JP4572762B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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Description

本発明は、主にディーゼルエンジンの排気の後処理のために使用されるパティキュレートフィルタを含んで構成されるエンジンの排気浄化装置に関し、詳細には、前記パティキュレートフィルタに対するアッシュの堆積量を推定する技術に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine including a particulate filter mainly used for exhaust gas aftertreatment of a diesel engine, and more specifically, estimates an ash accumulation amount on the particulate filter. Related to technology.

従来から、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(以下、「パティキュレート」という)を排気中から捕集するために、セラミック等をハニカム状モノリスに成形してなるパティキュレートフィルタが使用されている。
前記パティキュレートフィルタに対してパティキュレートが許容量を上回って堆積すると、見詰まりが生じて排圧を上昇させ、運転性に悪影響を及ぼすようになる。
Conventionally, a particulate filter formed by molding ceramic or the like into a honeycomb monolith has been used to collect particulate matter (hereinafter referred to as “particulate”) discharged from a diesel engine from the exhaust. .
If the particulates are accumulated in an amount exceeding the allowable amount with respect to the particulate filter, clogging occurs, the exhaust pressure is increased, and the drivability is adversely affected.

そこで、堆積したパティキュレートを定期的に焼却し、見詰まりを生じさせないようにしているが、前記再生のための焼却では除去できずにフィルタ上に燃え残る成分(以下、「アッシュ」という)がある。
特許文献1には、走行距離からアッシュ堆積量を推定し、フィルタ前後差圧から推定されるパティキュレート堆積量から前記アッシュ堆積量を減算することで、最終的なパティキュレート堆積量を求めている。
特開2004−211650号公報
Therefore, the accumulated particulates are incinerated periodically to prevent clogging, but a component that cannot be removed by the incineration for regeneration but remains on the filter (hereinafter referred to as “ash”) is there.
In Patent Document 1, an ash accumulation amount is estimated from a travel distance, and a final particulate accumulation amount is obtained by subtracting the ash accumulation amount from a particulate accumulation amount estimated from a differential pressure across the filter. .
JP 2004-21650 A

ところで、従来では、アッシュの堆積による圧損が、パティキュレートの堆積による圧損と同様に発生するものと仮定し、フィルタ前後差圧から推定した堆積量から、走行距離に基づき推定したアッシュ堆積量を減算することで、パティキュレート堆積量を推定していた。
しかし、パティキュレートとアッシュとはフィルタに対する堆積分布が異なり、パティキュレートがフィルタ全体(壁内及び壁面上)に堆積するのに対し、アッシュは主にフィルタの下流閉塞端に堆積し、アッシュの堆積によってパティキュレートフィルタの有効容量が変化する。
By the way, conventionally, assuming that the pressure loss due to ash deposition occurs in the same way as the pressure loss due to particulate deposition, the ash deposition amount estimated based on the travel distance is subtracted from the deposition amount estimated from the differential pressure across the filter. By doing so, the amount of particulate deposition was estimated.
However, particulates and ash have different accumulation distributions on the filter, and particulates accumulate on the entire filter (inside and on the wall), whereas ash mainly accumulates at the downstream closed end of the filter, and ash accumulation. Changes the effective capacity of the particulate filter.

このため、従来装置では、アッシュの堆積量が多くなるほど、パティキュレートの堆積量に大幅な推定誤差を生じていた。
パティキュレートの堆積量に推定誤差が生じると、再生処理を適切なタイミングで行わせることができなくなり、フィルタに対するパティキュレートの過堆積が生じたり、無駄な再生処理により燃費性能が低下したりする。
For this reason, in the conventional apparatus, the larger the ash accumulation amount, the greater the estimated error in the particulate accumulation amount.
If an estimation error occurs in the accumulation amount of the particulates, the regeneration process cannot be performed at an appropriate timing, the particulates are excessively deposited on the filter, or the fuel efficiency is lowered due to the wasteful regeneration process.

そこで、アッシュ堆積によるフィルタ有効容量の減少を考慮して、パティキュレートの堆積量をフィルタ前後差圧から推定させることが要求されるが、アッシュは条件によってはフィルタ壁内に堆積する場合があり、アッシュが全てフィルタの下流閉塞端に堆積するものとしてフィルタ有効容量を判定すると、パティキュレート堆積量の推定誤差を招いてしまうという問題があった。   Therefore, in consideration of the reduction of the filter effective capacity due to ash deposition, it is required to estimate the amount of particulate deposition from the differential pressure across the filter, but ash may accumulate in the filter wall depending on conditions, If the filter effective capacity is determined on the assumption that all ash is accumulated at the downstream closed end of the filter, there is a problem that an estimation error of the particulate accumulation amount is caused.

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、フィルタ有効容量を減少させることになるアッシュの堆積量を精度良く推定できるエンジンの排気浄化装置を提供し、以って、パティキュレート堆積量の推定精度を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an exhaust emission control device for an engine that can accurately estimate the amount of ash deposited that will reduce the effective filter capacity. The purpose is to improve the estimation accuracy.

そのため、本発明では、アッシュの堆積量を推定する一方で、パティキュレートフィルタの壁内にアッシュが堆積する条件での走行頻度を検出し、前記アッシュ堆積量の推定値を前記走行頻度の情報に基づいて補正する構成とした。   Therefore, in the present invention, while estimating the ash accumulation amount, the traveling frequency under the condition that ash is accumulated in the wall of the particulate filter is detected, and the estimated value of the ash accumulation amount is used as the traveling frequency information. It was set as the structure correct | amended based on.

かかる構成によると、パティキュレートフィルタの壁内にアッシュが堆積する条件での走行頻度から、全体のアッシュ量の中でフィルタの下流閉塞端に堆積してフィルタ有効容量を減少させることになるアッシュ量を精度良く求めることができ、以って、アッシュの堆積による有効容量の変化を精度良く判断できる。   According to such a configuration, the amount of ash that accumulates at the downstream closed end of the filter and reduces the effective filter capacity from the running frequency under the condition that ash is accumulated in the wall of the particulate filter, among the entire ash amount. Therefore, it is possible to accurately determine a change in effective capacity due to ash deposition.

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用直噴ディーゼルエンジン(以下「エンジン」という。)1の構成図である。
エンジン1の吸気通路2の導入部には、エアクリーナ(図示せず)が取り付けられており、このエアクリーナにより吸入空気中の粉塵が除去される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicular direct injection diesel engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 according to an embodiment of the present invention.
An air cleaner (not shown) is attached to the introduction portion of the intake passage 2 of the engine 1, and dust in the intake air is removed by this air cleaner.

前記エアクリーナの下流には、可変ノズルターボチャージャ3のコンプレッサ部3aが設置されており、前記エアクリーナを通過した吸入空気は、このコンプレッサ部3aにより圧縮されて送り出される。
前記コンプレッサ部3aの下流には、インタークーラ4が設置されており、コンプレッサ部3aから圧送された吸入空気は、このインタークーラ4で冷却される。
A compressor section 3a of the variable nozzle turbocharger 3 is installed downstream of the air cleaner, and the intake air that has passed through the air cleaner is compressed and sent out by the compressor section 3a.
An intercooler 4 is installed downstream of the compressor unit 3a, and the intake air pumped from the compressor unit 3a is cooled by the intercooler 4.

さらに、サージタンク5の直前に絞り弁6が設置されており、前記インタークーラ4で冷却された吸入空気は、この絞り弁6を通過してサージタンク5に流入し、前記サージタンク5からマニホールド部を介して各気筒に分配される。
エンジン1の本体において、インジェクタ7は、気筒毎に燃焼室上部の略中央に固定されている。
Further, a throttle valve 6 is installed immediately before the surge tank 5, and the intake air cooled by the intercooler 4 passes through the throttle valve 6 and flows into the surge tank 5. It distributes to each cylinder through the section.
In the main body of the engine 1, the injector 7 is fixed to the approximate center of the upper part of the combustion chamber for each cylinder.

エンジン1の燃料系は、コモンレール8を含んで構成され、図示しない燃料ポンプにより圧送された燃料が、コモンレール8を介して各インジェクタ7に供給される。
前記インジェクタ7は、電子制御ユニット(以下「ECU」という。)21からの燃料噴射制御信号により作動する。
前記インジェクタ7による燃料噴射は、複数回に分けて行われ、インジェクタ7は、エンジン1のトルクを制御するためのメイン噴射以外に、発生するパティキュレートを減少させるためのパイロット噴射、及び、後述するパティキュレートフィルタ12の再生時に排気温度を上昇させるためのポスト噴射を行う。
The fuel system of the engine 1 includes a common rail 8, and fuel pumped by a fuel pump (not shown) is supplied to each injector 7 via the common rail 8.
The injector 7 is operated by a fuel injection control signal from an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 21.
The fuel injection by the injector 7 is performed in a plurality of times, and the injector 7 performs pilot injection for reducing the generated particulates in addition to the main injection for controlling the torque of the engine 1, and will be described later. Post-injection is performed to increase the exhaust temperature during regeneration of the particulate filter 12.

前記パイロット噴射は、メイン噴射よりも進角させて行われ、ポスト噴射は、メイン噴射から遅角させて行われる。
一方、排気通路9には、前記ターボチャージャ3のタービン部3bが設置され、このタービン部3bの下流には、排気の後処理のため、パティキュレートフィルタ12が設置されている。
The pilot injection is performed with an advance angle from the main injection, and the post injection is performed with a retard angle from the main injection.
On the other hand, a turbine section 3b of the turbocharger 3 is installed in the exhaust passage 9, and a particulate filter 12 is installed downstream of the turbine section 3b for exhaust aftertreatment.

排気中のパティキュレートは、このパティキュレートフィルタ12を通過する際に排気中から除去される。
また、排気通路9と吸気通路2(サージタンク5)との間に、排気還流管10が接続され、この排気還流管10の途中には排気還流制御弁11が介装されている。
そして、前記排気還流制御弁11が、前記ECU21からの排気還流制御信号により作動することで、排気還流制御弁11の開度に応じた適量の排気が吸気通路2に還流される。
Particulates in the exhaust gas are removed from the exhaust gas when passing through the particulate filter 12.
Further, an exhaust gas recirculation pipe 10 is connected between the exhaust passage 9 and the intake air passage 2 (surge tank 5), and an exhaust gas recirculation control valve 11 is interposed in the middle of the exhaust gas recirculation pipe 10.
The exhaust gas recirculation control valve 11 is actuated by an exhaust gas recirculation control signal from the ECU 21, so that an appropriate amount of exhaust gas according to the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve 11 is recirculated to the intake passage 2.

前記ECU21に入力される信号には、パティキュレートフィルタ12の入口部及び出口部における排気温度Texhin,Texhoutを検出するための温度センサ31,32、パティキュレートフィルタ12の前後差圧ΔPtotalを検出するための差圧センサ33、エンジン1の吸入空気流量を検出するエアフローメータ34、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ35、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ36、エンジン1によって駆動される車両の走行速度を検出する車速センサ37、前記温度センサ31近傍における排気圧力Pexhを検出するための排気圧力センサ38からの信号が含まれる。   The signals input to the ECU 21 include temperature sensors 31 and 32 for detecting exhaust temperatures Texhin and Texhout at the inlet and outlet of the particulate filter 12 and a pressure difference ΔPtotal across the particulate filter 12. Driven by the engine 1, an air flow meter 34 that detects the intake air flow rate of the engine 1, a crank angle sensor 35 that detects the rotation angle of the crankshaft, an accelerator opening sensor 36 that detects the depression amount of the accelerator pedal A signal from a vehicle speed sensor 37 for detecting the traveling speed of the vehicle and an exhaust pressure sensor 38 for detecting the exhaust pressure Pexh in the vicinity of the temperature sensor 31 is included.

前記ECU21は、これらの信号に基づいてパティキュレートフィルタ12におけるパティキュレート堆積量を推定し、該推定結果に基づいて再生要求を判断する。そして、再生が必要であると判断すると、所定の再生許可運転条件において排気温度を昇温させてパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生制御を行う。
前記再生制御において排気温度を昇温させる手段としては、インジェクタ7、ターボチャージャ3、排気還流制御弁11及び吸気絞り弁6が含まれ、フィルタ再生時には、インジェクタ7のメイン噴射時期,ポスト噴射時期及びポスト噴射量、ターボチャージャ3のベーン角、排気還流制御弁11の開度、吸気絞り弁6の開度のうちの少なくとも1つを調整することで、排気温度を昇温させてパティキュレートフィルタ12に堆積したパティキュレートを燃焼させる。
The ECU 21 estimates the particulate accumulation amount in the particulate filter 12 based on these signals, and determines a regeneration request based on the estimation result. When it is determined that regeneration is necessary, filter regeneration control is performed to raise the exhaust gas temperature and burn the particulates under predetermined regeneration-permitted operating conditions.
Means for raising the exhaust temperature in the regeneration control include an injector 7, a turbocharger 3, an exhaust gas recirculation control valve 11 and an intake throttle valve 6. During regeneration of the filter, the main injection timing, post-injection timing of the injector 7 and By adjusting at least one of the post injection amount, the vane angle of the turbocharger 3, the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve 11, and the opening degree of the intake throttle valve 6, the exhaust temperature is raised and the particulate filter 12 is raised. Burn the particulates deposited on the.

ここで、パティキュレートフィルタ12の再生に関するECU21の動作を図2のフローチャートに基づいて説明する。
ステップS1では、再生判定フラグFが0であるか否かを判定する。
前記再生判定フラグFが0であると判定したときは、ステップS2へ進み、前記再生判定フラグFが0でない(1である)と判定したときは、ステップS5へ進む。
Here, the operation of the ECU 21 relating to the regeneration of the particulate filter 12 will be described based on the flowchart of FIG.
In step S1, it is determined whether or not the regeneration determination flag F is zero.
When it is determined that the regeneration determination flag F is 0, the process proceeds to step S2, and when it is determined that the regeneration determination flag F is not 0 (is 1), the process proceeds to step S5.

再生判定フラグFは、エンジン1の始動時に0に設定され、パティキュレートフィルタ12の再生要求時に1に設定される。
ステップS2では、パティキュレートフィルタ12に堆積しているパティキュレートの量PMを推定する。
パティキュレート堆積量PMの推定は、後述する図5のフローチャートに従って行われる。
The regeneration determination flag F is set to 0 when the engine 1 is started, and is set to 1 when the regeneration of the particulate filter 12 is requested.
In step S2, the amount PM of particulates accumulated on the particulate filter 12 is estimated.
The estimation of the particulate accumulation amount PM is performed according to the flowchart of FIG.

ステップS3では、パティキュレート堆積量PMが規定量PM1に達したか否かを判定する。
パティキュレート堆積量PMが規定量PM1に達したと判定したときは、ステップS4へ進み、パティキュレート堆積量PMが規定量PM1に達していないと判定したときは、本ルーチンをリターンする。
In step S3, it is determined whether or not the particulate accumulation amount PM has reached a specified amount PM1.
When it is determined that the particulate deposition amount PM has reached the specified amount PM1, the process proceeds to step S4. When it is determined that the particulate deposition amount PM has not reached the specified amount PM1, this routine is returned.

前記規定量PM1は、パティキュレートの許容堆積量の上限を示すものとして予め設定される。
ステップS4では、前記再生判定フラグFを1に設定する。
ステップS5では、排気温度を昇温させてパティキュレートを燃焼させる再生制御を実行する。
The prescribed amount PM1 is set in advance as indicating the upper limit of the allowable accumulation amount of particulates.
In step S4, the regeneration determination flag F is set to 1.
In step S5, regeneration control for increasing the exhaust gas temperature and burning the particulates is executed.

前記再生制御においては、排気流量Qexh及びパティキュレートフィルタ12の温度Tdpfから、パティキュレート燃焼速度(単位時間に燃焼するパティキュレートの量を示す。)ΔPMを推定することで、パティキュレートの残存率rPMを算出する。
そして、前記パティキュレートの残存率rPMが規定値R1にまで減少したか否かを、ステップS6で判断し、残存率rPMが規定値R1にまで減少すると、ステップS7へ進んで、前記再生判定フラグFを0に設定し、再生制御を終了させる。
In the regeneration control, the particulate combustion rate rPM is estimated by estimating the particulate combustion rate (indicating the amount of particulates burned per unit time) ΔPM from the exhaust gas flow rate Qexh and the temperature Tdpf of the particulate filter 12. Is calculated.
Then, in step S6, it is determined whether or not the residual rate rPM of the particulates has decreased to a specified value R1, and when the residual rate rPM has decreased to the specified value R1, the process proceeds to step S7, where the regeneration determination flag F is set to 0 and the reproduction control is terminated.

以上のようにして、パティキュレートフィルタ12を再生させるための制御を行い、再生完了を判定したときに(ステップS6)、図3のフローチャートに従ってアッシュ堆積量ASHを推定する。
前記アッシュとは、パティキュレートを燃焼させた際の燃え残りをいい、主なものとしてパティキュレート中の不燃成分である硫酸カルシウムのほか、エンジン1の摺動部で発生した摩耗粉や、排気マニホールド又はタービンハウジングの錆び等がある。
As described above, the control for regenerating the particulate filter 12 is performed, and when it is determined that the regeneration is complete (step S6), the ash deposition amount ASH is estimated according to the flowchart of FIG.
The ash refers to the unburned residue when the particulates are burned. Mainly, in addition to calcium sulfate, which is an incombustible component in the particulates, wear dust generated at the sliding portion of the engine 1, exhaust manifold Or there is rust of the turbine housing.

図3のフローチャートにおいて、ステップS21では、パティキュレートフィルタ12の再生を完了した直後であるか否かを判定する。
再生を完了した直後であるときは、ステップS22へ進み、再生完了直後でないと判定したときは、本ルーチンをリターンする。
再生完了直後であることは、前記再生判定フラグFに0が設定されており、かつ、前記再生判定フラグFが1から0に切り換えられた後における経過時間又は走行距離が所定値に達していないことで判定する。
In the flowchart of FIG. 3, in step S <b> 21, it is determined whether or not it is immediately after the regeneration of the particulate filter 12 is completed.
If it is immediately after the completion of reproduction, the process proceeds to step S22. If it is determined that the reproduction is not immediately after completion, this routine is returned.
Immediately after the completion of regeneration, the regeneration determination flag F is set to 0, and the elapsed time or travel distance after the regeneration determination flag F is switched from 1 to 0 does not reach a predetermined value. Judge by.

ステップS22では、排気流量Qexhを読み込む。
ステップS23では、読み込んだ排気流量Qexhが規定量に達しているか否かを判定する。
この判定は、パティキュレートフィルタ12の前後差圧が測定に適した値になっているか否かを確認するためのものである。
In step S22, the exhaust flow rate Qexh is read.
In step S23, it is determined whether or not the read exhaust flow rate Qexh has reached a specified amount.
This determination is for confirming whether or not the differential pressure across the particulate filter 12 is a value suitable for measurement.

排気流量Qexhが規定量に達していると判定したときは、ステップS24へ進み、達していないと判定したときは、本ルーチンをリターンする。
ステップS24では、フィルタ前後差圧ΔPtotal及び走行距離Dを読み込む。走行距離Dは、車両の出荷時又はパティキュレートフィルタ12が直前に交換されたときを0とした走行距離であり、車速VSPの累積により算出する(D=Σ(VSP×Δt):Δtを演算周期とする。)。
When it is determined that the exhaust gas flow rate Qexh has reached the specified amount, the process proceeds to step S24, and when it is determined that the exhaust gas flow rate Qexh has not reached the predetermined amount, this routine is returned.
In step S24, the filter front-rear differential pressure ΔPtotal and the travel distance D are read. The travel distance D is a travel distance that is 0 when the vehicle is shipped or when the particulate filter 12 is immediately replaced, and is calculated by accumulating the vehicle speed VSP (D = Σ (VSP × Δt): Δt is calculated. A period.)

ステップS25では、フィルタ前後差圧ΔPtotal及び排気流量Qexhに基づいてアッシュ堆積量ASHを推定する。
アッシュ堆積量ASHの推定は、フィルタ前後差圧ΔPtotal及び排気流量Qexhに応じてアッシュ堆積量ASHを割り付けたマップ(図4)を参照して行われる。
このマップから求められるアッシュ堆積量ASHは、一定の排気流量Qexhのもとでは、フィルタ前後差圧ΔPtotalが大きいときほど大きな値として推定され、更に、アッシュがフィルタの下流閉塞端にのみ堆積して、アッシュの堆積量がそのままフィルタ有効容量の減少分になるという前提でマップ特性が設定されている。
In step S25, the ash deposition amount ASH is estimated based on the differential pressure ΔPtotal before and after the filter and the exhaust flow rate Qexh.
The estimation of the ash accumulation amount ASH is performed with reference to a map (FIG. 4) in which the ash accumulation amount ASH is assigned according to the differential pressure ΔPtotal before and after the filter and the exhaust gas flow rate Qexh.
The ash accumulation amount ASH obtained from this map is estimated as a larger value as the filter front-rear differential pressure ΔPtotal is larger under a constant exhaust flow rate Qexh, and further, ash is accumulated only at the downstream closed end of the filter. The map characteristics are set on the assumption that the amount of accumulated ash is directly reduced by the effective filter capacity.

尚、より正確にアッシュ堆積量ASHを推定するには、マップから読み込んだアッシュ堆積量ASHに、フィルタ入口部排気温度Texhin及び排気圧力Pexhによる補正を施すとよい。
ステップS26では、それまでの走行距離に応じて積算したアッシュ堆積量ASHと、前記ステップS25で求めたアッシュ堆積量ASHとの比較から、走行距離に対するアッシュ堆積量ASHの増大変化速度を修正する設定を行う。
In order to estimate the ash accumulation amount ASH more accurately, the ash accumulation amount ASH read from the map may be corrected by the filter inlet portion exhaust temperature Texhin and the exhaust pressure Pexh.
In step S26, a setting for correcting the increasing change rate of the ash deposition amount ASH with respect to the travel distance is made based on a comparison between the ash deposition amount ASH accumulated according to the travel distance so far and the ash deposition amount ASH obtained in step S25. I do.

走行距離(走行履歴)に対するアッシュ堆積量ASHの推定値は、使用しているエンジンオイルの種類やオイル消費量のばらつきに影響されて、実際値に対して誤差を有するようになる。
そこで、アッシュのみによる圧損を示すことになる、再生直後のフィルタ前後差圧ΔPtotalからアッシュ堆積量ASHを求め、該アッシュ堆積量ASHが略実際のアッシュ堆積量ASHを示しているものとして、走行距離(走行履歴)に対するアッシュ堆積量ASHの推定特性を、前記実際のアッシュ堆積量ASHに推定結果が近づくように修正するものである。
The estimated value of the ash accumulation amount ASH with respect to the travel distance (travel history) is influenced by variations in the type of engine oil used and the oil consumption, and has an error with respect to the actual value.
Therefore, the ash accumulation amount ASH is obtained from the differential pressure ΔPtotal before and after the filter immediately after regeneration, which indicates the pressure loss due to ash alone, and the ash accumulation amount ASH indicates the actual ash accumulation amount ASH. The estimated characteristic of the ash accumulation amount ASH with respect to (travel history) is corrected so that the estimation result approaches the actual ash accumulation amount ASH.

尚、パティキュレートフィルタ12に基準を上回る量のアッシュが堆積している場合に、運転者に対してパティキュレートフィルタ12の交換を促す警告を発する構成とすることができる。
また、走行距離の他、オイル消費量やエンジン負荷などからアッシュ堆積量を推定させることができる。
In addition, when the amount of ash exceeding a reference | standard accumulates on the particulate filter 12, it can be set as the structure which issues the warning which urges | exchanges the particulate filter 12 with respect to a driver | operator.
In addition to the travel distance, the ash accumulation amount can be estimated from oil consumption, engine load, and the like.

図5は、図2のフローチャートのステップS2の処理を詳細に示すフローチャートである。
ステップS201では、フィルタ前後差圧ΔPtotal,排気流量Qexh及びアッシュ堆積量ASHを読み込む。
前記アッシュ堆積量ASHは、走行距離に基づいて積算させる値であって、パティキュレートフィルタ12の再生完了時には、フィルタ前後差圧に基づいて修正される値である。
FIG. 5 is a flowchart showing in detail the process of step S2 of the flowchart of FIG.
In step S201, the filter front-rear differential pressure ΔPtotal, the exhaust flow rate Qexh, and the ash deposition amount ASH are read.
The ash accumulation amount ASH is a value that is integrated based on the travel distance, and is a value that is corrected based on the differential pressure across the filter when the regeneration of the particulate filter 12 is completed.

ステップS202では、前記アッシュ堆積量ASHに基づいて圧損倍率kを設定する。
前記アッシュは、主にパティキュレートフィルタ12の下流閉塞端に堆積し、このアッシュの堆積によってパティキュレートフィルタ12の有効容量が減少変化する。
そして、同じパティキュレート堆積量に対するフィルタ前後差圧が、アッシュの堆積によってフィルタの有効容量が減少するほど大きくなる傾向を示すことになり、この有効容量の減少によるフィルタ前後差圧の増大率を、前記圧損倍率kとするものであり、圧損倍率kにより差圧の検出値を補正することで、初期容量であったときの圧損に変換させることができる。
In step S202, the pressure loss magnification k is set based on the ash accumulation amount ASH.
The ash is accumulated mainly at the downstream closed end of the particulate filter 12, and the effective capacity of the particulate filter 12 is decreased and changed by the accumulation of the ash.
Then, the differential pressure before and after the filter for the same particulate accumulation amount tends to increase as the effective capacity of the filter decreases due to the accumulation of ash, and the increase rate of the differential pressure before and after the filter due to the decrease in the effective capacity, The pressure loss magnification k is used, and by correcting the detected value of the differential pressure by the pressure loss magnification k, the pressure loss can be converted to the pressure loss at the initial capacity.

即ち、フィルタ前後差圧からパティキュレート堆積量を推定するときに、アッシュ堆積の影響を有効容量の減少として捉えて、アッシュの堆積によって減少した有効容量で発生している圧損がパティキュレートの堆積によるものであるとして、パティキュレート堆積量を推定させる。
フィルタの有効容量と圧損倍率kとの相関は、予め図6に示すようなマップに設定されており、そのときのアッシュ堆積量に基づいて初期量から減少補正される有効容量に対応する圧損倍率kを、前記マップから検索する。
That is, when estimating the amount of particulate deposition from the differential pressure before and after the filter, the effect of ash deposition is regarded as a decrease in effective capacity, and the pressure loss generated by the effective capacity reduced by ash deposition is attributed to particulate deposition. The particulate deposition amount is estimated as being.
The correlation between the effective capacity of the filter and the pressure loss magnification k is set in advance in a map as shown in FIG. 6, and the pressure loss magnification corresponding to the effective capacity that is corrected to be reduced from the initial amount based on the ash deposition amount at that time. k is retrieved from the map.

ステップS203では、それまでの走行距離において、アッシュがフィルタ壁内に堆積する条件で走行した距離の割合(アッシュの壁内堆積条件での走行頻度)に基づいて、前記圧損倍率kを補正する。
前記ステップS202では、アッシュ堆積量が全て有効容量を減少させるものとして圧損倍率kを求めたが、下記条件(1)〜(3)が全て成立するときには、アッシュはフィルタ壁内に堆積し、このフィルタ壁内に堆積したアッシュは有効容量を減少させることにならない。
In step S203, the pressure loss magnification k is corrected based on the ratio of the distance traveled under the condition that the ash accumulates in the filter wall in the travel distance up to that point (the travel frequency under the ash wall deposition condition).
In step S202, the pressure loss magnification k is determined on the assumption that the ash accumulation amount is all that reduces the effective capacity. However, when all of the following conditions (1) to (3) are satisfied, the ash is accumulated in the filter wall. Ash deposited in the filter walls will not reduce the effective capacity.

(1)パティキュレートフィルタ12にパティキュレートが堆積していない(堆積量が所定量未満である)。
(2)パティキュレートフィルタ12の温度が所定温度以上である。
(3)排気温度が所定温度以上である。
尚、上記(1)の条件、及び、(2)と(3)との少なくとも一方の条件が成立したときを、アッシュがフィルタ壁内に堆積する条件が成立していると判断させても良い。
(1) No particulate is deposited on the particulate filter 12 (the amount deposited is less than a predetermined amount).
(2) The temperature of the particulate filter 12 is equal to or higher than a predetermined temperature.
(3) The exhaust temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.
When the condition (1) and at least one of the conditions (2) and (3) are satisfied, it may be determined that the condition for the ash to accumulate in the filter wall is satisfied. .

前記ステップS203では、アッシュがフィルタ壁内に堆積する条件で走行した距離の割合が大きいほど、換言すれば、全アッシュ堆積量のうちのフィルタ壁内に堆積したアッシュ量の割合が多いほど、前記圧損倍率kをより小さく修正する。
即ち、アッシュが全てフィルタの下流閉塞端に堆積すれば、アッシュ堆積量がそのままフィルタ有効容量の減少分になるが、上記条件(1)〜(3)が全て成立するときには、アッシュがフィルタの壁内に堆積して、壁内に堆積したアッシュ分は有効容量の減少に影響を与えることがない。
In the step S203, the larger the ratio of the distance traveled under the condition that the ash is accumulated in the filter wall, in other words, the larger the ratio of the ash amount accumulated in the filter wall in the total ash accumulation amount, The pressure loss magnification k is corrected to be smaller.
That is, if all of the ash is accumulated at the downstream closed end of the filter, the ash accumulation amount is directly reduced by the effective filter capacity. However, when all of the above conditions (1) to (3) are satisfied, the ash is deposited on the filter wall. The ash deposited in the walls and deposited in the walls does not affect the reduction of the effective capacity.

そこで、壁内堆積アッシュ量を除いてフィルタの下流閉塞端に堆積するアッシュ量による実際の有効容量の減少に対応するように、圧損倍率kに修正するものである。
尚、アッシュがフィルタ壁内に堆積する条件で走行した距離の割合(壁内堆積条件での走行頻度)に基づいて圧損倍率kを補正する変わりに、アッシュ堆積量から求めた有効容量又は有効容量を求めるのに用いるアッシュ堆積量を補正しても、実質的には同じである。
Therefore, the pressure loss magnification k is corrected so as to correspond to the actual decrease in effective capacity due to the ash amount accumulated at the downstream closed end of the filter, excluding the accumulated ash amount in the wall.
In addition, instead of correcting the pressure loss magnification k based on the ratio of the distance traveled under the condition that the ash is deposited in the filter wall (running frequency under the wall deposition condition), the effective capacity or the effective capacity obtained from the ash deposition amount Even if the ash deposition amount used to determine the ash is corrected, it is substantially the same.

また、走行距離の代わりに、オイル消費量のうちでフィルタ壁内にアッシュが堆積する条件のときに消費されたオイルの割合や、エンジン負荷の積算値のうちでフィルタ壁内にアッシュが堆積する条件でのエンジン負荷の割合などに基づいて、圧損倍率kを補正することができる。
ステップS204では、前記フィルタ前後差圧ΔPtotal,排気流量Qexh、及び、壁内堆積条件での走行頻度に基づいて修正された圧損倍率k(フィルタ有効容量)に基づいて、パティキュレート堆積量PMを推定する。
Further, instead of the travel distance, the ash is accumulated in the filter wall in the ratio of the oil consumed under the condition that the ash is accumulated in the filter wall in the oil consumption or the integrated value of the engine load. The pressure loss magnification k can be corrected based on the ratio of the engine load under conditions.
In step S204, the particulate accumulation amount PM is estimated based on the pressure difference ΔPtotal before and after the filter, the exhaust gas flow rate Qexh, and the pressure loss magnification k (filter effective capacity) corrected based on the running frequency under the in-wall deposition conditions. To do.

上記のように、アッシュの堆積によるフィルタ有効容量の減少による圧損倍率の変化を求め、減少したフィルタ有効容量での前後差圧ΔPtotalからパティキュレート堆積量PMを推定させるようにすれば、アッシュの堆積によってフィルタの有効容量が大きく減少変化しても、パティキュレート堆積量PMの推定精度を確保することができる。
更に、アッシュがフィルタ壁内に堆積する条件で走行した距離の割合(壁内堆積条件での走行頻度)に基づき圧損倍率kを修正するので、実際の有効容量を精度良く推定でき、パティキュレート堆積量の推定精度をより向上させることができる。
As described above, if the change in the pressure loss magnification due to the decrease in the filter effective capacity due to the ash accumulation is obtained, and the particulate accumulation amount PM is estimated from the differential pressure ΔPtotal at the reduced filter effective capacity, the ash accumulation is achieved. Therefore, even if the effective capacity of the filter greatly decreases and changes, it is possible to ensure the estimation accuracy of the particulate deposition amount PM.
Furthermore, the pressure loss magnification k is corrected based on the ratio of the distance traveled under the condition that the ash is deposited in the filter wall (running frequency under the wall deposition condition), so that the actual effective capacity can be accurately estimated and the particulate deposition. The amount estimation accuracy can be further improved.

尚、パティキュレートフィルタ12におけるパティキュレートの堆積量が増大変化するときと、減少変化するときとでは、前後差圧とパティキュレート堆積量との相関にずれが生じる所謂ヒステリシス特性を有することがある。
そこで、パティキュレート堆積量の推定においては、パティキュレート堆積量の増大変化時であるか減少変化時であるかによって、パティキュレート堆積量の推定特性を切り換えることが好ましい。
It should be noted that there may be a so-called hysteresis characteristic in which the correlation between the differential pressure before and after and the amount of particulate deposition varies depending on whether the amount of particulate accumulation in the particulate filter 12 increases or decreases.
Therefore, in the estimation of the particulate deposition amount, it is preferable to switch the estimation characteristic of the particulate deposition amount depending on whether the particulate deposition amount is increasing or decreasing.

実施形態に係るディーゼルエンジンの構成図。The block diagram of the diesel engine which concerns on embodiment. 同上実施形態に係る再生制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the reproduction | regeneration control routine which concerns on embodiment same as the above. 同上実施形態に係るアッシュ堆積量推定ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the ash deposition amount estimation routine which concerns on embodiment same as the above. 同上実施形態における排気流量Qexh及びフィルタ前後差圧ΔPtotalとアッシュ堆積量ASHとの関係を示す線図。The diagram which shows the relationship between the exhaust flow volume Qexh and the filter front-back differential pressure (DELTA) Ptotal, and the ash deposition amount ASH in embodiment same as the above. 同上実施形態に係るパティキュレート堆積量推定ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the particulate deposition amount estimation routine which concerns on embodiment same as the above. 同上実施形態におけるフィルタ有効容量と圧損倍率との相関を示す線図。The diagram which shows the correlation with the filter effective capacity | capacitance and pressure loss magnification in embodiment same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

1…ディーゼルエンジン、2…吸気通路、3…ターボチャージャ、6…吸気絞り弁、7…インジェクタ、8…コモンレール、9…排気通路、11…排気還流制御弁、12…パティキュレートフィルタ、21…電子制御ユニット、31,32…排気温度センサ、33…フィルタ前後差圧センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine, 2 ... Intake passage, 3 ... Turbocharger, 6 ... Intake throttle valve, 7 ... Injector, 8 ... Common rail, 9 ... Exhaust passage, 11 ... Exhaust gas recirculation control valve, 12 ... Particulate filter, 21 ... Electronic Control unit 31, 32 ... Exhaust temperature sensor, 33 ... Filter front / rear differential pressure sensor

Claims (5)

車両用エンジンの排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置であって、
前記アッシュの堆積量を推定する一方、前記パティキュレートフィルタの壁内にアッシュが堆積する条件での走行頻度を検出し、該走行頻度に基づいて前記アッシュ堆積量の推定値を補正することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
An exhaust emission control device for an engine comprising a particulate filter that collects particulates in the exhaust of a vehicle engine,
The ash accumulation amount is estimated, while the traveling frequency under the condition that ash is accumulated in the wall of the particulate filter is detected, and the estimated value of the ash accumulation amount is corrected based on the traveling frequency. Exhaust gas purification device for the engine.
前記パティキュレートフィルタに対するパティキュレートの堆積量が所定量未満であり、かつ、前記パティキュレートフィルタの温度及び/又は排気温度が所定温度以上であるときに、前記パティキュレートフィルタの壁内にアッシュが堆積する条件であると判断することを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気浄化装置。   Ash accumulates in the walls of the particulate filter when the amount of particulate deposition on the particulate filter is less than a predetermined amount and the temperature of the particulate filter and / or the exhaust temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying apparatus determines that the condition is satisfied. 前記走行頻度と、アッシュ堆積量の推定値とに基づいて、前記パティキュレートフィルタの有効容量を推定することを特徴とする請求項1又は2記載のエンジンの排気浄化装置。   The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1 or 2, wherein an effective capacity of the particulate filter is estimated based on the travel frequency and an estimated value of an ash accumulation amount. 前記パティキュレートフィルタの有効容量と、前記パティキュレートフィルタの前後差圧とから、前記パティキュレートフィルタに対するパティキュレートの堆積量を推定し、このパティキュレートの堆積量に基づいて前記パティキュレートフィルタの再生要求を判断することを特徴とする請求項3記載のエンジンの排気浄化装置。   A particulate accumulation amount on the particulate filter is estimated from an effective capacity of the particulate filter and a differential pressure before and after the particulate filter, and the regeneration request of the particulate filter is based on the particulate accumulation amount. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 3, wherein: 前記アッシュ堆積量の推定が、車両の走行履歴に基づき行われる構成であって、
前記パティキュレートフィルタに対するパティキュレートの堆積量が所定量未満であるときの前記パティキュレートフィルタの前後差圧から推定したアッシュ堆積量と、車両の走行履歴から推定したアッシュ堆積量との比較から、前記車両の走行履歴に基づくアッシュ堆積量の推定特性を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のエンジンの排気浄化装置。
The estimation of the ash accumulation amount is performed based on a travel history of the vehicle,
From the comparison of the ash accumulation amount estimated from the differential pressure across the particulate filter when the particulate accumulation amount with respect to the particulate filter is less than a predetermined amount, and the ash accumulation amount estimated from the running history of the vehicle, The engine exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein an estimation characteristic of an ash accumulation amount based on a travel history of the vehicle is corrected.
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