JP5833864B2 - Exhaust gas treatment method and exhaust gas treatment control system for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas treatment method and exhaust gas treatment control system for internal combustion engine Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の排ガス処理方法および排ガス処理制御システムに関し、特に内燃機関としてディーゼルエンジンを用いたディーゼルエンジンの排ガス処理方法および排ガス処理制御システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment control system for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment control system for a diesel engine using a diesel engine as the internal combustion engine.

内燃機関(例えば、ディーゼルエンジン)から排出される排ガスには、粒子状物質(Particulate Matter:以下「PM」ともいう。)、不燃成分からなるアッシュ(ASH)などの排ガス成分が含まれている。これらの排ガス成分が大気へ排出されると、大気汚染の原因になるため好ましくない。このような排ガス成分を排ガスから取り除くために、例えば、上記PMを捕集するためのパティキュレートフィルタ(Particulate Filter:以下「PF」ともいう。)がエンジンの排気通路内に設けられている。   Exhaust gas discharged from an internal combustion engine (for example, diesel engine) contains exhaust gas components such as particulate matter (hereinafter also referred to as “PM”) and ash (ASH) made of non-combustible components. If these exhaust gas components are discharged to the atmosphere, it causes air pollution, which is not preferable. In order to remove such exhaust gas components from the exhaust gas, for example, a particulate filter (hereinafter also referred to as “PF”) for collecting the PM is provided in the exhaust passage of the engine.

このPFは、例えば、ハニカム形状の多孔質基材を備えており、該多孔質基材の表面でPMを捕集する。しかし、この多孔質基材に捕集できるPMの量には限界があり、これを超える量のPMがPFに堆積すると、PFが目詰まりを起こして排気抵抗が大きくなる。これによって、燃料消費率(g/KWh)の悪化やPFの溶損などの弊害が生じるおそれがある。このため、一般的には、ある程度のPMがPFに捕集された段階で、PFの再生処理として、当該PMがある程度堆積したPFを所定の温度(例えば、550℃〜650℃程度)に加熱することにより、PMを強制的に酸化・分解するPM強制酸化処理が行われる。   This PF includes, for example, a honeycomb-shaped porous substrate, and collects PM on the surface of the porous substrate. However, there is a limit to the amount of PM that can be collected on the porous substrate, and when PM exceeding this amount is deposited on the PF, the PF is clogged and the exhaust resistance increases. This may cause adverse effects such as deterioration of the fuel consumption rate (g / KWh) and PF melting. For this reason, generally, when a certain amount of PM is collected in the PF, as a PF regeneration process, the PF on which the PM is accumulated to some extent is heated to a predetermined temperature (for example, about 550 ° C. to 650 ° C.). By doing so, the PM forced oxidation process which forcibly oxidizes and decomposes PM is performed.

上記PF再生のためのPM強制酸化処理は、例えば、内燃機関の排気系内への燃料噴射などにより実施される。このPM強制酸化処理は、処理時間が長くなると燃料消費率の悪化やPFの溶損の原因になり得るため、PF内のPM堆積量に応じて適切なタイミングで行われることが望ましい。PM強制酸化処理を適切なタイミングで行うための方法の一例として、PFの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力を測定し、その差圧(PF差圧)が一定の値を超えた場合にPM強制酸化処理を行うといった方法が挙げられる。PF差圧はPF内に堆積したPMの堆積量と相関関係を有しているため、PF差圧に基づいてPM強制酸化処理の開始タイミングを定めることで、PMの堆積量に応じた適切なタイミングでPM強制酸化処理を開始できる。   The PM forced oxidation process for PF regeneration is performed by, for example, fuel injection into an exhaust system of an internal combustion engine. Since this PM forced oxidation process may cause deterioration of the fuel consumption rate or PF melting due to the increase of the processing time, it is desirable that the PM forced oxidation process be performed at an appropriate timing according to the amount of PM deposited in the PF. As an example of a method for performing PM forced oxidation treatment at an appropriate timing, when the exhaust gas pressure on the upstream side and the exhaust gas pressure on the downstream side of PF are measured and the differential pressure (PF differential pressure) exceeds a certain value, PM For example, a method of performing forced oxidation treatment can be given. Since the PF differential pressure has a correlation with the accumulation amount of PM accumulated in the PF, by determining the start timing of the PM forced oxidation process based on the PF differential pressure, an appropriate value corresponding to the PM accumulation amount is obtained. The PM forced oxidation process can be started at the timing.

しかしながら、上述したように、排ガスにはPM以外にもアッシュなどが含まれており、PFにはアッシュも捕集される。このアッシュは、不燃の無機成分から構成されているため、上記PM強制酸化処理では分解されず、内燃機関の使用期間に応じPF内に堆積し続ける。したがって、PM強制酸化処理によりPMが好適に除去されていても、下流側の排ガス圧力はアッシュの堆積により経時的に低下していく。したがって、PF差圧のみでPM強制酸化処理の開始タイミングを定めると、アッシュの堆積による下流側の排ガス圧力低下によって、PMの堆積量が適量に達する前にPM強制酸化処理が始まってしまう。   However, as described above, the exhaust gas contains ash and the like in addition to PM, and ash is also collected in the PF. Since this ash is composed of an incombustible inorganic component, it is not decomposed by the above-mentioned PM forced oxidation treatment, and continues to accumulate in the PF according to the period of use of the internal combustion engine. Therefore, even if PM is suitably removed by the PM forced oxidation treatment, the exhaust gas pressure on the downstream side decreases with time due to the accumulation of ash. Therefore, if the start timing of the PM forced oxidation process is determined only by the PF differential pressure, the PM forced oxidation process starts before the PM deposition amount reaches an appropriate amount due to the downstream exhaust gas pressure drop due to the ash deposition.

このことに関連し、引用文献1には、アッシュ堆積量算出手段を備えたPM排出量推定装置に関する発明が開示されている。この発明では、アッシュ堆積量算出手段によってPF内に堆積したアッシュの堆積量を算出している。そして、上記アッシュ堆積量に基づいてアッシュ堆積量補正係数を算出しており、かかる補正係数によりPM強制酸化処理の開始時期を補正している。これによって、PF内のアッシュ堆積量が増加した場合であっても、正確なPM堆積量に基づいてPM強制酸化処理の開始時期を定めることができる。   In relation to this, the cited document 1 discloses an invention related to a PM emission amount estimation device provided with an ash accumulation amount calculation means. In the present invention, the ash accumulation amount is calculated by the ash accumulation amount calculation means. Then, an ash accumulation amount correction coefficient is calculated based on the ash accumulation amount, and the start time of the PM forced oxidation process is corrected based on the correction coefficient. As a result, even when the ash deposition amount in the PF increases, the start time of the PM forced oxidation process can be determined based on the accurate PM deposition amount.

特開2010−196498号公報JP 2010-196498 A

ところで、従来のPFのなかには、多孔質基材の表面にPMの酸化反応や燃焼反応を触媒する貴金属粒子などからなるPM酸化触媒が担持されているものがある。かかるPM酸化触媒が多孔質基材の表面に存在していることによって、比較的低温域からPMを効率よく酸化・分解することができる。   By the way, some conventional PFs carry a PM oxidation catalyst composed of noble metal particles that catalyze PM oxidation and combustion reactions on the surface of a porous substrate. Since the PM oxidation catalyst is present on the surface of the porous substrate, PM can be efficiently oxidized and decomposed from a relatively low temperature range.

しかしながら、PM酸化触媒を有するか有しないかに拘わらず、従来の排ガス処理方法では、PM酸化触媒が担持されていない状態を想定してPM強制酸化処理の終了時間(換言すればPM強制酸化処理を継続する時間)を設定することが通常行われてきた。しかし、PM酸化触媒の酸化触媒能力が高い状態で発揮されている場合ではPM強制酸化処理の時間が必要以上に長く設定されがちとなる。このような状況では、本来必要とされない過剰なPM強制酸化処理が行われてしまい、PFの劣化や燃料消費率の悪化を招く虞がある。
従って、PM酸化触媒付きのPFにおいては、PM酸化触媒の酸化触媒能力を加味してPM強制酸化処理の終了時間(PM強制酸化処理継続時間)を設定することが本来望ましいのであるが、PM酸化触媒の酸化触媒能力はPF内のアッシュ堆積量に左右される。このため、アッシュの堆積に応じて経時的に変化するPM酸化触媒能力を正しく反映させつつPM強制酸化処理の終了時間(継続時間)を設定することは困難であった。
However, regardless of whether or not the PM oxidation catalyst is present, the conventional exhaust gas treatment method assumes the state in which the PM oxidation catalyst is not carried and assumes the end time of the PM forced oxidation treatment (in other words, the PM forced oxidation treatment). It has been usual to set the time to continue. However, when the PM oxidation catalyst is exerted in a high oxidation catalyst capacity, the time for the PM forced oxidation treatment tends to be set longer than necessary. In such a situation, an excessive PM forced oxidation process that is not originally required is performed, which may cause deterioration of PF and fuel consumption rate.
Therefore, in a PF with a PM oxidation catalyst, it is originally desirable to set the end time of the PM forced oxidation treatment (PM forced oxidation treatment duration) in consideration of the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst. The oxidation catalytic ability of the catalyst depends on the amount of ash deposited in the PF. For this reason, it has been difficult to set the end time (continuation time) of the PM forced oxidation treatment while correctly reflecting the PM oxidation catalyst ability that changes with time according to the accumulation of ash.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アッシュ堆積量に応じて経時的に変化するPM酸化触媒の酸化触媒能力を適切に反映させつつPM強制酸化処理時間を決定することができる排ガス処理方法および該方法を適切に実施するための排ガス処理制御システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to determine the PM forced oxidation treatment time while appropriately reflecting the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst that changes with time according to the amount of ash deposition. An exhaust gas treatment method that can be performed and an exhaust gas treatment control system for appropriately carrying out the method are provided.

上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の排ガス処理方法が提供される。
即ち、本発明に係る排ガス処理方法は、内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたPM酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ(PF)が排気系に設けられた内燃機関の排ガス処理方法である。
そして、ここで開示される排ガス処理方法は、内燃機関の運転中にPFの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるPF差圧を測定すること、ならびに、
上記測定されたPF差圧値に基づいてPF内のPM堆積量を推定し、該推定PM堆積量が所定の閾値を超えたときに上記PF内のPMを強制酸化する処理を開始することを包含する。
ここで開示される排ガス処理方法においては、上記PF差圧値に基づくPM堆積量の推定は、以下の(A)のように行われる。
(A)先ず、該推定を行うために測定された上記PF差圧値から、上記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値若しくは直前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値を差し引く。これによって、PMの堆積に起因するPF差圧値を算出する。そして、上記PM堆積量の推定は、該算出したPM堆積に起因するPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて決定される。
また、ここで開示される排ガス処理方法では、(B)上記PM強制酸化処理の終了時期の決定プロセスが、以下のステップ(1)〜(3)を含む。即ち、
(1)当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われている場合には当該PM強制酸化処理よりも1つ前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値或いは当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われていない場合には上記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線(近似式)とに基づいてPF内のアッシュ堆積厚さを推定する;
(2)該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている上記基材上のアッシュ堆積厚さと上記基材上に担持されたPM酸化触媒による上記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したPMの減少速度との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるPM減少速度を決定する;
(3)上記決定したPM減少速度と上記推定したPM堆積量とからPM強制酸化処理に必要な時間を算出し、該PM強制酸化処理の終了時期を決定する;
また、ここで開示される排ガス処理方法の好ましい一態様では、上記アッシュ堆積厚さと上記PM減少速度との相関を示す上記検量線は、550〜650℃の範囲内にあるいずれかの温度条件でのPM減少速度を基礎として作成されており、上記PM強制酸化処理は、上記PF内を550〜650℃に加熱することにより行われる。また、上記PM酸化触媒としては、酸化セリウム、或いは酸化ジルコニウム、或いは酸化アルミニウム、或いはこれらの2種又は3種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが好ましく用いられる。例えば、上記PM酸化触媒としては、酸化セリウム及び/又は酸化アルミニウムと、貴金属との凝集体が好ましく用いられる。
In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas treatment method having the following configuration.
That is, an exhaust gas treatment method according to the present invention includes a porous base material capable of collecting particulate matter (PM) contained in exhaust gas of an internal combustion engine, and a PM oxidation catalyst supported on at least a part of the base material. Is an exhaust gas treatment method for an internal combustion engine in which an exhaust system is provided with a particulate filter (PF).
The exhaust gas treatment method disclosed herein includes measuring a PF differential pressure obtained by a difference between an upstream exhaust gas pressure and a downstream exhaust gas pressure of a PF during operation of the internal combustion engine, and
Based on the measured PF differential pressure value, the PM deposition amount in the PF is estimated, and when the estimated PM deposition amount exceeds a predetermined threshold, the process of forcibly oxidizing the PM in the PF is started. Include.
In the exhaust gas treatment method disclosed herein, the estimation of the PM deposition amount based on the PF differential pressure value is performed as shown in (A) below.
(A) First, from the PF differential pressure value measured for the estimation, the PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine or the PF measured immediately after the last PM forced oxidation process is completed. Subtract the differential pressure value. As a result, a PF differential pressure value resulting from PM deposition is calculated. Then, the estimation of the PM deposition amount is made by calculating a PF differential pressure value resulting from the calculated PM deposition, and a calibration curve (approximate expression) indicating a correlation between a preset standard PF differential pressure and the PM deposition amount. To be determined.
Further, in the exhaust gas treatment method disclosed herein, (B) the process for determining the end time of the PM forced oxidation treatment includes the following steps (1) to (3). That is,
(1) When the PM forced oxidation process is performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured immediately after the PM forced oxidation process immediately before the PM forced oxidation process is completed Alternatively, when the PM forced oxidation process is not performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine, the preset standard PF differential pressure, and the standard ash Estimating the ash deposition thickness in the PF based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with the deposition thickness;
(2) The PM deposited on the ash deposited on the substrate by the estimated ash deposition thickness, the ash deposition thickness on the substrate set in advance, and the PM oxidation catalyst supported on the substrate Determining a PM reduction rate in the estimated ash deposition thickness based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with a decrease rate of the ash;
(3) Calculate the time required for the PM forced oxidation process from the determined PM reduction rate and the estimated PM accumulation amount, and determine the end time of the PM forced oxidation process;
Moreover, in one preferable aspect of the exhaust gas treatment method disclosed herein, the calibration curve indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM reduction rate is at any temperature condition within a range of 550 to 650 ° C. The PM forced oxidation treatment is performed by heating the inside of the PF to 550 to 650 ° C. As the PM oxidation catalyst, cerium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, or a composite oxide composed of two or three of these is preferably used. For example, as the PM oxidation catalyst, an aggregate of cerium oxide and / or aluminum oxide and a noble metal is preferably used.

ここで開示される排ガス処理方法では、上記(A)において、アッシュの堆積量に起因するPF差圧を差し引いたPF差圧値(PM堆積量に起因するPF差圧値)に基づいてPM堆積量を推定することによってPM堆積量を推定している。そして、上記(B)のステップ(1)において、アッシュの堆積量に起因するPF差圧に基づいてPF内に堆積したアッシュ厚さを推定する。そして、ステップ(2)において、上記推定されたアッシュの堆積量と、アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるPM減少速度を決定する。そして、ステップ(3)において、上記(A)で推定したPM堆積量と、上記ステップ(2)で決定したPM減少速度に基づいてPM強制酸化処理の終了時期を決定する。
ここで開示される排ガス処理方法によれば、アッシュの堆積により経時的に変化するPM酸化触媒の酸化触媒能力を反映して、PM強制酸化処理におけるPM減少速度を決定している。この酸化触媒能力の低下を反映したPM減少速度と、PM堆積量に起因するPF差圧値から推定したPM堆積量とに基づいてPM強制酸化処理の終了時間(即ちPM強制酸化処理の継続時間)を決定しているため、PM酸化触媒の酸化触媒能力に応じてPM強制酸化処理の処理時間を適切に調整することができる。したがって、ここで開示される排ガス処理方法によれば、PM強制酸化処理の処理時間を必要以上に長く設定することによる燃料消費率の悪化やPFの破損を好適に防止することができるとともに、PM強制酸化処理の処理時間の不足によるPFの詰まりも好適に防止できる。
In the exhaust gas treatment method disclosed herein, PM deposition is performed based on the PF differential pressure value (PF differential pressure value caused by the PM deposition amount) obtained by subtracting the PF differential pressure caused by the ash deposition amount in the above (A). The amount of PM deposition is estimated by estimating the amount. Then, in step (1) of (B), the ash thickness accumulated in the PF is estimated based on the PF differential pressure resulting from the ash accumulation amount. Then, in step (2), the PM decrease in the estimated ash deposition thickness based on the estimated ash deposition amount and a calibration curve (approximate expression) indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM decrease rate. Determine the speed. In step (3), the PM forced oxidation treatment end timing is determined based on the PM deposition amount estimated in (A) and the PM reduction rate determined in step (2).
According to the exhaust gas treatment method disclosed herein, the PM reduction rate in the PM forced oxidation treatment is determined by reflecting the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst that changes with time due to ash deposition. The end time of the PM forced oxidation process (that is, the duration of the PM forced oxidation process) based on the PM reduction rate reflecting the decrease in the oxidation catalyst capacity and the PM deposition amount estimated from the PF differential pressure value caused by the PM deposition amount ) Is determined, the PM forced oxidation treatment time can be appropriately adjusted according to the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst. Therefore, according to the exhaust gas treatment method disclosed herein, deterioration of the fuel consumption rate and damage to the PF caused by setting the treatment time of the PM forced oxidation treatment to be longer than necessary can be suitably prevented, and PM Clogging of PF due to insufficient time for forced oxidation treatment can also be suitably prevented.

また、本発明は、内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたPM酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ(PF)が排気系に設けられた内燃機関の排ガスを処理するための制御システムも提供する。この制御システムは、上記内燃機関の運転中に上記PFの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるPF差圧を測定する手段と、上記測定されたPF差圧値に基づいてPF内のPM堆積量を推定し、該推定PM堆積量が所定の閾値を超えたときに上記PF内のPMを強制酸化する処理を開始するように構成された制御部とを備えている。
ここで、上記制御部は、(A)上記PM堆積量の推定を、該推定を行うために測定された上記PF差圧値から、上記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値若しくは直前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値を差し引くことによって、PMの堆積に起因するPF差圧値を算出し、該算出したPM堆積に起因するPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて決定する。
また、上記制御部は、(B)上記PM強制酸化処理の終了時期の決定を、以下のステップ:
(1)当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われている場合には当該PM強制酸化処理よりも1つ前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値或いは当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われていない場合には上記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線(近似式)とに基づいてPF内のアッシュ堆積厚さを推定する;
(2)該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている上記基材上のアッシュ堆積厚さと上記基材上に担持されたPM酸化触媒による上記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したPMの減少速度との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるPM減少速度を決定する;
(3)上記決定したPM減少速度と上記推定したPM堆積量とからPM強制酸化処理に必要な時間を算出し、該PM強制酸化処理の終了時期を決定する;
に基づいて行うように構成されている。
The present invention also provides a particulate material comprising a porous substrate capable of collecting particulate matter (PM) contained in exhaust gas from an internal combustion engine and a PM oxidation catalyst supported on at least a part of the substrate. A control system for treating exhaust gas of an internal combustion engine in which a filter (PF) is provided in the exhaust system is also provided. The control system is configured to measure a PF differential pressure obtained by a difference between an upstream exhaust gas pressure and a downstream exhaust gas pressure of the PF during operation of the internal combustion engine, and based on the measured PF differential pressure value. A control unit configured to estimate a PM deposition amount in the PF and to start a process of forcibly oxidizing the PM in the PF when the estimated PM deposition amount exceeds a predetermined threshold value.
Here, the control unit (A) estimates the PM accumulation amount from the PF differential pressure value measured to perform the estimation, or the PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine or By subtracting the PF differential pressure value measured immediately after the end of the previous PM forced oxidation treatment, the PF differential pressure value resulting from PM deposition is calculated, and the calculated PF differential pressure value resulting from PM deposition; It is determined based on a calibration curve (approximate expression) indicating a correlation between a preset standard PF differential pressure and the PM deposition amount.
The control unit (B) determines the end time of the PM forced oxidation process according to the following steps:
(1) When the PM forced oxidation process is performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured immediately after the PM forced oxidation process immediately before the PM forced oxidation process is completed Alternatively, when the PM forced oxidation process is not performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine, the preset standard PF differential pressure, and the standard ash Estimating the ash deposition thickness in the PF based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with the deposition thickness;
(2) The PM deposited on the ash deposited on the substrate by the estimated ash deposition thickness, the ash deposition thickness on the substrate set in advance, and the PM oxidation catalyst supported on the substrate Determining a PM reduction rate in the estimated ash deposition thickness based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with a decrease rate of the ash;
(3) Calculate the time required for the PM forced oxidation process from the determined PM reduction rate and the estimated PM accumulation amount, and determine the end time of the PM forced oxidation process;
It is comprised based on.

ここで開示される排ガス処理制御システムによれば、上記「(1)アッシュ堆積厚さの推定」、上記「(2)PM減少速度の決定」を実施できる制御部を備えている。そして、該制御部は、(2)において決定したPM減少速度と、上記(A)において推定したPM堆積量とに基づいてPM強制酸化処理の終了時期を決定することができる。すなわち、上記制御部を備える排ガス処理制御システムによれば、上述の排ガス処理方法を好適に実施することができる。   The exhaust gas treatment control system disclosed herein includes a control unit that can perform the above-mentioned “(1) Estimation of ash deposition thickness” and “(2) Determination of PM reduction rate”. The control unit can determine the end time of the PM forced oxidation process based on the PM decrease rate determined in (2) and the PM deposition amount estimated in (A). That is, according to the exhaust gas treatment control system including the control unit, the above-described exhaust gas treatment method can be suitably implemented.

また、本発明によれば、ここで開示される排ガス処理制御システムを備えることを特徴とする車両を提供することができる。上述のように、上記排ガス処理制御システムは、PM酸化触媒の酸化触媒能力に応じてPM強制酸化処理の処理時間を適切に調整する排ガス処理方法を実施することができるため、車両の燃料消費率を改善することができるとともに、PFの目詰まりを好適に防止することができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide a vehicle including the exhaust gas treatment control system disclosed herein. As described above, the exhaust gas treatment control system can implement the exhaust gas treatment method of appropriately adjusting the treatment time of the PM forced oxidation treatment according to the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst, so that the fuel consumption rate of the vehicle Can be improved, and clogging of the PF can be suitably prevented.

本発明の一実施形態に係る排ガス処理制御システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the exhaust gas treatment control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る排ガス処理制御システムにおけるパティキュレートフィルタ(PF)を模式的に示した図。The figure which showed typically the particulate filter (PF) in the exhaust gas treatment control system which concerns on one Embodiment of this invention. 標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the calibration curve which shows the correlation with a standard PF differential pressure | voltage and PM deposition amount. 標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the calibration curve which shows the correlation with standard PF differential pressure and standard ash deposition thickness. アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関を示す検量線の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the calibration curve which shows the correlation with ash deposition thickness and PM reduction | decrease rate. 基材上に堆積したアッシュ上に堆積したPMの減少速度との相関を示す検量線(近似式)の一例を示す図。The figure which shows an example of the calibration curve (approximation formula) which shows a correlation with the decreasing rate of PM deposited on the ash deposited on the base material. 本発明の一実施形態に係る排ガス処理制御システムの制御部における制御の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of control in the control part of the exhaust gas treatment control system which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.

<排ガス処理制御システム>
ここでは、先ず、図1を参照しながら本発明の一実施形態に係る排ガス処理制御システム100について説明する。図1に示すように、排ガス処理制御システム100は、内燃機関(エンジン)1と制御部(ECU:Engine Control Unit)30と排ガス浄化部40とを備えている。
<Exhaust gas treatment control system>
Here, first, an exhaust gas treatment control system 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the exhaust gas treatment control system 100 includes an internal combustion engine (engine) 1, a control unit (ECU: Engine Control Unit) 30, and an exhaust gas purification unit 40.

A.内燃機関
図1に示す構成の排ガス処理制御システム100では、内燃機関1は、ディーゼルエンジンを主体として構成されている(内燃機関1には、エンジンを駆動するためのアクセルやその他の操作系を含む。)。以下、かかるディーゼルエンジン1の構成を簡単に説明する。なお、以下に説明するディーゼルエンジン1は、上記内燃機関1の一例に過ぎない。本発明に係る排ガス処理制御システム100は、内燃機関1としてディーゼルエンジン以外のエンジン(例えばガソリンエンジン等)を用いることもできる。
A. In the exhaust gas treatment control system 100 having the configuration shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 is mainly composed of a diesel engine (the internal combustion engine 1 includes an accelerator for driving the engine and other operation systems. .) Hereinafter, the configuration of the diesel engine 1 will be briefly described. The diesel engine 1 described below is only an example of the internal combustion engine 1. The exhaust gas treatment control system 100 according to the present invention can use an engine other than a diesel engine (for example, a gasoline engine) as the internal combustion engine 1.

内燃機関1は、複数の燃焼室2と、各燃焼室2に燃料を噴射する燃料噴射弁3とを備えている。各燃焼室2は、吸気マニホルド4および排気マニホルド5と連通している。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して、排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に接続されている。コンプレッサ7aの入口は、吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に接続されている。吸気ダクト6内にはスロットル弁(EGRバルブ)10が配置されている。吸気ダクト6の周りには、吸気ダクト6内を流れる空気を冷却するための冷却装置(インタークーラー)11が配置されている。排気マニホルド5は、排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に接続されている。排気タービン7bの出口は、排ガスが流通する排気通路(排気管)12に接続されている。また、排気マニホルド5には排気系燃料噴射弁13が設けられている。詳しく後述するが、該排気系燃料噴射弁13は、PM強制酸化処理を実施する際に、PF80を備えた排気系に燃料Fを噴射することによってPF80内の温度を上昇させる。   The internal combustion engine 1 includes a plurality of combustion chambers 2 and a fuel injection valve 3 that injects fuel into each combustion chamber 2. Each combustion chamber 2 communicates with an intake manifold 4 and an exhaust manifold 5. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6. An inlet of the compressor 7 a is connected to an air cleaner 9 via an intake air amount detector 8. A throttle valve (EGR valve) 10 is disposed in the intake duct 6. Around the intake duct 6, a cooling device (intercooler) 11 for cooling the air flowing through the intake duct 6 is arranged. The exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7. The outlet of the exhaust turbine 7b is connected to an exhaust passage (exhaust pipe) 12 through which exhaust gas flows. The exhaust manifold 5 is provided with an exhaust system fuel injection valve 13. As will be described in detail later, the exhaust system fuel injection valve 13 increases the temperature in the PF 80 by injecting fuel F into the exhaust system including the PF 80 when performing the PM forced oxidation process.

排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは、排ガス再循環通路(以下、「EGR通路」と称する。)18を介して互いに連結されている。EGR通路18内には、電子制御式の制御弁19が配置されている。また、EGR通路18の周りには、EGR通路18内を流れるEGRガスを冷却するためのEGR冷却装置20が配置されている。   The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as “EGR passage”) 18. An electronically controlled control valve 19 is disposed in the EGR passage 18. An EGR cooling device 20 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 18 is disposed around the EGR passage 18.

各燃料噴射弁3は、燃料供給管21を介してコモンレール22に接続されている。コモンレール22は、燃料ポンプ23を介して燃料タンク24に接続されている。ここでは燃料ポンプ23は、吐出量可変な電子制御式の燃料ポンプである。ただし、燃料ポンプ23の構成は特に限定される訳ではない。   Each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 22 via a fuel supply pipe 21. The common rail 22 is connected to the fuel tank 24 via the fuel pump 23. Here, the fuel pump 23 is an electronically controlled fuel pump with variable discharge amount. However, the configuration of the fuel pump 23 is not particularly limited.

B.排ガス浄化部
排ガス浄化部40は、上記内燃機関1に連通する排気系(ここでは、排気通路12)に設けられている。図1に示す構成の排ガス浄化部40では、排気通路12の下流側にPF80が設けられている。なお、排ガス浄化部40には、PF80が備えられていればよく、その他排ガス浄化のための部材については本発明を特に限定するものではない。例えば、PF80の上流側若しくは下流側に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属触媒粒子がハニカム状の基材に担持されてなる排ガス浄化用触媒が設けられていてもよい。
B. Exhaust gas purification unit The exhaust gas purification unit 40 is provided in an exhaust system (here, the exhaust passage 12) communicating with the internal combustion engine 1. In the exhaust gas purification unit 40 having the configuration shown in FIG. 1, a PF 80 is provided on the downstream side of the exhaust passage 12. The exhaust gas purification unit 40 only needs to be provided with the PF 80, and the present invention is not particularly limited with respect to other exhaust gas purification members. For example, an exhaust gas purifying catalyst in which noble metal catalyst particles such as platinum (Pt) and palladium (Pd) are supported on a honeycomb substrate may be provided on the upstream side or downstream side of PF80.

ここで、上記パティキュレートフィルタ(PF)80について、図2を参照しながら説明する。図2は、PF80の構造を模式的に示した図である。パティキュレートフィルタ80は、排ガス中に含まれる炭素微粒子などの可燃成分からなるPMや、不燃成分からなるアッシュを捕集する。なお、内燃機関1としてディーゼルエンジンを用いている場合には、PFとしてディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)を用いるとよい。   Here, the particulate filter (PF) 80 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of PF80. The particulate filter 80 collects PM composed of combustible components such as carbon fine particles contained in the exhaust gas and ash composed of incombustible components. When a diesel engine is used as the internal combustion engine 1, a diesel particulate filter (DPF) may be used as the PF.

B−1.多孔質基材
PF80は、ハニカム構造に形成された多孔質基材82を有しており、排ガスが流れる方向に沿って複数の流路84が設けられている。かかるPF80に設けられている複数の流路84は、排ガスが流れる方向における上流側若しくは下流側の何れかが封止されている。この多孔質基材82は、多孔質構造を有した耐熱性素材で構成されていると好ましい。かかる耐熱性素材としては、コージェライト、炭化ケイ素(シリコンカーバイド:SiC)、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素や、ステンレス鋼などの耐熱性金属やその合金などが挙げられる。
PF80に供給された排ガスは、先ず、下流側が封止された流路84に流れ込む。そして、該流路84の下流側が封止されているため多孔質基材82を通過し、上流側が封止された流路84に入り、該上流が封止された流路84の下流側から排出される。排ガスに含まれているPMやアッシュは、排ガスが多孔質基材82を通過する際に多孔質基材82に捕捉される。
B-1. The porous base material PF80 has a porous base material 82 formed in a honeycomb structure, and a plurality of flow paths 84 are provided along the direction in which the exhaust gas flows. The plurality of flow paths 84 provided in the PF 80 are sealed either upstream or downstream in the direction in which the exhaust gas flows. The porous substrate 82 is preferably made of a heat resistant material having a porous structure. Examples of such a heat-resistant material include cordierite, silicon carbide (silicon carbide: SiC), aluminum titanate, silicon nitride, heat-resistant metal such as stainless steel, and alloys thereof.
The exhaust gas supplied to the PF 80 first flows into the flow path 84 whose downstream side is sealed. Since the downstream side of the flow path 84 is sealed, it passes through the porous base material 82, enters the flow path 84 with the upstream side sealed, and from the downstream side of the flow path 84 with the upstream side sealed. Discharged. PM and ash contained in the exhaust gas are captured by the porous substrate 82 when the exhaust gas passes through the porous substrate 82.

B−2.PM酸化触媒
また、PF80の多孔質基材82の少なくとも一部には、PM酸化触媒が担持されている。PM酸化触媒は、上記多孔質基材82に捕捉されたPMの酸化反応に対する酸化触媒能力を有する金属触媒粒子で構成されている。かかる金属触媒粒子としては、例えば、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などの貴金属粒子や、該貴金属粒子を含んだ複合粒子などを好ましく用いることができる。これらの金属触媒粒子からなるPM酸化触媒が多孔質基材82上に担持されていることによって、多孔質基材82に捕捉されたPMの酸化・分解が容易になる。また、PM酸化触媒は、金属酸化物からなる担体に上記触媒金属粒子が担持されていることによって構成されているとより好ましい。上記PM酸化触媒としては、酸化セリウム、或いは酸化ジルコニウム、或いは酸化アルミニウム或いはこれらの2種又は3種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが好ましく用いられる。例えば、上記PM酸化触媒としては、酸化セリウム及び/または酸化アルミニウムと、貴金属との凝集体が好ましく用いられる。このようなPM酸化触媒は、上述の金属触媒粒子のみからなるPM酸化触媒よりも高い酸化触媒能力を有しているため、PMの酸化・分解がより容易になる。
B-2. PM oxidation catalyst A PM oxidation catalyst is supported on at least a part of the porous substrate 82 of the PF 80. The PM oxidation catalyst is composed of metal catalyst particles having an oxidation catalyst ability for an oxidation reaction of PM trapped by the porous substrate 82. As such metal catalyst particles, for example, noble metal particles such as silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), and composite particles containing the noble metal particles can be preferably used. Since the PM oxidation catalyst composed of these metal catalyst particles is supported on the porous base material 82, the oxidation and decomposition of the PM trapped on the porous base material 82 becomes easy. Further, the PM oxidation catalyst is more preferably configured by supporting the catalyst metal particles on a carrier made of a metal oxide. As the PM oxidation catalyst, cerium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, or a composite oxide composed of two or three of these is preferably used. For example, as the PM oxidation catalyst, an aggregate of cerium oxide and / or aluminum oxide and a noble metal is preferably used. Since such a PM oxidation catalyst has a higher oxidation catalyst ability than a PM oxidation catalyst composed only of the above-described metal catalyst particles, it is easier to oxidize and decompose PM.

C.差圧測定手段
ここで開示される排ガス処理制御システムは、上記内燃機関の運転中にPFの上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力を測定し、その差により求められるPF差圧値を測定する手段(差圧測定手段)を備えている。図1に示す構成の排ガス処理制御システムでは、上記差圧測定手段として差圧センサ50が設けられている。差圧センサ50は、一対の圧力センサ52,54を備えているとともに、後述の制御部30に電気的に接続されている。上記一対の圧力センサの一方52はPF80の上流側に取り付けられており、他方の圧力センサ54はPF80の下流側に取り付けられている。圧力センサ52,54は、PF80の上流側・下流側の排ガス圧力を測定し、該排ガス圧力を信号化して差圧センサ50に送る。差圧センサ50は、上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力との差により求められるPF差圧を測定し、当該PF差圧を後述の制御部30に送る。
なお、上記差圧測定手段は、PFの差圧を測定することができればよく、その構成は本発明を限定するものではない、例えば、上述のような差圧センサ50以外に、一対の圧力センサが制御部に直接接続されていてもよい。この場合、圧力センサがPFの上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力を測定し、その電気信号を制御部に送信する。そして、制御部が、上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力との差によりPF差圧を求めることができる。
C. Differential pressure measuring means The exhaust gas treatment control system disclosed herein measures the exhaust gas pressure on the upstream side and the exhaust gas pressure on the downstream side of the PF during the operation of the internal combustion engine, and measures the PF differential pressure value obtained from the difference. Means (differential pressure measuring means). In the exhaust gas treatment control system having the configuration shown in FIG. 1, a differential pressure sensor 50 is provided as the differential pressure measuring means. The differential pressure sensor 50 includes a pair of pressure sensors 52 and 54 and is electrically connected to a control unit 30 described later. One of the pair of pressure sensors 52 is attached to the upstream side of the PF 80, and the other pressure sensor 54 is attached to the downstream side of the PF 80. The pressure sensors 52 and 54 measure the exhaust gas pressure upstream and downstream of the PF 80, convert the exhaust gas pressure into a signal, and send the signal to the differential pressure sensor 50. The differential pressure sensor 50 measures the PF differential pressure obtained from the difference between the upstream exhaust gas pressure and the downstream exhaust gas pressure, and sends the PF differential pressure to the control unit 30 described later.
The differential pressure measuring means only needs to be able to measure the differential pressure of the PF, and the configuration thereof does not limit the present invention. For example, in addition to the differential pressure sensor 50 as described above, a pair of pressure sensors May be directly connected to the control unit. In this case, the pressure sensor measures the exhaust gas pressure on the upstream side and the exhaust gas pressure on the downstream side of the PF, and transmits the electrical signal to the control unit. The control unit can determine the PF differential pressure from the difference between the upstream exhaust gas pressure and the downstream exhaust gas pressure.

D.制御部(ECU)
制御部(ECU)30は、主としてデジタルコンピュータから構成されており、排ガス処理制御システム100の稼働における制御装置として機能する。制御部30は、例えば、読み込み専用の記憶装置であるROM、読み書き可能な記憶装置であるRAM、任意の演算や判別を行うCPUを有している。また、制御部30には入力ポートが設けられており、内燃機関1や排ガス浄化部40の各部位に設置されているセンサ(例えば温度センサ15a,15bや吸入空気量センサ8など)などと電気的に接続されている。これによって、センサなどで検知した情報が、上記入力ポートを経て電気信号としてROM、RAM、CPUに伝達される。また、制御部30には出力ポートも設けられている。制御部30は、該出力ポートを介して、内燃機関1や、スロットル弁(EGRバルブ)10などに接続しており、これらの部材に制御信号を送信することによって各部材の稼働を制御している。
D. Control unit (ECU)
The control unit (ECU) 30 is mainly composed of a digital computer, and functions as a control device in operation of the exhaust gas treatment control system 100. The control unit 30 includes, for example, a ROM that is a read-only storage device, a RAM that is a readable / writable storage device, and a CPU that performs arbitrary calculations and determinations. Further, the control unit 30 is provided with an input port, and is electrically connected to sensors (for example, temperature sensors 15a and 15b and an intake air amount sensor 8) installed in each part of the internal combustion engine 1 and the exhaust gas purification unit 40. Connected. As a result, information detected by a sensor or the like is transmitted to the ROM, RAM, and CPU as an electrical signal through the input port. The control unit 30 is also provided with an output port. The control unit 30 is connected to the internal combustion engine 1 and the throttle valve (EGR valve) 10 through the output port, and controls the operation of each member by transmitting a control signal to these members. Yes.

また、ここで開示される排ガス処理制御システムの制御部は、測定されたPF差圧値に基づいてPF内のPM堆積量を推定する。そして、該推定PM堆積量が所定の閾値を超えたときにPM強制酸化処理を開始する。このPM強制酸化処理は、上記PF内に堆積したPMを好適に酸化させることができる程度にPFを加熱するものであり、その具体的な態様は本発明を限定するものではない。
例えば、図1に示す構成の排ガス処理制御システム100では、制御部30は、入力ポートを介して上記差圧センサ50に接続しており、出力ポートを介して排気系燃料噴射弁13に接続している。この排ガス処理制御システム100では、上記差圧センサ50により測定されたPF差圧値が制御部30に送信される。制御部30は、差圧センサ50からのPF差圧値に基づいてPF内のPM堆積量を推定する(詳しくは後述する。)。そして、上記推定PM堆積量が所定の閾値を超えた場合、制御部30が、燃料噴射信号を作成して排気系燃料噴射弁13に送信する。そして、燃料噴射信号を受信した排気系燃料噴射弁13は、排気マニホルド5内に燃料Fを噴射する。これによって、排気系に供給される排ガス温度が上昇しPM強制酸化処理が開始される。
In addition, the control unit of the exhaust gas treatment control system disclosed herein estimates the PM accumulation amount in the PF based on the measured PF differential pressure value. Then, the PM forced oxidation process is started when the estimated PM deposition amount exceeds a predetermined threshold. This PM forced oxidation treatment heats the PF to such an extent that the PM deposited in the PF can be suitably oxidized, and the specific mode thereof does not limit the present invention.
For example, in the exhaust gas treatment control system 100 configured as shown in FIG. 1, the control unit 30 is connected to the differential pressure sensor 50 via an input port, and is connected to the exhaust system fuel injection valve 13 via an output port. ing. In the exhaust gas treatment control system 100, the PF differential pressure value measured by the differential pressure sensor 50 is transmitted to the control unit 30. The control unit 30 estimates the PM accumulation amount in the PF based on the PF differential pressure value from the differential pressure sensor 50 (details will be described later). When the estimated PM accumulation amount exceeds a predetermined threshold, the control unit 30 creates a fuel injection signal and transmits it to the exhaust system fuel injection valve 13. The exhaust system fuel injection valve 13 that has received the fuel injection signal injects the fuel F into the exhaust manifold 5. As a result, the exhaust gas temperature supplied to the exhaust system rises and the PM forced oxidation process is started.

ここで、制御部30は、上記PM強制酸化処理の開始時期と終了時期をより適切に定めるために、「(A)PM堆積量の推定」と「(B)PM強制酸化処理の終了時期の決定」を含む排ガス処理方法を実施する。以下、当該制御部30より実施される排ガス処理方法について説明する。   Here, in order to more appropriately determine the start time and end time of the PM forced oxidation process, the control unit 30 sets “(A) PM deposition amount estimation” and “(B) PM forced oxidation process end time. The exhaust gas treatment method including “determination” is implemented. Hereinafter, the exhaust gas treatment method performed by the control unit 30 will be described.

(A)PM堆積量の推定
ここでは、制御部30は、PF80に堆積したPMの量(PM堆積量)に起因するPF差圧値に基づいて、PF80内のPM堆積量を推定する。具体的には、PM堆積量を推定するために測定されたPF差圧値(P)から、直前のPM強制酸化処理の終了直後に測定したPF差圧値(Pn−1)を差し引く。PM強制酸化処理終了直後のPF80内では、PMのほぼ全てが除去されているため、PM強制酸化処理終了直後のPF差圧値(Pn−1)は、PF80内のアッシュ堆積量に起因する。すなわち、上記PM堆積量を推定するために測定されたPF差圧値(P)から、直前のPM強制酸化処理終了直後のPF差圧値(Pn−1)を差し引くことによって、PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)を得ることができる。なお、直前のPM強制酸化処理が存在しない場合(初めてPM強制酸化処理を行う場合)、PM堆積量を推定するために測定されたPF差圧値(P)から、内燃機関1の使用開始時に測定されたPF差圧値(P)を差し引くことによって、上記PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)を算出することができる。
(A) Estimation of PM deposition amount Here, the control unit 30 estimates the PM deposition amount in the PF 80 based on the PF differential pressure value resulting from the amount of PM deposited on the PF 80 (PM deposition amount). Specifically, the PF differential pressure value (P n-1 ) measured immediately after the end of the previous PM forced oxidation process is subtracted from the PF differential pressure value (P n ) measured to estimate the PM deposition amount. . Since almost all PM is removed in the PF 80 immediately after the end of the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value (P n-1 ) immediately after the end of the PM forced oxidation process is caused by the amount of ash deposition in the PF 80. . That is, the PM deposition is obtained by subtracting the PF differential pressure value (P n-1 ) immediately after the end of the previous PM forced oxidation process from the PF differential pressure value (P n ) measured to estimate the PM deposition amount. The PF differential pressure value (P PM ) resulting from the quantity can be obtained. When the immediately preceding PM forced oxidation process does not exist (when the PM forced oxidation process is performed for the first time), the use of the internal combustion engine 1 is started from the PF differential pressure value (P n ) measured for estimating the PM deposition amount. By subtracting the PF differential pressure value (P 0 ) sometimes measured, the PF differential pressure value (P PM ) resulting from the PM deposition amount can be calculated.

また、制御部30には、標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)が予め設定されており、該検量線(近似式)と、上記PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)とに基づいてPF80内のPM堆積量を推定することができる。
この「標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)」は、予備試験等によって予め定めるとよい。例えば、PM堆積量の異なる複数のPFを用意し、それぞれのPFにおいて上記PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)を算出した後に、PFを分解してPM堆積量の実測値を測定する。そして、算出したPF差圧値(PPM)と、PM堆積量の実測値との相関関係を調べることによって「標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)」が得られる。このようにして得られた「標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線」の一例を図3に示す。図3に示される検量線ではPF差圧とPM堆積量とが正の相関関係を示しており、PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)が高くなれば、PF80内のPM堆積量も多くなる。
The control unit 30 is preset with a calibration curve (approximate equation) indicating the correlation between the standard PF differential pressure and the PM deposition amount. The calibration curve (approximate equation) and the PM deposition amount are caused by the calibration curve. Based on the PF differential pressure value (P PM ), the PM deposition amount in the PF 80 can be estimated.
This “calibration curve (approximate expression) indicating the correlation between the standard PF differential pressure and the PM deposition amount” may be determined in advance by a preliminary test or the like. For example, after preparing a plurality of PFs having different PM deposition amounts and calculating the PF differential pressure value (P PM ) resulting from the PM deposition amount in each PF, the PF is decomposed to obtain the actual measured value of the PM deposition amount. taking measurement. Then, by examining the correlation between the calculated PF differential pressure value (P PM ) and the measured value of the PM accumulation amount, a “calibration curve (approximate expression) indicating the correlation between the standard PF differential pressure and the PM accumulation amount” is obtained. can get. An example of the “calibration curve showing the correlation between the standard PF differential pressure and the PM deposition amount” thus obtained is shown in FIG. The calibration curve shown in FIG. 3 shows a positive correlation between the PF differential pressure and the PM deposition amount. If the PF differential pressure value (P PM ) resulting from the PM deposition amount increases, the PM deposition in the PF 80 is performed. The amount also increases.

上述のように、上記PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)と、予め設定した検量線とに基づいて推定したPM堆積量は、PF80内のおける実際のPM堆積量を正確に反映する。したがって、かかる推定PM堆積量に基づいてPM強制酸化処理の開始時期を定めることによって、適切なタイミングでPM強制酸化処理を開始させることができる。 As described above, the PM deposition amount estimated on the basis of the PF differential pressure value (P PM ) resulting from the PM deposition amount and a preset calibration curve is an accurate representation of the actual PM deposition amount in the PF 80. reflect. Therefore, by determining the start time of the PM forced oxidation process based on the estimated PM deposition amount, the PM forced oxidation process can be started at an appropriate timing.

(B)PM強制酸化処理の終了時期の決定
次に、制御部30によるPM強制酸化処理の終了時期の決定について説明する。制御部30は、PM強制酸化処理の終了時期を決定するために、以下の「(B−1)アッシュ堆積厚さの推定」を経て、「(B−2)PM減少速度の決定」を行う。そして、「(B−2)PM減少速度の決定」において得られたPM減少速度と、上記「(A)PM堆積量の推定」において得られたPM堆積量とに基づいて「(B−3)終了時期を決定」する。なお、「(B−1)アッシュ堆積厚さの推定」及び「(B−2)PM減少速度の決定」は、上記「(A)PM堆積量の推定」が実施される前に実施されていてもよい。
(B) Determination of end time of PM forced oxidation process Next, determination of the end time of the PM forced oxidation process by the control unit 30 will be described. In order to determine the end time of the PM forced oxidation process, the control unit 30 performs “(B-2) PM decrease rate determination” through the following “(B-1) Estimation of ash deposition thickness”. . Based on the PM reduction rate obtained in “(B-2) Determination of PM reduction rate” and the PM deposition amount obtained in “(A) Estimation of PM deposition amount”, “(B-3 ) Determine the end time. In addition, “(B-1) Estimation of ash deposition thickness” and “(B-2) Determination of PM reduction rate” are performed before “(A) Estimation of PM deposition amount” is performed. May be.

(B−1)アッシュ堆積厚さの推定
ここでは、制御部30は、PF80内のアッシュ堆積厚さを推定する。具体的には、現在のPM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われている場合には、当該PM強制酸化処理よりも1つ前のPM強制酸化処理(直前のPM強制酸化処理)が終了した直後に測定したPF差圧値(Pn−1)を測定する。そして、該測定したPF差圧値(Pn−1)と、予め設定されている標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線(近似式)とに基づいてPF80内のアッシュ堆積厚さを推定する。上述したように、PM強制酸化処理の終了直後のPF差圧値(Pn−1)は、PF80内のアッシュ堆積厚さに起因するPF差圧値(PASH)であるため、予め設定した検量線(近似式)と、PM強制酸化処理終了直後のPF差圧値(Pn−1)(アッシュ堆積厚さに起因するPF差圧値(PASH))とを比較することによりPF80内のアッシュ堆積厚さを正確に推定することができる。なお、制御部30は、現在のPM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われていない場合(初めてPM強制酸化処理を行う場合)には、内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値(P)をアッシュ堆積厚さに起因するPF差圧値(PASH)として上記検量線とを比較する。
(B-1) Estimation of Ash Deposit Thickness Here, the control unit 30 estimates the ash deposit thickness in the PF 80. Specifically, when the PM forced oxidation process is performed before the current PM forced oxidation process, the PM forced oxidation process immediately before the PM forced oxidation process (the previous PM forced oxidation process) ), The PF differential pressure value (P n-1 ) measured immediately after the measurement is finished is measured. Then, the ash in the PF 80 is based on the measured PF differential pressure value (P n-1 ) and a calibration curve (approximate expression) indicating a correlation between a preset standard PF differential pressure and a standard ash deposition thickness. Estimate the deposition thickness. As described above, the PF differential pressure value (P n-1 ) immediately after the end of the PM forced oxidation process is a PF differential pressure value (P ASH ) due to the ash deposition thickness in the PF 80, and thus is set in advance. By comparing the calibration curve (approximate equation) with the PF differential pressure value (P n-1 ) (PF differential pressure value (P ASH ) resulting from the ash deposition thickness) immediately after the end of the PM forced oxidation treatment, The ash deposition thickness of can be accurately estimated. In addition, when the PM forced oxidation process is not performed before the current PM forced oxidation process (when the PM forced oxidation process is performed for the first time), the control unit 30 measures the PF measured at the start of use of the internal combustion engine. The differential pressure value (P 0 ) is used as the PF differential pressure value (P ASH ) resulting from the ash deposition thickness, and the calibration curve is compared.

上記「標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線(近似式)」は、種々の予備試験によって定めることができる。例えば、アッシュのみが堆積している(例えば、PM強制酸化処理後の)PFを複数用意し、それぞれのPFのアッシュ堆積厚さに起因するPF差圧値(PASH)を測定する。そして、該アッシュ堆積厚さに起因するPF差圧値(PASH)と、アッシュ堆積量との相関関係を調べることによって「標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線」を得ることができる。このようにして得られる「標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線」の一例を図4に示す。図4に示される検量線では、アッシュ堆積厚さに起因するPF差圧値(PASH)とアッシュ堆積厚さとは正の相関関係を示しており、アッシュ堆積厚さに起因するPF差圧値(PASH)が高くなるとアッシュ堆積厚さが多くなる。 The above-mentioned “calibration curve indicating the correlation between the standard PF differential pressure and the standard ash deposition thickness (approximate equation)” can be determined by various preliminary tests. For example, a plurality of PFs in which only ash is deposited (for example, after PM forced oxidation treatment) are prepared, and a PF differential pressure value (P ASH ) resulting from the ash deposition thickness of each PF is measured. Then, by examining the correlation between the PF differential pressure value (P ASH ) resulting from the ash deposition thickness and the ash deposition amount, a “calibration curve indicating the correlation between the standard PF differential pressure and the standard ash deposition thickness” is obtained. Can be obtained. An example of the “calibration curve showing the correlation between the standard PF differential pressure and the standard ash deposition thickness” thus obtained is shown in FIG. In the calibration curve shown in FIG. 4, the PF differential pressure value (P ASH ) caused by the ash deposition thickness and the ash deposition thickness show a positive correlation, and the PF differential pressure value caused by the ash deposition thickness. As (P ASH ) increases, the ash deposition thickness increases.

(B−2)PM減少速度の決定
次に、制御部30は、上記「(B−1)アッシュ堆積厚さの推定」で得られたアッシュ堆積厚さと、予め設定されている基材上のアッシュ堆積厚さと基材上に担持されたPM酸化触媒による基材上に堆積したアッシュ上に堆積したPMの減少速度との相関を示す検量線(近似式)との比較に基づいてPM減少速度を決定する。PM減少速度とは、PF80内に堆積している(基材上に堆積したアッシュ上に堆積している)PMが、PM強制酸化処理中に減少する速度を示す。このPM減少速度は、PF80の多孔質基材82に担持されているPM酸化触媒の酸化触媒能力を反映して変化する。具体的には、PF80内にアッシュが堆積していない場合には、PM酸化触媒の表面がPMに接触し易くなっているため、高い酸化触媒能力が発揮されPM減少速度は速くなる。一方、PF80内のアッシュ堆積厚みが増加すると、PM酸化触媒の表面がアッシュに覆われるため、PM酸化触媒の酸化触媒能力が低下してPM減少速度は遅くなる。制御部30には、この「アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関を示す検量線(近似式)」が予め設定されている。
(B-2) Determination of PM Decrease Rate Next, the control unit 30 determines the ash deposition thickness obtained in the above “(B-1) Estimation of ash deposition thickness” and a preset base material. PM reduction rate based on comparison of calibration curve (approximate equation) showing correlation between ash deposition thickness and reduction rate of PM deposited on ash deposited on substrate by PM oxidation catalyst supported on substrate To decide. The PM reduction rate indicates a rate at which PM deposited in the PF 80 (deposited on the ash deposited on the base material) decreases during the PM forced oxidation process. This PM decrease rate changes reflecting the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst supported on the porous substrate 82 of PF80. Specifically, when the ash is not deposited in the PF 80, the surface of the PM oxidation catalyst is easy to come into contact with the PM, so that the high oxidation catalyst ability is exhibited and the PM reduction rate is increased. On the other hand, when the ash deposition thickness in the PF 80 is increased, the surface of the PM oxidation catalyst is covered with ash, so that the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst is reduced and the PM reduction rate is reduced. In the control unit 30, this “calibration curve (approximate expression) indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM decrease rate” is set in advance.

上記「アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関を示す検量線(近似式)」は、種々の予備試験によって求めることができる。例えば、アッシュ堆積量の異なる複数のPFを用意し、該PFの基材上に堆積したアッシュのさらに上にPMを堆積させる。そして、これらのPFに対して、所定の温度でPM強制酸化処理を所定時間(例えば1分間)行うことで減少したPM堆積厚さ(PM減少速度)を測定する。そして、アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関関係を調べることによって、PM減少速度を決定するための検量線(近似式)を得ることができる。このようにして得られるPM減少速度を決定するための検量線の一例を図5に示す。図5に示される検量線ではPM減少速度とアッシュ堆積厚さとは負の相関関係を示している。この検量線によると、PM減少速度は、アッシュ堆積厚さの増加に伴って減少する。これは、アッシュによってPM酸化触媒の表面が被覆されて、酸化触媒能力が低下していくためである。また、PM減少速度は、アッシュ堆積厚さが一定の値以上になると減少しなくなる。これは、PM酸化触媒上のアッシュ堆積厚さが一定値以上になると、アッシュ上に堆積したPMにPM酸化触媒による酸化触媒機能が全く届かなくなり、PM減少速度がアッシュの持つ酸化能力によるPM酸化速度に収束するためである。   The above “calibration curve (approximate expression) indicating correlation between ash deposition thickness and PM reduction rate” can be obtained by various preliminary tests. For example, a plurality of PFs having different ash deposition amounts are prepared, and PM is deposited further on the ash deposited on the PF substrate. Then, the PM deposition thickness (PM reduction rate) reduced by performing the PM forced oxidation process at a predetermined temperature for a predetermined time (for example, 1 minute) is measured for these PFs. Then, by examining the correlation between the ash deposition thickness and the PM reduction rate, a calibration curve (approximate expression) for determining the PM reduction rate can be obtained. An example of a calibration curve for determining the PM reduction rate obtained in this way is shown in FIG. The calibration curve shown in FIG. 5 shows a negative correlation between the PM decrease rate and the ash deposition thickness. According to this calibration curve, the PM reduction rate decreases as the ash deposition thickness increases. This is because the surface of the PM oxidation catalyst is covered with ash, and the oxidation catalyst ability is reduced. Further, the PM reduction rate does not decrease when the ash deposition thickness exceeds a certain value. This is because when the ash deposition thickness on the PM oxidation catalyst exceeds a certain value, the oxidation catalyst function by the PM oxidation catalyst does not reach the PM deposited on the ash at all, and the PM reduction rate causes the PM oxidation due to the oxidation ability of the ash. This is because it converges to speed.

また、PM減少速度は、上記PM酸化触媒の酸化触媒能力だけではなく、PM強制酸化処理における加熱温度によっても変化する。このため、上記「アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関を示す検量線」は、PM強制酸化処理における加熱温度と同じ温度条件でのPM減少速度を基礎として作成されていると好ましい。例えば、PM強制酸化処理が、PF内を550〜650℃に加熱することにより行われる場合、上記「アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関を示す検量線」の温度条件は、550〜650℃の範囲内にあるいずれかの温度条件を基礎として作成されているとよい。これによって、PM強制酸化処理におけるPM減少速度をより正確に推定することができる。   Further, the PM reduction rate varies depending not only on the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst but also on the heating temperature in the PM forced oxidation treatment. Therefore, the “calibration curve indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM reduction rate” is preferably created based on the PM reduction rate under the same temperature condition as the heating temperature in the PM forced oxidation treatment. For example, when the PM forced oxidation treatment is performed by heating the inside of the PF to 550 to 650 ° C., the temperature condition of the “calibration curve indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM decrease rate” is 550 to 650 ° C. It is good to be created on the basis of any temperature condition within the range. Thereby, the PM reduction rate in the PM forced oxidation process can be estimated more accurately.

また、図6に示すように、「PM酸化速度」と「アッシュ堆積厚み」に加えて「加熱温度」を加えた3つのパラメータからなる相関関係を調べ、当該相関関係を満たすような複数の検量線が制御部30に予め設定されているとより好ましい。図6は、x軸に「アッシュ堆積厚さ(μm)」、y軸に「PM減少速度(μm/min)」、z軸に「加熱温度(℃)」を設定した3次元グラフである。この場合、制御部30には、図6における斜線部分を構成する複数の検量線が予め設定されている。このとき、制御部30は、PF80に取り付けられた温度センサ15a,15bより得られたPF80の温度情報に基づいて、複数の検量線の中から適切な検量線を採用する。そして、PF80の温度情報を考慮して採用された検量線とアッシュ堆積厚さとの比較に基づいて、より正確なPM減少速度を決定することができる。   Further, as shown in FIG. 6, a correlation consisting of three parameters obtained by adding “heating temperature” in addition to “PM oxidation rate” and “ash deposition thickness” is examined, and a plurality of calibrations satisfying the correlation are obtained. More preferably, the line is preset in the control unit 30. FIG. 6 is a three-dimensional graph in which “ash deposition thickness (μm)” is set on the x-axis, “PM reduction rate (μm / min)” is set on the y-axis, and “heating temperature (° C.)” is set on the z-axis. In this case, the control unit 30 is preset with a plurality of calibration curves constituting the shaded portion in FIG. At this time, the control unit 30 employs an appropriate calibration curve from among a plurality of calibration curves based on the temperature information of the PF 80 obtained from the temperature sensors 15a and 15b attached to the PF 80. A more accurate PM reduction rate can be determined based on a comparison between the calibration curve adopted in consideration of the temperature information of the PF 80 and the ash deposition thickness.

また、「PM減少速度(μm/min)」は、排ガスの酸素濃度にも影響され得る。このため、「PM酸化速度」と「アッシュ堆積厚み」に加えて「排ガスの酸素濃度」を加えた3つのパラメータからなる相関関係を調べ、当該相関関係を満たすような複数の検量線が制御部30に予め設定されていてもよい。この場合、排気系に酸素濃度を検知できるセンサを設け、該検知された酸素濃度に基づいて適切な検量線を採用する。そして、排ガスの酸素濃度を考慮して採用された検量線とアッシュ堆積厚さとの比較に基づいて、より正確なPM減少速度を決定することができる。   Further, the “PM reduction rate (μm / min)” can be influenced by the oxygen concentration of the exhaust gas. For this reason, a correlation consisting of three parameters including “PM oxidation rate” and “ash deposition thickness” plus “oxygen concentration of exhaust gas” is examined, and a plurality of calibration curves satisfying the correlation are included in the control unit. 30 may be set in advance. In this case, a sensor capable of detecting the oxygen concentration is provided in the exhaust system, and an appropriate calibration curve is adopted based on the detected oxygen concentration. A more accurate PM reduction rate can be determined based on a comparison between the calibration curve adopted in consideration of the oxygen concentration of the exhaust gas and the ash deposition thickness.

(B−3)終了時期の決定
そして、制御部30は、上記「(B−2)PM減少速度の決定」において決定されたPM減少速度と、「(A)PM堆積量の推定」において推定されたPM堆積量とからPM強制酸化処理の終了時期を算出する。具体的には、PM堆積量に起因するPF差圧値(PPM)から推定されたPM堆積量を、現在の酸化触媒能力を反映したPM減少速度で割ることによって、PF80からPMを適切に除去できる処理時間を算出することができる。そして、この適切な処理時間に基づいてPM強制酸化処理の終了時期が決定される。なお、この際に、上記「PM減少速度」と上記「PM堆積量」以外のパラメータでPM強制酸化処理の終了時期を補正することもできる。終了時期の補正のためのパラメータとしては、例えば、PM強制酸化処理中に測定されたPF80の温度情報やPF差圧値、実際に排気系に噴射された燃料の量、排ガスの酸素濃度、排ガス流量などが挙げられる。
(B-3) Determination of End Time Then, the control unit 30 estimates the PM decrease rate determined in the above “(B-2) Determination of PM decrease rate” and “(A) Estimation of PM deposition amount”. The end time of the PM forced oxidation process is calculated from the amount of PM deposited. Specifically, by appropriately dividing the PM deposition amount estimated from the PF differential pressure value (P PM ) caused by the PM deposition amount by the PM decrease rate reflecting the current oxidation catalyst ability, the PM is appropriately adjusted from the PF 80. The processing time that can be removed can be calculated. Then, the end time of the PM forced oxidation process is determined based on the appropriate processing time. At this time, the end time of the PM forced oxidation process can be corrected with parameters other than the “PM reduction rate” and the “PM deposition amount”. Parameters for correcting the end time include, for example, temperature information and PF differential pressure value of PF 80 measured during the PM forced oxidation process, the amount of fuel actually injected into the exhaust system, oxygen concentration of exhaust gas, exhaust gas Examples include flow rate.

ここで開示される排ガス処理方法では、(A)アッシュの堆積量に起因するPF差圧を差し引いたPF差圧値に基づいてPM堆積量を推定することによって、PM強制酸化処理で除去できるPMの堆積量を推定する。次に、(B−1)アッシュ堆積厚さの推定し、(B−2)推定したアッシュ堆積厚さと予め設定した検量線(近似式)に基づいてPM減少速度の決定を行う。そして、(B−2)で得られたPM減少速度と(A)で得られたPM堆積量とに基づいて、(B−3)終了時期の決定を行う。ここで開示される排ガス処理方法によれば、アッシュの堆積により低下するPM酸化触媒の酸化触媒能力を考慮してPM減少速度を決定し、該PM減少速度に基づいてPM強制酸化処理の処理時間を決定している。したがって、PM強制酸化処理の処理時間を必要以上に長く設定することによる燃料消費率(g/KWh)の悪化やPFの破損を好適に防止することができる。また、PM強制酸化処理の処理時間の不足によるPFの詰まりも好適に防止できる。   In the exhaust gas treatment method disclosed herein, (A) PM that can be removed by PM forced oxidation treatment by estimating the PM deposition amount based on the PF differential pressure value obtained by subtracting the PF differential pressure due to the ash deposition amount. Estimate the amount of deposits. Next, (B-1) the ash deposition thickness is estimated, and (B-2) the PM reduction rate is determined based on the estimated ash deposition thickness and a preset calibration curve (approximate equation). Then, based on the PM decrease rate obtained in (B-2) and the PM accumulation amount obtained in (A), (B-3) the end time is determined. According to the exhaust gas treatment method disclosed herein, the PM reduction rate is determined in consideration of the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst that decreases due to ash deposition, and the processing time of the PM forced oxidation treatment is based on the PM reduction rate. Is determined. Therefore, it is possible to suitably prevent deterioration of the fuel consumption rate (g / KWh) and damage to the PF due to setting the processing time of the PM forced oxidation process to be longer than necessary. Moreover, clogging of PF due to insufficient processing time of the PM forced oxidation treatment can be suitably prevented.

以上、ここで開示される排ガス制御システム100及び排ガス処理方法について説明した。次に、上記排ガス処理方法の一例について図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。図7に示される制御は、「a.初回補正(S1)」、「b.初回IG−ON(S2)」、「c.初期差圧値(P)測定(S3)」、「d.IG−ON(S4)」、「e.エンジンの運転(S5)」、「f.のべオイル消費量の推定(S6)」、「g.アッシュ堆積厚さ推定1(S7)」、「アッシュ堆積厚さに起因するPF差圧推定値(P)の推定(S7’)」、「h.PM減少速度の決定(S8)」、「現在のPF差圧値(P)測定(S8’)」、「i.PM堆積量の推定(S9)」、「j.PM強制酸化処理の開始判定(S10)」、「k.PM強制酸化処理の開始(S11)」、「l.PM強制酸化処理の終了時期の推定(S12)」、「m.PM再生完了判定(S13)」、「n.PM強制酸化処理時間の経過判定(S14)」、「o.PF差圧値(P)測定(S15)」、「p.アッシュ堆積厚さ推定2(S16)」、「q.IG−OFF(S17)」、「r.PF状態の記憶(S18)」の工程を含む。以下、各工程について説明する。 The exhaust gas control system 100 and the exhaust gas treatment method disclosed herein have been described above. Next, an example of the exhaust gas treatment method will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control shown in FIG. 7 includes “a. Initial correction (S1)”, “b. Initial IG-ON (S2)”, “c. Initial differential pressure value (P 0 ) measurement (S3)”, “d. "IG-ON (S4)", "e. Engine operation (S5)", "f. Total oil consumption estimation (S6)", "g. Ash accumulation thickness estimation 1 (S7)", "Ash “Estimation of PF differential pressure estimated value (P 4 ) due to accumulated thickness (S 7 ′)”, “h. Determination of PM decrease rate (S 8)”, “Current PF differential pressure value (P 2 ) measurement (S 8) ')', 'I. PM deposition amount estimation (S9)', 'j. PM forced oxidation treatment start determination (S10)', 'k.PM forced oxidation treatment start (S11)', 'l.PM “Estimation of Completion Time of Forced Oxidation Process (S12)”, “M.PM Regeneration Completion Determination (S13)”, “N.PM Forced Oxidation Process Time Determination (S14) "," O.PF pressure value (P 1) measured (S15) "," p. Ash deposition thickness estimated 2 (S16) "," q.IG-OFF (S17) "," the r.PF state The step of “memory (S18)” is included. Hereinafter, each step will be described.

a.初回補正(S1)
図7に示すフローチャートでは、先ず、PF80内のアッシュ堆積厚さと、PM堆積量を0にする補正を行う(S1)。これによって、後述のアッシュ堆積厚さやPM堆積量を正確に測定することができるようになる。
a. Initial correction (S1)
In the flowchart shown in FIG. 7, first, the ash deposition thickness in the PF 80 and the PM deposition amount are corrected to zero (S1). This makes it possible to accurately measure the ash deposition thickness and PM deposition amount described below.

b.初回IG−ON(S2)
次に、制御部30は、初回のイグニッション(IG)がONになることをきっかけにして、排ガス処理制御を開始する。
b. First time IG-ON (S2)
Next, the control unit 30 starts the exhaust gas treatment control in response to the first ignition (IG) being turned on.

c.初期差圧値(P)測定(S3)
制御部30は、制御開始後にPF80の初期差圧値(P)を測定する。かかる初期差圧値(P)は、PF80にPMもアッシュも堆積していない状態のPF差圧(多孔質基材82の構造に由来するPF差圧)を反映している。
c. Initial differential pressure (P 0 ) measurement (S3)
The control unit 30 measures the initial differential pressure value (P 0 ) of the PF 80 after the start of control. The initial differential pressure value (P 0 ) reflects the PF differential pressure (PF differential pressure derived from the structure of the porous substrate 82) in a state where neither PM nor ash is deposited on the PF 80.

d.IG−ONの判定(S4)
そして、上記「初期差圧値(P)の測定」が完了した時点で、イグニッションONが継続しているか否かを判定する。ここでの判定結果がNOの場合、制御部30はイグニッションがONになるまで監視を続ける。
d. IG-ON determination (S4)
Then, when the “measurement of the initial differential pressure value (P 0 )” is completed, it is determined whether or not the ignition is continued. When the determination result here is NO, the control unit 30 continues monitoring until the ignition is turned on.

e.エンジン運転状態の調査(S5)
上記「IG−ONの判定(S4)」の判定結果がYESになると、制御部30は、稼働しているエンジン(内燃機関)の運転状態を調査する(S5)。ここで制御部30による調査項目としては、例えば、エンジンの回転数、アクセル開度、エンジンに供給される燃料の量、排ガス温度、車両の走行速度、油温、水温などが挙げられる。これらのパラメータは、以下の制御において、補正値として用いることができる。
e. Investigation of engine operating condition (S5)
When the determination result of “IG-ON determination (S4)” is YES, the control unit 30 investigates the operating state of the operating engine (internal combustion engine) (S5). Here, the investigation items by the control unit 30 include, for example, the engine speed, the accelerator opening, the amount of fuel supplied to the engine, the exhaust gas temperature, the traveling speed of the vehicle, the oil temperature, the water temperature, and the like. These parameters can be used as correction values in the following control.

f.のべオイル消費量の推定(S6)
次に、制御部30は、内燃機関(エンジン)1の運転状態に基づいて、内燃機関1に供給されるオイルののべ消費量を推定する(S6)。例えば、ここで開示される制御を1回実施する時間を1サイクルとした場合に、エンジン回転数、車両の走行速度、エンジンに供給される燃料の量などに基づいて、該1サイクルにおいて内燃機関(エンジン)1に供給されるであろうオイルの量を推定する。一般的に、PF80に堆積するアッシュはエンジンオイルの燃焼により生じる。このため、ここで得られた「のべオイル消費量の推定値」は、後述の「アッシュ堆積厚さ推定1(S7)」におけるアッシュ堆積厚さの値を補正するために用いることができる。
f. Estimation of total oil consumption (S6)
Next, the control unit 30 estimates the total consumption of oil supplied to the internal combustion engine 1 based on the operating state of the internal combustion engine (engine) 1 (S6). For example, assuming that the time for performing the control disclosed here once is one cycle, the internal combustion engine in the one cycle is based on the engine speed, the traveling speed of the vehicle, the amount of fuel supplied to the engine, and the like. Estimate the amount of oil that will be supplied to the (engine) 1. Generally, the ash that accumulates on the PF 80 is generated by combustion of engine oil. Therefore, the “estimated value of total oil consumption” obtained here can be used to correct the value of the ash deposition thickness in “Ash deposition thickness estimation 1 (S7)” described later.

g.アッシュ堆積厚さ推定1(S7)
次に、制御部30は、1回目のPF80に堆積したアッシュ厚さの推定(S7)を実施する。具体的には、上記「c.初期差圧値(P)の測定(S3)」にて得られたPF80の初期差圧値(P)と、予め設定されている標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線とに基づいてPF80内のアッシュ堆積厚さを推定する。また、制御部30は、このステップS7の直後に、上記推定したアッシュ堆積厚さに基づいて、アッシュ堆積厚さから推定されるアッシュ起因のPF差圧値(P)を推定するステップS7’を実施する。
g. Ash deposition thickness estimate 1 (S7)
Next, the control unit 30 performs estimation of the ash thickness deposited on the first PF 80 (S7). Specifically, the "c. Measurement of the initial pressure value (P 0) (S3)" and the initial differential pressure of PF80 obtained in (P 0), and the standard PF differential pressure that is set in advance The ash deposition thickness in the PF 80 is estimated based on a calibration curve showing a correlation with the standard ash deposition thickness. Further, immediately after step S7, the control unit 30 estimates a PF differential pressure value (P 4 ) due to ash estimated from the ash deposition thickness based on the estimated ash deposition thickness. To implement.

h.PM減少速度の決定(S8)
次に、制御部30は、ステップS8において、上記「1回目のアッシュ堆積厚さ推定(S7)」で得られたアッシュ堆積厚さと、「アッシュ堆積厚さとPM減少速度との相関を示す検量線(近似式)」に基づいて、現在のPF80にPM強制酸化処理を行った場合のPM減少速度を決定する。また、制御部30は、このステップS8の直後に、現在のPF80におけるPF差圧値(P)を測定するステップS8’を実施する。
h. Determination of PM decrease rate (S8)
Next, in step S8, the control unit 30 calculates the ash deposition thickness obtained in the “first ash deposition thickness estimation (S7)” and a calibration curve indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM decrease rate. Based on (approximate expression), the PM reduction rate when the current PF 80 is subjected to PM forced oxidation is determined. Further, immediately after Step S8, the control unit 30 performs Step S8 ′ for measuring the PF differential pressure value (P 2 ) in the current PF 80.

i.PM堆積量の推定(S9)
次に、制御部30は、PF80におけるPM堆積量を推定する(S9)。ここでは、上記ステップS8’で測定した現在のPF差圧値(P)から、上記ステップS7’で推定したアッシュ起因のPF差圧値(P)を差し引く。これによって、PF80内に堆積したPMに起因するPF差圧値(PPM)が算出される。そして、「標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)」と、上記PMに起因するPF差圧値(PPM)とに基づいてPF80におけるPM堆積量を推定する。なお、このステップS9では、後述のステップS13を経ていない場合(初回の制御を行っている場合)に、上記現在のPF差圧値(P)の代わりにステップS3で得られた初期差圧値(P)を採用し(即ちP=P)、P=P以外の制御を行っている場合に上述の処理を実施する。
i. Estimation of PM deposition amount (S9)
Next, the control unit 30 estimates the PM accumulation amount in the PF 80 (S9). Here, the PF differential pressure value (P 4 ) caused by ash estimated in step S7 ′ is subtracted from the current PF differential pressure value (P 2 ) measured in step S8 ′. As a result, the PF differential pressure value (P PM ) due to the PM accumulated in the PF 80 is calculated. Then, the PM deposition amount in the PF 80 is estimated based on the “calibration curve (approximate expression) indicating the correlation between the standard PF differential pressure and the PM deposition amount” and the PF differential pressure value (P PM ) caused by the PM. . In step S9, the initial differential pressure obtained in step S3 instead of the current PF differential pressure value (P 2 ) when step S13 (described later) is not passed (when the initial control is performed). When the value (P 0 ) is adopted (that is, P 2 = P 0 ) and control other than P 2 = P 0 is performed, the above-described processing is performed.

j.PM強制酸化処理の開始時期判定(S10)
制御部30は、上記「PM堆積量の推定(S9)」において推定されたPF80におけるPM堆積量に基づいてPM強制酸化処理の開始時期を判定する(S10)。具体的には、PM堆積量に対する閾値が制御部30に予め設定されており、推定されたPM堆積量が該閾値を上回ったか否かを判定する。ここでの判定結果がNOであれば、ステップS5に戻り、エンジン運転状態の調査を再開する。
j. PM forced oxidation start time determination (S10)
The control unit 30 determines the start time of the PM forced oxidation process based on the PM deposition amount in the PF 80 estimated in the “PM deposition amount estimation (S9)” (S10). Specifically, a threshold value for the PM accumulation amount is preset in the control unit 30, and it is determined whether or not the estimated PM accumulation amount exceeds the threshold value. If the determination result here is NO, the process returns to step S5 and the investigation of the engine operating state is resumed.

k.PM強制酸化処理の開始(S11)
上記「PM強制酸化処理の開始判定(S10)」がYESになった場合、制御部30はPM強制酸化処理を開始する(S11)。図1に示す構成の排ガス処理システム100の場合、先ず、制御部30が燃料噴射信号を作成し、排気系燃料噴射弁13に送信する。これにより、排気系燃料噴射弁13は、排気系(ここでは排気マニホルド5内)に燃料を噴射する。噴射された燃料は排気系内で燃焼されて、PMが酸化により分解される程度の温度(例えば、500℃〜700℃)まで排ガスの温度を上昇させる。
k. Start of PM forced oxidation treatment (S11)
When the “PM forced oxidation process start determination (S10)” is YES, the control unit 30 starts the PM forced oxidation process (S11). In the case of the exhaust gas treatment system 100 having the configuration shown in FIG. 1, first, the control unit 30 creates a fuel injection signal and transmits it to the exhaust system fuel injection valve 13. Thus, the exhaust system fuel injection valve 13 injects fuel into the exhaust system (here, in the exhaust manifold 5). The injected fuel is burned in the exhaust system, and the temperature of the exhaust gas is raised to a temperature at which PM is decomposed by oxidation (for example, 500 ° C. to 700 ° C.).

l.PM強制酸化処理の終了時期の推定(S12)
ここで、制御部30は、上記PM強制酸化処理の開始に伴い、上記「PM減少速度の決定(S8)」で得られたPM減少速度と、「PM堆積量の推定(S9)」で得られたPM堆積量とに基づいて、PM強制酸化処理の終了時期を推定する(S12)。具体的には、PM堆積量をPM減少速度で割ることによって、PF80に堆積したPMが好適に除去されるまでの時間の予測値が算出される。制御部30は、この予測値に基づいてPM強制酸化処理の終了時期を決定する。
l. Estimating the end time of PM forced oxidation treatment (S12)
Here, with the start of the PM forced oxidation process, the control unit 30 obtains the PM reduction rate obtained in the “determination of PM reduction rate (S8)” and “PM deposition amount estimation (S9)”. Based on the amount of accumulated PM, the end time of the PM forced oxidation process is estimated (S12). Specifically, the predicted value of the time until the PM deposited on the PF 80 is suitably removed is calculated by dividing the PM deposition amount by the PM reduction rate. The control unit 30 determines the end time of the PM forced oxidation process based on the predicted value.

m.PM再生完了判定(S13)
上記PM強制酸化処理が実施されている間、制御部30は、現在のPF差圧値と、制御部30に設定された基準値とを対比し続ける。このとき、現在のPF差圧値が、ステップS7’で推定したアッシュ起因のPF差圧値(P)とステップS3で測定した初期差圧値(P)とを足した値(P)を下回った場合(若しくは予め設定された許容値を下回った場合)に、PF80に堆積していたPMが適切に除去されたと判定し(YES)、PM強制酸化処理を終了させ、PF80のPF差圧(P)測定(S15)に進む。
m. PM regeneration completion determination (S13)
While the PM forced oxidation process is being performed, the control unit 30 continues to compare the current PF differential pressure value with the reference value set in the control unit 30. At this time, the current PF differential pressure value is obtained by adding the ash-induced PF differential pressure value (P 4 ) estimated in step S7 ′ and the initial differential pressure value (P 0 ) measured in step S3 (P 3). ) (Or lower than a preset allowable value), it is determined that the PM deposited on the PF 80 has been appropriately removed (YES), the PM forced oxidation process is terminated, and the PF 80 PF Proceed to the differential pressure (P 1 ) measurement (S15).

n.PM強制酸化処理時間の経過判定(S14)
一方、上記PM除去完了判定(S13)がNOの間でも、上記「PM強制酸化処理の終了時期の決定(S12)」で決定した終了時間を経過する(YES)と、制御部30は、PM強制酸化処理を終了させる。なお、上記「PM除去完了判定(S13)」と「PM強制酸化処理時間の経過判定(S14)」の判定結果がNOである間は、PM強制酸化処理が継続される。
n. PM forced oxidation treatment time elapsed determination (S14)
On the other hand, even when the PM removal completion determination (S13) is NO, when the end time determined in the “determination of the end time of the PM forced oxidation process (S12)” elapses (YES), the control unit 30 causes the PM to The forced oxidation process is terminated. The PM forced oxidation process is continued while the determination results of “PM removal completion determination (S13)” and “PM forced oxidation process time elapse determination (S14)” are NO.

o.強制酸化処理直後のPF差圧値(P)測定(S15)
上記PM強制酸化処理が終了すると、制御部30は、PM強制酸化処理終了直後におけるPF80のPF差圧値(P)を測定する。かかるPM強制酸化処理終了直後におけるPF80のPF差圧値(P)は、多孔質基材82に堆積したアッシュの堆積厚さを反映しており、次項の「q.2回目のアッシュ堆積厚さの推定」や、次回の制御における「i.PM堆積量の推定(S9)」に用いられる。
o. PF differential pressure value (P 1 ) measurement immediately after forced oxidation treatment (S15)
When the PM forced oxidation process ends, the control unit 30 measures the PF differential pressure value (P 1 ) of the PF 80 immediately after the PM forced oxidation process ends. The PF differential pressure value (P 1 ) of the PF 80 immediately after the end of the PM forced oxidation treatment reflects the ash deposition thickness deposited on the porous base material 82, and the “q. This is used for “estimation of the thickness” and “i. PM deposition amount estimation (S9)” in the next control.

p.アッシュ堆積厚さ推定2(S16)
次に、制御部30は、PM強制酸化処理終了直後におけるPF80のPF差圧(P)に基づいて、上記PM強制酸化処理後のアッシュの堆積厚さを推定する(S16)。ここでは、PM強制酸化処理終了直後におけるPF80のPF差圧値(P)と、上記「アッシュ堆積厚さ推定1(S7)」で用いた検量線と同種の検量線とに基づいてPF80内のアッシュ堆積厚さを推定する。
p. Ash deposition thickness estimate 2 (S16)
Next, the control unit 30 estimates the ash deposition thickness after the PM forced oxidation process based on the PF differential pressure (P 2 ) of the PF 80 immediately after the end of the PM forced oxidation process (S16). Here, in the PF 80 based on the PF differential pressure value (P 1 ) of the PF 80 immediately after the end of the PM forced oxidation process, and the calibration curve used in the “ash deposition thickness estimation 1 (S7)” and the same type of calibration curve. Estimate the ash deposition thickness.

q.IG−OFF(S17)
そして、制御部30は、イグニッションがOFFになっているか否かを判定する。この判定結果がNOの場合、上記「e.エンジン運転状態の調査(S5)」に戻り、制御を繰り返す。
q. IG-OFF (S17)
Then, the control unit 30 determines whether or not the ignition is turned off. If the determination result is NO, the process returns to the “e. Investigation of engine operating state (S5)” and the control is repeated.

r.PF状態の記憶(S18)
一方、上記「IG−OFF(S17)」がYESの場合、制御部30は、PM強制酸化処理後に測定されたPFの状態を記憶した後に制御を終了する。このときに記憶される情報としては、例えば、ステップS15において得られたPF差圧値(P)と、ステップS16において得られたアッシュ堆積厚さが挙げられる。また、現状のPF差圧値を測定し、現状のPF差圧値からステップS15において得られたPF差圧値(P)を差し引くことによって、現状のPM堆積量を算出し、該算出されたPM堆積量を記憶してもよい。
r. Storing PF status (S18)
On the other hand, when the “IG-OFF (S17)” is YES, the control unit 30 stores the PF state measured after the PM forced oxidation process, and then ends the control. The information stored at this time includes, for example, the PF differential pressure value (P 1 ) obtained in step S15 and the ash deposition thickness obtained in step S16. In addition, the current PF differential pressure value is measured, and the current PM deposition amount is calculated by subtracting the PF differential pressure value (P 1 ) obtained in step S15 from the current PF differential pressure value. The amount of accumulated PM may be stored.

ここで開示される排ガス処理方法及び排ガス処理システムによれば、アッシュの堆積により低下するPM酸化触媒の酸化触媒能力を考慮して、PM強制酸化処理の処理時間を決定している。したがって、PM強制酸化処理の処理時間を必要以上に長く設定することによる燃料消費率(g/KWh)の悪化やPFの破損を好適に防止することができる。また、PM強制酸化処理の処理時間の不足によるPFの詰まりも好適に防止できる。このため、より低コストでPFの詰まりを防止できるため、車両の燃費をより好適に改善することができる。   According to the exhaust gas treatment method and the exhaust gas treatment system disclosed here, the treatment time of the PM forced oxidation treatment is determined in consideration of the oxidation catalyst ability of the PM oxidation catalyst that is reduced by the accumulation of ash. Therefore, it is possible to suitably prevent deterioration of the fuel consumption rate (g / KWh) and damage to the PF due to setting the processing time of the PM forced oxidation process to be longer than necessary. Moreover, clogging of PF due to insufficient processing time of the PM forced oxidation treatment can be suitably prevented. For this reason, since clogging of PF can be prevented at lower cost, the fuel consumption of the vehicle can be improved more suitably.

1 内燃機関(エンジン)
2 燃焼室
3 燃料噴射弁
4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
6 吸気ダクト
7 排気ターボチャージャ
7a コンプレッサ
8 吸入空気量検出器(吸入空気量センサ)
9 エアクリーナ
10 スロットル弁(EGRバルブ)
11 冷却装置(インタークーラー)
12 排気通路(排気管)
13 排気系燃料噴射弁
15a,15b 温度センサ
18 、排ガス再循環通路「EGR通路」
20 EGR冷却装置
21 燃料供給管
22 コモンレール
23 燃料ポンプ
24 燃料タンク
30 制御部(ECU:Engine Control Unit)
40 排ガス浄化部
50 差圧センサ
52 上流側の圧力センサ
54 下流側の圧力センサ
80 パティキュレートフィルタ(PF)
82 多孔質基材
84 流路
100 排ガス処理制御システム
1 Internal combustion engine
2 Combustion chamber 3 Fuel injection valve 4 Intake manifold 5 Exhaust manifold 6 Intake duct 7 Exhaust turbocharger 7a Compressor 8 Intake air amount detector (intake air amount sensor)
9 Air cleaner 10 Throttle valve (EGR valve)
11 Cooling device (intercooler)
12 Exhaust passage (exhaust pipe)
13 Exhaust fuel injection valves 15a, 15b Temperature sensor 18, exhaust gas recirculation passage "EGR passage"
20 EGR Cooling Device 21 Fuel Supply Pipe 22 Common Rail 23 Fuel Pump 24 Fuel Tank 30 Control Unit (ECU: Engine Control Unit)
40 Exhaust Gas Purification Unit 50 Differential Pressure Sensor 52 Upstream Pressure Sensor 54 Downstream Pressure Sensor 80 Particulate Filter (PF)
82 porous substrate 84 flow path 100 exhaust gas treatment control system

Claims (6)

内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたPM酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ(PF)が排気系に設けられた内燃機関の排ガス処理方法であって、
前記内燃機関の運転中に前記PFの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるPF差圧値を測定すること、ならびに、
前記測定されたPF差圧値に基づいてPF内のPM堆積量を推定し、該推定PM堆積量が所定の閾値を超えたときに前記PF内のPMを強制酸化する処理を開始すること、
を包含し、ここで、
(A)前記PM堆積量の推定は、
該推定を行うために測定された前記PF差圧値から、前記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値若しくは直前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値を差し引くことによって、PMの堆積に起因するPF差圧値を算出し、該算出したPM堆積に起因するPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて決定されており、
(B)前記PM強制酸化処理の終了時期の決定は、以下のステップ:
(1)当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われている場合には当該PM強制酸化処理よりも1つ前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値或いは当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われていない場合には前記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線(近似式)とに基づいてPF内のアッシュ堆積厚さを推定する;
(2)該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている前記基材上のアッシュ堆積厚さと前記基材上に担持されたPM酸化触媒による前記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したPMの減少速度との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるPM減少速度を決定する;
(3)前記決定したPM減少速度と前記推定したPM堆積量とからPM強制酸化処理に必要な時間を算出し、該PM強制酸化処理の終了時期を決定する;
を含むことを特徴とする、排ガス処理方法。
A particulate filter (PF) including a porous base material capable of collecting particulate matter (PM) contained in exhaust gas of an internal combustion engine and a PM oxidation catalyst supported on at least a part of the base material is exhausted. An exhaust gas treatment method for an internal combustion engine provided in a system,
Measuring a PF differential pressure value determined by a difference between an upstream exhaust gas pressure and a downstream exhaust gas pressure of the PF during operation of the internal combustion engine; and
Estimating a PM deposition amount in the PF based on the measured PF differential pressure value, and starting a process for forcibly oxidizing the PM in the PF when the estimated PM deposition amount exceeds a predetermined threshold;
Where
(A) The estimation of the PM deposition amount is as follows:
The PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine or the PF differential pressure value measured immediately after the end of the previous PM forced oxidation process is subtracted from the PF differential pressure value measured for the estimation. Thus, a PF differential pressure value resulting from PM deposition is calculated, and a calibration indicating a correlation between the calculated PF differential pressure value resulting from PM deposition and a preset standard PF differential pressure and PM deposition amount. Line (approximate equation) and
(B) The determination of the end time of the PM forced oxidation treatment is performed by the following steps:
(1) When the PM forced oxidation process is performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured immediately after the PM forced oxidation process immediately before the PM forced oxidation process is completed Alternatively, when the PM forced oxidation process is not performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine, the preset standard PF differential pressure and the standard ash Estimating the ash deposition thickness in the PF based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with the deposition thickness;
(2) The PM deposited on the ash deposited on the substrate by the estimated ash deposition thickness, the ash deposition thickness on the substrate set in advance, and the PM oxidation catalyst supported on the substrate Determining a PM reduction rate in the estimated ash deposition thickness based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with a decrease rate of the ash;
(3) A time required for the PM forced oxidation process is calculated from the determined PM decrease rate and the estimated PM accumulation amount, and an end time of the PM forced oxidation process is determined;
An exhaust gas treatment method comprising:
前記アッシュ堆積厚さと前記PM減少速度との相関を示す前記検量線は、550〜650℃の範囲内にあるいずれかの温度条件でのPM減少速度を基礎として作成されており、前記PM強制酸化処理は、前記PF内を550〜650℃に加熱することにより行われる、請求項1に記載の排ガス処理方法。   The calibration curve indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM decrease rate is created based on the PM decrease rate under any temperature condition in the range of 550 to 650 ° C., and the PM forced oxidation The exhaust gas treatment method according to claim 1, wherein the treatment is performed by heating the inside of the PF to 550 to 650 ° C. 前記PM酸化触媒として、酸化セリウム又は酸化ジルコニウム又は酸化アルミニウム又はこれらの2種又は3種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが使用される、請求項1又は2に記載の排ガス処理方法。   The exhaust gas treatment method according to claim 1 or 2, wherein the PM oxidation catalyst is a cerium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, or a composite oxide comprising two or three of these, with a noble metal supported thereon. 内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたPM酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ(PF)が排気系に設けられた内燃機関の排ガスを処理する制御システムであって、
前記内燃機関の運転中に前記PFの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるPF差圧を測定する手段と、
前記測定されたPF差圧値に基づいてPF内のPM堆積量を推定し、該推定PM堆積量が所定の閾値を超えたときに前記PF内のPMを強制酸化する処理を開始するように構成された制御部と、
を備えており、ここで該制御部は、
(A)前記PM堆積量の推定を、
該推定を行うために測定された前記PF差圧値から、前記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値若しくは直前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値を差し引くことによって、PMの堆積に起因するPF差圧値を算出し、該算出したPM堆積に起因するPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧とPM堆積量との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて決定し、
(B)前記PM強制酸化処理の終了時期の決定を、以下のステップ:
(1)当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われている場合には当該PM強制酸化処理よりも1つ前のPM強制酸化処理が終了した直後に測定したPF差圧値或いは当該PM強制酸化処理よりも前にPM強制酸化処理が行われていない場合には前記内燃機関の使用開始時に測定されたPF差圧値と、予め設定されている標準PF差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線(近似式)とに基づいてPF内のアッシュ堆積厚さを推定する;
(2)該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている前記基材上のアッシュ堆積厚さと前記基材上に担持されたPM酸化触媒による前記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したPMの減少速度との相関を示す検量線(近似式)とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるPM減少速度を決定する;
(3)前記決定したPM減少速度と前記推定したPM堆積量とからPM強制酸化処理に必要な時間を算出し、該PM強制酸化処理の終了時期を決定する;
に基づいて行うように構成されていることを特徴とする、排ガス処理制御システム。
A particulate filter (PF) including a porous base material capable of collecting particulate matter (PM) contained in exhaust gas of an internal combustion engine and a PM oxidation catalyst supported on at least a part of the base material is exhausted. A control system for treating exhaust gas of an internal combustion engine provided in the system,
Means for measuring a PF differential pressure determined by a difference between an upstream exhaust gas pressure and a downstream exhaust gas pressure of the PF during operation of the internal combustion engine;
Based on the measured PF differential pressure value, a PM deposition amount in the PF is estimated, and when the estimated PM deposition amount exceeds a predetermined threshold, a process for forcibly oxidizing the PM in the PF is started. A configured control unit; and
Where the control unit comprises:
(A) Estimating the amount of accumulated PM.
The PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine or the PF differential pressure value measured immediately after the end of the previous PM forced oxidation process is subtracted from the PF differential pressure value measured for the estimation. Thus, a PF differential pressure value resulting from PM deposition is calculated, and a calibration indicating a correlation between the calculated PF differential pressure value resulting from PM deposition and a preset standard PF differential pressure and PM deposition amount. Based on the line (approximation),
(B) Determining the end time of the PM forced oxidation treatment, the following steps:
(1) When the PM forced oxidation process is performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured immediately after the PM forced oxidation process immediately before the PM forced oxidation process is completed Alternatively, when the PM forced oxidation process is not performed before the PM forced oxidation process, the PF differential pressure value measured at the start of use of the internal combustion engine, the preset standard PF differential pressure and the standard ash Estimating the ash deposition thickness in the PF based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with the deposition thickness;
(2) The PM deposited on the ash deposited on the substrate by the estimated ash deposition thickness, the ash deposition thickness on the substrate set in advance, and the PM oxidation catalyst supported on the substrate Determining a PM reduction rate in the estimated ash deposition thickness based on a calibration curve (approximate equation) showing a correlation with a decrease rate of the ash;
(3) A time required for the PM forced oxidation process is calculated from the determined PM decrease rate and the estimated PM accumulation amount, and an end time of the PM forced oxidation process is determined;
An exhaust gas treatment control system, characterized in that it is configured based on
前記アッシュ堆積厚さと前記PM減少速度との相関を示す前記検量線は、550〜650℃の範囲内にあるいずれかの温度条件でのPM減少速度を基礎として作成されており、前記PM強制酸化処理は、前記PF内を550〜650℃に加熱することを包含する、請求項4に記載の排ガス処理制御システム。   The calibration curve indicating the correlation between the ash deposition thickness and the PM decrease rate is created based on the PM decrease rate under any temperature condition in the range of 550 to 650 ° C., and the PM forced oxidation The exhaust gas treatment control system according to claim 4, wherein the treatment includes heating the inside of the PF to 550 to 650 ° C. 前記PM酸化触媒として、酸化セリウム又は酸化ジルコニウム又は酸化アルミニウム又はこれらの2種又は3種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが使用される、請求項4又は5に記載の排ガス処理制御システム。

6. The exhaust gas treatment control system according to claim 4, wherein the PM oxidation catalyst is a cerium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, or a composite oxide comprising two or three of these, and a noble metal supported thereon. .

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