JP3991710B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する技術に関し、特に、排気中に含まれる微粒子を捕集する機構を備えた排気浄化技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、排気エミッションの向上が要求されており、特に軽油を燃料とする圧縮着火式のディーゼル機関では、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等に加え、排気中に含まれる煤やSOF(Soluble Organic Fraction)等の微粒子(PM:Particulate Matter)を浄化もしくは除去することが要求されている。
【0003】
このため、ディーゼル機関では、断面積が非常に小さい細孔を多数備えた多孔質の基材からなるパティキュレートフィルタを排気通路に配置し、そのパティキュレートフィルタの細孔に排気を流すことにより、排気中のPMを捕集する方法が知られている。
【0004】
一方、パティキュレートフィルタのPM捕集量が過剰に増加すると、パティキュレートにおける排気抵抗が高くなり、それに応じて内燃機関に作用する背圧が過剰に高くなる虞があるため、パティキュレートフィルに捕集されたPMを適当な時期に浄化してパティキュレートフィルタのPM捕集能力を再生させる必要がある。
【0005】
このような要求に対し、従来では、特開2001−158230号公報に記載されているような「内燃機関の排気浄化装置」等が提案されている。この公報に記載されている内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関が所定の運転状態にあり、且つ、パティキュレートフィルタに詰まりが発生していない時の吸入空気量を予め実験的に求めておくとともにその吸入空気量を判定基準値として記憶しておき、パティキュレートフィルタの使用過程において内燃機関が所定運転状態にあるときの吸入空気量と前記判定基準値とを比較することにより、パティキュレートフィルタのPM捕集状態を判定しようとするものである。
【0006】
この内燃機関の排気浄化装置は、パティキュレートフィルタにPMが捕集されると、パティキュレートフィルタによる排気の圧力損失が増加するため、内燃機関に作用する背圧が上昇し、以て内燃機関の吸入空気量が減少するという知見に基づくものである。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、可変ノズル式遠心過給器を備えた内燃機関では、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度に応じて吸気の過給圧や排気の背圧が変化するため、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度に応じて内燃機関の吸入空気量も変化することになる。
【0007】
従って、可変ノズル式遠心過給器を備えた内燃機関に前述した従来の技術が適用された場合には、パティキュレートフィルタのPM捕集量のみならず可変ノズル式遠心過給器のノズル開度によっても内燃機関の吸入空気量が変化することになるため、パティキュレートフィルタのPM捕集量と内燃機関の吸入空気量との相関関係が成立し難くなり、PM捕集量の判定精度が低下する虞がある。
【0008】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、排気中の微粒子を捕集する捕集機構と可変ノズル式遠心過給器とを備えた内燃機関において、捕集機構の微粒子捕集量を精度良く判定することができる技術を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の吸気通路及び排気通路に設けられた可変ノズル式遠心過給器と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気中に含まれる微粒子を捕集する捕集機構と、
前記内燃機関が減速運転状態にあるときに前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を全開に制御する制御手段と、
前記内燃機関が減速運転状態にあり且つ前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全開である時の前記内燃機関の吸入空気量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された吸入空気量をパラメータとして前記捕集機構の微粒子捕集量を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴としている。
この発明は、排気中の微粒子を捕集する捕集機構と可変ノズル式遠心過給器とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が内燃機関の運転状態に影響し難い減速運転時に該可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を全開とした上で、内燃機関の吸入空気量をパラメータとした微粒子捕集量の判定を行うことを最大の特徴としている。
【0010】
かかる内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関が減速運転状態にある時に可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全開に制御され、その際の内燃機関の吸入空気量をパラメータとして捕集機構の微粒子捕集量が判定されることになる。
【0011】
捕集機構の微粒子捕集量を判定する際の可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全開に固定されると、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度に起因した不用意な吸入空気量の変化が防止される。この結果、捕集機構の微粒子捕集量を判定する際に検出される吸入空気量は、捕集機構の微粒子捕集量と相関のある量となる。
【0012】
従って、内燃機関が減速運転状態にあり且つ可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全開であるときの吸入空気量をパラメータとして微粒子捕集量が判定される場合には判定精度の低下が防止されることとなる。
【0013】
また、本発明を適用する内燃機関の吸気通路に吸気絞り弁が設けられている場合は、内燃機関が減速運転状態にあるときに可変ノズル式遠心過給器のノズル開度及び吸気絞り弁の開度を全開とすることにより、吸入空気量と微粒子捕集量との相関関係を成立させるようにしてもよい。
【0014】
また、本発明を適用する内燃機関の吸気通路及び排気通路にEGR通路とEGR弁が設けられている場合には、内燃機関が減速運転状態にあるときに可変ノズル式遠心過給器のノズル開度及びEGR弁の開度を全開とすることにより、吸入空気量と微粒子捕集量との相関関係を成立させるようにしてもよい。
【0015】
また、本発明を適用する内燃機関が吸気絞り弁、EGR通路、及びEGR弁を備えている場合には、内燃機関が減速運転状態にあるときに可変ノズル式遠心過給器のノズル開度と吸気絞り弁の開度とEGR弁の開度を全開とすることにより、吸入空気量と微粒子捕集量との相関関係を成立させるようにしてもよい。
【0016】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、検出手段により検出された吸入空気量が所定量を下回った場合に捕集機構に詰まりが発生していると判定する判定手段を更に備えるようにしてもよい。
【0017】
尚、捕集機構の微粒子捕集量を判定する場合に、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を全閉に制御する方法も考えられる。
【0018】
しかしながら、通常の内燃機関では、可変ノズル式遠心過給器が捕集機構より上流の排気通路に配置されるため、そのような状況下でノズル開度が全閉にされると可変ノズル式遠心過給器より上流の排気圧力が上昇する一方で可変ノズル式遠心過給器より下流の排気圧力が低下する。すなわち、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全閉にされると、捕集機構に流入する排気の圧力が低下することになる。
【0019】
ここで、捕集機構に微粒子が捕集されると、排気が捕集機構を通過する際の抵抗が高くなるため、捕集機構に起因した排気の圧力損失及び背圧が増加し、それに応じて内燃機関の吸入空気量が減少することになるが、その際の圧力損失及び背圧の増加は捕集機構に流入する排気の圧力が高くなるほど顕著となる。
【0020】
従って、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全閉されることによって捕集機構に流入する排気の圧力が低下すると、排気の圧力損失及び背圧の増加が発生し難くなるとともに吸入空気量の減少量も少なくなり易い。
【0021】
更に、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が吸入空気量に与える影響は開き側に対して閉じ側の方が大きいため、全閉制御された時の実際のノズル開度が煤の堆積等によって毎回僅かに異なるような事態が発生した場合には、微粒子捕集量と吸入空気量との相関関係が成立し難くい。
【0022】
これらの事情を考慮すると、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全閉制御された際の吸入空気量をパラメータとして微粒子捕集量を判定する方法は適当ではないと言える。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【0024】
図1は、本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【0025】
図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する圧縮着火式のディーゼル機関である。この内燃機関1には、各気筒2の燃焼室内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁3と、該内燃機関1の機関出力軸たるクランクシャフトが所定の角度(例えば、15°)回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ4と、該内燃機関1の図示しないウォータージャケットを流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ5とが取り付けられている。
【0026】
前記した燃料噴射弁3は、燃料パイプ6を介して蓄圧室(コモンレール)7と接続されている。前記コモンレール7は、燃料タンク8に取り付けられた燃料ポンプ9と燃料パイプ10を介して接続されるとともに、リターンパイプ11を介して燃料タンク8と接続されている。
【0027】
前記コモンレール7におけるリターンパイプ11の接続部位には、該コモンレール7内の燃料圧力が予め設定された最大圧力より低いときは閉弁してコモンレール7とリターンパイプ11との導通を遮断し、コモンレール7内の燃料圧力が前記最大圧力以上となったときは開弁してコモンレール7とリターンパイプ11との導通を許容する圧力調整弁12が設けられている。
【0028】
前記コモンレール7には、該コモンレール7内の燃料圧力に応じた電気信号を出力する燃料圧センサ13が取り付けられている。
【0029】
このように構成された燃料系では、燃料ポンプ9が燃料タンク8内に貯蔵された燃料を汲み上げ、汲み上げた燃料を燃料パイプ10を介して前記コモンレール7へ圧送する。その際、燃料ポンプ9の燃料吐出量は、前記した燃料圧センサ13の出力信号値に基づいてフィードバック制御される。
【0030】
燃料ポンプ9からコモンレール7へ供給された燃料は、該燃料の圧力が所望の目標圧力に達するまで蓄圧される。コモンレール7において目標圧力まで蓄圧された燃料は、燃料パイプ6を介して各気筒2の燃料噴射弁3へ分配される。各燃料噴射弁3は、駆動電流が印加されたときに開弁して、前記コモンレール7から供給された目標圧力の燃料を各気筒2の燃焼室内へ噴射する。
【0031】
尚、前記した燃料系では、コモンレール7内の燃料圧力が最大圧力より高くなると、圧力調整弁12が開弁する。この場合、コモンレール7内に蓄えられた燃料の一部がリターンパイプ11を介して燃料タンク8へ戻され、コモンレール7内の燃料圧力が減圧されることになる。
【0032】
次に、内燃機関1には、4本の枝管が一本の集合管に合流するよう形成された吸気枝管14が連結されている。前記吸気枝管14の各枝管は、図示しない吸気ポートを介して各気筒2の燃焼室と連通している。前記吸気枝管14の集合管は、吸気管15と接続され、吸気管15は、エアクリーナボックス16と接続されている。
【0033】
前記吸気管15において前記エアクリーナボックス16の直下流の部位には、該吸気管15内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ17と、該吸気管15内を流れる吸気の温度に対応した電気信号を出力する吸気温度センサ18とが取り付けられている。
【0034】
前記吸気管15において前記エアフローメータ17より下流の部位には、内燃機関1から排出される排気の熱エネルギを駆動源として作動する可変ノズル式遠心過給器(可変ノズル式ターボチャージャ)19のコンプレッサハウジング19aが設けられている。
【0035】
前記吸気管15において前記コンプレッサハウジング19aより下流の部位には、前記コンプレッサハウジング19a内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ20が設けられている。
【0036】
前記吸気管15において前記インタークーラ20より下流の部位には、該吸気管15内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁21が設けられている。この吸気絞り弁21には、該吸気絞り弁21を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ21aと、前記吸気絞り弁21の開度に応じた電気信号を出力する吸気絞り弁開度センサ21bとが取り付けられている。
【0037】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス16に流入した吸気は、該エアクリーナボックス16内の図示しないエアフィルタによって吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管15を介して可変ノズル式遠心過給器19のコンプレッサハウジング19aに流入する。
【0038】
コンプレッサハウジング19aに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング19aに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング19a内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ20にて冷却される。
【0039】
インタークーラ20によって冷却された吸気は、必要に応じて吸気絞り弁21によって流量を調節されて吸気枝管14に導かれる。吸気枝管14に導かれた吸気は、該吸気枝管14の集合管から各枝管へ分配されて各気筒2の燃焼室へ導かれる。
【0040】
各気筒2の燃焼室へ分配された吸気は、図示しないピストンによって圧縮され、燃料噴射弁3から噴射された燃料を着火源として燃焼する。
【0041】
次に、内燃機関1には、4本の枝管が一本の集合管に合流するよう形成された排気枝管24が連結されている。前記排気枝管24の各枝管は、図示しない排気ポートを介して各気筒2の燃焼室と連通している。前記排気枝管24の集合管は、可変ノズル式遠心過給器19のタービンハウジング19bを介して排気管25aに接続されている。
【0042】
前記タービンハウジング19bには、前述したコンプレッサホイールと連結されたタービンホイールが回転自在に内装されており、そのタービンホイールが排気の圧力を受けて回転するようになっている。
【0043】
更に、前記したタービンハウジング19bには、該タービンハウジング19b内の排気通路(ノズル通路)の断面積を変化させるノズルベーンが内装されている。このノズルベーンは、VNT用アクチュエータ19cによって開閉駆動されるようになっている。
【0044】
前記したVNT用アクチュエータ19cによりノズルベーンの開度(以下、ノズル開度と称する)が小さくされると、前記ノズル通路の断面積が縮小されるため、ノズル通路を流れる排気の流速及び圧力が高められ、以てタービンホイールの回転速度及び回転トルクが高められる。
【0045】
一方、前記VNT用アクチュエータ19cによりノズル開度が大きくされると、前記ノズル通路の断面積が拡大されるため、ノズル通路を流れる排気の流速及び圧力が低められ、以てタービンホイールの回転速度及び回転トルクの過剰な増加が抑制される。
【0046】
従って、内燃機関1が低回転運転状態にあるとき、言い換えれば、内燃機関1から排出される排気の流速及び圧力が低くなるときには、ノズル開度を小さくすることによりタービンホイールの回転速度及び回転トルクを高め、以て吸気の過給圧を高めることが可能となる。
【0047】
また、内燃機関1が高回転運転状態にあるとき、言い換えれば、内燃機関1から排出される排気の流速及び圧力が高くなるときには、ノズル開度を大きくすることによりタービンホイールの回転速度及び回転トルクの過剰な増加を抑制し、以て吸気の過給圧の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
【0048】
前記排気枝管24において前記タービンハウジング19bの直上流に位置する部位と前記排気管25aにおいて前記タービンハウジング19bの直下流に位置する部位とは、前記タービンハウジング19bを迂回するタービンバイパス通路26によって接続されている。
【0049】
前記タービンバイパス通路26には、該タービンバイパス通路26を開閉する弁体27aと、弁体27aを開閉駆動するアクチュエータ27bとからなるウェストゲートバルブ27が取り付けられている。
【0050】
前記アクチュエータ27bは、コンプレッサハウジング19aの直下流に位置する吸気管15と作動圧通路28を介して接続されており、コンプレッサハウジング19a直下流の吸気管15内を流れる吸気の圧力、言い換えれば、コンプレッサハウジング19aにおいて圧縮された吸気の圧力(過給圧)を利用して前記弁体27aを開閉駆動する。
【0051】
具体的には、前記アクチュエータ27bは、吸気の過給圧が予め設定された所定圧力未満であるときは前記弁体27aを閉弁させ、吸気の過給圧が前記所定圧力以上となったときに前記弁体27aを開弁させる。
【0052】
前記弁体27aが開弁された場合には、排気枝管24を流れる排気の一部がタービンバイパス通路26を介して排気管25aへ流れるため、タービンハウジング19bに流入する排気の流量が減少し、タービンハウジング19b内でタービンホイールに印加される排気の圧力が低下する。この結果、タービンホイールからコンプレッサホイールへ伝達される回転エネルギが減少することになり、以て吸気の過給圧が前記した所定圧力以下に抑制されることとなる。
【0053】
次に、前記排気管25aは、排気中の有害ガス成分、特に煤等の微粒子(PM:Particulate Matter)を浄化する排気浄化機構29に接続されている。前記排気浄化機構29は排気管25bに接続され、排気管25bは下流にて図示しないマフラーに接続されている。以下では、排気浄化機構29より上流の排気管25aを上流側排気管25aと称し、排気浄化機構29より下流の排気管25bを下流側排気管25bと称するものとする。
【0054】
前記排気浄化機構29は、本発明に係る捕集機構の一実施態様であり、排気中に含まれるPMを捕集するDPF(Diesel Particulate Filter)や、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに白金(Pt)に代表される酸化触媒とカリウム(K)やセシウム(Cs)などに代表されるNOx吸蔵剤とが担持されたDPNR(Diesel Particulate NOx Reduction)触媒を例示することができる。尚、以下では、排気浄化機構29をパティキュレートフィルタ29と称するものとする。
【0055】
前記上流側排気管25aには、該上流側排気管25a内を流れる排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ30が取り付けられている。
【0056】
このように構成された排気系では、内燃機関1の各気筒2内で燃焼された混合気(既燃ガス)が各気筒2の排気ポートを介して排気枝管24へ排出され、次いで排気枝管24の各枝管から集合管を通って可変ノズル式遠心過給器19のタービンハウジング19b内に流入する。
【0057】
タービンハウジング19b内に流入した排気は、タービンホイールを回転させる。タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング19aのコンプレッサホイールへ伝達され、コンプレッサハウジング19aが吸気を圧縮するための駆動源として作用する。
【0058】
その際、コンプレッサハウジング19a内で圧縮された吸気の圧力(過給圧)が所定圧以上まで上昇すると、ウェストゲートバルブ27のアクチュエータ27bが弁体27aを開弁させるため、排気枝管24を流れる排気の一部がタービンバイパス通路26を介して上流側排気管25aへ流れ、過給圧の過剰な上昇が抑制される。
【0059】
前記タービンハウジング19bから排出された排気(及びタービンバイパス通路26を通過した排気)は、上流側排気管25aを介してパティキュレートフィルタ29に流入する。パティキュレートフィルタ29に流入した排気は、該排気に含まれる煤などの微粒子を浄化又は除去された後に下流側排気管25bへ排出され、下流側排気管25bを通って大気中に放出される。
【0060】
また、排気枝管24には、排気再循環通路(EGR通路)100が接続され、このEGR通路100は、前記吸気枝管14に接続されている。前記EGR通路100と前記吸気枝管14との接続部位には、前記吸気枝管14における前記EGR通路100の開口端を開閉するEGR弁101が設けられている。前記EGR弁101は、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて開度を変更することが可能となっている。
【0061】
前記EGR通路100の途中には、該EGR通路100内を流れる排気(以下、EGRガスと称する)を冷却するためのEGRクーラ103が設けられている。
【0062】
前記EGRクーラ103には、2本の配管104、105が接続され、これら2本の配管104、105は、内燃機関1の冷却水が持つ熱を大気中に放熱するためのラジエター106と接続されている。
【0063】
前記した2本の配管104、105のうちの一方の配管104は、前記ラジエター106において冷却された冷却水の一部を前記EGRクーラ103へ導くための配管であり、もう一方の配管105は、前記EGRクーラ103内を循環した後の冷却水を前記ラジエター106へ導くための配管である。尚、以下では、前記配管104を冷却水導入管104と称し、前記配管105を冷却水導出管105と称するものとする。
【0064】
前記冷却水導出管105の途中には、該冷却水導出管105内の流路を開閉する開閉弁107が設けられている。この開閉弁107は、駆動電力が印加されたときに開弁する電磁駆動弁などで構成されている。
【0065】
このように構成された排気再循環機構(EGR機構)では、EGR弁101が開弁されるとEGR通路100が導通状態となり、排気枝管24内を流れる排気の一部が前記EGR通路100を通って吸気枝管14へ導かれる。
【0066】
その際、開閉弁107が開弁状態にあると、ラジエター106と冷却水導入管104とEGRクーラ103と冷却水導出管105とを結ぶ循環経路が導通状態となり、ラジエター106で冷却された冷却水がEGRクーラ103を循環することになる。その結果、EGRクーラ103では、EGR通路100内を流れるEGRガスとEGRクーラ103内を循環する冷却水との間で熱交換が行われ、EGRガスが冷却される。
【0067】
EGR通路100を介して排気枝管24から吸気枝管14へ還流されたEGRガスは、吸気枝管14の上流から流れてきた吸気と混ざり合いつつ各気筒2の燃焼室へ導かれ、前記燃料噴射弁3から噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【0068】
その際、EGRガスには、水(H2O)や二酸化炭素(CO2)などの不活性ガス成分が含まれているため、そのようなEGRガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物(NOx)の発生量が抑制される。
【0069】
更に、EGRクーラ103においてEGRガスが冷却された場合は、EGRガス自体の温度が低下するとともにEGRガスの体積が縮小されるため、EGRガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される吸気の量(吸気の体積)が不要に減少することもなくなる。
【0070】
このように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)31が併設されている。このECU31は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御する算術論理演算回路である。
【0071】
前記ECU31には、クランクポジションセンサ4、水温センサ5、燃料圧センサ13、エアフローメータ17、吸気温度センサ18、吸気絞り弁開度センサ21b、排気温度センサ30に加えて、車両の室内に設けられたアクセルペダル32の操作量(アクセル開度)に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ33等が電気的に接続され、上記した各センサの出力信号がECU31に入力されるようになっている。
【0072】
一方、ECU31には、燃料噴射弁3、燃料ポンプ9、VNT用アクチュエータ19c、吸気絞り用アクチュエータ21a、EGR弁101、開閉弁107等が電気的に接続され、上記した各部がECU31によって制御されるようになっている。
【0073】
ここで、ECU31は、図2に示すように、双方向性バス40によって相互に接続された、CPU41と、ROM42と、RAM43と、バックアップRAM44と、入力ポート45と、出力ポート46とを備えるとともに、前記入力ポート45に接続されたA/Dコンバータ(A/D)47を備えている。
【0074】
前記入力ポート45は、クランクポジションセンサ4のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号を双方向性バス40を介してCPU41やRAM43へ送信する。
【0075】
前記入力ポート45は、水温センサ5、燃料圧センサ13、エアフローメータ17、吸気温度センサ18、吸気絞り弁開度センサ21b、排気温度センサ30、アクセルポジションセンサ33等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号をA/D47を介して入力し、それらの出力信号を双方向性バス40を介してCPU41やRAM43へ送信する。
【0076】
前記出力ポート46は、燃料噴射弁3、燃料ポンプ9、VNT用アクチュエータ19c、吸気絞り用アクチュエータ21a、EGR弁101、開閉弁107等と図示しない駆動回路を介して電気的に接続され、CPU41から出力される制御信号を前記した各部へ送信する。
【0077】
前記ROM42は、燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り制御ルーチン、EGR制御ルーチン、VNT制御ルーチンなどの各種アプリケーションプログラムを記憶するとともに、種々の制御マップを記憶している。
【0078】
前記RAM43は、各センサからの出力信号やCPU41の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ4がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ4がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【0079】
前記バックアップRAM44は、内燃機関1の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【0080】
前記CPU41は、前記ROM42に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、燃料噴射制御、吸気絞り制御、VNT制御、EGR制御などの周知の制御に加え、本発明の要旨となるパティキュレートフィルタ29のPM捕集量判定制御を実行する。
【0081】
以下、本実施の形態におけるPM捕集量判定制御について述べる。
【0082】
パティキュレートフィルタ29にPMが捕集されるとパティキュレートフィルタ29内の排気通路が狭められるため、図3に示されるように、パティキュレートフィルタ29のPM捕集量が増加するほどパティキュレートフィルタ29内の排気抵抗が高くなる。
【0083】
このようにPM捕集量の増加によりパティキュレートフィルタ29内の排気抵抗が高くなると、内燃機関1に作用する背圧が上昇するため、それに応じて内燃機関1の吸入空気量が減少することになる。
【0084】
従って、内燃機関1が同一の運転状態となる状況下では、図4に示されるように、パティキュレートフィルタ29のPM捕集量が増加するほど内燃機関1の吸入空気量が減少することになる。
【0085】
この結果、内燃機関1の吸入空気量(エアフローメータ17の出力信号)をパラメータとしてパティキュレートフィルタ29のPM捕集量を推定することが可能となる。
【0086】
ところで、内燃機関1の吸入空気量は、パティキュレートフィルタ29のPM捕集量のみならず、吸気絞り弁21の開度やEGR弁101の開度に応じても変化するため、パティキュレートフィルタ29のPM捕集量を推定する際には、吸気絞り弁21の開度及びEGR弁101の開度を全開に固定することが好ましい。
【0087】
更に、内燃機関1の吸入空気量は、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度によっても変化する。これは、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度に応じて吸気の過給圧が変化するとともに内燃機関1に作用する背圧が変化するからである。
【0088】
これに対し、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度を全閉あるいは全開に固定した上でパティキュレートフィルタ29のPM捕集量を推定する方法が考えられる。
【0089】
ところで、本実施の形態では、可変ノズル式遠心過給器19がパティキュレートフィルタ29より上流に配置されるため、そのような状況下で可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度が全閉にされると、可変ノズル式遠心過給器19より上流の排気圧力が上昇する一方で可変ノズル式遠心過給器19より下流の排気圧力が低下する。すなわち、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度が全閉にされると、パティキュレートフィルタ29に流入する排気の圧力が低下することになる。
【0090】
ここで、パティキュレートフィルタ29のPM捕集量に起因した背圧の上昇は、パティキュレートフィルタ29に流入する排気の圧力が高くなるほど顕著に現れる。
【0091】
従って、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度が全閉されることによってパティキュレートフィルタ29に流入する排気の圧力が低下すると、背圧が上昇し難くなるとともに吸入空気量の減少量も少なくなり易い。
【0092】
更に、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度が吸入空気量に与える影響は開き側に対して閉じ側の方が大きいため、全閉制御された時の実際のノズル開度が煤の堆積等によって毎回異なるような事態が発生した場合には、PM捕集量と吸入空気量との相関関係が成立し難くい。
【0093】
これらの事情を考慮すると、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度が全閉制御された際の吸入空気量をパラメータとしてパティキュレートフィルタ29のPM捕集量を推定する方法は適当ではないと言える。
【0094】
そこで、本実施の形態に係るPM捕集量判定制御では、CPU41は、吸気絞り弁21の開度、EGR弁101の開度、及び可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度を全開に制御した上で、エアフローメータ17の出力信号をパラメータとしたPM捕集量の推定を行うようにした。
【0095】
但し、内燃機関1が通常の運転状態にあるときに、吸気絞り弁21の開度、EGR弁101の開度、及び可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度が全開にされると、内燃機関1の運転状態及びトルクが不用意に変化してドライバビリティの低下を招くことになるため、本実施の形態では、内燃機関1が減速運転状態にあることを条件に吸気絞り弁21の開度、EGR弁101の開度、及び可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度を全開に制御してPM捕集量の推定を行うものとする。
【0096】
以下、本実施の形態に係るPM捕集量判定制御について図5に沿って具体的に説明する。
【0097】
図5は、PM捕集量判定制御ルーチンを示すフローチャート図である。このPM捕集量判定制御ルーチンは、CPU41によって所定時間毎(例えば、クランクポジションセンサ4がパルス信号を出力する度)に繰り返し実行されるルーチンである。
【0098】
PM捕集量判定制御ルーチンでは、CPU41は、先ずS501において、RAM43から機関回転数:Ne、エアフローメータ17の出力信号値(吸入空気量):Gn、燃料噴射量:Q、アクセルポジションセンサ33の出力信号値(アクセル開度):Accpを読み込む。
【0099】
S502では、CPU41は、前記S501で読み込まれた機関回転数:Ne、燃料噴射量:Q、及びアクセル開度:Accpをパラメータとして、内燃機関1が減速運転状態にあるか否かを判別する。例えば、CPU41は、機関回転数:Neが所定回転数以上であり、燃料噴射量:Qが“0”であり、更にアクセル開度:Accpが全閉であることを条件に内燃機関1が減速運転状態にあると判定する。
【0100】
前記S502において内燃機関1が減速運転状態にないと判定された場合は、CPU41は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0101】
一方、前記S502において内燃機関1が減速運転状態にあると判定された場合は、CPU41は、S503へ進む。S503では、CPU41は、吸気絞り弁21、EGR弁101、及び可変ノズル式遠心過給器19のノズルベーンを全開とすべく吸気絞り用アクチュエータ21a、EGR弁101、及びVNT用アクチュエータ19cを制御する。
【0102】
S504では、CPU41は、現時点における最新の機関回転数:Neとエアフローメータ17の出力信号値(実吸入空気量):実GnとをRAM43から読み込む。
【0103】
S505では、予めROM42に記憶されている基準吸入空気量制御マップへアクセスし、前記S504で読み込まれた機関回転数:Neに対応した基準吸入空気量:Gnbaseを算出する。
【0104】
前記した基準吸入空気量制御マップは、パティキュレートフィルタ29にPMが捕集されておらず、内燃機関1が減速運転状態にあり、吸気絞り弁21が全開であり、EGR弁101が全開であり、更に可変ノズル式遠心過給器19のノズルベーンが全開である条件下における機関回転数と吸入空気量(基準吸入空気量)との関係を示すマップである。
【0105】
S506では、CPU41は、前記S505で算出された基準吸入空気量:Gnbaseから前記S504で読み込まれた実吸入空気量:実Gnを減算して差分:△Gnを算出する。
【0106】
S507では、CPU41は、前記差分:△Gnをパティキュレートフィルタ29のPM捕集量:PMに換算する。その際、差分:△GnとPM捕集量:PMとの関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化してROM42に記憶しておくようにしてもよい。
【0107】
S508では、CPU41は、前記S507で算出されたPM捕集量:PMが予め設定されているPM捕集量の上限値(PM捕集量上限値):PMmax以上であるか否かを判別する。
【0108】
S508において前記PM捕集量:PMがPM捕集量上限値:PMmax未満であると判定された場合は、CPU41は、パティキュレートフィルタ29のPM捕集能力を再生させる必要がないとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0109】
一方、前記S508において前記PM捕集量:PMがPM捕集量上限値:PMmax以上であると判定された場合は、CPU41は、パティキュレートフィルタ29のPM捕集能力を再生させる必要があるとみなし、S509においてPM再生処理を実行する。
【0110】
PM再生処理では、CPU41は、例えば、PMが燃焼し得る温度域まで排気温度を高めるべく排気昇温制御を実行する。排気昇温制御の実行方法としては、通常の燃料噴射(主燃料噴射)に加えて各気筒2の膨張行程時に追加の燃料噴射(膨張行程噴射)を行う方法、主燃料噴射に加えて各気筒2の排気行程時に追加の燃料噴射(排気行程噴射)を行うことで未燃の燃料をパティキュレートフィルタ29へ供給して燃焼させる方法などを例示することができる。
【0111】
このようにしてPM再生処理が実行されると、パティキュレートフィルタ29に捕集されていたPMが燃焼してパティキュレートフィルタ29から除去され、以てパティキュレートフィルタ29のPM捕集能力が再生される。
【0112】
このようにCPU41がPM捕集量判定制御を実行すると、吸気絞り弁21、EGR弁101、及び可変ノズル式遠心過給器19のノズルベーンが全開である時の吸入空気量をパラメータとしてパティキュレートフィルタ29のPM捕集量が判定されることになるため、可変ノズル式遠心過給器19のノズル開度に起因した不用意な吸入空気量の変化が防止されることになる。その結果、パティキュレートフィルタ29のPM捕集量を判定する際に検出される吸入空気量がパティキュレートフィルタ29のPM捕集量と相関のある量となり、以て、パティキュレートフィルタ29のPM捕集量が精度良く判定されるようになる。
【0113】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、排気中の微粒子を捕集する捕集機構と可変ノズル式遠心過給器とを備えた内燃機関において、内燃機関の吸入空気量をパラメータとして捕集機構の微粒子捕集量を精度良く推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態に係る排気浄化装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図2】 ECUの内部構成を示すブロック図
【図3】 パティキュレートフィルタ内の排気抵抗とPM捕集量との関係を示す図
【図4】 パティキュレートフィルタのPM捕集量と内燃機関の吸入空気量との関係を示す図
【図5】 PM捕集量判定制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
1・・・・内燃機関
17・・・エアフローメータ
19・・・可変ノズル式遠心過給器
19a・・コンプレッサハウジング
19b・・タービンハウジング
19c・・VNT用アクチュエータ
21・・・吸気絞り弁
29・・・パティキュレートフィルタ(捕集機構)
31・・・ECU
41・・・CPU
101・・EGR弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, and particularly to an exhaust gas purification technology provided with a mechanism for collecting particulates contained in the exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
In recent years, internal combustion engines mounted on automobiles and the like have been required to improve exhaust emission. In particular, in compression ignition type diesel engines using light oil as fuel, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen In addition to oxides (NOx) and the like, it is required to purify or remove particulates (PM) such as soot and SOF (Soluble Organic Fraction) contained in exhaust gas.
[0003]
For this reason, in a diesel engine, by disposing a particulate filter made of a porous base material having a large number of pores having a very small cross-sectional area in the exhaust passage, and flowing exhaust gas through the pores of the particulate filter, A method for collecting PM in exhaust gas is known.
[0004]
On the other hand, if the amount of PM trapped by the particulate filter increases excessively, the exhaust resistance at the particulate increases, and the back pressure acting on the internal combustion engine may increase accordingly. It is necessary to regenerate the PM collection ability of the particulate filter by purifying the collected PM at an appropriate time.
[0005]
In response to such a demand, conventionally, an “exhaust gas purification device for an internal combustion engine” as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-158230 has been proposed. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in this publication obtains experimentally in advance an intake air amount when the internal combustion engine is in a predetermined operating state and the particulate filter is not clogged. In addition, the intake air amount is stored as a judgment reference value, and the particulate filter is compared by comparing the intake air amount when the internal combustion engine is in a predetermined operation state with the judgment reference value in the process of using the particulate filter. It is intended to determine the PM collection state.
[0006]
In this exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when PM is collected in the particulate filter, the pressure loss of the exhaust gas due to the particulate filter increases, so the back pressure acting on the internal combustion engine rises, and thus the internal combustion engine This is based on the knowledge that the amount of intake air decreases.
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in an internal combustion engine equipped with a variable nozzle centrifugal supercharger, the intake supercharging pressure and the exhaust back pressure change according to the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger. The intake air amount of the internal combustion engine also changes according to the nozzle opening of the feeder.
[0007]
Therefore, when the above-described conventional technology is applied to an internal combustion engine equipped with a variable nozzle centrifugal supercharger, not only the amount of PM collected by the particulate filter but also the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger. As a result, the intake air amount of the internal combustion engine also changes, making it difficult to establish a correlation between the PM trapped amount of the particulate filter and the intake air amount of the internal combustion engine, thereby reducing the accuracy of determining the PM trap amount. There is a risk of doing.
[0008]
The present invention has been made in view of the above situation, and in an internal combustion engine including a collection mechanism for collecting fine particles in exhaust gas and a variable nozzle centrifugal supercharger, the fine particles of the collection mechanism. It aims at providing the technique which can determine the amount of collections accurately.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems.
That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is
A variable nozzle centrifugal supercharger provided in an intake passage and an exhaust passage of an internal combustion engine;
A collection mechanism provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulates contained in the exhaust;
Control means for fully opening the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger when the internal combustion engine is in a deceleration operation state;
Detecting means for detecting an intake air amount of the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a decelerating operation state and a nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger is fully open;
Estimating means for estimating the amount of particulate collection of the collection mechanism using the amount of intake air detected by the detection means as a parameter;
It is characterized by having.
The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a collection mechanism for collecting particulates in exhaust gas and a variable nozzle centrifugal supercharger, wherein the nozzle opening degree of the variable nozzle centrifugal supercharger is that of the internal combustion engine. The maximum amount of particulate trapping is determined using the intake air amount of the internal combustion engine as a parameter after fully opening the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger during deceleration operation that does not affect the operating state. It is a feature.
[0010]
In such an exhaust purification device for an internal combustion engine, when the internal combustion engine is in a decelerating operation state, the nozzle opening degree of the variable nozzle centrifugal supercharger is controlled to be fully open, and the intake mechanism of the internal combustion engine at that time is used as a parameter for the collection mechanism The amount of collected fine particles will be determined.
[0011]
Inadvertent suction due to the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger when the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger is fixed fully open when determining the amount of particulates collected by the collection mechanism Changes in the air volume are prevented. As a result, the amount of intake air detected when determining the amount of collected particulates by the collection mechanism is an amount correlated with the amount of particulates collected by the collection mechanism.
[0012]
Therefore, when the particulate collection amount is determined using the intake air amount as a parameter when the internal combustion engine is in a decelerating operation state and the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal turbocharger is fully open, the determination accuracy decreases. Will be prevented.
[0013]
Further, when the intake throttle valve is provided in the intake passage of the internal combustion engine to which the present invention is applied, when the internal combustion engine is in a deceleration operation state, the nozzle opening of the variable nozzle type centrifugal supercharger and the intake throttle valve By making the opening degree fully open, the correlation between the intake air amount and the particulate collection amount may be established.
[0014]
Further, when the EGR passage and the EGR valve are provided in the intake passage and the exhaust passage of the internal combustion engine to which the present invention is applied, the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger is performed when the internal combustion engine is in a deceleration operation state. The correlation between the intake air amount and the particulate collection amount may be established by fully opening the degree and the opening degree of the EGR valve.
[0015]
When the internal combustion engine to which the present invention is applied includes an intake throttle valve, an EGR passage, and an EGR valve, when the internal combustion engine is in a deceleration operation state, By fully opening the opening of the intake throttle valve and the opening of the EGR valve, the correlation between the intake air amount and the particulate collection amount may be established.
[0016]
In addition, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention further includes a determination unit that determines that the clogging mechanism is clogged when the intake air amount detected by the detection unit falls below a predetermined amount. It may be.
[0017]
In addition, when determining the particulate collection amount of a collection mechanism, the method of controlling the nozzle opening degree of a variable nozzle type centrifugal supercharger to full closure is also considered.
[0018]
However, in a normal internal combustion engine, the variable nozzle centrifugal supercharger is disposed in the exhaust passage upstream of the collection mechanism. Therefore, if the nozzle opening is fully closed under such circumstances, the variable nozzle centrifugal While the exhaust pressure upstream from the supercharger increases, the exhaust pressure downstream from the variable nozzle centrifugal supercharger decreases. That is, if the nozzle opening degree of the variable nozzle centrifugal supercharger is fully closed, the pressure of the exhaust gas flowing into the collection mechanism is reduced.
[0019]
Here, when fine particles are collected in the collection mechanism, the resistance when the exhaust passes through the collection mechanism becomes high, so the pressure loss and back pressure of the exhaust caused by the collection mechanism increase, and accordingly As a result, the amount of intake air of the internal combustion engine decreases, but the increase in pressure loss and back pressure at that time increases as the pressure of the exhaust gas flowing into the collection mechanism increases.
[0020]
Therefore, when the pressure of the exhaust gas flowing into the collection mechanism is reduced by fully closing the nozzle opening degree of the variable nozzle centrifugal supercharger, the pressure loss of the exhaust gas and the increase of the back pressure are less likely to occur and the intake air The amount of decrease tends to be small.
[0021]
Furthermore, the influence of the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger on the intake air volume is greater on the closing side than on the opening side, so the actual nozzle opening when fully closed is controlled. When a situation that slightly differs each time occurs due to, for example, it is difficult to establish a correlation between the amount of collected particulate matter and the amount of intake air.
[0022]
Considering these circumstances, it can be said that a method for determining the amount of collected particulates using the intake air amount when the nozzle opening degree of the variable nozzle centrifugal supercharger is fully closed as a parameter is not appropriate.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied and its intake and exhaust system.
[0025]
An
[0026]
The
[0027]
When the fuel pressure in the common rail 7 is lower than a preset maximum pressure, the common rail 7 is closed at the connecting portion of the return pipe 11 to cut off the conduction between the common rail 7 and the return pipe 11. When the internal fuel pressure becomes equal to or higher than the maximum pressure, there is provided a pressure regulating valve 12 that opens and allows the common rail 7 and the return pipe 11 to conduct.
[0028]
A
[0029]
In the fuel system configured as described above, the
[0030]
The fuel supplied from the
[0031]
In the fuel system described above, when the fuel pressure in the common rail 7 becomes higher than the maximum pressure, the pressure adjustment valve 12 is opened. In this case, a part of the fuel stored in the common rail 7 is returned to the
[0032]
Next, an
[0033]
An air flow meter 17 that outputs an electric signal corresponding to the mass of the intake air flowing in the
[0034]
A compressor of a variable nozzle type centrifugal supercharger (variable nozzle type turbocharger) 19 that operates by using the thermal energy of the exhaust gas discharged from the
[0035]
An
[0036]
An
[0037]
In the intake system configured as described above, the intake air flowing into the
[0038]
The intake air flowing into the
[0039]
The intake air cooled by the
[0040]
The intake air distributed to the combustion chamber of each
[0041]
Next, an
[0042]
In the
[0043]
Further, the
[0044]
When the nozzle vane opening (hereinafter referred to as nozzle opening) is reduced by the
[0045]
On the other hand, when the nozzle opening is increased by the
[0046]
Therefore, when the
[0047]
Further, when the
[0048]
A portion of the
[0049]
A
[0050]
The actuator 27b is connected to the
[0051]
Specifically, the actuator 27b closes the valve body 27a when the intake supercharging pressure is less than a predetermined pressure set in advance, and the intake supercharging pressure becomes equal to or higher than the predetermined pressure. The valve element 27a is opened.
[0052]
When the valve body 27a is opened, a part of the exhaust gas flowing through the
[0053]
Next, the
[0054]
The
[0055]
An
[0056]
In the exhaust system configured as described above, the air-fuel mixture (burned gas) combusted in each
[0057]
The exhaust gas flowing into the
[0058]
At that time, when the pressure (supercharging pressure) of the intake air compressed in the
[0059]
Exhaust gas discharged from the
[0060]
Further, an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 100 is connected to the
[0061]
In the middle of the
[0062]
Two
[0063]
One of the two
[0064]
In the middle of the cooling
[0065]
In the exhaust gas recirculation mechanism (EGR mechanism) configured as described above, when the
[0066]
At this time, if the on-off
[0067]
The EGR gas recirculated from the
[0068]
At that time, EGR gas contains water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) And the like, if such an EGR gas is contained in the air-fuel mixture, the combustion temperature of the air-fuel mixture is lowered, and thus nitrogen oxides (NO) x ) Is suppressed.
[0069]
Further, when the EGR gas is cooled in the
[0070]
The
[0071]
In addition to the crank
[0072]
On the other hand, the
[0073]
Here, as shown in FIG. 2, the
[0074]
The
[0075]
The
[0076]
The
[0077]
The
[0078]
The
[0079]
The
[0080]
The
[0081]
Hereinafter, PM collection amount determination control in the present embodiment will be described.
[0082]
When PM is collected by the
[0083]
Thus, when the exhaust resistance in the
[0084]
Therefore, under the situation where the
[0085]
As a result, it is possible to estimate the amount of PM trapped by the
[0086]
By the way, the intake air amount of the
[0087]
Further, the intake air amount of the
[0088]
On the other hand, a method of estimating the PM collection amount of the
[0089]
By the way, in this embodiment, since the variable nozzle
[0090]
Here, the increase in the back pressure caused by the amount of PM collected by the
[0091]
Therefore, when the pressure of the exhaust gas flowing into the
[0092]
Furthermore, since the influence of the nozzle opening of the variable nozzle
[0093]
Considering these circumstances, a method for estimating the amount of PM trapped by the
[0094]
Therefore, in the PM collection amount determination control according to the present embodiment, the
[0095]
However, when the
[0096]
Hereinafter, PM collection amount determination control according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.
[0097]
FIG. 5 is a flowchart showing a PM collection amount determination control routine. This PM collection amount determination control routine is a routine that is repeatedly executed by the
[0098]
In the PM collection amount determination control routine, first, in step S <b> 501, the
[0099]
In S502, the
[0100]
When it is determined in S502 that the
[0101]
On the other hand, if it is determined in S502 that the
[0102]
In S <b> 504, the
[0103]
In S505, a reference intake air amount control map stored in advance in the
[0104]
In the reference intake air amount control map described above, PM is not collected in the
[0105]
In S506, the
[0106]
In S <b> 507, the
[0107]
In S508, the
[0108]
When it is determined in S508 that the PM collection amount: PM is less than the PM collection amount upper limit value: PMmax, the
[0109]
On the other hand, when it is determined in S508 that the PM collection amount: PM is equal to or greater than the PM collection amount upper limit value: PMmax, the
[0110]
In the PM regeneration process, for example, the
[0111]
When the PM regeneration process is executed in this manner, the PM collected by the
[0112]
When the
[0113]
【The invention's effect】
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, in an internal combustion engine including a collection mechanism for collecting particulates in exhaust gas and a variable nozzle centrifugal supercharger, the intake air amount of the internal combustion engine is used as a parameter. It is possible to accurately estimate the amount of collected particulates of the collection mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust emission control device according to an embodiment is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the ECU
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the exhaust resistance in the particulate filter and the amount of trapped PM.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of PM trapped by the particulate filter and the amount of intake air of the internal combustion engine
FIG. 5 is a flowchart showing a PM collection amount determination control routine.
[Explanation of symbols]
1 ... Internal combustion engine
17 ... Air flow meter
19 ... Variable nozzle centrifugal supercharger
19a ・ Compressor housing
19b · Turbine housing
19c ・ ・ VNT actuator
21 ... Inlet throttle valve
29 ... Particulate filter (collection mechanism)
31 ... ECU
41 ... CPU
101 ・ ・ EGR valve
Claims (5)
前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気中に含まれる微粒子を捕集する捕集機構と、
前記内燃機関が減速運転状態にあるときに前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を全開に制御する制御手段と、
前記内燃機関が減速運転状態にあり且つ前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度が全開である時の前記内燃機関の吸入空気量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された吸入空気量をパラメータとして前記捕集機構の微粒子捕集量を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。A variable nozzle centrifugal supercharger provided in an intake passage and an exhaust passage of an internal combustion engine;
A collection mechanism provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulates contained in the exhaust;
Control means for fully opening the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger when the internal combustion engine is in a deceleration operation state;
Detecting means for detecting an intake air amount of the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a decelerating operation state and a nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger is fully open;
Estimating means for estimating the amount of particulate collection of the collection mechanism using the amount of intake air detected by the detection means as a parameter;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、前記内燃機関が減速運転状態にあるときに前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度及び前記吸気絞り弁の開度を全開に制御し、
前記検出手段は、前記内燃機関が減速運転状態にあり且つ前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度及び前記吸気絞り弁の開度が全開である時の前記内燃機関の吸入空気量を検出し、
前記推定手段は、前記検出手段により検出された吸入空気量をパラメータとして前記捕集機構の微粒子捕集量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。An intake throttle valve provided in the intake passage of the internal combustion engine for reducing the flow rate of air flowing through the intake passage;
The control means controls the opening of the variable nozzle centrifugal supercharger and the opening of the intake throttle valve to be fully open when the internal combustion engine is in a decelerating operation state,
The detecting means detects an intake air amount of the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a decelerating operation state and a nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger and an opening of the intake throttle valve are fully open. And
2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the estimation means estimates the amount of particulate collection of the collection mechanism using the intake air amount detected by the detection means as a parameter.
前記EGR通路を流れる排気の流量を調節するEGR弁と、を更に備え、
前記制御手段は、前記内燃機関が減速運転状態にあるときに前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度及び前記EGR弁の開度を全開に制御し、
前記検出手段は、前記内燃機関が減速運転状態にあり且つ前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度及び前記EGR弁の開度が全開である時の前記内燃機関の吸入空気量を検出し、
前記推定手段は、前記検出手段により検出された吸入空気量をパラメータとして前記捕集機構の微粒子捕集量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。An EGR passage that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage;
An EGR valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage,
The control means controls the opening of the variable nozzle centrifugal supercharger and the opening of the EGR valve to fully open when the internal combustion engine is in a decelerating operation state,
The detecting means detects an intake air amount of the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a decelerating operation state and the opening degree of the variable nozzle centrifugal supercharger and the opening degree of the EGR valve are fully open. ,
2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the estimation means estimates the amount of particulate collection of the collection mechanism using the intake air amount detected by the detection means as a parameter.
前記内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を吸気通路へ還流させるEGR通路と、
前記EGR通路を流れる排気の流量を調節するEGR弁と、を更に備え、
前記制御手段は、前記内燃機関が減速運転状態にあるときに前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度と前記吸気絞り弁の開度と前記EGR弁の開度とを全開に制御し、
前記検出手段は、前記内燃機関が減速運転状態にあり、且つ、前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度と前記吸気絞り弁の開度と前記EGR弁の開度とが全開である時の前記内燃機関の吸入空気量を検出し、
前記推定手段は、前記検出手段により検出された吸入空気量をパラメータとして前記捕集機構の微粒子捕集量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。An intake throttle valve provided in the intake passage of the internal combustion engine for restricting the flow rate of air flowing through the intake passage;
An EGR passage that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage;
An EGR valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage,
The control means controls the opening of the variable nozzle centrifugal supercharger, the opening of the intake throttle valve, and the opening of the EGR valve to be fully opened when the internal combustion engine is in a decelerating operation state,
The detection means is when the internal combustion engine is in a decelerating operation state and the nozzle opening of the variable nozzle centrifugal supercharger, the opening of the intake throttle valve, and the opening of the EGR valve are fully open. Detecting the intake air amount of the internal combustion engine of
2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the estimation means estimates the amount of particulate collection of the collection mechanism using the intake air amount detected by the detection means as a parameter.
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