[go: up one dir, main page]

JP2017025740A - Exhaust emission control device - Google Patents

Exhaust emission control device Download PDF

Info

Publication number
JP2017025740A
JP2017025740A JP2015143188A JP2015143188A JP2017025740A JP 2017025740 A JP2017025740 A JP 2017025740A JP 2015143188 A JP2015143188 A JP 2015143188A JP 2015143188 A JP2015143188 A JP 2015143188A JP 2017025740 A JP2017025740 A JP 2017025740A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
exhaust gas
sensor
particulate matter
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015143188A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6572651B2 (en
Inventor
正 内山
Tadashi Uchiyama
正 内山
直人 村澤
Naoto Murasawa
直人 村澤
哲史 塙
Tetsushi Hanawa
哲史 塙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP2015143188A priority Critical patent/JP6572651B2/en
Publication of JP2017025740A publication Critical patent/JP2017025740A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6572651B2 publication Critical patent/JP6572651B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable appropriate estimation of the amount of PMs accumulated on a DPF.SOLUTION: An exhaust emission control device includes: a PM sensor 60 capable of detecting the amount of PMs trapped; a differential pressure sensor 54 for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of a DPF 220; a pressure sensor 53 for detecting a pressure on the upstream side of the DPF 220; a temperature sensor 52 for detecting an exhaust gas temperature on the upstream side of the DPF 220; a path dependent exhaust gas amount estimating part 42 for estimating a first exhaust gas amount flowing into a bypass flow path 130 on the basis of the differential pressure, the pressure on the upstream side, and the exhaust gas temperature, detecting a total exhaust gas amount flowing from a DOC 210 to the downstream side, and calculating a second exhaust gas amount flowing into the DPF 220; and a DPF PM amount estimating part 44 for estimating the amount of PMs accumulated on the DPF 220 on the basis of the ratio between the first exhaust gas amount and the second exhaust gas amount, and the amount of PMs trapped by the PM sensor 60.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、排気系に設けられる粒子状物質(Particulate Matter:PM)を捕集するディーゼル・パティキュレイト・フィルタ(Diesel Particulate Filter:DPF)に堆積しているPM量を推定可能な排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device capable of estimating the amount of PM deposited in a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter: DPF) that collects particulate matter (PM) provided in an exhaust system. About.

ディーゼルエンジン等の排気系に設けられる排気浄化触媒として、排気中に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び、一酸化窒素(NO)を酸化する酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:DOC)、排気中に含まれるPMを捕集するDPF等が知られている。   As an exhaust purification catalyst provided in an exhaust system of a diesel engine or the like, an oxidation catalyst (Diesel Oxidation Catalyst: DOC) that oxidizes hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen monoxide (NO) contained in exhaust gas. ), DPFs and the like that collect PM contained in exhaust gas are known.

DPFに捕集されて堆積しているPMを除去してDPFの機能を再生する方法としては、DPFの上流に配置された酸化触媒で炭化水素を酸化させることにより、強制的にガス温度を上昇させてDPFに堆積しているPMを焼却する、所謂強制再生が知られている。   As a method of regenerating the function of the DPF by removing the PM collected and accumulated in the DPF, the gas temperature is forcibly increased by oxidizing hydrocarbons with an oxidation catalyst arranged upstream of the DPF. So-called forced regeneration, in which PM accumulated on the DPF is incinerated, is known.

強制再生の実行を開始するための基準としては、例えば、DPFに堆積しているPM量が所定の閾値を超えた場合等となっている。   The standard for starting execution of forced regeneration is, for example, when the amount of PM accumulated in the DPF exceeds a predetermined threshold.

DPFに捕集されて堆積しているPM量を推定する方法としては、例えば、DPFの入口側と出口側とを繋ぐバイパス流路に、堆積しているPM量に応じて静電容量を変化させるセンサ(PMセンサ)を配置し、センサに堆積しているPM量に基づいて、DPFのPM量を推定する方法や、DPFが配置されている主排気ラインから分岐された副排気ラインに容量の小さいDPF(副DPF)を配置し、副DPFの入口側と出口側の差圧に基づいて、DPFに堆積されたPM量を推定する方法等が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a method for estimating the amount of PM collected and accumulated in the DPF, for example, the capacitance is changed according to the amount of PM accumulated in the bypass flow path connecting the inlet side and the outlet side of the DPF. The sensor (PM sensor) to be disposed and the PM amount of the DPF is estimated based on the PM amount accumulated on the sensor, or the capacity of the sub exhaust line branched from the main exhaust line where the DPF is disposed A method of estimating the amount of PM deposited on the DPF based on the differential pressure between the inlet side and the outlet side of the sub DPF is known (see, for example, Patent Document 1). ).

特開2012−184768号公報JP 2012-184768 A

例えば、DPFの入口側と出口側とを繋ぐバイパス流路に、堆積しているPM量に応じて静電容量を変化させるセンサを配置し、センサに堆積しているPM量に基づいて、DPFのPM量を推定する方法においては、例えば、センサ側に流れる排ガス量と、DPF側に流れる排ガス量との比率が一定であるとの前提でDPFに堆積されているPM量が推定されていた。   For example, a sensor that changes the capacitance according to the amount of accumulated PM is disposed in a bypass flow path that connects the inlet side and the outlet side of the DPF, and the DPF is based on the amount of PM accumulated on the sensor. In the method for estimating the amount of PM, for example, the amount of PM deposited in the DPF was estimated on the assumption that the ratio of the amount of exhaust gas flowing to the sensor side and the amount of exhaust gas flowing to the DPF side is constant. .

例えば、DPFやセンサにPMが堆積すると、センサ側と、DPF側とに流れる排ガス量の比率が変化するので、センサ側と、DPF側とに流れる排ガス量の比率が一定であるとの前提で推定されるPM量は、実際のPM量とずれてしまう。   For example, when PM accumulates on the DPF or sensor, the ratio of the amount of exhaust gas flowing between the sensor side and the DPF side changes, so the ratio of the amount of exhaust gas flowing between the sensor side and the DPF side is assumed to be constant. The estimated PM amount deviates from the actual PM amount.

例えば、推定されたPM量に基づいて強制再生を実行するようにしている場合においては、推定されたPM量が実際のPM量とずれてしまっていると、強制再生がまだ必要のない時点に強制再生が行われてしまったり、或いは、強制再生が必要な時点に強制再生が行われなかったりする事態が発生する可能性がある。   For example, in the case where forced regeneration is executed based on the estimated PM amount, if the estimated PM amount has deviated from the actual PM amount, the forced regeneration is not yet required. There is a possibility that the forced regeneration is performed or the forced regeneration is not performed when the forced regeneration is necessary.

本発明は、DPFに堆積しているPM量を適切に推定することのできる技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique capable of appropriately estimating the amount of PM accumulated in a DPF.

上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係る排気浄化装置は、排気中の炭化水素を酸化可能な酸化触媒と、酸化触媒の排気下流側に設けられて排気中の粒子状物質を捕集可能なフィルタと、酸化触媒に炭化水素を供給して前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能な強制再生手段とを備える排気浄化装置であって、フィルタの排気上流側と、排気下流側とを結ぶバイパス流路と、バイパス流路に配置され、バイパス流路を流れる排気中の粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質量を検出可能な粒子状物質センサと、フィルタの排気上流側と排気下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、フィルタの排気上流側の圧力を検出する圧力検出手段と、フィルタの排気上流側を流れる排気の温度を検出する排気温度検出手段と、酸化触媒から排気下流側に流れる総排ガス量を検出する総排ガス量検出手段と、差圧と、排気上流側の圧力と、排気の温度と、に基づいて、バイパス流路に流入する第1排ガス量を推定するセンサ側排ガス量推定手段と、総排ガス量から第1排ガス量を減算することにより、フィルタに流入する第2排ガス量を推定するフィルタ側排ガス推定手段と、第1排ガス量と第2排ガス量との比率と、粒子状物質センサに捕集された粒子状物質量とに基づいて、フィルタに堆積している粒子状物質量を推定するフィルタ側粒子状物質量推定手段と、を有する。   In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to one aspect of the present invention includes an oxidation catalyst capable of oxidizing hydrocarbons in exhaust gas, and particulate matter in exhaust gas provided on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst. An exhaust emission control device comprising: a filter capable of collecting; and a forced regeneration means capable of performing forced regeneration by supplying hydrocarbons to an oxidation catalyst and burning and removing particulate matter deposited on the filter. A bypass channel that connects the upstream side and the downstream side of the exhaust gas, and particles that are arranged in the bypass channel and that can collect particulate matter in the exhaust gas flowing through the bypass channel and detect the amount of collected particulate matter A particulate matter sensor, a differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the filter, a pressure detecting means for detecting a pressure on the exhaust upstream side of the filter, and an exhaust gas flowing through the exhaust upstream side of the filter Detecting the temperature of the exhaust Based on the degree of pressure detection means, the total exhaust gas amount detection means for detecting the total exhaust gas amount flowing from the oxidation catalyst to the exhaust downstream side, the differential pressure, the pressure on the upstream side of the exhaust gas, and the temperature of the exhaust gas. Sensor-side exhaust gas amount estimating means for estimating the first exhaust gas amount flowing in; filter-side exhaust gas estimating means for estimating the second exhaust gas amount flowing into the filter by subtracting the first exhaust gas amount from the total exhaust gas amount; The amount of particulate matter on the filter side for estimating the amount of particulate matter accumulated on the filter based on the ratio of the amount of exhaust gas 1 and the amount of second exhaust gas and the amount of particulate matter collected by the particulate matter sensor And estimating means.

上記排気浄化装置において、粒子状物質センサにより検出されたる粒子状物質量に基づいて、所定の時点からの粒子状物質センサに堆積している粒子状物質の増加量を検出するセンサ側増加量検出手段をさらに備え、フィルタ側粒子状物質量推定手段は、第1排ガス量と第2排ガス量との比率と、粒子状物質センサにおける粒子状物質の増加量とに基づいて、フィルタに堆積している粒子状物質の所定の時点からの増加量を特定し、所定の時点におけるフィルタに堆積している粒子状物質量に、特定したフィルタに堆積している粒子状物質の所定の時点からの増加量を加算することにより、現時点の前記フィルタに堆積している粒子状物質量を推定するようにしてもよい。   In the exhaust emission control device, the sensor side increase amount detection that detects the increase amount of the particulate matter deposited on the particulate matter sensor from a predetermined time point based on the particulate matter amount detected by the particulate matter sensor. The filter-side particulate matter amount estimation means is deposited on the filter based on the ratio between the first exhaust gas amount and the second exhaust gas amount and the increase amount of the particulate matter in the particulate matter sensor. The amount of particulate matter that has accumulated from a certain point in time is identified, and the amount of particulate matter that has accumulated on the filter at a certain point in time is increased from the certain point in time. You may make it estimate the amount of particulate matter currently accumulated in the said filter by adding quantity.

また、上記排気浄化装置において、センサ側排ガス量推定手段は、ダルシー・ワイズバッハの圧損式が示す関係に基づいて、第1排ガス量を推定するようにしてもよい。   In the exhaust purification apparatus, the sensor-side exhaust gas amount estimation means may estimate the first exhaust gas amount based on a relationship indicated by a Darcy-Weissbach pressure loss equation.

また、上記排気浄化装置において、フィルタ側粒子状物質量推定手段により推定されたフィルタに堆積している粒子状物質量が所定の第1閾値を超えた場合に、強制再生手段により強制再生を実行させるフィルタ再生制御手段をさらに備えるようにしてもよい。   Further, in the exhaust purification device, forced regeneration is executed by the forced regeneration means when the particulate matter amount deposited on the filter estimated by the filter side particulate matter amount estimation means exceeds a predetermined first threshold value. Further, a filter regeneration control unit may be provided.

また、上記排気浄化装置において、粒子状物質センサに堆積している粒子状物質量が所定の第2閾値を超えた場合に、粒子状物質センサのフィルタ部材を再生させるセンサ再生制御手段をさらに有するようにしてもよい。   The exhaust emission control device further includes sensor regeneration control means for regenerating the filter member of the particulate matter sensor when the amount of particulate matter deposited on the particulate matter sensor exceeds a predetermined second threshold value. You may do it.

本発明によれば、DPFに堆積しているPM量を適切に推定することができる。   According to the present invention, it is possible to appropriately estimate the amount of PM accumulated in the DPF.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された車両のエンジンの排気系を示す模式的な構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an exhaust system of a vehicle engine to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. (A)は、本発明の一実施形態に係るPMセンサの模式的な斜視図であり、(B)は、本発明の一実施形態に係るPMセンサの模式的な分解斜視図である。(A) is a typical perspective view of PM sensor concerning one embodiment of the present invention, and (B) is a typical exploded perspective view of PM sensor concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を構成する電子制御ユニット及び関連する構成要素を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electronic control unit and related components constituting an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるDPF側堆積PM量推定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the DPF side accumulation PM amount estimation processing in the exhaust gas purification apparatus according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるDPFの強制再生、及びPMセンサの強制再生のタイミングを説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the timing of forced regeneration of DPF and forced regeneration of PM sensor in the exhaust emission control device concerning one embodiment of the present invention.

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る車両を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された車両のエンジンの排気系を示す模式的な構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust system of an engine of a vehicle to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied.

車両におけるディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)100の排気管110内には、排気上流側から順に酸化触媒210、DPF220が設けられている。   In an exhaust pipe 110 of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 100 in a vehicle, an oxidation catalyst 210 and a DPF 220 are provided in order from the exhaust upstream side.

酸化触媒210は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒210は、後述する排気管内噴射装置120又はポスト噴射によって炭化水素(HC)が供給されると、これを酸化して排ガス温度を上昇させる。   The oxidation catalyst 210 is formed, for example, by supporting a catalyst component on the surface of a ceramic carrier such as a cordierite honeycomb structure. When hydrocarbon (HC) is supplied to the oxidation catalyst 210 by an exhaust pipe injection device 120 described later or post-injection, the oxidation catalyst 210 oxidizes this to raise the exhaust gas temperature.

DPF220は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。DPF220は、排気中のPMを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、堆積しているPM量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆる強制再生が実行される。強制再生は、排気管内噴射装置120又はポスト噴射により酸化触媒210に未燃燃料(HC)を供給し、DPF220に流入する排気温度をPM燃焼温度(例えば、約600℃)まで昇温することで行われる。また、DPF220は、上流側の酸化触媒210で酸化されずにスリップした未燃焼のHCを酸化する能力を有している。   The DPF 220 is formed, for example, by arranging a large number of cells partitioned by porous partition walls along the flow direction of exhaust gas and alternately plugging the upstream side and the downstream side of these cells. The DPF 220 collects PM in the exhaust gas in the pores and surfaces of the partition walls, and when the amount of accumulated PM reaches a predetermined amount, so-called forced regeneration is performed to remove the PM. In forced regeneration, unburned fuel (HC) is supplied to the oxidation catalyst 210 by the exhaust pipe injection device 120 or post injection, and the exhaust temperature flowing into the DPF 220 is raised to the PM combustion temperature (for example, about 600 ° C.). Done. Further, the DPF 220 has an ability to oxidize unburned HC slipped without being oxidized by the upstream side oxidation catalyst 210.

また、排気管110の酸化触媒210とDPF220との間と、DPF220の排気下流との間には、バイパス流路130が形成されている。バイパス流路130には、バイパス流路130を流れる排ガス中のPMを捕集し、捕集して堆積したPM量に応じたセンサ値(静電容量)を出力するPMセンサ60が配置されている。PMセンサ60の詳細については後述する。   Further, a bypass passage 130 is formed between the oxidation catalyst 210 and the DPF 220 in the exhaust pipe 110 and between the exhaust downstream of the DPF 220. The bypass flow path 130 is provided with a PM sensor 60 that collects PM in the exhaust gas flowing through the bypass flow path 130 and outputs a sensor value (capacitance) corresponding to the amount of PM collected and accumulated. Yes. Details of the PM sensor 60 will be described later.

排気管110の酸化触媒210の排気上流には、排気管内噴射装置120が設けられている。排気管内噴射装置120は、強制再生手段の一例であって、電子制御ユニット(以下、ECU)40から出力される指示信号に応じて、排気管110内に未燃燃料(主にHC)を噴射することにより、DPF220の強制再生を行う。なお、強制再生にエンジン100の多段噴射によるポスト噴射を用いる場合は、この排気管内噴射装置120を省略してもよい。   An exhaust pipe injection device 120 is provided upstream of the oxidation catalyst 210 in the exhaust pipe 110. The exhaust pipe injection device 120 is an example of forced regeneration means, and injects unburned fuel (mainly HC) into the exhaust pipe 110 in response to an instruction signal output from an electronic control unit (hereinafter, ECU) 40. By doing so, the forced regeneration of the DPF 220 is performed. When post injection by multistage injection of engine 100 is used for forced regeneration, this exhaust pipe injection device 120 may be omitted.

また、排気管110内の酸化触媒210の排気上流側には、酸化触媒入口温度センサ51が設けられ、酸化触媒210とDPF220との間には、DPF入口温度センサ52と圧力センサ53とが設けられている。さらに、DPF220の前後には、差圧センサ54が設けられている。   An oxidation catalyst inlet temperature sensor 51 is provided upstream of the oxidation catalyst 210 in the exhaust pipe 110, and a DPF inlet temperature sensor 52 and a pressure sensor 53 are provided between the oxidation catalyst 210 and the DPF 220. It has been. Further, a differential pressure sensor 54 is provided before and after the DPF 220.

酸化触媒入口温度センサ51は、酸化触媒210に流入する排気上流側の排気温度を検出する。DPF入口温度センサ52は、排気温度検出手段の一例であって、酸化触媒210から流出した排ガス(DPF220の排気上流側の排ガス)の温度(排気温度)を検出する。圧力センサ53は、圧力検出手段の一例であり、酸化触媒210から流出した排ガス(DPF220の排気上流側の排ガス)の圧力を検出する。差圧センサ54は、DPF220の排気上流側の排ガス圧力と排気下流側の排ガス圧力との差圧(ΔP)を検出する。   The oxidation catalyst inlet temperature sensor 51 detects the exhaust gas temperature upstream of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 210. The DPF inlet temperature sensor 52 is an example of an exhaust gas temperature detection unit, and detects the temperature (exhaust gas temperature) of the exhaust gas (exhaust gas upstream of the DPF 220) flowing out from the oxidation catalyst 210. The pressure sensor 53 is an example of a pressure detection unit, and detects the pressure of exhaust gas flowing out from the oxidation catalyst 210 (exhaust gas upstream of the DPF 220). The differential pressure sensor 54 detects a differential pressure (ΔP) between the exhaust gas pressure on the exhaust upstream side of the DPF 220 and the exhaust gas pressure on the exhaust downstream side.

また、車両には、MAFセンサ55と、アクセル開度センサ56とが設けられている。MAFセンサ55は、エンジン100に吸入される空気量(MAF)を検出する。アクセル開度センサ56は、車両の運転者によるアクセル開度を検出する。アクセル開度は、エンジン100における燃料噴射量Qに対応する。   Further, the vehicle is provided with a MAF sensor 55 and an accelerator opening sensor 56. MAF sensor 55 detects the amount of air (MAF) taken into engine 100. The accelerator opening sensor 56 detects the accelerator opening by the driver of the vehicle. The accelerator opening corresponds to the fuel injection amount Q in the engine 100.

上記した各種センサ51〜56の検出値は、電気的に接続されたECU40に出力される。   The detection values of the various sensors 51 to 56 are output to the electrically connected ECU 40.

ECU40は、エンジン100や、排気管内噴射装置120等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。   The ECU 40 controls the engine 100, the exhaust pipe injection device 120, and the like, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like.

図2(A)は、本発明の一実施形態に係るPMセンサの模式的な斜視図であり、図2(B)は、本発明の一実施形態に係るPMセンサの模式的な分解斜視図である。   FIG. 2A is a schematic perspective view of a PM sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic exploded perspective view of the PM sensor according to an embodiment of the present invention. It is.

PMセンサ60は、複数のフィルタ層(フィルタ部材)61と、複数枚の第1及び第2電極板62,63と、導電線64,65とを備えている。   The PM sensor 60 includes a plurality of filter layers (filter members) 61, a plurality of first and second electrode plates 62 and 63, and conductive wires 64 and 65.

フィルタ層61は、例えば、多孔質セラミックス等の隔壁で区画されて排気流路をなす複数のセルの上流側と下流側とを交互に目封止し、これらセルを一方向に並列に配置した直方体状に形成されている。排ガス中に含まれるPMは、図2(B)中に破線矢印で示すように、排ガスが下流側を目封止されたセルC11から上流側を目封止されたセルC12に流れ込むことで、セルC11の隔壁表面や細孔に捕集されて堆積する。なお、以下の説明では、セル流路方向をPMセンサ60の長さ方向(図2(A)中の矢印L)とし、セル流路方向と直交する方向を各PMセンサ60の幅方向(図2(A)中の矢印W)とする。   The filter layer 61 is, for example, plugged alternately upstream and downstream of a plurality of cells that are partitioned by partition walls such as porous ceramics to form an exhaust passage, and these cells are arranged in parallel in one direction. It is formed in a rectangular parallelepiped shape. The PM contained in the exhaust gas flows into the cell C12 whose upstream side is plugged from the cell C11 whose downstream side is plugged, as indicated by a broken line arrow in FIG. It is collected and deposited on the partition wall surface and pores of the cell C11. In the following description, the cell flow path direction is the length direction of the PM sensor 60 (arrow L in FIG. 2A), and the direction orthogonal to the cell flow path direction is the width direction of each PM sensor 60 (FIG. 2 (A) arrow W).

第1及び第2電極板62,63は、例えば、平板状の導電性部材であって、その長さ方向L及び幅方向Wの外形寸法をフィルタ層61と略同一に形成されている。これら第1及び第2電極板62,63は、フィルタ層61を挟んで交互に積層されると共に、導電線64,65を介してECU40に内蔵された図示しない静電容量検出回路にそれぞれ接続されている。   The first and second electrode plates 62 and 63 are, for example, plate-like conductive members, and are formed so that the outer dimensions in the length direction L and the width direction W are substantially the same as those of the filter layer 61. The first and second electrode plates 62 and 63 are alternately stacked with the filter layer 61 interposed therebetween, and are connected to a capacitance detection circuit (not shown) built in the ECU 40 via the conductive lines 64 and 65, respectively. ing.

すなわち、第1電極板62と第2電極板63とを対向配置し、これら電極板62,63間にフィルタ層61を挟持させたことで、セルC11全体がコンデンサを形成するようになっている。このように、PMセンサ60では、平板状の電極板62,63によりセルC11全体をコンデンサにしたことで、電極表面積を効果的に確保することが可能となり、検出可能な静電容量絶対値を高めることが可能になる。また、電極間距離がセルピッチとなり均一化されることで、初期静電容量のバラツキを効果的に抑制することができる。   That is, the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63 are arranged to face each other, and the filter layer 61 is sandwiched between the electrode plates 62 and 63, whereby the entire cell C11 forms a capacitor. . Thus, in the PM sensor 60, the entire cell C11 is made a capacitor by the flat electrode plates 62 and 63, so that the electrode surface area can be effectively secured, and the detectable capacitance absolute value can be obtained. It becomes possible to increase. In addition, since the interelectrode distance becomes the cell pitch and is made uniform, variations in the initial capacitance can be effectively suppressed.

なお、PMセンサ60のセルC11に堆積したPMを燃焼除去する場合、すなわち、PMセンサ60を強制再生する場合には、電極板62,63に電圧を直接印加するか、あるいは、フィルタ層61と電極板62,63との間に図示しないヒータ基板等を介設しておき、そのヒータ基板等に電力を加える。   When PM accumulated in the cell C11 of the PM sensor 60 is removed by combustion, that is, when the PM sensor 60 is forcibly regenerated, a voltage is directly applied to the electrode plates 62 and 63, or the filter layer 61 and A heater substrate (not shown) is interposed between the electrode plates 62 and 63, and electric power is applied to the heater substrate and the like.

図3は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を構成する電子制御ユニット及び関連する構成要素を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing an electronic control unit and related components constituting the exhaust gas purification apparatus according to one embodiment of the present invention.

ECU40は、流動抵抗係数マップ41と、総排ガス量検出手段、センサ側排ガス量推定手段、及びフィルタ側排ガス量推定手段の一例である経路別排ガス量推定部42と、センサ側増加量検出手段の一例としてのセンサPM量推定部43と、フィルタ側粒子状物質量推定手段の一例としてのDPFPM量推定部44と、フィルタ再生制御手段及びセンサ再生制御手段の一例としてのフィルタ再生制御部45と、を一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるECU40に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。   The ECU 40 includes a flow resistance coefficient map 41, a total exhaust gas amount detection unit, a sensor side exhaust gas amount estimation unit, a path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 as an example of a filter side exhaust gas amount estimation unit, and a sensor side increase amount detection unit. Sensor PM amount estimation unit 43 as an example, DPFPM amount estimation unit 44 as an example of filter-side particulate matter amount estimation means, filter regeneration control unit 45 as an example of filter regeneration control means and sensor regeneration control means, As a part of functional elements. Each of these functional elements will be described as being included in the ECU 40 which is an integral hardware, but any one of them can be provided in separate hardware.

経路別排ガス量推定部42は、式(1)に示すダルシー・ワイズバッハの圧損式の関係から導かれた式(2)を用いて、バイパス流路130に流入する排ガス量m[g/s]を推定する。ここで、バイパス流路130に流入する排ガス量mは、第1排ガス量に相当する。 The path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 uses the equation (2) derived from the Darcy-Weissbach pressure loss equation shown in equation (1) to determine the amount of exhaust gas m 1 [g / s] is estimated. Here, the exhaust gas amount m 1 flowing into the bypass passage 130 corresponds to the first exhaust gas amount.

ΔP=α・ρ・v/2 ・・・(1)
=S{2P・ΔP/(R’・T・α)}1/2 ・・・(2)
なお、ΔP[kPa]は、差圧センサ54により検出された差圧である。αは流動抵抗係数であり、流動抵抗係数マップ41を参照することにより得られる。ρ[kg/m]は、排ガス密度である。v[m/s]は、排ガスの流速である。S[m]は、PMセンサ60の排ガスが流れる部分の断面積であり、その値は、経路別排ガス量推定部42に予め記憶されている。P[kPa]は、DPF220の上流の排ガスの圧力であり、圧力センサ53により検出される圧力である。R’は、排ガスの気体定数(例えば、気体1kgあたりの値)であり、その値は、経路別排ガス量推定部42に予め記憶されている。Tは、DPF220の上流における排ガスの温度であり、DPF入口温度センサ52で検出される温度である。
ΔP = α · ρ · v 2 /2 ··· (1)
m 1 = S {2P · ΔP / (R ′ · T · α)} 1/2 (2)
Note that ΔP [kPa] is a differential pressure detected by the differential pressure sensor 54. α is a flow resistance coefficient, which is obtained by referring to the flow resistance coefficient map 41. ρ [kg / m 3 ] is the exhaust gas density. v [m / s] is the flow rate of the exhaust gas. S [m 2 ] is a cross-sectional area of the portion where the exhaust gas of the PM sensor 60 flows, and the value is stored in advance in the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42. P [kPa] is the pressure of the exhaust gas upstream of the DPF 220 and is the pressure detected by the pressure sensor 53. R ′ is a gas constant of exhaust gas (for example, a value per kg of gas), and the value is stored in advance in the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42. T is the temperature of the exhaust gas upstream of the DPF 220 and is the temperature detected by the DPF inlet temperature sensor 52.

ここで、式(1)に示すダルシー・ワイズバッファの圧損式から式(2)を導く過程について説明する。   Here, the process of deriving equation (2) from the Darcy wise buffer pressure loss equation shown in equation (1) will be described.

排ガス密度ρは、PMセンサ60を通る排ガス体積流量V[m/s]を用いて、以下の式(3)に示すように表される。 The exhaust gas density ρ is expressed as shown in the following formula (3) using the exhaust gas volume flow rate V [m 3 / s] passing through the PM sensor 60.

ρ=m/V ・・・(3)
また、排ガスの流速vは、PMセンサ60の断面積Sを用いて、以下の式(4)に示すように表される。
ρ = m 1 / V (3)
Further, the flow velocity v of the exhaust gas is expressed by the following equation (4) using the cross-sectional area S of the PM sensor 60.

v=V/S ・・・(4)
式(1)のρ、vに対して、式(3)、(4)を代入すると、以下の式(5)に示すようになる。
v = V / S (4)
When Expressions (3) and (4) are substituted for ρ and v in Expression (1), the following Expression (5) is obtained.

ΔP=1/2・α・m・V/S ・・・(5)
排ガス体積流量Vは、気体の状態方程式により、DPF220の上流の排ガス圧力P、排ガス温度Tを用いて、以下の式(6)に示すように表わされる。
ΔP = 1/2 · α · m 1 · V / S 2 (5)
The exhaust gas volume flow rate V is expressed as shown in the following formula (6) by using the exhaust gas pressure P and the exhaust gas temperature T upstream of the DPF 220 by the gas state equation.

V=m・R’・T/P ・・・(6)
この式(6)を式(5)に代入し、mについて解くと、上記した式(2)が導出できる。
V = m 1 · R ′ · T / P (6)
By substituting this equation (6) into equation (5) and solving for m 1 , the above equation (2) can be derived.

なお、経路別排ガス量推定部42は、排ガス量mを推定する式(2)に示す流動抵抗係数αについては、センサPM量推定部43から通知される蓄積PM量に基づいて、流動抵抗係数マップ41を参照することにより、取得している。 The path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 uses the flow resistance based on the accumulated PM amount notified from the sensor PM amount estimation unit 43 for the flow resistance coefficient α shown in Equation (2) for estimating the exhaust gas amount m 1. This is obtained by referring to the coefficient map 41.

また、経路別排ガス量推定部42は、DPF220と、PMセンサ60とから流出した排ガスの合計、すなわち、総排ガス量mを推定する。ここで、総排ガス量mは、酸化触媒210から流出した排ガス量mと同量である。排ガス量mは、式(7)により算出される。 Further, the path-specific exhaust gas amount estimating section 42, a DPF220, total exhaust gas flowing out of the PM sensor 60., i.e., estimates the total amount of exhaust gas m 3. Here, the total exhaust gas amount m 3 is the same as the exhaust gas amount m 0 flowing out of the oxidation catalyst 210. The exhaust gas amount m 3 is calculated by the equation (7).

=MAF+Q ・・・(7)
ここで、MAFは、MAFセンサ55により検出される検出値であり、Qは、アクセル開度センサ56により検出される燃料噴射量である。
m 3 = MAF + Q (7)
Here, MAF is a detection value detected by the MAF sensor 55, and Q is a fuel injection amount detected by the accelerator opening sensor 56.

また、経路別排ガス量推定部42は、式(8)により、DPF220に流入した排ガス量m(第2排ガス量)を算出する。 Further, the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 calculates the exhaust gas amount m 2 (second exhaust gas amount) flowing into the DPF 220 by the equation (8).

=m−m ・・・(8)
経路別排ガス量推定部42は、算出したPMセンサ60に流入した排ガス量mと、DPF220に流入した排ガス量mとをDPFPM量推定部44に通知する。
m 2 = m 3 −m 1 (8)
The path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 notifies the DPFPM amount estimation unit 44 of the calculated exhaust gas amount m 1 flowing into the PM sensor 60 and the exhaust gas amount m 2 flowing into the DPF 220.

流動抵抗係数マップ41は、PMセンサ60における流動抵抗係数αと、PMセンサ60に堆積しているPM量(センサ側堆積PM量)との対応関係を示すマップである。このマップによると、PMセンサ60のセンサ側堆積PM量から、その際のPMセンサ60における流動抵抗係数αを特定することができる。流動抵抗係数αは、センサ側堆積PM量が増加すると、増加する傾向がある。   The flow resistance coefficient map 41 is a map showing a correspondence relationship between the flow resistance coefficient α in the PM sensor 60 and the amount of PM accumulated on the PM sensor 60 (sensor-side accumulated PM amount). According to this map, the flow resistance coefficient α in the PM sensor 60 at that time can be specified from the sensor side accumulated PM amount of the PM sensor 60. The flow resistance coefficient α tends to increase as the sensor-side accumulated PM amount increases.

流動抵抗係数αと、センサ側堆積PM量との対応関係は、例えば、PMセンサ60を用いて実験を行うことにより把握することができる。より具体的には、例えば、PMセンサ60のセンサ側堆積PM量を複数変えた場合のそれぞれにおいてガスを流して各種データを測定しておき、式(1)を変形した、以下の式(9)を用いることにより、それぞれに対応する流動抵抗係数αを算出することができる。   The correspondence relationship between the flow resistance coefficient α and the sensor-side accumulated PM amount can be grasped by conducting an experiment using the PM sensor 60, for example. More specifically, for example, in the case where a plurality of sensor-side accumulated PM amounts of the PM sensor 60 are changed, various data are measured by flowing gas, and the following formula (9) modified from formula (1): ) Can be used to calculate the corresponding flow resistance coefficient α.

α=2・ΔP/ρ・v2 ・・・(9)
ここで、ΔP[N/m]は、PMセンサ60の上流と下流との差圧であり、ρ[kg/m]は、ガス密度であり、v[m/s]は、ガス流速である。なお、ρは、実験におけるガス温度を計測しておくことにより、使用するガスの特性から把握でき、流速vは、実験におけるガス流量を測定しておき、PMセンサ60のガス流路の断面積Sで除算することにより把握できる。
α = 2 · ΔP / ρ · v2 (9)
Here, ΔP [N / m 2 ] is the differential pressure between the upstream and downstream of the PM sensor 60, ρ [kg / m 3 ] is the gas density, and v [m / s] is the gas flow velocity. It is. Note that ρ can be grasped from the characteristics of the gas used by measuring the gas temperature in the experiment, and the flow velocity v is obtained by measuring the gas flow rate in the experiment, and the sectional area of the gas flow path of the PM sensor 60. This can be determined by dividing by S.

センサPM量推定部43は、図示しない静電容量検出回路により検出されるPMセンサ60の静電容量に基づいて、PMセンサ60に堆積しているPM量(センサ側堆積PM量)を推定し、センサ側堆積PM量を経路別排ガス量推定部42とフィルタ再生制御部45とに通知する。ここで、センサ側堆積PM量は、初期状態(又は強制再生直後の状態)の静電容量との静電容量の差に対して所定の関係(例えば、比例関係)があるので、初期状態(又は強制再生直後の状態)の静電容量との静電容量の差を特定することにより、推定することができる。   The sensor PM amount estimation unit 43 estimates the amount of PM accumulated on the PM sensor 60 (sensor-side accumulated PM amount) based on the capacitance of the PM sensor 60 detected by a capacitance detection circuit (not shown). The sensor-side accumulated PM amount is notified to the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 and the filter regeneration control unit 45. Here, the sensor-side accumulated PM amount has a predetermined relationship (for example, a proportional relationship) with respect to the difference in capacitance from the capacitance in the initial state (or the state immediately after the forced regeneration). Alternatively, it can be estimated by specifying the difference in capacitance from the capacitance in the state immediately after forced regeneration).

また、センサPM量推定部43は、直前の推定時(処理タイミング)におけるセンサ側堆積PM量と、今回の推定時におけるセンサ側堆積PM量との差分、すなわち、直前の推定時から今回の推定時までに増加したPM量(センサ側増加PM量)を逐次(たとえば、所定の時間おきに)特定し、センサ側増加PM量をDPFPM量推定部44に通知する。なお、フィルタ再生制御部45からPMセンサ60が強制再生された旨の通知を受けた場合には、センサPM量推定部43は、直前の推定時におけるセンサ側堆積PM量を0に設定し、次の処理タイミングにおいては、0との差分をセンサ側増加PM量として特定する。   Further, the sensor PM amount estimating unit 43 calculates the difference between the sensor-side accumulated PM amount at the previous estimation (processing timing) and the sensor-side accumulated PM amount at the current estimation, that is, the current estimation from the previous estimation. The PM amount increased by the time (sensor-side increased PM amount) is specified sequentially (for example, every predetermined time), and the sensor-side increased PM amount is notified to the DPFPM amount estimating unit 44. When the notification that the PM sensor 60 has been forcibly regenerated is received from the filter regeneration control unit 45, the sensor PM amount estimation unit 43 sets the sensor-side accumulated PM amount at the time of the previous estimation to 0, At the next processing timing, the difference from 0 is specified as the sensor-side increased PM amount.

DPFPM量推定部44は、センサPM量推定部43から通知されるセンサ側増加PM量と、経路別排ガス量推定部42から通知される排ガス量m,mとに基づいて、直前の推定時からのDPF220における増加PM量(DPF側増加PM量)を推定する。本実施形態では、DPFPM量推定量44は、センサ側増加PM量に対して、DPF220とPMセンサ60とに流れる排ガス量の比率(m/m)を乗算することにより、DPF側増加PM量を算出する。 The DPFPM amount estimation unit 44 estimates immediately before based on the sensor-side increased PM amount notified from the sensor PM amount estimation unit 43 and the exhaust gas amounts m 1 and m 2 notified from the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42. The amount of PM increase in the DPF 220 from the time (DPF side increase PM amount) is estimated. In the present embodiment, the estimated DPFPM amount 44 is obtained by multiplying the sensor-side increased PM amount by the ratio (m 2 / m 1 ) of the amount of exhaust gas flowing between the DPF 220 and the PM sensor 60, thereby increasing the DPF-side increased PM. Calculate the amount.

次いで、DPFPM量推定部44は、自身が記憶している、直前の推定時のDPF側堆積PM量に、推定したDPF側増加PM量をすることにより、その時点(現時点)におけるDPF推定PM量に更新し、更新後のDPF推定PM量をフィルタ再生制御部45に通知する。なお、DPFPM量推定部44は、フィルタ再生制御部45からDPF220の強制再生を行った旨の通知を受け取った場合には、DPF側堆積PM量を0に設定する。   Next, the DPFPM amount estimating unit 44 adds the estimated DPF-side increased PM amount to the DPF-side accumulated PM amount at the time of the previous estimation stored by itself, thereby calculating the DPF estimated PM amount at that time (current time). And the filter regeneration control unit 45 is notified of the updated DPF estimated PM amount. The DPFPM amount estimating unit 44 sets the DPF-side accumulated PM amount to 0 when receiving a notification from the filter regeneration control unit 45 that the DPF 220 has been forcibly regenerated.

フィルタ再生制御部45は、DPFPM量推定部44から通知されたDPF側堆積PM量が所定の閾値(第1閾値)を超えた場合に、DPF220に対する強制再生の実行を制御する。強制再生では、フィルタ再生制御部45は、DPF220の入口温度が所定の目標温度となるように、排気管内噴射装置120により炭化水素を噴射させる。なお、DPF220の強制再生処理においては、排ガスの一部がバイパス流路130にも流れることとなるので、PMセンサ60に堆積しているPMが燃焼される、すなわち、PMセンサ60も同様に強制再生されることとなる。   The filter regeneration control unit 45 controls execution of forced regeneration on the DPF 220 when the DPF-side accumulated PM amount notified from the DPFPM amount estimating unit 44 exceeds a predetermined threshold (first threshold). In the forced regeneration, the filter regeneration control unit 45 causes the exhaust pipe injecting device 120 to inject hydrocarbons so that the inlet temperature of the DPF 220 becomes a predetermined target temperature. In the forced regeneration process of the DPF 220, part of the exhaust gas also flows into the bypass flow path 130, so that the PM accumulated in the PM sensor 60 is combusted, that is, the PM sensor 60 is forced as well. Will be played.

また、フィルタ再生制御部45は、フィルタ側堆積PM量が所定の閾値(第2閾値)を超えた場合に、PMフィルタ60に対する強制再生の実行を制御する。PMフィルタ60に対する強制再生では、フィルタ再生制御部45は、電極板62,63に電圧を直接印加するか、あるいは、フィルタ層61と電極板62,63との間に開設されたヒータ基板に電力を加えることにより、PMフィルタ60の内部を加熱して、PMセンサ60内のPMを焼却する。   Further, the filter regeneration control unit 45 controls execution of forced regeneration on the PM filter 60 when the filter-side accumulated PM amount exceeds a predetermined threshold (second threshold). In forced regeneration with respect to the PM filter 60, the filter regeneration control unit 45 applies a voltage directly to the electrode plates 62 and 63, or powers the heater substrate established between the filter layer 61 and the electrode plates 62 and 63. Is added, the inside of the PM filter 60 is heated, and the PM in the PM sensor 60 is incinerated.

フィルタ再生制御部45は、PMフィルタ60に対する強制再生を行った場合には、その旨をセンサPM量推定部43に通知し、DPF220に対する強制再生を行った場合には、その旨をセンサPM量推定部43及びDPFPM量推定部44に通知する。   When the forced regeneration for the PM filter 60 is performed, the filter regeneration control unit 45 notifies the sensor PM amount estimating unit 43 to that effect. When the forced regeneration is performed for the DPF 220, the filter regeneration control unit 45 informs the sensor PM amount. The estimation unit 43 and the DPFPM amount estimation unit 44 are notified.

次に、排気浄化装置により実行されるDPF側の堆積PM量を推定するDPF側堆積PM量推定処理について説明する。   Next, the DPF-side accumulated PM amount estimation processing for estimating the DPF-side accumulated PM amount executed by the exhaust purification device will be described.

図4は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるDPF側堆積PM量推定処理のフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart of DPF-side accumulated PM amount estimation processing in the exhaust gas purification apparatus according to one embodiment of the present invention.

DPF側堆積PM量推定処理は、例えば、車両の電源ON(イグニッションスイッチのキースイッチON)と同時に開始される。   The DPF-side accumulated PM amount estimation process is started simultaneously with, for example, turning on the power of the vehicle (key switch of the ignition switch is turned on).

経路別排ガス量推定部42は、センサPM量推定部43から通知されるセンサ側堆積PM量に基づいて、流動抵抗係数マップ41を参照することにより、演算に使用する流動抵抗係数αを取得する(S11)。   The path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 refers to the flow resistance coefficient map 41 based on the sensor-side accumulated PM amount notified from the sensor PM amount estimation unit 43 to obtain the flow resistance coefficient α used for the calculation. (S11).

次いで、経路別排ガス量推定部42は、差圧センサ54から差圧ΔPを取得し(S12)、DPF入口温度センサ52から温度Tを取得し、圧力センサ53から排ガスの圧力Pを取得する(S13)。   Next, the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 acquires the differential pressure ΔP from the differential pressure sensor 54 (S12), acquires the temperature T from the DPF inlet temperature sensor 52, and acquires the pressure P of the exhaust gas from the pressure sensor 53 ( S13).

次いで、経路別排ガス量推定部42は、MAFセンサ55によるMAFと、アクセル開度センサ56によるアクセル開度に対応する燃料噴射量Qとにより、DPF220と、PMセンサ60とから流出した総排ガス量mを推定する(S14)。 Next, the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 uses the MAF by the MAF sensor 55 and the fuel injection amount Q corresponding to the accelerator opening by the accelerator opening sensor 56 to cause the total exhaust gas to flow out from the DPF 220 and the PM sensor 60. m 3 is estimated (S14).

次いで、経路別排ガス量推定部42は、ダルシー・ワイズバッハの圧損式の関係から導かれた式(2)を用いて、バイパス流路130に流入する排ガス量m[g/s]を推定する(S15)。 Next, the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 estimates the exhaust gas amount m 1 [g / s] flowing into the bypass passage 130 using the equation (2) derived from the relationship of the pressure loss equation of Darcy Weisbach. (S15).

次いで、経路別排ガス量推定部42は、式(8)により、DPF220に流入した排ガス量mを算出し、算出したDPF220に流入した排ガス量mと、バイパス流路130に流入する排ガス量mと、をDPFPM量推定部44に通知する(S16)。 Next, the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42 calculates the exhaust gas amount m 2 flowing into the DPF 220 according to the equation (8), and calculates the exhaust gas amount m 2 flowing into the DPF 220 and the exhaust gas amount flowing into the bypass passage 130. and m 1, and notifies the DPFPM amount estimating unit 44 (S16).

次いで、センサPM量推定部43は、PMセンサ60から検出される静電容量に基づいて、PMセンサ60に堆積しているPM量(センサ側堆積PM量)を推定し、直前の推定時におけるセンサ側堆積PM量と、今回の推定時におけるセンサ側堆積PM量との差分、すなわち、直前の推定値から今回の推定時までに増加したPM量(センサ側増加PM量)を特定し、センサ側増加PM量をDPFPM量推定部44に通知する(S17)。   Next, the sensor PM amount estimation unit 43 estimates the amount of PM accumulated on the PM sensor 60 (sensor-side accumulated PM amount) based on the capacitance detected from the PM sensor 60, and at the time of the previous estimation. The difference between the sensor-side accumulated PM amount and the sensor-side accumulated PM amount at the time of the current estimation, that is, the PM amount (sensor-side increased PM amount) increased from the immediately preceding estimated value to the current estimation time is specified, and the sensor The side increase PM amount is notified to the DPFPM amount estimation unit 44 (S17).

次いで、DPFPM量推定部44は、センサPM量推定部43から通知されたセンサ側増加PM量と、経路別排ガス量推定部42から通知された排ガス量m,mとに基づいて、直前の推定時からのDPF220における増加PM量(DPF側増加PM量)を推定する(S18)。 Next, the DPFPM amount estimation unit 44 immediately before the sensor-side increased PM amount notified from the sensor PM amount estimation unit 43 and the exhaust gas amounts m 1 and m 2 notified from the path-specific exhaust gas amount estimation unit 42. The PM increase amount (DPF side increase PM amount) in the DPF 220 from the time of the estimation is estimated (S18).

次いで、DPFPM量推定部44は、自身が記憶している、直前の推定時のDPF側堆積PM量に、ステップS18で推定したDPF側増加PM量を加算することにより、その時点(現時点)におけるDPF推定PM量に更新し、更新後のDPF推定PM量をフィルタ再生制御部45に通知し(S19)、処理をステップS11に進める。   Next, the DPFPM amount estimation unit 44 adds the DPF-side increased PM amount estimated in step S18 to the DPF-side accumulated PM amount stored at the time of the previous estimation, which is stored by itself, at that time (current time). The DPF estimated PM amount is updated, the updated DPF estimated PM amount is notified to the filter regeneration control unit 45 (S19), and the process proceeds to step S11.

このDPF側堆積PM量推定処理によると、DPF220に流入する排ガス量mと、バイパス流路130に流入する排ガス量mとの比率を推定し、その比率に基づいて、PMセンサ60に捕捉されたPM量からDPF220に堆積しているPM量を推定するようにしているので、DPF220に流入した排ガス量mと、バイパス流路130に流入する排ガス量mとの比率が変化した場合にあっても、DPF220に堆積しているPM量を適切に推定することができる。 According to this DPF-side accumulated PM amount estimation process, the ratio between the exhaust gas amount m 2 flowing into the DPF 220 and the exhaust gas amount m 1 flowing into the bypass passage 130 is estimated, and captured by the PM sensor 60 based on the ratio. Since the amount of PM accumulated in the DPF 220 is estimated from the amount of PM that has been produced, the ratio between the amount of exhaust gas m 2 flowing into the DPF 220 and the amount of exhaust gas m 1 flowing into the bypass passage 130 changes. Even in this case, the amount of PM accumulated in the DPF 220 can be estimated appropriately.

図5は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるDPFの強制再生、及びPMセンサの強制再生のタイミングを説明するタイミングチャートである。なお、DPF側堆積PM量の縦軸と、PMセンサ側堆積PM量を示す縦軸とのスケールは、異なっている。   FIG. 5 is a timing chart for explaining the timing of the forced regeneration of the DPF and the forced regeneration of the PM sensor in the exhaust gas purification apparatus according to one embodiment of the present invention. Note that the scale of the vertical axis of the DPF-side accumulated PM amount and the vertical axis indicating the PM sensor-side accumulated PM amount are different.

ここで、時刻T0においては、DPF220と、PMセンサ60のそれぞれの堆積PM量は、0であるものとする。   Here, it is assumed that the accumulated PM amounts of the DPF 220 and the PM sensor 60 are zero at time T0.

排気浄化装置を搭載する車両のエンジン100の動作が開始されると、DPF220及びPMセンサ60における堆積PM量は逐次増加する。なお、センサ側堆積PM量は、センサPM量推定部43により推定され、DPF側堆積PM量は、DPFPM量推定部44により推定される。   When the operation of the engine 100 of the vehicle on which the exhaust purification device is mounted is started, the amount of accumulated PM in the DPF 220 and the PM sensor 60 sequentially increases. The sensor-side accumulated PM amount is estimated by the sensor PM amount estimating unit 43, and the DPF-side accumulated PM amount is estimated by the DPFPM amount estimating unit 44.

この後、時刻T1では、センサ側堆積PM量が第2閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部45は、PMセンサ60に対する強制再生を実行する。この結果、PMセンサ60は再生されて、センサ側堆積PM量は、0となる。   Thereafter, at time T1, the sensor-side accumulated PM amount reaches the second threshold value, and as a result, the filter regeneration control unit 45 performs forced regeneration on the PM sensor 60. As a result, the PM sensor 60 is regenerated and the sensor-side accumulated PM amount becomes zero.

更に、エンジン100の動作が継続されると、時刻T2では、再びセンサ側堆積PM量が第2閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部45は、PMセンサ60に対する強制再生を実行する。この結果、PMセンサ60は再生されて、センサ側堆積PM量は、0となる。   Further, when the operation of the engine 100 is continued, at time T2, the sensor-side accumulated PM amount reaches the second threshold again, and as a result, the filter regeneration control unit 45 executes forced regeneration on the PM sensor 60. As a result, the PM sensor 60 is regenerated and the sensor-side accumulated PM amount becomes zero.

更に、エンジン100の動作が継続されると、時刻T3では、DPF側堆積PM量が第1閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部45は、DPF220に対する強制再生を実行する。ここで、DPF220に対する強制再生においては、排ガスの一部がバイパス流路130にも流れることとなるので、PMセンサ60に対しての強制再生が行われることとなる。この結果、センサ側堆積PM量と、DPF側堆積PM量とが0となる。   Furthermore, when the operation of the engine 100 is continued, at time T3, the DPF-side accumulated PM amount reaches the first threshold value, and as a result, the filter regeneration control unit 45 executes forced regeneration on the DPF 220. Here, in the forced regeneration with respect to the DPF 220, a part of the exhaust gas also flows into the bypass flow path 130, so that the forced regeneration with respect to the PM sensor 60 is performed. As a result, the sensor-side accumulated PM amount and the DPF-side accumulated PM amount become zero.

更に、エンジン100の動作が継続されると、時刻T4では、再びセンサ側堆積PM量が第2閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部45は、PMセンサ60に対する強制再生を実行する。この結果、PMセンサ60は再生されて、センサ側堆積PM量は、0となる。   Further, when the operation of the engine 100 is continued, at time T4, the sensor-side accumulated PM amount reaches the second threshold again, and as a result, the filter regeneration control unit 45 executes forced regeneration on the PM sensor 60. As a result, the PM sensor 60 is regenerated and the sensor-side accumulated PM amount becomes zero.

上記したように、本実施形態に係る排気浄化装置では、DPF220に対する強制再生を適切なタイミングに実行することができる。   As described above, in the exhaust gas purification apparatus according to this embodiment, the forced regeneration for the DPF 220 can be executed at an appropriate timing.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.

例えば、上記実施形態では、DPF堆積PM量推定処理においては、ステップS17〜S19の処理を実行する前に、常に、ステップS11〜S16の処理を実行して、最新のm,mを求めるようにしていたが、m,mの比率の変化があまりない場合には、一時的にステップS11〜S16の処理を省略して、ステップS16〜S19の処理を繰り返し実行するようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, in the DPF deposition PM amount estimation process, the processes of steps S11 to S16 are always performed before the processes of steps S17 to S19 are performed to obtain the latest m 1 and m 2 . However, if there is not much change in the ratio of m 1 and m 2 , the processing in steps S11 to S16 may be temporarily omitted and the processing in steps S16 to S19 may be repeatedly executed. Good.

また、上記実施形態では、酸化触媒210と、DPF220との間に、DPF入口温度センサ52を設けてDPF220の入口の排気温度を検出するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、酸化触媒210の入口に配置された酸化触媒入口温度センサ51により検出された値に対して、酸化触媒210での発熱量を加味して、DPF220の入口の排気温度を推定(検出)してもよい。   In the above embodiment, the DPF inlet temperature sensor 52 is provided between the oxidation catalyst 210 and the DPF 220 to detect the exhaust temperature of the inlet of the DPF 220. However, the present invention is not limited to this, for example, The exhaust gas temperature at the inlet of the DPF 220 is estimated (detected) by adding the amount of heat generated at the oxidation catalyst 210 to the value detected by the oxidation catalyst inlet temperature sensor 51 disposed at the inlet of the oxidation catalyst 210. Also good.

40 ECU
41 流動抵抗係数マップ
42 経路別排ガス量推定部
43 センサPM量推定部
44 DPFPM量推定部
45 フィルタ再生制御部
52 DPF入口温度センサ
53 圧力センサ
54 差圧センサ
55 MAFセンサ
56 アクセル開度センサ
60 PMセンサ
100 エンジン
110 排気管
120 排気管内噴射装置
130 バイパス流路
210 酸化触媒
220 DPF
40 ECU
41 Flow resistance coefficient map 42 Path-specific exhaust gas amount estimation unit 43 Sensor PM amount estimation unit 44 DPFPM amount estimation unit 45 Filter regeneration control unit 52 DPF inlet temperature sensor 53 Pressure sensor 54 Differential pressure sensor 55 MAF sensor 56 Accelerator opening sensor 60 PM Sensor 100 Engine 110 Exhaust pipe 120 Exhaust pipe injection device 130 Bypass passage 210 Oxidation catalyst 220 DPF

Claims (5)

排気中の炭化水素を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒の排気下流側に設けられて排気中の粒子状物質を捕集可能なフィルタと、前記酸化触媒に炭化水素を供給して前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能な強制再生手段とを備える排気浄化装置であって、
前記フィルタの排気上流側と、排気下流側とを結ぶバイパス流路と、
前記バイパス流路に配置され、前記バイパス流路を流れる排気中の粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質量を検出可能な粒子状物質センサと、
前記フィルタの排気上流側と排気下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記フィルタの排気上流側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記フィルタの排気上流側を流れる排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記酸化触媒から排気下流側に流れる総排ガス量を検出する総排ガス量検出手段と、
前記差圧と、前記排気上流側の圧力と、前記排気の温度と、に基づいて、前記バイパス流路に流入する第1排ガス量を推定するセンサ側排ガス量推定手段と、
前記総排ガス量から前記第1排ガス量を減算することにより、前記フィルタに流入する第2排ガス量を算出するフィルタ側排ガス量推定手段と、
前記第1排ガス量と前記第2排ガス量との比率と、前記粒子状物質センサに捕集された粒子状物質量とに基づいて、前記フィルタに堆積している粒子状物質量を推定するフィルタ側粒子状物質量推定手段と、
を有する排気浄化装置。
An oxidation catalyst capable of oxidizing hydrocarbons in the exhaust, a filter provided on the exhaust downstream side of the oxidation catalyst and capable of collecting particulate matter in the exhaust, and supplying the hydrocarbons to the oxidation catalyst and supplying the filter An exhaust purification device comprising forced regeneration means capable of performing forced regeneration to burn and remove particulate matter deposited on
A bypass flow path connecting the exhaust upstream side of the filter and the exhaust downstream side;
A particulate matter sensor that is disposed in the bypass passage, collects particulate matter in the exhaust gas flowing through the bypass passage, and can detect the amount of the collected particulate matter;
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the filter;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the exhaust upstream side of the filter;
Exhaust temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust flowing on the exhaust upstream side of the filter;
A total exhaust gas amount detecting means for detecting the total exhaust gas amount flowing from the oxidation catalyst to the exhaust downstream side;
Sensor-side exhaust gas amount estimation means for estimating a first exhaust gas amount flowing into the bypass flow path based on the differential pressure, the exhaust upstream pressure, and the exhaust temperature;
Filter-side exhaust gas amount estimating means for calculating a second exhaust gas amount flowing into the filter by subtracting the first exhaust gas amount from the total exhaust gas amount;
A filter that estimates the amount of particulate matter accumulated in the filter based on the ratio between the first amount of exhaust gas and the amount of second exhaust gas and the amount of particulate matter collected by the particulate matter sensor Side particulate matter amount estimation means;
Exhaust gas purification apparatus.
前記粒子状物質センサにより検出されたる前記粒子状物質量に基づいて、所定の時点からの前記粒子状物質センサに堆積された前記粒子状物質の増加量を検出するセンサ側増加量検出手段をさらに備え、
前記フィルタ側粒子状物質量推定手段は、前記第1排ガス量と前記第2排ガス量との比率と、前記粒子状物質センサにおける前記粒子状物質の前記増加量とに基づいて、前記フィルタに堆積している粒子状物質の前記所定の時点からの増加量を特定し、前記所定の時点における前記フィルタに堆積している粒子状物質量に、前記特定した前記フィルタに堆積している粒子状物質の前記所定の時点からの増加量を加算することにより、現時点の前記フィルタに堆積している粒子状物質量を推定する
請求項1に記載の排気浄化装置。
Sensor-side increase amount detection means for detecting an increase amount of the particulate matter deposited on the particulate matter sensor from a predetermined time point based on the particulate matter amount detected by the particulate matter sensor Prepared,
The filter-side particulate matter amount estimation means is deposited on the filter based on a ratio between the first exhaust gas amount and the second exhaust gas amount and the increase amount of the particulate matter in the particulate matter sensor. The amount of increase in the particulate matter from the predetermined time point is specified, and the amount of the particulate matter deposited on the filter at the predetermined time point is added to the particulate matter deposited on the specified filter. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the amount of particulate matter accumulated in the filter at the present time is estimated by adding the amount of increase from the predetermined time.
前記センサ側排ガス量推定手段は、ダルシー・ワイズバッハの圧損式が示す関係に基づいて、前記第1排ガス量を推定する
請求項1又は請求項2に記載の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus according to claim 1 or 2, wherein the sensor side exhaust gas amount estimation means estimates the first exhaust gas amount based on a relationship indicated by a pressure loss equation of Darcy-Weissbach.
前記フィルタ側粒子状物質量推定手段により推定された前記フィルタに堆積している前記粒子状物質量が所定の第1閾値を超えた場合に、前記強制再生手段により強制再生を実行させるフィルタ再生制御手段をさらに備える
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の排気浄化装置。
Filter regeneration control for performing forced regeneration by the forced regeneration means when the particulate matter amount accumulated in the filter estimated by the filter side particulate matter amount estimation means exceeds a predetermined first threshold value The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising means.
前記粒子状物質センサに堆積している粒子状物質量が所定の第2閾値を超えた場合に、前記粒子状物質センサのフィルタ部材を再生させるセンサ再生制御手段をさらに有する
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の排気浄化装置。
The sensor regeneration control means for regenerating the filter member of the particulate matter sensor when the amount of particulate matter deposited on the particulate matter sensor exceeds a predetermined second threshold value. The exhaust emission control device according to any one of 4.
JP2015143188A 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification device Active JP6572651B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015143188A JP6572651B2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015143188A JP6572651B2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017025740A true JP2017025740A (en) 2017-02-02
JP6572651B2 JP6572651B2 (en) 2019-09-11

Family

ID=57945611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015143188A Active JP6572651B2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6572651B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109854341A (en) * 2019-02-01 2019-06-07 北京智慧蓝天科技有限公司 A kind of exhaust gas treating device and its pressure releasing method
JP2019120222A (en) * 2018-01-10 2019-07-22 いすゞ自動車株式会社 Accumulation amount calculation device and accumulation amount calculation method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064621A (en) * 2006-09-07 2008-03-21 Ngk Insulators Ltd Particle sensor
JP2008101604A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Ibiden Co Ltd Exhaust emission control device
JP2011179491A (en) * 2009-09-25 2011-09-15 Ibiden Co Ltd Particle sensor and exhaust emission control device
JP2014234773A (en) * 2013-06-03 2014-12-15 いすゞ自動車株式会社 Exhaust emission control device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064621A (en) * 2006-09-07 2008-03-21 Ngk Insulators Ltd Particle sensor
JP2008101604A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Ibiden Co Ltd Exhaust emission control device
JP2011179491A (en) * 2009-09-25 2011-09-15 Ibiden Co Ltd Particle sensor and exhaust emission control device
JP2014234773A (en) * 2013-06-03 2014-12-15 いすゞ自動車株式会社 Exhaust emission control device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019120222A (en) * 2018-01-10 2019-07-22 いすゞ自動車株式会社 Accumulation amount calculation device and accumulation amount calculation method
CN109854341A (en) * 2019-02-01 2019-06-07 北京智慧蓝天科技有限公司 A kind of exhaust gas treating device and its pressure releasing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP6572651B2 (en) 2019-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6201577B2 (en) Diagnostic equipment
JP6197377B2 (en) Exhaust purification device
JP6213118B2 (en) Diagnostic equipment
JP6136298B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP6089763B2 (en) Particulate matter measuring device
WO2016047529A1 (en) Diagnostic device
CN107076692B (en) Sensor with a sensor element
JP6032053B2 (en) Exhaust system state detection device and control device
WO2015053323A1 (en) Exhaust purification system
JP6572651B2 (en) Exhaust purification device
JP6036388B2 (en) Particulate matter measuring device
WO2015053322A1 (en) Exhaust purification system
US10481061B2 (en) Sensor for detecting an emission amount of particulate matter
WO2016140215A1 (en) Sensor
JP2015059476A (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP5493268B2 (en) Exhaust gas purification system control method and exhaust gas purification system
JP6458368B2 (en) Sensor
WO2015046446A1 (en) Diagnosing device
WO2014115621A1 (en) Exhaust purification device for internal combustion engine
JP2004204821A (en) Method and apparatus for detecting amount of deposition of particulate material in continuous regeneration type trap filter
JP6417780B2 (en) Sensor
JP6451179B2 (en) Diagnostic equipment
WO2016140214A1 (en) Sensor
JP2015059478A (en) Exhaust purification system of internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180706

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190702

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190716

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190729

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6572651

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150