JP2014238049A - Controller for internal combustion engine - Google Patents

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中村 聡
Satoshi Nakamura
中村  聡
美江 加藤
Yoshie Kato
美江 加藤
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Soken Inc
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate, when a PM filter is installed in an exhaust passage, the amount of residing water or a dry condition downstream of the PM filter in the exhaust passage and to perform control accordingly.SOLUTION: The present invention is applied to an internal combustion engine where a PM filter for collecting fine particles in exhaust gas is installed in an exhaust passage and equipment is installed downstream of the PM filter. A controller of the internal combustion engine acquires a first correlation value to be an exhaust gas temperature on the upstream side of the PM filter or a value that correlates with the temperature, a second correlation value to be an exhaust gas temperature on the downstream side or a value that correlates with the temperature, and a third correlation value to be a temperature change of the PM filter or a value that correlates with the temperature change. In accordance with the acquired first to third correlation values, the amount of residing water in the exhaust passage downstream of the PM filter or the correlation value of the amount of residing water correlating with the amount of residing water is calculated. In accordance with the calculated correlation value of the amount of residing water, equipment downstream of the PM filter is controlled.

Description

この発明は内燃機関の制御装置に関する。より具体的には内燃機関の排気通路に微粒子捕集用フィルタを有する内燃機関に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an internal combustion engine having a particulate collection filter in an exhaust passage of the internal combustion engine.

従来、内燃機関の排気通路には、排気特性を検出するための種々のセンサが設置されている。これらのセンサの中には、内蔵するヒータ等によって素子部を所定の活性温度に昇温させた状態で使用されるものがある。しかし内燃機関の始動時、排気通路内に滞留水が存在する状態で素子部の加熱が行われると、加熱されている素子部に滞留水が飛散して、センサが熱衝撃により破損する場合がある。このため、例えば、排気通路内が乾燥状態となるのを待って素子部の加熱を開始するなど、センサの破損を回避するための制御が行われる。   Conventionally, various sensors for detecting exhaust characteristics are installed in an exhaust passage of an internal combustion engine. Some of these sensors are used in a state where the element portion is heated to a predetermined activation temperature by a built-in heater or the like. However, at the start of the internal combustion engine, if the element part is heated in a state where the accumulated water exists in the exhaust passage, the accumulated water may be scattered on the heated element part and the sensor may be damaged due to thermal shock. is there. For this reason, for example, control for avoiding damage to the sensor is performed such that heating of the element portion is started after the inside of the exhaust passage is in a dry state.

ここで、内燃機関の始動時の排気通路内が乾燥状態となったか否かを推定する手法は、例えば、特許文献1に開示されている。具体的に特許文献1では、内燃機関の始動時に排気管内に残留している水量と、始動後に排気管内で凝縮し増減する水量とが、内燃機関の外気温及び冷却水温等に応じて推定される。そして、これらの水量から排気通路内に滞留する滞留水量が推定される。特許文献1では推定された水分量が所定の値以下となった場合に乾燥状態と判定され、センサの加熱が開始される。   Here, a method for estimating whether or not the inside of the exhaust passage at the start of the internal combustion engine is in a dry state is disclosed in Patent Document 1, for example. Specifically, in Patent Document 1, the amount of water remaining in the exhaust pipe at the start of the internal combustion engine and the amount of water that condenses and increases in the exhaust pipe after the start are estimated according to the outside air temperature, the cooling water temperature, and the like of the internal combustion engine. The The amount of staying water remaining in the exhaust passage is estimated from these amounts of water. In Patent Document 1, when the estimated water content is equal to or less than a predetermined value, it is determined to be in a dry state, and heating of the sensor is started.

特許第4253511号公報Japanese Patent No. 4253511

上記特許文献1では、外気温や水温と、滞留水の増減量との関係が予めECUに記憶されており、この関係に基づいて滞留水量が算出されている。しかし排気通路内の滞留水量は内燃機関の運転状態に左右されやすく、特許文献1のような外気温と水温とを用いた滞留水量の推定では、排気通路内の乾燥状態を正確に判定することは難しい。   In the above-mentioned Patent Document 1, the relationship between the outside air temperature or water temperature and the amount of increase / decrease in accumulated water is stored in advance in the ECU, and the amount of accumulated water is calculated based on this relationship. However, the amount of accumulated water in the exhaust passage is easily influenced by the operating state of the internal combustion engine, and the estimation of the amount of retained water using the outside air temperature and the water temperature as in Patent Document 1 accurately determines the dry state in the exhaust passage. Is difficult.

また排気通路に微粒子(以下「PM」)を捕集するための微粒子捕集用フィルタ(以下、「PMフィルタ」とも称する)が設置されている場合、始動時にPMフィルタから多くの凝縮水が発生する。しかし特許文献1では、センサ上流でPMフィルタ等から発生する凝縮水については一切考慮されていない。従って特許文献1のような滞留水量の推定手法では、PMフィルタのような多くの凝縮水を発生させる機器が設置されている場合の、その機器の下流側における滞留水量を正しく推定することは難しく、その機器の下流側の排気通路内の乾燥状態を推測することは困難である。   In addition, when a particulate collection filter (hereinafter also referred to as “PM filter”) for collecting particulates (hereinafter referred to as “PM”) is installed in the exhaust passage, a large amount of condensed water is generated from the PM filter during startup. To do. However, in Patent Document 1, no consideration is given to condensed water generated from a PM filter or the like upstream of the sensor. Therefore, in the estimation method of the amount of accumulated water as in Patent Document 1, it is difficult to correctly estimate the amount of accumulated water on the downstream side of the device when a device that generates a large amount of condensed water such as a PM filter is installed. It is difficult to estimate the dry state in the exhaust passage on the downstream side of the device.

また排気通路のPMフィルタ下流には、各種センサの他、排気通路内の滞留水量がその性能に影響するような種々の機器が設置されている。これら各種機器や各種センサの、滞留水が発生する状況下での制御を効率的又は効果的に実行するためには、その設置位置における排気通路の乾燥状態を高い精度で把握できることが望ましい。   In addition to various sensors, various devices are installed downstream of the PM filter in the exhaust passage so that the amount of accumulated water in the exhaust passage affects its performance. In order to efficiently or effectively execute control of these various devices and various sensors under the situation where stagnant water is generated, it is desirable that the dry state of the exhaust passage at the installation position can be grasped with high accuracy.

本発明は上記課題を解決することを目的とし、排気通路にPMフィルタが設置されている場合に、排気通路のPMフィルタ下流の滞留水量又は乾燥状態を推測し、これに応じた制御ができるよう改良した内燃機関の制御装置を提供するものである。   The present invention aims to solve the above problems, and when a PM filter is installed in the exhaust passage, the amount of accumulated water or the dry state downstream of the PM filter in the exhaust passage is estimated, and control according to this can be performed. An improved control device for an internal combustion engine is provided.

本発明は、上記の目的を達成するための内燃機関の制御装置であって、内燃機関の排気通路には、排ガス中の微粒子を捕集するPMフィルタ(微粒子捕集用フィルタ)が設置され、PMフィルタの下流には機器が設置されている。この制御装置は、第1相関値を取得する第1取得手段と、第2相関値を取得する第2取得手段と、第3相関値を取得する第3取得手段とを備えている。第1相関値は、排気通路のPMフィルタの上流の排ガス温又は該温度に相関する値である。第2相関値は、排気通路のPMフィルタの下流の排ガス温又は該温度に相関する値である。第3相関値は、PMフィルタの温度変化又は該温度変化に相関する値である。更に、この制御装置は、取得された第1相関値と、第2相関値と、第3相関値とに応じて、PMフィルタ下流の排気通路内の滞留水量又は該滞留水量に相関する滞留水量相関値を算出する手段と、算出された滞留水量相関値に応じて、機器を制御する制御手段とを備えている。なお、本発明において「滞留水量」は液体の状態で存在する水分の量を意味するものとする。   The present invention is a control device for an internal combustion engine for achieving the above object, and a PM filter (a particulate collection filter) for collecting particulates in exhaust gas is installed in an exhaust passage of the internal combustion engine, A device is installed downstream of the PM filter. The control device includes first acquisition means for acquiring a first correlation value, second acquisition means for acquiring a second correlation value, and third acquisition means for acquiring a third correlation value. The first correlation value is an exhaust gas temperature upstream of the PM filter in the exhaust passage or a value correlated with the temperature. The second correlation value is an exhaust gas temperature downstream of the PM filter in the exhaust passage or a value correlated with the temperature. The third correlation value is a temperature change of the PM filter or a value correlated with the temperature change. Further, the control device is configured so that the amount of accumulated water in the exhaust passage downstream of the PM filter or the amount of accumulated water correlated with the amount of accumulated water is determined according to the acquired first correlation value, second correlation value, and third correlation value. Means for calculating the correlation value and control means for controlling the device in accordance with the calculated accumulated water amount correlation value are provided. In the present invention, “amount of staying water” means the amount of water present in a liquid state.

本発明において、上記の機器が、排ガス中の特定成分の濃度又は量に応じた出力を発する排気ガスセンサである場合、制御手段は、滞留水量相関値に応じて、排気ガスセンサを加熱する制御を実行するものとしてもよい。   In the present invention, when the above device is an exhaust gas sensor that emits an output corresponding to the concentration or amount of a specific component in the exhaust gas, the control means performs control to heat the exhaust gas sensor in accordance with the accumulated water amount correlation value. It is good also as what to do.

本発明において、上記の機器が、排ガスの一部をEGRガスとして内燃機関の吸気通路に還流させるEGR装置のEGR弁である場合、制御手段は、滞留水量相関値に応じて、EGR弁の開閉を制御するものとしてもよい。   In the present invention, when the above device is an EGR valve of an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas as EGR gas to the intake passage of the internal combustion engine, the control means opens and closes the EGR valve according to the accumulated water amount correlation value. It is good also as what controls.

本発明において、上記の機器が、排ガスを浄化するためのSCRシステムである場合、制御手段は、滞留水量相関値に応じて、SCRシステムの触媒の温度を上昇させる制御を実行するものとしてもよい。   In the present invention, when the above device is an SCR system for purifying exhaust gas, the control means may execute control for increasing the temperature of the catalyst of the SCR system in accordance with the accumulated water amount correlation value. .

本発明において、上記の機器が、排ガスを浄化するためのSCRシステムである場合、制御手段は、水量相関値に応じて、SCRシステムの触媒に流入する排ガス流量を制御するものとしてもよい。   In the present invention, when the above device is an SCR system for purifying exhaust gas, the control means may control the exhaust gas flow rate flowing into the catalyst of the SCR system according to the water amount correlation value.

本発明によれば、PMフィルタ下流の排気通路内の滞留水量又はこれに相関する値の算出において、PMフィルタ上流及び下流の温度と、PMフィルタの温度変化とが用いられる。ここでPMフィルタは通過する全排ガスに接し、全排ガスと熱エネルギの授受を行う。従って、PMフィルタ下流の排気通路内の滞留水量は、排ガスの温度とPMフィルタの温度変化とによって、高い精度で推定することができる。従って、本発明によれば、PMフィルタ下流側の排気通路の滞留水量又は乾燥状態をより正確に把握することができ、滞留水による影響を受けるPMフィルタ下流の種々の機器に対し、滞留水量又は乾燥状態に応じた適切な制御を実行することができる。   According to the present invention, the temperature upstream and downstream of the PM filter and the temperature change of the PM filter are used in calculating the amount of accumulated water in the exhaust passage downstream of the PM filter or a value correlated therewith. Here, the PM filter is in contact with all the exhaust gas passing through, and exchanges heat energy with all the exhaust gas. Therefore, the amount of accumulated water in the exhaust passage downstream of the PM filter can be estimated with high accuracy based on the temperature of the exhaust gas and the temperature change of the PM filter. Therefore, according to the present invention, the amount of accumulated water or the dry state of the exhaust passage on the downstream side of the PM filter can be grasped more accurately, and the amount of accumulated water or Appropriate control according to the dry state can be executed.

本発明の実施の形態におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the system in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における、排ガスのPMフィルタ通過時の熱エネルギの授受について説明するための図である。It is a figure for demonstrating transfer of the thermal energy at the time of PM filter passage in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における、PMフィルタ通過時に排ガスが失う熱エネルギの変化と、PMフィルタが得る熱エネルギの変化とについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the thermal energy which waste gas loses | emits when passing PM filter, and the change of the thermal energy which a PM filter obtains in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the routine of control which a control apparatus performs in embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

実施の形態.
[本実施の形態のシステムの全体構成]
図1は、この発明の実施の形態1におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。図1のシステムは車両等に搭載されて用いられる。図1のシステムは内燃機関2を備えている。図1の例において内燃機関2はディーゼル機関である。排気通路4には酸化触媒6が設置され、酸化触媒6の下流にはPMフィルタ8(微粒子捕集用フィルタ)が設置されている。PMフィルタ8は排ガスに含まれる微粒子状の物質(PM)を捕集するためのフィルタである。
Embodiment.
[Entire configuration of system of this embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an overall configuration of a system according to Embodiment 1 of the present invention. The system of FIG. 1 is used by being mounted on a vehicle or the like. The system of FIG. 1 includes an internal combustion engine 2. In the example of FIG. 1, the internal combustion engine 2 is a diesel engine. An oxidation catalyst 6 is installed in the exhaust passage 4, and a PM filter 8 (a particulate collection filter) is installed downstream of the oxidation catalyst 6. The PM filter 8 is a filter for collecting particulate matter (PM) contained in the exhaust gas.

図1の内燃機関2の排気通路4には各種センサが設置される。具体的には、酸化触媒6の上流には空燃比センサ10が設置されている。空燃比センサ10は排ガスの空燃比に応じた出力を発する空燃比検出用のセンサである。排気通路4の酸化触媒6の下流かつPMフィルタ8の上流かつPMフィルタ8の入口近傍には温度センサ12が設置され、PMフィルタ8の下流かつPMフィルタ8の出口近傍にはPMセンサ14、温度センサ16、NOxセンサ18が設置されている。温度センサ12、16は、排ガスの温度(排ガス温)に応じた出力を発する温度検出用のセンサである。PMセンサ14は排ガス中のPM量に応じた出力を発する微粒子検知用のセンサであり、本発明の「排ガスセンサ」に相当する。またNOxセンサ18は排ガス中のNOx量に応じた出力を発するセンサであり、このセンサも本発明の「排ガスセンサ」に相当する。   Various sensors are installed in the exhaust passage 4 of the internal combustion engine 2 in FIG. Specifically, an air-fuel ratio sensor 10 is installed upstream of the oxidation catalyst 6. The air-fuel ratio sensor 10 is an air-fuel ratio detection sensor that generates an output corresponding to the air-fuel ratio of exhaust gas. A temperature sensor 12 is installed in the exhaust passage 4 downstream of the oxidation catalyst 6, upstream of the PM filter 8 and in the vicinity of the inlet of the PM filter 8, and in the downstream of the PM filter 8 and in the vicinity of the outlet of the PM filter 8, the temperature of the PM sensor 14. A sensor 16 and a NOx sensor 18 are installed. The temperature sensors 12, 16 are sensors for temperature detection that emit an output corresponding to the temperature of exhaust gas (exhaust gas temperature). The PM sensor 14 is a fine particle detection sensor that generates an output corresponding to the amount of PM in the exhaust gas, and corresponds to the “exhaust gas sensor” of the present invention. The NOx sensor 18 is a sensor that emits an output corresponding to the amount of NOx in the exhaust gas, and this sensor also corresponds to the “exhaust gas sensor” of the present invention.

このシステムは制御装置20を備えている。制御装置20の入力側には、空燃比センサ10、温度センサ12、16、PMセンサ14、NOxセンサ18の他、内燃機関2の各種センサが接続されている。また、制御装置20の出力側には、内燃機関2の各種の機器が接続されている。制御装置20は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種の機器を作動させることにより、内燃機関2の運転に関する種々の制御を実行する。   This system includes a control device 20. In addition to the air-fuel ratio sensor 10, temperature sensors 12 and 16, PM sensor 14, NOx sensor 18, various sensors of the internal combustion engine 2 are connected to the input side of the control device 20. Various devices of the internal combustion engine 2 are connected to the output side of the control device 20. The control device 20 executes various programs related to the operation of the internal combustion engine 2 by executing predetermined programs based on input information from various sensors and operating various devices.

なお、上記のシステムに用いられている空燃比センサ10及びPMセンサ14、NOxセンサ18等のセンサは、セラミック部に形成された素子部を有し、素子部にはヒータが内蔵されている。これらのセンサは、各成分の検出時には、ヒータにより素子部が活性温度にまで昇温された状態で用いられる。   Sensors such as the air-fuel ratio sensor 10, PM sensor 14, and NOx sensor 18 used in the above system have an element part formed in a ceramic part, and a heater is incorporated in the element part. These sensors are used in a state where the element portion is heated up to the activation temperature by the heater when each component is detected.

[本実施の形態における制御概要]
本実施の形態において制御装置20が行う制御には、内燃機関2の始動時にPMフィルタ8の下流の排気通路4内が乾燥状態となったか否かを判定する乾燥判定と、その乾燥判定結果に応じたPMセンサ14とNOxセンサ18の素子割れ防止のための制御が含まれている。
[Outline of control in this embodiment]
The control performed by the control device 20 in the present embodiment includes a dry determination for determining whether or not the exhaust passage 4 downstream of the PM filter 8 is in a dry state when the internal combustion engine 2 is started, and the dry determination result. Control for preventing element cracking of the corresponding PM sensor 14 and NOx sensor 18 is included.

(1)乾燥判定
図2は、本実施の形態のシステムにおける、排ガスのPMフィルタ8通過時の熱エネルギの授受について説明するための図である。図2では、時刻tにおけるPMフィルタ8に流入する排ガス温(以下「上流排ガス温」とも称する)をTin(t)[℃]、PMフィルタ8の温度をTm(t)[℃]、PMフィルタ8が放出する熱量をE[J]、PMフィルタ8の下流に排出される排ガス温(以下「下流排ガス温」)をTout(t)[℃]として、熱エネルギの授受の例を示す。またここでは、排ガスの流量をGa[g/s]、排ガスの比熱をCgas[J/gK]、PMフィルタ8の物体比熱を[J/gK]、PMフィルタ8の物体重量をW[g]とする。
(1) Drying determination FIG. 2 is a diagram for explaining the transfer of thermal energy when exhaust gas passes through the PM filter 8 in the system of the present embodiment. In FIG. 2, the exhaust gas temperature (hereinafter also referred to as “upstream exhaust gas temperature”) flowing into the PM filter 8 at time t is Tin (t) [° C.], the temperature of the PM filter 8 is Tm (t) [° C.], and the PM filter An example of thermal energy transfer is shown, where E [J] is the amount of heat released by 8 and Tout (t) [° C.] is the exhaust gas temperature discharged downstream of the PM filter 8 (hereinafter “downstream exhaust gas temperature”). Here, the flow rate of the exhaust gas is Ga [g / s], the specific heat of the exhaust gas is Cgas [J / gK], the specific heat of the PM filter 8 is [J / gK], and the weight of the PM filter 8 is W [g]. And

図2のように、排ガスがPMフィルタ8を通過する際、ほぼ全ての排ガスはPMフィルタ8の表面に接触する。従って、全排ガスは、PMフィルタ8を通過する際にPMフィルタ8と熱エネルギを授受すると考えられる。従って、排ガスの熱エネルギのPMフィルタ8通過前後の熱エネルギの変化量は、PMフィルタ8との間で授受された熱エネルギ量と、排ガスの水分の凝縮(即ち、液化)又は蒸発による熱エネルギ量と、PMフィルタ8から放熱される熱エネルギ量の和に相当する。   As shown in FIG. 2, when exhaust gas passes through the PM filter 8, almost all of the exhaust gas contacts the surface of the PM filter 8. Therefore, it is considered that all exhaust gas exchanges heat energy with the PM filter 8 when passing through the PM filter 8. Therefore, the amount of change in the heat energy of the exhaust gas before and after passing through the PM filter 8 is the amount of heat energy given to and received from the PM filter 8 and the heat energy due to condensation (ie, liquefaction) or evaporation of moisture in the exhaust gas. This corresponds to the sum of the amount and the amount of heat energy radiated from the PM filter 8.

ここでPMフィルタ8を通過する排気ガスが時間Δtの間に失う熱エネルギは、上流排ガス温Tin(t)と下流排ガス温Tout(t)とガス流量Gaとに応じて、次式(1)により算出される。
排ガスが失う熱エネルギ={Tin(t)-Tout(t)}・Ga・Cgas・Δt ・・・(1)
Here, the thermal energy that the exhaust gas passing through the PM filter 8 loses during the time Δt is expressed by the following equation (1) according to the upstream exhaust gas temperature Tin (t), the downstream exhaust gas temperature Tout (t), and the gas flow rate Ga. Is calculated by
Heat energy lost by exhaust gas = {Tin (t) -Tout (t)} · Ga · Cgas · Δt (1)

また時間Δtの間にPMフィルタ8が得る熱エネルギは、PMフィルタ8のΔtの間の温度変化(Tm(t+Δt)-Tm(t))に応じて次式(2)により算出される。
PMフィルタ8が得る熱エネルギ={Tm(t+Δt)-Tm(t)}C・W ・・・(2)
The thermal energy obtained by the PM filter 8 during the time Δt is calculated by the following equation (2) according to the temperature change (Tm (t + Δt) −Tm (t)) during Δt of the PM filter 8.
Thermal energy obtained by the PM filter 8 = {Tm (t + Δt) −Tm (t)} C · W (2)

また乾燥又は凝縮による熱エネルギは、次式(3)により算出される。
乾燥又は凝縮による熱エネルギ=Q(V-L) ・・・(3)
式(3)において、Lは凝縮による液化量[g]であり、Vは蒸発量[g]である。また、Qは蒸発熱であり、その値は、ここでは2266[J/gK]である。式(3)により算出される熱エネルギが負の値であれば凝縮水が発生している状態であり、正の値であれば滞留水が蒸発している状態である。
Moreover, the thermal energy by drying or condensation is calculated by the following equation (3).
Thermal energy from drying or condensation = Q (VL) (3)
In the formula (3), L is a liquefaction amount [g] due to condensation, and V is an evaporation amount [g]. Q is the heat of evaporation, and its value is 2266 [J / gK] here. If the thermal energy calculated by Equation (3) is a negative value, condensed water is generated, and if the thermal energy is positive, the accumulated water is in a evaporated state.

上記(1)〜(3)より、排ガスが失うエネルギ[{Tin(t)-Tout(t)}・Ga・Cgas・Δt]は次式(4)により算出することができる。
{Tin(t)-Tout(t)}・Ga・Cgas・Δt={Tm(t+Δt)-Tm(t)}C・W+Q(V-L)+E ・・(4)
From the above (1) to (3), the energy [{Tin (t) −Tout (t)} · Ga · Cgas · Δt] that the exhaust gas loses can be calculated by the following equation (4).
{Tin (t) -Tout (t)} · Ga · Cgas · Δt = {Tm (t + Δt) −Tm (t)} C · W + Q (VL) + E (4)

ところで上記式(4)において蒸発又は液化による熱エネルギQ(V-L)の値が正負であるかによって、現在、滞留水が蒸発している状態であるか、凝縮水が発生している状態であるかがわかる。そこで、本実施の形態では上記式(4)を変形し、熱エネルギQ(V-L)と相関する値として、次式(5)により凝縮水発生係数ΔQを算出する。
ΔQ=K1{Tin(t)-Tout(t)}・Ga・Δt-K2{Tm(t+Δt)-Tm(t)}−K3・E ・・(5)
ここでK1、K2、K3は所定の定数である。
By the way, depending on whether the value of the thermal energy Q (VL) due to evaporation or liquefaction is positive or negative in the above formula (4), the accumulated water is currently evaporating or condensed water is being generated. I understand. Therefore, in the present embodiment, the above formula (4) is modified, and the condensed water generation coefficient ΔQ is calculated by the following formula (5) as a value correlated with the thermal energy Q (VL).
ΔQ = K1 {Tin (t) -Tout (t)} · Ga · Δt-K2 {Tm (t + Δt) −Tm (t)} − K3 · E (5)
Here, K1, K2, and K3 are predetermined constants.

図3は、本実施の形態における、PMフィルタ8通過時に排ガスが失う熱エネルギの変化と、PMフィルタ8が得る熱エネルギの変化とについて説明するための図であり、凝縮水発生係数ΔQの算出式(5)における第1項と第2項の値の変化を表す図である。また図3は測定データを一例として示すものである。図3において、線a1、線a2は、式(5)の両辺をΔtで割った時の、第1項の値と、第2項の値の反数と、をそれぞれ表している。   FIG. 3 is a diagram for explaining the change in thermal energy lost by the exhaust gas when passing through the PM filter 8 and the change in thermal energy obtained by the PM filter 8 in the present embodiment, and calculation of the condensed water generation coefficient ΔQ. It is a figure showing the change of the value of the 1st term and a 2nd term in a formula (5). FIG. 3 shows measurement data as an example. In FIG. 3, line a1 and line a2 represent the value of the first term and the reciprocal of the value of the second term when both sides of Equation (5) are divided by Δt, respectively.

式(5)における放熱量の時間変化分は無視できるものとすると、図3において線a1と線a2との差分が、凝縮水が発生している状態か蒸発している状態かを表し、線a1が線a2より小さいときには凝縮水が発生し、線a2が線a1より小さい時には滞留水が蒸発している状態である。また差分面積のうち斜線部b1は凝縮水量を、斜線部b2は蒸発水量に相当する。そして線a1と線a2の差分がゼロとなったとき、即ちΔQがゼロとなったとき凝縮と蒸発とが平衡状態となっており、排気通路4内に滞留水が存在しない乾燥状態となったことを判断することができる。   Assuming that the amount of time change of the heat dissipation amount in the equation (5) is negligible, the difference between the line a1 and the line a2 in FIG. 3 indicates whether condensed water is generated or evaporated, When a1 is smaller than the line a2, condensed water is generated, and when the line a2 is smaller than the line a1, the staying water is evaporated. Of the difference area, the shaded portion b1 corresponds to the amount of condensed water, and the shaded portion b2 corresponds to the amount of evaporated water. When the difference between the line a1 and the line a2 becomes zero, that is, when ΔQ becomes zero, condensation and evaporation are in an equilibrium state, and a dry state in which no accumulated water is present in the exhaust passage 4 is obtained. Can be judged.

誤判定を避けるため本実施の形態では、式(5)により算出される凝縮水発生係数ΔQが基準値α以下となる時間が、一定時間以上続いた場合に、乾燥状態となったことを判定する。これにより確実に乾燥状態となった場合にのみ乾燥状態の判定を行うことができる。なお、基準値αはゼロ近傍の値であり、誤差等に対する余裕分を考慮して適宜設定し制御装置20に記憶しておく。一定時間は、判定精度及び判定時間等を考慮して適宜設定される。   In order to avoid erroneous determination, in the present embodiment, it is determined that the condensed water generation coefficient ΔQ calculated by the equation (5) is in a dry state when the time during which the condensed water generation coefficient ΔQ is equal to or less than the reference value α continues for a certain time or longer. To do. Thus, the dry state can be determined only when the dry state is surely achieved. The reference value α is a value in the vicinity of zero, and is appropriately set in consideration of a margin for an error or the like and stored in the control device 20. The fixed time is appropriately set in consideration of determination accuracy, determination time, and the like.

なおPMフィルタ8の温度Tmは、PMフィルタ8の下流の排ガス温Toutと相関を有する。この相関関係は予め、実験やシミュレーション等のデータに基づいて求めることができる。本実施の形態では、この相関関係に基づいて、温度Tmと下流排ガス温Toutとの関係をあらかじめ設定し、制御装置20に記憶しておく。実際の制御においては、この関係に従って、下流排ガス温Toutに応じたPMフィルタ8の温度Tmが算出される。   Note that the temperature Tm of the PM filter 8 has a correlation with the exhaust gas temperature Tout downstream of the PM filter 8. This correlation can be obtained in advance based on data such as experiments and simulations. In the present embodiment, the relationship between the temperature Tm and the downstream exhaust gas temperature Tout is set in advance based on this correlation, and is stored in the control device 20. In actual control, the temperature Tm of the PM filter 8 corresponding to the downstream exhaust gas temperature Tout is calculated according to this relationship.

また、内燃機関2の始動直後は、PMフィルタ8下流側での凝縮水の発生や蒸発が起こらない。即ち、凝縮水発生係数ΔQはゼロとなる。これはPMフィルタ8の上流で凝縮水が発生しているが、PMフィルタ8に到達した時点では排ガスが乾燥状態となっているためである。従ってPMフィルタ8において凝縮水の発生が開始する前の期間の判定によって乾燥状態であると判定されるのを避けるため、内燃機関2の始動後、基準時間Tstartの経過を待って乾燥判定を行うものとする。PMフィルタ8で凝縮水の発生が開始するまでの時間は外気温と停止時間とに応じて異なり、凝縮水発生開始までの時間と外気温や停止時間との関係は、実験やシミュレーション等のデータに基づいて求められる。本実施の形態では、この関係に基づいて基準時間Tstartと外気温と停止時間との関係を予め設定し、制御装置20に記憶しておく。実際の制御においては、この関係に従って、外気温及び停止時間に応じた基準時間Tstartが設定される。   Further, immediately after the internal combustion engine 2 is started, generation of condensed water and evaporation on the downstream side of the PM filter 8 do not occur. That is, the condensed water generation coefficient ΔQ is zero. This is because condensed water is generated upstream of the PM filter 8, but the exhaust gas is in a dry state when it reaches the PM filter 8. Therefore, in order to avoid determining that the PM filter 8 is in a dry state by determining the period before the start of the generation of condensed water, after the start of the internal combustion engine 2, the drying determination is performed after the elapse of the reference time Tstart. Shall. The time until the start of the generation of condensed water in the PM filter 8 differs depending on the outside temperature and the stop time. The relationship between the time until the start of the condensed water generation and the outside temperature and the stop time is based on data from experiments and simulations. Based on. In the present embodiment, the relationship between the reference time Tstart, the outside air temperature, and the stop time is set in advance based on this relationship, and is stored in the control device 20. In actual control, the reference time Tstart corresponding to the outside air temperature and the stop time is set according to this relationship.

(2)排気ガスセンサのヒータの通電制御
制御装置20は、排気通路4内が乾燥状態となっていることが認められた場合、PMフィルタ8下流のPMセンサ14及びNOxセンサ18の加熱を開始する。つまり制御装置20は、内燃機関2の始動後、上記乾燥判定において乾燥状態であることが認められるまでの間、PMセンサ14とNOxセンサ18のヒータへの通電を停止した状態とし、素子部のヒータによる加熱を禁止する。一方、乾燥判定により乾燥状態であることが認められた場合には、PMセンサ14及びNOxセンサ18のヒータへの通電及び制御を開始し、PMセンサ14及びNOxセンサ18のそれぞれの素子部を活性温度にまで昇温する。これにより内燃機関2の始動時、滞留水が存在している状態での加熱によるセンサの素子割れが回避される。
(2) Energization control of heater of exhaust gas sensor The control device 20 starts heating the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 downstream of the PM filter 8 when it is recognized that the exhaust passage 4 is in a dry state. . That is, after the internal combustion engine 2 is started, the control device 20 stops energization of the heaters of the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 until it is recognized in the dry determination that the dry state is detected. Prohibit heating with a heater. On the other hand, when the dry state is recognized as being dry, energization and control of the heaters of the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 are started, and the element portions of the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 are activated. Raise to temperature. As a result, when the internal combustion engine 2 is started, the sensor element is not cracked due to heating in the presence of stagnant water.

[本実施の形態の具体的な制御]
図4は、本発明の実施の形態において制御装置20が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図4のルーチンは内燃機関2の始動時に毎回実行されるルーチンである。図4のルーチンでは内燃機関2が始動すると、まずステップS10において内燃機関2の始動時の各種データが取り込まれる。ここで取得されるデータは、例えば、内燃機関2の始動時の外気温、前回(即ち直近)の内燃機関2が停止時からの経過時間である。
[Specific Control of this Embodiment]
FIG. 4 is a flowchart for illustrating a control routine executed by control device 20 in the embodiment of the present invention. The routine of FIG. 4 is a routine that is executed every time the internal combustion engine 2 is started. In the routine of FIG. 4, when the internal combustion engine 2 is started, first, in step S10, various data at the time of starting the internal combustion engine 2 are captured. The data acquired here is, for example, the outside air temperature when the internal combustion engine 2 is started, and the elapsed time from when the previous internal combustion engine 2 is stopped (that is, the latest).

次に、ステップS12において基準時間Tstartを算出する。基準時間Tstartは乾燥判定を開始する判定の基準となる時間であり、ステップS10において取り込まれた外気温と停止時間とに応じて、制御装置20に記憶されている関係に従って算出される。   Next, a reference time Tstart is calculated in step S12. The reference time Tstart is a time serving as a reference for starting the drying determination, and is calculated according to the relationship stored in the control device 20 according to the outside air temperature and the stop time taken in step S10.

次に、ステップS14において始動後の経過時間Tが基準時間Tstartに達したか否かが判別される。経過時間Tが基準時間Tstartに達したことが認められない場合、経過時間Tが基準時間Tstartに達するまで、ステップS14の判別が一定時間ごとに繰り返される。   Next, in step S14, it is determined whether or not the elapsed time T after the start has reached the reference time Tstart. If it is not recognized that the elapsed time T has reached the reference time Tstart, the determination in step S14 is repeated at regular intervals until the elapsed time T reaches the reference time Tstart.

ステップS14において、経過時間Tが基準時間Tstartに達したことが認められると、次に、ステップS16において各種データの取り込みが実行される。具体的にはここでは、温度センサ12の出力に応じて上流排ガス温Tin(t)が取得される。また温度センサ16の出力に応じて下流排ガス温Tout(t)が取得される。また図示しないエアフロメータの出力に応じて、吸入空気量がガス流量Gaとして取得される。   If it is determined in step S14 that the elapsed time T has reached the reference time Tstart, then, in step S16, various data is captured. Specifically, the upstream exhaust gas temperature Tin (t) is acquired according to the output of the temperature sensor 12 here. Further, the downstream exhaust gas temperature Tout (t) is acquired according to the output of the temperature sensor 16. Further, the intake air amount is acquired as the gas flow rate Ga according to the output of an air flow meter (not shown).

次に、ステップS18においてPMフィルタ8の温度Tm(t)を算出する。PMフィルタ8の温度Tm(t)は、ステップS16において取得された下流排ガス温Toutに応じて、予め制御装置20に記憶された関係に従って算出される。   Next, in step S18, the temperature Tm (t) of the PM filter 8 is calculated. The temperature Tm (t) of the PM filter 8 is calculated according to the relationship stored in advance in the control device 20 according to the downstream exhaust gas temperature Tout acquired in step S16.

次に、ステップS20において凝縮水発生係数ΔQが算出される。ここで制御装置20には上記式(5)が予め記憶されており、この式に従って、ステップS16、S18で取得された各種データに応じた凝縮水発生係数ΔQが算出される。なお、式(5)においてPMフィルタ8の温度Tm(t+Δt)には、今回、ステップS18で算出されたPMフィルタ8の温度が用いられ、温度Tm(t)には、前回のステップS18で算出されたPMフィルタ8の前回温度Tm(t-Δt)が用いられる。Δtはごく短時間であるから、このようにΔt分前のデータを用いても、凝縮水発生係数ΔQに現れる差分は少なく、現状に即した凝縮水発生係数ΔQを算出することができる。   Next, in step S20, the condensed water generation coefficient ΔQ is calculated. Here, the above equation (5) is stored in the controller 20 in advance, and the condensed water generation coefficient ΔQ corresponding to the various data acquired in steps S16 and S18 is calculated according to this equation. In Equation (5), the temperature of the PM filter 8 calculated in step S18 is used as the temperature Tm (t + Δt) of the PM filter 8, and the previous step S18 is used as the temperature Tm (t). The previous temperature Tm (t−Δt) of the PM filter 8 calculated in (1) is used. Since Δt is a very short time, even if the data before Δt is used in this way, the difference that appears in the condensed water generation coefficient ΔQ is small, and the condensed water generation coefficient ΔQ can be calculated according to the current situation.

次に、ステップS22において凝縮水発生係数ΔQの絶対値が基準値α以下であるか否かが判別される。基準値αは予め制御装置20に記憶された判定の基準値である。ステップS22において|ΔQ|≦αの成立が認められない場合は、ステップS16に戻される。ステップS22において|ΔQ|≦αの成立が認められるまで、ステップS16〜S22の演算処理が一定時間Δtごとに繰り返される。   Next, in step S22, it is determined whether or not the absolute value of the condensed water generation coefficient ΔQ is equal to or less than the reference value α. The reference value α is a determination reference value stored in the control device 20 in advance. If the establishment of | ΔQ | ≦ α is not recognized in step S22, the process returns to step S16. Until it is recognized in step S22 that | ΔQ | ≦ α is established, the arithmetic processing in steps S16 to S22 is repeated at regular time intervals Δt.

一方、ステップS22において|ΔQ|≦αの成立が認められると、次に、ステップS24においてカウンタcountの値に1が加算される。カウンタcountは、内燃機関2の始動直後の初期値においてゼロであり、|ΔQ|≦αの成立が認められた回数をカウントする値である。カウンタcountは凝縮水発生係数ΔQがゼロ近傍の値となってからの時間と相関する。ステップS16〜S22又は、ステップS16〜S26の処理が繰り返される場合には、これらの処理は一定時間Δtごとに繰り返され、一定時間ΔtごとにステップS16のデータの取り込みが実行される。従って|ΔQ|≦αの成立が最初に認められるような状態となってからの経過時間はカウンタcount×Δtである。   On the other hand, if it is recognized that | ΔQ | ≦ α is established in step S22, then in step S24, 1 is added to the value of the counter count. The counter count is zero at the initial value immediately after the internal combustion engine 2 is started, and is a value for counting the number of times that | ΔQ | ≦ α is recognized. The counter count correlates with the time after the condensed water generation coefficient ΔQ becomes a value near zero. When the processes in steps S16 to S22 or steps S16 to S26 are repeated, these processes are repeated every certain time Δt, and the data acquisition in step S16 is executed every certain time Δt. Therefore, the elapsed time after the first establishment of | ΔQ | ≦ α is counter count × Δt.

次に、ステップS24においてカウンタcountがβより大きいか否かが判別される。また、ここでは基準値βは、|ΔQ|≦αが成立する状態が一定時間続いたことを判定するための値であり、一定時間をΔtで割った値に一致するように設定されている。従って、カウンタcountが基準値β以上か否かが判別されることで、|ΔQ|≦αの成立が最初に認められてからの経過時間が一定時間に達したか否かが判別される。   Next, in step S24, it is determined whether or not the counter count is larger than β. Further, here, the reference value β is a value for determining that a state in which | ΔQ | ≦ α is satisfied for a certain period of time, and is set to coincide with a value obtained by dividing the certain period by Δt. . Accordingly, by determining whether or not the counter count is greater than or equal to the reference value β, it is determined whether or not the elapsed time since the first establishment of | ΔQ | ≦ α has reached a certain time.

ステップS24においてcount≧βの成立が認められない場合、処理はステップS16に戻る。ステップS24におけるcount≧βの成立が認められるまで、ステップS16〜S24の処理が一定時間Δtごとに繰り返される。   If establishment of count ≧ β is not recognized in step S24, the process returns to step S16. Until the establishment of count ≧ β in step S24 is recognized, the processes in steps S16 to S24 are repeated every certain time Δt.

一方、ステップS24においてcount≧βの成立が認められると、次にヒータ制御が開始される。具体的にはPMセンサ14及びNOxセンサ18のそれぞれのヒータへの通電が開始され、ヒータへの通電制御によってPMセンサ14及びNOxセンサ18の素子部が所定の活性温度範囲に維持される。これによりPMセンサ14によるPM量の検出や、NOxセンサによりNOx濃度の検出が開始可能な状態となる。その後、今回の処理は一旦終了する。   On the other hand, if the establishment of count ≧ β is recognized in step S24, then heater control is started. Specifically, energization of the heaters of the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 is started, and the element portions of the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 are maintained within a predetermined activation temperature range by energization control of the heater. As a result, the PM amount can be detected by the PM sensor 14 and the NOx concentration can be detected by the NOx sensor. Thereafter, the current process is temporarily terminated.

以上説明したように、本実施の形態によれば、排ガス温の変化とPMフィルタ8での温度変化に基づいてPMフィルタ8の下流の滞留水の有無を判断することができる。従って、より正確にPMフィルタ8下流側の乾燥状態を検知することができ、早期にかつ適正なタイミングでPMセンサ14やNOxセンサ18等のPMフィルタ8下流のヒータ制御を開始することができる。これにより従来の制御と比較して、内燃機関2の始動後、大幅に早い段階で、排ガスセンサを使用可能な状態とすることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine the presence or absence of stagnant water downstream of the PM filter 8 based on the change in the exhaust gas temperature and the temperature change in the PM filter 8. Therefore, the dry state downstream of the PM filter 8 can be detected more accurately, and heater control downstream of the PM filter 8 such as the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 can be started early and at an appropriate timing. Thereby, compared with the conventional control, the exhaust gas sensor can be put into a usable state at a much earlier stage after the internal combustion engine 2 is started.

なお、本実施の形態においてステップS16の処理が実行されることで、本発明の「第1取得手段」と「第2取得手段」とが実現し、ステップS18の処理が実行されることで「第3取得手段」が実現する。また、ステップS20の処理が実行されることで本発明の「算出する手段」が実現し、ステップS22〜S28の処理が実行されることで「制御手段」が実現する。   In the present embodiment, by executing the process of step S16, the “first acquisition unit” and the “second acquisition unit” of the present invention are realized, and by executing the process of step S18, “ 3rd acquisition means "is implement | achieved. Further, the “calculating means” of the present invention is realized by executing the process of step S20, and the “control means” is realized by executing the processes of steps S22 to S28.

[本実施の形態の他の例について]
なお、本実施の形態においては排気通路の乾燥状態が認められた場合にPMセンサ14及びNOxセンサ18のヒータ制御を開始する場合について説明した。しかしながら本発明はこれに限られるものではない。PMフィルタ8の下流にPMセンサ14やNOxセンサ18以外にも、乾燥状態でヒータ通電を開始することが好ましい他のセンサが設置されている場合には、同様に、本実施の形態を適用し、乾燥状態であることが認められた場合にヒータの通電を開始するものとすればよい。
[Other examples of this embodiment]
In the present embodiment, the case where the heater control of the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 is started when a dry state of the exhaust passage is recognized has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition to the PM sensor 14 and the NOx sensor 18 other than the PM sensor 14 and the NOx sensor 18, this embodiment is similarly applied when other sensors that are preferably started to energize the heater in a dry state are installed. When it is confirmed that the heater is in a dry state, energization of the heater may be started.

また、本実施の形態においては、乾燥判定により乾燥状態が認められた後、ヒータの通電制御を開始する場合について説明した。しかし本発明はこれに限定されない。本発明は、乾燥状態又は滞留水量がある程度少ない状態で使用されることが望ましい他の内燃機関の機器が、PMフィルタ8の下流に設置されている構成を有するシステムに適用することができる。   Moreover, in this Embodiment, after the dry state was recognized by dry determination, the case where energization control of a heater was started was demonstrated. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to a system having a configuration in which other internal combustion engine devices that are desirably used in a dry state or a state in which the amount of stagnant water is somewhat small are installed downstream of the PM filter 8.

具体的に例えば、本発明は、図1の構成に加え、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるEGR装置を備え、PMフィルタ8の下流にEGRクーラが設置されている構成を有するシステムに好ましく適用することができる。この場合例えば、EGR弁の制御に、本実施の形態の乾燥判定を適用し、凝縮水発生係数ΔQが基準値α以下の状態となったことが認められた場合にEGR弁を開弁する制御を行う。なおこの場合、乾燥判定において判別の基準となる基準値αは、乾燥判定がセンサのヒータ通電制御に適用される場合と同じ値に限られない。EGRクーラにおいて許容される滞留水量等に応じて、適宜基準値αの具体的な値を設定すればよい。   Specifically, for example, the present invention is a system having a configuration in which an EGR device that recirculates part of the exhaust gas to the intake passage is provided in addition to the configuration of FIG. 1 and an EGR cooler is installed downstream of the PM filter 8. It can be preferably applied. In this case, for example, the dry determination of the present embodiment is applied to the control of the EGR valve, and the control for opening the EGR valve when it is recognized that the condensed water generation coefficient ΔQ is equal to or less than the reference value α. I do. In this case, the reference value α that is a criterion for determination in the drying determination is not limited to the same value as when the drying determination is applied to the heater energization control of the sensor. What is necessary is just to set the specific value of the reference value (alpha) suitably according to the amount of staying water etc. which are accept | permitted in an EGR cooler.

また、例えば、SCRシステムの浄化性能は、排ガス中の水分量が多くなると低下する。従って、本発明は、図1の構成に加え、PMフィルタ8の下流側にSCRシステムが設置された構成を有するシステムに好ましく適用することができる。この場合、本実施の形態の乾燥判定により凝縮水発生係数ΔQが基準値α以下の状態となったことが認められた場合に、NOx排出を抑制する制御を行う。ここでも基準値αはSCRシステムにおいて必要な浄化性能が維持される範囲で、許容される滞留水量に応じて適宜設定される。あるいは、NOx排出を抑制する制御に替えて、排ガス温、ガス流量を変化させて触媒温度を制御することで、浄化性能を向上させる制御を行ってもよく、ガス流量を変化させることで滞留水を排水又は乾燥させやすい状態とする制御を行ってもよい。   Further, for example, the purification performance of the SCR system decreases as the amount of water in the exhaust gas increases. Therefore, the present invention can be preferably applied to a system having a configuration in which an SCR system is installed on the downstream side of the PM filter 8 in addition to the configuration of FIG. In this case, when it is recognized that the condensed water generation coefficient ΔQ is equal to or less than the reference value α by the drying determination of the present embodiment, control for suppressing NOx emission is performed. Here again, the reference value α is appropriately set according to the allowable amount of staying water as long as the necessary purification performance is maintained in the SCR system. Alternatively, control for improving purification performance may be performed by changing the exhaust gas temperature and the gas flow rate to control the catalyst temperature instead of the control for suppressing NOx emission, and the stagnant water can be changed by changing the gas flow rate. It is also possible to perform control to make it easy to drain or dry.

また、本発明は、SCRシステムの浄化性能を維持する上記の制御を実行するか否かが、凝縮水発生係数ΔQと基準値αとの比較により判定される場合に限られるものではない。例えば、凝縮水発生係数ΔQに応じて、まずSCRシステムのNOx浄化能力に相関する値を算出し、この値が所定の閾値以下となった場合に、上記のSCRシステムの浄化性能を維持するための制御を実行するものとしてもよい。なお凝縮水発生係数ΔQと浄化能力に相関する値との関係は、予め実験やシミュレーション等によるデータに基づいて求めることができる。具体的な制御においては、この関係を制御装置20に記憶しておき、これを用いて浄化能力に相関する値を算出すればよい。   Further, the present invention is not limited to the case where whether or not to execute the above-described control for maintaining the purification performance of the SCR system is determined by comparing the condensed water generation coefficient ΔQ with the reference value α. For example, in order to maintain the purification performance of the SCR system when a value that correlates with the NOx purification capacity of the SCR system is first calculated in accordance with the condensed water generation coefficient ΔQ and this value falls below a predetermined threshold value. It is good also as what performs this control. The relationship between the condensed water generation coefficient ΔQ and the value correlated with the purification capacity can be obtained in advance based on data obtained through experiments, simulations, and the like. In specific control, this relationship may be stored in the control device 20, and a value correlated with the purification capacity may be calculated using this relationship.

本実施の形態の乾燥判定は、内燃機関2の始動時におけるPMフィルタ8の下流の排気通路4内の滞留水量が、その制御に影響を与えるような他の機器にも適用することができる。このような機器としては、具体的には、例えば、尿素添加弁、ASC、尿素ミキサ、三元触媒、マフラ、廃熱回収器及び排ガス温センサ等が挙げられる。   The dry determination according to the present embodiment can also be applied to other devices in which the amount of accumulated water in the exhaust passage 4 downstream of the PM filter 8 at the start of the internal combustion engine 2 affects the control. Specific examples of such devices include a urea addition valve, ASC, urea mixer, three-way catalyst, muffler, waste heat recovery device, and exhaust gas temperature sensor.

また、本実施の形態では、PMフィルタ8下流の排気通路4内の乾燥状態を推定する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではない。本実施の形態における凝縮水発生係数ΔQの算出は、排ガスがある機器を通過する際に、ほぼ全ての排ガスがその機器表面に接して熱の授受を行うような機器に同様に適用することができる。このような機器には、例えば触媒等が挙げられる。触媒に適用する場合にも、触媒上流の排ガス温と下流の排ガス温、及び触媒の温度変化に応じて、式(5)により凝縮水発生係数ΔQを算出し、これに基づいて乾燥判定を行えばよい。   Moreover, in this Embodiment, the case where the dry state in the exhaust passage 4 downstream of PM filter 8 was estimated was demonstrated. However, the present invention is not limited to this. The calculation of the condensed water generation coefficient ΔQ in the present embodiment can be similarly applied to a device in which almost all the exhaust gas is in contact with the device surface and transfers heat when passing through the device with the exhaust gas. it can. Examples of such equipment include a catalyst. Even when applied to a catalyst, the condensate generation coefficient ΔQ is calculated according to equation (5) according to the exhaust gas temperature upstream and downstream of the catalyst, and the temperature change of the catalyst, and the dryness determination is performed based on this. Just do it.

また、本実施の形態ではPMフィルタ8の温度Tmは、下流排ガス温Toutと相関を有することから下流排ガス温Toutに基づいてPMフィルタ8の温度Tmを算出する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限られるものではない。例えば、PMフィルタ8の温度は、下流排ガス温Toutと概ね一致すると考えられることから、PMフィルタ8の温度Tmとして、取得された下流排ガス温Toutをそのまま用いるものであってもよい。あるいはPMフィルタ8の温度Tmは下流排ガス温Toutから推定されるものに限らず、他の部分の温度等から推定される値を用いてもよい。またPMフィルタ8に温度を検知するためのセンサを設置し、直接PMフィルタ8の温度を検出する構成としてもよい。   Further, in the present embodiment, since the temperature Tm of the PM filter 8 has a correlation with the downstream exhaust gas temperature Tout, the case where the temperature Tm of the PM filter 8 is calculated based on the downstream exhaust gas temperature Tout has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, since it is considered that the temperature of the PM filter 8 substantially matches the downstream exhaust gas temperature Tout, the acquired downstream exhaust gas temperature Tout may be used as it is as the temperature Tm of the PM filter 8. Alternatively, the temperature Tm of the PM filter 8 is not limited to that estimated from the downstream exhaust gas temperature Tout, but may be a value estimated from the temperature of other portions. Moreover, it is good also as a structure which installs the sensor for detecting temperature in PM filter 8, and detects the temperature of PM filter 8 directly.

また、本実施の形態では、PMフィルタ8の上流と下流とにそれぞれ温度センサ12、16を設置し、この出力に基づいて、上流排ガス温Tinと下流排ガス温Toutを検出する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、他の部分の温度変化等に基づいて、上流、下流排ガス温Tin、Toutをそれぞれ算出するものとしてもよい。   In the present embodiment, the temperature sensors 12 and 16 are installed upstream and downstream of the PM filter 8, respectively, and the upstream exhaust gas temperature Tin and the downstream exhaust gas temperature Tout are detected based on the outputs. However, the present invention is not limited to this, and the upstream and downstream exhaust gas temperatures Tin and Tout may be calculated based on temperature changes in other portions, for example.

また、本発明は、本実施の形態において用いられる各温度Tin、Tout、Tmに替えて、上流排ガス温と下流排ガス温とPMフィルタ8の温度とのそれぞれ相関する温度相関値を算出し、これを用いるものであってもよい。   Further, in the present invention, instead of the temperatures Tin, Tout, Tm used in the present embodiment, temperature correlation values that correlate the upstream exhaust gas temperature, the downstream exhaust gas temperature, and the temperature of the PM filter 8 are calculated. May be used.

また、本実施の形態では、凝縮水発生係数ΔQの絶対値が基準値α以下であるか否かにより、PMフィルタ8下流の排気通路4内が乾燥状態であるか否かを判別する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限るものではない。上述したように凝縮水発生係数ΔQは、排気通路4内の滞留水量と相関を有する値である。従って、凝縮水発生係数ΔQに基づいて、排気通路4内の滞留水量又はそれに相関する値を算出することもできる。算出された滞留水量又はその相関値は、滞留水量が影響する内燃機関2の種々の機器の制御に用いることができる。   In the present embodiment, it is determined whether or not the inside of the exhaust passage 4 downstream of the PM filter 8 is in a dry state based on whether or not the absolute value of the condensed water generation coefficient ΔQ is equal to or less than the reference value α. explained. However, the present invention is not limited to this. As described above, the condensed water generation coefficient ΔQ is a value having a correlation with the amount of accumulated water in the exhaust passage 4. Therefore, the amount of accumulated water in the exhaust passage 4 or a value correlated therewith can be calculated based on the condensed water generation coefficient ΔQ. The calculated amount of accumulated water or its correlation value can be used for control of various devices of the internal combustion engine 2 affected by the amount of accumulated water.

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。   In the above embodiment, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., the reference is made unless otherwise specified or the number is clearly specified in principle. The invention is not limited to the numbers. Further, the structure and the like described in this embodiment are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

2 内燃機関
4 排気通路
6 酸化触媒
8 PMフィルタ
10 空燃比センサ
12 温度センサ
14 PMセンサ
16 温度センサ
18 NOxセンサ
20 制御装置
2 Internal combustion engine 4 Exhaust passage 6 Oxidation catalyst 8 PM filter 10 Air-fuel ratio sensor 12 Temperature sensor 14 PM sensor 16 Temperature sensor 18 NOx sensor 20 Control device

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設置され、排ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集用フィルタと、
前記排気通路の前記微粒子捕集用フィルタの下流に設置された機器と、
前記微粒子捕集用フィルタの上流の排ガス温又は該温度に相関する値を、第1相関値として取得する第1取得手段と、
前記微粒子捕集用フィルタの下流の排ガス温又は該温度に相関する値を、第2相関値として取得する第2取得手段と、
前記微粒子捕集用フィルタの温度変化又は該温度変化に相関する値を、第3相関値として取得する第3取得手段と、
前記第1相関値と、前記第2相関値と、前記第3相関値とに応じて、前記微粒子捕集用フィルタの下流の前記排気通路内の滞留水量又は該滞留水量に相関する値を滞留水量相関値として算出する手段と、
前記滞留水量相関値に応じて、前記機器を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A filter for collecting particulates that is installed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulates in exhaust gas;
Equipment installed downstream of the particulate collection filter in the exhaust passage;
A first acquisition means for acquiring an exhaust gas temperature upstream of the particulate collection filter or a value correlated with the temperature as a first correlation value;
A second acquisition means for acquiring an exhaust gas temperature downstream of the particulate collection filter or a value correlated with the temperature as a second correlation value;
Third acquisition means for acquiring, as a third correlation value, a temperature change of the particulate collection filter or a value correlated with the temperature change;
Based on the first correlation value, the second correlation value, and the third correlation value, the amount of accumulated water in the exhaust passage downstream of the filter for collecting particulates or a value correlated with the amount of accumulated water is retained. Means for calculating the water quantity correlation value;
Control means for controlling the device according to the accumulated water amount correlation value;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記機器は、排ガス中の特定成分の濃度又は量に応じた出力を発する排ガスセンサであって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記排ガスセンサを加熱する制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The device is an exhaust gas sensor that emits output according to the concentration or amount of a specific component in exhaust gas,
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit executes control for heating the exhaust gas sensor in accordance with the correlation value of the accumulated water amount.
前記機器は、排ガスの一部をEGRガスとして前記内燃機関の吸気通路に還流させるEGR装置のEGR弁であって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記EGR弁の開閉を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。
The device is an EGR valve of an EGR device that recirculates a part of exhaust gas to the intake passage of the internal combustion engine as EGR gas,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control means controls opening and closing of the EGR valve in accordance with the accumulated water amount correlation value.
前記機器は、排ガスを浄化するためのSCRシステムであって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記SCRシステムの触媒の温度を上昇させる制御を実行することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The device is an SCR system for purifying exhaust gas,
The control of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means executes control to increase a temperature of a catalyst of the SCR system according to the accumulated water amount correlation value. apparatus.
前記機器は、排ガスを浄化するためのSCRシステムであって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記SCRシステムの触媒に流入する排ガス流量を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The device is an SCR system for purifying exhaust gas,
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means controls a flow rate of exhaust gas flowing into the catalyst of the SCR system in accordance with the accumulated water amount correlation value. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017044191A (en) * 2015-08-28 2017-03-02 日野自動車株式会社 Failure prevention device for exhaust gas sensor
JP2019120238A (en) * 2018-01-11 2019-07-22 ボッシュ株式会社 Exhaust gas estimated temperature error reduction method and vehicle operation control device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017044191A (en) * 2015-08-28 2017-03-02 日野自動車株式会社 Failure prevention device for exhaust gas sensor
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