JP2014129818A - Engine - Google Patents

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Koji Masuda
宏司 増田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve estimation accuracy of an amount of PM accumulation of a particulate filter in an engine with the particulate filter.SOLUTION: An engine 5 possessing a particulate filter 13 and PM accumulation amount estimation means 53 possesses: first estimation means 51 estimating an amount of PM accumulation on the basis of a filter differential pressure of an entrance and exit of the particulate filter 13; and second estimation means 52 estimating the amount of PM accumulation on the basis of operational status of the engine 5. The first estimation means 51 is selected if an elapsed time T passes more than an appointed time T1, and the second estimation means 52 is selected if the elapsed time T is shorter than the appointed time T1.

Description

本発明は、パティキュレートフィルターを備えたエンジンに関する。   The present invention relates to an engine provided with a particulate filter.

従来、ディーゼルエンジンに備えられる黒煙浄化装置は公知である。黒煙浄化装置は、ディーゼルエンジンの有毒な排出ガスのうち粒子状物質(パティキュレートマター、以下、PMと称する) を取り除く装置である。黒煙浄化装置には、酸化触媒及びパティキュレートフィルター(以下、フィルターと称する)が備えられている。フィルターは、フィルター機能のみしか有さないため、長く使用すると詰まりが生じて排気負荷が大きくなり効率が悪化する。そこで、フィルターを温めてPMを燃やすフィルター再生手段も公知である。   Conventionally, a black smoke purification device provided in a diesel engine is known. The black smoke purification device is a device that removes particulate matter (particulate matter, hereinafter referred to as PM) from the toxic exhaust gas of a diesel engine. The black smoke purification apparatus includes an oxidation catalyst and a particulate filter (hereinafter referred to as a filter). Since the filter has only a filter function, if it is used for a long time, clogging occurs and the exhaust load increases and efficiency is deteriorated. Thus, filter regeneration means for warming the filter and burning PM is also known.

フィルター再生手段においては、フィルターのPM堆積量を推定する必要がある。しかし、フィルターにおけるPM堆積状態は、フィルターの内部に溜まる状態と表面に溜まる状態との2つがある。   In the filter regeneration means, it is necessary to estimate the PM accumulation amount of the filter. However, there are two PM accumulation states in the filter: a state in which the PM is accumulated inside the filter and a state in which the PM is accumulated on the surface.

さらに、この2つの状態はエンジン運転状態やPM堆積量によって異なる。つまり、フィルター差圧とPM堆積量の相関関係は一定でないことから、フィルター差圧とPM堆積量とは、ヒステリシスループを持つ複雑な相関を示すことが分かっている。   Furthermore, these two states differ depending on the engine operating state and the PM accumulation amount. That is, since the correlation between the filter differential pressure and the PM deposition amount is not constant, it is known that the filter differential pressure and the PM deposition amount show a complicated correlation having a hysteresis loop.

従来、PM堆積量推定手段として、フィルターの差圧に基づいてPM堆積量を推定する第一推定手段と、エンジンの運転履歴、PM排出量、又は黒煙浄化装置のPM再生量に基づいてPM堆積量を推定する第二推定手段と、が公知である。   Conventionally, as the PM accumulation amount estimation means, the first estimation means for estimating the PM accumulation amount based on the differential pressure of the filter, and the PM based on the engine operation history, the PM emission amount, or the PM regeneration amount of the black smoke purification device. Second estimation means for estimating the amount of deposition is known.

フィルター再生手段において、第一推定手段はエンジン回転数又はエンジン負荷が高いエンジン運転状態(再生域)に用いられ、第二推定手段はエンジン回転数又はエンジン負荷が低いエンジン運転状態(非再生域)に用いられている(例えば、特許文献1)。   In the filter regeneration means, the first estimation means is used for an engine operation state (regeneration area) with a high engine speed or engine load, and the second estimation means is an engine operation state (non-regeneration area) with a low engine speed or engine load. (For example, Patent Document 1).

特開2006−90224号公報JP 2006-90224 A

エンジン運転状態が非再生域から再生域に移行したときは、推定手段の選択も第二推定手段から第一推定手段に切り替えられる。しかし、発明者らは、エンジン運転状態が非再生域から再生域に移行したときに、フィルター差圧とPM堆積量の相関関係においてしばらくは急激なフィルター差圧の変動があることを試験によって確認した。   When the engine operating state shifts from the non-regeneration area to the regeneration area, the selection of the estimation means is also switched from the second estimation means to the first estimation means. However, the inventors have confirmed through tests that there is a sudden change in the filter differential pressure for a while in the correlation between the filter differential pressure and the PM deposit when the engine operating state shifts from the non-regeneration range to the regeneration range. did.

そのため、エンジン運転状態によっては、比較的推定精度の良い第一推定手段であってもPM堆積量の推定値がばらついてしまうことになる。そこで、解決しようとする課題は、パティキュレートフィルターを備えたエンジンにおいて、上記不具合を改善することで、パティキュレートフィルターのPM堆積量の推定精度を向上することである。   For this reason, depending on the engine operating state, the estimated value of the PM accumulation amount varies even with the first estimation means with relatively high estimation accuracy. Therefore, the problem to be solved is to improve the estimation accuracy of the PM deposition amount of the particulate filter by improving the above-mentioned problem in the engine equipped with the particulate filter.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

請求項1においては、パティキュレートフィルター(13)とPM堆積量推定手段(53)とを具備するエンジン(5)において、パティキュレートフィルター(13)の入口と出口のフィルター差圧に基づいてPM堆積量を推定する第一推定手段(51)と、エンジン(5)の運転状態に基づいてPM堆積量を推定する第二推定手段(52)とを具備し、経過時間(T)が所定時間(T1)以上経過していれば、第一推定手段(51)を選択し、経過時間(T)が所定時間(T1)より小さければ、第二推定手段(52)を選択するものである。   In claim 1, in an engine (5) comprising a particulate filter (13) and a PM accumulation amount estimating means (53), PM accumulation is based on the filter differential pressure between the inlet and outlet of the particulate filter (13). First estimation means (51) for estimating the amount, and second estimation means (52) for estimating the PM accumulation amount based on the operating state of the engine (5), and the elapsed time (T) is a predetermined time ( If T1) or more has elapsed, the first estimation means (51) is selected, and if the elapsed time (T) is smaller than the predetermined time (T1), the second estimation means (52) is selected.

請求項2においては、請求項1記載のエンジンにおいて、前記第一推定手段(51)から第二推定手段(52)に切り替えたときには、前記第一推定手段(51)によるPM堆積量の最終値を、前記第二推定手段(52)により推定されるPM堆積量の初期値として用いるものである。   In claim 2, in the engine according to claim 1, when the first estimating means (51) is switched to the second estimating means (52), the final value of the PM accumulation amount by the first estimating means (51). Is used as the initial value of the PM accumulation amount estimated by the second estimating means (52).

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、フィルター差圧に変動が生じているときには、第二推定手段を用いてPM堆積量を推定することによって、パティキュレートフィルターのPM堆積量の推定精度を向上することができる。   According to the first aspect, when the filter differential pressure fluctuates, the PM accumulation amount of the particulate filter can be estimated by estimating the PM accumulation amount using the second estimating means.

請求項2においては、第一推定手段から第二推定手段に切り替える毎に第二推定手段(の初期化を、随時第一推定手段による比較的推定精度の良いPM推定量の最終値によって行うことによって、第二推定手段のPM堆積量の推定精度を向上することができる。   In claim 2, each time the first estimating means is switched to the second estimating means, the second estimating means is initialized with the final value of the PM estimation amount with relatively good estimation accuracy as needed by the first estimating means. Thus, the estimation accuracy of the PM accumulation amount of the second estimation means can be improved.

本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの全体的な構成を示した構成図。The block diagram which showed the whole structure of the diesel engine which concerns on the Example of this invention. エンジン運転状態とPM再生領域の相関を示すグラフ図。The graph which shows the correlation of an engine driving | running state and PM regeneration area | region. フィルター差圧とPM堆積量との相関を示すグラフ図。The graph which shows the correlation with filter differential pressure | voltage and PM deposition amount. フィルターにおけるPM堆積時とPM再生時を示す模式図。The schematic diagram which shows the time of PM deposition in a filter, and the time of PM reproduction | regeneration. PM堆積量推定手段を示すフロー図。The flowchart which shows PM deposition amount estimation means.

次に、発明の実施の形態を説明する。まず、本発明の実施例に係るディーゼルエンジンについて、その概略構成を説明する。   Next, embodiments of the invention will be described. First, a schematic configuration of a diesel engine according to an embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、エンジンと称する)5は、エンジン本体20と、給気経路と、パティキュレートマター(以下、PMと称する)を取り除く黒煙浄化装置10を備える排気経路と、Exhaust Gas Recirculation装置(以下、EGR装置と称する)と、Engine Control Unit(以下、ECUと称する)100と、を備えて構成されている。なお、エンジン5は、本実施例では車両に搭載されているものとする。   As shown in FIG. 1, a diesel engine (hereinafter referred to as an engine) 5 has an exhaust path including a black smoke purification device 10 that removes an engine body 20, an air supply path, and a particulate matter (hereinafter referred to as PM). And an Exhaust Gas Recirculation device (hereinafter referred to as an EGR device) and an Engine Control Unit (hereinafter referred to as an ECU) 100. The engine 5 is assumed to be mounted on the vehicle in this embodiment.

エンジン本体20は、4気筒ディーゼルエンジンであって、図示しない燃料噴射装置と、気筒25・25・25・25と、給気マニホールド21と、排気マニホールド22と、を備えて構成されている。   The engine main body 20 is a four-cylinder diesel engine, and includes a fuel injection device (not shown), cylinders 25, 25, 25, 25, an air supply manifold 21, and an exhaust manifold 22.

給気経路は、空気中に含まれる塵挨等を除去するエアクリーナ23と、開閉制御されることで給気流量を調整する給気絞り弁24と、を備えて構成されている。給気絞り弁24は、給気流量を絞ることで排気ガス温度を上昇させて、後述する酸化触媒12においてPMの燃焼を促進し詰まりを防止する装置である。   The air supply path includes an air cleaner 23 that removes dust and the like contained in the air, and an air supply throttle valve 24 that adjusts the air supply flow rate by being controlled to open and close. The supply air throttle valve 24 is a device that raises the exhaust gas temperature by reducing the supply air flow rate, and promotes combustion of PM in the oxidation catalyst 12 described later to prevent clogging.

排気経路は、詳しくは後述する黒煙浄化装置10と、排気ガス中に還元剤又は助燃剤を投入する添加剤投入装置14と、開閉制御されることで排気流量を調整する排気絞り弁15と、を備えて構成されている。添加剤投入装置14は、排気ガス中に還元剤を投入することで酸化触媒12で酸化させることで排気ガス温度を上昇させる、或いは、触媒のような助燃剤を投入することで、PMの燃焼温度を通常より下げる装置である。排気絞り弁15は、排気流量を絞ることで排気ガス温度を上昇させて、後述する酸化触媒12においてPMの燃焼を促進し詰まりを防止する装置である。   The exhaust path includes a black smoke purification device 10 to be described later in detail, an additive introduction device 14 for introducing a reducing agent or a combustion aid into the exhaust gas, and an exhaust throttle valve 15 for adjusting the exhaust flow rate by being controlled to open and close. , And is configured. The additive charging device 14 raises the exhaust gas temperature by oxidizing the oxidation catalyst 12 by introducing a reducing agent into the exhaust gas, or combustion of PM by introducing an auxiliary combustion agent such as a catalyst. It is a device that lowers the temperature than usual. The exhaust throttle valve 15 is a device that raises the exhaust gas temperature by restricting the exhaust flow rate and promotes PM combustion in the oxidation catalyst 12 described later to prevent clogging.

また、排気経路には、黒煙浄化装置10の下流に排気ガス温度センサー34、排気流量センサー35が設けられている。   Further, an exhaust gas temperature sensor 34 and an exhaust flow sensor 35 are provided in the exhaust path downstream of the black smoke purification device 10.

EGR装置は、吸入空気中の酸素濃度を低くして、燃料をゆるやかに燃やすことで窒素酸化物(NOx)の生成を抑える装置であって、排気ガスの一部を給気側に戻すためのEGR経路71と、開閉制御されることでEGR量を調整するEGR弁72と、を備えて構成されている。   The EGR device is a device that suppresses the generation of nitrogen oxides (NOx) by lowering the oxygen concentration in the intake air and gradually burning the fuel, and returns a part of the exhaust gas to the supply side. An EGR path 71 and an EGR valve 72 that adjusts the EGR amount by being controlled to open and close are provided.

黒煙浄化装置10は、導入された排気ガスを多孔質の隔壁を通過させ、排気ガスに含まれるPMをろ過するパティキュレートフィルター(以下、フィルターと称する)13と、フィルター13の上流側に別体で配置され、未燃物(燃料)やCOを接触させて燃やすことで( 酸化反応) 酸化触媒の温度を上げ、フィルター13を温める酸化触媒12と、を備えて構成されている。   The black smoke purification apparatus 10 is separately provided on the upstream side of the filter 13 with a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) 13 for passing the introduced exhaust gas through a porous partition wall and filtering PM contained in the exhaust gas. And an oxidation catalyst 12 that raises the temperature of the oxidation catalyst and warms the filter 13 by bringing it into contact with unburned material (fuel) and burning it (oxidation reaction).

また、黒煙浄化装置10には、フィルター13の入口に設けられるフィルター入口圧力センサー31と、フィルター13の出口に設けられるフィルター出口圧力センサー32と、フィルター13に設けられるフィルター温度センサー33と、が設けられている。   Further, the black smoke purification device 10 includes a filter inlet pressure sensor 31 provided at the inlet of the filter 13, a filter outlet pressure sensor 32 provided at the outlet of the filter 13, and a filter temperature sensor 33 provided at the filter 13. Is provided.

エンジン回転数センサー41は、エンジン本体20のクランク軸近傍に設けられている。ラック位置センサー42は、燃料噴射装置のラック位置近傍に設けられている。アクセルの設定位置を検出するアクセル開度センサー43は、車両のアクセル近傍に設けられている。車速センサー44は、車両のトランスミッション近傍に設けられている。   The engine speed sensor 41 is provided in the vicinity of the crankshaft of the engine body 20. The rack position sensor 42 is provided in the vicinity of the rack position of the fuel injection device. An accelerator opening sensor 43 that detects the set position of the accelerator is provided in the vicinity of the accelerator of the vehicle. The vehicle speed sensor 44 is provided near the transmission of the vehicle.

ECU100は、コントローラ50と、記憶部60と、を備えて構成されている。コントローラ50は、詳しくは後述する第一推定手段51と、第二推定手段52と、PM堆積量推定手段53と、フィルター再生手段54としての機能を有する。記憶部60は、後述する定数及びマップを予め記憶しておくことができる。   The ECU 100 includes a controller 50 and a storage unit 60. The controller 50 has functions as first estimation means 51, second estimation means 52, PM accumulation amount estimation means 53, and filter regeneration means 54, which will be described in detail later. The storage unit 60 can store constants and maps described later in advance.

ECU100は、フィルター13の入口圧力を検出できるフィルター入口圧力センサー31と、フィルター13の出口圧力を検出できるフィルター出口圧力センサー32と、フィルター13の温度を検出できるフィルター温度センサー33と、排気ガス温度を検出できる排気ガス温度センサー34と、排気ガスの流量を検出できる排気流量センサー35と、エンジン回転数を検出できるエンジン回転数センサー41と、燃料噴射装置のラック位置を検出できるラック位置センサー42と、アクセル開度を検出できるアクセル開度センサー43と、車両の走行速度を検出できる車速センサー44と、に接続されている。   The ECU 100 detects the filter inlet pressure sensor 31 that can detect the inlet pressure of the filter 13, the filter outlet pressure sensor 32 that can detect the outlet pressure of the filter 13, the filter temperature sensor 33 that can detect the temperature of the filter 13, and the exhaust gas temperature. An exhaust gas temperature sensor 34 that can detect, an exhaust gas flow sensor 35 that can detect the flow rate of the exhaust gas, an engine speed sensor 41 that can detect the engine speed, a rack position sensor 42 that can detect the rack position of the fuel injection device, It is connected to an accelerator opening sensor 43 that can detect the accelerator opening and a vehicle speed sensor 44 that can detect the traveling speed of the vehicle.

ここで、PM堆積量とフィルター差圧との相関について詳細に説明する。なお、PM堆積量とはフィルター13における堆積したPM量、黒煙浄化装置の差圧としてのフィルター差圧とはフィルター13の入口圧力と出口圧力の差をいう。   Here, the correlation between the PM deposition amount and the filter differential pressure will be described in detail. The PM accumulation amount is the amount of PM accumulated in the filter 13, and the filter differential pressure as the differential pressure of the black smoke purification device is the difference between the inlet pressure and the outlet pressure of the filter 13.

図2に示すように、黒煙浄化装置10は、エンジン運転状態に応じて、再生域と非再生域に区分けされる。図2において、エンジン運転状態とは、エンジン回転数とエンジン負荷とにより決まる。再生とは、黒煙浄化装置10において、フィルター13に堆積したPMを燃焼させて無害な二酸化炭素にすることである。再生域とは、エンジン回転数及びエンジン負荷が高く、排気ガス温度が高い領域であってPMが燃焼できる領域である。再生域では、PMは堆積されることなく再生され続けることになる。非再生域とは、エンジン回転数及びエンジン負荷が低く、排気ガス温度が低い領域であってPMが燃焼できない領域である。非再生域においては、PMは堆積され続けることになる。   As shown in FIG. 2, the black smoke purification device 10 is divided into a regeneration region and a non-regeneration region according to the engine operating state. In FIG. 2, the engine operating state is determined by the engine speed and the engine load. Regeneration means that the PM accumulated on the filter 13 is burned into the harmless carbon dioxide in the black smoke purification device 10. The regeneration region is a region where the engine speed and engine load are high, the exhaust gas temperature is high, and PM can be combusted. In the regeneration zone, PM will continue to be regenerated without being deposited. The non-regeneration region is a region where the engine speed and the engine load are low, the exhaust gas temperature is low, and PM cannot be combusted. In the non-regeneration area, PM will continue to be deposited.

図3(a)及び(b)に示すように、フィルター13にPMが堆積する場合と、フィルター13に堆積したPMが再生される場合とでは、フィルター13の内部と表面が段階的に再生又は堆積されることになる。図3(a)は、上述した非再生域において、フィルター13にPMが堆積する場合を段階的に示している。すなわち、非再生域では、まず、フィルター13内部及び表面にPMが堆積し、やがてフィルター内部に溜まらなくなればフィルター13表面にのみ堆積していく。図3(b)は、上述した再生域において、フィルター13に堆積したPMが再生される場合を示している。すなわち、再生域では、まず、排気ガスが流れるフィルター13内部のPMが先に再生され、やがてフィルター13表面のPMの再生が支配的になる。   As shown in FIGS. 3A and 3B, when PM is deposited on the filter 13 and when PM accumulated on the filter 13 is regenerated, the inside and the surface of the filter 13 are regenerated stepwise. Will be deposited. FIG. 3A shows in a stepwise manner the PM is deposited on the filter 13 in the non-regeneration area described above. That is, in the non-regeneration region, first, PM is deposited on the inside and the surface of the filter 13, and eventually accumulates only on the surface of the filter 13 when it does not accumulate inside the filter. FIG. 3B shows a case where PM accumulated on the filter 13 is regenerated in the above-described regeneration region. That is, in the regeneration region, first, the PM inside the filter 13 through which the exhaust gas flows is regenerated first, and eventually the regeneration of the PM on the filter 13 surface becomes dominant.

このようにフィルター13の内部と表面が段階的に再生又は堆積されるため、PM堆積状態は常に一定ではない。そのため、PM堆積量とフィルター差圧とは、以下に示す特性を有する。   In this way, the inside and the surface of the filter 13 are regenerated or deposited in stages, so that the PM deposition state is not always constant. Therefore, the PM deposition amount and the filter differential pressure have the following characteristics.

図4に示すように、PM堆積量及びフィルター差圧の遷移は、上段特性ラインと連続再生時堆積ラインとで表されるヒステリシスループを持つ複雑な相関を示す(図4における太い実線)。ここで、堆積限界(図4における一点鎖線)とは、黒煙浄化装置10においてフィルター13に堆積できるPM堆積量の限界に安全率(本実施例では80%)を考慮した閾値である。   As shown in FIG. 4, the transition of the PM deposition amount and the filter differential pressure shows a complex correlation having a hysteresis loop represented by the upper stage characteristic line and the continuous regeneration deposition line (thick solid line in FIG. 4). Here, the accumulation limit (the one-dot chain line in FIG. 4) is a threshold in consideration of a safety factor (80% in the present embodiment) in the limit of the PM accumulation amount that can be deposited on the filter 13 in the black smoke purification apparatus 10.

図4における矢印aに示すように、フィルター13にPMが堆積しない状態から、エンジン5が非再生域で運転されると、上述したように、フィルター13内部及び表面にPMが徐々に堆積されるため、内部に堆積されるPMの量が増加し、その抵抗によって急激にフィルター差圧が増加する。そして、堆積量がさらに増加して、フィルター内部に溜まらなくなれば、PMはフィルター13表面にのみ堆積し、上段特性ラインが示すようにPM堆積量の増加に対して緩やかにフィルター差圧が上昇する。   As indicated by an arrow a in FIG. 4, when the engine 5 is operated in a non-regeneration region from a state where PM does not accumulate on the filter 13, PM is gradually accumulated inside and on the surface of the filter 13 as described above. Therefore, the amount of PM deposited inside increases, and the filter differential pressure increases rapidly due to the resistance. If the accumulation amount further increases and does not accumulate in the filter, PM accumulates only on the surface of the filter 13, and the filter differential pressure gradually increases with the increase in the PM accumulation amount as indicated by the upper characteristic line. .

図4における矢印bに示すように、フィルター13にPMが堆積した状態からエンジン5が再生域で運転されると、上述したように、排気ガスが流れているフィルター13内のPMが先に再生されるために、まず上段特性線より急激にフィルター差圧が下がる。そして、フィルター13内のPMがほぼ再生すると、フィルター13表面のPMの再生が支配的になるため、連続再生時堆積ラインに示すようにPM堆積量の減少に対して緩やかなフィルター差圧となる。図4における矢印b´に示すように、フィルター13内のPMがほぼ再生した場合は、エンジン運転状態によって、連続再生時堆積ライン上の左右どちらかに進みフィルター13表面PMの堆積と再生がバランスした点で安定する。その後、再生域にある限り、この連続再生時堆積ライン上を状態によって遷移する。   As shown by the arrow b in FIG. 4, when the engine 5 is operated in the regeneration region from the state where PM has accumulated on the filter 13, as described above, the PM in the filter 13 in which the exhaust gas flows is regenerated first. Therefore, first, the filter differential pressure decreases more rapidly than the upper characteristic line. When the PM in the filter 13 is almost regenerated, the regeneration of the PM on the surface of the filter 13 becomes dominant. Therefore, as shown in the accumulation line at the time of continuous regeneration, the filter differential pressure becomes gradual with respect to the decrease in the PM accumulation amount. . As shown by the arrow b 'in FIG. 4, when the PM in the filter 13 is almost regenerated, the PM proceeds to the left or right on the accumulation line during continuous regeneration and the accumulation and regeneration of the surface of the filter 13 are balanced depending on the engine operating state. Stable at the point. After that, as long as it is in the regeneration zone, the state transits on the continuous regeneration deposition line.

図4における矢印cに示すように、再生域又は非再生域を遷移する場合は、上段特性ライン又は連続再生時堆積ラインのどちらかの線上から急激に他方のライン上に遷移する。フィルター13内部のPMが詰まり切る、或いは再生しきった場合には、緩やかな上段特性ライン又は連続再生時堆積ライン上を動く。つまり、上段特性ライン又は連続再生時堆積ライン上にあるとき以外は、常に急激なフィルター差圧の変動が生じる。   As shown by an arrow c in FIG. 4, when transitioning between the regeneration region and the non-regeneration region, the transition is suddenly made from one of the upper characteristic line and the continuous regeneration deposition line to the other line. When the PM in the filter 13 is completely clogged or regenerated, it moves on the gentle upper stage characteristic line or the continuous regeneration deposition line. In other words, the filter differential pressure always varies rapidly except when it is on the upper characteristic line or the continuous regeneration deposition line.

ここで、上述した堆積量とフィルター差圧の遷移の相関を踏まえた上で、本実施例の各手段について説明する。第一推定手段51は、フィルター差圧に基づいてPM堆積量を推定する手段であって、エンジン運転状態が再生域にある場合に用いられる推定手段である。本実施例では、フィルター入口圧力センサー31とフィルター出口圧力センサー32とによって検出されるフィルター差圧に温度、ガス量等の補正を行い、予め実験や計算で求めておいた堆積限界差圧とを比較することで、PM堆積量を推定する。なお、第一推定手段51は、フィルター13前の圧力に基づいてPM堆積量を推定しても良い。   Here, each means of the present embodiment will be described based on the above-described correlation between the accumulation amount and the transition of the filter differential pressure. The first estimation means 51 is a means for estimating the PM accumulation amount based on the filter differential pressure, and is an estimation means used when the engine operating state is in the regeneration range. In this embodiment, the filter differential pressure detected by the filter inlet pressure sensor 31 and the filter outlet pressure sensor 32 is corrected for temperature, gas amount, etc., and the deposition limit differential pressure obtained in advance through experiments and calculations is obtained. By comparing, the PM deposition amount is estimated. The first estimating means 51 may estimate the PM accumulation amount based on the pressure before the filter 13.

第二推定手段52は、エンジン運転履歴、PM排出量、又は黒煙浄化装置10のPM再生量等のエンジン運転状態に基づいてPM堆積量を推定する手段であって、エンジンが非再生域で運転されている場合に用いられる推定手段である。本実施例では、第二推定手段52は、エンジン5の運転時間(車両に搭載された場合には走行距離であっても良い)に係数を加味してPM堆積量を推定している。   The second estimation means 52 is a means for estimating the PM accumulation amount based on the engine operation state such as the engine operation history, the PM emission amount, or the PM regeneration amount of the black smoke purification device 10, and the engine is in a non-regeneration area. It is an estimation means used when driving. In the present embodiment, the second estimation means 52 estimates the PM accumulation amount by adding a coefficient to the operation time of the engine 5 (which may be a travel distance when mounted on the vehicle).

PM堆積量推定手段53は、フィルター再生域運転又は非再生域運転であるかに基づいて、第一推定手段51又は第二推定手段52を選択して使用することによってPM堆積量を推定する手段である。ここで、特記すべき事項として、本実施例のPM堆積量推定手段53は、第二推定手段52から第一推定手段51に切り替えるときは、第二推定手段52を所定時間継続して使用した後に、第一推定手段51を使用することとしている。   The PM accumulation amount estimation unit 53 is a unit that estimates the PM accumulation amount by selecting and using the first estimation unit 51 or the second estimation unit 52 based on whether the operation is the filter regeneration region operation or the non-regeneration region operation. It is. Here, as a matter of special mention, when the PM accumulation amount estimation means 53 of this embodiment switches from the second estimation means 52 to the first estimation means 51, the second estimation means 52 is continuously used for a predetermined time. Later, the first estimation means 51 is used.

上述のように、エンジンの運転が非再生域から再生域に切り替わるときは、急激なフィルター差圧の変動が生じている。そこで、この切り替わるときに第二推定手段52を所定時間継続して使用し、PM堆積量の推定値が大きく変動しないようにしている。つまり、黒煙浄化装置10において、フィルター13のPM堆積量の推定精度を向上している。   As described above, when the engine operation is switched from the non-regeneration region to the regeneration region, a sudden change in the filter differential pressure occurs. Therefore, the second estimating means 52 is continuously used for a predetermined time when switching, so that the estimated value of the PM accumulation amount does not fluctuate greatly. That is, in the black smoke purification apparatus 10, the estimation accuracy of the PM accumulation amount of the filter 13 is improved.

本実施例では、PM堆積量推定手段53は、排気ガス温度及び排気ガス流量に基づいてフィルター再生域運転又は非再生域運転であるか判断している。具体的には、PM堆積量推定手段53は、排気ガス温度と排気ガス流量との双方にそれぞれ閾値を設け、その閾値を超えたか否かに基づいてフィルター再生域運転又は非再生域運転と判断する。このとき、閾値を超えて、フィルター再生域運転と判断すれば、第一推定手段51を選択してPM堆積量を推定する。   In this embodiment, the PM accumulation amount estimation means 53 determines whether the operation is the filter regeneration region operation or the non-regeneration region operation based on the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate. Specifically, the PM accumulation amount estimation means 53 sets threshold values for both the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate, and determines whether the filter regeneration zone operation or the non-regeneration zone operation is performed based on whether or not the threshold values are exceeded. To do. At this time, if the threshold regeneration is exceeded and it is determined that the filter regeneration zone operation is performed, the first estimation means 51 is selected to estimate the PM deposition amount.

このようにして、フィルター再生域運転または非再生域運転であるかの判断精度を向上して、PMの再生領域を確実に判断し、PMの再生領域に適した推定手段を選択して、PM堆積量の推定精度を向上させている。   In this way, the accuracy of determination as to whether the operation is in the filter regeneration region or the non-regeneration region operation is improved, the regeneration region of the PM is reliably determined, the estimation means suitable for the regeneration region of the PM is selected, and the PM The estimation accuracy of the deposition amount is improved.

ここで、フィルター再生域運転又は非再生域運転であるかを判断するにあたって、前記排気ガス温度及び排気ガス流量に限定されることなく、エンジン負荷としての燃料噴射装置のラック位置、エンジン回転数、エンジン回転数の変化の割合であるエンジン回転変化率、排気ガス流量、フィルター温度、フィルター差圧、フィルター差圧の変化の割合であるフィルター差圧変化率、PM堆積量、アクセル開度、アクセル開度の変化の割合であるアクセル開度変化率、車速、車速の変化の割合である車速変化のいずれか一つ又はこれらのうちの複数に基づいて判断しても良い。   Here, in determining whether the operation is the filter regeneration region operation or the non-regeneration region operation, without being limited to the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate, the rack position of the fuel injection device as the engine load, the engine speed, Change rate of engine speed which is the rate of change of engine speed, exhaust gas flow rate, filter temperature, filter differential pressure, rate of change of filter differential pressure which is rate of change of filter differential pressure, PM accumulation amount, accelerator opening, accelerator open The determination may be made based on any one of the accelerator opening change rate, the vehicle speed, the vehicle speed change, which is the rate of change in the vehicle speed, or a plurality of these.

ここで、前記第二推定手段52が継続して使用される所定時間は、PM堆積量又はエンジン運転状態に基づいて算出される。本実施例では、エンジン運転状態として排気ガス温度を用いて算出している(図5参照)。   Here, the predetermined time during which the second estimating means 52 is continuously used is calculated based on the PM accumulation amount or the engine operating state. In this embodiment, the engine operating state is calculated using the exhaust gas temperature (see FIG. 5).

また、エンジン運転状態としての排気ガス温度を用いることに限定されることはなく、エンジン負荷としての燃料噴射装置のラック位置、エンジン回転数、排気ガス流量、フィルター温度、アクセル開度、車速のいずれか一つ又はこれらのうちの複数を用いても良い。   Further, the exhaust gas temperature as the engine operating state is not limited to use, and any of the rack position of the fuel injection device as the engine load, the engine speed, the exhaust gas flow rate, the filter temperature, the accelerator opening, and the vehicle speed. One or a plurality of them may be used.

ここで、エンジン運転状態としてのフィルター差圧の変化率を用いる場合、フィルター差圧とPM堆積量の相関関係における急激なフィルター差圧の変動の見極めができる。つまり、第二推定手段52よりも比較的に推定精度が良い第一推定手段51に短時間で移行できる。   Here, when the change rate of the filter differential pressure as the engine operating state is used, it is possible to determine a sudden change in the filter differential pressure in the correlation between the filter differential pressure and the PM deposition amount. That is, it is possible to move to the first estimation means 51 having relatively higher estimation accuracy than the second estimation means 52 in a short time.

フィルター再生手段54は、PM堆積量推定手段53を用いて推定されたPM堆積量に応じて燃焼させることによって、フィルター13を再生する手段である。本実施例では、フィルター再生手段54として、少なくとも給気絞り弁24又は排気絞り弁15によって給気流量を減少させる、排気圧力を上昇させて排気ガス温度を上昇させる、排気ガス中に還元剤を投入することで酸化触媒12で還元剤を酸化させる、或いは排気ガス中に助燃剤を投入する、ことによってPMを燃焼させている。なお、これらのフィルター再生手段54は、公知技術である。   The filter regeneration means 54 is a means for regenerating the filter 13 by burning in accordance with the PM accumulation amount estimated using the PM accumulation amount estimation means 53. In this embodiment, as the filter regeneration means 54, at least the supply throttle valve 24 or the exhaust throttle valve 15 is used to reduce the supply air flow rate, the exhaust pressure is increased to increase the exhaust gas temperature, and the reducing agent is added to the exhaust gas. The PM is combusted by oxidizing the reducing agent with the oxidation catalyst 12 by introducing it, or by introducing the auxiliary combustion agent into the exhaust gas. These filter regeneration means 54 are known techniques.

ここで、PM堆積量推定手段53の制御フローについて詳細に説明する。図5に示すように、S101において、コントローラ50は、エンジンを始動するとPM堆積量推定手段53によりPM堆積量の推定制御を開始する。S102において、コントローラ50は、PMが堆積していない状態、つまり、フィルター再生域で運転されているとして排気ガス温度Texを読み込む。S103において、コントローラ50は、排気ガス温度Texが所定温度Tex1以上か否かを判定する。このとき、S103にて排気ガス温度Texが所定温度Tex1より低ければ、S107に移行し第二推定手段52を選択してPM堆積量を推定する。S104において、コントローラ50は、S103にて排気ガス温度Texが所定温度Tex1以上であれば、排気ガス温度Texが所定温度Tex1以上となってからの経過時間Tを算出する。S105において、コントローラ50は、経過時間Tが所定時間T1以上か否かを判定する。このとき、経過時間Tが所定時間T1より小さければ、S107に移行し第二推定手段52を選択してPM堆積量を推定する。S107において、コントローラ50は、経過時間Tが所定時間T1以上経過していれば、S106に移行し第一推定手段52を選択してPM堆積量を推定する。   Here, the control flow of the PM accumulation amount estimation means 53 will be described in detail. As shown in FIG. 5, in S101, the controller 50 starts the PM accumulation amount estimation control by the PM accumulation amount estimation means 53 when the engine is started. In S102, the controller 50 reads the exhaust gas temperature Tex assuming that PM is not deposited, that is, operating in the filter regeneration region. In S103, the controller 50 determines whether or not the exhaust gas temperature Tex is equal to or higher than a predetermined temperature Tex1. At this time, if the exhaust gas temperature Tex is lower than the predetermined temperature Tex1 in S103, the process proceeds to S107, and the second estimation means 52 is selected to estimate the PM accumulation amount. In S104, if the exhaust gas temperature Tex is equal to or higher than the predetermined temperature Tex1 in S103, the controller 50 calculates an elapsed time T after the exhaust gas temperature Tex becomes equal to or higher than the predetermined temperature Tex1. In S105, the controller 50 determines whether or not the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time T1. At this time, if the elapsed time T is shorter than the predetermined time T1, the process proceeds to S107, and the second estimation means 52 is selected to estimate the PM deposition amount. In S107, if the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time T1, the controller 50 proceeds to S106, selects the first estimation means 52, and estimates the PM accumulation amount.

S107において、コントローラ50は、第二推定手段52において、S107に移行してからのエンジン5の運転時間によってPM堆積量を推定するものとしている。このようにして、フィルター差圧に変動が生じている時には第二推定手段52を用いてPM堆積量推定精度の向上を図っている。   In S107, the controller 50 is configured to estimate the PM accumulation amount by the operation time of the engine 5 after the transition to S107 in the second estimation means 52. In this way, when the filter differential pressure fluctuates, the second estimation means 52 is used to improve the PM deposition amount estimation accuracy.

また、図5には図示していないが、PM堆積量推定手段53の選択を第一推定手段51から第二推定手段52に切り替えたとき、前記第一推定手段51によるPM堆積量の最終値を前記第二推定手段52により推定されるPM堆積量の初期値としている。このようにして、PM堆積量推定手段53の選択を第一推定手段51から第二推定手段52に切り替える毎に第二推定手段52の初期化を、随時第一推定手段51による比較的推定精度の良いPM推定量の最終値によって行うことができる。つまり、第二推定手段52のPM堆積量推定精度を向上できる。   Although not shown in FIG. 5, when the selection of the PM accumulation amount estimation unit 53 is switched from the first estimation unit 51 to the second estimation unit 52, the final value of the PM accumulation amount by the first estimation unit 51 is changed. Is the initial value of the PM deposition amount estimated by the second estimating means 52. In this way, every time the selection of the PM accumulation amount estimation means 53 is switched from the first estimation means 51 to the second estimation means 52, the second estimation means 52 is initialized, and the first estimation means 51 is relatively accurate as needed. This can be done by the final value of the estimated PM amount. That is, the PM accumulation amount estimation accuracy of the second estimation means 52 can be improved.

5 ディーゼルエンジン
10 黒煙浄化装置
12 酸化触媒
13 パティキュレートフィルター
14 添加剤投入装置
15 排気絞り弁
20 エンジン本体
24 給気絞り弁
34 排気ガス温度センサー
51 第一推定手段
52 第二推定手段
53 PM堆積量推定手段
54 フィルター再生手段
60 記憶部
100 ECU
5 Diesel Engine 10 Black Smoke Purifier 12 Oxidation Catalyst 13 Particulate Filter 14 Additive Feeder 15 Exhaust Throttle Valve 20 Engine Body 24 Supply Throttle Valve 34 Exhaust Gas Temperature Sensor 51 First Estimating Means 52 Second Estimating Means 53 PM Accumulation Quantity estimating means 54 Filter regeneration means 60 Storage section 100 ECU

Claims (2)

パティキュレートフィルター(13)とPM堆積量推定手段(53)とを具備するエンジン(5)において、
パティキュレートフィルター(13)の入口と出口のフィルター差圧に基づいてPM堆積量を推定する第一推定手段(51)と、エンジン(5)の運転状態に基づいてPM堆積量を推定する第二推定手段(52)とを具備し、
経過時間(T)が所定時間(T1)以上経過していれば、第一推定手段(51)を選択し、経過時間(T)が所定時間(T1)より小さければ、第二推定手段(52)を選択する
ことを特徴とするエンジン。
In the engine (5) including the particulate filter (13) and the PM accumulation amount estimation means (53),
First estimation means (51) for estimating the PM accumulation amount based on the filter differential pressure at the inlet and outlet of the particulate filter (13), and second for estimating the PM accumulation amount based on the operating state of the engine (5). An estimation means (52),
If the elapsed time (T) has exceeded the predetermined time (T1), the first estimation means (51) is selected. If the elapsed time (T) is smaller than the predetermined time (T1), the second estimation means (52 ) Is selected.
請求項1記載のエンジンにおいて、前記第一推定手段(51)から第二推定手段(52)に切り替えたときには、前記第一推定手段(51)によるPM堆積量の最終値を、前記第二推定手段(52)により推定されるPM堆積量の初期値として用いることを特徴とするエンジン。   The engine according to claim 1, wherein when the first estimating means (51) is switched to the second estimating means (52), the final value of the PM accumulation amount by the first estimating means (51) is determined by the second estimating means. An engine characterized by being used as an initial value of the PM accumulation amount estimated by the means (52).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017132300A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 トヨタ自動車株式会社 Hybrid vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04325707A (en) * 1991-04-24 1992-11-16 Toyota Motor Corp Exhaust gas purifying device for engine
JP2003184542A (en) * 2001-12-13 2003-07-03 Isuzu Motors Ltd Exhaust gas emissions control system for diesel engine
JP2005273653A (en) * 2004-02-27 2005-10-06 Nissan Motor Co Ltd Deterioration diagnosis device for filter
JP2006226119A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Denso Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04325707A (en) * 1991-04-24 1992-11-16 Toyota Motor Corp Exhaust gas purifying device for engine
JP2003184542A (en) * 2001-12-13 2003-07-03 Isuzu Motors Ltd Exhaust gas emissions control system for diesel engine
JP2005273653A (en) * 2004-02-27 2005-10-06 Nissan Motor Co Ltd Deterioration diagnosis device for filter
JP2006226119A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Denso Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017132300A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 トヨタ自動車株式会社 Hybrid vehicle

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