JP2013160208A - Exhaust emission control apparatus and exhaust emission control method - Google Patents

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Sei Fukuroda
聖 袋田
Shigeki Omichi
重樹 大道
Hiroshi Yamamoto
洋嗣 山本
Koji Senda
幸二 仙田
Seiji Ogawara
誠治 大河原
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Soken Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control apparatus in which particulates in a particulate filter (PF) can be removed appropriately by determining whether the inside of the PF is in a frozen state or a water containing state, and to provide an exhaust emission control method.SOLUTION: An exhaust emission control apparatus including a PF for capturing particulates includes: a differential pressure sensor for measuring a differential pressure value at front and rear of the PF; a temperature sensor for measuring a PF exhaust gas temperature; and a control section electrically connected to the differential pressure sensor and the temperature sensor, respectively. When starting an internal combustion engine, the control section performs PF internal state determination processing for determining whether the inside of the PF is in a frozen state or a water containing state on the basis of the differential pressure value and the PF exhaust gas temperature. While it is determined by the PF internal state determination processing that the inside of the PF is in the frozen state or the water containing state, the control section controls not to perform processing for forcibly oxidizing particulates in the PF.

Description

本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置および排ガス浄化方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device and an exhaust gas purification method for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

一般に、内燃機関(典型的には、ディーゼルエンジン)から排出される排ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質(Particulate Matter:以下、「PM」ともいう。)、不燃成分からなるアッシュ(ASH)などが含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そのため、粒子状物質の排出量は、排ガスに含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)などの有害成分と共に年々規制が強化されている。そこで、排ガスからこれらの粒子状物質を捕集して除去するための技術が従来から行われている。   In general, exhaust gas discharged from an internal combustion engine (typically, a diesel engine) includes particulate matter mainly composed of carbon (hereinafter also referred to as “PM”) and ash ( ASH) and the like, which are known to cause air pollution. For this reason, the amount of particulate matter discharged is stricter year by year along with harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. Therefore, techniques for collecting and removing these particulate substances from exhaust gas have been conventionally performed.

例えば、上記粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ(Particulate Filter:以下「PF」ともいう。また、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いる場合には、PFのことをディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)ともいう。)がエンジンの排気通路内に設けられている。上記PFは、例えば、ハニカム形状の多孔質基材を備えており、該多孔質基材の表面で粒子状物質を捕集する。しかし、この多孔質基材に捕集できる粒子状物質の量には限界があり、これを超える量の粒子状物質がPFに堆積すると、PFが目詰まりを起こして排気抵抗が大きくなる。これによって、燃料消費率(g/KWh)の悪化やPFの溶損などの弊害が生じるおそれがある。このため、一般的には、ある程度の粒子状物質がPFに捕集された段階で、PFの再生処理として、当該粒子状物質がある程度堆積したPFを所定の温度(例えば、550℃〜650℃程度)に加熱することにより、粒子状物質を強制的に酸化・分解するPM強制酸化処理が行われる。   For example, a particulate filter (hereinafter also referred to as “PF”) for collecting the particulate matter. When a diesel engine is used as the internal combustion engine, PF is referred to as a diesel particulate filter (DPF: Also referred to as a diesel particulate filter)) is provided in the exhaust passage of the engine. The PF includes, for example, a honeycomb-shaped porous substrate, and collects particulate matter on the surface of the porous substrate. However, there is a limit to the amount of particulate matter that can be collected on the porous substrate. If an amount of particulate matter exceeding this amount is deposited on the PF, the PF becomes clogged and the exhaust resistance increases. This may cause adverse effects such as deterioration of the fuel consumption rate (g / KWh) and PF melting. For this reason, generally, at a stage where a certain amount of particulate matter is collected in the PF, as a regeneration process of the PF, the PF on which the particulate matter is deposited to some extent is set at a predetermined temperature (for example, 550 ° C. to 650 ° C. To the extent that the particulate matter is forcibly oxidized / decomposed.

上記PF再生のためのPM強制酸化処理は、例えば、内燃機関の排気系内への燃料噴射などにより実施される。上記PM強制酸化処理は、処理時間が長くなると燃料消費率の悪化やPFの溶損の原因になり得る。そこで、上記PF内の粒子状物質による目詰まり状態を監視して、該目詰まり状態が所定の判定基準を超えたときに、上記PM強制酸化処理を行うことが望ましい。   The PM forced oxidation process for PF regeneration is performed by, for example, fuel injection into an exhaust system of an internal combustion engine. The above-mentioned PM forced oxidation treatment may cause deterioration of the fuel consumption rate and PF melting damage when the treatment time becomes long. Therefore, it is desirable to monitor the clogged state due to the particulate matter in the PF and perform the PM forced oxidation process when the clogged state exceeds a predetermined determination criterion.

このPFの粒子状物質による目詰まり検出方法には、PFの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力とを測定し、その差圧(PF差圧)が一定の値を超えた場合にPM強制酸化処理を行うといった方法が挙げられる。PF差圧は、PF内に堆積したPMの堆積量と相関関係を有しているため、PF差圧に基づいてPM強制酸化処理の開始タイミングを定めることで、粒子状物質の堆積量に応じた適切なタイミングでPM強制酸化処理を開始できる。   This clogging detection method due to particulate matter of PF measures the upstream exhaust gas pressure and downstream exhaust gas pressure of PF, and when the differential pressure (PF differential pressure) exceeds a certain value, PM forced oxidation There is a method of performing processing. Since the PF differential pressure has a correlation with the accumulation amount of PM accumulated in the PF, the start timing of the PM forced oxidation treatment is determined based on the PF differential pressure, so that the PF differential pressure is determined according to the accumulation amount of the particulate matter. The PM forced oxidation process can be started at an appropriate timing.

このPF差圧を利用した目詰まり検出方法に関連して、引用文献1では、ディーゼルエンジンにおけるDPF(PF)の前後差圧、DPF内部排気温度、DPF入口排気圧力および排気流量を検出し、これらの検出結果から、DPFの圧損係数とDPFを通過する排ガスのレイノルズ数を算出し、算出されたDPFの圧損係数を、DPF内部排気温度とレイノルズ数とから算出された判定値と比較することにより、DPFの目詰まり状態を検出する方法が開示されている。   In relation to this clogging detection method using the PF differential pressure, the cited document 1 detects the differential pressure across the DPF (PF) in the diesel engine, the DPF internal exhaust temperature, the DPF inlet exhaust pressure, and the exhaust flow rate. By calculating the pressure loss coefficient of the DPF and the Reynolds number of the exhaust gas passing through the DPF, and comparing the calculated pressure loss coefficient of the DPF with the determination value calculated from the DPF internal exhaust temperature and the Reynolds number. A method of detecting a clogged state of a DPF is disclosed.

特開2005−023884号公報JP 2005-023884 A

ところで、極寒冷地などの気温が低い地域では、内燃機関の停止後にPFの内部が氷結または含水状態になることが考えられる。このように、PFの内部が氷結または含水状態の場合には、上記PF差圧は大きくなる。よって、上述したPF差圧を利用した目詰まり検出方法では、PFの内部が氷結または含水状態のとき、上記PF差圧が大きくなるため、PF内を粒子状物質(PM)が堆積された状態であると誤認識し、PM強制酸化処理を開始してしまうおそれが生じる。その結果、氷もしくは水によるPF内の排ガス通路の閉塞によって、PM強制酸化処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、PF内に所定量入らないために、内燃機関の失火、HCガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。   By the way, in an area where the temperature is low, such as a very cold region, it is conceivable that the inside of the PF is frozen or water-containing after the internal combustion engine is stopped. As described above, when the inside of the PF is frozen or in a water-containing state, the PF differential pressure increases. Therefore, in the above-described clogging detection method using the PF differential pressure, when the inside of the PF is frozen or in a water-containing state, the PF differential pressure increases, so that particulate matter (PM) is accumulated in the PF. May be erroneously recognized and the PM forced oxidation process may start. As a result, due to the blockage of the exhaust gas passage in the PF with ice or water, a predetermined amount of air due to fuel injection from the internal combustion engine performed by the PM forced oxidation treatment does not enter the PF. Or white smoke may be emitted, resulting in malfunction.

本発明は、上述した課題を解決すべく創出されたものであり、PFの内部が氷結または含水状態であるか否かを判定し、該判定によって上記PFの内部が氷結または含水状態であると判定された場合は、PM強制酸化処理を行わないように排ガス浄化処理を制御することを目的としており、かかる目的を実現できる排ガス浄化装置および排ガス浄化方法を提供するものである。   The present invention was created to solve the above-described problems, and determines whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing, and the determination determines that the inside of the PF is frozen or water-containing. If determined, the object is to control the exhaust gas purification process so as not to perform the PM forced oxidation process, and to provide an exhaust gas purification device and an exhaust gas purification method capable of realizing such an object.

上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の排ガス浄化装置が提供される。すなわち、本発明にかかる排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化装置である。そして、ここで開示される排ガス浄化装置は、該内燃機関に設けられる排気通路内を流れる排ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するパティキュレートフィルタ(PF)と、該PFよりも上記排気通路の上流側の圧力と上記PFよりも上記排気通路の下流側の圧力との差圧を計測する差圧センサと、上記PFよりも上記排気通路の下流側の排ガスの温度(以下、「PF出ガス温度」ともいう。)を計測する温度センサと、上記差圧センサおよび上記温度センサとそれぞれ電気的に接続されている制御部と、を備えている。ここで、上記制御部は、内燃機関の始動時に、上記差圧センサによって上記PFの前後の差圧値の計測および上記温度センサによって上記PFよりも排気通路の下流側の排ガス温度の計測をし、上記差圧値および上記排ガス温度に基づいて、上記PFの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するPF内部状態判定処理を行うように構成されている。   In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas purification apparatus having the following configuration. That is, the exhaust gas purification apparatus according to the present invention is an exhaust gas purification apparatus provided in an exhaust system of an internal combustion engine. The exhaust gas purifying apparatus disclosed herein includes a particulate filter (PF) that collects particulate matter (PM) in exhaust gas flowing in an exhaust passage provided in the internal combustion engine, and the exhaust gas more than the PF. A differential pressure sensor for measuring the pressure difference between the pressure upstream of the passage and the pressure downstream of the exhaust passage relative to the PF; and the temperature of the exhaust gas downstream of the exhaust passage downstream of the PF (hereinafter referred to as “PF”). A temperature sensor that measures the temperature of the outgas.) And a controller that is electrically connected to the differential pressure sensor and the temperature sensor. Here, when the internal combustion engine is started, the control unit measures the differential pressure value before and after the PF with the differential pressure sensor and measures the exhaust gas temperature downstream of the PF with the temperature sensor. Based on the differential pressure value and the exhaust gas temperature, a PF internal state determination process is performed to determine whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing.

上記PF内の水分が氷結状態、すなわち、上記PF内が氷によって閉塞されているとき、上記PFの前後の差圧値は大きくなる。そして、上記PF内が氷結状態ではなくなる、すなわち、上記PF内の氷による閉塞がなくなり排ガスが該PF内を流れ始めるとき、該PF内の差圧値は小さくなる。そして、上記差圧値が小さくなると共に、PF出ガス温度は上昇する。このとき、上記PF内が含水状態のときは、上記PF出ガス温度は所定値以下(例えば、100℃以下)となる。そして、上記PF内が含水状態ではなくなる、すなわち、上記PF内が乾燥状態であるとき、上記PF出ガス温度は所定値以上(例えば、100℃以上)となる。このように、上記差圧値および上記PF出ガス温度を利用することによって、上記PF内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。該判定によって、上記PF内の粒子状物質の強制酸化などの処理を行うか否かの判定材料の一つとすることができる。   When the moisture in the PF is frozen, that is, when the inside of the PF is blocked by ice, the differential pressure value before and after the PF increases. Then, when the inside of the PF is not frozen, that is, when there is no blockage by the ice in the PF and the exhaust gas starts to flow through the PF, the differential pressure value in the PF becomes small. Then, as the differential pressure value decreases, the PF outgas temperature increases. At this time, when the inside of the PF is in a water-containing state, the PF outgas temperature is a predetermined value or less (for example, 100 ° C. or less). When the inside of the PF is not in a water-containing state, that is, when the inside of the PF is in a dry state, the PF outgas temperature becomes a predetermined value or higher (for example, 100 ° C. or higher). As described above, by using the differential pressure value and the PF outgas temperature, it can be determined whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing. This determination can be one of the determination materials for determining whether or not to perform a process such as forced oxidation of the particulate matter in the PF.

また、ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、上記制御部は、内燃機関の停止直前における上記差圧センサによって計測された上記PFの前後の差圧値を記憶するように構成されている。ここで、上記PF内部状態判定処理は、上記始動時に計測された差圧値が上記停止直前に計測された差圧値の1.3倍以上(好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上)であると判定され、および、上記始動時に計測された排ガス温度(PF出ガス温度)が70℃以下(好ましくは50℃以下、より好ましくは30℃以下)であると判定されたときに、上記PFの内部が氷結もしくは含水状態であると判定するように構成されている。   In a preferred aspect of the exhaust gas purifying apparatus disclosed herein, the control unit is configured to store a differential pressure value before and after the PF measured by the differential pressure sensor immediately before the internal combustion engine is stopped. ing. Here, in the PF internal state determination process, the differential pressure value measured at the start is 1.3 times or more (preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times) the differential pressure value measured immediately before the stop. When the exhaust gas temperature (PF outgas temperature) measured at the time of starting is determined to be 70 ° C. or lower (preferably 50 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower). In addition, the inside of the PF is determined to be frozen or water-containing.

上述したように、上記始動時に計測された差圧値が上記停止直前に計測された差圧値の1.3倍以上(好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上)および上記始動時に計測されたPF出ガス温度が70℃以下(好ましくは50℃以下、より好ましくは30℃以下)のとき、より好適に上記PFの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。   As described above, the differential pressure value measured at the time of starting is 1.3 times or more (preferably 1.5 times or more, more preferably twice or more) of the differential pressure value measured immediately before the stop and the starting. When the measured PF outgas temperature is 70 ° C. or lower (preferably 50 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower), it is more preferable to determine whether the inside of the PF is frozen or water-containing. Can do.

また、ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記PF内に堆積された粒子状物質が所定量を上回った時に、該粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されている。そして、上記制御部は、上記PF内部状態判定処理によって、上記PFの内部を氷結もしくは含水状態であると判定している間は、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行わないように構成されている。   In another preferable aspect of the exhaust gas purifying apparatus disclosed herein, the control unit performs a process of forcibly oxidizing the particulate matter when the particulate matter deposited in the PF exceeds a predetermined amount. Is configured to do. The control unit is configured not to perform the process of forcibly oxidizing the particulate matter while the PF internal state determination process determines that the inside of the PF is frozen or water-containing. ing.

上記PF内部が氷結もしくは含水状態である場合に、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行ったとき、氷もしくは水によるPF内の排ガス通路の閉塞によって、上記粒子状物質を強制酸化する処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、PF内に所定量入らないために、HCガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。したがって、かかる構成の排ガス浄化装置によって、上記PF内部が氷結もしくは含水状態の間は、上記粒子状物質を強制酸化する処理は行わないようにすることで、上記機能不良を防止することができる。   When the particulate matter is forcibly oxidized when the inside of the PF is frozen or water-containing, the particulate matter is forcibly oxidized by blocking the exhaust gas passage in the PF with ice or water. Since a predetermined amount of air by fuel injection from the internal combustion engine to be performed does not enter the PF, HC gas or white smoke may be discharged, which may cause a malfunction. Therefore, with the exhaust gas purifying apparatus having such a configuration, the functional failure can be prevented by not performing the process of forcibly oxidizing the particulate matter while the inside of the PF is frozen or in a water-containing state.

また、かかる構成によると、上記粒子状物質を強制酸化する処理中に内燃機関を停止し、該停止中に、上記PF内部が氷結もしくは含水状態になり、該状態後に内燃機関を始動しても、上記PF内部状態判定処理によって、上記PF内部が氷結もしくは含水状態であると判定し、該判定結果の間は上記強制酸化処理を行わないので上述のような機能不良となることを事前に防止することができる。   Further, according to such a configuration, the internal combustion engine is stopped during the process of forcibly oxidizing the particulate matter, and the inside of the PF is frozen or water-containing during the stop, and the internal combustion engine is started after this state. In the PF internal state determination process, it is determined that the inside of the PF is frozen or in a water-containing state, and the forced oxidation process is not performed during the determination result. can do.

また、ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、内燃機関の始動後、上記PF内部状態判定処理を連続的に行うように構成されている。そして、上記制御部は、上記PF内部状態判定処理によって、上記PFの内部を氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されている。かかる構成の排ガス浄化装置によって、より好適に上記粒子状物質を強制酸化する処理を行うことができる。また、上述した機能不良を防止し、適切に上記粒子状物質の強制酸化処理を行うことで燃料消費率の向上となる。   Moreover, in another preferable aspect of the exhaust gas purification apparatus disclosed herein, the control unit is configured to continuously perform the PF internal state determination process after the internal combustion engine is started. And the said control part is comprised so that the process which forcibly oxidizes the said particulate matter may be performed after determining with the said PF internal state determination process that the inside of the said PF is not freezing or a water-containing state. By the exhaust gas purifying apparatus having such a configuration, it is possible to perform the process of forcibly oxidizing the particulate matter more suitably. In addition, the above-described malfunction is prevented, and the fuel consumption rate is improved by appropriately performing the forced oxidation treatment of the particulate matter.

また、本発明は、上述した目的を実現するための他の側面として、以下の排ガス浄化方法が提供される。すなわち、排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ(PF)を排気通路に設けた内燃機関から排出される排ガスを浄化する方法である。該方法は、上記PFよりも上記排気通路の上流側の圧力と上記PFよりも上記排気通路の下流側の圧力との差圧値を計測し、該差圧値が所定差圧値を上回ったときに上記PF内の粒状物質を強制酸化する強制酸化処理を含んでいる。そして、内燃機関の始動時において、上記PFよりも上記排気通路の上流側の圧力と上記PFよりも上記排気通路の下流側の圧力との差圧値の計測、および、上記PFよりも排気通路の下流側の排ガス温度を計測し、上記差圧値および上記排ガス温度によって、上記PFの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判別するPF内部状態判定処理を行い、該PF内部状態判定処理によって、上記PFの内部が氷結もしくは含水状態であると判定している間は、上記強制酸化処理を行わないことを特徴とする。   Moreover, this invention provides the following exhaust gas purification methods as another side surface for implement | achieving the objective mentioned above. That is, it is a method for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine in which a particulate filter (PF) for collecting particulate matter in the exhaust gas is provided in the exhaust passage. The method measures a differential pressure value between a pressure on the upstream side of the exhaust passage from the PF and a pressure on the downstream side of the exhaust passage from the PF, and the differential pressure value exceeds a predetermined differential pressure value. Sometimes it includes a forced oxidation treatment for forcibly oxidizing the particulate matter in the PF. At the time of starting the internal combustion engine, the measurement of the differential pressure value between the pressure upstream of the exhaust passage from the PF and the pressure downstream of the exhaust passage from the PF, and the exhaust passage from the PF PF internal state determination processing is performed to determine whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing based on the differential pressure value and the exhaust gas temperature. The forced oxidation treatment is not performed while it is determined that the inside of the PF is frozen or water-containing by processing.

上記PF内部が氷結もしくは含水状態である場合に、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行ったとき、氷もしくは水によるPF内の排ガス通路の閉塞によって、上記粒子状物質を強制酸化する処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、PF内に所定量入らないために、HCガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。したがって、かかる構成の排ガス浄化方法によると、上記PF内部状態判定処理によって、上記PF内部が氷結もしくは含水状態の間は、上記強制酸化処理を行わないために、上記機能不良を事前に防止することができる。   When the particulate matter is forcibly oxidized when the inside of the PF is frozen or water-containing, the particulate matter is forcibly oxidized by blocking the exhaust gas passage in the PF with ice or water. Since a predetermined amount of air by fuel injection from the internal combustion engine to be performed does not enter the PF, HC gas or white smoke may be discharged, which may cause a malfunction. Therefore, according to the exhaust gas purification method having such a configuration, the PF internal state determination process prevents the malfunction in advance because the forced oxidation process is not performed while the PF is frozen or in a water-containing state. Can do.

また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい一態様では、上記強制酸化処理中に内燃機関が停止された際に、該停止後の内燃機関の再始動と共に、上記PF内部状態判定処理を連続的に行い、上記PFの内部が氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、上記強制酸化処理を再開することを特徴とする。   Further, in a preferable aspect of the exhaust gas purification method disclosed herein, when the internal combustion engine is stopped during the forced oxidation process, the PF internal state determination process is continuously performed along with the restart of the internal combustion engine after the stop. The forced oxidation treatment is restarted after determining that the inside of the PF is not frozen or containing water.

かかる構成の排ガス浄化方法によると、上記PF内部状態判定処理によって、上記PFの内部が氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、上記強制酸化処理を行うため、より好適に上記粒子状物質を強制酸化することができる。また、上述した機能不良を防止し、適切に上記粒子状物質の強制酸化処理を行うことで燃料消費率の向上となる。   According to the exhaust gas purification method having such a configuration, the forced oxidation treatment is performed after the PF internal state determination process determines that the inside of the PF is not frozen or in a water-containing state. Can be oxidized. In addition, the above-described malfunction is prevented, and the fuel consumption rate is improved by appropriately performing the forced oxidation treatment of the particulate matter.

また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい他の一態様では、上記PF内部状態判定処理は、上記始動時に計測された差圧値が内燃機関停止直前に計測された差圧値の1.3倍以上(好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上)であると判定され、および、上記始動時に計測された排ガス温度が70℃以下(好ましくは50℃以下、より好ましくは30℃以下)であると判定されたとき、上記PFの内部が氷結もしくは含水状態であると判定することを特徴とする。   Moreover, in another preferable aspect of the exhaust gas purification method disclosed herein, the PF internal state determination process is performed by performing a difference between a differential pressure value measured at the time of starting and a differential pressure value of 1. It is determined that it is 3 times or more (preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more), and the exhaust gas temperature measured at the start is 70 ° C. or lower (preferably 50 ° C. or lower, more preferably 30 It is determined that the inside of the PF is frozen or hydrated when it is determined that the temperature is equal to or lower than [° C.].

上述したように、上記始動時に計測された差圧値が上記停止直前に計測された差圧値の1.3倍以上(好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上)および上記始動時に計測されたPF出ガス温度が70℃以下(好ましくは、50℃以下、より好ましくは30℃以下)のとき、より好適に上記PFの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。   As described above, the differential pressure value measured at the time of starting is 1.3 times or more (preferably 1.5 times or more, more preferably twice or more) of the differential pressure value measured immediately before the stop and the starting. When the PF outgas temperature measured sometimes is 70 ° C. or lower (preferably 50 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower), it is more suitably determined whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing. be able to.

本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the exhaust gas purification apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置におけるパティキュレートフィルタ(PF)を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the particulate filter (PF) in the exhaust gas purification apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかるPF内部状態判定処理の判定方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the determination method of PF internal state determination processing concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の内燃機関停止時の制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control at the time of the internal combustion engine stop of the exhaust gas purification apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の内燃機関始動時の制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control at the time of the internal combustion engine start-up of the exhaust gas purification apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の内燃機関始動時の制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control at the time of the internal combustion engine start-up of the exhaust gas purification apparatus concerning one Embodiment of this invention.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the field.

<排ガス浄化装置>
ここでは、先ず、本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置について説明する。かかる排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられている。以下、図1を参照しながら内燃機関および排ガス浄化装置について説明する。
<Exhaust gas purification device>
Here, first, an exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. Such an exhaust gas purification device is provided in an exhaust system of an internal combustion engine. Hereinafter, an internal combustion engine and an exhaust gas purification apparatus will be described with reference to FIG.

A.内燃機関
図1に示す構成の排ガス浄化装置100では、内燃機関1は、ディーゼルエンジンを主体として構成されている(内燃機関1には、エンジンを駆動するためのアクセルやその他の操作系を含む。)。以下、かかるディーゼルエンジン1の構成を簡単に説明する。なお、以下に説明するディーゼルエンジン1は、上記内燃機関1の一例に過ぎない。本発明にかかる排ガス浄化装置100は、内燃機関1として、ディーゼルエンジン以外のエンジン(例えばガソリンエンジン等)を用いることもできる。
A. In the exhaust gas purification apparatus 100 having the configuration shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 is configured mainly with a diesel engine (the internal combustion engine 1 includes an accelerator for driving the engine and other operation systems. ). Hereinafter, the configuration of the diesel engine 1 will be briefly described. The diesel engine 1 described below is only an example of the internal combustion engine 1. The exhaust gas purifying apparatus 100 according to the present invention can also use an engine other than a diesel engine (for example, a gasoline engine) as the internal combustion engine 1.

図1に示す構成の内燃機関1は、複数の燃焼室2と、燃焼室2のそれぞれに燃料を噴射する燃料噴射弁3とを備えている。各々の燃料噴射弁3は、燃料供給管21を介してコモンレール22に接続されている。コモンレール22は、燃料ポンプ23を介して燃料タンク24に接続されている。燃料ポンプ23は、コモンレール22、燃料供給管21、燃料噴射弁3を介して、燃料タンク24内の燃料を燃焼室2へ供給する。   The internal combustion engine 1 having the configuration shown in FIG. 1 includes a plurality of combustion chambers 2 and a fuel injection valve 3 that injects fuel into each of the combustion chambers 2. Each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 22 via a fuel supply pipe 21. The common rail 22 is connected to the fuel tank 24 via the fuel pump 23. The fuel pump 23 supplies the fuel in the fuel tank 24 to the combustion chamber 2 via the common rail 22, the fuel supply pipe 21, and the fuel injection valve 3.

また、燃焼室2は、それぞれ吸気マニホルド4および排気マニホルド5が連通している。以下、吸気マニホルド4よりも上流側に設けられ、内燃機関1に空気(酸素)を供給する系を「吸気系」と称する。また、排気マニホルド5よりも下流側に設けられ、内燃機関1で生じた排ガスを外部に排出する系を「排気系」と称する。なお、上記吸気系と上記排気系とは、排ガス再循環通路18を介して互いに連通されている。また、排ガス再循環通路18には、電子制御式の制御弁19が配置されており、該制御弁19の開閉により再循環させる排ガスを調整することができる。また、排ガス再循環通路18には、排ガス再循環通路18内を流れるガスを冷却するための冷却装置(EGR冷却装置)20が配置されている。   The combustion chamber 2 communicates with an intake manifold 4 and an exhaust manifold 5 respectively. Hereinafter, a system that is provided upstream of the intake manifold 4 and supplies air (oxygen) to the internal combustion engine 1 is referred to as an “intake system”. A system that is provided on the downstream side of the exhaust manifold 5 and exhausts exhaust gas generated in the internal combustion engine 1 to the outside is referred to as an “exhaust system”. The intake system and the exhaust system are in communication with each other via an exhaust gas recirculation passage 18. Further, an electronically controlled control valve 19 is disposed in the exhaust gas recirculation passage 18, and the exhaust gas to be recirculated can be adjusted by opening and closing the control valve 19. The exhaust gas recirculation passage 18 is provided with a cooling device (EGR cooling device) 20 for cooling the gas flowing in the exhaust gas recirculation passage 18.

A−1.吸気系
次に、内燃機関1の吸気系について説明する。内燃機関1を吸気系に連通させる吸気マニホルド4には吸気ダクト6が接続されている。かかる吸気ダクト6は、排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aに接続されており、コンプレッサ7aにはエアクリーナ9が接続されている。また、エアクリーナ9の下流側(内燃機関1側)には、エアフロメータ8が配置されている。エアフロメータ8は、吸気ダクト6へ供給される吸入空気量を検出するセンサである。吸気ダクト6におけるエアフロメータ8のさらに下流側には、スロットル弁10が設けられている。このスロットル弁10を開閉することで内燃機関1に供給される空気の量を調整できる。また、スロットル弁10の近傍には、スロットル弁10の開度を検出するスロットルセンサ(図示せず)が配置されているとよい。また、吸気ダクト6の周りには、吸気ダクト6内を流れる空気を冷却するための冷却装置11が配置されている。
A-1. Intake System Next, the intake system of the internal combustion engine 1 will be described. An intake duct 6 is connected to an intake manifold 4 that communicates the internal combustion engine 1 with an intake system. The intake duct 6 is connected to a compressor 7a of an exhaust turbocharger 7, and an air cleaner 9 is connected to the compressor 7a. An air flow meter 8 is disposed downstream of the air cleaner 9 (internal combustion engine 1 side). The air flow meter 8 is a sensor that detects the amount of intake air supplied to the intake duct 6. A throttle valve 10 is provided further downstream of the air flow meter 8 in the intake duct 6. The amount of air supplied to the internal combustion engine 1 can be adjusted by opening and closing the throttle valve 10. Further, a throttle sensor (not shown) for detecting the opening degree of the throttle valve 10 may be disposed in the vicinity of the throttle valve 10. A cooling device 11 for cooling the air flowing through the intake duct 6 is disposed around the intake duct 6.

A−2.排気系
次に、内燃機関1の排気系について説明する。内燃機関1を排気系に連通させる排気マニホルド5は、排気ターボチャージャ7の排気タービン7bに接続されている。該排気タービン7bには、排ガスが流通する排気通路12が接続されている。また、排気マニホルド5には、排ガス中に燃料Fを噴射する排気系燃料噴射弁13が設けられていている。詳しくは後述するが、排気系燃料噴射弁13は、PM強制酸化処理を実施する際に、パティキュレートフィルタ(PF)80を備えた排気系に燃料Fを噴射することによってPF80内の温度を上昇させる。
A-2. Exhaust System Next, the exhaust system of the internal combustion engine 1 will be described. An exhaust manifold 5 that allows the internal combustion engine 1 to communicate with an exhaust system is connected to an exhaust turbine 7 b of an exhaust turbocharger 7. An exhaust passage 12 through which exhaust gas flows is connected to the exhaust turbine 7b. The exhaust manifold 5 is provided with an exhaust system fuel injection valve 13 for injecting fuel F into the exhaust gas. As will be described in detail later, the exhaust system fuel injection valve 13 increases the temperature in the PF 80 by injecting the fuel F into the exhaust system including the particulate filter (PF) 80 when performing the PM forced oxidation process. Let

B.排ガス浄化部
排ガス浄化部40は、上記内燃機関1に連通する排気系(ここでは、排気通路12)に設けられている。図1に示す構成の排ガス浄化部40では、排気通路12の下流側にPF80が設けられている。なお、排ガス浄化部40には、PF80が備えられていればよく、その他排ガス浄化のための部材については本発明を特に限定するものではない。典型的には、図示していないが、PF80の上流側または下流側に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属触媒粒子が基材(例えば、ハニカム状基材)に担持されている排ガス浄化用触媒が設けられている。
B. Exhaust gas purification unit The exhaust gas purification unit 40 is provided in an exhaust system (here, the exhaust passage 12) communicating with the internal combustion engine 1. In the exhaust gas purification unit 40 having the configuration shown in FIG. 1, a PF 80 is provided on the downstream side of the exhaust passage 12. The exhaust gas purification unit 40 only needs to be provided with the PF 80, and the present invention is not particularly limited with respect to other exhaust gas purification members. Typically, although not shown, noble metal catalyst particles such as platinum (Pt) and palladium (Pd) are supported on a base material (for example, a honeycomb base material) on the upstream side or the downstream side of PF80. An exhaust gas purifying catalyst is provided.

ここで、パティキュレートフィルタ(PF)80について、図2を参照しながら説明する。図2は、PF80の構造を模式的に示した図である。PF80は、排ガス中に含まれる炭素微粒子などの可燃成分からなる粒子状物質(PM)を捕集する。なお、内燃機関1としてディーゼルエンジンを用いている場合には、PF80としてディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)を用いるとよい。   Here, the particulate filter (PF) 80 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of PF80. The PF 80 collects particulate matter (PM) made of combustible components such as carbon fine particles contained in the exhaust gas. In the case where a diesel engine is used as the internal combustion engine 1, a diesel particulate filter (DPF) may be used as the PF80.

B−1.多孔質基材
図2に示すように、PF80は、ハニカム構造に形成された多孔質基材82を有しており、排ガスの流動方向に沿って複数の流路84が設けられている。かかるPF80に設けられている複数の流路84は、排ガスの流動方向における上流側または下流側のいずれかが封止されている。多孔質基材82は、多孔質構造を有した耐熱性素材で構成されていると好ましい。かかる耐熱性素材としては、コージェライト、炭化ケイ素(シリコンカーバイド:SiC)、チタン酸アルミニウム、窒素ケイ素またはステンレス鋼などの耐熱性金属やその合金などが挙げられる。
B-1. 2. Porous base material As shown in FIG. 2, the PF 80 has a porous base material 82 formed in a honeycomb structure, and a plurality of flow paths 84 are provided along the flow direction of exhaust gas. The plurality of flow paths 84 provided in the PF 80 are sealed either upstream or downstream in the flow direction of the exhaust gas. The porous base material 82 is preferably made of a heat resistant material having a porous structure. Examples of such a heat-resistant material include cordierite, silicon carbide (silicon carbide: SiC), aluminum heat-resistant metal such as aluminum titanate, silicon nitride or stainless steel, and alloys thereof.

PF80に供給された排ガスは、先ず、下流側が封止された流路84に流れ込む。そして、流路84の下流側が封止されているため、多孔質基材82を通過し、上流側が封止された流路84に入り、該上流側が封止された流路84の下流側から排出される。排ガスに含まれている粒子状物質は、排ガスが多孔質基材82を通過する際に多孔質基材82によって捕捉される。   The exhaust gas supplied to the PF 80 first flows into the flow path 84 whose downstream side is sealed. And since the downstream side of the flow path 84 is sealed, it passes through the porous base material 82, enters the flow path 84 with the upstream side sealed, and from the downstream side of the flow path 84 with the upstream side sealed. Discharged. Particulate matter contained in the exhaust gas is captured by the porous substrate 82 when the exhaust gas passes through the porous substrate 82.

B−2.PM酸化触媒
PF80の多孔質基材82の少なくとも一部には、PM酸化触媒が担持されている。該PM酸化触媒は、上記多孔質基材82に捕捉された粒子状物質(PM)の酸化反応に対する酸化触媒能力を有する金属触媒粒子で構成されている。かかる金属触媒粒子としては、例えば、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などの貴金属粒子や、該貴金属粒子を含んだ複合粒子などを好ましく用いることができる。これらの金属触媒粒子からなるPM酸化触媒が多孔質基材82上に担持されていることによって、多孔質基材82に捕捉された粒子状物質の酸化・分解が容易になる。また、上記PM酸化触媒は、金属酸化物からなる担体に上記触媒金属粒子が担持されていることによって構成されているとより好ましい。上記PM酸化触媒としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、あるいはこれらの2種または3種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが好ましく用いられる。例えば、上記PM酸化触媒としては、酸化セリウムおよび/または酸化アルミニウムと、貴金属との凝集体が好ましく用いられる。このようなPM酸化触媒は、上述の金属触媒粒子のみからなるPM酸化触媒よりも高い酸化触媒能力を有しているため、粒子状物質の酸化・分解がより容易になる。
B-2. PM oxidation catalyst A PM oxidation catalyst is supported on at least a part of the porous substrate 82 of the PF80. The PM oxidation catalyst is composed of metal catalyst particles having an oxidation catalyst ability for an oxidation reaction of particulate matter (PM) trapped by the porous substrate 82. As such metal catalyst particles, for example, noble metal particles such as silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), and composite particles containing the noble metal particles can be preferably used. Since the PM oxidation catalyst composed of these metal catalyst particles is supported on the porous base material 82, the particulate matter captured by the porous base material 82 can be easily oxidized and decomposed. The PM oxidation catalyst is more preferably configured by supporting the catalyst metal particles on a carrier made of a metal oxide. As the PM oxidation catalyst, cerium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, or a composite oxide composed of two or three of these is preferably used. For example, as the PM oxidation catalyst, an aggregate of cerium oxide and / or aluminum oxide and a noble metal is preferably used. Since such a PM oxidation catalyst has a higher oxidation catalyst ability than a PM oxidation catalyst composed only of the above-described metal catalyst particles, oxidation / decomposition of particulate matter becomes easier.

C.油温センサ
ここで開示される排ガス浄化装置は、内燃機関に油温センサが備えられている。図1に示す排ガス浄化装置100では、後述する制御部30に油温センサ57が電気的に接続されている。油温センサ57は、内燃機関1の潤滑油の温度(油温)を検出することができればよく、その具体的な構成は本発明を特に限定するものではない。例えば、油温センサ57は、半導体素子から構成されており、油温と共に抵抗が変化する油温センサを使用することができる。また、油温センサ57の配置位置は、内燃機関1の油温を測定できればよく、配置位置は特に限定されるものではない。
C. Oil temperature sensor The exhaust gas purification apparatus disclosed herein includes an oil temperature sensor in an internal combustion engine. In the exhaust gas purification apparatus 100 shown in FIG. 1, an oil temperature sensor 57 is electrically connected to a control unit 30 described later. The oil temperature sensor 57 only needs to be able to detect the temperature (oil temperature) of the lubricating oil of the internal combustion engine 1, and its specific configuration does not particularly limit the present invention. For example, the oil temperature sensor 57 is composed of a semiconductor element, and an oil temperature sensor whose resistance changes with the oil temperature can be used. Further, the arrangement position of the oil temperature sensor 57 is not particularly limited as long as the oil temperature of the internal combustion engine 1 can be measured.

D.水温センサ
ここで開示される排ガス浄化装置は、内燃機関に水温センサが備えられている。図1に示す排ガス浄化装置100では、後述する制御部30に水温センサ58が電気的に接続されている。水温センサ58は、内燃機関1内の水温を検出することができればよく、その具体的な構成は本発明を特に限定するものではない。例えば、水温センサ58は、油温センサ57と同様に、半導体素子から構成されており、水温と共に抵抗が変化するものを使用することができる。また、水温センサ58の配置位置は、内燃機関1の水温を測定できればよく、配置位置は限定されるものではない。
D. Water temperature sensor The exhaust gas purification apparatus disclosed herein includes a water temperature sensor in an internal combustion engine. In the exhaust gas purification apparatus 100 shown in FIG. 1, a water temperature sensor 58 is electrically connected to a control unit 30 described later. The water temperature sensor 58 only needs to be able to detect the water temperature in the internal combustion engine 1, and its specific configuration does not particularly limit the present invention. For example, the water temperature sensor 58 is composed of a semiconductor element like the oil temperature sensor 57, and a sensor whose resistance changes with the water temperature can be used. Further, the arrangement position of the water temperature sensor 58 is not limited as long as the water temperature of the internal combustion engine 1 can be measured.

E.温度センサ
ここで開示される排ガス浄化装置は、内燃機関に温度センサが備えられている。図1に示す排ガス浄化装置100では、PF80よりも排気通路12の下流側に温度センサ56が配置されている。また、温度センサ56は後述する制御部30に電気的に接続されている。この温度センサ56によって、PF80よりも排気通路12の下流側に流れる排ガスの温度(PF出ガス温度)を測定する。
E. Temperature Sensor The exhaust gas purification device disclosed herein includes a temperature sensor in an internal combustion engine. In the exhaust gas purification apparatus 100 shown in FIG. 1, the temperature sensor 56 is disposed downstream of the PF 80 in the exhaust passage 12. The temperature sensor 56 is electrically connected to the control unit 30 described later. By this temperature sensor 56, the temperature of the exhaust gas flowing to the downstream side of the exhaust passage 12 from the PF 80 (PF outgas temperature) is measured.

F.差圧測定手段
本発明によって開示される排ガス浄化装置は、上記内燃機関の運転中にPFの上流側の排ガス圧力と該PFの下流側の排ガス圧力とを測定し、その圧力差により求められるPF差圧値を測定する手段(差圧測定手段)を備えている。図1に示す構成の排ガス浄化装置100では、上記差圧測定手段として差圧センサ50が設けられている。また、差圧センサ50は後述する制御部30に電気的に接続されている。差圧センサ50は、一対である上流側圧力センサ52と下流側圧力センサ54とを備えている。上流側圧力センサ52はPF80の上流側に取り付けられており、下流側圧力センサ54はPF80の下流側に取り付けられている。また、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ54は、後述する制御部30にそれぞれ電気的に接続されている。上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ54は、それぞれPF80の上流側および下流側に流れる排ガスの圧力を測定する。そして、該圧力それぞれを信号化して差圧センサ50に送る。差圧センサ50は、PF80の上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力との差により求められるPF差圧値を測定し、該PF差圧値を後述する制御部30に送る。
F. Differential pressure measuring means The exhaust gas purifying apparatus disclosed by the present invention measures the exhaust gas pressure upstream of the PF and the exhaust gas pressure downstream of the PF during operation of the internal combustion engine, and obtains the PF obtained by the pressure difference. Means for measuring a differential pressure value (differential pressure measuring means) are provided. In the exhaust gas purification apparatus 100 having the configuration shown in FIG. 1, a differential pressure sensor 50 is provided as the differential pressure measuring means. Further, the differential pressure sensor 50 is electrically connected to a control unit 30 described later. The differential pressure sensor 50 includes a pair of an upstream pressure sensor 52 and a downstream pressure sensor 54. The upstream pressure sensor 52 is attached to the upstream side of the PF 80, and the downstream pressure sensor 54 is attached to the downstream side of the PF 80. The upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 54 are electrically connected to the control unit 30 described later. The upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 54 measure the pressure of the exhaust gas flowing on the upstream side and the downstream side of the PF 80, respectively. Each pressure is converted into a signal and sent to the differential pressure sensor 50. The differential pressure sensor 50 measures the PF differential pressure value obtained from the difference between the exhaust gas pressure on the upstream side of the PF 80 and the exhaust gas pressure on the downstream side, and sends the PF differential pressure value to the control unit 30 described later.

なお、上記差圧測定手段は、PF80の差圧を測定することができればよく、その構成は本発明を限定するものではない。例えば、上述したような差圧センサ50以外に、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ54が後述する制御部30に直接接続されていてもよい。この場合、上流側圧力センサ52がPF80の上流側の排ガス圧力を測定し、下流側圧力センサ54がPF80の下流側の排ガス圧力を測定する。そして、その上流側の排ガス圧力および下流側の排ガス圧力によって得られたそれぞれの電気信号を、制御部30に送信する。そして、制御部30が、上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力との差によりPF差圧値を求めることができる。   In addition, the said differential pressure measurement means should just be able to measure the differential pressure of PF80, and the structure does not limit this invention. For example, in addition to the differential pressure sensor 50 as described above, the upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 54 may be directly connected to the control unit 30 described later. In this case, the upstream pressure sensor 52 measures the exhaust gas pressure on the upstream side of the PF 80, and the downstream pressure sensor 54 measures the exhaust gas pressure on the downstream side of the PF 80. Then, the electrical signals obtained by the exhaust gas pressure on the upstream side and the exhaust gas pressure on the downstream side are transmitted to the control unit 30. Then, the control unit 30 can obtain the PF differential pressure value based on the difference between the upstream side exhaust gas pressure and the downstream side exhaust gas pressure.

G.制御部(ECU)
次に、ここで開示される排ガス浄化装置100の制御部(ECU)30について説明する。制御部30は、主としてデジタルコンピュータから構成されており、内燃機関1および排ガス浄化装置100の稼働における制御装置として機能する。制御部30は、例えば、読み込み専用の記憶装置であるROM、読み書き可能な記憶装置であるRAM、任意の演算や判別を行うCPU等を有している。
G. Control unit (ECU)
Next, the control unit (ECU) 30 of the exhaust gas purification apparatus 100 disclosed here will be described. The control unit 30 is mainly composed of a digital computer and functions as a control device in the operation of the internal combustion engine 1 and the exhaust gas purification device 100. The control unit 30 includes, for example, a ROM that is a read-only storage device, a RAM that is a readable / writable storage device, a CPU that performs arbitrary calculations and determinations, and the like.

図1に示す構成の制御部30には入力ポートが設けられており、内燃機関1や排ガス浄化部40の各部位に設置されているセンサ(例えば、油温センサ57、水温センサ58、温度センサ56、差圧センサ50など)などと電気的に接続されている。これによって、各々のセンサで検知した情報が、上記入力ポートを経て電気信号としてROM、RAM、CPUに伝達される。また、制御部30には出力ポートも設けられている。制御部30は、該出力ポートを介して、内燃機関1や、スロットル弁(EGRバルブ)10などに接続されており、これらの部材に制御信号を送信することによって各部材の稼働を制御している。   The control unit 30 having the configuration shown in FIG. 1 is provided with an input port, and sensors (for example, an oil temperature sensor 57, a water temperature sensor 58, a temperature sensor) installed in each part of the internal combustion engine 1 and the exhaust gas purification unit 40. 56, differential pressure sensor 50, etc.). As a result, information detected by each sensor is transmitted as electrical signals to the ROM, RAM, and CPU via the input port. The control unit 30 is also provided with an output port. The control unit 30 is connected to the internal combustion engine 1 and the throttle valve (EGR valve) 10 through the output port, and controls the operation of each member by transmitting a control signal to these members. Yes.

また、ここで開示される排ガス浄化装置の制御部は、この種の装置に備えられている制御部と同様に、測定されたPF差圧値に基づいてPF内の粒子状物質(PM)堆積量を推定する。そして、推定された該PM堆積量が所定の閾値を超えた場合に粒子状物質を強制酸化する処理(PM強制酸化処理)を開始する。なお、このPM強制酸化処理は、上記PF内に堆積した粒子状物質を好適に酸化させることができる程度にPFを加熱するものであり、その具体的な態様は本発明を限定するものではない。また、制御部30は、本発明を特徴付けるPF内部状態判定処理も行うことができる。詳細は後述する。   In addition, the control unit of the exhaust gas purification device disclosed herein, like the control unit provided in this type of device, deposits particulate matter (PM) in the PF based on the measured PF differential pressure value. Estimate the amount. Then, processing for forcibly oxidizing the particulate matter (PM forced oxidation processing) is started when the estimated amount of PM deposition exceeds a predetermined threshold. In addition, this PM forced oxidation process heats PF to such an extent that the particulate matter deposited in the PF can be suitably oxidized, and its specific mode does not limit the present invention. . The control unit 30 can also perform a PF internal state determination process characterizing the present invention. Details will be described later.

<PM堆積量の推定方法>
先ず、本実施形態にかかる制御部30で行われる、上述したPF80内の粒子状物質(PM)堆積量の推定方法について詳述する。なお、ここで開示されるPF80内のPM堆積量の推定方法は、本発明を限定するものではないが、例えば、以下の方法によってPF80内のPM堆積量を推定することができる。制御部30は、入力ポートを介して差圧センサ50に接続しており、差圧センサ50により測定されたPF差圧値(ΔP)が制御部30へ送信される。制御部30は、差圧センサ50から測定されたPF差圧値(ΔP)に基づいてPF80内のPM堆積量を推定する。具体的には、PM堆積量を推定するために測定されたPF差圧値(ΔP)から、直前のPM強制酸化処理の終了直後に測定したPF差圧値(ΔPn−1)を差し引く。この直前のPM強制酸化処理の終了直後のPF差圧値(ΔPn−1)は、PF80内の粒子状物質がほぼ全て除去された状態であるといえる。よって、上記PM堆積量を推定するために測定されたPF差圧値(ΔP)から、直前のPM強制酸化処理の終了直後のPF差圧値(ΔPn−1)を差し引くことによって、PM堆積量に起因するPF差圧値(ΔP)を得ることができる。なお、直前のPM強制酸化処理が存在しない場合(初めてPM強制酸化処理を行う場合)、PM堆積量を推定するために測定されたPF差圧値(P)から、内燃機関1の使用開始時に測定されたPF差圧値(P)を差し引くことによって、上記PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)を算出することができる。
<Method of estimating PM deposition amount>
First, the estimation method of the particulate matter (PM) accumulation amount in the PF 80 described above performed by the control unit 30 according to the present embodiment will be described in detail. Note that the method for estimating the PM deposition amount in the PF 80 disclosed herein is not intended to limit the present invention. For example, the PM deposition amount in the PF 80 can be estimated by the following method. The control unit 30 is connected to the differential pressure sensor 50 via an input port, and the PF differential pressure value (ΔP n ) measured by the differential pressure sensor 50 is transmitted to the control unit 30. The control unit 30 estimates the PM accumulation amount in the PF 80 based on the PF differential pressure value (ΔP n ) measured from the differential pressure sensor 50. Specifically, the PF differential pressure value (ΔP n-1 ) measured immediately after the end of the previous PM forced oxidation process is subtracted from the PF differential pressure value (ΔP n ) measured to estimate the PM deposition amount. . It can be said that the PF differential pressure value (ΔP n-1 ) immediately after the end of the immediately preceding PM forced oxidation treatment is in a state in which almost all of the particulate matter in the PF 80 has been removed. Therefore, by subtracting the PF differential pressure value (ΔP n-1 ) immediately after the end of the previous PM forced oxidation process from the PF differential pressure value (ΔP n ) measured to estimate the PM deposition amount, PM A PF differential pressure value (ΔP) resulting from the accumulation amount can be obtained. When the immediately preceding PM forced oxidation process does not exist (when the PM forced oxidation process is performed for the first time), the use of the internal combustion engine 1 is started from the PF differential pressure value (P n ) measured for estimating the PM deposition amount. By subtracting the PF differential pressure value (P 0 ) sometimes measured, the PF differential pressure value (P PM ) resulting from the PM deposition amount can be calculated.

<PM強制酸化処理>
次に、本実施形態にかかる制御部30で行われる上述したPM強制酸化処理について詳述する。かかるPM強制酸化処理は、上述したPM堆積量の推定方法によって得られたPM堆積量に起因するPF差圧値(ΔP)が所定の閾値を超えた場合に、行われる処理である。制御部30は、出力ポートを介して排気系燃料噴射弁13に接続している。そして、上記PM堆積量に起因するPF差圧値(ΔP)が所定の閾値を超えた場合、制御部30が、燃料噴射信号を作成して排気系燃料噴射弁13に送信する。そして、燃料噴射信号を受信した排気系燃料噴射弁13は、排気マニホルド5内に燃料Fを噴射する。これによって、排気系に供給される排ガス温度が上昇し、PM強制酸化処理が開始される。
<PM forced oxidation treatment>
Next, the above-described PM forced oxidation process performed by the control unit 30 according to the present embodiment will be described in detail. This PM forced oxidation process is a process performed when the PF differential pressure value (ΔP) resulting from the PM deposition amount obtained by the above-described PM deposition amount estimation method exceeds a predetermined threshold. The control unit 30 is connected to the exhaust system fuel injection valve 13 via an output port. When the PF differential pressure value (ΔP) resulting from the PM accumulation amount exceeds a predetermined threshold, the control unit 30 creates a fuel injection signal and transmits it to the exhaust system fuel injection valve 13. The exhaust system fuel injection valve 13 that has received the fuel injection signal injects the fuel F into the exhaust manifold 5. As a result, the exhaust gas temperature supplied to the exhaust system rises, and the PM forced oxidation process is started.

<PF内部状態判定処理>
次に、本実施形態にかかる制御部30で行われるPF内部状態判定処理について詳述する。上記PF内部状態判定処理は、PF内が氷結もしくは含水状態であるか否かの判別を行う処理である。上記PF内の水分が氷結状態、すなわち、上記PF内が氷によって閉塞されているとき、上記PFの前後の差圧値は大きくなる。そして、上記PF内が氷結状態ではなくなる、すなわち、上記PF内の氷による閉塞がなくなり排ガスが該PF内を流れ始めるとき、該PF内の差圧値は小さくなる。そして、上記差圧値が小さくなると共に、PFよりも排気通路の下流側の排ガス温度(以下、「PF出ガス温度」ともいう。)は上昇する。このとき、上記PF内が含水状態のときは、上記PF出ガス温度は所定値以下(例えば、100℃以下)となる。そして、上記PF内が含水状態ではなくなる、すなわち、上記PF内が乾燥状態であるとき、上記PF出ガス温度は所定値以上(例えば、100℃以上)となる。このように、上記差圧値および上記PF出ガス温度を利用することによって、上記PF内が氷結状態または含水状態であると判別することができる。
<PF internal state determination processing>
Next, the PF internal state determination process performed by the control unit 30 according to the present embodiment will be described in detail. The PF internal state determination process is a process for determining whether or not the inside of the PF is frozen or wet. When the moisture in the PF is frozen, that is, when the inside of the PF is blocked by ice, the differential pressure value before and after the PF increases. Then, when the inside of the PF is not frozen, that is, when there is no blockage by the ice in the PF and the exhaust gas starts to flow through the PF, the differential pressure value in the PF becomes small. As the differential pressure value decreases, the exhaust gas temperature on the downstream side of the exhaust passage from PF (hereinafter also referred to as “PF outgas temperature”) increases. At this time, when the inside of the PF is in a water-containing state, the PF outgas temperature is a predetermined value or less (for example, 100 ° C. or less). When the inside of the PF is not in a water-containing state, that is, when the inside of the PF is in a dry state, the PF outgas temperature becomes a predetermined value or higher (for example, 100 ° C. or higher). Thus, by using the differential pressure value and the PF outgas temperature, it can be determined that the inside of the PF is in an icing state or a water-containing state.

次に、図1に示す構成の排ガス浄化装置100による、PF80内が氷結状態または含水状態であるか否かの判別方法を、図3のフローチャートを参照して説明する。図3に示すように、PF内部状態判定処理は、「PF前後の差圧値計測(S10)」、「PF出ガス温度計測(S20)」、「PF出ガス温度判定(S30)」、「PF前後の差圧値判定(S40)」、「PF内部:氷結または含水状態(S50)」、「PF内部:乾燥状態(S60)」の各工程を含む。以下、各工程について説明する。   Next, a method for determining whether or not the inside of the PF 80 is in an icing state or a water-containing state by the exhaust gas purifying apparatus 100 having the configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. As shown in FIG. 3, the PF internal state determination processing includes “differential pressure value measurement before and after PF (S10)”, “PF outgas temperature measurement (S20)”, “PF outgas temperature determination (S30)”, “ Each step includes “Differential pressure value determination before and after PF (S40)”, “PF inside: frozen or hydrated state (S50)”, and “PF inside: dried state (S60)”. Hereinafter, each step will be described.

なお、この図3に示す「PF内部状態判定処理」は、内燃機関(エンジン)1を停止する際に、制御部30は、差圧センサ50によってエンジン1停止直前のPF80前後の差圧値ΔPSTOPを計測し、該測定後にエンジン1を停止しているものとする。そして、該停止後の次回エンジン始動時であることを想定している。 In the “PF internal state determination process” shown in FIG. 3, when the internal combustion engine (engine) 1 is stopped, the control unit 30 uses the differential pressure sensor 50 to detect the differential pressure value ΔP before and after the PF 80 immediately before the engine 1 is stopped. It is assumed that the STOP is measured and the engine 1 is stopped after the measurement. Then, it is assumed that the engine is started next time after the stop.

1−A.PF前後の差圧値計測(S10)
PF内部状態判定処理開始後、先ず、ステップS10では、PF80内の差圧値ΔPの計測を行う。具体的には、制御部30は、差圧センサ50によってPF80よりも排気通路12の上流側の圧力とPF80よりも排気通路12の下流側の圧力との差圧値ΔPを計測する。
1-A. Differential pressure measurement before and after PF (S10)
After starting the PF internal state determination process, first, in step S10, the differential pressure value ΔP in the PF 80 is measured. Specifically, the control unit 30 uses the differential pressure sensor 50 to measure a differential pressure value ΔP between the pressure upstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 and the pressure downstream of the PF 80 downstream of the exhaust passage 12.

1−B.PF出ガス温度計測(S20)
ステップS20では、PF80の出ガス温度Tの計測を行う。制御部30は、温度センサ56によってPF80よりも排気通路12の下流側を流れる排ガスの温度、すなわち、PF出ガス温度Tを計測する。なお、本実施形態では、PF前後の差圧値計測(S10)の後に、PF出ガス温度計測(S20)を行っているが、この順序は本発明を特に限定するものではなく、PF出ガス温度計測(S20)の後に、PF前後の差圧値計測(S10)を行ってもよい。
1-B. PF outgas temperature measurement (S20)
In step S20, the outgas temperature T of the PF 80 is measured. The control unit 30 measures the temperature of the exhaust gas flowing on the downstream side of the exhaust passage 12 from the PF 80, that is, the PF outgas temperature T by the temperature sensor 56. In this embodiment, the PF outgas temperature measurement (S20) is performed after the differential pressure value measurement before and after the PF (S10). However, this order does not particularly limit the present invention. After the temperature measurement (S20), the differential pressure value measurement before and after the PF (S10) may be performed.

1−C.PF出ガス温度判定(S30)
上記PF出ガス温度Tを計測後、ステップS30では、PF出ガス温度Tの判定を行う。具体的には、制御部30は、PF80内が氷結または含水状態であるか否かという温度所定値があらかじめ設定されており、上記PF出ガス温度Tが上記温度所定値以下であるか否かを判定する。上記出ガス温度Tが上記温度所定値以下の場合は、PF80内は氷結または含水状態であると判定し、判定結果をYESとして次にステップS50を実施する。一方、上記出ガス温度Tが上記温度所定値より大きい場合は、判定結果をNOとして次にステップS40を実施する。なお、上記温度所定値は、70℃であり、好ましくは50℃、より好ましくは30℃であるとよい。
1-C. PF outgas temperature judgment (S30)
After measuring the PF outgas temperature T, in step S30, the PF outgas temperature T is determined. Specifically, the control unit 30 sets in advance a predetermined temperature value whether or not the inside of the PF 80 is frozen or in a water-containing state, and whether or not the PF outlet gas temperature T is equal to or lower than the predetermined temperature value. Determine. When the outgas temperature T is equal to or lower than the predetermined temperature, it is determined that the inside of the PF 80 is frozen or water-containing, and the determination result is YES and step S50 is then performed. On the other hand, if the outlet gas temperature T is higher than the predetermined temperature value, the determination result is NO and then step S40 is performed. The predetermined temperature value is 70 ° C., preferably 50 ° C., and more preferably 30 ° C.

1−D.PF前後の差圧値判定(S40)
ステップS40では、ステップS10によって計測された差圧値ΔPを用いて、PF内が氷結または含水状態であるか否かを判定する。具体的には、制御部30は、差圧値ΔPによるPF80内が氷結または含水状態であるか否かという差圧判定所定値があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔPが上記差圧判定所定値以上であるか否かを判定する。上記差圧値ΔPが上記所定値以上の場合は、PF80内は氷結または含水状態であると判定し、次にステップS50を実施する。一方、上記差圧値ΔPが上記所定値より小さい場合は、PF80内は乾燥状態(氷結状態ではなく、かつ、含水状態ではない)であると判定し、次にステップS60を実施する。なお、上記差圧判定所定値は、上記エンジン停止差圧値ΔPSTOP×1.3(すなわち、エンジン停止差圧値ΔPSTOPとの増加率が3割)であり、好ましくは、エンジン停止前差圧値ΔPSTOP×1.5(すなわち、エンジン停止差圧値ΔPSTOPとの増加率が5割)、より好ましくはエンジン停止前差圧値ΔPSTOP×2(すなわち、エンジン停止差圧値ΔPSTOPとの増加率が10割)である。
また、図3では、最初にPF前後の差圧値計測(S10)を行っているが、ステップS40の直前に、ステップS10を行ってもよい。
1-D. Differential pressure value judgment before and after PF (S40)
In step S40, using the differential pressure value ΔP measured in step S10, it is determined whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing. Specifically, the control unit 30 is preset with a differential pressure determination predetermined value as to whether or not the inside of the PF 80 is frozen or wet with the differential pressure value ΔP, and the differential pressure value ΔP is determined as the differential pressure determination. It is determined whether or not it is equal to or greater than a predetermined value. If the differential pressure value ΔP is greater than or equal to the predetermined value, it is determined that the inside of the PF 80 is frozen or water-containing, and then step S50 is performed. On the other hand, when the differential pressure value ΔP is smaller than the predetermined value, it is determined that the inside of the PF 80 is in a dry state (not in an icing state and not in a water-containing state), and then Step S60 is performed. The predetermined value for determining the differential pressure is the engine stop differential pressure value ΔP STOP × 1.3 (that is, the rate of increase with the engine stop differential pressure value ΔP STOP is 30%). Pressure value ΔP STOP × 1.5 (that is, the rate of increase with the engine stop differential pressure value ΔP STOP is 50%), more preferably the differential pressure value before engine stop ΔP STOP × 2 (that is, engine stop differential pressure value ΔP STOP And the rate of increase is 10%).
In FIG. 3, the differential pressure value measurement before and after the PF is first performed (S10), but step S10 may be performed immediately before step S40.

1−E.PF内部:氷結または含水状態(S50)
ステップS30またはステップS40によって、PF80内が氷結もしくは含水状態であると判定された場合、制御部30は、PF80の内部状態は氷結または含水状態であると判定して、PF内部状態判定処理を終了する。
1-E. Inside of PF: Freezing or water content (S50)
When it is determined in step S30 or step S40 that the inside of the PF 80 is frozen or water-containing, the control unit 30 determines that the internal state of the PF 80 is frozen or water-containing, and ends the PF internal state determination process. To do.

1−F.PF内部:乾燥状態(S60)
ステップS50によって、PF内が氷結もしくは含水状態ではないと判定された場合、制御部30は、PF80の内部状態は氷結状態ではなく、かつ、含水状態ではない、すなわち、乾燥状態であると判定して、PF内部状態判定処理を終了する。このように、PF80内が乾燥状態であると判定された場合、上述した粒子状物質を強制酸化する処理を行うことができる。
1-F. Inside of PF: dry state (S60)
When it is determined in step S50 that the inside of the PF is not frozen or wet, the control unit 30 determines that the internal state of the PF 80 is not frozen and is not wet, that is, a dry state. Then, the PF internal state determination process ends. Thus, when it determines with the inside of PF80 being a dry state, the process which forcedly oxidizes the particulate matter mentioned above can be performed.

以上、本発明にかかる排ガス浄化装置100によって、PF80内が氷結状態もしくは含水状態であるか否かについての判定処理(PF内部状態判定処理)をする手順について説明した。このように、PF前後の差圧および排ガス出ガス温度を計測し、それぞれ所定値と比較することによって、PF80内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。   The procedure for performing the determination process (PF internal state determination process) on whether or not the inside of the PF 80 is in an icing state or a water-containing state has been described above by the exhaust gas purification apparatus 100 according to the present invention. In this way, by measuring the differential pressure before and after the PF and the exhaust gas temperature, and comparing each with a predetermined value, it can be determined whether or not the inside of the PF 80 is frozen or water-containing.

次に、上述した排ガス浄化装置100において実行される排ガス浄化方法の一実施形態について、図4から図6のフローチャートを参照しながら説明する。図4は、本発明にかかる実施形態における内燃機関(エンジン)1の停止時における制御を説明するフローチャートである。また、図5および図6は、本発明にかかる実施形態における内燃機関1の始動時における制御を説明するフローチャートである。   Next, an embodiment of the exhaust gas purification method executed in the above-described exhaust gas purification apparatus 100 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 4 is a flowchart illustrating the control when the internal combustion engine (engine) 1 is stopped in the embodiment according to the present invention. 5 and 6 are flowcharts for explaining the control at the time of starting the internal combustion engine 1 in the embodiment according to the present invention.

なお、本実施形態を説明するにあたって、運転モードを定義しており、該運転モードとしては、「停止」、「通常」、「PM強制酸化」、「PM強制酸化禁止」がある。「停止」は、内燃機関を停止している運転モードである。「通常」は、PM強制酸化処理を行っていない、通常時の運転モードである。「PM強制酸化」は、上述したようなPM強制酸化処理によって、PF内の粒子状物質(PM)を除去している運転モードである。「PM強制酸化禁止」は、PF内が氷結または含水状態であるため、PM強制酸化処理を禁止している運転モードである。   In describing the present embodiment, an operation mode is defined, and the operation mode includes “stop”, “normal”, “PM forced oxidation”, and “PM forced oxidation prohibited”. “Stop” is an operation mode in which the internal combustion engine is stopped. “Normal” is a normal operation mode in which the PM forced oxidation treatment is not performed. “PM forced oxidation” is an operation mode in which particulate matter (PM) in the PF is removed by the above-described PM forced oxidation treatment. “PM forced oxidation prohibition” is an operation mode in which the PM forced oxidation treatment is prohibited because the inside of the PF is frozen or water-containing.

先ずは、エンジン1の停止時における、本発明にかかる排ガス浄化装置100の制御について説明する。なお、この制御は、極寒冷地などの温度が低いときに、PM強制酸化処理中にエンジン1を停止することとする。図4に示すように、かかる排ガス浄化装置100は、「PM強制酸化処理中にエンジン停止要求(S100)」、「エンジン停止時のPF前後の差圧値計測(S110)」、「エンジン停止(S120)」の各工程を含む。以下、各工程について説明する。   First, control of the exhaust gas purification apparatus 100 according to the present invention when the engine 1 is stopped will be described. In this control, the engine 1 is stopped during the PM forced oxidation process when the temperature in the extremely cold region is low. As shown in FIG. 4, the exhaust gas purifying apparatus 100 includes “an engine stop request during PM forced oxidation process (S100)”, “differential pressure value measurement before and after PF when the engine is stopped (S110)”, “engine stop ( S120) ”. Hereinafter, each step will be described.

2−A.PM強制酸化処理中にエンジン停止要求(S100)
先ず、ステップS100において、制御部30は、PM強制酸化処理中にエンジン停止要求信号を受信する。そして、該信号を受信後、ステップS110を実施する。
2-A. Engine stop request during PM forced oxidation (S100)
First, in step S100, the control unit 30 receives an engine stop request signal during the PM forced oxidation process. Then, after receiving the signal, step S110 is performed.

2−B.エンジン停止時のPF前後の差圧値計測(S110)
次に、ステップS110では、エンジン停止時のPF前後の差圧値を計測する。具体的には、制御部30は、差圧センサ50によってPF80よりも排気通路12の上流側の圧力とPF80よりも排気通路12の下流側の圧力とのエンジン停止差圧値ΔPSTOPを計測する。
2-B. Differential pressure value measurement before and after PF when engine is stopped (S110)
Next, in step S110, a differential pressure value before and after the PF when the engine is stopped is measured. Specifically, the control unit 30 measures the engine stop differential pressure value ΔP STOP between the pressure upstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 and the pressure downstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 by the differential pressure sensor 50. .

2−C.エンジン停止(S120)
ステップS110によって、エンジン停止差圧値ΔPSTOPを計測後、制御部30は運転モードを「停止」にして、エンジンを停止する。
2-C. Engine stop (S120)
After measuring the engine stop differential pressure value ΔP STOP in step S110, the control unit 30 sets the operation mode to “stop” and stops the engine.

次に、エンジン1の始動時における、本発明にかかる排ガス浄化装置100の制御について説明する。なお、この制御は上述した図4によって説明したステップを行い、エンジン1が停止されていることを前提とする。図5および図6に示すように、かかる排ガス浄化装置100は、「エンジン始動(S200)」、「エンジン内の油温および水温計測(S210)」、「PF前後の差圧値計測(S220、S300、S340)」、「PF出ガス温度計測(S230)」、「油温判定(S240)」、「水温判定(S250)」、「PF出ガス温度判定(S260)」、「PF前後の差圧値判定(S270)」、「運転モード:通常(S280、S370)」、「運転モード:PM強制酸化禁止(S290)」、「PM強制酸化処理開始判定(S310)」、「運転モード:PM強制酸化(S320)」、「PM強制酸化処理開始(S330)」、「PM強制酸化処理終了判定(S350)」、「PM強制酸化処理停止(S360)」の各工程を含む。以下、各工程について説明する。   Next, the control of the exhaust gas purifying apparatus 100 according to the present invention when the engine 1 is started will be described. This control is performed on the premise that the steps described with reference to FIG. 4 are performed and the engine 1 is stopped. As shown in FIGS. 5 and 6, the exhaust gas purifying apparatus 100 includes “engine start (S200)”, “oil temperature and water temperature measurement in the engine (S210)”, “pressure difference measurement before and after PF (S220, S300, S340) ”,“ PF outgas temperature measurement (S230) ”,“ Oil temperature determination (S240) ”,“ Water temperature determination (S250) ”,“ PF outgas temperature determination (S260) ”,“ Difference before and after PF ” "Pressure value determination (S270)", "Operation mode: normal (S280, S370)", "Operation mode: PM forced oxidation prohibition (S290)", "PM forced oxidation treatment start determination (S310)", "Operation mode: PM Each step includes “forced oxidation (S320)”, “PM forced oxidation process start (S330)”, “PM forced oxidation process end determination (S350)”, and “PM forced oxidation process stop (S360)”. Hereinafter, each step will be described.

3−A.エンジン始動(S200)
先ず、ステップS200では、エンジンを始動する。制御部30は、エンジンを始動するためのエンジン始動信号をセルモータ(図示せず)に送信し、エンジンを始動する。また、エンジン始動時の運転モードは「通常」である。
3-A. Engine start (S200)
First, in step S200, the engine is started. The control unit 30 transmits an engine start signal for starting the engine to a cell motor (not shown) to start the engine. Further, the operation mode at the time of starting the engine is “normal”.

3−B.エンジン内の油温および水温計測(S210)
エンジン始動後、ステップS210によって、エンジン1内の油温Tおよび水温Tを計測する。具体的には、制御部30は、油温センサ57によってエンジン1内の油温Tを計測し、水温センサ58によってエンジン1内の水温Tを計測する。
3-B. Oil temperature and water temperature measurement in the engine (S210)
After engine start, at step S210, for measuring the oil temperature T O, and the water temperature T W of the engine 1. Specifically, the control unit 30, by the oil temperature sensor 57 measures the oil temperature T O of the engine 1, for measuring the water temperature T W of the engine 1 by the water temperature sensor 58.

3−C.PF前後の差圧値計測(S220)
ステップS220では、PF80内が氷結または含水状態であるか否かの判定をするために、PF80前後の差圧値ΔPを計測する。制御部30は、差圧センサ50によってPF80よりも排気通路12の上流側の圧力とPF80よりも排気通路12の下流側の圧力との差圧値ΔPを計測する。
3-C. Differential pressure measurement before and after PF (S220)
In step S220, a differential pressure value ΔP before and after the PF 80 is measured in order to determine whether or not the inside of the PF 80 is frozen or wet. The control unit 30 uses the differential pressure sensor 50 to measure a differential pressure value ΔP between the pressure upstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 and the pressure downstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80.

3−D.PF出ガス温度計測(S230)
ステップS230では、PF80内が氷結または含水状態であるか否かの判定をするために、PF80からの出ガス温度Tを計測する。制御部30は、温度センサ56によってPF80よりも排気通路12の下流側を流れる排ガスの温度、すなわち、PF出ガス温度Tを計測する。
なお、本実施形態では、ステップS210、ステップS220、ステップS230の順に各値の計測をしているが、この計測の順序は本発明を限定するものではない。例えば、ステップS230、ステップS220、ステップS210の順に計測してもよいし、ステップS220、ステップS210、ステップS230の順に計測してもよい。
3-D. PF outgas temperature measurement (S230)
In step S230, the outlet gas temperature T from the PF 80 is measured in order to determine whether or not the inside of the PF 80 is frozen or water-containing. The control unit 30 measures the temperature of the exhaust gas flowing on the downstream side of the exhaust passage 12 from the PF 80, that is, the PF outgas temperature T by the temperature sensor 56.
In this embodiment, each value is measured in the order of step S210, step S220, and step S230. However, this order of measurement does not limit the present invention. For example, the measurement may be performed in the order of step S230, step S220, and step S210, or may be performed in the order of step S220, step S210, and step S230.

3−E.油温判定(S240)
ステップS240では、ステップS210によって計測したエンジン1内の油温Tに基づいて、油温判定を行う。該油温判定は、PM強制酸化処理を実施することが可能か否かを判定するための条件の一つである。制御部30は、油温TによるPM強制酸化処理を実施するか否かを判定するための油温所定値があらかじめ設定されており、上記油温Tが上記油温所定値以上であるか否かを判定する。上記油温Tが上記油温所定値以上の場合は、PM強制酸化処理を実施することが可能であると判定(YES)し、次にステップS250を実施する。一方、上記油温Tが上記油温所定値より小さい場合は、PM強制酸化処理を実施することが不可能であると判定(NO)し、再度ステップS210を実施する。なお、上記油温所定値は特に限定するものではないが、例えば40℃、好ましくは70℃、より好ましくは80℃である。
また、本実施形態では、ステップS210によってエンジン1内の油温Tを計測しているが、ステップS240の直前に油温Tを計測してもよい。
3-E. Oil temperature judgment (S240)
In step S240, based on the oil temperature T O of the engine 1 measured by the step S210, a determination is oil temperature. The oil temperature determination is one of the conditions for determining whether or not the PM forced oxidation process can be performed. Control unit 30, a predetermined value oil temperature for determining whether to execute the PM forced oxidation treatment by the oil temperature T O is set in advance, the oil temperature T O is in the oil temperature greater than a predetermined value It is determined whether or not. When the oil temperature TO is equal to or higher than the oil temperature predetermined value, it is determined that the PM forced oxidation process can be performed (YES), and then step S250 is performed. On the other hand, when the oil temperature TO is smaller than the oil temperature predetermined value, it is determined that the PM forced oxidation process cannot be performed (NO), and step S210 is performed again. In addition, although the said oil temperature predetermined value is not specifically limited, For example, it is 40 degreeC, Preferably it is 70 degreeC, More preferably, it is 80 degreeC.
Further, in the present embodiment, to measure the oil temperature T O of the engine 1 in step S210, the oil temperature T O may be measured immediately before the step S240.

3−F.水温判定(S250)
次に、ステップS250では、ステップS210によって計測されたエンジン1内の水温Tに基づいて、水温判定を行う。該水温判定は、上述した油温判定と同様に、PM強制酸化処理を実施することが可能か否かを判定するための条件の一つである。制御部30は、水温TによるPM強制酸化処理を実施するか否かを判定するための水温所定値があらかじめ設定されており、上記水温Tが上記水温所定値以上であるか否かを判定する。上記水温Tが上記水温所定値以上の場合は、PM強制酸化処理を実施することが可能であると判定(YES)し、次にステップS260を実施する。一方、上記水温Tが上記水温所定値より小さい場合は、PM強制酸化処理を実施することが不可能であると判定(NO)し、再度ステップS210を実施する。なお、上記水温所定値は特に限定するものではないが、例えば40℃、好ましくは70℃、より好ましくは80℃である。
また、本実施形態では、ステップS210によってエンジン1内の水温Tを計測しているが、ステップS250の直前に水温Tを計測してもよい。
3-F. Water temperature judgment (S250)
Next, in step S250, based on the water temperature T W of the engine 1 measured by the step S210, it performs the temperature determination. The water temperature determination is one of the conditions for determining whether or not the PM forced oxidation process can be performed, similarly to the oil temperature determination described above. Control unit 30 is set water temperature a predetermined value for determining whether to execute the PM forced oxidation treatment by the water temperature T W is beforehand, the water temperature T W is whether a said water temperature above a predetermined value judge. The water temperature T W is equal to or larger than the water temperature a predetermined value, determines that it is possible to carry out the PM forced oxidation treatment (YES), then performs step S260. On the other hand, if the water temperature T W is lower than the temperature predetermined value, it determines that it is impossible to carry out the PM forced oxidation treatment (NO), performs step S210 again. In addition, although the said water temperature predetermined value is not specifically limited, For example, it is 40 degreeC, Preferably it is 70 degreeC, More preferably, it is 80 degreeC.
Further, in the present embodiment, to measure the water temperature T W of the engine 1 in step S210, the temperature T W may be measured immediately before the step S250.

3−G.PF出ガス温度判定(S260)
ステップS260では、ステップS230によって計測されたPF80の出ガス温度Tに基づいて、PF出ガス温度判定を行う。該PF出ガス温度判定は、PF80内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するための条件である。具体的には、制御部30は、PF80内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するための温度所定値があらかじめ設定されており、上記PF出ガス温度Tが上記温度所定値を上回っているか否かを判定する。上記出ガス温度Tが上記温度所定値より大きい場合は、PF80内は氷結もしくは含水状態ではないと判定し、判定結果をYESとして、次にステップS270を実施する。一方、上記出ガス温度Tが上記温度所定値以下の場合は、PF80内はまだ氷結もしくは含水状態である、すなわち、PM強制酸化処理をしない状態であると判定し、判定結果をNOとして、次にステップS290を実施する。なお、上記温度所定値は、70℃であり、好ましくは50℃、より好ましくは30℃であるとよい。
また、本実施形態では、ステップS230によって上記PF出ガス温度Tを計測しているが、ステップS260の直前に上記PF出ガス温度Tを計測してもよい。
3-G. PF outgas temperature judgment (S260)
In step S260, the PF outlet gas temperature is determined based on the outlet gas temperature T of PF 80 measured in step S230. The PF outgas temperature determination is a condition for determining whether or not the inside of the PF 80 is frozen or water-containing. Specifically, the control unit 30 is preset with a predetermined temperature value for determining whether or not the inside of the PF 80 is frozen or containing water, and the PF outgas temperature T exceeds the predetermined temperature value. It is determined whether or not. If the outgas temperature T is higher than the predetermined temperature value, it is determined that the inside of the PF 80 is not frozen or water-containing, the determination result is YES, and step S270 is then performed. On the other hand, when the outgas temperature T is equal to or lower than the predetermined temperature, it is determined that the inside of the PF 80 is still frozen or water-containing, that is, the state where the PM forced oxidation treatment is not performed. Step S290 is performed. The predetermined temperature value is 70 ° C., preferably 50 ° C., and more preferably 30 ° C.
In the present embodiment, the PF outgas temperature T is measured in step S230. However, the PF outgas temperature T may be measured immediately before step S260.

3−H.PF前後の差圧値判定(S270)
ステップS270では、ステップS220によって計測されたPF80前後の差圧値ΔPに基づいて、差圧値判定を行う。該差圧値判定は、PF80内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するための条件である。具体的には、制御部30は、PF80内が氷結または含水状態であるか否かを判定するための差圧所定値があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔPが上記差圧所定値を下回っているか否かを判定する。上記差圧値ΔPが上記差圧所定値より小さい場合は、PF80内は氷結もしくは含水状態ではない、すなわち、PF80内は乾燥状態であると判定する。換言すると、PM強制酸化処理を実行することが可能であると判定する。よって、判定結果をYESとして、次に図6のステップS300を実施する。一方、上記差圧値ΔPが上記差圧所定値以上の場合は、PF80内はまだ氷結または含水状態である、すなわち、PM強制酸化処理をしない状態であると判定する。よって、判定結果をNOとして、次にステップS290を実施する。また、本実施形態では、ステップS220によってPF80前後の差圧値ΔPを計測しているが、ステップS270の直前に上記PF前後の差圧値ΔPを計測してもよい。
3-H. Differential pressure value judgment before and after PF (S270)
In step S270, the differential pressure value is determined based on the differential pressure value ΔP before and after PF 80 measured in step S220. The differential pressure value determination is a condition for determining whether or not the inside of the PF 80 is frozen or wet. Specifically, the control unit 30 is preset with a predetermined differential pressure value for determining whether or not the inside of the PF 80 is frozen or in a water-containing state, and the differential pressure value ΔP is set to the predetermined differential pressure value. Determine whether it is below. When the differential pressure value ΔP is smaller than the predetermined differential pressure value, it is determined that the inside of the PF 80 is not frozen or hydrated, that is, the inside of the PF 80 is in a dry state. In other words, it is determined that the PM forced oxidation process can be performed. Therefore, the determination result is set to YES, and step S300 in FIG. 6 is performed next. On the other hand, when the differential pressure value ΔP is equal to or greater than the predetermined differential pressure value, it is determined that the inside of the PF 80 is still frozen or in a water-containing state, that is, the state where the PM forced oxidation treatment is not performed. Therefore, the determination result is NO, and step S290 is performed next. In this embodiment, the differential pressure value ΔP before and after PF80 is measured in step S220. However, the differential pressure value ΔP before and after PF may be measured immediately before step S270.

なお、上記差圧所定値は、エンジン停止時に測定したエンジン停止差圧値ΔPSTOP(図4のステップS110)用いる。上記差圧所定値は、上記エンジン停止差圧値ΔPSTOP×1.3(すなわち、エンジン停止差圧値ΔPSTOPとの増加率が3割)であり、好ましくは、エンジン停止前差圧値ΔPSTOP×1.5(すなわち、エンジン停止差圧値ΔPSTOPとの増加率が5割)、より好ましくはエンジン停止前差圧値ΔPSTOP×2(すなわち、エンジン停止差圧値ΔPSTOPとの増加率が10割)である。なお、上記エンジン停止差圧値ΔPSTOPに値が存在しない場合は、制御部30にあらかじめ上記差圧所定値の初期値ΔPを設定しておき、上記差圧値ΔPと上記初期値ΔPを比較することによって判定してもよい。 The predetermined pressure difference value is the engine stop differential pressure value ΔP STOP (step S110 in FIG. 4) measured when the engine is stopped. The predetermined differential pressure value is the engine stop differential pressure value ΔP STOP × 1.3 (that is, the rate of increase with the engine stop differential pressure value ΔP STOP is 30%), and preferably the differential pressure value ΔP before engine stop. STOP × 1.5 (that is, the rate of increase with the engine stop differential pressure value ΔP STOP is 50%), more preferably the differential pressure value before engine stop ΔP STOP × 2 (that is, the increase with the engine stop differential pressure value ΔP STOP) The rate is 100%). In the case where no value to the engine stop pressure value [Delta] P STOP is present, may be set to an initial value [Delta] P 0 in advance the difference圧所value to the control unit 30, the differential pressure [Delta] P and the initial value [Delta] P 0 You may determine by comparing.

3−I.運転モード:通常(S280)
ステップS240およびステップS250によって、判定結果がNO、すなわち、PM強制酸化処理を実施することが不可能である、と判定された場合、制御部30は、運転モードを「通常」として、再度ステップS210を実施する。
3-I. Operation mode: Normal (S280)
When the determination result is NO in step S240 and step S250, that is, it is determined that the PM forced oxidation process cannot be performed, the control unit 30 sets the operation mode to “normal” and again performs step S210. To implement.

3−J.運転モード:PM強制酸化禁止(S290)
ステップS260およびステップS270によって、判定結果がNO、すなわち、PF80内が氷結または含水状態であると判定された場合、PM強制酸化処理を実施することが可能であっても、該処理を実施することは禁止である。よって、制御部30は、運転モードを「PM強制酸化禁止」として、再度ステップS210を実施する。
3-J. Operation mode: PM forced oxidation prohibited (S290)
If the determination result is NO in step S260 and step S270, that is, if it is determined that the inside of the PF 80 is in a frozen state or a water-containing state, the process is performed even if the PM forced oxidation process can be performed. Is prohibited. Therefore, the control unit 30 sets the operation mode to “PM forced oxidation prohibition” and executes Step S210 again.

3−K.PF前後の差圧値計測(S300)
上述したステップS240、ステップS250、ステップS260およびステップS270によって、PM強制酸化処理が可能、かつ、PF80内が氷結もしくは含水状態ではない(乾燥状態)であると判定された場合、ステップS300によって、後述するPM強制酸化処理開始判定をするためのPF80前後の差圧値ΔPPMーSTARTを計測する。制御部30は、差圧センサ50によってPF80よりも排気通路12の上流側の圧力とPF80よりも排気通路12の下流側の圧力との差圧値ΔPPMーSTARTを計測する。
3-K. Differential pressure measurement before and after PF (S300)
When it is determined in step S240, step S250, step S260, and step S270 described above that the PM forced oxidation process is possible and the inside of the PF 80 is not frozen or in a water-containing state (dry state), step S300 will be described later. The differential pressure value ΔP PM-START before and after PF 80 for determining whether to start the PM forced oxidation process is measured. The control unit 30 measures a differential pressure value ΔP PM-START between the pressure upstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 and the pressure downstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 by the differential pressure sensor 50.

3−L.PM強制酸化処理開始判定(S310)
ステップS310では、ステップS300で計測した差圧値ΔPPMーSTARTに基づいて、PF80内の堆積された粒子状物質の除去をするためのPM強制酸化処理の開始判定を行う。具体的には、制御部30は、PM強制酸化処理を開始するか否かを判定するためのPM強制酸化開始所定値(差圧値)があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔPPMーSTARTが上記所定値以上であるか否かを判定する。上記差圧値ΔPPMーSTARTが上記所定値以上の場合は、PF80内の堆積された粒子状物質を除去する必要があるため、PM強制酸化処理を開始すると判定し、判定結果をYESとして、次にステップS320を実施する。一方、上記差圧値ΔPPMーSTARTが上記所定値より小さい場合、PF80内の粒子状物質の堆積量はまだ除去するに至っていない、すなわち、PM強制酸化処理を開始しないと判定し、判定結果をNOとして、次にステップS370を実施する。
3-L. PM forced oxidation treatment start determination (S310)
In step S310, based on the differential pressure value ΔP PM-START measured in step S300, the start determination of the PM forced oxidation process for removing the particulate matter deposited in the PF 80 is performed. Specifically, the control unit 30 is preset with a PM forced oxidation start predetermined value (differential pressure value) for determining whether or not to start the PM forced oxidation process, and the differential pressure value ΔP PM− It is determined whether START is equal to or greater than the predetermined value. When the differential pressure value ΔP PM-START is equal to or greater than the predetermined value, it is necessary to remove the accumulated particulate matter in the PF 80. Therefore, it is determined to start the PM forced oxidation process, and the determination result is set to YES. Next, step S320 is performed. On the other hand, when the differential pressure value ΔP PM-START is smaller than the predetermined value, it is determined that the particulate matter deposition amount in the PF 80 has not yet been removed, that is, the PM forced oxidation process is not started, and the determination result Is NO, then step S370 is performed.

3−M.運転モード:PM強制酸化(S320)
ステップS310によって、PF80内の粒子状物質の堆積量は除去するに至る量である、すなわち、PM強制酸化処理を開始すると判定された場合、該PM強制酸化処理を開始するために、制御部30は、運転モードを「PM強制酸化」にする。
3-M. Operation mode: PM forced oxidation (S320)
When it is determined in step S310 that the amount of the particulate matter accumulated in the PF 80 is an amount until removal, that is, it is determined to start the PM forced oxidation process, the control unit 30 starts the PM forced oxidation process. Sets the operation mode to “PM forced oxidation”.

3−N.PM強制酸化処理開始(S330)
ステップS330では、PM強制酸化処理を開始する。具体的には、上述したように、制御部30が、燃料噴射開始信号を作成して排気系燃料噴射弁13に送信する。そして、燃料噴射開始信号を受信した排気系燃料噴射弁13は、排気マニホルド5内に燃料Fを噴射する。これによって、排気系に供給される排ガス温度が上昇し、PM強制酸化処理を行う。
3-N. PM forced oxidation treatment started (S330)
In step S330, the PM forced oxidation process is started. Specifically, as described above, the control unit 30 creates a fuel injection start signal and transmits it to the exhaust system fuel injection valve 13. The exhaust system fuel injection valve 13 that has received the fuel injection start signal injects the fuel F into the exhaust manifold 5. As a result, the exhaust gas temperature supplied to the exhaust system rises, and the PM forced oxidation treatment is performed.

3−O.PF前後の差圧値計測(S340)
ステップS330によって、PM強制酸化処理を開始後、ステップS350によって、後述するPM強制酸化処理終了判定(S350)を行うために、PF80前後の差圧値ΔPPMーSTOPを計測する。制御部30は、差圧センサ50によってPF80よりも排気通路12の上流側の圧力とPF80よりも排気通路12の下流側の圧力との差圧値ΔPPMーSTOPを計測する。
3-O. Differential pressure measurement before and after PF (S340)
After the PM forced oxidation process is started in step S330, a differential pressure value ΔP PM−STOP before and after PF80 is measured in order to make a PM forced oxidation process end determination (S350) described later in step S350. The control unit 30 measures the differential pressure value ΔP PM−STOP between the pressure upstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 and the pressure downstream of the exhaust passage 12 relative to the PF 80 by the differential pressure sensor 50.

3−P.PM強制酸化処理終了判定(S350)
ステップS350では、PM強制酸化処理中に、ステップS340の上記差圧値ΔPPMーSTOPに基づいて、PF80内の粒子状物質の堆積量を推定し、該推定によってPM強制酸化処理の終了判定をする。具体的には、制御部30は、PM強制酸化処理を終了するか否かを判定するためのPM強制酸化終了所定値(差圧値)があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔPPMーSTOPが上記所定値を下回っているか否かを判定する。上記差圧値ΔPPMーSTOPが上記所定値を下回った場合は、PF80内の堆積された粒子状物質が除去された状態であり、PM強制酸化処理を終了すると判定し、判定結果をYESとして、次にステップS360を実施する。一方、上記差圧値ΔPPMーSTOPが上記所定値以上の場合、PF80内の堆積された粒子状物質はまだ除去できていない、すなわち、PM強制酸化処理を継続すると判定し、判定結果をNOとして、再度ステップS340を実施する。
3-P. PM forced oxidation treatment end determination (S350)
In step S350, the amount of particulate matter deposited in the PF 80 is estimated based on the differential pressure value ΔP PM−STOP in step S340 during the PM forced oxidation process, and the PM forced oxidation process completion determination is made based on the estimation. To do. Specifically, the control unit 30 is preset with a PM forced oxidation end predetermined value (differential pressure value) for determining whether to end the PM forced oxidation process, and the differential pressure value ΔP PM− It is determined whether or not STOP is below the predetermined value. When the differential pressure value ΔP PM−STOP is lower than the predetermined value, it is determined that the particulate matter deposited in the PF 80 has been removed, and the PM forced oxidation process is terminated, and the determination result is set to YES. Next, step S360 is performed. On the other hand, when the differential pressure value ΔP PM−STOP is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the particulate matter deposited in the PF 80 has not been removed yet, that is, the PM forced oxidation process is continued, and the determination result is NO. Then, step S340 is performed again.

3−Q.PM強制酸化処理停止(S360)
ステップS350によって、PF80内の粒子状物質の堆積量が除去された状態であると判定された場合、ステップS360によってPM強制酸化処理の停止を行う。具体的には、制御部30が、燃料噴射停止信号を作成して排気系燃料噴射弁13に送信する。そして、上記燃料噴射停止信号を受信した排気系燃料噴射弁13は、排気マニホルド5内への燃料Fの噴射を停止する。これによって、排気系に供給される排ガス温度の上昇が停止し、PM強制酸化処理の停止を行う。
3-Q. Stop PM forced oxidation treatment (S360)
If it is determined in step S350 that the accumulated amount of particulate matter in the PF 80 has been removed, the PM forced oxidation process is stopped in step S360. Specifically, the control unit 30 creates a fuel injection stop signal and transmits it to the exhaust system fuel injection valve 13. The exhaust system fuel injection valve 13 that has received the fuel injection stop signal stops the injection of the fuel F into the exhaust manifold 5. Thereby, the rise of the exhaust gas temperature supplied to the exhaust system is stopped, and the PM forced oxidation process is stopped.

3−R.運転モード:通常(S370)
ステップS370では、制御部30は、運転モードを「通常」とする。これによって、エンジン1は、PM強制酸化処理を行わない通常の運転モードとなる。
3-R. Operation mode: Normal (S370)
In step S370, the control unit 30 sets the operation mode to “normal”. As a result, the engine 1 enters a normal operation mode in which the PM forced oxidation process is not performed.

ここで開示される排ガス浄化装置および排ガス浄化方法によれば、PF前後の差圧値およびPF出ガス温度に基づいて、PF内が氷結もしくは含水状態であるか否かの判定を行っている。また、極寒冷地などの温度が低い地域では、PM強制酸化処理中に内燃機関を停止した場合、次回の内燃機関の始動時にPF内が氷結もしくは含水状態でPM強制酸化処理を行ってしまう。このように、氷もしくは水によるPF内の排ガス通路の閉塞によって、PM強制酸化処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、PF内に所定量入らないために、内燃機関の失火、HCガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。かかる構成の排ガス浄化装置および排ガス浄化方法によって、PM強制酸化処理中に内燃機関を停止した場合の次回の内燃機関の始動時に、上記PF内の氷結もしくは含水状態であるか否かの判定をし、PF内が氷結もしくは含水状態の場合は、PM強制酸化処理を行わないことができる。このことによって、内燃機関の失火、HCガスもしくは白煙の排出による機能不良の発生を防止することができる。また、好適にPF内の粒子状物質を除去できるため、燃料消費率の向上となる。   According to the exhaust gas purification device and the exhaust gas purification method disclosed herein, it is determined whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing based on the differential pressure value before and after the PF and the PF outgas temperature. Also, in an area where the temperature is low, such as in a very cold region, if the internal combustion engine is stopped during the PM forced oxidation process, the PM forced oxidation process is performed when the internal combustion engine is next started up in a frozen or wet state. In this way, due to blockage of the exhaust gas passage in the PF with ice or water, a predetermined amount of air due to fuel injection from the internal combustion engine performed by the PM forced oxidation process does not enter the PF. Gas or white smoke may be discharged, which may cause malfunction. With the exhaust gas purification apparatus and the exhaust gas purification method having such a configuration, it is determined whether or not the PF is frozen or water-containing at the next start of the internal combustion engine when the internal combustion engine is stopped during the PM forced oxidation process. When the inside of the PF is frozen or hydrated, the PM forced oxidation treatment can not be performed. As a result, it is possible to prevent malfunction due to misfire of the internal combustion engine and discharge of HC gas or white smoke. In addition, since the particulate matter in the PF can be preferably removed, the fuel consumption rate is improved.

1 内燃機関(エンジン)
2 燃焼室
3 燃料噴射弁
4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
6 吸気ダクト
7 排気ターボチャージャ
8 エアフロメータ
9 エアクリーナ
10 スロットル弁
11 冷却装置
12 排気通路
13 排気系燃料噴射弁
18 排ガス再循環通路
20 EGR冷却装置
21 燃料供給管
22 コモンレール
23 燃料ポンプ
24 燃料タンク
30 制御部(ECU:Engine Control Unit)
40 排ガス浄化部
50 差圧センサ
52 上流側差圧センサ
54 下流側差圧センサ
56 温度センサ
57 油温センサ
58 水温センサ
80 パティキュレートフィルタ(PF)
82 多孔質基材
84 流路
100 排ガス浄化装置
1 Internal combustion engine
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Combustion chamber 3 Fuel injection valve 4 Intake manifold 5 Exhaust manifold 6 Intake duct 7 Exhaust turbocharger 8 Air flow meter 9 Air cleaner 10 Throttle valve 11 Cooling device 12 Exhaust passage 13 Exhaust fuel injection valve 18 Exhaust gas recirculation passage 20 EGR cooling device 21 Fuel supply pipe 22 Common rail 23 Fuel pump 24 Fuel tank 30 Control unit (ECU: Engine Control Unit)
40 Exhaust Gas Purification Unit 50 Differential Pressure Sensor 52 Upstream Differential Pressure Sensor 54 Downstream Differential Pressure Sensor 56 Temperature Sensor 57 Oil Temperature Sensor 58 Water Temperature Sensor 80 Particulate Filter (PF)
82 Porous substrate 84 Flow path 100 Exhaust gas purification device

Claims (7)

内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化装置であって、
該内燃機関に設けられる排気通路内を流れる排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ(PF)と、
該PFよりも前記排気通路の上流側の圧力と前記PFよりも前記排気通路の下流側の圧力との差圧を計測する差圧センサと、
前記PFよりも前記排気通路の下流側の排ガスの温度を計測する温度センサと、
前記差圧センサおよび前記温度センサとそれぞれ電気的に接続されている制御部と、
を備えており、
ここで、前記制御部は、内燃機関の始動時に、前記差圧センサによって前記PFの前後の差圧値の計測および前記温度センサによって前記PFよりも排気通路の下流側の排ガス温度の計測をし、前記差圧値および前記排ガス温度に基づいて、前記PFの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するPF内部状態判定処理を行うように構成されている、排ガス浄化装置。
An exhaust gas purification device provided in an exhaust system of an internal combustion engine,
A particulate filter (PF) for collecting particulate matter in the exhaust gas flowing in the exhaust passage provided in the internal combustion engine;
A differential pressure sensor for measuring a differential pressure between a pressure upstream of the exhaust passage relative to the PF and a pressure downstream of the PF downstream of the exhaust passage;
A temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas downstream of the exhaust passage from the PF;
A control unit electrically connected to the differential pressure sensor and the temperature sensor, and
With
Here, when the internal combustion engine is started, the control unit measures a differential pressure value before and after the PF by the differential pressure sensor and measures an exhaust gas temperature downstream of the PF by the temperature sensor. An exhaust gas purification apparatus configured to perform a PF internal state determination process for determining whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing based on the differential pressure value and the exhaust gas temperature.
前記制御部は、内燃機関の停止直前における前記差圧センサによって計測された前記PFの前後の差圧値を記憶するように構成されており、
ここで、前記PF内部状態判定処理は、前記始動時に計測された差圧値が前記停止直前に計測された差圧値の1.3倍以上であると判定され、および、前記始動時に計測された排ガス温度が70℃以下であると判定されたときに、前記PFの内部が氷結もしくは含水状態であると判定するように構成されている、請求項1に記載の排ガス浄化装置。
The control unit is configured to store a differential pressure value before and after the PF measured by the differential pressure sensor immediately before stopping the internal combustion engine,
Here, in the PF internal state determination process, it is determined that the differential pressure value measured at the start is 1.3 times or more of the differential pressure value measured immediately before the stop, and is measured at the start. The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is configured to determine that the inside of the PF is frozen or water-containing when the exhaust gas temperature is determined to be 70 ° C or lower.
前記制御部は、前記PF内に堆積された粒子状物質が所定量を上回った時に、該粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されており、
ここで、前記制御部は、前記PF内部状態判定処理によって、前記PFの内部を氷結もしくは含水状態であると判定している間は、前記粒子状物質を強制酸化する処理を行わないように構成されている、請求項1または2に記載の排ガス浄化装置。
The control unit is configured to perform a process of forcibly oxidizing the particulate matter when the particulate matter deposited in the PF exceeds a predetermined amount,
Here, the control unit is configured not to perform the process of forcibly oxidizing the particulate matter while determining that the inside of the PF is frozen or containing water by the PF internal state determination process. The exhaust gas purification apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記制御部は、内燃機関の始動後、前記PF内部状態判定処理を連続的に行うように構成されており、
ここで、前記PF内部状態判定処理によって、前記PFの内部を氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、前記粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されている、請求項3に記載の排ガス浄化装置。
The control unit is configured to continuously perform the PF internal state determination process after the internal combustion engine is started.
Here, the process for forcibly oxidizing the particulate matter is performed after it is determined by the PF internal state determination process that the inside of the PF is not frozen or in a water-containing state. Exhaust gas purification equipment.
排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ(PF)を排気通路に設けた内燃機関から排出される排ガスを浄化する方法であって、
前記PFよりも前記排気通路の上流側の圧力と前記PFよりも前記排気通路の下流側の圧力との差圧値を計測し、該差圧値が所定差圧値を上回ったときに前記PF内の粒状物質を強制酸化する強制酸化処理を含み、
ここで、内燃機関の始動時において、前記PFよりも前記排気通路の上流側の圧力と前記PFよりも前記排気通路の下流側の圧力との差圧値の計測、および、前記PFよりも排気通路の下流側の排ガス温度を計測し、前記差圧値および前記排ガス温度によって、前記PFの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判別するPF内部状態判定処理を行い、該PF内部状態判定処理によって、前記PFの内部が氷結もしくは含水状態であると判定している間は、前記強制酸化処理を行わないことを特徴とする、排ガス浄化方法。
A method for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine having a particulate filter (PF) for collecting particulate matter in exhaust gas provided in an exhaust passage,
The differential pressure value between the pressure upstream of the exhaust passage from the PF and the pressure downstream of the exhaust passage from the PF is measured, and when the differential pressure value exceeds a predetermined differential pressure value, the PF Including forced oxidation treatment to forcibly oxidize the particulate matter inside
Here, at the time of starting the internal combustion engine, the measurement of the differential pressure value between the pressure upstream of the exhaust passage from the PF and the pressure downstream of the exhaust passage from the PF, and the exhaust from the PF An exhaust gas temperature on the downstream side of the passage is measured, and a PF internal state determination process is performed to determine whether or not the inside of the PF is frozen or water-containing based on the differential pressure value and the exhaust gas temperature. The exhaust gas purification method is characterized in that the forced oxidation process is not performed while the determination process determines that the inside of the PF is frozen or water-containing.
前記強制酸化処理中に内燃機関が停止された際に、該停止後の内燃機関の再始動と共に、前記PF内部状態判定処理を連続的に行い、前記PFの内部が氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、前記強制酸化処理を再開することを特徴とする、請求項5に記載の排ガス浄化方法。   When the internal combustion engine is stopped during the forced oxidation process, the PF internal state determination process is continuously performed together with the restart of the internal combustion engine after the stop, and the inside of the PF is not in a frozen state or a water-containing state. 6. The exhaust gas purification method according to claim 5, wherein the forced oxidation process is resumed after the determination. 前記PF内部状態判定処理は、前記始動時に計測された差圧値が内燃機関停止直前に計測された差圧値の1.3倍以上であると判定され、および、前記始動時に計測された排ガス温度が70℃以下であると判定されたとき、前記PFの内部が氷結もしくは含水状態であると判定することを特徴とする、請求項5または6に記載の排ガス浄化方法。   In the PF internal state determination process, it is determined that the differential pressure value measured at the start is 1.3 times or more of the differential pressure value measured immediately before the internal combustion engine is stopped, and the exhaust gas measured at the start 7. The exhaust gas purification method according to claim 5, wherein when the temperature is determined to be 70 ° C. or less, it is determined that the inside of the PF is frozen or water-containing.
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