 10 or the first filter 10 b is provided in the exhaust pipe 5 immediately upstream of the exhaust gas purification device 10, and the second filter 11. A second exhaust temperature sensor 17 for detecting the temperature of the exhaust gas introduced into the second filter 11 is provided immediately upstream.

以上述べたように構成された内燃機関1及びその排気系には、該内燃機関1及び排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)20が併設さ
れている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御する他、内燃機関1の排気浄化装置10、第2フィルタ11を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。
The internal combustion engine 1 configured as described above and its exhaust system are provided with an electronic control unit (ECU) 20 for controlling the internal combustion engine 1 and the exhaust system. The ECU 20 controls the operating state of the internal combustion engine 1 according to the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request, and also includes an exhaust purification system including the exhaust purification device 10 and the second filter 11 of the internal combustion engine 1. It is a unit that performs such control.

ECU20には、図示しないエアフローメータ、クランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類の他、本実施例における上流側排気圧センサ13、下流側排気圧センサ18、第1排気温度センサ12、第2排気温度センサ17などが電気配線を介して接続され、出力信号がECU20に入力されるようになっている。一方、ECU20には、内燃機関1内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における切換弁15、燃料添加弁14などが電気配線を介して接続され、ECU20によって制御されるようになっている。   The ECU 20 includes an upstream exhaust pressure sensor 13 and a downstream exhaust pressure sensor in this embodiment, in addition to sensors related to control of the operating state of the internal combustion engine 1 such as an air flow meter, a crank position sensor, and an accelerator position sensor (not shown). 18, a first exhaust temperature sensor 12, a second exhaust temperature sensor 17, and the like are connected via electrical wiring, and an output signal is input to the ECU 20. On the other hand, a fuel injection valve (not shown) in the internal combustion engine 1 is connected to the ECU 20 via an electrical wiring, and the switching valve 15 and the fuel addition valve 14 in the present embodiment are connected via an electrical wiring. It is controlled by the ECU 20.

また、ECU20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。第1フィルタ10bの微粒子物質の捕集能力を再生するための再生処理ルーチン(説明は省略)や、後述する、本実施例におけるフィルタ制御ルーチンも、ECU20のROMに記憶されているプログラムの一つである。また、本実施例において、上流側排気圧センサ13の出力と、下流側排気圧センサ18の出力から、第1フィルタ10b、第2フィルタ11についての微粒子物質の堆積量を導出する際に用いられるマップ類も、ECU20のROMに記憶されている。   The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ROM stores a program for performing various controls of the internal combustion engine 1 and a map storing data. One of the programs stored in the ROM of the ECU 20 is also a regeneration processing routine (not described) for regenerating the particulate matter collecting ability of the first filter 10b and a filter control routine in this embodiment, which will be described later. It is. Further, in the present embodiment, it is used when deriving the accumulation amount of the particulate matter for the first filter 10b and the second filter 11 from the output of the upstream exhaust pressure sensor 13 and the output of the downstream exhaust pressure sensor 18. Maps are also stored in the ROM of the ECU 20.

ここで、図1に示した内燃機関1及びその排気系において、上流側排気圧センサ13及
び、下流側排気圧センサ18の出力信号から第1フィルタ10b及び第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量を導出する方法について説明する。ここでは、まず第1に、内燃機関1からの排気が排気浄化装置10及び、第2フィルタ11を通過している場合の、上流側排気圧センサ13の出力信号と下流側排気圧センサ18の出力信号とを検出し、その場合の、上流側排気圧センサ13の出力信号と下流側排気圧センサ18の出力信号との差ΔPFを算出する。このΔPFは、本実施例における第1フィルタ選択時差圧に相当する。また、ΔPFは、第1フィルタ10bの前後における差圧ΔP1及び、第2フィルタ11の前後における差圧ΔP2を加えた差圧に相当する。ここで、同時に、上流側排気圧センサ13の出力信号と下流側排気圧センサ18の出力信号とを検出した時点における排気流量GaFをエアフローメータの出力から、排気温度TFを第1排気温度センサ12の出力から取得しておく。
Here, in the internal combustion engine 1 and its exhaust system shown in FIG. 1, particulate matter is deposited on the first filter 10 b and the second filter 11 from the output signals of the upstream exhaust pressure sensor 13 and the downstream exhaust pressure sensor 18. A method for deriving the quantity will be described. Here, first, when the exhaust gas from the internal combustion engine 1 passes through the exhaust gas purification device 10 and the second filter 11, the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the downstream side exhaust pressure sensor 18. An output signal is detected, and a difference ΔPF between the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the output signal of the downstream side exhaust pressure sensor 18 in that case is calculated. This ΔPF corresponds to the differential pressure when the first filter is selected in the present embodiment. ΔPF corresponds to a differential pressure obtained by adding a differential pressure ΔP1 before and after the first filter 10b and a differential pressure ΔP2 before and after the second filter 11. Here, at the same time, the exhaust flow rate GaF at the time when the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the output signal of the downstream side exhaust pressure sensor 18 are detected is obtained from the output of the air flow meter, and the exhaust temperature TF is changed to the first exhaust temperature sensor 12. From the output of.

そして、次に、切換弁15を作動させて、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせた場合の、上流側排気圧センサ13の出力信号と下流側排気圧センサ18の出力信号とを検出し、その場合の、上流側排気圧センサ13の出力信号と下流側排気圧センサ18の出力信号との差ΔPBを算出する。ここで、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせた場合の、上流側排気圧センサ13の出力信号と、下流側排気圧センサ18の出力信号は、実際に短時間、切換弁15を作動させ、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせて検出してもよいし、過去に、切換弁15を作動させ、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせて検出した際のΔPBの値をECU20のROMに記憶しておき、それを読み出してもよい。このΔPBは、本実施例におけるバイパス通路選択時差圧に相当する。また、ΔPBは、第2フィルタ11の前後における差圧ΔP2に相当する。ここで、同時に、上流側排気圧センサ13の出力信号と、下流側排気圧センサ18の出力信号とを検出した時点における排気流量GaBをエアフローメータの出力から、排気温度TBを第2排気温度センサ17の出力から取得しておく。ここで、過去に、切換弁15を作動させ、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせて検出した際のΔPBの値を読み出す場合には、同様に、GaB、TBの値についても、上流側排気圧センサ13の出力信号と下流側排気圧センサ18の出力信号との検出時の値をECU20のROMから読み出せばよい。   Then, the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the output signal of the downstream side exhaust pressure sensor 18 when the switching valve 15 is operated to bypass the first filter 10 b to the exhaust gas from the internal combustion engine 1. And the difference ΔPB between the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the output signal of the downstream side exhaust pressure sensor 18 in that case is calculated. Here, the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the output signal of the downstream side exhaust pressure sensor 18 when the first filter 10b is bypassed to the exhaust gas from the internal combustion engine 1 are actually switched for a short time. 15 may be detected by bypassing the first filter 10b to the exhaust gas from the internal combustion engine 1, or in the past, the switching valve 15 is operated to bypass the first filter 10b to the exhaust gas from the internal combustion engine 1. The value of ΔPB at the time of detection may be stored in the ROM of the ECU 20 and read out. This ΔPB corresponds to the differential pressure when the bypass passage is selected in this embodiment. ΔPB corresponds to the differential pressure ΔP2 before and after the second filter 11. Here, at the same time, the exhaust flow rate GaB at the time when the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the output signal of the downstream side exhaust pressure sensor 18 are detected is determined from the output of the air flow meter, and the exhaust temperature TB is determined as the second exhaust temperature sensor. Obtained from 17 outputs. Here, in the past, when reading the value of ΔPB when the switching valve 15 is operated and the exhaust from the internal combustion engine 1 is detected by bypassing the first filter 10b, the values of GaB and TB are similarly read. Alternatively, the value at the time of detection of the output signal of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the output signal of the downstream side exhaust pressure sensor 18 may be read from the ROM of the ECU 20.

ここで、ΔPB及び、ΔPFの値から、第1フィルタ10b及び、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量を導出するが、その前に、一般にフィルタの前後における排気圧の差圧は、排気流量、排気温度及び、排気通路抵抗などの各条件の影響を受けることが分かっているので、ΔPBの値を、ΔPFが検出された際の上記各条件に合わせるように補正する。   Here, the amount of particulate matter deposited on the first filter 10b and the second filter 11 is derived from the values of ΔPB and ΔPF. Before that, generally the differential pressure between the exhaust pressure before and after the filter is the exhaust pressure. Since it is known that it is influenced by each condition such as the flow rate, the exhaust temperature, and the exhaust passage resistance, the value of ΔPB is corrected so as to match the above conditions when ΔPF is detected.

具体的には、ΔPBが検出された際と、ΔPFが検出された際の条件の差であるΔGa=GaF−GaB、ΔT=TF−TBの値を算出し、さらに、切換弁15が、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bを通過させるか、バイパス管6を通過させるかの違いによる排気通路抵抗の差ΔWを算出する。このΔWは、排気管5、バイパス管6の形状などによって決定されるので、予め算出し、ECU20のROMに記憶させておいてもよい。   Specifically, the values of ΔGa = GaF−GaB and ΔT = TF−TB, which are the differences between the conditions when ΔPB is detected and when ΔPF is detected, are calculated. A difference ΔW of the exhaust passage resistance due to the difference between whether the exhaust from the engine 1 passes through the first filter 10b or the bypass pipe 6 is calculated. Since this ΔW is determined by the shape of the exhaust pipe 5 and the bypass pipe 6, it may be calculated in advance and stored in the ROM of the ECU 20.

そして、ここでは、ΔPB、ΔGa、ΔT及びΔWの値と、ΔPBの補正値であるΔPB´との関係を格納したマップを予め作成しておく。そして上記演算で得られたΔPB、ΔGa、ΔT及びΔWの値に対応するΔPB´の値を該マップから読み出すことにより、ΔPBの値を、ΔPFが検出された際の上記各条件に合わせるように補正した値であるΔPB´が算出される。   Here, a map storing the relationship between the values of ΔPB, ΔGa, ΔT, and ΔW and ΔPB ′ that is a correction value of ΔPB is created in advance. Then, the value of ΔPB ′ corresponding to the values of ΔPB, ΔGa, ΔT, and ΔW obtained by the above calculation is read from the map so that the value of ΔPB matches the above-mentioned conditions when ΔPF is detected. A corrected value ΔPB ′ is calculated.

そして、ΔPFを検出した際の条件における、第1フィルタ10bの前後における差圧ΔP1及び、第2フィルタ11の前後における差圧ΔP2の値は、次のように求めること
ができる。
ΔP1=ΔPF−ΔPB´・・・・・・・(1)
ΔP2=ΔPB´・・・・・・・・・・・(2)
The values of the differential pressure ΔP1 before and after the first filter 10b and the differential pressure ΔP2 before and after the second filter 11 under the condition when ΔPF is detected can be obtained as follows.
ΔP1 = ΔPF−ΔPB ′ (1)
ΔP2 = ΔPB '(2)

さらに、排気流量Ga、排気温度Tの値と、フィルタ前後の排気圧の差圧ΔPと、フィルタへの微粒子物質の堆積量Aとの関係を実験的に求めて格納したマップから、上記ΔP1、ΔP2に対応した堆積量A1、A2の値を読み出すことにより、最終的に、第1フィルタ10bへの微粒子物質の堆積量A1、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量A2を導出することができる。   Furthermore, from the map obtained by experimentally determining and storing the relationship between the exhaust flow rate Ga, the exhaust temperature T, the differential pressure ΔP between the exhaust pressure before and after the filter, and the amount A of particulate matter deposited on the filter, ΔP1, By reading the values of the deposition amounts A1 and A2 corresponding to ΔP2, the deposition amount A1 of the particulate matter on the first filter 10b and the deposition amount A2 of the particulate matter on the second filter 11 can be finally derived. it can.

また、上記においては、ΔPBの値を補正してΔPB´の値を算出する際に、ΔPB、ΔGa、ΔT及びΔWの値と、ΔPB´との関係を格納したマップから、ΔPB´の値を読み出すことにより算出した。しかし、マップを用いずに、ΔPBの値を、ΔGa、ΔT及びΔWの値を用いてΔPB´の値に変換する変換式を作成し、ECU20において該変換式を演算することにより、ΔPBの値からΔPB´の値を算出してもよい。   In the above, when calculating the value of ΔPB ′ by correcting the value of ΔPB, the value of ΔPB ′ is calculated from the map storing the relationship between the values of ΔPB, ΔGa, ΔT, and ΔW and ΔPB ′. Calculated by reading. However, without using a map, a conversion equation for converting the value of ΔPB into a value of ΔPB ′ using the values of ΔGa, ΔT, and ΔW is created, and the ECU 20 calculates the value of ΔPB by calculating the conversion equation. From this, the value of ΔPB ′ may be calculated.

なお、以下の説明における、第1フィルタ10bへの微粒子物質の堆積量、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量は以上の方法によって導出されたものとする。また、上述した上流側排気圧センサ13及び下流側排気圧センサ18によって、本実施例における差圧検出手段が構成される。   In the following description, it is assumed that the amount of particulate matter deposited on the first filter 10b and the amount of particulate matter deposited on the second filter 11 are derived by the above method. Further, the upstream exhaust pressure sensor 13 and the downstream exhaust pressure sensor 18 described above constitute a differential pressure detecting means in the present embodiment.

次に、内燃機関1における再生処理及びその際のフィルタ制御について説明する。内燃機関1においては、先述のとおり、第1フィルタ10bによって排気中の微粒子物質を捕集することにより排気浄化を行っている。しかし、第1フィルタ10b中に捕集された微粒子物質の量が増加すると、第1フィルタ10bの目詰まりが生じ、その結果、内燃機関1の背圧が上昇し、運転性能が悪化するおそれがある。   Next, regeneration processing in the internal combustion engine 1 and filter control at that time will be described. In the internal combustion engine 1, as described above, exhaust gas purification is performed by collecting particulate matter in the exhaust gas by the first filter 10b. However, when the amount of the particulate matter collected in the first filter 10b increases, the first filter 10b is clogged. As a result, the back pressure of the internal combustion engine 1 may increase, and the operation performance may deteriorate. is there.

そこで、内燃機関1においては、所定期間毎に、あるいは、第1フィルタ10bに所定量の微粒子物質が捕集されたことが検出された際に、第1フィルタ10b内の微粒子物質を酸化除去する再生処理が行われる。なお、上述の所定期間とは、第1フィルタ10bの再生処理の実施間隔がそれ以上長くなると、第1フィルタ10bの背圧上昇が運転性能に影響を与えると考えられる閾値としての期間であり、上述の所定量とは、第1フィルタ10bに捕集された微粒子物質がそれ以上多くなると、第1フィルタ10bの背圧上昇が運転性能に影響を与えると考えられる閾値としての微粒子物質量である。   Therefore, in the internal combustion engine 1, the particulate matter in the first filter 10b is oxidized and removed every predetermined period or when it is detected that a prescribed amount of particulate matter has been collected in the first filter 10b. Playback processing is performed. In addition, the above-mentioned predetermined period is a period as a threshold that is considered that the increase in the back pressure of the first filter 10b affects the driving performance when the execution interval of the regeneration process of the first filter 10b becomes longer than that, The above-mentioned predetermined amount is the amount of particulate matter as a threshold that is considered to increase the back pressure of the first filter 10b when the amount of particulate matter collected by the first filter 10b is increased. .

この再生処理においては、燃料添加弁14から、還元剤としての燃料を酸化触媒10aに供給する。このことにより、酸化触媒10aにおいて燃料の酸化反応が起こり、酸化触媒10aから排出される排気の温度が上昇する。そうすると、第1フィルタ10bの温度も上昇し、第1フィルタ10bの温度が微粒子物質の着火温度以上になると、第1フィルタ10b内で、微粒子物質の酸化反応が開始される。そのことにより、第1フィルタ10b内の微粒子物質を酸化除去させることができる。なお、この場合、内燃機関1からの排気が、第1フィルタ10bをバイパスしない流通経路が、切換弁15によって選択されていることが前提となる。   In this regeneration process, fuel as a reducing agent is supplied from the fuel addition valve 14 to the oxidation catalyst 10a. As a result, an oxidation reaction of fuel occurs in the oxidation catalyst 10a, and the temperature of the exhaust gas discharged from the oxidation catalyst 10a rises. Then, the temperature of the first filter 10b also rises, and when the temperature of the first filter 10b becomes equal to or higher than the ignition temperature of the particulate matter, the oxidation reaction of the particulate matter is started in the first filter 10b. As a result, the particulate matter in the first filter 10b can be oxidized and removed. In this case, it is a premise that the switching valve 15 selects a flow path in which exhaust from the internal combustion engine 1 does not bypass the first filter 10b.

この第1フィルタ10bの再生処理においては、第1フィルタ10b内の微粒子物質の酸化反応開始後にも、第1フィルタ10bに酸素が供給され続けるので、第1フィルタ10b内において微粒子物質の酸化反応が促進される。この場合、内燃機関1の運転状態が高負荷、高回転数になるなどして内燃機関1からの排気の温度が上昇すると、第1フィルタ10bの温度が許容温度より高くなり、第1フィルタ10bがOTすると予測される場合がある。ここで、許容温度とは、第1フィルタ10bや、第1フィルタ10bに担持さ
れた酸化触媒、NOx吸蔵剤などが異常に高温になるおそれが生じる閾値としての温度で
ある。
In the regeneration process of the first filter 10b, oxygen continues to be supplied to the first filter 10b even after the start of the oxidation reaction of the particulate matter in the first filter 10b. Therefore, the oxidation reaction of the particulate matter occurs in the first filter 10b. Promoted. In this case, when the temperature of the exhaust gas from the internal combustion engine 1 rises due to the operating state of the internal combustion engine 1 becoming a high load and high rotation speed, the temperature of the first filter 10b becomes higher than the allowable temperature, and the first filter 10b. May be predicted to be OT. Here, the allowable temperature is a temperature as a threshold value at which the first filter 10b, the oxidation catalyst supported on the first filter 10b, the NOx storage agent, and the like may become abnormally hot.

ここで、第1フィルタ10bへの微粒子物質の堆積量が多く、第1フィルタ10bの温度が高く、内燃機関1の運転状態が高機関負荷、高機関回転数であるほど、第1フィルタ10bがOTし易くなることが分かっている。従って、本実施例においては、第1フィルタ10bへの微粒子物質の堆積量、第1フィルタ10bの温度、内燃機関1の運転状態と、OT可能性の有無との関係を予めマップ化しておく。そして、上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の出力信号から前述の方法によって導出された第1フィルタ10bにおける微粒子物質の堆積量、第2排気温度センサの出力によって推定される第1フィルタ10bの温度及び、図示しないクランクポジションセンサ及びアクセルポジションセンサなどから検出される内燃機関1の運転状態に対応するOT可能性の有無を該マップから読み出し、その結果がOT可能性有りとされた場合に、OTが生じると予測してもよい。   Here, the greater the amount of particulate matter deposited on the first filter 10b, the higher the temperature of the first filter 10b, and the higher the engine load and the higher engine speed, the more the first filter 10b becomes. It has been found that it becomes easier to OT. Therefore, in the present embodiment, the relationship between the amount of particulate matter deposited on the first filter 10b, the temperature of the first filter 10b, the operating state of the internal combustion engine 1, and the presence or absence of the possibility of OT is mapped beforehand. Then, the accumulation amount of the particulate matter in the first filter 10b derived by the above-described method from the output signals of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the downstream side exhaust pressure sensor 18, and the output of the second exhaust temperature sensor are estimated. The presence / absence of OT possibility corresponding to the temperature of one filter 10b and the operating state of the internal combustion engine 1 detected from a crank position sensor and an accelerator position sensor (not shown) is read from the map, and the result is considered as OT possibility. If OT occurs, it may be predicted that OT will occur.

本実施例では、上記の予測手順により第1フィルタ10bのOTが生じると予測された場合には、切換弁15を作動させることにより、内燃機関1からの排気にバイパス管6を通過させる。こうして、第1フィルタ10bをバイパスさせることによって、第1フィルタ10bへの酸素の供給を停止し、第1フィルタ10bの温度を低下させる。   In this embodiment, when it is predicted that OT of the first filter 10b will occur according to the above prediction procedure, the bypass valve 6 is allowed to pass through the exhaust from the internal combustion engine 1 by operating the switching valve 15. Thus, by bypassing the first filter 10b, the supply of oxygen to the first filter 10b is stopped, and the temperature of the first filter 10b is lowered.

ここで、本実施例においては、上記のように、第1フィルタ10bのOTを抑制するために、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bを通過させず、バイパス管6を通過させる場合に、排気中の微粒子物質は第2フィルタ11に捕集されるようにした。このことにより、内燃機関1からの排気が第1フィルタ10bをバイパスしている期間にも、エミッションの悪化を抑制することができる。   Here, in the present embodiment, as described above, in order to suppress the OT of the first filter 10b, the exhaust gas from the internal combustion engine 1 is not allowed to pass through the first filter 10b but is passed through the bypass pipe 6. The particulate matter in the exhaust gas is collected by the second filter 11. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the emission even during the period when the exhaust gas from the internal combustion engine 1 bypasses the first filter 10b.

また、本実施例において、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせる期間が長引くと、第2フィルタ11に堆積した微粒子物質の量が増加し、許容堆積量を越える場合がある。この許容堆積量とは、第2フィルタ11が微粒子物質によって目詰まりを起し、第2フィルタ11の上流の背圧が上昇することにより、内燃機関1の運転状態に影響を及ぼすおそれが生じる閾値としての堆積量である。この量は予め実験的に求められる。また、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量についても、前述の方法によって、上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の出力信号から導出する。   Further, in this embodiment, if the period for bypassing the first filter 10b to the exhaust gas from the internal combustion engine 1 is prolonged, the amount of particulate matter deposited on the second filter 11 may increase and exceed the allowable deposition amount. The allowable accumulation amount is a threshold at which the second filter 11 may be clogged with particulate matter and the back pressure upstream of the second filter 11 may increase, which may affect the operating state of the internal combustion engine 1. The amount of deposition as. This amount is experimentally determined in advance. The amount of particulate matter deposited on the second filter 11 is also derived from the output signals of the upstream exhaust pressure sensor 13 and the downstream exhaust pressure sensor 18 by the method described above.

そして、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量が許容堆積量以上となった場合には、内燃機関1からの排気の、第1フィルタ10bのバイパスを解除し、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bを通過させる。これにより、第2フィルタ11の上流の背圧上昇を回避する。   When the amount of particulate matter deposited on the second filter 11 exceeds the allowable accumulation amount, the bypass of the first filter 10b of the exhaust from the internal combustion engine 1 is canceled and the exhaust from the internal combustion engine 1 is discharged. The first filter 10b is passed. Thereby, the back pressure rise upstream of the 2nd filter 11 is avoided.

しかし、この場合、第1フィルタ10bへの酸素供給が再開することになるので、第1フィルタ10bがOTするおそれが再度生じる。そこで、本実施例においては、内燃機関1からの排気の、第1フィルタ10bのバイパスを解除する際に、併せて、第1フィルタ10bの温度を低下させる第1フィルタ温度低下制御が行われる。この第1フィルタ温度低下制御は、具体的には、内燃機関1が搭載されている車両の速度に影響を及ぼすことなく内燃機関1の機関回転数を上昇させて、第1フィルタ10bに導入される排気の量を増加させ、第1フィルタ10bから排気によって持ち去られる熱量を増加させることによって実現される。   However, in this case, the supply of oxygen to the first filter 10b is restarted, so that there is a possibility that the first filter 10b is OT again. Therefore, in the present embodiment, when the bypass of the first filter 10b of the exhaust gas from the internal combustion engine 1 is cancelled, the first filter temperature lowering control for lowering the temperature of the first filter 10b is also performed. Specifically, the first filter temperature reduction control is introduced into the first filter 10b by increasing the engine speed of the internal combustion engine 1 without affecting the speed of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted. This is realized by increasing the amount of exhausted air and increasing the amount of heat removed from the first filter 10b by the exhaust.

なお、この段階で第2フィルタ11に堆積された微粒子物質については、この後における第1フィルタ10bの再生処理中に第1フィルタ10bから排出される排気によって酸
化除去することができる。
Note that the particulate matter deposited on the second filter 11 at this stage can be oxidized and removed by the exhaust gas discharged from the first filter 10b during the subsequent regeneration process of the first filter 10b.

このように本実施例においては、第2フィルタへの微粒子物質の堆積量が許容堆積量以上になった場合には、上記の第1フィルタ温度低下制御を実行した上で、切換弁15を作動させ、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bを通過させている。従って、第2フィルタ11の上流における背圧の上昇を抑制すると同時に、第1フィルタ10bにおけるOTをも抑制することができる。   As described above, in this embodiment, when the amount of particulate matter deposited on the second filter becomes equal to or greater than the allowable amount of accumulation, the switching valve 15 is operated after the first filter temperature lowering control is performed. The first filter 10b is passed through the exhaust gas from the internal combustion engine 1. Therefore, an increase in back pressure upstream of the second filter 11 can be suppressed, and at the same time, OT in the first filter 10b can be suppressed.

図2には、本実施例におけるフィルタ制御ルーチンを示したフローチャートを示す。
本ルーチンは、ECU20のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の稼動中に、所定期間毎にECU20によって繰り返し実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing a filter control routine in this embodiment.
This routine is a program stored in the ROM of the ECU 20, and is repeatedly executed by the ECU 20 at predetermined intervals during the operation of the internal combustion engine 1.

本ルーチンが実行されるとまず、S101において第1フィルタ10bの再生処理中かどうかが判定される。具体的には、再生処理を行う際に実行される再生処理ルーチン(説明は省略)の実行中は、再生処理フラグを“1”にするようにしておき、S101において再生処理フラグの値をECU20に読み込むことにより、再生処理中かどうかを判定してもよい。   When this routine is executed, it is first determined in S101 whether the first filter 10b is being regenerated. Specifically, during the execution of a regeneration process routine (not described) that is performed when performing the regeneration process, the regeneration process flag is set to “1”, and the value of the regeneration process flag is set to ECU 20 in S101. It may be determined whether or not the reproduction process is in progress.

ここで、第1フィルタ10bの再生処理中でないと判定された場合には、S110に進む。S110においては、上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の出力信号が取得され、それらの出力信号の差ΔPFを算出する。S110の処理が終了すると、本ルーチンをそのまま終了する。なお、ここで、ΔPFを算出するのは、図示しない再生処理ルーチンにおいて、第1フィルタ10bに対する再生処理の必要性を判定するために、最新のΔPFの値を使用することが望ましいからである。   If it is determined that the first filter 10b is not being regenerated, the process proceeds to S110. In S110, output signals of the upstream exhaust pressure sensor 13 and the downstream exhaust pressure sensor 18 are acquired, and a difference ΔPF between these output signals is calculated. When the processing of S110 ends, this routine is ended as it is. Here, the reason why ΔPF is calculated is that it is desirable to use the latest value of ΔPF in order to determine the necessity of regeneration processing for the first filter 10b in a regeneration processing routine (not shown).

一方、S101において、第1フィルタ10bの再生処理中であると判定された場合には、S102に進む。   On the other hand, if it is determined in S101 that the first filter 10b is being regenerated, the process proceeds to S102.

S102においては、上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の出力信号が取得され、それらの出力信号の差ΔPF及び、ΔPBの値が算出される。ここで、ΔPBの値を算出する際には、切換弁15によって短期間、内燃機関1からの排気にバイパス管6を通過させ、その期間内の上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の出力信号からΔPBの値を算出する。これは、本ルーチンにおける以下の処理において、最新のΔPBの値を用いることが望ましいからである。   In S102, the output signals of the upstream exhaust pressure sensor 13 and the downstream exhaust pressure sensor 18 are acquired, and the differences ΔPF and ΔPB between the output signals are calculated. Here, when calculating the value of ΔPB, the switching valve 15 allows the exhaust from the internal combustion engine 1 to pass through the bypass pipe 6 for a short period, and the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the downstream side exhaust pressure in that period. The value of ΔPB is calculated from the output signal of the sensor 18. This is because it is desirable to use the latest ΔPB value in the following processing in this routine.

次にS103に進み、第1フィルタ10bがOTする可能性があるかどうかが判定される。具体的には、第1フィルタ10bの温度及び、内燃機関1の運転状態が取得される。また、S102で取得されたΔPF、ΔPBの値から、前述の方法を用いて、第1フィルタ10bへの微粒子物質の堆積量A1が導出される。そして、それらの値に対応した第1フィルタ10bのOT可能性の有無を、予め作成されたマップから読み出すことによって、第1フィルタ10bのOT可能性が導出される。なお、本ルーチンにおける上記S103の処理は、本実施例における過昇温予測手段を構成する。   Next, in S103, it is determined whether or not the first filter 10b may be OT. Specifically, the temperature of the first filter 10b and the operating state of the internal combustion engine 1 are acquired. Further, the amount A1 of particulate matter deposited on the first filter 10b is derived from the values of ΔPF and ΔPB acquired in S102 using the method described above. And the possibility of OT of the 1st filter 10b is derived | led-out by reading the presence or absence of the OT possibility of the 1st filter 10b corresponding to those values from the map produced previously. The process of S103 in this routine constitutes an excessive temperature rise prediction unit in the present embodiment.

ここにおいて、第1フィルタ10bがOTする可能性がないと判定された場合には、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせる必要はないと判断できるので、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、第1フィルタ10bがOTする可能性があると判定された場合には、S104に進む。   Here, if it is determined that there is no possibility that the first filter 10b will be OT, it can be determined that the exhaust from the internal combustion engine 1 does not need to bypass the first filter 10b, so that this routine is immediately terminated. To do. On the other hand, if it is determined that the first filter 10b may be OTed, the process proceeds to S104.

S104においては、切換弁15が作動することにより、内燃機関1からの排気に、第1フィルタ10bをバイパスさせ、バイパス管6を通過させる。なお、このことにより、
内燃機関1からの排気が第2フィルタ11を通過し始める。
In S <b> 104, the switching valve 15 is actuated to allow the exhaust from the internal combustion engine 1 to bypass the first filter 10 b and pass the bypass pipe 6. In addition, this
Exhaust gas from the internal combustion engine 1 begins to pass through the second filter 11.

次に、S105に進み、上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の出力信号が取得され、それらの出力信号の差ΔPBの値が算出される。さらに、前述の方法を用いて、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量A2が導出される。S105の処理が終了するとS106に進む。   Next, proceeding to S105, the output signals of the upstream side exhaust pressure sensor 13 and the downstream side exhaust pressure sensor 18 are acquired, and the value of the difference ΔPB between these output signals is calculated. Furthermore, the amount A2 of particulate matter deposited on the second filter 11 is derived using the method described above. When the process of S105 ends, the process proceeds to S106.

S106においては、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量A2が許容堆積量以上かどうかが判定される。ここで、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量A2が許容堆積量より少ないと判定された場合には、まだ、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせ続けることが可能であると判断できるので、S107に進む。   In S106, it is determined whether or not the deposition amount A2 of the particulate matter on the second filter 11 is greater than or equal to the allowable deposition amount. Here, when it is determined that the particulate matter deposition amount A2 on the second filter 11 is smaller than the allowable deposition amount, it is still possible to continue bypassing the first filter 10b to the exhaust from the internal combustion engine 1. Since it can be determined that there is, the process proceeds to S107.

S107においては、第1フィルタ10bがOTする可能性があるかどうかが再度判定される。この処理の詳細は、S103と同等である。ここで、第1フィルタ10bがOTする可能性があると判定された場合には、まだ、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせ続ける必要があると判断されるので、S105の処理の前に戻る。そして、S107において、第1フィルタ10bがOTする可能性がないと判定されるまで、これらの処理を繰り返し実行する。一方、S107において、第1フィルタ10bがOTする可能性がないと判定された場合には、内燃機関1からの排気に、第1フィルタ10bを通過させてもよいと判断されるので、S108に進む。なお、本ルーチンにおけるS107の処理は、S103の処理と同様、本実施例における過昇温予測手段を構成する。   In S107, it is determined again whether the first filter 10b may be OT. The details of this process are the same as S103. Here, when it is determined that there is a possibility that the first filter 10b may be OT, it is determined that it is still necessary to keep the first filter 10b bypassed to the exhaust gas from the internal combustion engine 1. Return to processing. Then, in S107, these processes are repeatedly executed until it is determined that there is no possibility that the first filter 10b is OT. On the other hand, if it is determined in S107 that the first filter 10b is not likely to OT, it is determined that the first filter 10b may be allowed to pass through the exhaust gas from the internal combustion engine 1. move on. In addition, the process of S107 in this routine comprises the excessive temperature rise prediction means in a present Example similarly to the process of S103.

ここで、S106の説明に戻るが、S106において、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積量A2が、許容堆積量以上であると判定された場合には、これ以上、内燃機関1からの排気に第1フィルタ10bをバイパスさせ続けると、第2フィルタ11の上流側の背圧が上昇し、内燃機関1の運転性能に影響を及ぼすおそれがあると判断されるので、S111に進む。   Here, returning to the description of S106, if it is determined in S106 that the deposition amount A2 of the particulate matter on the second filter 11 is equal to or larger than the allowable deposition amount, the exhaust from the internal combustion engine 1 is further increased. If the first filter 10b continues to be bypassed, it is determined that the back pressure on the upstream side of the second filter 11 is increased, which may affect the operation performance of the internal combustion engine 1. Therefore, the process proceeds to S111.

S111においては、第1フィルタ温度低下制御が実施される。具体的には、内燃機関1が搭載された車両の車速を増加させないように内燃機関1の機関回転数が上昇される。このことにより、第1フィルタ10bに導入される排気の量が増加する。その結果、第1フィルタ10bから持ち去られる熱の量が増加し、第1フィルタ10bの温度を低下させることができる。S111の処理が終了すると、S108に進む。なお、本ルーチンにおけるS111の処理は、本実施例における第1フィルタ温度低下手段を構成する。   In S111, the first filter temperature reduction control is performed. Specifically, the engine speed of the internal combustion engine 1 is increased so as not to increase the vehicle speed of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted. This increases the amount of exhaust gas introduced into the first filter 10b. As a result, the amount of heat removed from the first filter 10b increases, and the temperature of the first filter 10b can be lowered. When the process of S111 ends, the process proceeds to S108. In addition, the process of S111 in this routine comprises the 1st filter temperature fall means in a present Example.

S108においては、切換弁15が作動し、内燃機関1からの排気に、第1フィルタ10bを通過させることとし、第1フィルタ10bのバイパスが解除される。これにより、第2フィルタ11への微粒子物質の堆積は停止する。S108の処理が終了するとS109に進む。   In S108, the switching valve 15 is actuated to pass the first filter 10b through the exhaust from the internal combustion engine 1, and the bypass of the first filter 10b is released. Thereby, the deposition of the particulate matter on the second filter 11 is stopped. When the process of S108 ends, the process proceeds to S109.

S109においては、上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の出力信号が取得され、それらの出力信号の差ΔPFが算出される。ここで、ΔPFを算出するのは、図示しない再生処理ルーチンにおいて、第1フィルタ10bに対する再生処理の必要性を判定するために、最新のΔPFの値を使用することが望ましいからである。S109の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。   In S109, output signals from the upstream exhaust pressure sensor 13 and the downstream exhaust pressure sensor 18 are acquired, and a difference ΔPF between these output signals is calculated. Here, the reason why ΔPF is calculated is that it is desirable to use the latest value of ΔPF in order to determine the necessity of regeneration processing for the first filter 10b in a regeneration processing routine (not shown). When the process of S109 is completed, this routine is temporarily ended.

以上、説明したように、本実施例においては、第1フィルタ10bの再生処理中に、第1フィルタ10bがOTする可能性があると判定されると、内燃機関1の排気に第1フィルタ10bをバイパスさせるとともに、バイパスされた排気中の微粒子物質を第1フィルタ10bとは別に設けられた第2フィルタ11で捕集することとしている。従って、第1
フィルタ10bのOTの抑制と、内燃機関1の排気に第1フィルタ10bをバイパスさせている期間におけるエミッションの悪化の抑制とを両立させることができる。
As described above, in the present embodiment, when it is determined that the first filter 10b may be OT during the regeneration process of the first filter 10b, the first filter 10b is discharged into the exhaust gas of the internal combustion engine 1. The particulate matter in the bypassed exhaust gas is collected by the second filter 11 provided separately from the first filter 10b. Therefore, the first
It is possible to achieve both suppression of OT of the filter 10b and suppression of deterioration of emission during a period in which the exhaust gas of the internal combustion engine 1 bypasses the first filter 10b.

さらに、本実施例においては、第2フィルタ11における微粒子物質の堆積量が許容値以上になった場合には、第1フィルタ10bの温度を低下させる第1フィルタ温度低下制御を実施するとともに排気のバイパスを解除することとしている。従って、第2フィルタ11の上流における背圧の上昇により、内燃機関1の運転性能が悪化することを抑制できると同時に、第1フィルタ10bのOTを抑制することができる。   Further, in this embodiment, when the amount of particulate matter accumulated in the second filter 11 exceeds an allowable value, the first filter temperature lowering control for lowering the temperature of the first filter 10b is performed and the exhaust gas is discharged. The bypass will be released. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the operating performance of the internal combustion engine 1 due to the increase of the back pressure upstream of the second filter 11, and it is possible to suppress the OT of the first filter 10b.

加えて、本実施例においては、上流側排気圧センサ13及び、下流側排気圧センサ18の2つの排気圧センサにより、第1フィルタ10b及び、第2フィルタ11のそれぞれの前後における排気圧の差圧を算出し、第1フィルタ10b及び、第2フィルタ11のそれぞれへの微粒子物質の堆積量を導出するようにしている。従って、排気圧センサの数を抑えることができ、排気浄化システムのコストを抑えることができる。   In addition, in the present embodiment, the difference between the exhaust pressures before and after the first filter 10b and the second filter 11 is detected by the two exhaust pressure sensors, the upstream exhaust pressure sensor 13 and the downstream exhaust pressure sensor 18. The pressure is calculated, and the amount of particulate matter deposited on each of the first filter 10b and the second filter 11 is derived. Therefore, the number of exhaust pressure sensors can be reduced, and the cost of the exhaust purification system can be reduced.

本発明の実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示した図である。It is the figure which showed schematic structure of the internal combustion engine which concerns on the Example of this invention, its exhaust system, and a control system. 本発明の実施例に係るフィルタ制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the filter control routine which concerns on the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・内燃機関
5・・・排気管
6・・・バイパス管
10・・・排気浄化装置
10a・・・酸化触媒
10b・・・第1フィルタ
11・・・第2フィルタ
12・・・第1排気温度センサ
13・・・上流側排気圧センサ
14・・・燃料添加弁
15・・・切換弁
17・・・第2排気温度センサ
18・・・下流側排気圧センサ
20・・・ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 5 ... Exhaust pipe 6 ... Bypass pipe 10 ... Exhaust gas purification device 10a ... Oxidation catalyst 10b ... 1st filter 11 ... 2nd filter 12 ... 1st DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust temperature sensor 13 ... Upstream exhaust pressure sensor 14 ... Fuel addition valve 15 ... Switching valve 17 ... 2nd exhaust temperature sensor 18 ... Downstream exhaust pressure sensor 20 ... ECU

Claims (4)

内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した微粒子物質を酸化除去する再生処理によって前記微粒子物質の捕集能力が再生される第1フィルタと、
一端が、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側と接続されるとともに、他端が前記排気通路における前記第1フィルタの下流側に接続され、前記内燃機関から排出された排気に、前記フィルタをバイパスさせるバイパス通路と、
前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記第1フィルタを通過させるか、前記バイパス通路を通過させるかを選択する切換手段と、
前記再生処理において、前記第1フィルタの温度が、所定の許容温度より高くなることを予測する過昇温予測手段と、を備え、
前記過昇温予測手段によって、前記第1フィルタの温度が、前記許容温度より高くなることが予測された場合に、前記切換手段によって、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記バイパス通路を通過させることが選択される内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気通路における前記バイパス通路の前記他端との接続部の下流側に備えられ、前記バイパス通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集する第2フィルタと、
前記排気通路における前記第1フィルタを通過する排気の量を増加させることにより、前記第1フィルタの温度を低下させる第1フィルタ温度低下手段をさらに備え、
前記切換手段によって、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記バイパス通路を通過させることが選択されている期間中は、前記バイパス通路を通過する排気中の微粒子物質を前記第2フィルタによって捕集し、前記第2フィルタに捕集された微粒子物質の前記第2フィルタへの堆積量が所定の許容堆積量に達した場合は、前記第1フィルタ温度低下手段によって前記第1フィルタの温度を低下させるとともに、前記切換手段により、前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に第1フィルタを通過させることが選択されること特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
The particulate matter collecting ability is regenerated by a regeneration process that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas passing through the exhaust passage and oxidizes and removes the collected particulate matter. One filter,
One end is connected to the upstream side of the first filter in the exhaust passage, the other end is connected to the downstream side of the first filter in the exhaust passage, and the exhaust is discharged from the internal combustion engine to the filter. Bypass passage for bypassing,
Switching means for selecting whether to pass the first filter or the bypass passage through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage;
In the regeneration process, an excessive temperature rise prediction unit that predicts that the temperature of the first filter becomes higher than a predetermined allowable temperature, and
When the temperature of the first filter is predicted to be higher than the allowable temperature by the excessive temperature rise prediction means, the exhaust gas flowing through the upstream side of the first filter in the exhaust passage by the switching means. An exhaust purification system of an internal combustion engine selected to pass through the bypass passage,
A second filter that is provided on the downstream side of the connection portion of the exhaust passage with the other end of the bypass passage and collects particulate matter in the exhaust gas that passes through the bypass passage;
Further comprising first filter temperature lowering means for lowering the temperature of the first filter by increasing the amount of exhaust passing through the first filter in the exhaust passage;
During the period when the switching means is selected to pass the bypass passage through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage, the particulate matter in the exhaust gas passing through the bypass passage is When the amount of particulate matter collected by the second filter and collected by the second filter reaches a predetermined allowable deposition amount, the first filter temperature lowering means causes the first filter temperature lowering means to An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, wherein the temperature of one filter is lowered and the first filter is selected to pass through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage by the switching means. system.
前記第2フィルタのフィルタ容量は、前記第1フィルタのフィルタ容量よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The exhaust purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a filter capacity of the second filter is smaller than a filter capacity of the first filter. 前記排気通路における、前記バイパス通路の前記一端との接続部よりも上流側の排気圧と、前記排気通路における、前記第2フィルタの下流側の排気圧との差圧を検出する差圧検出手段をさらに備え、
前記切換手段によって前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記バイパス通路を通過させることが選択されている時に、前記差圧検出手段によって検出されたバイパス通路選択時差圧から、前記第2フィルタに捕集された微粒子物質の前記第2フィルタへの堆積量が導出されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between an exhaust pressure upstream of a connection portion with the one end of the bypass passage in the exhaust passage and an exhaust pressure downstream of the second filter in the exhaust passage. Further comprising
From the differential pressure at the time of bypass passage selection detected by the differential pressure detection means when the switching means is selected to pass the bypass passage through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage, 2. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an accumulation amount of the particulate matter collected by the second filter on the second filter is derived.
前記切換手段によって前記排気通路における前記第1フィルタの上流側を流通する排気に前記第1フィルタを通過させることが選択されている時に、前記差圧検出手段によって検出された第1フィルタ選択時差圧と、前記バイパス通路選択時差圧との差に基いて、前記第1フィルタに捕集された微粒子物質の前記第1フィルタへの堆積量が導出されることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The first filter selection differential pressure detected by the differential pressure detection means when the switching means is selected to pass the first filter through the exhaust gas flowing upstream of the first filter in the exhaust passage. The accumulation amount of the particulate matter collected by the first filter on the first filter is derived based on a difference between the pressure difference and the differential pressure when the bypass passage is selected. An exhaust purification system for an internal combustion engine.
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