JP2016130456A - Internal combustion engine control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排出ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。 The present invention relates to an internal combustion engine control device including a filter that collects particulate matter in exhaust gas from an internal combustion engine.
車両に搭載される内燃機関においては、燃費規制の強化に伴って、筒内噴射式のガソリンエンジンの需要増加が予想されている。しかし、筒内噴射式のガソリンエンジンは、吸気ポート噴射式のガソリンエンジンに比べて、PM(Particulate Matter:粒子状物質)の排出量が多くなるという問題がある。この対策として、エンジンの排気通路にエンジンから排出されるPMを捕集するフィルタを配置するようにしたものがある。 In internal combustion engines mounted on vehicles, demand for in-cylinder gasoline engines is expected to increase as fuel efficiency regulations are tightened. However, the in-cylinder injection type gasoline engine has a problem that the amount of PM (Particulate Matter) emission increases as compared with the intake port injection type gasoline engine. As a countermeasure, there is one in which a filter for collecting PM discharged from the engine is disposed in the exhaust passage of the engine.
このようなPM捕集用のフィルタを備えたシステムでは、フィルタの再生制御(フィルタに堆積したPMを燃焼させて除去する制御)や異常診断等を行うために、フィルタのPM堆積量(フィルタに堆積したPMの量)を推定する必要が生じる場合がある。 In such a system equipped with a filter for collecting PM, in order to perform regeneration control of the filter (control for burning and removing PM accumulated on the filter) and abnormality diagnosis, etc., the amount of PM accumulated on the filter (in the filter) It may be necessary to estimate the amount of PM deposited.
PM捕集用のフィルタのPM堆積量を推定する技術としては、例えば、特許文献1(特開2007−262983号公報)に記載されているように、フィルタの前後差圧と排気ガス流量及び排気粘度に基づいてフィルタのPM堆積量を算出し、その際、排気ガス流量に応じて排気粘度を補正するようにしたものがある。 As a technique for estimating the PM accumulation amount of the filter for collecting PM, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-262983), the differential pressure across the filter, the exhaust gas flow rate, and the exhaust gas There is one in which the PM accumulation amount of the filter is calculated based on the viscosity, and the exhaust viscosity is corrected in accordance with the exhaust gas flow rate.
従来、PM捕集用のフィルタにおいては、フィルタに設けられた複数のセルのうちの一部のセルの入口側が閉鎖されて残りのセル(つまり入口側が開放されたセル)の出口側が閉鎖された構造としたものがある。 Conventionally, in a filter for collecting PM, the inlet side of some of the plurality of cells provided in the filter is closed, and the outlet side of the remaining cells (that is, cells whose inlet side is opened) is closed. There is a structure.
上記従来のフィルタは、入口側が開放されたセルに流入した排出ガスのほぼ全てが、セルを区画する多孔質の隔壁(仕切壁)を通過して、出口側が開放されたセルから流出し、排出ガスが隔壁を通過する際に排出ガス中のPMを捕集するようにしたものであるが、排気の圧力損失が増大するという欠点がある。 In the above conventional filter, almost all of the exhaust gas flowing into the cell with the inlet side opened passes through the porous partition wall (partition wall) that partitions the cell, flows out of the cell with the outlet side opened, and is discharged. Although the PM in the exhaust gas is collected when the gas passes through the partition wall, there is a drawback that the pressure loss of the exhaust gas increases.
そこで、本出願人は、フィルタによる排気の圧力損失を低減するために、複数のセルのうちの一部のセルの入口側が閉鎖されて残りのセルのうち出口側が開放されたセルを少なくとも一つ以上有する構造(又は一部のセルの出口側が閉鎖されて残りのセルのうち入口側が開放されたセルを少なくとも一つ以上有する構造)の片栓フィルタを備えたシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。 In order to reduce the pressure loss of the exhaust gas by the filter, the applicant of the present invention has at least one cell in which the inlet side of some of the plurality of cells is closed and the outlet side of the remaining cells is opened. We are studying a system with a single plug filter having the above structure (or a structure having at least one cell in which the outlet side of some cells is closed and the inlet side among the remaining cells is opened). The following new issues were found during the research process.
片栓フィルタを備えたシステムでは、フィルタによる排気の圧力損失を低減できるが、それに伴ってPMの堆積によるフィルタの前後差圧の変化が小さくなるため、上記特許文献1の技術のように、フィルタの前後差圧を用いてフィルタのPM堆積量を推定する方法では、フィルタのPM堆積量を精度良く推定することが困難である。また、上記特許文献1の技術では、フィルタの前後差圧を検出するための差圧センサを設ける必要があるため、システムのコストアップや複雑化を招くという欠点がある。 In a system equipped with a single-ended filter, the pressure loss of the exhaust gas by the filter can be reduced. However, since the change in the differential pressure across the filter due to the accumulation of PM is reduced accordingly, the filter as in the technique of Patent Document 1 is used. In the method of estimating the PM accumulation amount of the filter by using the differential pressure before and after, it is difficult to accurately estimate the PM accumulation amount of the filter. In addition, the technique disclosed in Patent Document 1 has a drawback in that it increases the cost and complexity of the system because it is necessary to provide a differential pressure sensor for detecting the differential pressure across the filter.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、システムのコストアップや複雑化を招くことなく、PM捕集用のフィルタのPM堆積量を精度良く推定することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of accurately estimating the amount of PM deposited on the filter for collecting PM without causing an increase in system cost or complication. There is.
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関(11)の排出ガス中の粒子状物質(以下「PM」と表記する)を捕集するフィルタであって該フィルタに設けられた複数のセル(33)のうちの一部のセルの入口側が閉鎖されて残りのセルのうち出口側が開放されたセルを少なくとも一つ以上有する構造又は一部のセルの出口側が閉鎖されて残りのセルのうち入口側が開放されたセルを少なくとも一つ以上有する構造の片栓フィルタ(31)と、この片栓フィルタ(31)を通過した排出ガス中のPM量を検出するPMセンサ(32)と、このPMセンサ(32)で検出したPM量と片栓フィルタ(31)のPM捕集率とに基づいて片栓フィルタ(31)のPM堆積量を推定する推定手段(30)とを備えた構成としたものである。 In order to solve the above problems, the present invention is a filter for collecting particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) in exhaust gas of an internal combustion engine (11), and a plurality of filters provided on the filter. A structure having at least one cell in which the inlet side of some of the cells (33) is closed and the outlet side of the remaining cells is open or the outlet side of some of the cells is closed and Of these, a single plug filter (31) having a structure having at least one cell whose inlet side is open, a PM sensor (32) for detecting the amount of PM in the exhaust gas that has passed through the single plug filter (31), A configuration comprising estimation means (30) for estimating the amount of PM deposited on the single plug filter (31) based on the PM amount detected by the PM sensor (32) and the PM collection rate of the single plug filter (31); It is a thing.
片栓フィルタのPM堆積量と、PMセンサで検出したPM量(片栓フィルタを通過したPM量)と、片栓フィルタのPM捕集率との間には所定の相関関係が成り立つ。従って、PMセンサで検出したPM量とPM捕集率とを用いれば、PM堆積量を推定(算出)することができる。その際、片栓フィルタの前後差圧を用いずにPM堆積量を推定することができるため、PM堆積量が少なく、片栓フィルタの前後差圧が小さいときでも、PM堆積量を精度良く推定することができる。また、片栓フィルタの前後差圧を検出するための差圧センサを設ける必要がないため、システムのコストアップや複雑化を招くことを回避できる。 A predetermined correlation is established between the amount of PM deposited on the single plug filter, the amount of PM detected by the PM sensor (the amount of PM passing through the single plug filter), and the PM collection rate of the single plug filter. Therefore, if the PM amount detected by the PM sensor and the PM collection rate are used, the PM accumulation amount can be estimated (calculated). At that time, since the amount of accumulated PM can be estimated without using the differential pressure across the single plug filter, the PM accumulated amount can be accurately estimated even when the amount of accumulated PM is small and the differential pressure across the single plug filter is small. can do. Moreover, since it is not necessary to provide a differential pressure sensor for detecting the differential pressure across the single plug filter, it is possible to avoid an increase in system cost and complexity.
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
Hereinafter, an embodiment embodying a mode for carrying out the present invention will be described.
First, a schematic configuration of the engine control system will be described with reference to FIG.
筒内噴射式の内燃機関であるエンジン11は、燃料としてガソリンを筒内に直接噴射する筒内噴射式のガソリンエンジンである。このエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ15によって開度調節されるスロットルバルブ16と、このスロットルバルブ16の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ17とが設けられている。
An
更に、スロットルバルブ16の下流側には、サージタンク18が設けられ、このサージタンク18に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ19が設けられている。また、サージタンク18には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド20が設けられ、エンジン11の各気筒には、それぞれ筒内に燃料(ガソリン)を直接噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ22が取り付けられ、各気筒の点火プラグ22の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。
Further, a
一方、エンジン11の排気管23には、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーン等を検出する排出ガスセンサ24(空燃比センサ又は酸素センサ等)が設けられ、この排出ガスセンサ24の下流側に、排出ガス中のCO,HC,NOX 等を浄化する三元触媒等の触媒25が設けられている。
On the other hand, the
また、エンジン11の排気管23のうちの触媒25の下流側には、エンジン11の排出ガス中のPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕集する片栓フィルタ31が設けられている。触媒25と片栓フィルタ31は、一つのケース内に収容するようにしても良いし、別々のケース内に収容するようにしても良い。更に、片栓フィルタ31の下流側には、片栓フィルタ31を通過した排出ガス中のPM量を検出するPMセンサ32が設けられている。
A
また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ26や、ノッキングを検出するノックセンサ27が取り付けられている。また、クランク軸28の外周側には、クランク軸28が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ29が取り付けられ、このクランク角センサ29の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
A cooling
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット(以下「ECU」と表記する)30に入力される。このECU30は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度(吸入空気量)等を制御する。 Outputs of these various sensors are input to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 30. The ECU 30 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium), so that the fuel injection amount and the ignition timing are determined according to the engine operating state. The throttle opening (intake air amount) and the like are controlled.
図2乃至図4に示すように、片栓フィルタ31は、排出ガス流れ方向(入口側から出口側に向かう方向)に延びる複数のセル33が多孔質の隔壁(仕切壁)34によって区画形成され、複数のセル33のうちの一部のセル33の入口側の端部が封止部材35で閉鎖されて、全てのセル33の出口側が開放された構造となっている。本実施例では、入口側が閉鎖されて出口側が開放されたセル(以下「入口閉鎖セル」という)33Aと、入口側と出口側が両方とも開放されたセル(以下「両側開放セル」という)33Bとが隣り合うように交互に配置されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
この片栓フィルタ31は、両側開放セル33Bの入口側からセル33B内に排出ガスが流入すると、両側開放セル33B内の圧力が上昇して、入口閉鎖セル33A内の圧力が両側開放セル33B内の圧力に対して相対的に低くなる。このため、両側開放セル33から排出ガスの一部が、多孔質の隔壁34を通過して入口閉鎖セル33内に流入して、入口閉鎖セル33の出口側からセル33外へ流出する。その際、排出ガス中のPM(例えば粒径が20〜100nmのSOOT粒子)が隔壁34の気孔内(気孔の内壁面)や表層壁面に付着して捕集される。また、排出ガス中の不燃性物質(例えばエンジン11のオイルに起因する灰分)であるアッシュも隔壁34の気孔内や表層壁面に付着して捕集される。
In the
また、PMセンサ32は、出力特性がリニアタイプのPMセンサを用いることが望ましいが、出力特性が積算タイプのPMセンサを用いるようにしても良い。図5に示すように、リニアタイプのPMセンサは、排出ガス中のPM量に応じてセンサ出力がリニアに変化する。一方、図6に示すように、積算タイプのPMセンサは、PMセンサに付着するPM量の積算値が一定値以上になると、そのPM量の積算値に応じてセンサ出力が変化する。
The
ところで、PM捕集用の片栓フィルタ31を備えたシステムでは、片栓フィルタ31のPM堆積量(片栓フィルタ31に堆積したPMの量)が多くなり過ぎると、排気の圧力損失が大きくなる。このため、ECU30は、図7に示すように、片栓フィルタ31に捕集されたPMを燃焼させて除去する再生制御を実施して、片栓フィルタ31を再生させる(片栓フィルタ31のPM堆積量を減少させる)ようにしている。再生制御としては、例えば、所定の燃料カット実行条件が成立したとき(例えば減速時)に実行される燃料カット制御がある。また、片栓フィルタ31のPM堆積量が所定の上限値(図7参照)を越えたときに、再生制御として例えば空燃比をリーンにする制御や排気温度を上昇させる制御等を実行する。
By the way, in the system provided with the
その際、本実施例では、ECU30により後述する図13のPM堆積量推定ルーチンを実行することで、PMセンサ32で検出したPM量であるセンサ検出PM量と片栓フィルタ31のPM捕集率とに基づいて片栓フィルタ31のPM堆積量を推定するようにしている。
At this time, in this embodiment, the
PM堆積量(例えば所定時間当りのPM堆積量)と、センサ検出PM量(例えば片栓フィルタ31を通過した所定時間当りのPM量)と、PM捕集率との間には所定の相関関係[下記(1)式で示す関係]が成り立つ。
PM堆積量=センサ検出PM量×PM捕集率/(1−PM捕集率) ……(1)
従って、センサ検出PM量とPM捕集率とを用いれば、上記(1)式によりPM堆積量を推定(算出)することができる。
There is a predetermined correlation between the PM accumulation amount (for example, the PM accumulation amount per predetermined time), the sensor detected PM amount (for example, the PM amount per predetermined time that has passed through the single plug filter 31), and the PM collection rate. [Relationship shown by the following formula (1)] holds.
PM accumulation amount = sensor detection PM amount × PM collection rate / (1-PM collection rate) (1)
Therefore, if the sensor detected PM amount and the PM collection rate are used, the PM accumulation amount can be estimated (calculated) by the above equation (1).
また、片栓フィルタ31は、PM堆積量に応じてPM捕集率が変化するという特性がある。具体的には、図8に示すように、片栓フィルタ31は、再生制御等によりPMが除去された後(PM堆積量がほぼ0になった後)には、まず、隔壁34の気孔内にPMが堆積し、その後、隔壁34の表層壁面にPMが堆積する。隔壁34の気孔内にPMが堆積する気孔内堆積領域(PM堆積量が比較的少ない領域)では、PM堆積量の増加に伴って、PM捕集率が一旦上昇した後に低下する。この後、隔壁34の表層壁面にPMが堆積する表層堆積領域では、PM捕集率がほぼ一定となる。このような特性を考慮して、本実施例では、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を、PM堆積量の前回値(前回までの積算値)に応じて変更する。
In addition, the
また、片栓フィルタ31は、片栓フィルタ31を通過する排出ガスの流量に応じてPM捕集率が変化するという特性がある。具体的には、図9に示すように、片栓フィルタ31は、排出ガス流量が比較的少ない領域では、PM捕集率がほぼ一定となるが、排出ガス流量が比較的多い領域では、排出ガス流量が増加するほど、隔壁34を通過せずに吹き抜ける排出ガス流量が増加(つまり隔壁34を通過する排出ガス流量が減少)して、PM捕集率が低くなる。このような特性を考慮して、本実施例では、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を、片栓フィルタ31を通過する排出ガスの流量に応じて変更する。
Further, the
また、片栓フィルタ31は、片栓フィルタ31の上流側の排気圧に応じてPM捕集率が変化するという特性がある。具体的には、図10に示すように、片栓フィルタ31は、排気圧が高くなるほど、隔壁34を通過する排出ガス流量が増加して、PM捕集率が高くなる。このような特性を考慮して、本実施例では、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を、片栓フィルタ31の上流側の排気圧に応じて変更する。
Further, the
また、片栓フィルタ31は、片栓フィルタ31に流入する排出ガスの温度に応じてPM捕集率が変化するという特性がある。具体的には、図11に示すように、片栓フィルタ31は、排出ガス温度が高くなるほど、PMのブラウン運動が活発になって、PM捕集率が高くなる。このような特性を考慮して、本実施例では、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を、片栓フィルタ31に流入する排出ガスの温度に応じて変更する。尚、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を、片栓フィルタ31から流出する排出ガスの温度又は片栓フィルタ31の温度に応じて変更するようにしても良い。
Further, the
また、片栓フィルタ31は、片栓フィルタ31のアッシュ堆積量に応じてPM捕集率が変化するという特性がある。具体的には、図12に示すように、片栓フィルタ31は、アッシュ堆積量が増加するほど、隔壁34を通過する排出ガス流量や隔壁34に接触する排出ガス流量が減少して、PM捕集率が低くなる。このような特性を考慮して、本実施例では、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を、片栓フィルタ31のアッシュ堆積量に応じて変更する。
Further, the
つまり、本実施例では、PM堆積量、排出ガス流量、排気圧、排出ガス温度、アッシュ堆積量等のパラメータに応じてPM捕集率が変化することを考慮して、これらのパラメータに応じてPM堆積量の推定に用いるPM捕集率を変更する。 That is, in this embodiment, considering that the PM collection rate changes according to parameters such as the PM deposition amount, the exhaust gas flow rate, the exhaust pressure, the exhaust gas temperature, the ash deposition amount, etc., according to these parameters. Change the PM collection rate used to estimate the amount of accumulated PM.
以下、本実施例でECU30が実行する図13のPM堆積量推定ルーチンの処理内容を説明する。
図13に示すPM堆積量推定ルーチンは、ECU30の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう推定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、再生制御の実行中であるか否かを判定し、再生制御の実行中であると判定された場合には、ステップ102以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
Hereinafter, the processing content of the PM accumulation amount estimation routine of FIG. 13 executed by the
The PM accumulation amount estimation routine shown in FIG. 13 is repeatedly executed at a predetermined period during the power-on period of the
一方、上記ステップ101で、再生制御の実行中ではないと判定された場合には、ステップ102に進み、再生制御の終了時のPM堆積量をPM堆積量の初期値として算出する。この際、再生制御の実行時間が所定時間(片栓フィルタ31に堆積したPMを除去するのに必要な時間)以上の場合には、PM堆積量の初期値を「0」にする。一方、再生制御の実行時間が所定時間よりも短い場合には、再生制御の開始時のPM堆積量と、再生制御の実行時間と、片栓フィルタ31の温度等に基づいて、PM堆積量の初期値(再生制御の終了時のPM堆積量)をマップ又は数式等により算出する。
この後、ステップ103に進み、PMセンサ32で検出したPM量(例えば片栓フィルタ31を通過した所定時間当りのPM量)をセンサ検出PM量として読み込む。
On the other hand, if it is determined in
Thereafter, the process proceeds to step 103, and the PM amount detected by the PM sensor 32 (for example, the PM amount per predetermined time that has passed through the single plug filter 31) is read as the sensor detected PM amount.
この後、ステップ104に進み、PM堆積量の初期値又は前回値に応じてベースPM捕集率をマップ又は数式等により算出する。この際、再生制御の終了直後(終了後の初回)は、PM堆積量の初期値に応じてベースPM捕集率をマップ等により算出する。それ以降は、PM堆積量の前回値(前回までの積算値)に応じてベースPM捕集率をマップ等により算出する。ベースPM捕集率のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいてPM堆積量とPM捕集率との関係(図8参照)を考慮して作成され、ECU30のROMに記憶されている。
Thereafter, the process proceeds to step 104, and the base PM collection rate is calculated by a map or a mathematical formula according to the initial value or the previous value of the PM accumulation amount. At this time, immediately after the end of the regeneration control (the first time after the end), the base PM collection rate is calculated by a map or the like according to the initial value of the PM accumulation amount. Thereafter, the base PM collection rate is calculated by a map or the like according to the previous value of PM accumulation amount (integrated value up to the previous time). The map or formula of the base PM collection rate is created in advance in consideration of the relationship between the PM accumulation amount and the PM collection rate (see FIG. 8) based on test data, design data, etc., and stored in the ROM of the
この後、ステップ105に進み、片栓フィルタ31を通過する排出ガス流量に応じてPM捕集率の第1の補正係数をマップ又は数式等により算出する。この際、排出ガス流量の代用情報として、例えば吸入空気流量を用いる。或は、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度や負荷等)に基づいて排出ガス流量を算出するようにしても良い。第1の補正係数のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて排出ガス流量とPM捕集率との関係(図9参照)を考慮して作成され、ECU30のROMに記憶されている。
Thereafter, the process proceeds to step 105, and the first correction coefficient of the PM collection rate is calculated by a map or a mathematical expression or the like according to the exhaust gas flow rate passing through the
この後、ステップ106に進み、片栓フィルタ31の上流側の排気圧に応じてPM捕集率の第2の補正係数をマップ又は数式等により算出する。この際、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度や負荷等)に基づいて排気圧を算出する。或は、片栓フィルタ31の上流側の排気圧を検出する圧力センサを備えたシステムの場合には、その圧力センサで検出した排気圧を用いる。第2の補正係数のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて排気圧とPM捕集率との関係(図10参照)を考慮して作成され、ECU30のROMに記憶されている。
Thereafter, the process proceeds to step 106, and the second correction coefficient of the PM collection rate is calculated by a map or a mathematical formula or the like according to the exhaust pressure on the upstream side of the
この後、ステップ107に進み、片栓フィルタ31に流入する排出ガス温度に応じてPM捕集率の第3の補正係数をマップ又は数式等により算出する。この際、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度や負荷等)に基づいて排出ガス温度を算出する。或は、片栓フィルタ31に流入する排出ガス温度を検出する温度センサを備えたシステムの場合には、その温度センサで検出した排出ガス温度を用いる。第3の補正係数のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて排出ガス温度とPM捕集率との関係(図11参照)を考慮して作成され、ECU30のROMに記憶されている。尚、片栓フィルタ31から流出する排出ガス温度又は片栓フィルタ31の温度に応じてPM捕集率の第3の補正係数をマップ又は数式等により算出するようにしても良い。
Thereafter, the process proceeds to step 107, and the third correction coefficient of the PM collection rate is calculated by a map or a mathematical formula or the like according to the exhaust gas temperature flowing into the one-
この後、ステップ108に進み、片栓フィルタ31のアッシュ堆積量に応じてPM捕集率の第4の補正係数をマップ又は数式等により算出する。この際、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度や負荷等)に基づいてアッシュ堆積量を算出する。第4の補正係数のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいてアッシュ堆積量とPM捕集率との関係(図12参照)を考慮して作成され、ECU30のROMに記憶されている。
Thereafter, the process proceeds to step 108, and the fourth correction coefficient of the PM collection rate is calculated by a map or a mathematical expression or the like according to the ash accumulation amount of the
この後、ステップ109に進み、第1〜第4の補正係数を用いてベースPM捕集率を補正して、最終的なPM捕集率を求める。これらのステップ104〜109の処理により、PM堆積量、排出ガス流量、排気圧、排出ガス温度、アッシュ堆積量等のパラメータに応じてPM捕集率が変化することを考慮して、これらのパラメータに応じてPM堆積量の推定に用いるPM捕集率を変更する。
Thereafter, the process proceeds to step 109, where the base PM collection rate is corrected using the first to fourth correction coefficients, and the final PM collection rate is obtained. Considering that the PM collection rate changes according to parameters such as the amount of PM deposition, the exhaust gas flow rate, the exhaust pressure, the exhaust gas temperature, and the amount of ash deposition due to the processing of these
この後、ステップ110に進み、センサ検出PM量とPM捕集率とを用いて上記(1)式により今回のPM堆積量(例えば所定時間当りのPM堆積量)を推定(算出)する。この後、ステップ111に進み、PM堆積量の前回までの積算値に今回のPM堆積量を積算して、PM堆積量の今回までの積算値を求める。 Thereafter, the process proceeds to step 110, and the current PM deposition amount (for example, the PM deposition amount per predetermined time) is estimated (calculated) by the above equation (1) using the sensor detected PM amount and the PM collection rate. Thereafter, the process proceeds to step 111, where the current PM deposition amount is added to the previous accumulated value of the PM deposition amount, and the PM accumulated amount up to this time is obtained.
以上説明した本実施例では、PMセンサ32で検出したPM量(センサ検出PM量)と片栓フィルタ31のPM捕集率とに基づいて片栓フィルタ31のPM堆積量を推定するようにしている。PM堆積量とセンサ検出PM量とPM捕集率との間には所定の相関関係が成り立つため、センサ検出PM量とPM捕集率とを用いれば、PM堆積量を推定(算出)することができる。その際、片栓フィルタ31の前後差圧を用いずにPM堆積量を推定することができるため、PM堆積量が少なく、片栓フィルタ31の前後差圧が小さいときでも、PM堆積量を精度良く推定することができる。また、片栓フィルタ31の前後差圧を検出するための差圧センサを設ける必要がないため、システムのコストアップや複雑化を招くことを回避できる。
In the present embodiment described above, the PM accumulation amount of the
また、本実施例では、PM堆積量、排出ガス流量、排気圧、排出ガス温度、アッシュ堆積量等のパラメータに応じてPM捕集率が変化することを考慮して、これらのパラメータに応じてPM堆積量の推定に用いるPM捕集率を変更するようにしている。これにより、PM堆積量、排出ガス流量、排気圧、排出ガス温度、アッシュ堆積量等に応じてPM捕集率が変化するのに対応して、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を変更して適正値に設定することができ、PM堆積量の推定精度を向上させることができる。 Further, in this embodiment, considering that the PM collection rate changes according to parameters such as the PM deposition amount, the exhaust gas flow rate, the exhaust pressure, the exhaust gas temperature, the ash deposition amount, etc., according to these parameters. The PM collection rate used for estimating the PM accumulation amount is changed. Accordingly, the PM collection rate used for estimating the PM deposition amount is changed in accordance with the change of the PM collection rate according to the PM deposition amount, the exhaust gas flow rate, the exhaust pressure, the exhaust gas temperature, the ash deposition amount, and the like. It can be changed and set to an appropriate value, and the PM deposition amount estimation accuracy can be improved.
尚、上記実施例では、PM堆積量と排出ガス流量と排気圧と排出ガス温度とアッシュ堆積量の全てに応じて、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を変更するようにしたが、これに限定されず、PM堆積量と排出ガス流量と排気圧と排出ガス温度とアッシュ堆積量のちの一つ又は二つ以上に応じて、PM堆積量の推定に用いるPM捕集率を変更するようにしても良い。 In the above embodiment, the PM collection rate used for estimating the PM deposition amount is changed according to all of the PM deposition amount, the exhaust gas flow rate, the exhaust pressure, the exhaust gas temperature, and the ash deposition amount. However, the present invention is not limited to this, and the PM collection rate used for estimating the PM deposition amount is changed according to one or more of the PM deposition amount, the exhaust gas flow rate, the exhaust pressure, the exhaust gas temperature, and the ash deposition amount. You may do it.
また、上記実施例では、一部のセルの入口側が閉鎖されて全てのセルの出口側が開放された構造の片栓フィルタを備えたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、一部のセルの入口側が閉鎖されて残りのセル(入口側が開放されたセル)のうち一部のセルの出口側が閉鎖された構造の片栓フィルタを備えたシステムに本発明を適用しても良い。或は、一部のセルの出口側が閉鎖されて全てのセルの入口側が開放された構造の片栓フィルタや、一部のセルの出口側が閉鎖されて残りのセル(出口側が開放されたセル)のうち一部のセルの入口側が閉鎖された構造の片栓フィルタを備えたシステムに本発明を適用しても良い。要は、一部のセルの入口側と出口側が両方とも開放された構造の片栓フィルタを備えたシステムであれば、本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a system including a single plug filter having a structure in which the inlet sides of some cells are closed and the outlet sides of all cells are opened. However, the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to a system including a single plug filter having a structure in which the inlet side of some cells is closed and the outlet side of some of the remaining cells (cells whose inlet side is opened) is closed. . Alternatively, a single plug filter having a structure in which the outlet side of some cells is closed and the inlet side of all cells is opened, or the remaining cells (cells in which the outlet side is opened) with the outlet side of some cells closed The present invention may be applied to a system including a single-ended filter having a structure in which the inlet side of some of the cells is closed. In short, the present invention can be applied to any system provided with a single plug filter having a structure in which both the inlet side and the outlet side of some cells are open.
また、上記実施例では、筒内噴射式ガソリンエンジンを搭載したシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、片栓フィルタを備えたシステムであれば、ディーゼルエンジンや吸気ポート噴射式ガソリンエンジンを搭載したシステムであっても、本発明を適用して実施できる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a system equipped with an in-cylinder injection gasoline engine. However, the present invention is not limited to this, and a diesel engine or an intake port injection gasoline may be used as long as the system includes a single plug filter. Even a system equipped with an engine can be implemented by applying the present invention.
11…エンジン(内燃機関)、30…ECU(推定手段)、31…片栓フィルタ、32…PMセンサ、33…セル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記片栓フィルタ(31)を通過した排出ガス中のPM量を検出するPMセンサ(32)と、
前記PMセンサ(32)で検出したPM量と前記片栓フィルタ(31)のPM捕集率とに基づいて前記片栓フィルタ(31)のPM堆積量を推定する推定手段(30)と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A filter that collects particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) in the exhaust gas of the internal combustion engine (11), and is a part of a plurality of cells (33) provided in the filter. A structure having at least one cell in which the inlet side is closed and the outlet side is opened among the remaining cells, or at least one cell in which the outlet side of some of the cells is closed and the inlet side is opened A single-ended filter (31) having a structure comprising:
A PM sensor (32) for detecting the amount of PM in the exhaust gas that has passed through the single plug filter (31);
Estimating means (30) for estimating the amount of PM deposited on the single plug filter (31) based on the amount of PM detected by the PM sensor (32) and the PM collection rate of the single plug filter (31). A control device for an internal combustion engine.
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