JP4702557B2 - Exhaust purification device - Google Patents

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Description

本発明はエンジンの排気浄化装置に関し、より詳しくはエンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an engine exhaust purification device, and more particularly to an exhaust purification device including a particulate filter for collecting particulates contained in engine exhaust.

従来、ディーゼルエンジン等のエンジンの排気通路にパティキュレートフィルタ（フィルタ）を設け、エンジンから排出される排気中に含まれるパティキュレートマター（ＰＭ）をフィルタで捕集し、ＰＭが大気中に放出されないようにした排気浄化装置が知られている。
図６は、このような排気浄化装置に使用されるＰＭ捕集用のフィルタの例としてその一部を示した模式図であり、図７は図６のフィルタの一部を拡大した図である。同図に示すようにフィルタ１０２は、上流側と下流側とを連通する通路１０２ａが多数並設されると共に通路１０２ａの上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されたセラミック担体１０２ｂからなり、セラミック担体１０２ｂには内部に多数の細孔１０２ｃが形成されている。 Conventionally, a particulate filter (filter) is provided in the exhaust passage of an engine such as a diesel engine, and particulate matter (PM) contained in exhaust discharged from the engine is collected by the filter so that PM is not released into the atmosphere. There has been known an exhaust emission control device.
FIG. 6 is a schematic view showing a part of a filter for collecting PM used in such an exhaust purification device, and FIG. 7 is an enlarged view of a part of the filter of FIG. . As shown in the figure, the filter 102 includes a ceramic carrier 102b in which a large number of passages 102a communicating the upstream side and the downstream side are arranged in parallel, and the upstream side opening and the downstream side opening of the passage 102a are alternately closed. The ceramic carrier 102b has a large number of pores 102c formed therein.

このようなフィルタ１０２の上流側からエンジンの排気１０４が通路１０２ａ内に供給され、セラミック担体１０２ｂ内の細孔１０２ｃ内を流通して下流側に排出されることにより、排気中のＰＭがフィルタ１０２に堆積していく（図６中の符号１０６）。
このように排気中のＰＭがフィルタ１０２に堆積すると、フィルタが目詰まりを起こしてフィルタの圧損によるエンジンの出力低下を無視することができなくなることから、フィルタへのＰＭ堆積量が相当量に達したときには、堆積したＰＭを適宜焼却除去してフィルタの再生を行うようにしており、フィルタの再生方法としては連続再生と強制再生とがある。 The engine exhaust 104 is supplied into the passage 102 a from the upstream side of the filter 102, flows through the pores 102 c in the ceramic carrier 102 b, and is discharged downstream, whereby PM in the exhaust is filtered out. (Reference numeral 106 in FIG. 6).
When PM in the exhaust accumulates on the filter 102 in this way, the filter is clogged, and a decrease in engine output due to pressure loss of the filter cannot be ignored. Therefore, the amount of PM accumulated on the filter reaches a considerable amount. In this case, the accumulated PM is incinerated and removed as appropriate to regenerate the filter. The filter regeneration methods include continuous regeneration and forced regeneration.

フィルタの連続再生は、フィルタの上流側に配設した酸化触媒によって排気中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化させることによりＮＯ２（二酸化窒素）を生成し、このＮＯ２や排気中に含まれるＯ２（酸素）を酸化剤として用いることにより、フィルタに堆積したＰＭを酸化させて連続的に除去するものである。
一方、連続再生はエンジンの運転状態によって影響を受けるため、連続再生だけではフィルタに堆積したＰＭを十分に除去することができない。そこで、フィルタに堆積したＰＭを強制的に焼却して除去するために強制再生が行われる。強制再生の方法としては、排気通路に設けた燃料添加弁から排気中にＨＣを供給したり、エンジンの膨張行程や排気行程で気筒内に追加燃料を噴射することにより排気通路にＨＣを供給したりして、ＰＭが燃焼可能な温度まで排気温度を上昇させるものが知られている。 The continuous regeneration of the filter generates NO 2 (nitrogen dioxide) by oxidizing NO (nitrogen monoxide) in the exhaust gas by an oxidation catalyst disposed on the upstream side of the filter, and is contained in the NO 2 and the exhaust gas. By using O 2 (oxygen) as an oxidizing agent, PM deposited on the filter is oxidized and continuously removed.
On the other hand, since the continuous regeneration is affected by the operating state of the engine, the PM accumulated on the filter cannot be sufficiently removed only by the continuous regeneration. Therefore, forced regeneration is performed to forcibly incinerate and remove the PM accumulated on the filter. As a method of forced regeneration, HC is supplied into the exhaust from a fuel addition valve provided in the exhaust passage, or HC is supplied to the exhaust passage by injecting additional fuel into the cylinder during the expansion stroke or exhaust stroke of the engine. In some cases, the exhaust temperature is increased to a temperature at which PM can be combusted.

このような強制再生は、フィルタへのＰＭ堆積量が所定量を超えたと推定されるときに実施するようにしているが、ＰＭ堆積量の推定が精度よく行われないと、必要以上にフィルタの強制再生が実施されることにより燃料が過剰に消費されて燃費の悪化を招いたり、不十分な強制再生によりフィルタが目詰まりを起こしたりするといった問題が生じる可能性がある。   Such forced regeneration is performed when it is estimated that the amount of accumulated PM on the filter exceeds a predetermined amount. However, if the amount of accumulated PM is not accurately estimated, the filter is more than necessary. When the forced regeneration is performed, there is a possibility that the fuel is excessively consumed and the fuel consumption is deteriorated, or that the filter is clogged due to insufficient forced regeneration.

フィルタへのＰＭ堆積量の推定は、フィルタの上流側と下流側との排気の差圧に基づいて行うのが一般的であるが、より正確なＰＭ堆積量の推定を行うため、エンジンによるＰＭ生成量とフィルタにおけるＰＭ燃焼速度とに基づき、フィルタに堆積しているＰＭ量を推定するようにした排気浄化装置が特許文献１により提案されている。
特許文献１の排気浄化装置によれば、フィルタにおけるＰＭ燃焼速度はフィルタ温度やフィルタに流入する排気中のＮＯｘ濃度やＯ２濃度によって変化するため、これらフィルタ温度、ＮＯｘ濃度及びＯ２濃度によって補正した燃焼速度を用いてＰＭ堆積量の推定が行われる。
特開２００２−９７９３０号公報 The estimation of the PM accumulation amount on the filter is generally performed based on the differential pressure of the exhaust between the upstream side and the downstream side of the filter, but in order to estimate the PM accumulation amount more accurately, the PM accumulation by the engine Patent Document 1 proposes an exhaust purification device that estimates the amount of PM accumulated in a filter based on the amount of generation and the PM combustion speed in the filter.
According to the exhaust purification device of Patent Document 1, since PM combustion rate in the filter is changed by NOx concentration and the O 2 concentration in the exhaust gas flowing into the filter temperature and the filter, the filters temperatures, corrected by the NOx concentration and the O 2 concentration The PM deposition amount is estimated using the burned rate.
JP 2002-97930 A

最近の研究により、フィルタにおけるＰＭの堆積には、フィルタに形成されている細孔内への堆積（図７中の符号１０６ｂ）とフィルタ表面への堆積（図７中の符号１０６ａ）とがあり、細孔内への堆積が先に行われ、細孔内へのＰＭ堆積が飽和した後にフィルタ表面への堆積が行われることが確認されている。また、ＰＭの燃焼は細孔内のＰＭから先に行われ、細孔内のＰＭが完全に燃焼してからフィルタ表面のＰＭが燃焼し、フィルタ表面のＰＭが完全に燃焼した後でなければ細孔内へのＰＭ堆積が再び行われないことも確認されている。   According to recent research, PM deposition on the filter includes deposition in the pores formed in the filter (reference numeral 106b in FIG. 7) and deposition on the filter surface (reference numeral 106a in FIG. 7). It has been confirmed that deposition in the pores is performed first, and deposition on the filter surface is performed after PM deposition in the pores is saturated. Also, the PM is burned first after the PM in the pores, and after the PM in the pores is completely burned, the PM on the filter surface is burned and the PM on the filter surface is not burned completely. It has also been confirmed that PM deposition in the pores is not performed again.

このように、フィルタにおけるＰＭの堆積及び燃焼の形態は、細孔内とフィルタ表面とで相違しており、上記特許文献１の排気浄化装置のように、単にフィルタ温度、ＮＯｘ濃度及びＯ２濃度によって補正したＰＭの燃焼速度を用いるだけでは、細孔内のＰＭ燃焼量を推定できずＰＭ堆積量を正確に推定することが困難である。この点は、従来の一般的な手法であるフィルタの上流側と下流側との差圧に基づくＰＭ堆積量の推定においても同様である。 Thus, the form of PM deposition and combustion in the filter is different between the inside of the pores and the surface of the filter, and the filter temperature, NOx concentration, and O 2 concentration are simply as in the exhaust gas purification device of Patent Document 1 described above. It is difficult to estimate the PM deposition amount accurately because the PM combustion amount in the pores cannot be estimated only by using the PM combustion rate corrected by the above. This also applies to the estimation of the PM deposition amount based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter, which is a conventional general method.

また、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させるとＰＭのアッシュ（灰）が残留してフィルタに堆積し、フィルタの上流側と下流側との差圧に基づいてＰＭ堆積量の推定を行う場合には、フィルタの再生を繰り返すうちにアッシュの堆積による圧損が増加してＰＭ堆積量の推定に誤差が生じることが知られている。この場合も、細孔内に堆積したアッシュ量とフィルタ表面に堆積したアッシュ量を区別することなく全アッシュ量に基づき一律に推定値を補正しようとしても、ＰＭ堆積量を正確に推定することが難しいという問題がある。   In addition, when PM accumulated on the filter is burned, PM ash (ash) remains and accumulates on the filter, and when the PM accumulation amount is estimated based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter. It is known that the pressure loss due to ash accumulation increases as the filter regeneration is repeated, causing an error in the estimation of the PM deposition amount. In this case, the PM deposition amount can be accurately estimated even if the estimated value is uniformly corrected based on the total ash amount without distinguishing between the ash amount deposited in the pores and the ash amount deposited on the filter surface. There is a problem that it is difficult.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィルタの上流側と下流側との差圧に基づいてＰＭ堆積量を推定する場合において、フィルタに堆積するＰＭのアッシュの影響を適切に考慮してフィルタのＰＭ堆積量を正確に推定でき、フィルタの再生を効率良く的確に行うことの可能な排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to deposit on the filter when estimating the PM accumulation amount based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter. It is an object of the present invention to provide an exhaust emission control device capable of accurately estimating the amount of PM deposited on a filter by appropriately considering the influence of PM ash and capable of efficiently and accurately regenerating the filter.

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設され、細孔内及び表面に排気中のパティキュレートマターを捕集して堆積させるフィルタと、前記フィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出される差圧に基づき、前記フィルタに堆積したパティキュレートマターの量を推定する堆積量推定手段と、前記堆積量推定手段により推定されたパティキュレートマターの量に基づき、前記フィルタに堆積したパティキュレートマターを燃焼させ、該フィルタの強制再生を行う強制再生手段と、前記強制再生手段による燃焼により生成され、前記フィルタに堆積するパティキュレートマターの細孔内及び表面のアッシュの量を検出するアッシュ量検出手段と、前記アッシュ量検出手段により検出された少なくとも表面のアッシュ量に基づき、前記堆積量推定手段により推定するパティキュレートマターの量の推定誤差を算出する推定誤差算出手段と、前記推定誤差算出手段により算出された推定誤差に基づき、パティキュレートマターの量の推定値を補正する補正手段とを備え、前記フィルタは、前記強制再生手段により強制再生が行われるとき、前記細孔内に堆積したパティキュレートマターが燃焼した後に前記表面に堆積したパティキュレートマターが燃焼し、該表面に堆積したパティキュレートマターが燃焼を完了するまでは前記細孔内にはパティキュレートマターが再び堆積しないような機能を有するものであって、前記強制再生手段は、前記表面に堆積したパティキュレートマターが燃焼を完了する前に強制再生を終了することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to claim 1 of the present invention is a filter that is disposed in an exhaust passage of an engine and collects and deposits particulate matter in the exhaust in and on the pores. A differential pressure detecting means for detecting the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter, and a deposit for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter based on the differential pressure detected by the differential pressure detecting means. An amount estimating means, a forced regeneration means for burning the particulate matter deposited on the filter based on the amount of the particulate matter estimated by the accumulation amount estimating means, and forcibly regenerating the filter; and the forced regeneration means Ash amount detecting means for detecting the amount of ash in the pores and on the surface of the particulate matter produced by combustion by the filter and deposited on the filter An estimation error calculation means for calculating an estimation error of the amount of particulate matter estimated by the deposition amount estimation means based on at least the ash amount of the surface detected by the ash amount detection means; and a calculation by the estimation error calculation means Correction means for correcting an estimated value of the amount of particulate matter based on the estimated error, and when the forced regeneration is performed by the forced regeneration means, the filter accumulates the particulate matter deposited in the pores. The particulate matter deposited on the surface after burning burns, and the particulate matter deposited on the surface has a function so that the particulate matter does not accumulate again in the pores until the burning of the particulate matter is completed. And the forced regeneration means includes particulate matter deposited on the surface. Characterized in that it end the forced regeneration before completing the burn.

本発明の請求項１に係る排気浄化装置によれば、堆積量推定手段により推定するパティキュレートマターの量の推定誤差を主としてフィルタの表面に堆積したパティキュレートマターのアッシュ量に基づいて算出して推定値を補正するので、フィルタに堆積するアッシュの影響を適切に考慮してフィルタにおけるパティキュレートマターの堆積量を現実に即して正確に推定でき、フィルタの再生を効率良く的確に行うことができる。   According to the exhaust purification apparatus of the first aspect of the present invention, the estimation error of the amount of particulate matter estimated by the accumulation amount estimating means is calculated mainly based on the ash amount of the particulate matter deposited on the surface of the filter. Since the estimated value is corrected, it is possible to accurately estimate the amount of particulate matter deposited on the filter, taking into account the effects of ash accumulated on the filter, and to regenerate the filter efficiently and accurately. it can.

そして、表面に堆積したパティキュレートマターが燃焼を完了する前に強制再生を終了するようにするので、フィルタの細孔内にパティキュレートマターが再び堆積しないようにし、フィルタの表面にのみパティキュレートマター及びアッシュが堆積するようにでき、パティキュレートマターの量の推定誤差をフィルタの表面に堆積したアッシュ量にのみ基づき算出して推定値を補正するようにでき、パティキュレートマターの堆積量をより一層正確に推定することができる。 The forced regeneration is terminated before the particulate matter deposited on the surface completes combustion, so that the particulate matter does not accumulate again in the pores of the filter, and the particulate matter only on the surface of the filter. Ash can be accumulated, and the estimated error can be corrected by calculating the estimated error of the amount of particulate matter based only on the amount of ash deposited on the surface of the filter, thereby further increasing the amount of particulate matter deposited. It can be estimated accurately.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る排気浄化装置が適用された４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）の全体構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒に共通のコモンレール２を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料（軽油）が各気筒に設けられたインジェクタ４に供給され、各インジェクタ４からそれぞれの気筒の燃焼室６内に燃料が噴射される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust emission control device according to the present invention is applied, and the configuration of the exhaust emission control device according to the present invention will be described based on FIG. To do.
The engine 1 includes a common rail 2 common to each cylinder, and high-pressure fuel (light oil) supplied from a fuel injection pump (not shown) and stored in the common rail 2 is supplied to an injector 4 provided in each cylinder. Fuel is injected from the injector 4 into the combustion chamber 6 of each cylinder.

エアクリーナ８から吸入された吸気は、吸気通路１０に装備されたターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａへと流入し、コンプレッサ１２ａで過給された吸気はインタークーラ１４及び吸気制御弁１６を介して吸気マニホールド１８に導入される。吸気制御弁１６はエンジン１への吸入空気量を制御するためのものであり、エンジン１の排気温度を上昇させる必要があるときなどに閉弁方向に制御され、通常は全開位置に制御される。   The intake air sucked from the air cleaner 8 flows into the compressor 12a of the turbocharger 12 provided in the intake passage 10, and the intake air supercharged by the compressor 12a passes through the intercooler 14 and the intake control valve 16 to the intake manifold 18. To be introduced. The intake control valve 16 is for controlling the amount of intake air to the engine 1 and is controlled in the valve closing direction when the exhaust temperature of the engine 1 needs to be raised, and is normally controlled to the fully open position. .

吸気マニホールド１８に導入された吸気は、図示しないカムによって開閉駆動される吸気弁２０の開弁時に燃焼室６内に導入される。なお、エアクリーナ８とコンプレッサ１２ａとの間の吸気通路１０には、エンジン１への吸入空気量を検出するためのエアフローセンサ２２が設けられている。
インジェクタ４から噴射された燃料は燃焼室６内に導入された吸気と混合し、上昇するピストン２４によって圧縮されることにより圧縮着火し、そのときの爆発力によってピストン２４を押し下げクランク軸２６を回転させる。 The intake air introduced into the intake manifold 18 is introduced into the combustion chamber 6 when the intake valve 20 that is opened and closed by a cam (not shown) is opened. An air flow sensor 22 for detecting the amount of intake air to the engine 1 is provided in the intake passage 10 between the air cleaner 8 and the compressor 12a.
The fuel injected from the injector 4 mixes with the intake air introduced into the combustion chamber 6 and is compressed and ignited by being compressed by the rising piston 24. The piston 24 is pushed down by the explosion force at that time, and the crankshaft 26 is rotated. Let

燃焼室６内での燃料の燃焼によって生じた排気は、図示しないカムによって開閉駆動される排気弁２８の開弁時に燃焼室６から排気マニホールド３０へと排出され、ターボチャージャ１２のタービン１２ｂを経て排気管３２に流入する。タービン１２ｂの回転軸はコンプレッサ１２ａの回転軸と連結されており、タービン１２ｂが排気マニホールド３０から流入する排気を受けてコンプレッサ１２ａを駆動する。なお、排気マニホールド３０と吸気マニホールド１８との間には、ＥＧＲ弁３４を介して排気マニホールド３０と吸気マニホールド１８とを連通するＥＧＲ通路３６が設けられている。   Exhaust gas generated by the combustion of fuel in the combustion chamber 6 is discharged from the combustion chamber 6 to the exhaust manifold 30 when the exhaust valve 28 that is opened and closed by a cam (not shown) is opened, and passes through the turbine 12b of the turbocharger 12. It flows into the exhaust pipe 32. The rotating shaft of the turbine 12b is connected to the rotating shaft of the compressor 12a, and the turbine 12b receives the exhaust gas flowing from the exhaust manifold 30 and drives the compressor 12a. An EGR passage 36 is provided between the exhaust manifold 30 and the intake manifold 18 to communicate the exhaust manifold 30 and the intake manifold 18 via an EGR valve 34.

排気管３２は排気後処理装置３８に接続されており、エンジン１から排出された排気が排気後処理装置３８に流入し、排気後処理装置３８によって浄化された排気が図示しない消音装置を経た後に大気中に排出される。
排気後処理装置３８は、上流側ケーシング４０と、上流側ケーシング４０の下流側に連通路４２で連通された下流側ケーシング４４とで構成されている。上流側ケーシング４０内には酸化触媒４６が収容され、下流側ケーシング４４内には、排気中のパティキュレートマター（以下ＰＭという）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）４８が収容されている。 The exhaust pipe 32 is connected to an exhaust aftertreatment device 38, and the exhaust discharged from the engine 1 flows into the exhaust aftertreatment device 38, and the exhaust purified by the exhaust aftertreatment device 38 passes through a silencer (not shown). Released into the atmosphere.
The exhaust aftertreatment device 38 includes an upstream casing 40 and a downstream casing 44 that is communicated with the downstream side of the upstream casing 40 through a communication passage 42. An oxidation catalyst 46 is accommodated in the upstream casing 40, and a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) 48 that collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust is accommodated in the downstream casing 44. Yes.

酸化触媒４６は、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ２を生成し、このＮＯ２を酸化剤としてフィルタ４８に供給するものである。また、フィルタ４８は、上記図６、７に示すフィルタ１０２と全く同様に、内部に細孔が多数形成されているセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されている。 The oxidation catalyst 46 is NO in the exhaust is oxidized to generate NO 2, and supplies to the filter 48 of the NO 2 as oxidizing agent. Further, the filter 48 is made of a ceramic carrier having a large number of pores formed therein, just like the filter 102 shown in FIGS. 6 and 7 above, and a large number of passages communicating the upstream side and the downstream side are arranged in parallel. In addition, the upstream side opening and the downstream side opening of the passage are alternately closed.

このように酸化触媒４６とフィルタ４８とを配置することにより、フィルタ４８に捕集され堆積しているＰＭは、酸化触媒４６から供給されたＮＯ２や排気中のＯ２と反応して酸化し、フィルタ４８の連続再生が行われる。
排気管３２には、排気後処理装置３８の入口近傍に位置して排気後処理装置３８に流入する排気、即ち酸化触媒４６に流入する排気の温度を検出する入口側排気温度センサ５２が設けられている。 By arranging the oxidation catalyst 46 and the filter 48 in this manner, the PM collected and deposited on the filter 48 is oxidized by reacting with NO 2 supplied from the oxidation catalyst 46 or O 2 in the exhaust gas. The filter 48 is continuously reproduced.
The exhaust pipe 32 is provided with an inlet side exhaust temperature sensor 52 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas aftertreatment device 38, that is, the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 46, located near the inlet of the exhaust gas aftertreatment device 38. ing.

また、排気後処理装置３８の出口側には排気後処理装置３８から流出する排気、即ちフィルタ４８から流出する排気の温度を検出する出口側排気温度センサ５４が設けられている。
更に、フィルタ４８の上流側となる連通路４２で分岐した上流側分岐通路５６と、フィルタ４８の下流側で分岐した下流側分岐通路５８とが差圧センサ（差圧検出手段）６０に接続されており、差圧センサ６０によりフィルタ４８の上流側と下流側との差圧、即ちフィルタ４８前後の差圧が検出される。 Further, on the outlet side of the exhaust aftertreatment device 38, an outlet side exhaust temperature sensor 54 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust aftertreatment device 38, that is, the exhaust gas flowing out from the filter 48, is provided.
Further, an upstream branch passage 56 branched by the communication passage 42 upstream of the filter 48 and a downstream branch passage 58 branched downstream of the filter 48 are connected to a differential pressure sensor (differential pressure detecting means) 60. The differential pressure sensor 60 detects the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter 48, that is, the differential pressure before and after the filter 48.

ＥＣＵ６２は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
ＥＣＵ６２の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するために、上述したエアフローセンサ２２、入口側排気温度センサ５２、出口側排気温度センサ５４、及び差圧センサ６０のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ６４、及びアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ６６などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１６及びＥＧＲ弁３４などの各種デバイス類が接続されている。 The ECU 62 is a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1, and is composed of a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and calculates various control amounts and based on the control amounts. Controls various devices.
On the input side of the ECU 62, in addition to the airflow sensor 22, the inlet side exhaust temperature sensor 52, the outlet side exhaust temperature sensor 54, and the differential pressure sensor 60 described above, in addition to the above-described air flow sensor 22, various engine speeds are collected. Various sensors such as a rotational speed sensor 64 that detects the amount of depression and an accelerator opening degree sensor 66 that detects the amount of depression of the accelerator pedal are connected. On the output side, each cylinder that is controlled based on the calculated control amount is connected. Various devices such as the injector 4, the intake control valve 16, and the EGR valve 34 are connected.

エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御もＥＣＵ６２によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）、即ちエンジン１によるトルクの発生に必要な燃料供給量は、回転数センサ６４によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ６６によって検出されたアクセルペダル踏込量とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒の燃焼室６内に主噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な燃料量が供給される。   The ECU 62 also performs calculation of the fuel supply amount to each cylinder of the engine 1 and control of fuel supply from the injector 4 based on the calculated fuel supply amount. The fuel supply amount (main injection amount) necessary for the operation of the engine 1, that is, the fuel supply amount necessary for generating torque by the engine 1 is detected by the engine speed detected by the speed sensor 64 and the accelerator opening sensor 66. Based on the accelerator pedal depression amount thus determined, it is determined by reading from a previously stored map. The amount of fuel supplied to each cylinder is adjusted by the valve opening time of the injector 4, and each injector 4 is driven to open by a driving time corresponding to the determined fuel amount, and the main chamber is placed in the combustion chamber 6 of each cylinder. By performing the injection, the fuel amount necessary for the operation of the engine 1 is supplied.

このように構成されたエンジン１の排気浄化装置では、通常は、酸化触媒４６から供給されるＮＯ２や排気中のＯ２を酸化剤として用いた上記連続再生により、フィルタ４８に堆積したＰＭの除去が行われる。しかしながら、エンジン１の排気温度が低い運転状態、例えば低速、低負荷運転などでは排気温度が酸化触媒４６の活性化温度まで上昇せず、排気中のＮＯが酸化されずに連続再生が行われない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ４８内にＰＭが過剰に堆積し、フィルタ４８が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ４８におけるＰＭの堆積状況に応じて、適宜強制再生が行われる。 In the exhaust emission control device of the engine 1 configured as described above, normally, the PM accumulated on the filter 48 by the above-described continuous regeneration using NO 2 supplied from the oxidation catalyst 46 or O 2 in the exhaust as an oxidizing agent. Removal is performed. However, in an operation state where the exhaust temperature of the engine 1 is low, for example, at a low speed and low load operation, the exhaust temperature does not rise to the activation temperature of the oxidation catalyst 46, and NO in the exhaust is not oxidized and continuous regeneration is not performed. There is a case. If such a state continues, PM may be excessively accumulated in the filter 48 and the filter 48 may be clogged. Therefore, forced regeneration is appropriately performed according to the PM accumulation state in the filter 48.

フィルタ４８を強制再生するための強制再生制御は、図２のフローチャートに従い、ＥＣＵ６２によって所定の制御周期で行われる。
まず、図２のステップＳ２において、強制再生フラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。強制再生フラグＦ１は強制再生が必要であるか否かを示すものであり、値が１であると強制再生が必要であり、値が０であると強制再生が不要であることを示す。強制再生フラグＦ１の初期設定値は０となっており、最初の制御周期ではステップＳ２からステップＳ４へと進む。 Forced regeneration control for forcibly regenerating the filter 48 is performed at a predetermined control cycle by the ECU 62 in accordance with the flowchart of FIG.
First, in step S2 of FIG. 2, it is determined whether or not the value of the forced regeneration flag F1 is 1. The forced regeneration flag F1 indicates whether or not forced regeneration is necessary. A value of 1 indicates that forced regeneration is necessary, and a value of 0 indicates that forced regeneration is not necessary. The initial set value of the forced regeneration flag F1 is 0, and the process proceeds from step S2 to step S4 in the first control cycle.

ステップＳ４ではフィルタ４８の強制再生が必要であるか否かの判定を行う。具体的には、後述する堆積量推定制御によって推定したフィルタ４８の全ＰＭ堆積量が、予め設定された強制再生開始判定値以上である場合に、強制再生が必要であると判断している。
ＰＭの推定堆積量が強制再生開始判定値未満である場合は、現時点での強制再生が不要であると判定し、この制御周期を終了し、次の制御周期において再びステップＳ２から処理を行う。 In step S4, it is determined whether or not forced regeneration of the filter 48 is necessary. Specifically, when the total PM accumulation amount of the filter 48 estimated by the accumulation amount estimation control described later is equal to or greater than a preset forced regeneration start determination value, it is determined that forced regeneration is necessary.
If the estimated accumulation amount of PM is less than the forced regeneration start determination value, it is determined that the forced regeneration at the present time is not necessary, this control cycle is terminated, and the processing is performed again from step S2 in the next control cycle.

一方、強制再生が必要と判断した場合にはステップＳ６に進み、強制再生フラグＦ１の値を１とすることにより強制再生が必要であることを示すように変更し、次のステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、入口側排気温度センサ５２によって検出された酸化触媒４６に流入する排気の温度Ｔinが２５０℃以上であるか否かを判定することにより、酸化触媒４６が活性化しているか否かを判定する。 On the other hand, if it is determined that forced regeneration is necessary, the process proceeds to step S6, the forced regeneration flag F1 is set to 1 to indicate that forced regeneration is necessary, and the process proceeds to next step S8.
In step S8, it is determined whether or not the oxidation catalyst 46 is activated by determining whether or not the temperature Tin of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 46 detected by the inlet side exhaust temperature sensor 52 is 250 ° C. or higher. judge.

酸化触媒４６に流入する排気の温度Ｔinが２５０℃未満である場合には、酸化触媒４６が活性化していないものとしてステップＳ１０に進み、酸化触媒４６の昇温制御が行われる。この昇温制御は、酸化触媒４６に高温の排気を供給することにより、酸化触媒４６の温度を活性化温度（例えば２５０℃）まで昇温するものであり、吸気制御弁１６を閉方向に制御して排気温度を上昇させると共に、必要に応じ各気筒の膨張行程においてインジェクタ４から燃焼室６内に第１の追加燃料噴射を行う。第１の追加燃料の噴射タイミングは、膨張行程終期よりも比較的早期であって、このようなタイミングで追加燃料を燃焼室６内に噴射することにより、追加燃料は燃焼室６内の高温の燃焼ガスと混合して、排気ポートや排気マニホールド３０内で燃焼し、高温の排気が酸化触媒４６に供給されることにより、酸化触媒４６の温度が上昇する。   If the temperature Tin of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 46 is less than 250 ° C., it is determined that the oxidation catalyst 46 has not been activated, and the process proceeds to step S10, where temperature control of the oxidation catalyst 46 is performed. In this temperature rise control, the temperature of the oxidation catalyst 46 is raised to the activation temperature (for example, 250 ° C.) by supplying high-temperature exhaust gas to the oxidation catalyst 46, and the intake control valve 16 is controlled in the closing direction. Then, the exhaust gas temperature is raised, and the first additional fuel injection is performed from the injector 4 into the combustion chamber 6 in the expansion stroke of each cylinder as necessary. The injection timing of the first additional fuel is relatively earlier than the end of the expansion stroke. By injecting the additional fuel into the combustion chamber 6 at such timing, the additional fuel is heated at a high temperature in the combustion chamber 6. When mixed with the combustion gas and combusted in the exhaust port or the exhaust manifold 30, high temperature exhaust gas is supplied to the oxidation catalyst 46, so that the temperature of the oxidation catalyst 46 rises.

次にステップＳ１８に進むと、ステップＳ４の時と同様に、後述の堆積量推定制御によって推定したフィルタ４８の全ＰＭ堆積量が、予め設定された強制再生終了判定値以下であるか否かの判定を行う。
上述のように酸化触媒４６はまだ十分活性化していない状況であるためＰＭの焼却は行われておらず、ＰＭの推定堆積量は強制再生終了判定値より大であると判定されて今回の制御周期を終えるので、次の制御周期で再びステップＳ２から強制再生制御が行われる。 Next, in step S18, as in step S4, it is determined whether or not the total PM accumulation amount of the filter 48 estimated by the accumulation amount estimation control described later is equal to or less than a preset forced regeneration end determination value. Make a decision.
As described above, since the oxidation catalyst 46 is not yet fully activated, PM is not incinerated, and it is determined that the estimated accumulation amount of PM is larger than the forced regeneration end determination value, and this control is performed. Since the cycle ends, the forced regeneration control is performed again from step S2 in the next control cycle.

この場合、既に強制再生フラグＦ１の値は１となっているので、ＥＣＵ６２による処理はステップＳ２からステップＳ８へ進むことになる。
ステップＳ８で、酸化触媒４６に流入する排気の温度Ｔinが２５０℃未満で酸化触媒４６が依然として活性化していないと判定した場合には、再びステップＳ１０で吸気制御弁１６の閉方向への制御と第１の追加燃料の噴射による触媒昇温制御が行われる。従って、酸化触媒４６に流入する排気の温度Ｔinが２５０℃未満で、酸化触媒４６が活性化していない間は、制御周期ごとにステップＳ１０による触媒昇温制御が繰り返し行われる。 In this case, since the value of the forced regeneration flag F1 is already 1, the process by the ECU 62 proceeds from step S2 to step S8.
If it is determined in step S8 that the temperature Tin of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 46 is less than 250 ° C. and the oxidation catalyst 46 is not yet activated, the control of the intake control valve 16 in the closing direction is performed again in step S10. Catalyst temperature rise control is performed by injecting the first additional fuel. Therefore, as long as the temperature Tin of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 46 is less than 250 ° C. and the oxidation catalyst 46 is not activated, the catalyst temperature increase control in step S10 is repeatedly performed every control cycle.

このようにして触媒昇温制御が繰り返され、酸化触媒４６に流入する排気の温度Ｔinが２５０℃以上になって酸化触媒４６が活性化したと判定すると、ＥＣＵ６２による処理はステップＳ８からステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、出口側排気温度センサ５４によって検出されたフィルタ４８出口側の排気温度Ｔoutに基づき、フィルタ４８の温度が所定温度以上であるか否かが判定される。この所定温度は、フィルタ４８でＰＭが最も効率よく燃焼する温度であり、本実施形態では６００℃を所定温度とし、出口側排気温度センサ５４によって検出されたフィルタ４８出口側の排気温度Ｔoutをフィルタ４８の温度と見なしている。 In this way, when the catalyst temperature increase control is repeated, and it is determined that the temperature Tin of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 46 is 250 ° C. or higher and the oxidation catalyst 46 is activated, the processing by the ECU 62 proceeds from step S8 to step S12. move on.
In step S12, based on the exhaust temperature Tout on the outlet side of the filter 48 detected by the outlet side exhaust temperature sensor 54, it is determined whether or not the temperature of the filter 48 is equal to or higher than a predetermined temperature. This predetermined temperature is a temperature at which PM is burned most efficiently in the filter 48. In this embodiment, the predetermined temperature is 600 ° C., and the exhaust temperature Tout on the outlet side of the filter 48 detected by the outlet side exhaust temperature sensor 54 is filtered. A temperature of 48 is considered.

ステップＳ１２でフィルタ４８出口側の排気温度Ｔoutが６００℃以上であると判定するとステップＳ１４に進み、排気温度Ｔoutが６００℃未満であると判定するとステップＳ１６に進む。
ステップＳ１４及びＳ１６は、フィルタ４８の温度を６００℃に維持するように、インジェクタ４から第２の追加燃料を各気筒の燃焼室６内に噴射するものであって、第２の追加燃料は排気行程で噴射される。このような噴射タイミングで第２の追加燃料が燃焼室６内に噴射されることにより、第２の追加燃料は燃焼室６内や排気マニホールド３０内で燃焼することなく酸化触媒４６に達し、活性化温度にある酸化触媒４６で燃料のＨＣが酸化される。このＨＣの酸化による排気温度の上昇によってフィルタ４８の温度が６００℃まで上昇し、フィルタ４８に堆積したＰＭが焼却される。従って、本実施形態ではインジェクタ４が強制再生手段に相当する。 If it is determined in step S12 that the exhaust temperature Tout on the outlet side of the filter 48 is 600 ° C. or higher, the process proceeds to step S14, and if it is determined that the exhaust temperature Tout is less than 600 ° C., the process proceeds to step S16.
In steps S14 and S16, the second additional fuel is injected from the injector 4 into the combustion chamber 6 of each cylinder so as to maintain the temperature of the filter 48 at 600 ° C., and the second additional fuel is exhausted. It is injected in the stroke. When the second additional fuel is injected into the combustion chamber 6 at such injection timing, the second additional fuel reaches the oxidation catalyst 46 without being burned in the combustion chamber 6 or the exhaust manifold 30 and is activated. The HC of the fuel is oxidized by the oxidation catalyst 46 at the conversion temperature. As the exhaust gas temperature rises due to the oxidation of HC, the temperature of the filter 48 rises to 600 ° C., and the PM deposited on the filter 48 is incinerated. Therefore, in this embodiment, the injector 4 corresponds to a forced regeneration means.

第２の追加燃料の噴射量は、回転数センサ６４によって検出されたエンジン回転数とＥＣＵ６２で決定される主噴射量とをパラメータとするマップに記憶されており、このマップは第２の追加燃料噴射量が比較的多めに設定された増量マップと、比較的少なめに設定された減量マップの２種類が用意されている。そして、ステップＳ１４ではフィルタ４８出口側の排気温度Ｔoutが６００℃以上であるため、減量マップを用いて比較的少なめの第２の追加燃料を噴射し、ステップＳ１６ではフィルタ４８出口側の排気温度Ｔoutが６００℃未満であるため、増量マップを用いて比較的多めの第２の追加燃料を噴射するようにしている。これによってフィルタ４８の温度が６００℃前後に維持され、フィルタ４８に堆積したＰＭが良好に焼却除去される。   The injection amount of the second additional fuel is stored in a map having the engine speed detected by the rotation speed sensor 64 and the main injection amount determined by the ECU 62 as parameters, and this map is the second additional fuel. There are two types of maps, an increase map with a relatively large injection amount and a decrease map with a relatively small injection amount. In step S14, since the exhaust temperature Tout on the filter 48 outlet side is 600 ° C. or higher, a relatively small amount of second additional fuel is injected using the weight reduction map. In step S16, the exhaust temperature Tout on the filter 48 outlet side is injected. Since the temperature is lower than 600 ° C., a relatively large amount of the second additional fuel is injected using the increase map. As a result, the temperature of the filter 48 is maintained at around 600 ° C., and the PM deposited on the filter 48 is well removed by incineration.

ステップＳ１４又はＳ１６で第２の追加燃料を噴射するとステップＳ１８に進み、前述したように、ＰＭの推定堆積量が強制再生終了判定値以下であるか否かを判定する。ＰＭの推定堆積量が強制再生終了判定値より大である場合には、依然としてフィルタ４８の強制再生が必要であると判断し、この制御周期を終えて、次の制御周期で再びステップＳ２から制御を行う。従って、ＰＭの推定堆積量が強制再生終了判定値より大である限り、ステップＳ１４又はＳ１６によるフィルタ４８の昇温により、フィルタ４８に堆積しているＰＭの焼却除去が行われることになる。   When the second additional fuel is injected in step S14 or S16, the process proceeds to step S18, and as described above, it is determined whether the estimated accumulation amount of PM is equal to or less than the forced regeneration end determination value. When the estimated accumulation amount of PM is larger than the forced regeneration end determination value, it is determined that forced regeneration of the filter 48 is still necessary, this control cycle ends, and control is performed again from step S2 in the next control cycle. I do. Therefore, as long as the estimated accumulation amount of PM is larger than the forced regeneration end determination value, the PM 48 accumulated in the filter 48 is incinerated and removed by the temperature increase of the filter 48 in step S14 or S16.

一方、フィルタ４８に堆積していたＰＭが焼却除去され、ＰＭの全推定堆積量が強制再生終了判定値以下となり、ステップＳ１８でフィルタ４８の強制再生が完了したと判断されると、ステップＳ２０に進み強制再生フラグＦ１の値を０として、今回の制御周期を終了する。
ステップＳ２０により強制再生フラグＦ１の値が０になると、次の制御周期ではステップＳ２からステップＳ４へと処理が進むので、再びフィルタ４８の強制再生が必要となるまでは、ステップＳ２からステップＳ４の処理が繰り返され、制御周期毎に強制再生の要否が判断される。 On the other hand, if the PM accumulated on the filter 48 is incinerated and removed, the total estimated accumulation amount of PM becomes equal to or less than the forced regeneration end determination value, and it is determined in step S18 that the forced regeneration of the filter 48 is completed, the process proceeds to step S20. The value of the advance forced regeneration flag F1 is set to 0, and the current control cycle ends.
When the value of the forced regeneration flag F1 becomes 0 in step S20, the process proceeds from step S2 to step S4 in the next control cycle. Therefore, until the forced regeneration of the filter 48 is required again, the process from step S2 to step S4 is performed. The process is repeated, and whether or not forced regeneration is necessary is determined for each control cycle.

次に、上述した強制再生制御のステップＳ４における強制再生の要否判定やステップＳ１８における強制再生の完了判定で使用するフィルタ４８の全ＰＭ堆積量を推定するための堆積量推定制御について以下に説明する。
図３には、フィルタ４８への全ＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係を示してあるが、同図に実線で示すように、フィルタ４８へのＰＭの堆積はまず細孔内で行われ（上記図７の符号１０６ｂと同様）、細孔内へのＰＭ堆積が飽和するとフィルタ４８表面への堆積が始まる（上記図７の符号１０６ａと同様）。 Next, the accumulation amount estimation control for estimating the total PM accumulation amount of the filter 48 used in the above-described forced regeneration control necessity determination in step S4 and the forced regeneration completion determination in step S18 will be described below. To do.
FIG. 3 shows the relationship between the total amount of PM deposited on the filter 48 and the differential pressure before and after the filter 48. As indicated by the solid line in FIG. (Similar to reference numeral 106b in FIG. 7), and deposition on the surface of the filter 48 starts when PM deposition in the pores is saturated (same as reference numeral 106a in FIG. 7).

即ち、図３に示すように、フィルタ４８にＰＭが堆積していない状態から徐々にＰＭの堆積が行われると、細孔内へのＰＭの堆積に伴い、ａ点から実線に沿って差圧が上昇していく。そして、ｂ点で細孔内へのＰＭの堆積が飽和すると、その後はフィルタ４８表面へのＰＭの堆積に伴い、それまでよりも緩やかにｃ点に向け実線に沿って差圧が上昇していく。   That is, as shown in FIG. 3, when PM is gradually deposited from the state where PM is not deposited on the filter 48, the pressure difference from the point a along the solid line is accompanied by the accumulation of PM in the pores. Will rise. When the PM deposition in the pores is saturated at the point b, the differential pressure increases along the solid line toward the point c more gently than before, with the PM deposition on the filter 48 surface thereafter. Go.

一方、強制再生が実施されると、ＰＭが燃焼することになるが、この場合には、まず細孔内のＰＭが全て燃焼し、その後フィルタ４８表面に堆積したＰＭが燃焼を開始する。
即ち、図３に示すように、細孔内のＰＭの燃焼に伴い、ｃ点から破線に沿って差圧が下降していく。そして、ｄ点で細孔内のＰＭの燃焼が完了すると、フィルタ４８表面のＰＭ燃焼に伴い、緩やかにａ点に向け破線に沿って差圧が下降していく。 On the other hand, when forced regeneration is performed, PM is combusted. In this case, all PM in the pores is combusted first, and then PM deposited on the surface of the filter 48 starts combusting.
That is, as shown in FIG. 3, with the combustion of PM in the pores, the differential pressure decreases from the point c along the broken line. When the combustion of PM in the pores is completed at point d, the pressure difference gradually decreases along the broken line toward point a along with PM combustion on the surface of the filter 48.

そして、フィルタ４８表面のＰＭ燃焼が完了してａ点に戻った場合には、上記ａ→ｂ→ｃ→ｄのサイクルが以後繰り返される。
なお、フィルタ４８は、フィルタ４８の表面にＰＭが堆積している状態では細孔内へのＰＭ堆積は行われないという特性を有しており、フィルタ４８表面に堆積しているＰＭが全て燃焼しない限り、ＰＭが再び細孔内へ堆積することはない。つまり、フィルタ４８表面のＰＭ燃焼が完了してａ点に戻らない限り、フィルタ４８内のＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係は破線上をａ点とｄ点との間で緩やかに行き来することとなる。 When PM combustion on the surface of the filter 48 is completed and the point a returns to point a, the cycle of a → b → c → d is repeated thereafter.
The filter 48 has a characteristic that PM is not deposited in the pores when PM is deposited on the surface of the filter 48, and all PM deposited on the surface of the filter 48 burns. Unless otherwise, PM will not deposit again into the pores. That is, unless PM combustion on the surface of the filter 48 is completed and the point a returns, the relationship between the amount of PM accumulated in the filter 48 and the pressure difference across the filter 48 is moderate between the points a and d on the broken line. Will come and go.

このように、図３のフィルタ４８への全ＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係に基づき、差圧センサ６０によって検出されたフィルタ４８前後の差圧に応じてフィルタ４８への全ＰＭ堆積量を容易に推定することができる。
ところで、強制再生によってＰＭが燃焼すると、ＰＭのアッシュ（灰）が残り、当該アッシュはフィルタ４８内、具体的には細孔内及びフィルタ４８の表面に付着して堆積する。このようにアッシュがフィルタ４８内に堆積した状態になると、上述したように、当該アッシュが抵抗となって圧損が増大し、差圧センサ６０により検出される実際の差圧が増大し、ＰＭ堆積量の推定に誤差が生じるという問題がある。 As described above, based on the relationship between the total amount of PM deposited on the filter 48 and the differential pressure before and after the filter 48 in FIG. 3, the total pressure on the filter 48 is determined according to the differential pressure before and after the filter 48 detected by the differential pressure sensor 60. The amount of PM deposition can be easily estimated.
By the way, when PM is burned by forced regeneration, ash (ash) of PM remains, and the ash adheres to and accumulates in the filter 48, specifically, in the pores and the surface of the filter 48. As described above, when the ash is accumulated in the filter 48 as described above, the ash becomes a resistance and pressure loss increases, the actual differential pressure detected by the differential pressure sensor 60 increases, and PM deposition occurs. There is a problem that an error occurs in the estimation of the quantity.

そこで、このようなアッシュ量を算出し、当該アッシュによるＰＭ堆積量の推定誤差分を補正することが考えられる。
ところが、最近の研究によれば、上述したように、フィルタ４８の表面に堆積したアッシュは推定誤差に影響を与える一方、細孔内に堆積したアッシュについては推定誤差に殆ど影響を与えないことが分ってきた。即ち、細孔内及びフィルタ４８の表面に付着して堆積するアッシュの全てが推定誤差を生じるわけではないことが分ってきた。 Therefore, it is conceivable to calculate such an ash amount and correct an estimated error amount of the PM accumulation amount due to the ash.
However, according to recent research, as described above, the ash deposited on the surface of the filter 48 affects the estimation error, while the ash deposited in the pores hardly affects the estimation error. I understand. That is, it has been found that not all of the ash that adheres and accumulates in the pores and on the surface of the filter 48 causes an estimation error.

従って、ここでは、フィルタ４８の表面に付着して堆積するアッシュについてのみ推定誤差分を補正し、当該補正したフィルタ４８への全ＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係に基づいてＰＭ堆積量を推定する。
図４には、本発明に係るＰＭの堆積量推定制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下、上記推定誤差分の補正を含めた本発明に係る堆積量推定制御内容について説明する。 Therefore, here, the estimation error is corrected only for the ash that adheres and accumulates on the surface of the filter 48, and the PM is based on the relationship between the total PM accumulation amount on the corrected filter 48 and the differential pressure before and after the filter 48. Estimate the amount of deposition.
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine for PM deposition amount estimation control according to the present invention, and the contents of the deposition amount estimation control according to the present invention including correction of the estimation error will be described below.

まず、ステップＳ３０では、フィルタ４８の強制再生時におけるＰＭの基本燃焼量を演算する。ここでは、出口側排気温度センサ５４によって検出されたフィルタ４８の出口側の排気温度をフィルタ４８の温度として読み込み、当該フィルタ４８の温度に基づきフィルタ４８内におけるＰＭの基本燃焼量を演算する。
具体的には、フィルタ４８の仕様などに応じて予め設定されて記憶しているフィルタ４８の温度とフィルタ４８内におけるＰＭの基本燃焼速度との関係から、フィルタ４８の温度に対応するＰＭの基本燃焼速度を読み出す。なお、実際には細孔内とフィルタ４８の表面とではフィルタ４８の温度に対するＰＭの基本燃焼速度は異なることから、フィルタ４８の温度に対するＰＭの基本燃焼速度はそれぞれについて予め設定され記憶されており、細孔内とフィルタ４８の表面のそれぞれについて基本燃焼速度を読み出す。そして、当該基本燃焼速度に基づき単位時間当たりのフィルタ４８内におけるＰＭの基本燃焼量を求める。 First, in step S30, the basic combustion amount of PM at the time of forced regeneration of the filter 48 is calculated. Here, the exhaust temperature on the outlet side of the filter 48 detected by the outlet side exhaust temperature sensor 54 is read as the temperature of the filter 48, and the basic combustion amount of PM in the filter 48 is calculated based on the temperature of the filter 48.
Specifically, based on the relationship between the temperature of the filter 48 that is preset and stored in accordance with the specifications of the filter 48 and the basic combustion speed of PM in the filter 48, the PM basic corresponding to the temperature of the filter 48. Read the combustion speed. Actually, the basic combustion rate of PM with respect to the temperature of the filter 48 is different between the inside of the pore and the surface of the filter 48. Therefore, the basic combustion rate of PM with respect to the temperature of the filter 48 is preset and stored for each. The basic combustion rate is read for each of the inside of the pores and the surface of the filter 48. Then, the basic combustion amount of PM in the filter 48 per unit time is obtained based on the basic combustion speed.

ステップＳ３２では、上記単位時間当たりのフィルタ４８内におけるＰＭの基本燃焼量に強制再生開始からの経過時間を乗じて積算し、細孔内とフィルタ４８の表面それぞれのＰＭの燃焼量を求める。即ち、１回の強制再生における細孔内とフィルタ４８の表面での全てのＰＭの燃焼量を求める。
ステップＳ３４では、細孔内およびフィルタ４８の表面それぞれのＰＭの燃焼量にアッシュ係数（例えば、ＰＭ重量に対するアッシュ重量の割合）を乗算し、ＰＭの細孔内アッシュ量とフィルタ表面アッシュ量を求める（アッシュ量検出手段）。 In step S <b> 32, the basic combustion amount of PM in the filter 48 per unit time is multiplied by the elapsed time from the start of forced regeneration, and the PM combustion amounts in the pores and the surface of the filter 48 are obtained. That is, the combustion amount of all PMs in the pores and the surface of the filter 48 in one forced regeneration is obtained.
In step S34, the PM combustion amount in each of the pores and the surface of the filter 48 is multiplied by an ash coefficient (for example, the ratio of the ash weight to the PM weight) to obtain the ash amount in the PM pores and the filter surface ash amount. (Ash amount detection means).

ステップＳ３６では、各アッシュ量に基づきＰＭ堆積量の推定誤差を算出する。ここでは、例えば図５に示すように、アッシュ量と推定誤差との関係が実験等により予め設定されており、同図に基づき各アッシュ量をＰＭ堆積量の推定誤差に変換する。
同図に示すように、アッシュのうち細孔内に堆積したアッシュは殆ど推定誤差に影響を与えないため、細孔内に堆積したアッシュ量による推定誤差は極めて小さく、フィルタ４８の表面に堆積したアッシュ量による推定誤差はアッシュ量に比例して大きく増大する。 In step S36, an estimation error of the PM accumulation amount is calculated based on each ash amount. Here, for example, as shown in FIG. 5, the relationship between the ash amount and the estimation error is set in advance by experiments or the like, and each ash amount is converted into an estimation error of the PM deposition amount based on the same drawing.
As shown in the figure, the ash deposited in the pores of the ash hardly affects the estimation error. Therefore, the estimation error due to the amount of ash deposited in the pores is extremely small and deposited on the surface of the filter 48. The estimation error due to the ash amount increases greatly in proportion to the ash amount.

即ち、ここでは、図５に基づき少なくともフィルタ４８の表面アッシュ量をＰＭ堆積量の推定誤差に変換することにより、フィルタ４８の表面に堆積したアッシュ量に基づいてＰＭ堆積量の推定誤差を算出する（推定誤差算出手段）。このようにフィルタ４８の表面のアッシュ量だけで十分にＰＭ堆積量の推定誤差を算出することができ、また、これにより演算処理の負荷を低減することもできる。   That is, here, at least the surface ash amount of the filter 48 is converted into the PM deposition amount estimation error based on FIG. 5, thereby calculating the PM deposition amount estimation error based on the ash amount deposited on the surface of the filter 48. (Estimation error calculation means). As described above, the PM deposition amount estimation error can be sufficiently calculated only by the ash amount on the surface of the filter 48, and the processing load can be reduced.

ステップＳ３８では、上記のように求めたアッシュによるＰＭの推定誤差に基づき、図３のフィルタ４８への全ＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係を同図中に一点鎖線で示すように補正する（補正手段）。なお、便宜上図３には１回の強制再生を終了した時点での補正状況を示してある。
そして、ステップＳ４０において、当該補正したフィルタ４８への全ＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係に基づきＰＭ堆積量の推定を行う（堆積量推定手段）。以降、ステップＳ３０乃至ステップＳ４０を繰り返し実行し、例えば１回の強制再生を終了した時点では図３の一点鎖線に沿ってＰＭ堆積量の推定を行う。 In step S38, the relationship between the total PM deposition amount on the filter 48 in FIG. 3 and the differential pressure before and after the filter 48 is indicated by a one-dot chain line in FIG. (Correction means). For convenience, FIG. 3 shows the correction status at the time when one forced regeneration is completed.
In step S40, the PM accumulation amount is estimated based on the relationship between the corrected total PM accumulation amount on the filter 48 and the differential pressure before and after the filter 48 (deposition amount estimation means). Thereafter, Steps S30 to S40 are repeatedly executed. For example, when one forced regeneration is completed, the PM deposition amount is estimated along the one-dot chain line in FIG.

このように、本発明に係る排気浄化装置では、主としてフィルタ４８の表面に堆積したアッシュに基づいてフィルタ４８への全ＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係を補正し、ＰＭ堆積量の推定を行うようにしている。
従って、ＰＭ堆積量を現実に即して正確に推定することができ、強制再生を効率良く的確に実施することができる。これにより燃費の悪化等を防止することができる。 Thus, in the exhaust emission control device according to the present invention, the PM accumulation amount is corrected by correcting the relationship between the total PM accumulation amount on the filter 48 and the differential pressure before and after the filter 48 mainly based on the ash accumulated on the surface of the filter 48. We are trying to estimate.
Therefore, it is possible to accurately estimate the amount of accumulated PM in accordance with the actual situation, and it is possible to perform forced regeneration efficiently and accurately. Thereby, deterioration of fuel consumption etc. can be prevented.

なお、図３中には特に示さないが、フィルタ４８への全ＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係は強制再生を実施する毎に補正され、更新されることになるため、以降、ＰＭ堆積量を常に正確に推定し続けることが可能である。
ところで、上記実施形態では、排気浄化装置は、例えば、強制再生によってフィルタ４８内の全て、即ち細孔内とフィルタ４８の表面に堆積した全てのＰＭを完全に燃焼させてフィルタ４８の再生を完了するものとして構成されるが（強制再生終了判定値が値０）、他の実施形態として、フィルタ４８の表面に堆積した全てのＰＭが燃焼し尽くす直前でフィルタ４８の再生を完了するようなものとして構成するようにしてもよい（強制再生終了判定値が所定値）。 Although not particularly shown in FIG. 3, the relationship between the total PM accumulation amount on the filter 48 and the differential pressure before and after the filter 48 is corrected and updated every time forced regeneration is performed. Therefore, it is possible to always accurately estimate the PM deposition amount.
By the way, in the above-described embodiment, the exhaust purification device completes regeneration of the filter 48 by completely burning all the PM in the filter 48, for example, all pores and the surface of the filter 48 by forced regeneration. In other embodiments, the regeneration of the filter 48 is completed immediately before all the PM accumulated on the surface of the filter 48 is burned out. (The forced regeneration end determination value is a predetermined value).

この場合には、上記理由から細孔内のＰＭが一旦焼却されると細孔内に再びＰＭが堆積することがないので、図３においてフィルタ４８内のＰＭ堆積量とフィルタ４８前後の差圧との関係は、補正した一点鎖線上をａ点とｄ点との間で行き来することになり、アッシュ量と推定誤差との関係についてはさらに細孔内のアッシュ量の影響が低くなりフィルタ４８の表面に堆積したアッシュ量に相当する範囲だけを考慮すればよいことになる。このようにすれば、フィルタ４８の表面上だけでＰＭの堆積と燃焼とを繰り返すようにでき、フィルタ４８の表面に堆積するアッシュだけを考慮して、ＰＭ堆積量をより一層正確に推定することが可能である。   In this case, once the PM in the pores is incinerated for the above reason, the PM does not accumulate again in the pores. Therefore, in FIG. 3, the amount of PM accumulated in the filter 48 and the differential pressure before and after the filter 48 The relationship between the ash amount and the d error is on the corrected one-dot chain line, and the influence of the ash amount in the pores is further reduced with respect to the relationship between the ash amount and the estimation error. Only a range corresponding to the amount of ash deposited on the surface of the film needs to be considered. In this way, PM deposition and combustion can be repeated only on the surface of the filter 48, and only the ash deposited on the surface of the filter 48 is considered, and the amount of PM deposition can be estimated more accurately. Is possible.

以上で本発明の排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、フィルタ４８の温度に基づきフィルタ４８内におけるＰＭの基本燃焼量を演算するようにしているが、フィルタ４８に供給されるＮＯx或いはＯ２の量に基づいて当該基本燃焼量を適宜補正するようにしてもよい。これにより、ＰＭの燃焼量をより精度よく求めることができる。 Although the description of the exhaust emission control device of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the basic combustion amount of PM in the filter 48 is calculated based on the temperature of the filter 48, but the basic combustion amount is calculated based on the amount of NOx or O 2 supplied to the filter 48. You may make it correct | amend suitably. Thereby, the combustion amount of PM can be calculated | required more accurately.

また、上記実施形態では、フィルタ４８を強制再生するための強制再生手段としてインジェクタ４を用い、第１の追加燃料噴射や第２の追加燃料噴射を行うようにしたが、これに代えてフィルタ４８よりも上流側の排気中に燃料を噴射する燃料添加弁を強制再生手段として設けるようにしてもよい。
更に、上記実施形態では、エンジン１として４気筒ディーゼルエンジンを用いたが、エンジン１の気筒数及び種類はこれに限られるものではなく、エンジン１は排気中のＰＭを捕集するためのフィルタを必要とするものであればよい。 Further, in the above embodiment, the injector 4 is used as the forced regeneration means for forcibly regenerating the filter 48, and the first additional fuel injection and the second additional fuel injection are performed. A fuel addition valve that injects fuel into the exhaust gas upstream of the exhaust gas may be provided as a forced regeneration means.
Furthermore, in the above embodiment, a four-cylinder diesel engine is used as the engine 1, but the number and type of cylinders of the engine 1 are not limited thereto, and the engine 1 has a filter for collecting PM in the exhaust. Anything you need is enough.

本発明の排気浄化装置が適用されたエンジンの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an engine to which an exhaust emission control device of the present invention is applied. フィルタの強制再生制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of forced regeneration control of a filter. フィルタの上流側と下流側との差圧とフィルタ内の全ＰＭ堆積量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the differential pressure | voltage of the upstream and downstream of a filter, and the total amount of PM accumulation in a filter. 本発明に係る堆積量推定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of the deposit amount estimation control which concerns on this invention. アッシュ量と推定誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an ash amount and an estimation error. ＰＭ捕集用のフィルタを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the filter for PM collection. 図６の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン
４ インジェクタ（強制再生手段）
４８ フィルタ
５４ 出口側排気温度センサ
６０ 差圧センサ（差圧検出手段）
６２ ＥＣＵ 1 Engine 4 Injector (Forced regeneration means)
48 filter 54 outlet side exhaust temperature sensor 60 differential pressure sensor (differential pressure detection means)
62 ECU

Claims (1)

エンジンの排気通路に配設され、細孔内及び表面に排気中のパティキュレートマターを捕集して堆積させるフィルタと、
前記フィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記差圧検出手段により検出される差圧に基づき、前記フィルタに堆積したパティキュレートマターの量を推定する堆積量推定手段と、
前記堆積量推定手段により推定されたパティキュレートマターの量に基づき、前記フィルタに堆積したパティキュレートマターを燃焼させ、該フィルタの強制再生を行う強制再生手段と、
前記強制再生手段による燃焼により生成され、前記フィルタに堆積するパティキュレートマターの細孔内及び表面のアッシュの量を検出するアッシュ量検出手段と、
前記アッシュ量検出手段により検出された少なくとも表面のアッシュ量に基づき、前記堆積量推定手段により推定するパティキュレートマターの量の推定誤差を算出する推定誤差算出手段と、
前記推定誤差算出手段により算出された推定誤差に基づき、パティキュレートマターの量の推定値を補正する補正手段とを備え、
前記フィルタは、前記強制再生手段により強制再生が行われるとき、前記細孔内に堆積したパティキュレートマターが燃焼した後に前記表面に堆積したパティキュレートマターが燃焼し、該表面に堆積したパティキュレートマターが燃焼を完了するまでは前記細孔内にはパティキュレートマターが再び堆積しないような機能を有するものであって、
前記強制再生手段は、前記表面に堆積したパティキュレートマターが燃焼を完了する前に強制再生を終了することを特徴とする排気浄化装置。 A filter that is disposed in the exhaust passage of the engine and collects and deposits particulate matter in the exhaust in and on the pores;
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter;
A deposition amount estimating means for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter based on the differential pressure detected by the differential pressure detecting means;
A forced regeneration means for burning the particulate matter deposited on the filter based on the amount of particulate matter estimated by the accumulation amount estimation means, and forcibly regenerating the filter;
Ash amount detection means for detecting the amount of ash in the pores and on the surface of the particulate matter generated by combustion by the forced regeneration means and deposited on the filter;
An estimation error calculating means for calculating an estimation error of the amount of particulate matter estimated by the accumulation amount estimating means based on at least the ash amount of the surface detected by the ash amount detecting means;
Correcting means for correcting the estimated value of the amount of particulate matter based on the estimated error calculated by the estimated error calculating means ;
When the forced regeneration is performed by the forced regeneration means, the particulate matter deposited on the surface burns after the particulate matter deposited in the pores burns, and the particulate matter deposited on the surface Until the combustion is completed, the particulate matter has a function not to be deposited again in the pores,
The exhaust purification device , wherein the forced regeneration means ends forced regeneration before the particulate matter deposited on the surface completes combustion .
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