JP4618069B2 - Exhaust gas purification system for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配置されたフィルタに堆積した粒子状物質をフィルタを昇温させることで酸化除去する内燃機関の排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that removes oxidation of particulate matter deposited on a filter disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine by raising the temperature of the filter.

内燃機関においては、排気中に含まれる煤などの粒子状物質(PM:Particulate Matter、以下、PMともいう)を捕集するために、排気通路にフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムが知られている。このようなシステムでは、フィルタを昇温させてフィルタに堆積したPMを酸化除去するフィルタ再生処理が行われている。   In an internal combustion engine, an exhaust purification system for an internal combustion engine having a filter in an exhaust passage is known in order to collect particulate matter (PM: Particulate Matter, hereinafter referred to as PM) contained in exhaust gas. It has been. In such a system, a filter regeneration process is performed in which the temperature of the filter is raised to oxidize and remove PM deposited on the filter.

フィルタ再生処理においては、PMの酸化に伴い発熱が生じており、フィルタにおける発熱と放熱との関係によってはフィルタが過昇温してしまうことがある。この過昇温を抑制するため、排気流量を増加させ、PMの酸化に伴う発熱のうちフィルタ下流への排気によって持ち去られる熱量(以下、持ち去り熱量という)を増加させる技術が知られている。また、これに関連して、排気流量が増加しすぎると、フィルタの床温が低下してしまうため、排気流量の増加量に上限を設ける技術が知られている(特許文献1参照。)。   In the filter regeneration process, heat is generated with the oxidation of PM, and the temperature of the filter may be overheated depending on the relationship between heat generation and heat dissipation in the filter. In order to suppress this excessive temperature rise, a technique is known in which the exhaust flow rate is increased, and the amount of heat taken away by the exhaust downstream of the filter (hereinafter referred to as the amount of removed heat) is increased. In addition, in connection with this, since the floor temperature of the filter is lowered when the exhaust flow rate is excessively increased, a technique for setting an upper limit for the increase amount of the exhaust flow rate is known (see Patent Document 1).

一方、フィルタ再生処理において、PMを酸化する際の酸素量が増加するほど発熱量が増加する。このため、酸素量が増加しすぎてもフィルタが過昇温してしまうことがある。この過昇温を抑制するため、吸気流量を減少させ、PMと酸化する酸素量を削減させる技術が知られている(特許文献2参照。)。
特開2004−190668号公報 特開2004−263578号公報
On the other hand, in the filter regeneration process, the calorific value increases as the amount of oxygen when oxidizing the PM increases. For this reason, even if the amount of oxygen increases too much, the filter may overheat. In order to suppress this excessive temperature rise, a technique for reducing the intake flow rate and reducing the amount of oxygen oxidized with PM is known (see Patent Document 2).
JP 2004-190668 A JP 2004-263578 A

ところで、PM堆積量の検出精度は必ずしも高いとは言えず、ある程度のバラツキを見込んだ値で推定されている。このため、フィルタにPMが堆積していない状態でフィルタ再生処理が行われる場合がある。かかる場合であっても、減速などのフィルタが過昇温する危険条件が成立すれば、フィルタ再生処理中でのフィルタの過昇温を抑制するために、上述のごとく排気流量を増加させたり、吸気流量を減少させたりすることがある。   By the way, it cannot be said that the detection accuracy of the PM accumulation amount is necessarily high, but is estimated with a value that allows for some variation. For this reason, the filter regeneration process may be performed in a state where PM is not deposited on the filter. Even in such a case, if a risk condition such as deceleration that overheats the filter is satisfied, the exhaust flow rate may be increased as described above in order to suppress overheating of the filter during the filter regeneration process, The intake flow rate may be decreased.

このようなときの排気流量の増加では、PMが堆積していないためにPMが酸化することによる発熱量が少なくフィルタの昇温は考慮したほど生じないので、フィルタの床温低下という背反を招いてしまう。また、このようなときの吸気流量の減少では、吸気流量の減少に伴い排気流量も減少して持ち去り熱量が低下し、持ち去り熱量の低下分を要因としてフィルタの過昇温が生じるおそれがある。   In such an increase in the exhaust flow rate, since PM is not deposited, the amount of heat generated due to the oxidation of PM is small, and the temperature rise of the filter does not occur as much as the consideration is made. I will. In addition, if the intake air flow rate is reduced in such a case, the exhaust air flow rate also decreases as the intake air flow rate decreases, and the amount of heat taken away decreases, and the temperature rise of the filter may occur due to the decrease in the amount of heat removed. is there.

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、PM堆積量の多少に拘らず、フィルタの過昇温をより確実に抑制する技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for more reliably suppressing excessive temperature rise of a filter regardless of the amount of PM deposition.

本発明にあっては以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、前記フィルタに堆積した粒子状物質を前記フィルタを昇温させることで酸化除去する内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記粒子状物質の酸化除去中の目標流量を、該目標流量の上限流量となる吸気流量によ
って供給される酸素で酸化される前記粒子状物質の酸化速度に基づく発熱量が、該目標流量の下限流量となる排気流量が前記フィルタから持ち去る持ち去り熱量と等しくなる範囲で決定する目標流量設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システムである。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is,
In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that includes a filter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas, and oxidizes and removes particulate matter deposited on the filter by raising the temperature of the filter.
The target flow rate during oxidation removal of the particulate matter is set to a lower limit of the target flow rate based on an oxidation rate of the particulate matter that is oxidized by oxygen supplied by an intake air flow rate that is an upper limit flow rate of the target flow rate. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising target flow rate setting means for determining an exhaust flow rate as a flow rate in a range in which the exhaust gas flow rate is equal to the amount of heat taken away from the filter.

言い換えると本発明においては、前記粒子状物質の酸化除去中における目標流量を、所定の流量範囲において決定する。ここで、所定の流量範囲は、目標流量を所定の範囲の上限流量とした際に前記フィルタに供給される酸素で酸化される前記粒子状物質の酸化速度に基づく発熱量と、目標流量を所定の範囲の下限流量とした際の排気流量が前記フィルタから持ち去る持ち去り熱量とが等しくなるように定められている。   In other words, in the present invention, the target flow rate during oxidation removal of the particulate matter is determined within a predetermined flow rate range. Here, the predetermined flow rate range is determined based on the calorific value based on the oxidation rate of the particulate matter oxidized with oxygen supplied to the filter when the target flow rate is the upper limit flow rate of the predetermined range, and the target flow rate. The exhaust flow rate when the lower limit flow rate is within the range is determined so that the amount of heat taken away from the filter is equal.

本発明は、フィルタにおける粒子状物質(PM)の酸化による発熱量が、排気がフィルタから持ち去ることのできる持ち去り熱量以下であれば、その発熱量分の発熱がフィルタで生じても排気によって持ち去られるので、フィルタが昇温しないことに着目した。また、フィルタで生じる発熱量からは、PMの酸化速度に鑑みると、PMを酸化させる酸素を供給するために必要な吸気流量を算出できることに着目した。そして、それらを組み合わせ、下限流量での持ち去り熱量相当の発熱量からPMの酸化速度に鑑みて上限流量を導き、フィルタの過昇温が抑制される吸気流量の範囲を求め、この範囲内で吸気流量を定めるものである。   In the present invention, if the amount of heat generated by oxidation of particulate matter (PM) in the filter is equal to or less than the amount of heat that can be removed from the filter, even if heat generated by the amount of heat generated by the filter is generated by the filter, it is carried away by the exhaust. Therefore, we focused on the fact that the filter does not heat up. In addition, attention is paid to the fact that the intake air flow rate required to supply oxygen for oxidizing PM can be calculated from the calorific value generated in the filter in view of the oxidation rate of PM. Then, combining them, the upper limit flow rate is derived from the calorific value equivalent to the amount of heat taken away at the lower limit flow rate in view of the PM oxidation rate, and the range of the intake flow rate in which the excessive temperature rise of the filter is suppressed is determined. The intake flow rate is determined.

またここで、前記上限流量と前記下限流量とは、該上限流量となる吸気流量によって供給される酸素で酸化される前記粒子状物質の酸化速度に基づく発熱量が、該下限流量となる排気流量が前記フィルタから持ち去る持ち去り熱量と等しくなるように定められている。   Here, the upper limit flow rate and the lower limit flow rate are the exhaust flow rate at which the calorific value based on the oxidation rate of the particulate matter oxidized by oxygen supplied by the intake flow rate that becomes the upper limit flow rate becomes the lower limit flow rate. Is equal to the amount of heat removed from the filter.

そうすると、決定される目標流量は前記下限流量以上で且つ前記上限流量以下の値となるので、フィルタにおける実際の前記持ち去り熱量は、排気流量が前記下限流量である場合における持ち去り熱量以上となる。同様に、フィルタにおける実際の粒子状物質の酸化による発熱量は、排気流量が前記上限流量である場合における発熱量以下となる。   Then, since the determined target flow rate is a value that is greater than or equal to the lower limit flow rate and less than or equal to the upper limit flow rate, the actual amount of heat removed in the filter is greater than or equal to the amount of heat removed when the exhaust flow rate is the lower limit flow rate. . Similarly, the amount of heat generated by oxidation of the actual particulate matter in the filter is equal to or less than the amount of heat generated when the exhaust flow rate is the upper limit flow rate.

このため、実際のフィルタ再生処理においては、目標流量の排気による持ち去り熱量が必ず目標流量の排気による発熱量以上となるようにできる。   For this reason, in the actual filter regeneration processing, the amount of heat taken away by exhausting at the target flow rate can always be greater than or equal to the amount of heat generated by exhausting at the target flow rate.

この構成によると、フィルタの過昇温が抑制される吸気流量の範囲が持ち去り熱量とPMの酸化速度の観点から特定されている。そのため、吸気流量の範囲にPM堆積量は影響していない。よって、PM堆積量が多少に拘らずどのような量であっても、上記範囲の吸気流量であればフィルタの過昇温を抑制することができる。   According to this configuration, the range of the intake flow rate in which the excessive temperature rise of the filter is suppressed is specified from the viewpoint of the amount of heat and PM oxidation rate. Therefore, the PM accumulation amount does not affect the range of the intake flow rate. Therefore, regardless of the amount of accumulated PM, the excessive temperature rise of the filter can be suppressed if the intake flow rate is in the above range.

つまり、フィルタにPMが堆積していない状態でフィルタ再生処理が行われる場合であっても、吸気流量が上記範囲であれば、過剰に吸気流量を増減してしまうことが無くなる。このため、吸気流量の過剰な増加に伴う排気流量の過剰な増加によるフィルタの床温低下を抑制できる。また、吸気流量の過剰な減少に伴う排気流量の過剰な減少による持ち去り熱量の過剰な低下を抑制し、持ち去り熱量の過剰な低下分を要因とするフィルタの過昇温も抑制できる。   That is, even when the filter regeneration process is performed in a state where PM is not accumulated on the filter, if the intake flow rate is in the above range, the intake flow rate is not excessively increased or decreased. For this reason, it is possible to suppress a decrease in the bed temperature of the filter due to an excessive increase in the exhaust flow rate accompanying an excessive increase in the intake flow rate. In addition, an excessive decrease in the amount of heat taken away due to an excessive decrease in the exhaust flow rate accompanying an excessive decrease in the intake air flow rate can be suppressed, and an excessive temperature rise of the filter caused by the excessive decrease in the amount of heat removed can be suppressed.

したがって、PM堆積量の多少に拘らず、フィルタの過昇温をより確実に抑制することができる。   Therefore, the excessive temperature rise of the filter can be more reliably suppressed regardless of the amount of PM accumulation.

内燃機関の排気通路に配置され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、前記フィルタに堆積した粒子状物質を前記フィルタを昇温させることで酸化除去する内燃機関の
排気浄化システムにおいて、
所定の第1流量と、前記第1流量が前記フィルタから持ち去る持ち去り熱量に対し最大に許容される前記粒子状物質の酸化速度から導出される酸素量に基づく第2流量と、を定め、前記第1流量が前記第2流量以下となる場合に、前記粒子状物質の酸化除去中の目標流量を、前記第1流量を下限とし前記第2流量を上限とする範囲に設定する目標流量設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システムである。
In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that includes a filter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas, and oxidizes and removes particulate matter deposited on the filter by raising the temperature of the filter.
Determining a predetermined first flow rate and a second flow rate based on an amount of oxygen derived from an oxidation rate of the particulate matter that is maximally allowed for the amount of heat taken away from the filter by the first flow rate, and Target flow rate setting means for setting the target flow rate during oxidation removal of the particulate matter to a range in which the first flow rate is the lower limit and the second flow rate is the upper limit when the first flow rate is equal to or less than the second flow rate. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:

この構成によると、下限流量となる第1流量から定まる持ち去り熱量相当の発熱量に基づき粒子状物質(PM)の酸化速度に鑑みて上限流量となる第2流量を導き、PMの酸化除去中のフィルタの過昇温が抑制される目標流量を、PM堆積量が影響しない、第1流量を下限とし第2流量を上限とする範囲に設定することができる。   According to this configuration, the second flow rate that is the upper limit flow rate is derived in consideration of the oxidation rate of the particulate matter (PM) based on the calorific value that is determined from the first flow rate that is the lower limit flow rate, and the PM is being oxidized and removed. The target flow rate at which the overheating of the filter is suppressed can be set to a range in which the PM flow rate does not affect the first flow rate and the second flow rate is the upper limit.

前記目標流量設定手段は、
前記フィルタに流入する排気流量として前記第1流量を定め、
前記第1流量及び前記フィルタの床温に基づく前記持ち去り熱量と、前記フィルタにおける総反応熱量とが同等になるような前記粒子状物質の酸化速度である許容最大酸化速度を算出し、
前記許容最大酸化速度及び前記粒子状物質の1モルあたりの重量から算出された単位時間あたりに酸化する前記粒子状物質のモル数と、酸素の1モルあたりの重量とに基づいて、前記単位時間あたりに酸化する前記粒子状物質と反応する酸素量である許容最大酸素量を算出し、
前記許容最大酸素量及び前記内燃機関の気筒内で消費される酸素量に基づき許容最大吸気流量として前記第2流量を算出し、
前記第1流量が前記第2流量以下となるか否か判別し、
前記第1流量が前記第2流量以下となる場合に、前記粒子状物質の酸化除去中の目標流量を、前記第1流量を下限とし前記第2流量を上限とする範囲に設定することがよい。
The target flow rate setting means includes
The first flow rate is determined as an exhaust flow rate flowing into the filter,
Calculating an allowable maximum oxidation rate that is an oxidation rate of the particulate matter such that the amount of heat taken away based on the first flow rate and the bed temperature of the filter is equal to the total amount of heat of reaction in the filter;
The unit time based on the maximum allowable oxidation rate and the number of moles of the particulate matter oxidized per unit time calculated from the weight per mole of the particulate matter and the weight per mole of oxygen. Calculate the maximum allowable oxygen amount that is the amount of oxygen that reacts with the particulate matter that oxidizes around,
Calculating the second flow rate as the allowable maximum intake flow rate based on the allowable maximum oxygen amount and the amount of oxygen consumed in the cylinder of the internal combustion engine;
Determining whether the first flow rate is less than or equal to the second flow rate;
When the first flow rate is equal to or lower than the second flow rate, the target flow rate during oxidation removal of the particulate matter may be set to a range in which the first flow rate is a lower limit and the second flow rate is an upper limit. .

この構成によると、より簡便な計算過程によって、PMの酸化除去中のフィルタの過昇温が抑制される目標流量を、PM堆積量が影響しない、第1流量を下限とし第2流量を上限とする範囲に設定することができる。   According to this configuration, the target flow rate at which the excessive temperature rise of the filter during PM oxidation removal is suppressed by a simpler calculation process, the PM accumulation amount does not affect, the first flow rate is set as the lower limit, and the second flow rate is set as the upper limit. The range can be set.

前記目標流量設定手段は、前記フィルタでの前記粒子状物質の堆積量が多いほど、前記目標流量を前記第2流量に近づけることがよい。   The target flow rate setting means may bring the target flow rate closer to the second flow rate as the amount of the particulate matter deposited on the filter increases.

この構成によると、PM堆積量が多いほど、酸化速度が早まり、PMの酸化除去を早期に終了させることができる。これにより、PMの酸化除去中に生じるフィルタの昇温時間を削減することができる。そして、フィルタの昇温時間を削減できるので、フィルタが高温に曝される時間を減少させ、フィルタの熱劣化を抑制することができる。   According to this configuration, the greater the amount of PM deposited, the faster the oxidation rate, and PM oxidation removal can be terminated earlier. Thereby, it is possible to reduce the temperature raising time of the filter that occurs during the oxidation removal of PM. And since the temperature rising time of a filter can be reduced, the time which a filter is exposed to high temperature can be reduced, and the thermal deterioration of a filter can be suppressed.

前記目標流量設定手段は、酸化速度を最大とし前記粒子状物質の酸化除去を早期に終了させるべく、前記目標流量を前記第2流量に設定することがよい。   The target flow rate setting means may set the target flow rate to the second flow rate in order to maximize the oxidation rate and end oxidation removal of the particulate matter at an early stage.

この構成によると、酸化速度を最大としPMの酸化除去を早期に終了させることができる。これにより、PMの酸化除去中に生じるフィルタの昇温時間を削減することができる。そして、フィルタの昇温時間を削減できるので、フィルタが高温に曝される時間を減少させ、フィルタの熱劣化を抑制することができる。   According to this configuration, the oxidation rate can be maximized and PM oxidation removal can be terminated early. Thereby, it is possible to reduce the temperature raising time of the filter that occurs during the oxidation removal of PM. And since the temperature rising time of a filter can be reduced, the time which a filter is exposed to high temperature can be reduced, and the thermal deterioration of a filter can be suppressed.

本発明によると、PM堆積量の多少に拘らず、フィルタの過昇温をより確実に抑制することができる。   According to the present invention, the excessive temperature rise of the filter can be more reliably suppressed regardless of the amount of PM accumulation.

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。   Specific examples of the present invention will be described below.

図1は、本発明の実施例1に係る排気浄化システム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。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust purification system according to Embodiment 1 of the present invention is applied and its intake / exhaust system.

図1に示す内燃機関1は、4つの気筒を有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。   An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders.

内燃機関1には、吸気通路2が接続されている。この吸気通路2には、吸気通路2内を流通する吸気の質量(吸気流量)に対応した電気信号を出力するエアフローメータ3が取り付けられている。   An intake passage 2 is connected to the internal combustion engine 1. An air flow meter 3 that outputs an electrical signal corresponding to the mass of intake air (intake flow rate) flowing through the intake passage 2 is attached to the intake passage 2.

吸気通路2におけるエアフローメータ3より下流の部位には、過給機4のコンプレッサハウジングが設けられている。コンプレッサハウジングより下流の吸気通路2には、吸気通路2内を流通する吸気流量を調節する吸気絞り弁5が設けられている。この吸気絞り弁5には、吸気絞り用アクチュエータ6が取り付けられている。   A compressor housing for the supercharger 4 is provided in a portion of the intake passage 2 downstream of the air flow meter 3. An intake throttle valve 5 is provided in the intake passage 2 downstream of the compressor housing to adjust the flow rate of intake air flowing through the intake passage 2. An intake throttle actuator 6 is attached to the intake throttle valve 5.

また、内燃機関1には、排気通路7が接続されている。この排気通路7は、下流にて不図示のマフラーと接続されている。排気通路7の途中には、過給機4のタービンハウジングが配置されており、タービンハウジングより下流の部位には、気筒から排出される排気中のPMを捕集するためのフィルタ8が配置されている。なお、フィルタ8は、パティキュレートフィルタに酸化触媒、吸蔵還元型NOx触媒、三元触媒などの触媒が担持されたものである。   An exhaust passage 7 is connected to the internal combustion engine 1. The exhaust passage 7 is connected to a muffler (not shown) downstream. A turbine housing of the supercharger 4 is arranged in the middle of the exhaust passage 7, and a filter 8 for collecting PM in the exhaust discharged from the cylinder is arranged downstream of the turbine housing. ing. The filter 8 is a particulate filter in which a catalyst such as an oxidation catalyst, a NOx storage reduction catalyst, or a three-way catalyst is supported.

排気通路7におけるフィルタ8の上流側及び下流側には、排気通路7内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する上流側排気温度センサ9及び下流側排気温度センサ10が取り付けられている。   An upstream exhaust temperature sensor 9 and a downstream exhaust temperature sensor 10 for outputting an electrical signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 7 are attached to the upstream side and the downstream side of the filter 8 in the exhaust passage 7. Yes.

以上述べたように構成された内燃機関1には、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)11が併設されている。このECU11は
、CPU、ROM、RAM、バックアップRAMなどからなる制御コンピュータである。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 11 for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 11 is a control computer including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like.

ECU11には、前述したエアフローメータ3、上流側排気温度センサ9、下流側排気温度センサ10に加え、内燃機関1に取り付けられたクランクポジションセンサ及び水温センサや、内燃機関1を搭載した車両の室内に取り付けられたアクセルポジションセンサ等の各種センサが接続され、各種センサの出力信号がECU11に入力されるようになっている。   The ECU 11 includes a crank position sensor and a water temperature sensor attached to the internal combustion engine 1 in addition to the air flow meter 3, the upstream exhaust temperature sensor 9, and the downstream exhaust temperature sensor 10, and the interior of the vehicle in which the internal combustion engine 1 is mounted. Various sensors such as an accelerator position sensor attached to the vehicle are connected, and output signals of the various sensors are input to the ECU 11.

一方、ECU11には、吸気絞り用アクチュエータ6、燃料噴射弁、燃料添加弁等が接続され、ECU11がこれらを制御することが可能になっている。   On the other hand, an intake throttle actuator 6, a fuel injection valve, a fuel addition valve, and the like are connected to the ECU 11, and the ECU 11 can control them.

ここで、ECU11は、クランクポジションセンサに基づく割り込み処理、或は一定時間毎の割り込み処理として、定期的に以下に述べるような、フィルタ8を昇温させることでフィルタ8中に堆積したPMを酸化除去するフィルタ再生処理を実行する。   Here, the ECU 11 oxidizes PM accumulated in the filter 8 by periodically raising the temperature of the filter 8 as described below as an interruption process based on the crank position sensor or an interruption process at regular intervals. The filter regeneration process to be removed is executed.

このフィルタ再生処理については、ECU11が、フィルタ8のフィルタ再生処理条件(以下、「フィルタ再生処理条件」と記す。)が成立したときに実行開始する。当該フィ
ルタ再生処理条件としては、フィルタ8に捕集されたPM堆積量が、所定量以上であるという条件を例示することができる。なお、当該所定量は、PMがフィルタ8に堆積することによりフィルタ8が目詰まりし、この目詰まりが排気抵抗の増加を生じさせ、内燃機関の出力低下を生じさせてしまう量よりも低目に設定される堆積量であり、内燃機関毎に予め定められる量である。
The filter regeneration process starts when the ECU 11 satisfies a filter regeneration process condition (hereinafter referred to as “filter regeneration process condition”) of the filter 8. Examples of the filter regeneration processing condition include a condition that the PM accumulation amount collected by the filter 8 is a predetermined amount or more. Note that the predetermined amount is lower than the amount that causes the filter 8 to be clogged when PM is deposited on the filter 8, and this clogging causes an increase in exhaust resistance and a decrease in the output of the internal combustion engine. Is an amount set in advance for each internal combustion engine.

そして、フィルタ再生処理条件が成立としていると判別した場合には、ECU11が、PMが酸化反応を行う高温の目標温度までフィルタ8を昇温させるための昇温処理を実行する。   When it is determined that the filter regeneration processing condition is satisfied, the ECU 11 executes a temperature raising process for raising the temperature of the filter 8 to a high target temperature at which PM undergoes an oxidation reaction.

昇温処理の実行方法としては、フィルタ8に担持した触媒において未燃燃料を酸化させ、その際に発生する反応熱によりフィルタ8自体を昇温させる方法を採用している。具体的な手法としては、燃料添加弁から排気中へ燃料を添加させたり、内燃機関1の排気行程時に気筒の燃料噴射弁から副噴射させたりする。   As a method of executing the temperature raising process, a method is employed in which unburned fuel is oxidized in the catalyst supported on the filter 8 and the temperature of the filter 8 is raised by the reaction heat generated at that time. As a specific method, fuel is added into the exhaust from the fuel addition valve, or sub-injection is performed from the fuel injection valve of the cylinder during the exhaust stroke of the internal combustion engine 1.

そして、このようなフィルタ再生処理が実行されると、フィルタ8に堆積したPMが酸化され、フィルタ8からPMが除去されることになる。   When such filter regeneration processing is executed, PM accumulated on the filter 8 is oxidized and PM is removed from the filter 8.

ところで、フィルタ再生処理においては、PMの酸化に伴い発熱が生じており、フィルタにおける発熱と放熱との関係によってはフィルタ8が過昇温してしまうことがある。この過昇温を抑制するため、排気流量を増加させ、PMの酸化に伴う発熱のうち排気によって持ち去る持ち去り熱量を増加させたり、吸気流量を減少させ、吸気に含まれるPMと酸化する酸素量を削減させたりする技術が知られている。   By the way, in the filter regeneration process, heat is generated with the oxidation of PM, and the filter 8 may be overheated depending on the relationship between heat generation and heat dissipation in the filter. In order to suppress this excessive temperature rise, the exhaust flow rate is increased, and the amount of heat taken away by the exhaust among the heat generated by the oxidation of PM is increased, or the intake flow rate is decreased to oxidize the PM contained in the intake air and the amount of oxygen that is oxidized There is a known technique for reducing the above.

しかし、PM堆積量の検出精度は必ずしも高いとは言えず、ある程度のバラツキを見込んだ値で推定されているため、フィルタ8にPMが堆積していない状態でフィルタ再生処理が行われる場合がある。かかる場合に減速などのフィルタ8が過昇温する危険条件が成立すれば、フィルタ再生処理中でのフィルタ8の過昇温を抑制するために、排気流量を増加させたり、吸気流量を減少させたりする制御が行われてしまう。   However, the detection accuracy of the PM accumulation amount is not necessarily high, and is estimated with a value that allows for some variation. Therefore, the filter regeneration process may be performed in a state where PM is not accumulated on the filter 8. . In such a case, if a risk condition such as deceleration that overheats the filter 8 is satisfied, the exhaust flow rate is increased or the intake flow rate is decreased in order to suppress the excessive temperature rise of the filter 8 during the filter regeneration process. Control is performed.

そうすると、このようなときの排気流量の増加は、PMが堆積されていないためにPMが酸化することによる発熱量が少なくフィルタ8の昇温は考慮したほど生じないので、フィルタ8の床温低下という背反を招いてしまう。また、このようなときの吸気流量の減少は、吸気流量の減少に伴い排気流量も減少することにより持ち去り熱量の低下を招き、持ち去り熱量の低下分を要因としてフィルタ8の過昇温が生じるおそれがある。   Then, the increase in the exhaust gas flow rate at this time is not generated as much as considering the temperature rise of the filter 8 because the amount of heat generated by the oxidation of the PM is small because PM is not deposited, and the floor temperature of the filter 8 is lowered. Invite a trade-off. In addition, the decrease in the intake flow rate at this time causes a decrease in the amount of heat taken away due to a decrease in the exhaust flow rate accompanying a decrease in the intake flow rate, and the excessive temperature rise of the filter 8 is caused by the decrease in the amount of heat taken away. May occur.

そこで、本実施例においては、フィルタ8に堆積したPM堆積量の多少に拘らずどのような量であっても、フィルタ8が過昇温しない吸気流量の範囲を設定する。   Therefore, in this embodiment, the range of the intake air flow rate at which the filter 8 does not overheat regardless of the amount of PM accumulated on the filter 8 is set.

フィルタ8が過昇温しない吸気流量の範囲を設定する流量設定処理のことを、以下「目標流量設定処理」という。なお、本処理は、ECU11が実行する処理であり、本発明の目標流量設定手段に該当する。   Hereinafter, the flow rate setting process for setting the range of the intake flow rate at which the filter 8 does not overheat is referred to as “target flow rate setting process”. In addition, this process is a process which ECU11 performs, and corresponds to the target flow volume setting means of this invention.

具体的に、本実施例においては、ECU11が、以下の処理に従って、目標流量設定処理を実行する。なお、この処理は、フィルタ再生処理中において、クランクポジションセンサに基づく割り込み処理、或は一定時間毎の割り込み処理として、定期的に実行されるものである。以下、図2のフローチャートに沿って説明する。   Specifically, in this embodiment, the ECU 11 executes the target flow rate setting process according to the following process. This process is periodically executed as an interrupt process based on the crank position sensor or an interrupt process at regular intervals during the filter regeneration process. Hereinafter, it demonstrates along the flowchart of FIG.

この吸気流量設定ルーチンは、予めECU11のROMに記憶されているルーチンであり、先ず、ステップ(以下、単に「S」という)101において、ECU11は、フィル
タ8に流入する排気流量であり、また目標流量の下限流量である第1流量としての流量Ggas(g/s)を設定する。そして、S102へ進む。
This intake flow rate setting routine is a routine stored in advance in the ROM of the ECU 11. First, in step (hereinafter simply referred to as “S”) 101, the ECU 11 is the exhaust flow rate flowing into the filter 8, and the target A flow rate Ggas (g / s) as a first flow rate, which is a lower limit flow rate, is set. Then, the process proceeds to S102.

なお、本ルーチンの開始当初のGgasは、燃費や騒音などの様々な観点から決定される最小値であったり、吸気絞り弁5が最少開度となる際の値であったりする。例えば、アイドリング状態のときには、Ggas=5に設定される。   Note that Ggas at the start of this routine is a minimum value determined from various viewpoints such as fuel efficiency and noise, or a value when the intake throttle valve 5 is at the minimum opening. For example, Ggas = 5 is set in the idling state.

S102においては、ECU11は、Ggasとフィルタ8の床温に基づく、Ggasがフィルタ8から持ち去る持ち去り熱量と、フィルタ15における総反応熱量とが同等になるようなPMの酸化速度である許容最大酸化速度としてのPM酸化速度Grgn(g/s)を算出する。   In S102, the ECU 11 determines the allowable maximum oxidation that is the oxidation rate of PM based on Ggas and the bed temperature of the filter 8 so that the amount of heat removed from the filter 8 and the total reaction heat in the filter 15 are equal. The PM oxidation rate Grgn (g / s) as a rate is calculated.

すなわち、下流側排気温度センサ10の検出する温度Tcat(℃)、上流側排気温度センサ9の検出する温度Tgas(℃)、ECU11にて算出されるフィルタ8中の未燃HC量Ghc(g/s)を読み込み、これらを用いて、
(Tcat−Tgas)×Ggas×Rgas=Ghc×Rhc+Grgn×Rrgn・・・(1)
ただし、Rgas:ガス比熱(一定値)(J/(g℃))
Rhc :HC低位発熱量(一定値)(J/g)
Rrgn:PM低位発熱量(一定値)(J/g)
の式によりPM酸化速度Grgnを算出する。そして、S103へ進む。
That is, the temperature Tcat (° C.) detected by the downstream exhaust temperature sensor 10, the temperature Tgas (° C.) detected by the upstream exhaust temperature sensor 9, the unburned HC amount Ghc (g / g) in the filter 8 calculated by the ECU 11. s), and using these,
(Tcat−Tgas) × Ggas × Rgas = Ghc × Rhc + Grgn × Rrgn (1)
However, Rgas: Gas specific heat (constant value) (J / (g ° C.))
Rhc: HC lower heating value (constant value) (J / g)
Rrgn: PM lower heating value (constant value) (J / g)
The PM oxidation rate Grgn is calculated by the following equation. Then, the process proceeds to S103.

また、(1)式においてはGgas以外のパラメータの数値を定めることができるので、GrgnはGgasの関数として、Grgn=f(Ggas)と表すことができる。   Further, since the numerical values of parameters other than Ggas can be determined in the equation (1), Grgn can be expressed as Grgn = f (Ggas) as a function of Ggas.

なお、上記(1)式は、排気流量がフィルタ8から持ち去ることのできる持ち去り熱量と等しい発熱量であれば、その発熱量分の発熱がフィルタ8で生じても排気によって持ち去られフィルタ8が昇温しないことに着目し、持ち去り熱量とフィルタ8での総反応熱量とを等号で結んだ式である。   In the above equation (1), if the exhaust flow rate is equal to the amount of heat that can be taken away from the filter 8, even if the amount of heat generated by the filter 8 is generated by the filter 8, Focusing on the fact that the temperature does not rise, this is an equation in which the amount of heat taken away and the total amount of reaction heat in the filter 8 are connected by an equal sign.

(1)式における左辺については、(Tcat−Tgas)でフィルタ8の通過前後における排気の温度上昇を導出しており、このフィルタ8の通過前後における排気の温度上昇とGgasとRgasとを積算することにより、Ggasで持ち去ることのできる持ち去り熱量を導出している。   As for the left side of the equation (1), the temperature rise of the exhaust gas before and after passing through the filter 8 is derived by (Tcat−Tgas), and the temperature rise of the exhaust gas before and after passing through the filter 8 is integrated with Ggas and Rgas. Thus, the amount of heat that can be taken away by Ggas is derived.

(1)式における右辺については、(Ghc×Rhc)でフィルタ8中のHC反応分の発熱量を導出し、(Grgn×Rrgn)でフィルタ8中のPM反応分の発熱量を導出し、これらの和でフィルタ8における総反応熱量を導出している。   For the right side of the equation (1), the heat generation amount for the HC reaction in the filter 8 is derived by (Ghc × Rhc), and the heat generation amount for the PM reaction in the filter 8 is derived by (Grgn × Rrgn). The total reaction heat quantity in the filter 8 is derived by the sum of

S103においては、ECU11は、Grgn及びPMの1モルあたりの重量から算出された単位時間あたりに酸化するPMのモル数と、酸素の1モルあたりの重量とに基づいて、単位時間あたりに酸化するPMと反応する酸素量である許容最大酸素量として酸素量Go2(g/s)を算出する。   In S103, the ECU 11 oxidizes per unit time based on the number of moles of PM oxidized per unit time calculated from the weight per mole of Grgn and PM and the weight per mole of oxygen. The oxygen amount Go2 (g / s) is calculated as the allowable maximum oxygen amount that is the amount of oxygen that reacts with PM.

すなわち、
(Go2/Ro)/(Grgn/Rc)=Ro/c・・・(2)
ただし、Ro :酸素(O2)1モルあたり重量(一定値)(g/mol)
Rc :PM(C)1モルあたり重量(一定値)(g/mol)
Ro/c :酸素とPMの反応モル比(一定値)
の式により酸素量Go2を算出する。そして、S104へ進む。
That is,
(Go2 / Ro) / (Grgn / Rc) = Ro / c (2)
However, Ro: weight per mole of oxygen (O2) (constant value) (g / mol)
Rc: weight per PM (C) (constant value) (g / mol)
Ro / c: Reaction molar ratio of oxygen and PM (constant value)
The oxygen amount Go2 is calculated by the following formula. Then, the process proceeds to S104.

また、(2)式においてはGrgn以外のパラメータは一定値であるので、Go2はGrgn若しくはGgasの関数として、Go2=g(Grgn)=g’(Ggas)と表すことができる。   In addition, in the equation (2), since parameters other than Grgn are constant values, Go2 can be represented as Go2 = g (Grgn) = g ′ (Ggas) as a function of Grgn or Ggas.

S104においては、ECU11は、Go2及び内燃機関1で消費される酸素量に基づき、許容最大吸気流量であり、目標流量の上限流量となる第2流量である許容最大流量Gmax(g/s)を算出する。   In S104, the ECU 11 calculates the allowable maximum flow rate Gmax (g / s), which is the second maximum flow rate that is the allowable maximum intake flow rate and is the upper limit flow rate of the target flow rate, based on the amount of oxygen consumed by Go2 and the internal combustion engine 1. calculate.

すなわち、ECU11にて算出される内燃機関1の気筒内での燃料噴射量Gfuel(g/s)を読み込み、これを用いて、
Gmax×Rair=Gfuel×Rst+Go2・・・(3)
ただし、Rair:大気酸素濃度(一定値)(%wt)
Rst :理論空燃比(一定値)
の式により許容最大流量Gmaxを算出する。そして、S105へ進む。
That is, the fuel injection amount Gfuel (g / s) in the cylinder of the internal combustion engine 1 calculated by the ECU 11 is read and used.
Gmax × Rair = Gfuel × Rst + Go2 (3)
However, Rair: atmospheric oxygen concentration (constant value) (% wt)
Rst: Theoretical air-fuel ratio (constant value)
The allowable maximum flow rate Gmax is calculated by the following formula. Then, the process proceeds to S105.

また、(3)式においてはGo2以外のパラメータの数値を定めることができるので、GmaxはGo2若しくはGgasの関数として、Gmax=h(Go2)=h’(Ggas)と表すことができる。結局、GmaxはGgasをパラメータとして導出可能である。   Further, since the numerical values of parameters other than Go2 can be determined in the expression (3), Gmax can be expressed as Gmax = h (Go2) = h ′ (Ggas) as a function of Go2 or Ggas. Eventually, Gmax can be derived using Ggas as a parameter.

S105においては、ECU11は、GgasがGmax以下となる(Ggas≦Gmax)か否か判別する。   In S105, the ECU 11 determines whether Ggas is equal to or less than Gmax (Ggas ≦ Gmax).

S105で肯定判定された場合(Ggas≦Gmax)は、ECU11は、S106において、フィルタ再生処理における吸気流量の目標流量Gを、Ggasを下限としGmaxを上限とする範囲(Ggas≦G≦Gmax)に設定する。当該範囲内であればGの値はどのような値であってもよい。   When an affirmative determination is made in S105 (Ggas ≦ Gmax), in S106, the ECU 11 sets the target flow rate G of the intake air flow rate in the filter regeneration processing to a range (Ggas ≦ G ≦ Gmax) in which Ggas is the lower limit and Gmax is the upper limit. Set. As long as it is within the range, the value of G may be any value.

一方、S105で否定判定された場合(Ggas≦Gmaxを満たさない)は、ECU11は、S107において、Ggasの値を増加させて再設定(Ggas(i)=Ggas(i−1)+1:iは整数)し、S102へ戻る。   On the other hand, if a negative determination is made in S105 (Ggas ≦ Gmax is not satisfied), the ECU 11 increases the value of Ggas and resets it in S107 (Ggas (i) = Ggas (i−1) +1: i is Integer) and return to S102.

ステップS106の処理を実行し終えた場合には、ECU20は本ルーチンの実行を終了する。   When the execution of the process of step S106 is completed, the ECU 20 ends the execution of this routine.

このようにして、フィルタ再生処理におけるフィルタ8の過昇温が抑制される吸気流量の範囲が持ち去り熱量とPMの酸化速度の観点から特定される。そのため、吸気流量の範囲にPM堆積量は影響していない。よって、PM堆積量が多少に拘らずどのような量であっても、上記範囲の吸気流量であればフィルタ8の過昇温は抑制することができる。したがって、PM堆積量の多少に拘らず、フィルタ15の過昇温をより確実に抑制することができる。   In this way, the range of the intake flow rate in which the excessive temperature rise of the filter 8 in the filter regeneration process is suppressed is specified from the viewpoint of the amount of heat removed and the oxidation rate of PM. Therefore, the PM accumulation amount does not affect the range of the intake flow rate. Therefore, regardless of the amount of accumulated PM, the excessive temperature rise of the filter 8 can be suppressed if the intake flow rate is in the above range. Therefore, the excessive temperature rise of the filter 15 can be more reliably suppressed regardless of the amount of PM accumulation.

なお、上述した実施例は、フィルタ再生処理におけるフィルタの過昇温が抑制される吸気流量の範囲を設定したが、Ggas≦G≦Gmaxの範囲をさらに他の観点から限定してもよい。   In the above-described embodiment, the range of the intake flow rate in which the excessive temperature rise of the filter in the filter regeneration process is suppressed is set, but the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax may be further limited from another viewpoint.

(実施態様1)
本実施態様では、設定流量を、Ggas≦G≦Gmaxの範囲において、さらに、フィルタ8でのPM堆積量が多いほど、Gmaxに近づけるようにする。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the set flow rate is made closer to Gmax as the PM accumulation amount in the filter 8 increases in the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax.

このようにすると、PM堆積量が多いほど、フィルタ再生処理中のPMに対する酸化速度が早まり、PMの酸化除去(フィルタ再生処理)を早期に終了させることができる。これにより、フィルタ再生処理中に生じるフィルタ8の昇温時間を削減することができる。そして、フィルタ8の昇温時間を削減できるので、フィルタ8が高温に曝される時間を減少させ、フィルタ8の熱劣化を抑制することができる。   In this way, the greater the amount of PM deposited, the faster the oxidation rate for PM during the filter regeneration process, and the PM oxidation removal (filter regeneration process) can be terminated earlier. Thereby, the temperature raising time of the filter 8 generated during the filter regeneration process can be reduced. And since the temperature rising time of the filter 8 can be reduced, the time which the filter 8 is exposed to high temperature can be reduced, and the thermal deterioration of the filter 8 can be suppressed.

(実施態様2)
本実施態様では、設定流量を、Ggas≦G≦Gmaxの範囲において、さらに、PMに対する酸化速度を最大としフィルタ再生処理を早期に終了させるべく、Gmaxに設定する(G=Gmax)。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the set flow rate is set to Gmax (G = Gmax) so that the oxidation rate for PM is maximized and the filter regeneration process is terminated early in the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax.

このようにすると、PMに対する酸化速度をGgas≦G≦Gmaxの範囲において最大とし、フィルタ再生処理を早期に終了させることができる。これにより、フィルタ再生処理中に生じるフィルタ8の昇温時間を削減することができる。そして、フィルタ8の昇温時間を削減できるので、フィルタ8が高温に曝される時間を減少させ、フィルタ8の熱劣化を抑制することができる。   In this way, the oxidation rate for PM can be maximized in the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax, and the filter regeneration process can be terminated early. Thereby, the temperature raising time of the filter 8 generated during the filter regeneration process can be reduced. And since the temperature rising time of the filter 8 can be reduced, the time which the filter 8 is exposed to high temperature can be reduced, and the thermal deterioration of the filter 8 can be suppressed.

(実施態様3)
本実施態様では、設定流量を、Ggas≦G≦Gmaxの範囲において、さらに、燃費悪化を抑制させるべく、Ggasに設定する(G=Ggas)。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the set flow rate is set to Ggas (G = Ggas) in order to further suppress deterioration in fuel consumption in the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax.

このようにすると、吸気流量をGgas≦G≦Gmaxの範囲において最小とし、供給すべき燃料量を削減することができる。これにより、フィルタ再生処理中の燃費悪化を抑制することができる。   In this way, the intake flow rate can be minimized within the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax, and the amount of fuel to be supplied can be reduced. Thereby, the fuel consumption deterioration during the filter regeneration process can be suppressed.

(実施態様4)
本実施態様では、設定流量を、Ggas≦G≦Gmaxの範囲において、さらに、図3に示すごとく時間的変動が少なくなるように、設定流量Gの値がGgas以下あるいは、Gmax以上とならない限りにおいて、平均化する(なます)(G(i)=G(i−1)+(Gmax−G(i−1))×α:0<α≦1)。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, the set flow rate is within the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax, as long as the value of the set flow rate G does not become Ggas or less or Gmax or more so that the temporal variation is reduced as shown in FIG. (Average) (G (i) = G (i−1) + (Gmax−G (i−1)) × α: 0 <α ≦ 1).

このようにすると、フィルタ8への燃料供給から到達までの時間差による、吸気流量制御でのフィルタ8の状態変化の応答遅れを考慮して、時間的流量変化を少なくすることができ、加速等の過渡運転時におけるフィルタ8の温度等の状態を安定させることができる。   In this way, the change in the temporal flow rate can be reduced in consideration of the response delay of the change in the state of the filter 8 in the intake flow rate control due to the time difference from the supply of fuel to the arrival of the filter 8 and the arrival thereof. The state of the filter 8 such as the temperature during the transient operation can be stabilized.

(実施態様5)
本実施態様では、設定流量を、Ggas≦G≦Gmaxの範囲において、さらに、図4に示すごとく時間的変動が少なくなるように、設定流量Gの値がGgas以下あるいは、Gmax以上とならない限りにおいて、前回値保持する(G(i)=G(i−1))。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, the set flow rate is within the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax, as long as the value of the set flow rate G does not become less than Ggas or more than Gmax so as to reduce temporal variation as shown in FIG. The previous value is held (G (i) = G (i-1)).

このようにすると、フィルタ8への燃料供給から到達までの時間差による、吸気流量制御でのフィルタ8の状態変化の応答遅れを考慮して、時間的流量変化を少なくすることができ、加速等の過渡運転時におけるフィルタ8の温度等の状態を安定させることができる。   In this way, the change in the temporal flow rate can be reduced in consideration of the response delay of the change in the state of the filter 8 in the intake flow rate control due to the time difference from the supply of fuel to the arrival of the filter 8 and the arrival thereof. The state of the filter 8 such as the temperature during the transient operation can be stabilized.

(実施態様6)
本実施態様では、設定流量を、Ggas≦G≦Gmaxの範囲において、さらに、フィルタ再生処理中のNOxの制約から吸気流量の上限流量を制限する(Ggas≦G≦Gm
ax’(NOx))。なお、Gmax’(NOx)は、フィルタ再生処理中のNOxの制約からの吸気流量の上限流量であり、Ggas≦Gmax’(NOx)≦Gmaxを満たす。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, the set flow rate is further limited within the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax, and the upper limit flow rate of the intake flow rate is limited due to the NOx restriction during the filter regeneration process (Ggas ≦ G ≦ Gm).
ax ′ (NOx)). Note that Gmax ′ (NOx) is the upper limit flow rate of the intake flow rate due to the NOx restriction during the filter regeneration process, and satisfies Ggas ≦ Gmax ′ (NOx) ≦ Gmax.

このようにすると、フィルタ8から排出されるNOxの最大の量が規制でき、フィルタ8から排出されるNOxの量を管理することができる。   In this way, the maximum amount of NOx discharged from the filter 8 can be regulated, and the amount of NOx discharged from the filter 8 can be managed.

以上の実施態様のように、Ggas≦G≦Gmaxの範囲をさらに他の観点から限定してより良好な吸気流量を設定することができる。なお、各実施態様は組み合わせて実施することもできる。   As in the above embodiment, a better intake flow rate can be set by further limiting the range of Ggas ≦ G ≦ Gmax from another viewpoint. In addition, each embodiment can also be implemented in combination.

実施例1に係る排気浄化システム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。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust purification system according to Embodiment 1 is applied and an intake / exhaust system thereof. 実施例1に係るフィルタ再生処理における吸気流量を設定する制御ルーチンを示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a control routine for setting an intake air flow rate in the filter regeneration process according to the first embodiment. 実施態様4に係る平均化した設定流量を示すグラフである。10 is a graph showing an averaged set flow rate according to the fourth embodiment. 実施態様5に係る前回値保持した設定流量を示すグラフである。It is a graph which shows the setting flow volume which held last time value concerning Embodiment 5. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 吸気通路
5 吸気絞り弁
7 排気通路
8 フィルタ
9 上流側排気温度センサ
10 下流側排気温度センサ
1 Internal combustion engine 2 Intake passage 5 Intake throttle valve 7 Exhaust passage 8 Filter 9 Upstream exhaust temperature sensor 10 Downstream exhaust temperature sensor

Claims (5)

内燃機関の排気通路に配置され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、前記フィルタに堆積した粒子状物質を前記フィルタを昇温させることで酸化除去する内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記粒子状物質の酸化除去中の目標流量を、該目標流量の上限流量となる吸気流量によって供給される酸素で酸化される前記粒子状物質の酸化速度に基づく発熱量が、該目標流量の下限流量となる排気流量が前記フィルタから持ち去る持ち去り熱量と等しくなる範囲で決定する目標流量設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that includes a filter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas, and oxidizes and removes particulate matter deposited on the filter by raising the temperature of the filter.
The target flow rate during oxidation removal of the particulate matter is set to a lower limit of the target flow rate based on an oxidation rate of the particulate matter that is oxidized by oxygen supplied by an intake air flow rate that is an upper limit flow rate of the target flow rate. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising target flow rate setting means for determining an exhaust gas flow rate as a flow rate within a range in which the exhaust gas flow rate is equal to the amount of heat taken away from the filter.
内燃機関の排気通路に配置され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、前記フィルタに堆積した粒子状物質を前記フィルタを昇温させることで酸化除去する内燃機関の排気浄化システムにおいて、
所定の第1流量と、前記第1流量が前記フィルタから持ち去る持ち去り熱量に対し最大に許容される前記粒子状物質の酸化速度から導出される酸素量に基づく第2流量と、を定め、前記第1流量が前記第2流量以下となる場合に、前記粒子状物質の酸化除去中の目標流量を、前記第1流量を下限とし前記第2流量を上限とする範囲に設定する目標流量設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that includes a filter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas, and oxidizes and removes particulate matter deposited on the filter by raising the temperature of the filter.
Determining a predetermined first flow rate and a second flow rate based on an amount of oxygen derived from an oxidation rate of the particulate matter that is maximally allowed for the amount of heat taken away from the filter by the first flow rate, and Target flow rate setting means for setting the target flow rate during oxidation removal of the particulate matter to a range in which the first flow rate is the lower limit and the second flow rate is the upper limit when the first flow rate is equal to or less than the second flow rate. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:
前記目標流量設定手段は、
前記フィルタに流入する排気流量として前記第1流量を定め、
前記第1流量及び前記フィルタの床温に基づく前記持ち去り熱量と、前記フィルタにおける総反応熱量とが同等になるような前記粒子状物質の酸化速度である許容最大酸化速度を算出し、
前記許容最大酸化速度及び前記粒子状物質の1モルあたりの重量から算出された単位時間あたりに酸化する前記粒子状物質のモル数と、酸素の1モルあたりの重量とに基づいて、前記単位時間あたりに酸化する前記粒子状物質と反応する酸素量である許容最大酸素量を算出し、
前記許容最大酸素量及び前記内燃機関の気筒内で消費される酸素量に基づき許容最大吸気流量として前記第2流量を算出し、
前記第1流量が前記第2流量以下となるか否か判別し、
前記第1流量が前記第2流量以下となる場合に、前記粒子状物質の酸化除去中の目標流量を、前記第1流量を下限とし前記第2流量を上限とする範囲に設定する
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The target flow rate setting means includes
The first flow rate is determined as an exhaust flow rate flowing into the filter,
Calculating an allowable maximum oxidation rate that is an oxidation rate of the particulate matter such that the amount of heat taken away based on the first flow rate and the bed temperature of the filter is equal to the total amount of heat of reaction in the filter;
The unit time based on the maximum allowable oxidation rate and the number of moles of the particulate matter oxidized per unit time calculated from the weight per mole of the particulate matter and the weight per mole of oxygen. Calculate the maximum allowable oxygen amount that is the amount of oxygen that reacts with the particulate matter that oxidizes around,
Calculating the second flow rate as the allowable maximum intake flow rate based on the allowable maximum oxygen amount and the amount of oxygen consumed in the cylinder of the internal combustion engine;
Determining whether the first flow rate is less than or equal to the second flow rate;
When the first flow rate is equal to or lower than the second flow rate, the target flow rate during oxidation removal of the particulate matter is set to a range in which the first flow rate is a lower limit and the second flow rate is an upper limit. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 2.
前記目標流量設定手段は、前記フィルタでの前記粒子状物質の堆積量が多いほど、前記目標流量を前記第2流量に近づけることを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The exhaust purification of an internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the target flow rate setting means brings the target flow rate closer to the second flow rate as the amount of the particulate matter accumulated in the filter increases. system. 前記目標流量設定手段は、酸化速度を最大とし前記粒子状物質の酸化除去を早期に終了させるべく、前記目標流量を前記第2流量に設定することを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The target flow rate setting means sets the target flow rate to the second flow rate in order to maximize the oxidation rate and end oxidation removal of the particulate matter at an early stage. An exhaust purification system for an internal combustion engine.
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