JP2010275891A

JP2010275891A - Exhaust emission control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2010275891A
Application number: JP2009127459A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Yabaneta; 茂人矢羽田; Tomohiro Ueno; 友博上野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: DE102010029325A1; JP5004036B2; DE102010029325B4

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine, acquiring flow rate of gas as a whole flowing in DPF, by adding recirculation quantity by low pressure EGR to intake air quantity and accurately estimating quantity of PM accumulated on DPF, using the same when a low pressure EGR pipe is equipped. SOLUTION: ECU 9 estimates the accumulated quantity of PM on the DPF 7 from entire exhaust gas flow rate and differential pressure between, before and after the DPF 7 measured by a differential pressure sensor 70, and regenerates the DPF 7 by burning PM accumulated on the DPF 7, if the estimation value exceeds a prescribed value. The entire exhaust gas flow rate is total of exhaust gas recirculation quantity by the low pressure EGR pipe 6 and intake air quantity at a position of an air flow meter 30. The entire exhaust gas flow rate is obtained by converting mass flow rate of gas at a position of an engine 2 to volume flow rate, at a position of the DPF 7 by the temperature and the pressure of the DPF 7. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

今日、内燃機関に対してすぐれた排気浄化性能が求められている。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる排気微粒子（粒子状物質、ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）の除去が重要である。この目的のために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）が装備されることが多い。 Today, excellent exhaust gas purification performance is required for internal combustion engines. Particularly in diesel engines, it is important to remove so-called exhaust particulates (particulate matter, PM) such as black smoke discharged from the engine. For this purpose, a diesel particulate filter (DPF) is often provided in the middle of the exhaust pipe.

ＤＰＦがＰＭを捕集することにより排気中のＰＭは大部分が除去されるが、ＤＰＦ内にＰＭが堆積し続ける一方では、ＤＰＦは目詰まりを起こしてしまうので、堆積されたＰＭを燃焼して除去することで、ＤＰＦを再生する必要がある。ＤＰＦ内に堆積したＰＭを燃焼するためにシリンダ内でメイン噴射後に燃料を噴射するポスト噴射などの手法が用いられる。 Although most of the PM in the exhaust gas is removed by the DPF collecting the PM, the PM continues to accumulate in the DPF, but the DPF clogs and burns the accumulated PM. It is necessary to regenerate the DPF. In order to burn PM accumulated in the DPF, a technique such as post injection in which fuel is injected after main injection in the cylinder is used.

ＤＰＦにおけるＰＭの堆積量の推定値が真値より小さいと、ＰＭ堆積量の推定値がＤＰＦ再生が必要だと判断されるレベルに達した時点で、ＰＭ堆積量の真値はさらに大きい。したがってＰＭ堆積量が多すぎる状態で再生して過昇温が発生する可能性がある。過昇温が発生するとＤＰＦが溶損したり破損したり、あるい担持された触媒が劣化する等の不具合が生じてしまう。 If the estimated value of the PM accumulation amount in the DPF is smaller than the true value, the true value of the PM accumulation amount is further greater when the estimated value of the PM accumulation reaches a level at which it is determined that the DPF regeneration is necessary. Accordingly, there is a possibility that overheating occurs due to regeneration in a state where the amount of accumulated PM is too large. If an excessive temperature rise occurs, problems such as melting or damage of the DPF or deterioration of the supported catalyst may occur.

逆にＤＰＦにおけるＰＭの堆積量の推定値が真値より大きいと、ＰＭ堆積量の推定値がＤＰＦ再生が必要だと判断されるレベルに達した時点で、ＰＭ堆積量の真値はそのレベルには達していない。したがって不必要な頻度で再生して、再生のための燃料消費によって燃費を悪化させる可能性がある。 Conversely, if the estimated value of the PM deposition amount in the DPF is larger than the true value, when the estimated value of the PM deposition amount reaches a level at which it is determined that the DPF regeneration is necessary, the true value of the PM deposition amount is the level. Is not reached. Therefore, there is a possibility that regeneration is performed at an unnecessary frequency, and fuel consumption is deteriorated due to fuel consumption for regeneration.

以上より高精度にＰＭ堆積量を推定する手法の開発が必要である。下記特許文献１では、ＤＰＦの再生時期を簡単かつ高精度に判定する技術が開示されている。 Therefore, it is necessary to develop a method for estimating the amount of accumulated PM with higher accuracy. In the following Patent Document 1, a technique for easily and accurately determining the regeneration timing of the DPF is disclosed.

特開２００４−１９５２３号公報JP 2004-19523 A

内燃機関においては、排気管から吸気管への排気再循環（ＥＧＲ：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）のためのＥＧＲ管を備えるものがある。ＥＧＲによって排ガスを還流することでエンジン内の燃焼温度が低下し、エンジンからのＮＯｘの排出量を減少できる。特に近年においては、ターボチャージャーを備える内燃機関において、排気ポートと排気タービンとの間の排気管から吸気通路へ排気を還流する第１のＥＧＲと、排気タービンよりも下流側の排気管から、コンプレッサよりも上流側の吸気通路へ排気を還流する第２のＥＧＲというように、ＥＧＲを２系統有するものがある。 Some internal combustion engines include an EGR pipe for exhaust gas recirculation (EGR) from the exhaust pipe to the intake pipe. By recirculating the exhaust gas by EGR, the combustion temperature in the engine is lowered, and the amount of NOx emitted from the engine can be reduced. Particularly in recent years, in an internal combustion engine equipped with a turbocharger, a first EGR that recirculates exhaust gas from an exhaust pipe between an exhaust port and an exhaust turbine to an intake passage, and an exhaust pipe downstream from the exhaust turbine, Some have two systems of EGR, such as a second EGR that recirculates exhaust gas to the intake passage on the upstream side.

排気通路の上流側から還流する第１のＥＧＲを高圧ＥＧＲ、他方の排気通路の下流側から還流する第２のＥＧＲを低圧ＥＧＲとも呼ぶ。このようにＥＧＲを２系統備えることにより、高負荷では、ターボチャージャーの過給による吸気圧上昇分により、高圧ＥＧＲでは排気通路から還流できるＥＧＲ量が確保できないことがあるため、ターボチャージャーの過給による吸気圧上昇の影響を受けないよう、コンプレッサより吸気通路上流側に連通する低圧ＥＧＲでＥＧＲを実行することで、高負荷域で吸気圧が過給されている状況下でも、十分なＥＧＲ量を確保できる。 The first EGR returning from the upstream side of the exhaust passage is also called a high pressure EGR, and the second EGR returning from the downstream side of the other exhaust passage is also called a low pressure EGR. By providing two EGR systems in this way, at high loads, the amount of EGR that can be recirculated from the exhaust passage may not be ensured by high pressure EGR due to the increase in intake pressure due to turbocharger turbocharging. By executing EGR with the low pressure EGR communicating with the upstream side of the intake passage from the compressor, even if the intake pressure is supercharged in the high load range Can be secured.

ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量を推定する際に、ＤＰＦの上流側と下流側の圧力差（前後差圧、差圧、圧力損失、圧損）と、排気流量とを用いて推定する手法がある。この手法においてＥＧＲが１系統（高圧ＥＧＲ）のみの場合は排気流量をエアフロメータによって検出される吸気量と同じとみなしてもよい。しかし、２系統のＥＧＲを有する場合は、排気流量を算出する際には低圧ＥＧＲによる還流量を吸気量に加算しなければならないが、従来技術において、この点は考慮されていない。 When estimating the PM accumulation amount in the DPF, there is a method for estimating the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the DPF (front-rear differential pressure, differential pressure, pressure loss, pressure loss) and the exhaust gas flow rate. In this method, when the EGR is only one system (high pressure EGR), the exhaust flow rate may be regarded as the same as the intake air amount detected by the air flow meter. However, in the case of having two EGR systems, when calculating the exhaust gas flow rate, the recirculation amount by the low pressure EGR must be added to the intake air amount, but this point is not taken into consideration in the prior art.

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、低圧ＥＧＲ管を装備する場合に、低圧ＥＧＲによる還流量を吸気量に加算することによりＤＰＦに流入するガス全体の流量を取得して、これを用いてＤＰＦに堆積したＰＭ量を高精度に推定する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Therefore, in view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to obtain the flow rate of the entire gas flowing into the DPF by adding the recirculation amount by the low pressure EGR to the intake air amount when the low pressure EGR pipe is equipped. An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that uses this to estimate the amount of PM accumulated in the DPF with high accuracy.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記課題を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置されて粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの下流から前記内燃機関の上流へ排気を還流する還流通路と、前記フィルタに流入する排気流量を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記排気流量と、前記フィルタの上流側と下流側の圧力差である前後差圧とから、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する推定手段と、を備え、前記算出手段は、前記フィルタに流入する排気流量を、吸気量と前記還流通路を還流する排気還流量との加算値である全排気流量として算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a filter disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter, and from downstream of the filter to upstream of the internal combustion engine. A recirculation passage for recirculating exhaust gas, a calculation means for calculating an exhaust flow rate flowing into the filter, a pressure difference between the exhaust flow calculated by the calculation means and a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filter And an estimation means for estimating the accumulation amount of particulate matter in the filter, and the calculation means calculates an exhaust flow rate flowing into the filter as an intake air amount and an exhaust gas recirculation amount that recirculates in the recirculation passage. It is calculated as a total exhaust flow rate that is an added value.

これにより本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、フィルタの下流から内燃機関の上流へ排気を還流する還流通路における排気還流量を、吸気量に加算することによってフィルタに流入する全排気流量を算出して、それと、フィルタの前後差圧とから、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する。したがって、フィルタの下流から内燃機関の上流へ排気を還流する還流通路を装備する場合に、従来技術のように、フィルタへ流入する排気流量を吸気量のみによって求めないで還流通路の排気還流量も加算するので、高精度な排気流量が得られる。よって高精度な排気流量によって、精度よくフィルタにおける粒子状物質の堆積量が推定できる。 Thus, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust gas recirculation amount in the recirculation passage that recirculates the exhaust gas from the downstream of the filter to the upstream of the internal combustion engine is added to the intake air amount to obtain the total exhaust flow rate flowing into the filter. The amount of particulate matter deposited on the filter is estimated from the calculated pressure difference across the filter. Therefore, when a recirculation passage for recirculating exhaust gas from the downstream of the filter to the upstream of the internal combustion engine is provided, the exhaust gas recirculation amount of the recirculation passage is not calculated by the intake air amount alone as in the prior art. Since the addition is performed, a highly accurate exhaust flow rate can be obtained. Therefore, it is possible to accurately estimate the amount of particulate matter deposited on the filter by the highly accurate exhaust flow rate.

また前記算出手段が算出する前記全排気流量は体積流量であり、前記算出手段は、前記内燃機関の位置で質量流量を取得し、その質量流量から前記フィルタの位置で前記体積流量を算出するとしてもよい。 Further, the total exhaust flow rate calculated by the calculation means is a volume flow rate, and the calculation means obtains a mass flow rate at the position of the internal combustion engine and calculates the volume flow rate at the position of the filter from the mass flow rate. Also good.

これにより内燃機関の位置で質量流量を取得し、それからフィルタの位置で体積流量を算出するので、内燃機関の位置での質量流量を基にして、フィルタの位置での温度や圧力等の数値に従って体積流量を適切に算出できる。よって適切な手順で、フィルタにおける粒子状物質の堆積量の推定で用いられる体積流量を算出することができる。 As a result, the mass flow rate is acquired at the position of the internal combustion engine, and then the volume flow rate is calculated at the position of the filter. Therefore, based on the mass flow rate at the position of the internal combustion engine, according to numerical values such as temperature and pressure at the position of the filter Volume flow rate can be calculated appropriately. Therefore, the volume flow rate used for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter can be calculated by an appropriate procedure.

また前記算出手段は、前記フィルタに流入する前記全排気流量を、前記内燃機関での燃料噴射量による増加分を含めて算出するとしてもよい。 The calculating means may calculate the total exhaust flow rate flowing into the filter including an increase due to a fuel injection amount in the internal combustion engine.

これにより内燃機関での燃料噴射量による増加分を含めて、フィルタに流入する全排気流量を算出するので、高精度な排気流量によってフィルタの粒子状物質の堆積量を精度よく推定することができる。 As a result, the total exhaust flow rate flowing into the filter, including the increase due to the fuel injection amount in the internal combustion engine, is calculated, so the amount of particulate matter deposited on the filter can be accurately estimated from the highly accurate exhaust flow rate. .

また前記算出手段は、前記全排気流量を、吸気側マニホールド圧力、吸気側マニホールド温度、前記内燃機関の回転数、吸気量のうち少なくとも１つを用いて算出するとしてもよい。 Further, the calculating means may calculate the total exhaust flow rate using at least one of an intake side manifold pressure, an intake side manifold temperature, a rotational speed of the internal combustion engine, and an intake air amount.

これにより吸気側マニホールド圧力、吸気側マニホールド温度、内燃機関の回転数、吸気量のうち少なくとも１つを用いることにより、内燃機関における吸気マニホールドの状態などに基づいて、高精度に、フィルタに流入する全排気流量を求めることができる。したがって、それを用いてフィルタの粒子状物質の堆積量を精度よく推定することができる。 Accordingly, by using at least one of the intake side manifold pressure, the intake side manifold temperature, the rotational speed of the internal combustion engine, and the intake air amount, the air flows into the filter with high accuracy based on the state of the intake manifold in the internal combustion engine. The total exhaust flow rate can be determined. Therefore, it is possible to accurately estimate the amount of particulate matter deposited on the filter using the filter.

また前記算出手段は、前記全排気流量を、前記内燃機関の回転数と負荷相当量とを用いて算出するとしてもよい。 Further, the calculation means may calculate the total exhaust flow rate using a rotation speed of the internal combustion engine and a load equivalent amount.

これにより内燃機関の回転数と負荷相当量とを用いることにより簡易な方法でフィルタに流入する全排気流量を求めることができる。 Thus, the total exhaust flow rate flowing into the filter can be obtained by a simple method by using the rotational speed of the internal combustion engine and the load equivalent amount.

また前記算出手段は、前記全排気流量を、前記還流通路の温度と前記還流通路での圧力損失とを用いて算出するとしてもよい。 The calculating means may calculate the total exhaust flow rate using the temperature of the recirculation passage and the pressure loss in the recirculation passage.

これにより還流通路の温度と還流通路での圧力損失とを用いることにより、還流通路の状態から、高精度にフィルタに流入する全排気流量を求めることができる。したがって、それを用いてフィルタの粒子状物質の堆積量を精度よく推定することができる。 Thus, by using the temperature of the return passage and the pressure loss in the return passage, the total exhaust flow rate flowing into the filter can be obtained with high accuracy from the state of the return passage. Therefore, it is possible to accurately estimate the amount of particulate matter deposited on the filter using the filter.

また前記還流通路を還流する排気還流量を計測する計測手段を備え、前記算出手段は、前記全排気流量を、前記計測手段による計測値を用いて算出するとしてもよい。 The exhaust gas recirculation amount that recirculates in the recirculation passage may be measured, and the calculation unit may calculate the total exhaust gas flow using a measurement value obtained by the measurement unit.

これにより還流通路を還流する排気還流量を直接計測して、これを用いて全排気流量を算出するので、高精度にフィルタに流入する全排気流量を求めることができる。したがって、それを用いてフィルタの粒子状物質の堆積量を精度よく推定することができる。 As a result, the exhaust gas recirculation amount that recirculates in the recirculation passage is directly measured and the total exhaust gas flow rate is calculated using this, so that the total exhaust gas flow rate flowing into the filter can be obtained with high accuracy. Therefore, it is possible to accurately estimate the amount of particulate matter deposited on the filter using the filter.

また前記排気還流量に基づいて、前記推定手段による推定量を補正する補正手段を備えたとしてもよい。 Further, a correction unit that corrects the estimated amount by the estimation unit based on the exhaust gas recirculation amount may be provided.

これにより排気還流量に基づいて、フィルタにおける粒子状物質の推定量を補正するので、排気還流量が大きい場合に粒子状物質の推定量が誤差の影響が大きくなることを考慮して、推定量を補正することが可能となる。したがって補正された推定量に基づいて、フィルタの再生開始の判断などを適切に行うことができる。 As a result, the estimated amount of particulate matter in the filter is corrected based on the exhaust gas recirculation amount. Therefore, the estimated amount of particulate matter is considered to be affected by errors when the exhaust gas recirculation amount is large. Can be corrected. Therefore, it is possible to appropriately determine the start of filter regeneration based on the corrected estimated amount.

また前記補正手段は、前記排気還流量が大きい程、前記堆積量を増加側に補正するとしてもよい。 The correction means may correct the accumulation amount to an increase side as the exhaust gas recirculation amount increases.

これにより排気還流量が大きい場合に粒子状物質の推定量を誤差の影響を見積もって増加側に補正するので、補正された推定量に基づいて、排気還流量が大きい場合に誤差の影響で推定値が真値よりも小さくなって再生開始が遅れて、過昇温が発生する可能性が抑制できる。 As a result, when the exhaust gas recirculation amount is large, the estimated amount of the particulate matter is corrected to the increase side by estimating the influence of the error. Therefore, when the exhaust gas recirculation amount is large, it is estimated based on the corrected estimated amount. It is possible to suppress the possibility that overheating will occur because the value becomes smaller than the true value and the start of regeneration is delayed.

また前記推定手段による堆積量の推定値に基づいて前記フィルタに堆積された粒子状物質を燃焼させる再生の要否を判定する判定手段と、前記排気還流量が所定値以上の場合は、前記判定手段による前記フィルタの再生の要否の判定を停止する停止手段と、を備えたとしてもよい。 Determining means for determining the necessity of regeneration for burning the particulate matter deposited on the filter based on the estimated value of the accumulated amount by the estimating means; and when the exhaust gas recirculation amount is greater than or equal to a predetermined value, the determination Stop means for stopping the determination of necessity of regeneration of the filter by the means.

これにより排気還流量が所定値以上の場合は、フィルタの再生の要否の判定を停止するので、排気還流量が大きい場合に粒子状物質の推定量が誤差の影響が大きくなってフィルタの再生開始の判断が適切に行われずに再生時に過昇温が発生するなどの不具合が回避できる。 As a result, if the exhaust gas recirculation amount is greater than or equal to a predetermined value, the determination of whether or not the filter needs to be regenerated is stopped. It is possible to avoid problems such as excessive temperature rise during regeneration without proper start determination.

また前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関の負荷相当量と、前記フィルタの温度とを用いて、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する副推定手段を備え、前記判定手段は、前記排気還流量が所定値以上の場合は、前記副推定手段による推定値に基づいて前記フィルタの再生の要否を判定するとしてもよい。 Further, it comprises sub-estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter using the rotational speed of the internal combustion engine, the load equivalent amount of the internal combustion engine, and the temperature of the filter, and the determination means comprises: When the exhaust gas recirculation amount is greater than or equal to a predetermined value, the necessity of regeneration of the filter may be determined based on the estimated value by the sub-estimating means.

これにより排気還流量が所定値以上の場合は、内燃機関の回転数と負荷相当量とから粒子状物質の堆積量を推定する副推定手段を用いるので、排気還流量が大きい場合に、推定手段による推定では粒子状物質の推定量が誤差の影響が大きくなるが、その誤差の影響を受けにくい副推定手段によって推定精度を維持する。したがって排気還流量が大きい場合にも推定精度を低減させずに推定値を算出することができる。 As a result, when the exhaust gas recirculation amount is equal to or greater than a predetermined value, sub-estimation means for estimating the amount of particulate matter accumulated from the rotational speed of the internal combustion engine and the load equivalent amount is used. In the estimation by, the estimated amount of the particulate matter is greatly affected by the error, but the estimation accuracy is maintained by the sub-estimating means which is not easily affected by the error. Therefore, even when the exhaust gas recirculation amount is large, the estimated value can be calculated without reducing the estimation accuracy.

また前記判定手段は、前記停止手段が前記排気還流量が所定値以上であると判断した時点での前記推定手段による推定値を初期値として、前記副推定手段による推定値を積算することにより前記推定値を取得するとしてもよい。 The determining means integrates the estimated value by the sub-estimating means with the estimated value by the estimating means at the time when the stopping means determines that the exhaust gas recirculation amount is equal to or greater than a predetermined value as the initial value. An estimated value may be acquired.

これにより停止手段が排気還流量が所定値以上であると判断した時点での推定手段による推定値を初期値として、それに副推定手段による推定値を積算するので、停止手段が排気還流量が所定値以上であると判断した時点までの精度のよい推定値を引き継ぐことで、副推定手段への切替後の推定値の精度を低減させないことが可能となる。 As a result, when the stop means determines that the exhaust gas recirculation amount is greater than or equal to a predetermined value, the estimated value by the estimating means is used as an initial value, and the estimated value by the sub-estimating means is added to the initial value. It is possible to avoid reducing the accuracy of the estimated value after switching to the sub-estimating means by taking over the accurate estimated value up to the time point when it is determined that the value is greater than or equal to the value.

本発明における内燃機関の排気浄化装置の実施例での構成図。The block diagram in the Example of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine in this invention. 実施例１におけるＤＰＦ再生処理のフローチャート。3 is a flowchart of DPF regeneration processing according to the first embodiment. 実施例２におけるＤＰＦ再生処理のフローチャート。10 is a flowchart of DPF regeneration processing in Embodiment 2. 実施例３におけるＤＰＦ再生処理のフローチャート。10 is a flowchart of DPF regeneration processing according to the third embodiment. 実施例４におけるＤＰＦ再生処理のフローチャート。10 is a flowchart of DPF regeneration processing in Embodiment 4. 排気体積流量とＤＰＦ差圧とＰＭ堆積量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between exhaust volume flow volume, DPF differential pressure, and PM deposition amount. ＰＭ堆積量の補正係数を示す図。The figure which shows the correction coefficient of PM deposition amount.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置１の実施例１における装置構成の概略図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a schematic diagram of a device configuration in Embodiment 1 of an exhaust gas purification device 1 for an internal combustion engine according to the present invention.

図１には、４気筒のディーゼルエンジン２（以下では単にエンジンと称する）に対して構成された排気浄化装置１の例が示されている。エンジン２及び排気浄化装置１は、吸気管３、排気管４、高圧ＥＧＲ管５、低圧ＥＧＲ管６を備える。排気管４にはＤＰＦ７が配置されている。吸気管３及び排気管４にはターボチャージャ８が装備されている。そして各種装置を制御する電子制御装置９（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）が装備されている。エンジン２及び排気浄化装置１は自動車に搭載されているとすればよい。 FIG. 1 shows an example of an exhaust purification device 1 configured for a four-cylinder diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine). The engine 2 and the exhaust emission control device 1 include an intake pipe 3, an exhaust pipe 4, a high pressure EGR pipe 5, and a low pressure EGR pipe 6. A DPF 7 is disposed in the exhaust pipe 4. The intake pipe 3 and the exhaust pipe 4 are equipped with a turbocharger 8. An electronic control unit 9 (ECU: Electronic Control Unit) for controlling various devices is provided. The engine 2 and the exhaust emission control device 1 may be mounted on an automobile.

吸気管３を通じてエンジン２に空気が供給される。吸気管３、及びそれに連続して形成された吸気マニホールドにはエアフロメータ３０、吸気スロットル３１、吸気マニホールド温度センサ３２（温度センサ）、吸気マニホールド圧力センサ３３（圧力センサ）、インタークーラ３４が配置されている。エアフロメータ３０によって吸気量が計測される。ここでの吸気量は例えば単位時間当たりの質量流量とすればよい。また吸気スロットル３１の開度が調節されることによってエンジン２に供給される吸気量が増減する。温度センサ３２、圧力センサ３３によって吸気マニホールド３５内の温度、圧力が計測される。インタークーラ３４は吸気を冷却して、より多くの空気をエンジン２に供給することを可能にする。 Air is supplied to the engine 2 through the intake pipe 3. An air flow meter 30, an intake throttle 31, an intake manifold temperature sensor 32 (temperature sensor), an intake manifold pressure sensor 33 (pressure sensor), and an intercooler 34 are arranged in the intake pipe 3 and the intake manifold formed continuously therewith. ing. The air flow meter 30 measures the intake air amount. The intake air amount here may be a mass flow rate per unit time, for example. Further, the amount of intake air supplied to the engine 2 increases or decreases as the opening of the intake throttle 31 is adjusted. The temperature sensor 32 and the pressure sensor 33 measure the temperature and pressure in the intake manifold 35. The intercooler 34 cools the intake air so that more air can be supplied to the engine 2.

エンジン２にはインジェクタ２０、エンジン回転数センサ２１が装備されている。インジェクタ２０からの噴射によってシリンダ内に燃料が供給される。エンジン回転数センサ２１によってエンジン２の（単位時間あたりの）回転数が計測される。エンジン回転数センサ２１は、例えばエンジン２から連結されたクランクの回転角度を計測するクランク角センサとして、その検出値がＥＣＵ８へ送られてエンジンの回転数が算出されるとすればよい。 The engine 2 is equipped with an injector 20 and an engine speed sensor 21. Fuel is supplied into the cylinder by the injection from the injector 20. The engine speed sensor 21 measures the speed of the engine 2 (per unit time). The engine speed sensor 21 may be, for example, a crank angle sensor that measures the rotation angle of a crank connected from the engine 2, and the detected value is sent to the ECU 8 to calculate the engine speed.

エンジン２に接続された排気管４へ排気が排出される。排気管４には、ＤＰＦ７よりも上流側に、排気温度を計測する排気温度センサ４０（温度センサ）が配置されている。温度センサ４０によって排気温度が計測される。 Exhaust gas is discharged to an exhaust pipe 4 connected to the engine 2. In the exhaust pipe 4, an exhaust temperature sensor 40 (temperature sensor) that measures the exhaust temperature is disposed upstream of the DPF 7. The exhaust gas temperature is measured by the temperature sensor 40.

高圧ＥＧＲ管５は、排気管４におけるエンジン２の排気ポートと排気タービン８１の間の位置から吸気管３への排気再循環を行うために装備されている。高圧ＥＧＲ管５には高圧ＥＧＲバルブ５０、高圧ＥＧＲクーラ５１が装備されている。高圧ＥＧＲバルブ５０の開度調節によって高圧ＥＧＲにおける排気の還流量が調節される。高圧ＥＧＲクーラ５１は還流される排気を冷却して、より多くの排気を還流することを可能にする。 The high pressure EGR pipe 5 is equipped to perform exhaust gas recirculation from the position between the exhaust port of the engine 2 and the exhaust turbine 81 in the exhaust pipe 4 to the intake pipe 3. The high pressure EGR pipe 5 is equipped with a high pressure EGR valve 50 and a high pressure EGR cooler 51. The recirculation amount of the exhaust gas in the high pressure EGR is adjusted by adjusting the opening degree of the high pressure EGR valve 50. The high pressure EGR cooler 51 cools the recirculated exhaust and allows more exhaust to recirculate.

低圧ＥＧＲ管６は、排気管４における排気タービン８１よりも下流側、図１ではＤＰＦ７の下流側から、吸気管３への排気再循環を行うために装備されている。低圧ＥＧＲ管６には低圧ＥＧＲバルブ６０、低圧ＥＧＲクーラ６１、差圧センサ６２、流量センサ６３が装備されている。低圧ＥＧＲバルブ６０の開度調節によって低圧ＥＧＲにおける排気の還流量が調節される。低圧ＥＧＲクーラ６１は還流される排気を冷却して、より多くの排気を還流することを可能にする。差圧センサ６２は、低圧ＥＧＲ管６における上流部と下流部、図１では低圧ＥＧＲクーラ６１の上流側と下流側の圧力差を計測する。流量センサ６３は低圧ＥＧＲ管６によって再循環される排気流量を計測する。 The low-pressure EGR pipe 6 is equipped to perform exhaust gas recirculation from the downstream side of the exhaust turbine 81 in the exhaust pipe 4 to the intake pipe 3 from the downstream side of the DPF 7 in FIG. The low pressure EGR pipe 6 is equipped with a low pressure EGR valve 60, a low pressure EGR cooler 61, a differential pressure sensor 62, and a flow rate sensor 63. By adjusting the opening of the low pressure EGR valve 60, the exhaust gas recirculation amount in the low pressure EGR is adjusted. The low pressure EGR cooler 61 cools the exhaust that is recirculated, allowing more exhaust to recirculate. The differential pressure sensor 62 measures the pressure difference between the upstream portion and the downstream portion in the low pressure EGR pipe 6, that is, the upstream side and the downstream side of the low pressure EGR cooler 61 in FIG. The flow sensor 63 measures the exhaust gas flow rate recirculated by the low pressure EGR pipe 6.

ＤＰＦ７は、例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気にはＰＭ（粒子状物質）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ７の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。ＤＰＦ７は酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦであるとすればよい。ＤＰＦ７の入口側と出口側における排気圧の差である前後差圧を計測する差圧センサ７０も装備されている。 For example, the DPF 7 may have a structure in which the inlet side and the outlet side are alternately clogged in a so-called honeycomb structure. The exhaust discharged during operation of the engine 2 contains PM (particulate matter), and this PM is collected inside or on the surface of the DPF wall when the exhaust gas passes through the DPF wall having the above structure of the DPF 7. Is done. The DPF 7 may be a DPF with an oxidation catalyst on which an oxidation catalyst is supported. A differential pressure sensor 70 that measures a front-rear differential pressure, which is a difference in exhaust pressure between the inlet side and the outlet side of the DPF 7, is also provided.

ターボチャージャ８は、コンプレッサ８０と排気タービン８１とを備える。排気タービン８１が排気により回動して、その駆動力がコンプレッサ８０に伝えられて吸気を圧縮する。これにより圧縮された空気をより多くエンジン２に供給することができる。 The turbocharger 8 includes a compressor 80 and an exhaust turbine 81. The exhaust turbine 81 is rotated by exhaust gas, and the driving force is transmitted to the compressor 80 to compress the intake air. As a result, more compressed air can be supplied to the engine 2.

図１における点線は情報の伝達経路を示している。ＥＣＵ９は上記各種センサの計測値を取得し、各種装置を制御する。すなわちエンジン回転数センサ２１、エアフロメータ３０、温度センサ３２、圧力センサ３３、温度センサ４０、差圧センサ６２、７０、流量センサ６３の計測値がＥＣＵ９へ送られる。またＥＣＵ９によりインジェクタ２０によるエンジン２への燃料噴射のタイミングや噴射量、吸気スロットル３１、高圧ＥＧＲバルブ５０、低圧ＥＧＲバルブ６０の開度が調節、制御される。ＥＣＵ９は通常のコンピュータと同様の構造を有するとして、各種演算をおこなうＣＰＵや各種情報の記憶を行うメモリ９０を有するとすればよい。 A dotted line in FIG. 1 indicates an information transmission path. ECU9 acquires the measured value of the said various sensors, and controls various apparatuses. That is, the measured values of the engine speed sensor 21, the air flow meter 30, the temperature sensor 32, the pressure sensor 33, the temperature sensor 40, the differential pressure sensors 62 and 70, and the flow rate sensor 63 are sent to the ECU 9. Further, the ECU 9 adjusts and controls the timing and amount of fuel injection by the injector 20 into the engine 2 and the opening degree of the intake throttle 31, the high pressure EGR valve 50, and the low pressure EGR valve 60. The ECU 9 may have a structure similar to that of an ordinary computer, and may include a CPU that performs various calculations and a memory 90 that stores various types of information.

実施例１では、以上の装置構成のもとで、ＤＰＦ７の再生処理を行う。その処理手順が図２に示されている。図２（及び後述の図３、４、５）の処理手順はプログラム化してメモリ９０に記憶しておき、ＥＣＵ９がそれらを自動的に実行するとすればよい。図２（及び後述の図３、４、５）のフローチャートは、ＤＰＦ７の再生中のみでなく、車両の運転中、常に、例えば周期的に処理し続ければよい。 In the first embodiment, the regeneration process of the DPF 7 is performed under the above-described apparatus configuration. The processing procedure is shown in FIG. The processing procedures of FIG. 2 (and FIGS. 3, 4, and 5 described later) may be programmed and stored in the memory 90, and the ECU 9 may automatically execute them. The flowchart of FIG. 2 (and FIGS. 3, 4, and 5 to be described later) may be processed not only during the regeneration of the DPF 7 but also during the operation of the vehicle, for example, periodically.

図２の処理ではまず、手順Ｓ１０でＥＣＵ９は、ＤＰＦ７に流入する排気の体積流量を取得する。ここでＤＰＦ７に流入する排気は、エアフロメータ３０を通る吸気量と、低圧ＥＧＲ管６により還流する還流排気の合計とする。体積流量の取得は以下のＡからＤの４方法のうちのいずれかで実行する。なお以下で体積流量あるいは質量流量とは、単位時間当たりの体積流量あるいは質量流量を指すとする。 In the process of FIG. 2, first, in step S 10, the ECU 9 acquires the volume flow rate of the exhaust gas flowing into the DPF 7. Here, the exhaust gas flowing into the DPF 7 is the sum of the intake air amount passing through the air flow meter 30 and the recirculated exhaust gas recirculated by the low pressure EGR pipe 6. The acquisition of the volume flow rate is executed by any one of the following four methods A to D. In the following, the volume flow rate or mass flow rate refers to the volume flow rate or mass flow rate per unit time.

なお方法ＡからＤのいずれでも基本的な流れとして、まずエンジン２の位置で吸気と低圧ＥＧＲ還流排気との合計のガスの質量流量を算出し、それをＤＰＦ７の位置での体積流量に変換する。この手順によりＤＰＦ７の位置での温度や圧力の変化にも適切に対処できる。またＤＰＦ７の位置での体積流量への変換において、インジェクタ２０からの燃料噴射量による増加分も考慮する。 In any of the methods A to D, as a basic flow, first, the mass flow rate of the sum of the intake air and the low pressure EGR recirculation exhaust gas is calculated at the position of the engine 2 and is converted into the volume flow rate at the position of the DPF 7. . With this procedure, it is possible to appropriately cope with changes in temperature and pressure at the position of the DPF 7. Further, in the conversion to the volume flow rate at the position of the DPF 7, an increase due to the fuel injection amount from the injector 20 is also taken into consideration.

まず方法Ａを説明する。方法Ａでは、吸気マニホールド３５の位置でエンジン２に供給されるガスの質量流量を求める。具体的には、まず吸気マニホールド３５の位置での体積流量を算出する。この算出は、エンジン２の排気量とエンジン２の回転数（４サイクルエンジンの場合それに２分の１を乗じた数値）との積でよい。エンジン２の排気量は、個々のエンジン２ごとに既知の数値である。エンジン２の回転数はエンジン回転数センサ２１により計測すればよい。 First, the method A will be described. In the method A, the mass flow rate of the gas supplied to the engine 2 at the position of the intake manifold 35 is obtained. Specifically, the volume flow rate at the position of the intake manifold 35 is first calculated. This calculation may be a product of the displacement of the engine 2 and the rotational speed of the engine 2 (in the case of a 4-cycle engine, a value obtained by multiplying it by one half). The displacement of the engine 2 is a known value for each engine 2. The rotational speed of the engine 2 may be measured by the engine rotational speed sensor 21.

次にこうして得られたエンジン２に供給されるガスの体積流量と、吸気マニホールド３５における温度と圧力の数値とから、単位時間あたりにエンジン２に供給されるガスのモル数を算出する。この算出は、公知の気体の状態方程式により行える。吸気マニホールド３５における温度と圧力の数値はそれぞれ温度センサ３２と圧力センサ３３とによって計測すればよい。 Next, the number of moles of gas supplied to the engine 2 per unit time is calculated from the volume flow rate of the gas supplied to the engine 2 and the numerical values of the temperature and pressure in the intake manifold 35 thus obtained. This calculation can be performed by a known gas equation of state. The numerical values of the temperature and pressure in the intake manifold 35 may be measured by the temperature sensor 32 and the pressure sensor 33, respectively.

次に、こうして得られた単位時間あたりにエンジン２に供給されるガスのモル数から、エンジン２に供給されるガスの質量流量を算出する。この算出は、エンジン２に供給されるガスの成分比率を考慮しつつ分子量を乗算すれば行える。こうして得られたエンジン２に供給されるガスの質量流量は、あきらかにＤＰＦ７に供給されるガスの質量流量に等しい。 Next, the mass flow rate of the gas supplied to the engine 2 is calculated from the number of moles of gas supplied to the engine 2 per unit time thus obtained. This calculation can be performed by multiplying the molecular weight while considering the component ratio of the gas supplied to the engine 2. The mass flow rate of the gas supplied to the engine 2 thus obtained is clearly equal to the mass flow rate of the gas supplied to the DPF 7.

最後に、こうして得られたＤＰＦ７に供給されるガスの質量流量を体積流量に変換する。この算出は次の式（Ｅ１）により行う。式（Ｅ１）で、Ｖ（ｍ^３／ｓｅｃ）が、ＤＰＦ７に供給されるガスの（単位時間あたりの）体積流量である。Ｇ（ｇ／ｓｅｃ）が、ＤＰＦ７に供給されるガスの（単位時間当たりの）質量流量であり、上記で算出したものである。
Ｖ（ｍ^３／ｓｅｃ）
＝［Ｇ（ｇ／ｓｅｃ）／２８．８（ｇ／ｍｏｌ）］
×２２．４×１０^−３（ｍ^３／ｍｏｌ）
×［Ｔ（Ｋ）／２７３（Ｋ）］
×［１０１．３（ｋＰａ）／（Ｐ０（ｋＰａ）＋Ｐmuf（ｋＰａ）＋ΔＰ（ｋＰａ））］
＋［Ｑ（ｃｃ／ｓｅｃ）／２０７．３（ｇ／ｍｏｌ）］
×０．８４（ｇ／ｃｃ）×６．７５（ｍｏｌ）
×２２．４×１０^−３（ｍ^３／ｍｏｌ）
×［Ｔ（Ｋ）／２７３（Ｋ）］
×［１０１．３（ｋＰａ）／（Ｐ０（ｋＰａ）＋Ｐmuf（ｋＰａ）＋ΔＰ（ｋＰａ））］（Ｅ１） Finally, the mass flow rate of the gas supplied to the DPF 7 thus obtained is converted into a volume flow rate. This calculation is performed by the following equation (E1). In the formula (E1), V (m ³ / sec) is a volume flow rate (per unit time) of the gas supplied to the DPF 7. G (g / sec) is the mass flow rate (per unit time) of the gas supplied to the DPF 7, which is calculated above.
V (m ³ / sec)
= [G (g / sec) /28.8 (g / mol)]
× 22.4 × 10 ⁻³ (m ³ / mol)
× [T (K) / 273 (K)]
× [101.3 (kPa) / (P0 (kPa) + Pmuf (kPa) + ΔP (kPa))]
+ [Q (cc / sec) /207.3 (g / mol)]
× 0.84 (g / cc) × 6.75 (mol)
× 22.4 × 10 ⁻³ (m ³ / mol)
× [T (K) / 273 (K)]
× [101.3 (kPa) / (P0 (kPa) + Pmuf (kPa) + ΔP (kPa))] (E1)

式（Ｅ１）で、Ｑ（ｃｃ／ｓｅｃ）は、取得した燃料噴射量から算出した単位時間当たりの燃料噴射量であり、ＥＣＵ９からの燃料噴射量指令値とすればよい。Ｔｄｐｆ（Ｋ）はＤＰＦ温度であり、温度センサ４０で計測すればよい。ΔＰ（ｋＰａ）は、ＤＰＦ７の前後差圧であり、差圧センサ７０によって計測すればよい。Ｐ０（ｋＰａ）は大気圧である。ＰmufはＤＰＦ７出口位置から排気管出口位置までの消音装置等による圧力損失であり、Ｐmufはマップを用いることによってエンジン２の運転状態から算出しても良い。式（Ｅ１）の第２項がインジェクタ２０からの燃料噴射量による増加分を示している。 In equation (E1), Q (cc / sec) is a fuel injection amount per unit time calculated from the acquired fuel injection amount, and may be a fuel injection amount command value from the ECU 9. Tdpf (K) is the DPF temperature and may be measured by the temperature sensor 40. ΔP (kPa) is the differential pressure across the DPF 7 and may be measured by the differential pressure sensor 70. P0 (kPa) is atmospheric pressure. Pmuf is a pressure loss due to a silencer or the like from the DPF 7 outlet position to the exhaust pipe outlet position, and Pmuf may be calculated from the operating state of the engine 2 by using a map. The second term of the equation (E1) indicates an increase due to the fuel injection amount from the injector 20.

次に方法Ｂを説明する。方法Ｂでは、マップを用いることによってエンジン２の運転条件からエンジン２から排出されるガスの質量流量を算出する。具体的にはまず、エンジン２の運転条件、すなわちエンジン２の回転数と負荷相当量との組から低圧ＥＧＲ管３によって還流される排気の質量流量への関数関係を示すマップを予め求めておいてメモリ９０に記憶させておく。そしてこのマップと実際の回転数と負荷相当量の数値から還流排気の質量流量を求め、それと吸気の質量流量とを加算して、エンジン２から排出されるガスの質量流量を算出する。エンジン２の回転数は回転数センサ２１によって計測すればよい。負荷相当量は例えばインジェクタ２０への燃料噴射量指令値とすればよい。 Next, method B will be described. In Method B, the mass flow rate of the gas discharged from the engine 2 is calculated from the operating conditions of the engine 2 by using a map. Specifically, first, a map showing a functional relationship between the operating conditions of the engine 2, that is, the mass flow rate of the exhaust gas recirculated by the low pressure EGR pipe 3 from the set of the engine speed and the load equivalent amount is obtained in advance. And stored in the memory 90. Then, the mass flow rate of the recirculated exhaust gas is obtained from this map, the actual number of revolutions, and the value corresponding to the load, and the mass flow rate of the intake air is added to calculate the mass flow rate of the gas discharged from the engine 2. The rotational speed of the engine 2 may be measured by the rotational speed sensor 21. The load equivalent amount may be, for example, a fuel injection amount command value to the injector 20.

こうして得られたエンジン２から排出されるガスの質量流量は、あきらかにＤＰＦ７に供給されるガスの質量流量に等しい。最後にＤＰＦ７に供給されるガスの質量流量を体積流量に変換する。この算出は上記と同様、式（Ｅ１）により行えばよい。 The mass flow rate of the gas discharged from the engine 2 obtained in this way is clearly equal to the mass flow rate of the gas supplied to the DPF 7. Finally, the mass flow rate of the gas supplied to the DPF 7 is converted into a volume flow rate. This calculation may be performed by the formula (E1) as described above.

次に方法Ｃを説明する。方法Ｃでは、低圧ＥＧＲ管６の上流側と下流側との差圧と、温度とを用いて、低圧ＥＧＲ管６による還流排気の質量流量を求め、それと吸気の質量流量とを加算して、エンジン２に流入するガス全体の質量流量を得る。 Next, method C will be described. In the method C, the mass flow rate of the recirculated exhaust gas by the low pressure EGR pipe 6 is obtained using the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the low pressure EGR pipe 6 and the temperature, and the mass flow rate of the intake air is added. The mass flow rate of the entire gas flowing into the engine 2 is obtained.

具体的にはまず、低圧ＥＧＲ管６における上流側と下流側との差圧と、低圧ＥＧＲ管６を流れるガスの流量との間の関数関係を示すマップを予め求めておいて、メモリ９０に記憶しておく。そして、そのマップと低圧ＥＧＲ管６における差圧の計測値とから、低圧ＥＧＲ管６を流れるガスの体積流量の推定値を算出する。低圧ＥＧＲ管６における差圧は、差圧センサ６２によって計測すればよい。 Specifically, first, a map showing a functional relationship between the differential pressure between the upstream side and the downstream side in the low pressure EGR pipe 6 and the flow rate of the gas flowing through the low pressure EGR pipe 6 is obtained in advance, and stored in the memory 90. Remember. Then, an estimated value of the volume flow rate of the gas flowing through the low pressure EGR pipe 6 is calculated from the map and the measured value of the differential pressure in the low pressure EGR pipe 6. The differential pressure in the low pressure EGR pipe 6 may be measured by the differential pressure sensor 62.

次に、こうして得られた体積流量と、低圧ＥＧＲ管６における温度と圧力とから、低圧ＥＧＲ管６を流れるガスの質量流量を算出する。この算出では、体積（流量）、温度、圧力から気体の状態方程式によってガスのモル数を求め、さらにガスの成分比率を考慮しながら分子量を乗算して質量流量を算出すればよい。なお低圧ＥＧＲ管６における温度は、図１の温度センサ４０で計測された数値で近似的に代用してもよいし、あるいは温度センサ４０を低圧ＥＧＲ管６にも装備して計測してもよい。低圧ＥＧＲ管６における圧力は、低圧ＥＧＲ管６の上流側の圧力として、近似値として大気圧値を用いてもよい。 Next, the mass flow rate of the gas flowing through the low pressure EGR pipe 6 is calculated from the volume flow rate thus obtained and the temperature and pressure in the low pressure EGR pipe 6. In this calculation, the mass flow rate may be calculated by obtaining the number of moles of gas from the volume (flow rate), temperature, and pressure by the gas equation of state, and further multiplying the molecular weight while considering the component ratio of the gas. Note that the temperature in the low-pressure EGR pipe 6 may be approximately substituted with the numerical value measured by the temperature sensor 40 in FIG. 1 or may be measured by mounting the temperature sensor 40 on the low-pressure EGR pipe 6. . As the pressure in the low pressure EGR pipe 6, an atmospheric pressure value may be used as an approximate value as the pressure on the upstream side of the low pressure EGR pipe 6.

こうして得た低圧ＥＧＲ管６を流れるガスの質量流量に、エアフロメータ３０で計測した吸気の質量流量を加算して、エンジン２に供給されるガス全体の質量流量を得る。こうして得られたエンジン２に供給されるガスの質量流量は、あきらかにＤＰＦ７に供給されるガスの質量流量に等しい。最後に、こうして得られたＤＰＦ７に供給されるガスの質量流量から、ＤＰＦ７に供給されるガスの体積流量を算出する。この算出は上記式（Ｅ１）により行えばよい。 The mass flow rate of the entire gas supplied to the engine 2 is obtained by adding the mass flow rate of the intake air measured by the air flow meter 30 to the mass flow rate of the gas flowing through the low pressure EGR pipe 6 thus obtained. The mass flow rate of the gas supplied to the engine 2 thus obtained is clearly equal to the mass flow rate of the gas supplied to the DPF 7. Finally, the volume flow rate of the gas supplied to the DPF 7 is calculated from the mass flow rate of the gas supplied to the DPF 7 thus obtained. This calculation may be performed by the above formula (E1).

次に方法Ｄを説明する。方法Ｄでは、流量センサ６３によって直接、低圧ＥＧＲ管６を流れるガス流量を計測する。ガス流量は質量流量とすればよい。その後は上記方法Ｃと同様に、エアフロメータ３０で計測した吸気の質量流量を加算して、エンジン２に供給されるガス全体の質量流量を得て、その後、こうして得られたエンジン２に供給されるガスの質量流量、すなわちＤＰＦ７に流入するガスの質量流量から、上記式（Ｅ１）によってＤＰＦ７に流入するガスの体積流量を算出する。 Next, method D will be described. In the method D, the flow rate of the gas flowing through the low pressure EGR pipe 6 is directly measured by the flow rate sensor 63. The gas flow rate may be a mass flow rate. Thereafter, in the same manner as in the method C, the mass flow rate of the intake air measured by the air flow meter 30 is added to obtain the mass flow rate of the entire gas supplied to the engine 2, and then supplied to the engine 2 thus obtained. From the mass flow rate of the gas, that is, the mass flow rate of the gas flowing into the DPF 7, the volume flow rate of the gas flowing into the DPF 7 is calculated by the above formula (E1).

図１から容易に理解されるように、エンジン２に供給されるガスの質量流量は、新気の質量流量と低圧ＥＧＲ管３により還流される排気の質量流量との合計値である。上記方法ＡからＤにおける算出によって、エアフロメータ３０によって計測できる新気のみでなく、低圧ＥＧＲ管３により還流される排気も合計した、エンジン２に供給されるガスの質量流量が算出できる。 As can be easily understood from FIG. 1, the mass flow rate of the gas supplied to the engine 2 is the sum of the mass flow rate of fresh air and the mass flow rate of exhaust gas recirculated by the low-pressure EGR pipe 3. By calculating in the above methods A to D, it is possible to calculate the mass flow rate of the gas supplied to the engine 2 that includes not only the fresh air that can be measured by the air flow meter 30 but also the exhaust gas recirculated by the low pressure EGR pipe 3.

なお方法Ａ、Ｂ、Ｃを用いる場合は、図１において流量センサ６３を装備しなくともよい。同様に方法Ｂ、Ｃ、Ｄを用いる場合は、図１において温度センサ３２、圧力センサ３３を装備しなくともよい。方法Ａ、Ｂ、Ｄを用いる場合は、図１において差圧センサ６２を装備しなくともよい。 In the case of using the methods A, B, and C, the flow sensor 63 in FIG. Similarly, when the methods B, C, and D are used, the temperature sensor 32 and the pressure sensor 33 in FIG. When the methods A, B, and D are used, the differential pressure sensor 62 may not be provided in FIG.

図２に戻って、次にＳ２０でＥＣＵ９はＤＰＦ７におけるＰＭ堆積量を推定する。この推定では、例えば図６のように、ＤＰＦ７の前後差圧と、ＤＰＦ７に供給される排気の体積流量と、ＤＰＦ７におけるＰＭ堆積量との３つの量の関係を示すマップを予めメモリ９０に記憶しておいて、このマップと、Ｓ１０で取得した排気の体積流量と、ＤＰＦ７の前後差圧の計測値とから、ＰＭ堆積量の推定値を取得する。 Returning to FIG. 2, next, in S 20, the ECU 9 estimates the PM accumulation amount in the DPF 7. In this estimation, for example, as shown in FIG. 6, a map indicating the relationship among the three amounts of the differential pressure across the DPF 7, the volume flow rate of the exhaust gas supplied to the DPF 7, and the PM accumulation amount in the DPF 7 is stored in the memory 90 in advance. Then, the estimated value of the PM deposition amount is acquired from this map, the volume flow rate of the exhaust gas acquired in S10, and the measured value of the differential pressure across the DPF 7.

次にＳ４０でＥＣＵ９はＰＭ堆積量が所定値Ｍ１以上であるか否かを判定する。所定値Ｍ１は、ＰＭ堆積量がＭ１以上の数値ならばＤＰＦ７の再生が必要だと判断される数値である。ＰＭ堆積量がＭ１以上の場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）はＳ５０へ進み、Ｍ１未満の場合（Ｓ４０：ＮＯ）はＳ１０へ戻って上記手順を繰り返す。 Next, in S40, the ECU 9 determines whether or not the PM accumulation amount is equal to or greater than a predetermined value M1. The predetermined value M1 is a numerical value that determines that regeneration of the DPF 7 is necessary if the PM accumulation amount is a numerical value equal to or greater than M1. When the PM accumulation amount is M1 or more (S40: YES), the process proceeds to S50, and when it is less than M1 (S40: NO), the process returns to S10 and the above procedure is repeated.

Ｓ５０でＥＣＵ９は、ＤＰＦ７の再生開始を指令する。ＤＰＦ７の再生方法としては例えば、インジェクタ２１からメイン噴射後のタイミングで燃料を噴射するポスト噴射を実行する。これによりポスト噴射により筒内に噴射されて未燃のまま排気管４に排出された未燃燃料が、ＤＰＦ７に達して、ＤＰＦ７に担持された触媒の作用で昇温して、ＤＰＦ７に堆積したＰＭを燃焼させる。 In S50, the ECU 9 commands the start of regeneration of the DPF 7. As a regeneration method of the DPF 7, for example, post injection is performed in which fuel is injected from the injector 21 at a timing after the main injection. As a result, the unburned fuel injected into the cylinder by the post injection and discharged to the exhaust pipe 4 while remaining unburned reaches the DPF 7, is heated by the action of the catalyst carried on the DPF 7, and is deposited on the DPF 7. Burn PM.

次にＳ６０でＥＣＵ９は、ＰＭ堆積量が所定値Ｍ２以下であるか否かを判定する。所定値Ｍ２は、ＰＭ堆積量がＭ２以下ならば十分にＰＭは燃焼したのでＤＰＦ７の再生を終了してよいと判断される数値である。ＰＭ堆積量がＭ２以下の場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）はＳ７０へ進み、Ｍ２より大きい場合（Ｓ６０：ＮＯ）はＳ６０を繰り返す。Ｓ７０でＥＣＵ９は、ＤＰＦ７の再生終了を指令する。以上が実施例１である。 Next, in S60, the ECU 9 determines whether or not the PM accumulation amount is equal to or less than a predetermined value M2. The predetermined value M2 is a numerical value that determines that the regeneration of the DPF 7 may be terminated because the PM has sufficiently combusted if the PM accumulation amount is equal to or less than M2. If the PM deposition amount is less than or equal to M2 (S60: YES), the process proceeds to S70, and if greater than M2 (S60: NO), S60 is repeated. In S70, the ECU 9 commands the end of regeneration of the DPF 7. The above is the first embodiment.

次に実施例２を説明する。実施例２では、実施例１における図２を図３に変更する。それ以外は実施例１と同じでよい。以下で実施例１と異なる部分を説明する。 Next, Example 2 will be described. In the second embodiment, FIG. 2 in the first embodiment is changed to FIG. Otherwise, it may be the same as in the first embodiment. Hereinafter, parts different from the first embodiment will be described.

図２から図３への変更点は、Ｓ２５が追加されたことである。Ｓ２５ではＰＭ堆積量の推定値を補正する。Ｓ２５における補正は、補正前の推定値に補正係数を乗算することで行う。補正係数の例が図７に示されている。同図のとおり、補正係数の値は、低圧ＥＧＲ量（低圧ＥＧＲ管６によって還流される排気の流量）がゼロのときは１とし、低圧ＥＧＲ量が増加するほど補正係数の値も増加するとすればよい。実施例２においてＳ４０、Ｓ６０で用いられる推定値は、Ｓ２５で補正された推定値だとすればよい。 The change from FIG. 2 to FIG. 3 is that S25 is added. In S25, the estimated value of the PM accumulation amount is corrected. The correction in S25 is performed by multiplying the estimated value before correction by a correction coefficient. An example of the correction coefficient is shown in FIG. As shown in the figure, the correction coefficient value is 1 when the low pressure EGR amount (the flow rate of the exhaust gas recirculated by the low pressure EGR pipe 6) is zero, and the correction coefficient value increases as the low pressure EGR amount increases. That's fine. In the second embodiment, the estimated values used in S40 and S60 may be the estimated values corrected in S25.

一般にＤＰＦ７におけるＰＭ堆積量の推定値には、低圧ＥＧＲ還流量に起因する誤差の影響を受けるが、低圧ＥＧＲ量が多い場合には、この誤差の影響が大きくなる。ＰＭ堆積量が誤差により真値よりも小さく推定されると、ＤＰＦ７の再生の場合に過剰に堆積したＰＭが一気に燃焼して過昇温が発生する可能性がある。上記補正により、低圧ＥＧＲ量が多い場合には、推定量を意図的に増加側に補正するので、低圧ＥＧＲ量が多いことによる過昇温の発生が抑制できる。 In general, the estimated value of the PM accumulation amount in the DPF 7 is affected by an error caused by the low pressure EGR recirculation amount. However, when the low pressure EGR amount is large, the influence of this error becomes large. If the amount of accumulated PM is estimated to be smaller than the true value due to an error, the excessively accumulated PM may burn at a time when the DPF 7 is regenerated, and an excessive temperature rise may occur. With the above correction, when the low pressure EGR amount is large, the estimated amount is intentionally corrected to the increase side, so that it is possible to suppress the occurrence of overheating due to the large low pressure EGR amount.

次に実施例３を説明する。実施例３では、実施例１における図２を図４に変更する。それ以外は実施例１と同じでよい。以下で実施例１と異なる部分を説明する。 Next, Example 3 will be described. In the third embodiment, FIG. 2 in the first embodiment is changed to FIG. Otherwise, it may be the same as in the first embodiment. Hereinafter, parts different from the first embodiment will be described.

図２から図４への変更点は、Ｓ３０が追加されたことである。Ｓ３０では、低圧ＥＧＲ量が所定値より小さいか否かが判定される。図２では所定値をＧ１としている。低圧ＥＧＲ量が所定値Ｇ１より小さい場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）はＳ４０へ進み、所定値Ｇ１以上の場合（Ｓ３０：ＮＯ）はＳ１０へ戻って上記手順を繰り返す。 The change from FIG. 2 to FIG. 4 is that S30 is added. In S30, it is determined whether or not the low pressure EGR amount is smaller than a predetermined value. In FIG. 2, the predetermined value is G1. When the low pressure EGR amount is smaller than the predetermined value G1 (S30: YES), the process proceeds to S40, and when it is equal to or larger than the predetermined value G1 (S30: NO), the process returns to S10 and the above procedure is repeated.

すなわち実施例３では、低圧ＥＧＲ量が大きすぎると判断される場合にはＳ４０、Ｓ５０におけるＤＰＦ再生を開始するか否かの判定を行わないとする。これにより低圧ＥＧＲ量が大きくてＰＭ堆積量の推定値の誤差が大きい場合に、ＤＰＦ再生時期を誤る可能性を低減させる。所定値Ｇ１の値は、こうした目的を満たすように適切に定めればよい。 That is, in Example 3, when it is determined that the low pressure EGR amount is too large, it is not determined whether or not to start the DPF regeneration in S40 and S50. As a result, when the low-pressure EGR amount is large and the error in the estimated value of the PM accumulation amount is large, the possibility of erroneous DPF regeneration timing is reduced. The value of the predetermined value G1 may be appropriately determined so as to satisfy such a purpose.

次に実施例４を説明する。実施例４では、実施例３における図４を図５に変更する。それ以外は実施例３と同じでよい。以下で実施例３と異なる部分を説明する。 Next, Example 4 will be described. In the fourth embodiment, FIG. 4 in the third embodiment is changed to FIG. Other than that may be the same as in the third embodiment. Hereinafter, parts different from the third embodiment will be described.

図４から図５への変更点は、Ｓ３５が追加されたことである。Ｓ３５では、第２ＰＭ堆積量を用いて、ＤＰＦ７の再生開始の判定を行う。ここで第２ＰＭ堆積量とは、上記のようにＤＰＦ７の前後差圧を用いて推定されたＰＭ堆積量ではなく、エンジン２の運転条件に基づいて推定されたＰＭ堆積量を指す。 The change from FIG. 4 to FIG. 5 is that S35 is added. In S35, the start of regeneration of the DPF 7 is determined using the second PM accumulation amount. Here, the second PM accumulation amount is not the PM accumulation amount estimated using the differential pressure across the DPF 7 as described above, but the PM accumulation amount estimated based on the operating condition of the engine 2.

具体的には、エンジン２の運転条件、すなわちエンジン２の回転数と負荷相当量とから、エンジン２から排出されるＰＭ量への関数関係を示すマップを予め求めておいてメモリ９０に記憶しておく。そしてそのマップと実際のエンジン２の運転条件とから、エンジン２から排出されるＰＭ量（これはＤＰＦ７へのＰＭ堆積量と等しいとみなされる）を取得する。Ｓ３５では第２ＰＭ堆積量が所定値Ｍ１以上であれば（Ｓ３５：ＹＥＳ）Ｓ５０へ進み、所定値Ｍ１未満であれば（Ｓ３５：ＮＯ）Ｓ１０へ戻って上記手順を繰り返す。なお第２ＰＭ堆積量は、Ｓ３０が否定判断となった時点でのＳ２０によるＰＭ堆積量推定値を初期値として、それにマップと運転条件とから算出される推定値を積算して算出すればよい。 Specifically, a map showing a functional relationship to the PM amount discharged from the engine 2 from the operating conditions of the engine 2, that is, the engine speed and the load equivalent amount, is obtained in advance and stored in the memory 90. Keep it. Then, the PM amount discharged from the engine 2 (which is considered to be equal to the PM accumulation amount on the DPF 7) is acquired from the map and the actual operating conditions of the engine 2. In S35, if the second PM accumulation amount is not less than the predetermined value M1 (S35: YES), the process proceeds to S50, and if it is less than the predetermined value M1 (S35: NO), the process returns to S10 and the above procedure is repeated. The second PM accumulation amount may be calculated by integrating the estimated value calculated from the map and the operating condition with the PM accumulation amount estimated value in S20 at the time of negative determination in S30 as an initial value.

これにより実施例４では、低圧ＥＧＲ量が大きくてＰＭ堆積量の推定値の誤差が大きい場合には、運転条件から求めた推定値による判定に切り替えることにより、ＤＰＦ再生開始時期を誤る可能性を抑制する。 As a result, in Example 4, when the low pressure EGR amount is large and the error in the estimated value of the PM accumulation amount is large, switching to the determination based on the estimated value obtained from the operating conditions may cause a mistake in the DPF regeneration start timing. Suppress.

上記実施例でＳ１０の手順とＥＣＵ９とが算出手段を構成する。Ｓ２０の手順とＥＣＵ９とが推定手段を構成する。Ｓ２５の手順とＥＣＵ９とが補正手段を構成する。Ｓ４０の手順とＥＣＵ９とが判定手段を構成する。Ｓ３０の手順とＥＣＵ９とが停止手段を構成する。Ｓ３５の手順とＥＣＵ９が副推定手段を構成する。なお上記実施例では内燃機関としてディーゼルエンジンを用いたが、これはディーゼルエンジンでなくともよく、例えばリーンバーンガソリンエンジンでもよい。 In the above embodiment, the procedure of S10 and the ECU 9 constitute the calculation means. The procedure of S20 and the ECU 9 constitute the estimation means. The procedure of S25 and the ECU 9 constitute correction means. The procedure of S40 and the ECU 9 constitute the determining means. The procedure of S30 and the ECU 9 constitute stop means. The procedure of S35 and the ECU 9 constitute sub-estimating means. In the above embodiment, a diesel engine is used as the internal combustion engine. However, this may not be a diesel engine, for example, a lean burn gasoline engine.

１排気浄化装置
２ディーゼルエンジン（内燃機関）
３吸気管
４排気管（排気通路）
５ＥＧＲ管（還流通路）
７ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ、フィルタ）
８電子制御装置（ＥＣＵ）
２０インジェクタ
２１エンジン回転数センサ
３０エアフロメータ
３２、４０温度センサ
３３圧力センサ
４０排気温度センサ
６２、７０差圧センサ
６３流量センサ（計測手段） 1 Exhaust gas purification device 2 Diesel engine (internal combustion engine)
3 Intake pipe 4 Exhaust pipe (exhaust passage)
5 EGR pipe (reflux passage)
7 Diesel particulate filter (DPF, filter)
8 Electronic control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Injector 21 Engine speed sensor 30 Air flow meter 32, 40 Temperature sensor 33 Pressure sensor 40 Exhaust temperature sensor 62, 70 Differential pressure sensor 63 Flow rate sensor (measuring means)

Claims

内燃機関の排気通路に配置されて粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの下流から前記内燃機関の上流へ排気を還流する還流通路と、
前記フィルタに流入する排気流量を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記排気流量と、前記フィルタの上流側と下流側の圧力差である前後差圧とから、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する推定手段と、
を備え、
前記算出手段は、前記フィルタに流入する排気流量を、吸気量と前記還流通路を還流する排気還流量との加算値である全排気流量として算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter;
A recirculation passage for recirculating exhaust gas from downstream of the filter to upstream of the internal combustion engine;
Calculating means for calculating an exhaust flow rate flowing into the filter;
Estimating means for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter from the exhaust flow rate calculated by the calculating means and a front-rear differential pressure that is a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filter;
With
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the calculating means calculates an exhaust flow rate flowing into the filter as a total exhaust flow rate that is an addition value of an intake air amount and an exhaust gas recirculation amount that recirculates in the recirculation passage.

前記算出手段が算出する前記全排気流量は体積流量であり、前記算出手段は、前記内燃機関の位置で質量流量を取得し、その質量流量から前記フィルタの位置で前記体積流量を算出する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The total exhaust flow rate calculated by the calculation unit is a volume flow rate, and the calculation unit obtains a mass flow rate at a position of the internal combustion engine and calculates the volume flow rate at a position of the filter from the mass flow rate. 2. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to 1.

前記算出手段は、前記フィルタに流入する前記全排気流量を、前記内燃機関での燃料噴射量による増加分を含めて算出する請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the calculation means calculates the total exhaust flow rate flowing into the filter including an increase due to a fuel injection amount in the internal combustion engine.

前記算出手段は、前記全排気流量を、吸気側マニホールド圧力、吸気側マニホールド温度、前記内燃機関の回転数、吸気量のうち少なくとも１つを用いて算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 4. The calculation unit according to claim 1, wherein the calculation unit calculates the total exhaust flow rate using at least one of an intake side manifold pressure, an intake side manifold temperature, a rotational speed of the internal combustion engine, and an intake amount. 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to 1.

前記算出手段は、前記全排気流量を、前記内燃機関の回転数と負荷相当量とを用いて算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the calculation means calculates the total exhaust gas flow rate using a rotation speed and a load equivalent amount of the internal combustion engine.

前記算出手段は、前記全排気流量を、前記還流通路の温度と前記還流通路での圧力損失とを用いて算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the calculation means calculates the total exhaust gas flow rate using a temperature of the recirculation passage and a pressure loss in the recirculation passage.

前記還流通路を還流する排気還流量を計測する計測手段を備え、
前記算出手段は、前記全排気流量を、前記計測手段による計測値を用いて算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Measuring means for measuring the amount of exhaust gas recirculated through the recirculation passage;
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the calculation means calculates the total exhaust gas flow using a measurement value obtained by the measurement means.

前記排気還流量に基づいて、前記推定手段による推定量を補正する補正手段を備えた請求項１乃至７のいずれか１項に記載の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 7, further comprising correction means for correcting an estimated amount by the estimation means based on the exhaust gas recirculation amount.

前記補正手段は、前記排気還流量が大きい程、前記堆積量を増加側に補正する請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。 9. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the correction means corrects the accumulation amount to an increase side as the exhaust gas recirculation amount increases.

前記推定手段による堆積量の推定値に基づいて前記フィルタに堆積された粒子状物質を燃焼させる再生の要否を判定する判定手段と、
前記排気還流量が所定値以上の場合は、前記判定手段による前記フィルタの再生の要否の判定を停止する停止手段と、
を備えた請求項１乃至９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Determination means for determining whether or not regeneration is required to burn the particulate matter deposited on the filter based on the estimated value of the accumulation amount by the estimation means;
When the exhaust gas recirculation amount is equal to or greater than a predetermined value, stop means for stopping the determination of whether or not the filter needs to be regenerated by the determination means;
An exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, further comprising:

前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関の負荷相当量と、前記フィルタの温度とを用いて、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する副推定手段を備え、
前記判定手段は、前記排気還流量が所定値以上の場合は、前記副推定手段による推定値に基づいて前記フィルタの再生の要否を判定する請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Sub-estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the filter using the rotational speed of the internal combustion engine, the load equivalent amount of the internal combustion engine, and the temperature of the filter,
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 10, wherein when the exhaust gas recirculation amount is equal to or greater than a predetermined value, the determination unit determines whether or not the filter needs to be regenerated based on an estimated value by the sub-estimating unit.

前記判定手段は、前記停止手段が前記排気還流量が所定値以上であると判断した時点での前記推定手段による推定値を初期値として、前記副推定手段による推定値を積算することにより前記推定値を取得する請求項１１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The determining means integrates the estimated values by the sub-estimating means with the estimated value by the estimating means at the time when the stopping means determines that the exhaust gas recirculation amount is equal to or greater than a predetermined value as the initial value. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein a value is acquired.