JP5724942B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられる内燃機関に適用され、同フィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device that is applied to an internal combustion engine in which a filter that collects particulate matter in exhaust gas is provided in an exhaust passage and estimates the amount of particulate matter that has accumulated in the filter.

従来、ディーゼル機関の排気通路にフィルタを設け、このフィルタにより排気中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するようにした排気浄化装置が周知である(例えば特許文献1参照)。フィルタにより捕集されたPMの堆積量が増大するにつれてフィルタでの圧力損失が増大し、これに伴いエンジンの排気背圧が増大して機関出力が低下するといった問題や燃費が悪化するといった問題が生じる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an exhaust gas purification apparatus in which a filter is provided in an exhaust passage of a diesel engine and particulate matter (PM) in exhaust gas is collected by this filter is well known (see, for example, Patent Document 1). As the accumulated amount of PM collected by the filter increases, the pressure loss at the filter increases, and as a result, the exhaust back pressure of the engine increases and the engine output decreases, and the fuel consumption deteriorates. Arise.

そこで、フィルタに捕集されているPMの堆積量(以下、PM堆積量)を推定するとともに、この推定値が所定値以上に達すると、ポスト噴射の実行等を通じてフィルタに流入する排気の温度を上昇させてフィルタを高温化し、これにより、フィルタに堆積しているPMを酸化(燃焼)除去してフィルタを再生するようにしている。   Therefore, the PM accumulation amount (hereinafter referred to as PM accumulation amount) collected in the filter is estimated, and when this estimated value reaches a predetermined value or more, the temperature of the exhaust gas flowing into the filter through the execution of post injection or the like is set. The temperature of the filter is raised to raise the temperature, whereby the PM accumulated on the filter is oxidized (burned) and removed to regenerate the filter.

ここで、PM堆積量を推定する方法としては、フィルタの前後差圧を差圧センサにより検出するとともに、その検出値に基づきPM堆積量を推定する方法がある。これは、PM堆積量が増大するほどフィルタの前後差圧が大きくなる傾向に着目したものである。   Here, as a method for estimating the PM accumulation amount, there is a method for detecting the differential pressure across the filter with a differential pressure sensor and estimating the PM accumulation amount based on the detected value. This focuses on the tendency that the differential pressure across the filter increases as the PM deposition amount increases.

特開2009―228487号公報JP 2009-228487 A

ところで、フィルタの前後差圧に基づきPM堆積量を推定する構成にあっては、フィルタの前後差圧が大きくなるほどPM堆積量の推定精度が悪化することから、フィルタにおけるPM堆積量を精度良く推定することが困難なものとなっている。   By the way, in the configuration in which the PM accumulation amount is estimated based on the differential pressure across the filter, the estimation accuracy of the PM accumulation amount deteriorates as the differential pressure across the filter increases. Therefore, the PM accumulation amount on the filter is accurately estimated. It has become difficult to do.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を精度良く推定することのできる内燃機関の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 circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can accurately estimate the amount of particulate matter deposited on a filter.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
(1)請求項1に記載の発明は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられる内燃機関に適用され、同フィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する排気浄化装置において、前記フィルタの前後差圧を排気流量で除した値に対して補正係数を乗じることにより同フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値を算出するものであり、前記補正係数は、当該粒子状物質の堆積量推定値を算出するに先立ち、それまでに算出されている前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値、それまでに算出されている同フィルタにおけるアッシュの堆積量推定値、及び排気流量に基づき設定されることをその要旨としている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
(1) The invention according to claim 1 is applied to an internal combustion engine in which a filter for collecting particulate matter in exhaust gas is provided in an exhaust passage, and estimates the amount of particulate matter deposited on the filter. In the exhaust gas purification apparatus, the estimated amount of particulate matter accumulated in the filter is calculated by multiplying a value obtained by dividing the differential pressure across the filter by the exhaust gas flow rate by a correction coefficient, and the correction coefficient is Prior to calculating the estimated amount of accumulated particulate matter, the estimated amount of particulate matter accumulated in the filter calculated so far, and the estimated amount of accumulated ash in the filter calculated so far It is the gist that it is set based on the exhaust flow rate.

フィルタにおける粒子状物質の堆積量が同一であっても排気流量が多いほどフィルタの前後差圧が大きくなる。上記構成によれば、フィルタの前後差圧を排気流量で除した値に基づき粒子状物質の堆積量推定値が算出されるようになる。このため、粒子状物質の堆積量推定値に対して排気流量が及ぼす影響を小さくすることができるようになる。   Even if the amount of particulate matter deposited on the filter is the same, the greater the exhaust flow rate, the greater the differential pressure across the filter. According to the above configuration, the estimated accumulation amount of the particulate matter is calculated based on the value obtained by dividing the differential pressure across the filter by the exhaust flow rate. For this reason, it becomes possible to reduce the influence of the exhaust gas flow rate on the estimated amount of accumulated particulate matter.

ここで、粒子状物質の堆積量が同一であってもフィルタの前後差圧を排気流量で除した値は常に一定値にはならないことが発明者によって見出された。すなわち、フィルタの前後差圧が高くなる状況下ほど実際にはフィルタを通過する排気が圧縮されるようになることから、フィルタの前後差圧が高くなる状況下ほどこうした排気の圧縮性に起因してフィルタの前後差圧を排気流量で除した値が小さく算出される傾向がある。また、粒子状物質の堆積量が同一であってもアッシュ堆積量が多いときほどフィルタの目詰まりが生じやすくなり、フィルタの前後差圧が大きくなる傾向がある。上記構成によれば、上記補正係数が、それまでに算出されている粒子状物質の堆積量推定値と、それまでに算出されているアッシュの堆積量推定値と、排気流量とに基づき設定される。このため、上記補正係数には、粒子状物質の堆積量推定値、アッシュの堆積量推定値、排気流量が加味されるようになり、上記補正係数が適切な値に設定されるようになる。従って、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を精度良く推定することができるようになる。   Here, it has been found by the inventors that the value obtained by dividing the differential pressure across the filter by the exhaust flow rate is not always a constant value even if the amount of particulate matter deposited is the same. In other words, the exhaust gas that actually passes through the filter is compressed as the differential pressure across the filter increases, and the exhaust pressure compresses as the differential pressure across the filter increases. Therefore, the value obtained by dividing the differential pressure across the filter by the exhaust flow rate tends to be calculated small. Further, even if the amount of particulate matter deposited is the same, the greater the amount of ash deposited, the more likely the filter will become clogged, and the differential pressure across the filter will tend to increase. According to the above configuration, the correction coefficient is set based on the estimated accumulation amount of particulate matter calculated so far, the estimated accumulation amount of ash calculated so far, and the exhaust gas flow rate. The For this reason, the correction coefficient includes the estimated accumulation amount of particulate matter, the estimated accumulation amount of ash, and the exhaust gas flow rate, and the correction coefficient is set to an appropriate value. Therefore, the amount of particulate matter deposited on the filter can be accurately estimated.

ちなみに、上記補正係数は、粒子状物質の堆積量推定値及び排気流量が一定であるとき、アッシュの堆積量推定値が大きいほど大きな値に設定されることとなる。
(2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値、同フィルタにおけるアッシュの堆積量推定値、及び排気流量と、前記補正係数との関係を規定したマップを備え、前記補正係数は前記マップを参照して設定されることをその要旨としている。
Incidentally, when the estimated accumulation amount of particulate matter and the exhaust gas flow rate are constant, the correction coefficient is set to a larger value as the estimated amount of accumulated ash is larger.
(2) The invention according to claim 2 is the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the particulate matter accumulation amount estimated value in the filter, the ash accumulation amount estimated value in the filter, and the exhaust gas A gist is provided that defines a relationship between a flow rate and the correction coefficient, and the correction coefficient is set with reference to the map.

同構成によれば、粒子状物質の堆積量推定値、アッシュの堆積量推定値、及び排気流量と、補正係数との関係が規定されたマップを参照して補正係数が設定されるようになるため、補正係数の設定を容易且つ的確に行なうことができるようになる。   According to this configuration, the correction coefficient is set with reference to the map in which the relationship between the estimated accumulation amount of particulate matter, the estimated amount of ash accumulation, and the exhaust gas flow rate and the correction coefficient is defined. Therefore, the correction coefficient can be set easily and accurately.

(3)請求項1又は請求項2に記載の発明は、請求項3に記載の発明によるように、前記フィルタの前後差圧を排気流量で除した値に対して補正係数を乗じることにより算出された粒子状物質の堆積量推定値に基づき前記補正係数を設定するといった態様をもって具体化することができる。   (3) The invention according to claim 1 or claim 2 is calculated by multiplying a value obtained by dividing the differential pressure across the filter by the exhaust gas flow rate by a correction coefficient, as in the invention according to claim 3. The embodiment can be embodied in such a manner that the correction coefficient is set based on the estimated amount of accumulated particulate matter.

この場合、フィルタの前後差圧に基づく算出態様のみによって粒子状物質の堆積量推定値を算出することが可能となるため、粒子状物質の堆積量推定値の算出態様を簡易なものとすることができるようになる。   In this case, since it is possible to calculate the estimated amount of particulate matter accumulation only by the calculation mode based on the differential pressure across the filter, the calculation mode of the estimated amount of particulate matter deposition should be simplified. Will be able to.

(4)また、請求項1又は請求項2に記載の発明は、請求項4に記載の発明によるように、機関運転状態に基づき前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値を別途算出するとともに、この算出された粒子状物質の堆積量推定値に基づき前記補正係数を設定するといった態様をもって具体化することができる。   (4) Further, according to the first or second aspect of the present invention, as in the fourth aspect of the present invention, the estimated amount of particulate matter accumulated in the filter is separately calculated based on the engine operating state. The embodiment can be embodied in such a manner that the correction coefficient is set on the basis of the calculated accumulated amount of the particulate matter.

この場合、例えばそのときどきの機関回転速度及び燃料噴射量に基づきフィルタに新たに堆積した粒子状物質の量を算出するとともにこれを積算することにより、フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値を算出することが好ましい。   In this case, for example, the amount of particulate matter newly deposited on the filter is calculated based on the engine speed and the fuel injection amount at that time, and this is integrated to calculate the estimated amount of particulate matter deposited on the filter. It is preferable to do.

(5)また、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の発明は、請求項5に記載の発明によるように、内燃機関は車載内燃機関であり、機関潤滑油の消費量及び車両の走行距離の少なくとも一方に基づき前記フィルタにおけるアッシュの堆積量推定値を算出するとともに、この算出されたアッシュの堆積量推定値に基づき前記補正係数を設定するといった態様をもって具体化することができる。   (5) Further, in the invention according to any one of claims 1 to 4, the internal combustion engine is an in-vehicle internal combustion engine as in the invention according to claim 5, and the consumption amount of engine lubricating oil and The embodiment can be embodied in such a manner that an estimated amount of ash accumulation in the filter is calculated based on at least one of the travel distance of the vehicle, and the correction coefficient is set based on the estimated amount of accumulated ash accumulation. .

フィルタに堆積しているアッシュの量は、機関潤滑油の消費量や車両の走行距離と相関を有する。このため、上記態様によれば、アッシュの堆積量推定値を的確に算出することができるようになる。   The amount of ash accumulated in the filter has a correlation with the consumption amount of engine lubricating oil and the travel distance of the vehicle. For this reason, according to the above aspect, the estimated amount of accumulated ash can be calculated accurately.

本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置について、フィルタを中心とした排気浄化装置の構成を示す概略図。1 is a schematic diagram showing a configuration of an exhaust gas purification apparatus centering on a filter in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. PM堆積量が0gであるときのアッシュ堆積量とフィルタの前後差圧を排気流量で除した値との関係を異なる排気流量毎に示すグラフ。The graph which shows the relationship between the ash accumulation amount in case PM accumulation amount is 0g, and the value which remove | divided the pressure difference before and behind a filter by the exhaust flow rate for every different exhaust flow rate. PM堆積量が15gであるときのアッシュ堆積量とフィルタの前後差圧を排気流量で除した値との関係を異なる排気流量毎に示すグラフ。The graph which shows the relationship between the ash accumulation amount in case PM accumulation amount is 15g, and the value which remove | divided the pressure difference before and behind a filter by the exhaust flow rate for every different exhaust flow rate. (a)〜(c)はアッシュ堆積量と補正係数との関係を異なる排気流量毎に示すマップ。(A)-(c) is a map which shows the relationship between an ash deposition amount and a correction coefficient for every different exhaust gas flow rate. 同実施形態におけるPM堆積量推定値の算出処理の実行手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the execution procedure of the calculation process of PM deposition amount estimated value in the embodiment.

以下、図1〜図5を参照して、本発明を車載ディーゼル機関(以下、機関)の排気浄化装置として具体化した一実施形態について説明する。
図1に示すように、機関の排気通路2には上流側から順に、酸化触媒4、排気中の粒子状物質(以下、PM)を捕集するフィルタ6が設けられている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied as an exhaust purification device for an on-board diesel engine (hereinafter, engine) will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the exhaust passage 2 of the engine is provided with an oxidation catalyst 4 and a filter 6 for collecting particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust in order from the upstream side.

フィルタ6におけるPMの堆積量推定値(以下、PM堆積量推定値)を算出する処理を含む機関の各種制御は、電子制御装置20により実行される。電子制御装置20は、各種制御に係る演算処理を実施する中央演算処理装置(CPU)、各種制御用のプログラムやデータが記憶された読み出し専用メモリ(ROM)、演算処理の結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)等を備えて構成されている。そして、電子制御装置20は、各種センサの検出信号を読み込み、各種演算処理を実行し、その結果に基づいて機関を統括的に制御する。   Various controls of the engine including processing for calculating the PM accumulation amount estimated value (hereinafter referred to as PM accumulation amount estimation value) in the filter 6 are executed by the electronic control unit 20. The electronic control unit 20 temporarily stores a central processing unit (CPU) that performs arithmetic processing related to various controls, a read-only memory (ROM) that stores various control programs and data, and results of the arithmetic processing. It comprises a random access memory (RAM) for storing. Then, the electronic control unit 20 reads detection signals from various sensors, executes various arithmetic processes, and comprehensively controls the engine based on the results.

各種センサとしては、機関回転速度NEを検出する機関回転速度センサ21、アクセル操作量ACCPを検出するアクセル操作量センサ22、吸入空気量GAを検出する吸入空気量センサ23、及びフィルタ6の前後差圧ΔPを検出する差圧センサ24が設けられている。またこの他、機関運転状態や車両走行状態を把握するための各種センサが設けられている。尚、排気流量Fは吸入空気量GA及び燃料噴射量Qから求められる。   The various sensors include an engine rotation speed sensor 21 that detects the engine rotation speed NE, an accelerator operation amount sensor 22 that detects the accelerator operation amount ACCP, an intake air amount sensor 23 that detects the intake air amount GA, and the front-back difference of the filter 6. A differential pressure sensor 24 for detecting the pressure ΔP is provided. In addition, various sensors for grasping the engine operating state and the vehicle traveling state are provided. The exhaust flow rate F is obtained from the intake air amount GA and the fuel injection amount Q.

さて、フィルタ6におけるPM堆積量が同一であっても排気流量Fが多いほどフィルタ6の前後差圧ΔPが大きくなる。そこで、本実施形態では、フィルタ6の前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fに基づきPM堆積量推定値を算出するようにしている。これにより、PM堆積量推定値に対して排気流量Fが及ぼす影響を小さくするようにしている。   Now, even if the PM accumulation amount in the filter 6 is the same, the greater the exhaust flow rate F, the greater the differential pressure ΔP across the filter 6. Therefore, in this embodiment, the estimated PM accumulation amount is calculated based on the value ΔP / F obtained by dividing the differential pressure ΔP across the filter 6 by the exhaust flow rate F. As a result, the influence of the exhaust flow rate F on the estimated PM accumulation amount is reduced.

ここで、前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fに対してアッシュ堆積量、排気流量F、及びPM堆積量が及ぼす影響について説明する。
アッシュは、フィルタ6に堆積する堆積物のうちポスト噴射等によってフィルタ6を再生した際に酸化除去されない灰分である。そのため、PM堆積量が同一であっても、アッシュ堆積量が多くなるほど、フィルタ6の前後差圧ΔPが増大する。
Here, the effects of the ash deposition amount, the exhaust flow rate F, and the PM deposition amount on the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F will be described.
Ash is ash that is not oxidized and removed when the filter 6 is regenerated by post-injection or the like among the deposits deposited on the filter 6. Therefore, even if the PM accumulation amount is the same, the differential pressure ΔP across the filter 6 increases as the ash accumulation amount increases.

図2に、PM堆積量が0gであるとき、すなわちフィルタ6にPMが堆積していないときのアッシュ堆積量(g)と、前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fとの関係を異なる排気流量F毎に示す。   FIG. 2 shows an ash accumulation amount (g) when the PM accumulation amount is 0 g, that is, when PM is not accumulated on the filter 6, and a value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F. The relationship is shown for each different exhaust flow rate F.

図2に示すように、PM堆積量が0gであるとき、アッシュ堆積量が多くなるほど前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fは大きくなる。またこのとき、アッシュ堆積量が約140g以上においては、排気流量Fが多くなるほど前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fは小さくなる。   As shown in FIG. 2, when the PM accumulation amount is 0 g, the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F increases as the ash accumulation amount increases. At this time, when the ash accumulation amount is about 140 g or more, the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F decreases as the exhaust flow rate F increases.

図3に、PM堆積量が15gであるときのアッシュ堆積量(g)と、前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fとの関係を異なる排気流量F毎に示す。
図3に示すように、PM堆積量が15gであるときにおいても、アッシュ堆積量が多くなるほど前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fは大きくなる。この値ΔP/Fは、PM堆積量が0gであるときに比べて同一のアッシュ堆積量、同一の排気流量Fにおいてそれぞれ大きくなる。またこのとき、アッシュ堆積量全域において、排気流量Fが多くなるほど前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fは小さくなる。
FIG. 3 shows the relationship between the ash accumulation amount (g) when the PM accumulation amount is 15 g and the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F for each different exhaust flow rate F.
As shown in FIG. 3, even when the PM accumulation amount is 15 g, the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F increases as the ash accumulation amount increases. This value ΔP / F becomes larger at the same ash accumulation amount and the same exhaust flow rate F than when the PM accumulation amount is 0 g. At this time, the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F decreases as the exhaust flow rate F increases in the entire ash accumulation amount.

これらのことから、PM堆積量が同一であっても他の条件が異なれば、前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fは一定値にならない。より詳しくは、排気流量Fが多い状況下のようにフィルタ6の前後差圧ΔPが高くなる状況下ほど実際にはフィルタ6を通過する排気が圧縮されることとから、前後差圧ΔPが高くなる状況下ほどこうした排気の圧縮性に起因して前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fが小さく算出される傾向がある。また、PM堆積量が同一であってもアッシュ堆積量が多いときほどフィルタ6の目詰まりが生じやすくなり、フィルタ6の前後差圧ΔPが大きくなる傾向がある。   Therefore, even if the PM accumulation amount is the same, if other conditions are different, the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F does not become a constant value. More specifically, since the exhaust gas passing through the filter 6 is actually compressed as the exhaust pressure F increases, as the exhaust flow rate F increases, the front-rear differential pressure ΔP increases. Under such circumstances, the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F tends to be smaller due to the compressibility of the exhaust. Further, even if the PM accumulation amount is the same, the greater the ash accumulation amount, the more likely the filter 6 becomes clogged, and the differential pressure ΔP across the filter 6 tends to increase.

そこで、本実施形態では、電子制御装置20を通じて、前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fに対して圧縮性補正係数Kを乗じることによりPM堆積量推定値Dpを算出するようにしている。ここで、上記圧縮性補正係数Kは、当該PM堆積量推定値を算出するに先立ち、前回の制御周期において算出されたPM堆積量推定値Dp、直前に算出されているアッシュ堆積量推定値Da、及び排気流量Fに基づき設定される。具体的には、電子制御装置20は、図4(a)〜(c)に一例を示すように、PM堆積量推定値Dp、アッシュ堆積量推定値Da、及び排気流量Fと、圧縮性補正係数Kとの関係を規定したマップを備えており、このマップを参照して圧縮性補正係数Kが設定される。   Therefore, in this embodiment, the PM accumulation amount estimated value Dp is calculated by multiplying the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F by the compressibility correction coefficient K through the electronic control unit 20. I have to. Here, the compressibility correction coefficient K includes the PM accumulation amount estimation value Dp calculated in the previous control period and the ash accumulation amount estimation value Da calculated immediately before the PM accumulation amount estimation value. , And the exhaust flow rate F. Specifically, as shown in FIGS. 4A to 4C, the electronic control unit 20 performs the PM accumulation amount estimated value Dp, the ash accumulation amount estimated value Da, the exhaust flow rate F, and the compressibility correction. A map defining the relationship with the coefficient K is provided, and the compressibility correction coefficient K is set with reference to this map.

尚、図4(a)はPM堆積量推定値Dpが0gのときのアッシュ堆積量推定値Da(g)と圧縮性補正係数Kとの関係を異なる排気流量F毎に示している。
また図4(b)はPM堆積量推定値Dpが10gのときのアッシュ堆積量推定値Da(g)と圧縮性補正係数Kとの関係を異なる排気流量F毎に示している。
FIG. 4A shows the relationship between the ash accumulation amount estimated value Da (g) and the compressibility correction coefficient K when the PM accumulation amount estimated value Dp is 0 g for each different exhaust flow rate F.
FIG. 4B shows the relationship between the ash accumulation amount estimated value Da (g) and the compressibility correction coefficient K when the PM accumulation amount estimated value Dp is 10 g for each different exhaust flow rate F.

また図4(c)はPM堆積量推定値Dpが20gのときのアッシュ堆積量推定値Da(g)と圧縮性補正係数Kとの関係を異なる排気流量F毎に示している。
またこれら図中において実線は排気流量Fが10(g/s)のとき、破線は排気流量Fが50(g/s)のとき、一点鎖線は排気流量Fが100(g/s)のときの上記関係をそれぞれ示している。
FIG. 4C shows the relationship between the ash accumulation amount estimated value Da (g) and the compressibility correction coefficient K when the PM accumulation amount estimated value Dp is 20 g for each different exhaust flow rate F.
In these figures, the solid line indicates the exhaust flow rate F is 10 (g / s), the broken line indicates the exhaust flow rate F is 50 (g / s), and the alternate long and short dash line indicates the exhaust flow rate F is 100 (g / s). The above relationships are shown respectively.

図4(a)〜(c)に併せ示すように、PM堆積量推定値Dpが一定であれば、アッシュ堆積量推定値Daが大きくなるほど圧縮性補正係数Kは大きくされている。より詳しくは、アッシュ堆積量推定値Daが大きくなるほど同アッシュ堆積量推定値Daに対する圧縮性補正係数Kの変化量、すなわち傾きは大きくされている。   As shown in FIGS. 4A to 4C, if the PM accumulation amount estimated value Dp is constant, the compressibility correction coefficient K is increased as the ash accumulation amount estimated value Da increases. More specifically, the amount of change in the compressibility correction coefficient K with respect to the ash accumulation amount estimated value Da, that is, the slope, is increased as the ash accumulation amount estimated value Da increases.

またこのとき、アッシュ堆積量推定値Daが一定であれば、排気流量Fが多いほど圧縮性補正係数Kは大きくされている。
更に、同一のアッシュ堆積量推定値Da及び同一の排気流量FにおいてはPM堆積量推定値Dpが大きくなるほど圧縮性補正係数Kは大きくされている。
At this time, if the ash accumulation amount estimated value Da is constant, the compressibility correction coefficient K is increased as the exhaust flow rate F increases.
Furthermore, the compressibility correction coefficient K is increased as the PM accumulation amount estimated value Dp increases at the same ash accumulation amount estimated value Da and the same exhaust flow rate F.

次に、図5のフローチャートを参照して、本実施形態におけるPM堆積量推定値の算出処理の実行手順について説明する。尚、この一連の処理は機関運転中において電子制御装置20により所定期間毎に繰り返し実行される。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 5, the execution procedure of the calculation process of the PM accumulation amount estimated value in the present embodiment will be described. This series of processes is repeatedly executed at predetermined intervals by the electronic control unit 20 during engine operation.

図5に示すように、この一連の処理では、まず、差圧センサ24により検出されたフィルタ6の前後差圧ΔPを読み込む(ステップS1)。
次に、ステップS2に進み、吸入空気量センサ23により検出された吸入空気量GAと機関運転状態に基づき算出される燃料噴射量Qとから排気流量Fを算出する。
As shown in FIG. 5, in this series of processes, first, the differential pressure ΔP across the filter 6 detected by the differential pressure sensor 24 is read (step S1).
Next, the process proceeds to step S2, and the exhaust flow rate F is calculated from the intake air amount GA detected by the intake air amount sensor 23 and the fuel injection amount Q calculated based on the engine operating state.

次に、ステップS3に進み、図4に示す3次元マップを参照して、前回の制御周期において算出されたPM堆積量推定値Dp1、直前に算出されたアッシュ堆積量推定値Da、及び排気流量Fに基づき圧縮性補正係数Kを設定する。ちなみに、本実施形態では、PM堆積量推定値の算出処理とは別の周知の算出処理を通じて、所定期間毎にアッシュ堆積量推定値Daが算出される。具体的には、アッシュ堆積量推定値Daは機関潤滑油の消費量及び車両の走行距離の双方に基づき算出される。   Next, the process proceeds to step S3, with reference to the three-dimensional map shown in FIG. 4, the PM accumulation amount estimated value Dp1 calculated in the previous control cycle, the ash accumulation amount estimated value Da calculated immediately before, and the exhaust gas flow rate. A compressibility correction coefficient K is set based on F. Incidentally, in this embodiment, the ash accumulation amount estimated value Da is calculated for each predetermined period through a known calculation process different from the calculation process of the PM accumulation amount estimated value. Specifically, the ash accumulation amount estimated value Da is calculated based on both the consumption amount of engine lubricating oil and the travel distance of the vehicle.

こうして圧縮性補正係数Kを設定すると、次に、ステップS4に進み、前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fに対して圧縮性補正係数Kを乗じることにより(式(1)参照)、PM堆積量推定値Dp2を算出し、この一連の処理を一旦終了する。

Dp2 = (ΔP/F)・K ・・・(式1)

次に、本実施形態の作用について説明する。
When the compressibility correction coefficient K is set in this way, the process proceeds to step S4, and the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F is multiplied by the compressibility correction coefficient K (formula (1)). Reference), the PM accumulation amount estimated value Dp2 is calculated, and this series of processes is temporarily terminated.

Dp2 = (ΔP / F) · K (Expression 1)

Next, the operation of this embodiment will be described.

前述したように、フィルタ6におけるPM堆積量が同一であっても排気流量Fが多いほどフィルタ6の前後差圧ΔPが大きくなる。本実施形態によれば、フィルタ6の前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fに基づきPM堆積量推定値Dpが算出されるようになる。このため、PM堆積量推定値Dpに対して排気流量Fが及ぼす影響を小さくすることができるようになる。   As described above, the differential pressure ΔP across the filter 6 increases as the exhaust flow rate F increases even if the PM accumulation amount in the filter 6 is the same. According to the present embodiment, the PM accumulation amount estimated value Dp is calculated based on the value ΔP / F obtained by dividing the differential pressure ΔP across the filter 6 by the exhaust flow rate F. For this reason, the influence of the exhaust flow rate F on the PM accumulation amount estimated value Dp can be reduced.

また、本実施形態によれば、上記圧縮性補正係数Kが、前回の制御周期において算出されたPM堆積量推定値Dp1と、それまでに算出されているアッシュ堆積量推定値Daと、排気流量Fとに基づき設定される。このため、上記圧縮性補正係数Kには、これらPM堆積量推定値Dp1、アッシュ堆積量推定値Da、排気流量Fが加味されるようになる。これにより、上記圧縮性補正係数Kが適切な値に設定されるようになる。従って、フィルタ6におけるPM堆積量を精度良く推定することができるようになる。   Further, according to the present embodiment, the compressibility correction coefficient K includes the PM accumulation amount estimated value Dp1 calculated in the previous control cycle, the ash accumulation amount estimated value Da calculated so far, and the exhaust gas flow rate. And F. Therefore, the PM accumulation amount estimated value Dp1, the ash accumulation amount estimated value Da, and the exhaust flow rate F are added to the compressibility correction coefficient K. As a result, the compressibility correction coefficient K is set to an appropriate value. Therefore, the PM accumulation amount in the filter 6 can be estimated with high accuracy.

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示す効果(1)〜(3)が得られるようになる。
(1)電子制御装置20は、前後差圧ΔPを排気流量Fで除した値ΔP/Fに対して圧縮性補正係数Kを乗じることによりPM堆積量推定値Dp2を算出する。この圧縮性補正係数Kは、当該PM堆積量推定値Dp2を算出するに先立ち、前回の制御周期において算出されたPM堆積量推定値Dp1、直前に算出されているアッシュ堆積量推定値Da、及び排気流量Fに基づき設定される。こうした構成によれば、PM堆積量を精度良く推定することができるようになる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment described above, the following effects (1) to (3) can be obtained.
(1) The electronic control unit 20 calculates the PM accumulation amount estimated value Dp2 by multiplying the value ΔP / F obtained by dividing the front-rear differential pressure ΔP by the exhaust flow rate F by the compressibility correction coefficient K. This compressibility correction coefficient K is obtained by calculating the PM accumulation amount estimated value Dp1 calculated in the previous control cycle, the ash accumulation amount estimated value Da calculated immediately before, and the PM accumulation amount estimated value Dp2. It is set based on the exhaust flow rate F. According to such a configuration, the PM accumulation amount can be estimated with high accuracy.

(2)PM堆積量推定値Dp1、アッシュ堆積量推定値Da、及び排気流量Fと、圧縮性補正係数Kとの関係を規定した3次元マップを備えている。また、圧縮性補正係数Kはこの3次元マップを参照して設定される。こうした構成によれば、上記3次元マップを参照して圧縮性補正係数Kが設定されるようになるため、圧縮性補正係数Kの設定を容易且つ的確に行なうことができるようになる。また、前後差圧ΔPに基づく算出態様のみによってPM堆積量推定値を算出することが可能となるため、PM堆積量推定値の算出態様を簡易なものとすることができるようになる。   (2) A three-dimensional map that defines the relationship between the PM accumulation amount estimated value Dp1, the ash accumulation amount estimated value Da, the exhaust flow rate F, and the compressibility correction coefficient K is provided. The compressibility correction coefficient K is set with reference to this three-dimensional map. According to such a configuration, the compressibility correction coefficient K is set with reference to the three-dimensional map, so that the compressibility correction coefficient K can be set easily and accurately. Further, since the PM accumulation amount estimated value can be calculated only by the calculation mode based on the front-rear differential pressure ΔP, the calculation mode of the PM deposition amount estimated value can be simplified.

(3)機関潤滑油の消費量及び車両の走行距離の双方に基づきフィルタ6におけるアッシュ堆積量推定値Daを算出するとともに、この算出されたアッシュ堆積量推定値Daに基づき圧縮性補正係数Kを設定する。フィルタ6に堆積しているアッシュの量は、機関潤滑油の消費量や車両の走行距離と相関を有することから、こうした構成によれば、アッシュ堆積量推定値Daを的確に算出することができるようになる。   (3) The ash accumulation amount estimated value Da in the filter 6 is calculated based on both the consumption amount of the engine lubricating oil and the travel distance of the vehicle, and the compressibility correction coefficient K is calculated based on the calculated ash accumulation amount estimated value Da. Set. Since the amount of ash accumulated in the filter 6 has a correlation with the consumption amount of engine lubricating oil and the travel distance of the vehicle, according to such a configuration, the estimated amount of ash accumulation Da can be accurately calculated. It becomes like this.

尚、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above embodiment, and can be implemented as, for example, the following form appropriately modified.

・上記実施形態では、機関潤滑油の消費量及び車両の走行距離の双方に基づきアッシュ堆積量推定値Daを算出するようにしたが、アッシュ堆積量推定値の算出方法はこれに限られるものではなく、機関潤滑油の消費量及び車両の走行距離のいずれか一方に基づきアッシュ堆積量推定値Daを算出するようにしてもよい。また他の算出方法によりアッシュ堆積量推定値を算出するようにしてもよい。   In the above embodiment, the ash accumulation amount estimated value Da is calculated based on both the consumption amount of engine lubricating oil and the travel distance of the vehicle, but the calculation method of the ash accumulation amount estimated value is not limited to this. Instead, the ash accumulation amount estimated value Da may be calculated based on either the consumption amount of the engine lubricating oil or the travel distance of the vehicle. Further, the ash accumulation amount estimated value may be calculated by another calculation method.

・上記実施形態では、前回の制御周期において算出されたPM堆積量推定値Dp1に基づき圧縮性補正係数Kを設定するようにしたが、こうした補正係数の設定に用いられるPM堆積量推定値の算出方法はこれに限られるものではない。他に例えば、そのときどきの機関回転速度NE及び燃料噴射量Qに基づきフィルタ6に新たに堆積したPMの量を算出するとともにこれを積算していくことによって、PM堆積量推定値を算出するようにしてもよい。尚、この場合には、フィルタが完全に再生された際には、PM堆積量推定値を例えば「0」にすればよい。   In the above embodiment, the compressibility correction coefficient K is set based on the PM accumulation amount estimated value Dp1 calculated in the previous control cycle. However, the calculation of the PM accumulation amount estimated value used for setting such a correction coefficient is performed. The method is not limited to this. In addition, for example, the amount of PM newly accumulated on the filter 6 is calculated based on the engine speed NE and the fuel injection amount Q at that time, and the PM accumulation amount estimated value is calculated by integrating this amount. It may be. In this case, when the filter is completely regenerated, the estimated PM accumulation amount may be set to “0”, for example.

・上記実施形態では、3次元マップを参照することによって圧縮性補正係数Kを設定するようにしたが、これに代えて、PM堆積量推定値Dp、アッシュ堆積量推定値Da、及び排気流量Fと、補正係数との関数を用意しておき、この関数によって補正係数を算出するようにすることもできる。   In the above embodiment, the compressibility correction coefficient K is set by referring to the three-dimensional map, but instead, the PM accumulation amount estimated value Dp, the ash accumulation amount estimated value Da, and the exhaust flow rate F It is also possible to prepare a function with the correction coefficient and calculate the correction coefficient with this function.

・本発明をガソリン機関の排気浄化装置として具現化することもできる。   The present invention can be embodied as an exhaust gas purification device for a gasoline engine.

2…排気通路、4…酸化触媒、6…フィルタ、20…電子制御装置、21…機関回転速度センサ、22…アクセル操作量センサ、23…吸入空気量センサ、24…差圧センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Exhaust passage, 4 ... Oxidation catalyst, 6 ... Filter, 20 ... Electronic control unit, 21 ... Engine rotational speed sensor, 22 ... Accelerator operation amount sensor, 23 ... Intake air amount sensor, 24 ... Differential pressure sensor

Claims (5)

排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられる内燃機関に適用され、同フィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する排気浄化装置において、
前記フィルタの前後差圧を排気流量で除した値に対して補正係数を乗じることにより同フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値を算出するものであり、
前記補正係数は、当該粒子状物質の堆積量推定値を算出するに先立ち、それまでに算出されている前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値、それまでに算出されている同フィルタにおけるアッシュの堆積量推定値、及び排気流量に基づき設定される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In an exhaust emission control device for estimating the amount of particulate matter accumulated in the filter, which is applied to an internal combustion engine provided with an exhaust passage in which a filter for collecting particulate matter in exhaust gas is provided.
By multiplying a value obtained by dividing the differential pressure across the filter by the exhaust gas flow rate by a correction coefficient, an estimated amount of particulate matter accumulated in the filter is calculated.
Prior to calculating the estimated deposition amount of the particulate matter, the correction factor is the estimated particulate matter deposition amount in the filter calculated so far, and the ash in the filter calculated so far. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, which is set based on an estimated amount of accumulated gas and an exhaust gas flow rate.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値、同フィルタにおけるアッシュの堆積量推定値、及び排気流量と、前記補正係数との関係を規定したマップを備え、
前記補正係数は前記マップを参照して設定される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An estimated amount of particulate matter accumulated in the filter, an estimated amount of ash accumulated in the filter, and a map defining the relationship between the exhaust flow rate and the correction coefficient;
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the correction coefficient is set with reference to the map.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタの前後差圧を排気流量で除した値に対して補正係数を乗じることにより算出された粒子状物質の堆積量推定値に基づき前記補正係数を設定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
An exhaust gas for an internal combustion engine, wherein the correction coefficient is set based on an estimated amount of particulate matter accumulation calculated by multiplying a value obtained by dividing the differential pressure across the filter by an exhaust flow rate by a correction coefficient Purification equipment.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
機関運転状態に基づき前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量推定値を別途算出するとともに、この算出された粒子状物質の堆積量推定値に基づき前記補正係数を設定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
An internal combustion engine characterized by separately calculating an estimated amount of particulate matter accumulated in the filter based on an engine operating state, and setting the correction coefficient based on the calculated estimated amount of particulate matter accumulated Exhaust purification device.
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
内燃機関は車載内燃機関であり、
機関潤滑油の消費量及び車両の走行距離の少なくとも一方に基づき前記フィルタにおけるアッシュの堆積量推定値を算出するとともに、この算出されたアッシュの堆積量推定値に基づき前記補正係数を設定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The internal combustion engine is an in-vehicle internal combustion engine,
Calculating the estimated amount of ash accumulation in the filter based on at least one of the consumption amount of engine lubricating oil and the travel distance of the vehicle, and setting the correction coefficient based on the calculated estimated amount of ash accumulation. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
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