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JP2014098361A - Particulate filter PM amount calculation device - Google Patents

Particulate filter PM amount calculation device Download PDF

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JP2014098361A
JP2014098361A JP2012251373A JP2012251373A JP2014098361A JP 2014098361 A JP2014098361 A JP 2014098361A JP 2012251373 A JP2012251373 A JP 2012251373A JP 2012251373 A JP2012251373 A JP 2012251373A JP 2014098361 A JP2014098361 A JP 2014098361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
particulate filter
accumulation
calculating
condensed water
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.)
Pending
Application number
JP2012251373A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kidokoro
徹 木所
Taiga Hagimoto
大河 萩本
Yuji Matsumoto
有史 松本
Kazuya Takaoka
一哉 高岡
Yamato Nishijima
大和 西嶋
Yuki Terui
雄貴 照井
Akifumi Uozumi
昭文 魚住
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012251373A priority Critical patent/JP2014098361A/en
Publication of JP2014098361A publication Critical patent/JP2014098361A/en
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Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのPM堆積量を演算するPM堆積量演算装置において、凝縮水の影響による演算精度の低下を抑制することを課題とする。
【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関から排出されるPMの量(PM排出量)からパティキュレートフィルタのPM堆積量を演算するPM堆積量演算装置において、パティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、パティキュレートフィルタから剥離又は脱離するPMの量(PM剥離量)を求め、該PM剥離量に応じてPM堆積量の計算値を補正するようにした。
【選択図】図3
An object of the present invention is to suppress a decrease in calculation accuracy due to the influence of condensed water in a PM accumulation amount calculation device for calculating the PM accumulation amount of a particulate filter disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine. .
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a PM accumulation amount calculation device for calculating the PM accumulation amount of a particulate filter from the amount of PM discharged from an internal combustion engine (PM emission amount). Using the amount of condensed water flowing into the curative filter as a parameter, the amount of PM that is separated or desorbed from the particulate filter (PM separation amount) is obtained, and the calculated value of the PM deposition amount is corrected according to the PM separation amount. I made it.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタのPM(Particulate Matter)堆積量を求める技術に関する。   The present invention relates to a technique for obtaining a PM (Particulate Matter) accumulation amount of a particulate filter disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.

内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのPM堆積量を求める技術として、内燃機関から排出されるPMの量とパティキュレートフィルタにおいて酸化されるPMの量とをパラメータとしてPM堆積量を演算する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   As a technique for obtaining the PM accumulation amount of the particulate filter arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, the PM accumulation amount is calculated using the amount of PM discharged from the internal combustion engine and the amount of PM oxidized in the particulate filter as parameters. The technique to do is known (for example, refer patent document 1).

特開2005−054632号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-054632 特開平08−260942号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-260942 特開平11−153020号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-153020 特開2009−097410号公報JP 2009-097410 A

ところで、本願発明者の知見によれば、パティキュレートフィルタに凝縮水が存在するときに、該パティキュレートフィルタに捕集されているPMが剥離することがわかった。凝縮水によるPMの剥離が発生した場合は、PM堆積量の計算値と実際のPM堆積量との誤差が大きくなる。そのため、PM堆積量の計算値を使用してパティキュレートフィルタの再生時期を決定したり、或いはパティキュレートフィルタの故障を診断したりすると、再生時期が不適切になったり、或いは故障診断の精度が低下したりする可能性がある。   By the way, according to the knowledge of the present inventor, it was found that when condensed water is present in the particulate filter, the PM collected in the particulate filter is peeled off. When separation of PM due to condensed water occurs, an error between the calculated PM deposition amount and the actual PM deposition amount increases. Therefore, if the particulate filter regeneration time is determined using the calculated value of the PM accumulation amount, or if the particulate filter failure is diagnosed, the regeneration time becomes inappropriate or the accuracy of failure diagnosis is improved. It may decrease.

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのPM堆積量を演算するPM堆積量演算装置において、凝縮水の影響による演算精度の低下を抑制することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to determine the effect of condensed water in a PM accumulation amount calculation device that calculates the PM accumulation amount of a particulate filter disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine. This is to suppress a decrease in the calculation accuracy due to.

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関から排出されるPMの量(PM排出量)からパティキュレートフィルタのPM堆積量を演算するPM堆積量演算装置において、パティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、パティキュレートフィルタから剥離又は脱離するPMの量(PM剥離量)を求め、該PM剥離量に応じてPM堆積量の計算値を補正するようにした。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a PM accumulation amount calculation device that calculates the PM accumulation amount of a particulate filter from the amount of PM discharged from an internal combustion engine (PM emission amount). With the amount of condensed water to be used as a parameter, the amount of PM peeled off or desorbed from the particulate filter (PM peel amount) was obtained, and the calculated value of the PM deposition amount was corrected according to the PM peel amount.

詳細には、本発明に係わるパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置は、
内燃機関から排出されるPMの量であるPM排出量を演算する第一演算手段と、
内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタから剥離するPMの量であるPM剥離量を演算する第二演算手段と、
前記PM排出量と前記PM剥離量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタに捕集又は堆積しているPMの量であるPM堆積量を演算する第三演算手段と、
を備えるようにした。
Specifically, the particulate filter calculating device for particulate filter according to the present invention includes:
First calculating means for calculating a PM emission amount which is an amount of PM discharged from the internal combustion engine;
Second calculating means for calculating a PM peeling amount, which is the amount of PM peeled off from the particulate filter, with the amount of condensed water flowing into the particulate filter disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine as a parameter;
Third calculation means for calculating a PM deposition amount that is the amount of PM collected or deposited on the particulate filter, using the PM discharge amount and the PM peeling amount as parameters,
I was prepared to.

内燃機関が冷間始動された場合等のように、排気通路の雰囲気温度が低い場合は、排気
通路に凝縮水が発生する可能性がある。このような凝縮水がパティキュレートフィルタへ流入すると、該パティキュレートフィルタに捕集又は堆積していたPMの一部が剥離又は脱離する。その結果、パティキュレートフィルタのPM堆積量が減少する。
When the atmospheric temperature of the exhaust passage is low, such as when the internal combustion engine is cold started, condensed water may be generated in the exhaust passage. When such condensed water flows into the particulate filter, a part of the PM collected or deposited on the particulate filter is separated or detached. As a result, the amount of PM deposited on the particulate filter decreases.

よって、内燃機関から排出されるPMの量(PM排出量)に基づいてパティキュレートフィルタのPM堆積量が演算(推定)される方法によると、凝縮水の影響によるPMの剥離又は脱離が発生した場合に、PM堆積量の推定値(以下、「推定PM堆積量」と称する)と実際のPM堆積量(以下、「実PM堆積量」と称する)との誤差が大きくなる可能性がある。   Therefore, according to the method in which the PM accumulation amount of the particulate filter is calculated (estimated) based on the amount of PM discharged from the internal combustion engine (PM emission amount), separation or desorption of PM due to the influence of condensed water occurs. In this case, there is a possibility that an error between the estimated value of the PM deposition amount (hereinafter referred to as “estimated PM deposition amount”) and the actual PM deposition amount (hereinafter referred to as “actual PM deposition amount”) may increase. .

これに対し、本発明に係わるパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置は、PM排出量とPM剥離量をパラメータとして、パティキュレートフィルタのPM堆積量を推定(演算)するため、推定PM堆積量と実PM堆積量との誤差を少なく抑えることができる。したがって、本発明に係わるパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置によれば、凝縮水の影響による推定精度(演算精度)の低下を抑制することができる。   On the other hand, the particulate filter PM calculation device of the particulate filter according to the present invention estimates (calculates) the PM deposition amount of the particulate filter using the PM discharge amount and the PM separation amount as parameters. It is possible to suppress an error from the actual PM deposition amount. Therefore, according to the PM accumulation amount calculating device of the particulate filter according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in estimation accuracy (calculation accuracy) due to the influence of condensed water.

ここで、本発明に係わる第三演算手段は、PM排出量からPM剥離量を減算した値を積算することにより推定PM堆積量を演算してもよく、或いはPM排出量の積算値からPM剥離量を減算することにより推定PM堆積量を演算してもよい。   Here, the third calculation means according to the present invention may calculate the estimated PM accumulation amount by integrating the value obtained by subtracting the PM removal amount from the PM discharge amount, or alternatively, the PM separation amount may be calculated from the integrated value of the PM discharge amount. The estimated PM deposition amount may be calculated by subtracting the amount.

なお、本発明は、前述のPM堆積量演算装置を備えた故障診断装置として捉えることもできる。その場合、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置は、
前述のPM堆積量演算装置と、
パティキュレートフィルタのPM堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
センサの検出値に基づいてパティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
第三演算手段により算出されたPM堆積量に応じて故障診断の判定基準を補正する補正手段と、
を備えるようにしてもよい。
In addition, this invention can also be grasped | ascertained as a failure diagnosis apparatus provided with the above-mentioned PM accumulation amount calculating apparatus. In that case, the particulate filter failure diagnosis apparatus according to the present invention is:
The above-mentioned PM accumulation amount calculation device;
A sensor whose detection value changes according to the amount of PM deposited on the particulate filter;
A diagnostic means for performing failure diagnosis of the particulate filter based on the detection value of the sensor;
Correction means for correcting a judgment criterion for failure diagnosis according to the PM accumulation amount calculated by the third calculation means;
You may make it provide.

凝縮水がパティキュレートフィルタへ流入した場合は、該パティキュレートフィルタから一部のPMが剥離又は脱離するため、実PM堆積量が減少する。それに応じてセンサの検出値も少なくなる。よって、センサの検出値、又は該検出値から求められる値が判定基準を下回る可能性がある。そのような事態が発生すると、パティキュレートフィルタが故障していないにもかかわらず、パティキュレートフィルタが故障していると誤診断される虞がある。   When the condensed water flows into the particulate filter, a part of the PM is separated or detached from the particulate filter, so that the actual PM deposition amount decreases. Accordingly, the detection value of the sensor decreases. Therefore, there is a possibility that the detection value of the sensor or the value obtained from the detection value falls below the determination criterion. When such a situation occurs, there is a possibility that the particulate filter may be erroneously diagnosed as having failed even though the particulate filter has not failed.

これに対し、第三演算手段により算出されたPM堆積量に応じて判定基準が補正されると、上記したような誤診断の発生を抑制することができる。よって、凝縮水の影響による診断精度の低下を抑制することができる。   On the other hand, when the determination criterion is corrected according to the PM accumulation amount calculated by the third calculation means, it is possible to suppress the occurrence of the erroneous diagnosis as described above. Therefore, it is possible to suppress a decrease in diagnostic accuracy due to the influence of condensed water.

また、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置は、
前述のPM堆積量演算装置と、
パティキュレートフィルタのPM堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
センサの検出値に基づいてパティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
第三演算手段により算出されたPM堆積量が閾値以上であることを条件として、診断手段による故障診断を許可する許可手段と、
を備えるようにしてもよい。
In addition, the particulate filter failure diagnosis apparatus according to the present invention includes:
The above-mentioned PM accumulation amount calculation device;
A sensor whose detection value changes according to the amount of PM deposited on the particulate filter;
A diagnostic means for performing failure diagnosis of the particulate filter based on the detection value of the sensor;
Permission means for permitting failure diagnosis by the diagnosis means, provided that the amount of accumulated PM calculated by the third calculation means is equal to or greater than a threshold value;
You may make it provide.

前述したように排気通路の雰囲気温度が低いときは凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタからPMが剥離又は脱離する可能性がある。この場合、センサの検出値が大
きく変化する。しかしながら、フィルタからPMが剥離したとしても、その後に内燃機関の運転が継続されれば、内燃機関から新たに排出されるPMがフィルタに堆積する。さらに、内燃機関の運転が継続されることによって排気通路の雰囲気温度が上昇するため、凝縮水が殆ど発生しなくなる。
As described above, when the ambient temperature of the exhaust passage is low, PM may be separated or detached from the particulate filter due to the influence of condensed water. In this case, the detection value of the sensor changes greatly. However, even if the PM is peeled off from the filter, if the operation of the internal combustion engine is continued thereafter, PM newly discharged from the internal combustion engine accumulates on the filter. Furthermore, since the atmospheric temperature in the exhaust passage rises as the operation of the internal combustion engine continues, almost no condensed water is generated.

したがって、内燃機関の運転時間が長くなると、比較的多量のPMがパティキュレートフィルタに堆積する。このような状態になった後に故障診断が実施されると、凝縮水の影響による診断精度の低下を少なく抑えることができる。すなわち、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタからPMが剥離又は脱離した場合であっても、パティキュレートフィルタの故障診断を適正に実施し得る程度のPMが内燃機関から排出された後に故障診断が実施されれば、診断精度の低下を抑制することができる。   Therefore, when the operating time of the internal combustion engine becomes longer, a relatively large amount of PM accumulates on the particulate filter. When failure diagnosis is performed after such a state is reached, it is possible to suppress a decrease in diagnosis accuracy due to the influence of condensed water. That is, even when PM is separated or detached from the particulate filter due to the influence of the condensed water, the failure diagnosis is performed after exhausting PM from the internal combustion engine to such an extent that the particulate filter can be properly diagnosed. If implemented, a decrease in diagnostic accuracy can be suppressed.

なお、パティキュレートフィルタの故障診断装置に使用されるセンサとしては、パティキュレートフィルタの前後差圧を検出する差圧センサ、或いはパティキュレートフィルタから流出する排気に含まれるPMの量を検出するPMセンサを用いることができる。   The sensor used in the failure diagnosis device for the particulate filter includes a differential pressure sensor for detecting the differential pressure across the particulate filter, or a PM sensor for detecting the amount of PM contained in the exhaust gas flowing out from the particulate filter. Can be used.

本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのPM堆積量を演算するPM堆積量演算装置において、凝縮水の影響による演算精度の低下を抑制するができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the calculation precision by the influence of condensed water can be suppressed in PM deposit amount calculating apparatus which calculates PM deposit amount of the particulate filter arrange | positioned in the exhaust passage of an internal combustion engine.

第1の実施例における内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine and its exhaust system in a 1st Example. PM排出量の積算値とフィルタ前後差圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the integrated value of PM discharge | emission amount, and filter differential pressure before and after. PM堆積量の演算処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation processing routine of PM deposition amount. 第2の実施例における故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the failure diagnosis processing routine in a 2nd Example. 第2の実施例における故障診断処理ルーチンの他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the failure diagnosis processing routine in 2nd Example. 第3の実施例における内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine and its exhaust system in a 3rd Example. 第3の実施例における故障診断処理ルーチンの他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the failure diagnosis processing routine in a 3rd Example.

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.

<実施例1>
先ず、本発明に係わるパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置の実施例について図1乃至図3に基づいて説明する。図1は、本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒を有する圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)であるが、火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)であってもよい。
<Example 1>
First, an embodiment of a particulate filter PM amount calculation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied and its exhaust system. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a compression ignition type internal combustion engine (diesel engine) having four cylinders, but may be a spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine).

内燃機関1は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁5を備えている。また、内燃機関1には、気筒内で燃焼されたガス(排気)が流通するための排気通路2が接続されている。排気通路2の途中には、排気中の粒子状物質(PM)を捕集するパティキュレートフィルタ3が設けられている。パティキュレートフィルタ3は、例えば、上流端が栓により閉塞された通路と、下流端が栓により閉塞された通路とを交互に配置したウォールフロー型のフィルタである。   The internal combustion engine 1 includes a fuel injection valve 5 that injects fuel into the cylinder. The internal combustion engine 1 is connected to an exhaust passage 2 through which gas (exhaust gas) combusted in the cylinder flows. A particulate filter 3 that collects particulate matter (PM) in the exhaust is provided in the middle of the exhaust passage 2. The particulate filter 3 is, for example, a wall flow type filter in which a passage whose upstream end is closed by a plug and a passage whose downstream end is closed by a plug are alternately arranged.

このように構成された内燃機関1には、ECU10が併設されている。ECU10は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等から構成される電子制御ユニットである。
ECU10は、差圧センサ4、アクセル開度センサ12、クランクポジションセンサ13等の各種センサと電気的に接続されている。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 10. The ECU 10 is an electronic control unit that includes a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like.
The ECU 10 is electrically connected to various sensors such as the differential pressure sensor 4, the accelerator opening sensor 12, and the crank position sensor 13.

差圧センサ4は、排気通路2に取り付けられ、パティキュレートフィルタ3より上流の排気圧力とパティキュレートフィルタ3より下流の排気圧力との差(以下、「フィルタ前後差圧」と称する)を検出するセンサである。この差圧センサ4は、本発明に係わるセンサの一実施態様である。アクセル開度センサ12は、アクセルペダル11の操作量(アクセル開度)に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ13は、内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサであり、該クランクポジションセンサ13の出力信号からクランクシャフトの回転速度(機関回転数)が演算される。   The differential pressure sensor 4 is attached to the exhaust passage 2 and detects a difference between the exhaust pressure upstream of the particulate filter 3 and the exhaust pressure downstream of the particulate filter 3 (hereinafter referred to as “filter differential pressure before and after”). It is a sensor. This differential pressure sensor 4 is an embodiment of the sensor according to the present invention. The accelerator opening sensor 12 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the operation amount (accelerator opening) of the accelerator pedal 11. The crank position sensor 13 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the rotational position of the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1, and the crankshaft rotational speed (engine speed) is determined from the output signal of the crank position sensor 13. Is calculated.

ECU10は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関1の運転状態(例えば、燃料噴射弁5の開弁タイミング(燃料噴射時期)や開弁時間(燃料噴射量)を制御する。また、ECU10は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、パティキュレートフィルタ3に捕集又は堆積しているPMの量(PM堆積量)を演算(推定)する処理を実行する。   The ECU 10 controls the operation state of the internal combustion engine 1 (for example, the valve opening timing (fuel injection timing) and the valve opening time (fuel injection amount) of the fuel injection valve 5) based on the output signals of the various sensors described above. The ECU 10 executes a process of calculating (estimating) the amount of PM (PM deposition amount) collected or deposited on the particulate filter 3 based on the output signals of the various sensors described above.

以下、本実施例においてPM堆積量を演算する方法について述べる。先ず、ECU10は、燃料噴射量、吸入空気量、機関回転数等をパラメータとして、単位時間あたりに内燃機関1から排出されるPMの量(PM排出量)を演算し、該PM排出量を積算する。PM排出量の積算値はパティキュレートフィルタ3に捕集又は堆積するPMの量(PM堆積量)と略同等であるため、PM排出量の積算値がPM堆積量の推定値(推定PM堆積量)として扱われてもよい。   Hereinafter, a method for calculating the PM deposition amount in this embodiment will be described. First, the ECU 10 calculates the amount of PM discharged from the internal combustion engine 1 per unit time (PM discharge amount) using the fuel injection amount, the intake air amount, the engine speed, etc. as parameters, and integrates the PM discharge amount. To do. Since the integrated value of the PM emission amount is substantially equal to the amount of PM collected or deposited on the particulate filter 3 (PM accumulation amount), the integrated value of the PM emission amount is an estimated value of the PM accumulation amount (estimated PM accumulation amount). ).

また、PM排出量が所定の割合でパティキュレートフィルタ3に捕集されると考えてもよい。その場合、前記所定の割合に相当する係数をPM排出量に乗算し、その計算結果の積算値をPM堆積量としてもよい。前記所定の割合は、固定値であってもよいが、排気の流速(流量)に応じて変更される可変値であってもよい。排気の流量は、内燃機関1の吸入空気量と等しいため、吸入空気量と所定の割合(係数)との関係を予め実験的に求めておくようにしてもよい。   Further, it may be considered that the PM discharge amount is collected by the particulate filter 3 at a predetermined rate. In that case, the PM emission amount may be multiplied by a coefficient corresponding to the predetermined ratio, and the integrated value of the calculation result may be used as the PM deposition amount. The predetermined ratio may be a fixed value, but may be a variable value that is changed according to the flow rate (flow rate) of the exhaust gas. Since the flow rate of the exhaust gas is equal to the intake air amount of the internal combustion engine 1, the relationship between the intake air amount and a predetermined ratio (coefficient) may be experimentally obtained in advance.

上記した方法による推定PM堆積量の演算処理は、内燃機関1の運転が継続される限り、繰り返される。ただし、パティキュレートフィルタ3に捕集又は堆積したPMを酸化及び除去するための処理(再生処理)が実行されたときは、推定PM堆積量がリセットされるものとする。   The calculation process of the estimated PM accumulation amount by the above method is repeated as long as the operation of the internal combustion engine 1 is continued. However, when the process (regeneration process) for oxidizing and removing the PM collected or deposited on the particulate filter 3 is executed, the estimated PM deposition amount is reset.

ところで、内燃機関1が冷間始動された場合のように、排気通路2の雰囲気温度が低い場合は、排気に含まれる水蒸気(HO)が凝縮して凝縮水が発生する。また、内燃機関1が比較的長時間にわたって運転停止状態にある場合は、排気通路2に凝縮水が発生する。このようにして発生した凝縮水がパティキュレートフィルタ3へ流入すると、パティキュレートフィルタ3に捕集又は堆積していたPMの一部が剥離又は脱離する。 By the way, when the internal combustion engine 1 is cold-started and the atmosphere temperature in the exhaust passage 2 is low, water vapor (H 2 O) contained in the exhaust is condensed and condensed water is generated. In addition, when the internal combustion engine 1 has been stopped for a relatively long time, condensed water is generated in the exhaust passage 2. When the condensed water generated in this way flows into the particulate filter 3, a part of the PM collected or deposited on the particulate filter 3 is peeled off or detached.

ここで、PM排出量の積算値とフィルタ前後差圧との関係を図2に示す。図2中のA,B,Cは、内燃機関1の運転停止状態が一日続いたときの値である。内燃機関1の運転停止状態が長くなると、排気管の壁面温度が低下し、次回の機関始動時に排気中の水分が凝
縮する。このため、パティキュレートフィルタ3に凝縮水が流入する。よって、内燃機関1の運転が停止される前は、PM排出量の積算値に略比例してフィルタ前後差圧が増加するが、図2中のA,B,Cにおいて内燃機関1が再始動される度に、フィルタ前後差圧が小さくなる。これは、パティキュレートフィルタ3に流入する凝縮水が該パティキュレートフィルタ3に捕集又は堆積しているPMを剥離又は脱離させるためと考えられる。したがって、PM排出量の積算値を推定PM堆積量とする方法や、PM排出量と係数を乗算した値の積算値を推定PM堆積量とする方法によると、凝縮水がパティキュレートフィルタ3へ流入したときに推定PM堆積量と実PM堆積量との誤差が大きくなる虞がある。
Here, the relationship between the integrated value of the PM emission amount and the differential pressure before and after the filter is shown in FIG. A, B, and C in FIG. 2 are values when the operation stop state of the internal combustion engine 1 continues for one day. When the operation stop state of the internal combustion engine 1 becomes longer, the wall surface temperature of the exhaust pipe decreases, and moisture in the exhaust is condensed at the next engine start. For this reason, condensed water flows into the particulate filter 3. Therefore, before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped, the differential pressure across the filter increases approximately in proportion to the integrated value of the PM emission amount, but the internal combustion engine 1 is restarted at A, B, and C in FIG. Each time it is applied, the differential pressure across the filter decreases. This is presumably because the condensed water flowing into the particulate filter 3 peels or desorbs the PM collected or deposited on the particulate filter 3. Therefore, according to the method of using the integrated value of the PM emission amount as the estimated PM accumulation amount or the method of using the integrated value of the value obtained by multiplying the PM emission amount and the coefficient as the estimated PM accumulation amount, the condensed water flows into the particulate filter 3. When this is done, the error between the estimated PM accumulation amount and the actual PM accumulation amount may increase.

そこで、本実施例においては、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタ3から剥離又は脱離するPMの量(PM剥離量)に基づいて、推定PM堆積量を補正するようにした。   Therefore, in this embodiment, the estimated PM deposition amount is corrected based on the amount of PM that is separated or desorbed from the particulate filter 3 due to the influence of condensed water (PM separation amount).

PM剥離量は、パティキュレートフィルタ3へ流入する凝縮水の量(以下、「凝縮水流入量」と称する)に相関する。例えば、凝縮水流入量が多いときは少ないときに較べ、PM剥離量が多くなる。よって、凝縮水流入量とPM剥離量との相関関係を予め実験的に求めておけば、凝縮水流入量をパラメータとしてPM剥離量を特定(推定)することができる。   The amount of PM separation correlates with the amount of condensed water flowing into the particulate filter 3 (hereinafter referred to as “condensed water inflow amount”). For example, the amount of PM separation increases when the amount of condensed water inflow is large compared to when the amount of condensed water inflow is small. Therefore, if the correlation between the condensed water inflow amount and the PM separation amount is experimentally obtained in advance, the PM separation amount can be specified (estimated) using the condensed water inflow amount as a parameter.

なお、凝縮水流入量は、パティキュレートフィルタ3より上流の排気通路2に発生する凝縮水の量(以下、「凝縮水発生量」と称する)と、凝縮水発生量に対する凝縮水流入量の比率(流入率)と、をパラメータとして演算することができる。   The amount of condensed water inflow is the ratio of the amount of condensed water generated in the exhaust passage 2 upstream of the particulate filter 3 (hereinafter referred to as “condensed water generation amount”) and the ratio of the amount of condensed water inflow to the amount of condensed water generated. (Inflow rate) can be calculated as parameters.

凝縮水発生量(言い換えると、パティキュレートフィルタ3より上流の排気通路2に発生する飽和水蒸気の量)は、パティキュレートフィルタ3より上流の排気通路2を画成する排気管の壁面温度と排気に含まれる水蒸気(HO)の量から演算することができる。排気管の壁面温度は、パティキュレートフィルタ3より上流における排気管の熱容量と、排気の流量と、排気の温度と、をパラメータとして演算することができる。なお、排気の温度は、排気温度センサにより実測されてもよく、演算モデルによって演算されてもよい。一方、排気に含まれる水蒸気(HO)の量は、燃料噴射量から演算することができる。 The amount of condensed water generated (in other words, the amount of saturated water vapor generated in the exhaust passage 2 upstream from the particulate filter 3) is determined by the wall surface temperature of the exhaust pipe that defines the exhaust passage 2 upstream from the particulate filter 3 and the exhaust gas. can be calculated from the amount of water vapor (H 2 O), included. The wall surface temperature of the exhaust pipe can be calculated using the heat capacity of the exhaust pipe upstream of the particulate filter 3, the flow rate of the exhaust, and the temperature of the exhaust as parameters. The exhaust temperature may be measured by an exhaust temperature sensor or may be calculated by a calculation model. On the other hand, the amount of water vapor (H 2 O) contained in the exhaust can be calculated from the fuel injection amount.

また、流入率は、排気の流速(流量)をパラメータとして演算することができる。排気の流速(流量)は内燃機関1の吸入空気量に相関するため、吸入空気量を検出するセンサ(例えば、エアフローメータ)の検出値をパラメータとして流入率を演算することができる。   Further, the inflow rate can be calculated using the flow rate (flow rate) of the exhaust gas as a parameter. Since the flow rate (flow rate) of the exhaust gas correlates with the intake air amount of the internal combustion engine 1, the inflow rate can be calculated using the detection value of a sensor (for example, an air flow meter) that detects the intake air amount as a parameter.

次に、凝縮水流入量に基づいて推定PM堆積量を補正する方法としては、PM排出量の積算値からPM剥離量を減算する方法、PM排出量からPM剥離量を減算した値を積算する方法を用いることができる。これらの方法によれば、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタ3からPMが剥離又は脱離した場合であっても、推定PM堆積量と実PM堆積量との誤差を小さく抑えることができる。つまり、推定PM堆積量の推定精度(演算精度)を高めることができる。   Next, as a method of correcting the estimated PM accumulation amount based on the condensate inflow amount, a method of subtracting the PM separation amount from the integrated value of the PM discharge amount, and a value obtained by subtracting the PM separation amount from the PM discharge amount are integrated. The method can be used. According to these methods, even when PM is separated or desorbed from the particulate filter 3 due to the influence of condensed water, an error between the estimated PM accumulation amount and the actual PM accumulation amount can be suppressed to be small. That is, the estimation accuracy (calculation accuracy) of the estimated PM accumulation amount can be increased.

以下、推定PM堆積量の演算手順について図3に沿って説明する。図3は、PM堆積量の演算処理ルーチンを示すフローチャートである。この演算処理ルーチンは、予めECU10のROM等に記憶されており、ECU10(CPU)によって周期的に実行される。   Hereinafter, the calculation procedure of the estimated PM deposition amount will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a routine for calculating the PM accumulation amount. This arithmetic processing routine is stored in advance in the ROM or the like of the ECU 10 and is periodically executed by the ECU 10 (CPU).

図3の演算処理ルーチンでは、ECU10は、先ずS101において、各種データを読み込む。例えば、ECU10は、排気の流量(吸入空気量)、排気温度、燃料噴射量等の
データを読み込む。
In the arithmetic processing routine of FIG. 3, the ECU 10 first reads various data in S101. For example, the ECU 10 reads data such as an exhaust flow rate (intake air amount), an exhaust temperature, and a fuel injection amount.

S102の処理では、ECU10は、パティキュレートフィルタ3より上流の排気管の壁面温度を演算する。詳細には、ECU10は、排気管の熱容量と、排気の流量と、排気温度と、をパラメータとして壁面温度を演算する。なお、排気管の熱容量は一定であるため、排気の流量と排気温度を引数として壁面温度が導出されるマップや関数式を予め作成しておくようにしてもよい。   In the process of S102, the ECU 10 calculates the wall surface temperature of the exhaust pipe upstream from the particulate filter 3. Specifically, the ECU 10 calculates the wall surface temperature using the heat capacity of the exhaust pipe, the exhaust gas flow rate, and the exhaust gas temperature as parameters. In addition, since the heat capacity of the exhaust pipe is constant, a map or a function expression for deriving the wall surface temperature using the exhaust flow rate and the exhaust temperature as arguments may be created in advance.

S103の処理では、ECU10は、燃料噴射量をパラメータとして、排気に含まれる水蒸気(HO)の量を演算する。 In the process of S103, the ECU 10 calculates the amount of water vapor (H 2 O) contained in the exhaust gas using the fuel injection amount as a parameter.

S104の処理では、ECU10は、S102の処理で求められた壁面温度と、S103の処理で求められた水蒸気(HO)の量と、をパラメータとして、凝縮水発生量を演算する。その際、壁面温度と水蒸気(HO)の量と凝縮水発生量との相関関係は、予めマップ或いは関数式の態様でECU10のROMに記憶されていてもよい。 In the process of S104, the ECU 10 calculates the amount of condensed water generated using the wall surface temperature obtained in the process of S102 and the amount of water vapor (H 2 O) obtained in the process of S103 as parameters. At this time, the correlation between the wall surface temperature, the amount of water vapor (H 2 O), and the amount of condensed water generated may be stored in advance in the ROM of the ECU 10 in a map or functional form.

S105の処理では、ECU10は、凝縮水の流入率を演算する。詳細には、ECU10は、排気の流量を引数として流入率を導出するマップや関数式を利用して、流入率を演算する。   In the process of S105, the ECU 10 calculates the inflow rate of the condensed water. Specifically, the ECU 10 calculates the inflow rate using a map or a function expression for deriving the inflow rate using the exhaust gas flow rate as an argument.

S106の処理では、ECU10は、パティキュレートフィルタ3へ流入する凝縮水の量(凝縮水流入量)を演算する。具体的には、ECU10は、S104で求められた凝縮水発生量とS105で求められた流入率とを乗算することにより、凝縮水流入量を算出する。   In the process of S106, the ECU 10 calculates the amount of condensed water flowing into the particulate filter 3 (condensed water inflow amount). Specifically, the ECU 10 calculates the amount of condensed water inflow by multiplying the amount of condensed water generated in S104 by the inflow rate determined in S105.

S107では、ECU10は、S106で求められた凝縮水流入量をパラメータとして、PM剥離量を演算する。その際、凝縮水流入量を引数としてPM剥離量を導出するマップ又は関数式を予め求めておくようにしてもよい。ここで、ECU10がS102乃至S107の処理を実行することにより、本発明に係わる第二演算手段が実現される。   In S107, the ECU 10 calculates the PM separation amount using the condensed water inflow amount obtained in S106 as a parameter. At that time, a map or a function expression for deriving the PM separation amount using the amount of condensed water inflow as an argument may be obtained in advance. Here, the ECU 10 executes the processing of S102 to S107, thereby realizing the second calculation means according to the present invention.

S108の処理では、ECU10は、内燃機関1の運転状態(燃料噴射量、吸入空気量、機関回転数等)からPM排出量を演算する。なお、パティキュレートフィルタ3より上流の排気通路にPMセンサが取り付けられる場合は、該PMセンサの検出値をPM排出量として用いてもよい。ここで、ECU10がS108の処理を実行することにより、本発明に係わる第一演算手段が実現される。   In the processing of S108, the ECU 10 calculates the PM emission amount from the operating state (fuel injection amount, intake air amount, engine speed, etc.) of the internal combustion engine 1. When a PM sensor is attached to the exhaust passage upstream from the particulate filter 3, the detected value of the PM sensor may be used as the PM discharge amount. Here, the ECU 10 executes the process of S108, thereby realizing the first calculation means according to the present invention.

S109の処理では、ECU10は、推定PM堆積量を演算する。詳細には、ECU10は、S108で求められたPM排出量からS107で求められたPM剥離量を減算した値を積算することにより、推定PM堆積量を算出する。また、ECU10は、S108で求められたPM排出量の積算値からS107で求められたPM剥離量を減算することにより、推定PM堆積量を算出してもよい。このようにECU10がS109の処理を実行することにより、本発明に係わる第三演算手段が実現される。   In the process of S109, the ECU 10 calculates the estimated PM accumulation amount. Specifically, the ECU 10 calculates the estimated PM accumulation amount by integrating the value obtained by subtracting the PM peeling amount obtained in S107 from the PM discharge amount obtained in S108. In addition, the ECU 10 may calculate the estimated PM accumulation amount by subtracting the PM separation amount obtained in S107 from the integrated value of the PM discharge amount obtained in S108. As described above, the ECU 10 executes the process of S109, thereby realizing the third calculation means according to the present invention.

以上述べたように図3の演算処理ルーチンに従って推定PM堆積量が求められると、パティキュレートフィルタ3より上流の排気通路に凝縮水が発生した場合であっても、推定PM堆積量と実PM堆積量との誤差を小さく抑えることができる。その結果、推定PM堆積量の推定精度(演算精度)を高めることができる。   As described above, when the estimated PM accumulation amount is obtained in accordance with the arithmetic processing routine of FIG. 3, even if condensed water is generated in the exhaust passage upstream of the particulate filter 3, the estimated PM accumulation amount and the actual PM accumulation are determined. The error from the amount can be kept small. As a result, the estimation accuracy (calculation accuracy) of the estimated PM accumulation amount can be increased.

なお、前述した演算処理ルーチンにおいて、S102乃至S107の処理は、一つの処理にまとめることも可能である。例えば、排気管の熱容量と、排気の流量と、排気温度と
、燃料噴射量と、を引数としてPM剥離量を導出する関数式や演算モデルを予め作成しておき、その関数式又は演算モデルを用いてPM剥離量が算出されるようにしてもよい。
In the arithmetic processing routine described above, the processes of S102 to S107 can be combined into one process. For example, a function equation or a calculation model for deriving the PM separation amount using arguments of the heat capacity of the exhaust pipe, the flow rate of the exhaust gas, the exhaust gas temperature, and the fuel injection amount are created in advance. It may be used to calculate the amount of PM peeling.

<実施例2>
次に、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置の実施例について図4に基づいて説明する。
<Example 2>
Next, an embodiment of a particulate filter failure diagnosis apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例における故障診断装置は、差圧センサ4の検出値が判定基準を下回ることを条件として、パティキュレートフィルタ3が故障していると診断する装置である。ここでいう「判定基準」は、パティキュレートフィルタ3が正常であり、且つパティキュレートフィルタ3へ凝縮水が流入しないときに、差圧センサ4の検出値が取り得る最小値に相当する。   The failure diagnosing device in the present embodiment is a device that diagnoses that the particulate filter 3 is broken on the condition that the detected value of the differential pressure sensor 4 is below the criterion. The “determination criterion” here corresponds to a minimum value that can be taken by the detection value of the differential pressure sensor 4 when the particulate filter 3 is normal and condensed water does not flow into the particulate filter 3.

ところで、凝縮水がパティキュレートフィルタ3へ流入したとき又は流入直後の差圧センサ4の検出値に基づいてパティキュレートフィルタ3の故障診断が実施されると、パティキュレートフィルタ3が正常であるにもかかわらず、差圧センサ4の検出値が閾値を下回る可能性がある。   By the way, when the failure diagnosis of the particulate filter 3 is performed based on the detection value of the differential pressure sensor 4 when the condensed water flows into the particulate filter 3 or immediately after the inflow, the particulate filter 3 is normal. Regardless, the detection value of the differential pressure sensor 4 may fall below the threshold value.

そこで、本実施例の故障診断装置は、前述のPM堆積量演算装置によって算出された推定PM堆積量に基づいて判定基準を補正し、差圧センサ4の検出値が補正後の判定基準を下回ることを条件として、パティキュレートフィルタ3が故障していると診断するようにした。なお、判定基準の補正は、推定PM堆積量が少ないときは多いときに比べ、判定基準が小さい値となるように行われる。   Therefore, the failure diagnosis apparatus of the present embodiment corrects the determination criterion based on the estimated PM accumulation amount calculated by the above-described PM accumulation amount calculation device, and the detection value of the differential pressure sensor 4 is lower than the corrected determination criterion. On the condition, the particulate filter 3 is diagnosed as having a failure. The correction of the determination criterion is performed so that the determination criterion becomes a smaller value when the estimated PM accumulation amount is small than when it is large.

以下、本実施例における故障診断処理の実行手順について図4に沿って説明する。図4は、本実施例における故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。この故障診断処理ルーチンは、予めECU10のROMに記憶されており、ECU10(CPU)によって周期的に実行されるルーチンである。   Hereinafter, the execution procedure of the failure diagnosis process in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a failure diagnosis processing routine in the present embodiment. This failure diagnosis processing routine is stored in advance in the ROM of the ECU 10 and is periodically executed by the ECU 10 (CPU).

故障診断処理ルーチンでは、ECU10は、先ずS201の処理において、各種データを読み込む。例えば、ECU10は、排気の流量(吸入空気量)、排気温度、燃料噴射量、差圧センサ4の検出値(フィルタ前後差圧)等のデータを読み込む。   In the failure diagnosis processing routine, the ECU 10 first reads various data in the processing of S201. For example, the ECU 10 reads data such as the exhaust flow rate (intake air amount), the exhaust temperature, the fuel injection amount, the detection value of the differential pressure sensor 4 (differential pressure before and after the filter), and the like.

S202の処理では、ECU10は、S201で読み込まれた排気の流量(吸入空気量)、排気温度、燃料噴射量をパラメータとして、推定PM堆積量を演算する。その際の演算手順は、前述した図3のS102乃至S109の処理と同様である。   In the process of S202, the ECU 10 calculates the estimated PM accumulation amount using the exhaust gas flow rate (intake air amount), the exhaust gas temperature, and the fuel injection amount read in S201 as parameters. The calculation procedure at this time is the same as the processing of S102 to S109 of FIG.

S203の処理では、ECU10は、S202の処理で求められた推定PM堆積量をパラメータとして判定基準を補正する。その際、ECU10は、推定PM堆積量が小さいときは大きいときに比べ、判定基準が小さい値になるように補正する。また、判定基準の補正量は、推定PM堆積量の演算に使用されたPM剥離量の大きさに応じて決定されてもよい。例えば、PM剥離量が多い場合は少ない場合に比べ、補正量が大きくされてもよい(補正後の判定基準が小さくされてもよい)。なお、ECU10がS203の処理を実行することにより、本発明に係わる補正手段が実現される。   In the process of S203, the ECU 10 corrects the determination criterion using the estimated PM accumulation amount obtained in the process of S202 as a parameter. In that case, ECU10 correct | amends so that a criterion may become a small value compared with the time when estimation PM accumulation amount is small. In addition, the correction amount of the determination criterion may be determined according to the amount of PM peeling used for calculating the estimated PM deposition amount. For example, the correction amount may be increased when the amount of PM peeling is large compared to the case where the amount of PM peeling is small (the determination criterion after correction may be decreased). Note that the correction means according to the present invention is realized when the ECU 10 executes the process of S203.

S204の処理では、ECU10は、前記S201の処理で読み込まれたフィルタ前後差圧が前記S203の処理で補正された判定基準以上であるか否かを判別する。S204の処理において肯定判定された場合は、ECU10は、S205の処理へ進み、パティキュレートフィルタ3が正常であると判定する。一方、S204の処理において否定判定された場合は、ECU10は、S206の処理へ進み、パティキュレートフィルタ3が故障
していると判定する。なお、ECU10がS204乃至S206の処理を実行することにより、本発明に係わる診断手段が実現される。
In the process of S204, the ECU 10 determines whether or not the differential pressure before and after the filter read in the process of S201 is greater than or equal to the determination criterion corrected in the process of S203. If an affirmative determination is made in the process of S204, the ECU 10 proceeds to the process of S205 and determines that the particulate filter 3 is normal. On the other hand, when a negative determination is made in the process of S204, the ECU 10 proceeds to the process of S206 and determines that the particulate filter 3 is out of order. It should be noted that the diagnosis means according to the present invention is realized by the ECU 10 executing the processing of S204 to S206.

以上述べた実施例によれば、凝縮水がパティキュレートフィルタ3へ流入した場合であっても、パティキュレートフィルタ3の故障診断を正確に実行することができる。   According to the embodiment described above, even when the condensed water flows into the particulate filter 3, the failure diagnosis of the particulate filter 3 can be performed accurately.

なお、パティキュレートフィルタ3の実PM堆積量が少ないときは、パティキュレートフィルタ3が正常である場合のフィルタ前後差圧とパティキュレートフィルタ3が故障している場合のフィルタ前後差圧との差が小さくなる。同様に、パティキュレートフィルタ3の実PM堆積量が多いときも、パティキュレートフィルタ3が正常である場合のフィルタ前後差圧とパティキュレートフィルタ3が故障している場合のフィルタ前後差圧との差が小さくなる。よって、パティキュレートフィルタ3の故障診断処理は、パティキュレートフィルタ3が正常である場合のフィルタ前後差圧とパティキュレートフィルタ3が故障している場合のフィルタ前後差圧との差が比較的大きくなる実PM堆積量の範囲(以下、「診断可能範囲」と称する)で実施されることが好ましい。   When the actual PM accumulation amount of the particulate filter 3 is small, the difference between the differential pressure before and after the filter when the particulate filter 3 is normal and the differential pressure before and after the filter when the particulate filter 3 is faulty. Get smaller. Similarly, even when the actual PM accumulation amount of the particulate filter 3 is large, the difference between the differential pressure before and after the filter when the particulate filter 3 is normal and the differential pressure before and after the filter when the particulate filter 3 is malfunctioning. Becomes smaller. Therefore, in the failure diagnosis process of the particulate filter 3, the difference between the differential pressure before and after the filter when the particulate filter 3 is normal and the differential pressure before and after the filter when the particulate filter 3 is faulty becomes relatively large. It is preferable to implement in the range of the actual PM deposition amount (hereinafter referred to as “diagnosis range”).

そこで、ECU10は、PM堆積量演算装置により算出された推定PM堆積量が前記診断可能範囲に属することを条件として、パティキュレートフィルタ3の故障診断処理が実施される(故障診断処理の実行が許可される)ようにしてもよい。その場合、ECU10は、図5に示すように、図4中のS203の処理の代わり(又は、S203の処理の前後)にS301の処理を実行するようにしてもよい。すなわち、S301の処理では、ECU10は、S202の処理で算出された推定PM堆積量が診断許可範囲に属するか否かを判別する。そして、S301の処理において否定判定された場合はS204乃至S206の処理がスキップされ、S301の処理において肯定判定された場合はS204乃至S206の処理が実行されるようにしてもよい。   Therefore, the ECU 10 performs the failure diagnosis process of the particulate filter 3 on the condition that the estimated PM accumulation amount calculated by the PM accumulation amount calculation device belongs to the diagnosable range (permission to execute the failure diagnosis process is permitted). You may be allowed to do so. In this case, as shown in FIG. 5, the ECU 10 may execute the process of S301 instead of the process of S203 in FIG. 4 (or before and after the process of S203). That is, in the process of S301, the ECU 10 determines whether or not the estimated PM accumulation amount calculated in the process of S202 belongs to the diagnosis permission range. If a negative determination is made in the process of S301, the processes of S204 to S206 may be skipped, and if a positive determination is made in the process of S301, the processes of S204 to S206 may be executed.

<実施例3>
次に、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置の他の実施例について図6、7に基づいて説明する。ここでは、前述した第2の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
<Example 3>
Next, another embodiment of the particulate filter failure diagnosis apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from the above-described second embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

前述の第2の実施例においては差圧センサ4の検出値(フィルタ前後差圧)を使用してパティキュレートフィルタ3の故障診断を行う例について述べたが、本実施例ではパティキュレートフィルタ3より下流の排気通路2に配置されたPMセンサの検出値を使用してパティキュレートフィルタ3の故障診断を行う例について述べる。   In the above-described second embodiment, the example in which the failure diagnosis of the particulate filter 3 is performed using the detection value (differential pressure before and after the filter) of the differential pressure sensor 4 has been described, but in this embodiment, the particulate filter 3 An example in which a failure diagnosis of the particulate filter 3 is performed using the detection value of the PM sensor arranged in the downstream exhaust passage 2 will be described.

図6は、本実施例における内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図6において、パティキュレートフィルタ3より下流の排気通路2には、PMセンサ14が取り付けられている。PMセンサ14は、パティキュレートフィルタ3から流出した排気に含まれるPM量(以下、「PM流出量」と称する)に相関した電気信号を出力するセンサである。なお、図6に示す例では、差圧センサが省略されているが、差圧センサが設けられていてもよい。   FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine and its exhaust system in the present embodiment. In FIG. 6, a PM sensor 14 is attached to the exhaust passage 2 downstream from the particulate filter 3. The PM sensor 14 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the amount of PM contained in the exhaust gas flowing out from the particulate filter 3 (hereinafter referred to as “PM outflow amount”). In the example shown in FIG. 6, the differential pressure sensor is omitted, but a differential pressure sensor may be provided.

このような構成において、ECU10は、PMセンサの検出値が上限値を上回ることを条件として、パティキュレートフィルタ3が故障していると判定する。パティキュレートフィルタ3に割れや欠損等が生じた場合は、パティキュレートフィルタ3が正常である場合に比べ、パティキュレートフィルタ3から流出するPMの量(以下、「PM流出量」と称する)が多くなる。よって、パティキュレートフィルタ3が正常である場合にPM流出量が取り得る最大値(上限値)に対して、PMセンサの検出値が大きくなる。   In such a configuration, the ECU 10 determines that the particulate filter 3 is malfunctioning on the condition that the detection value of the PM sensor exceeds the upper limit value. When the particulate filter 3 is cracked or missing, the amount of PM flowing out from the particulate filter 3 (hereinafter referred to as “PM outflow amount”) is larger than when the particulate filter 3 is normal. Become. Therefore, when the particulate filter 3 is normal, the detection value of the PM sensor becomes larger than the maximum value (upper limit value) that the PM outflow amount can take.

ところで、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタ3からPMが剥離又は脱離した場合は、パティキュレートフィルタ3の実PM堆積量が減少する。ここで、パティキュレートフィルタ3へ流入するPMの量に対してパティキュレートフィルタ3をすり抜けるPMの量の比率(以下、「PMすり抜け率」と称する)は、実PM堆積量に相関する。例えば、実PM堆積量が少ないときは多いときに比べ、PMすり抜け率が大きくなる。その結果、パティキュレートフィルタ3が故障していないにもかかわらず、PMセンサ14の検出値が上限値を超える可能性がある。   By the way, when PM peels or desorbs from the particulate filter 3 due to the influence of the condensed water, the actual PM deposition amount of the particulate filter 3 decreases. Here, the ratio of the amount of PM that passes through the particulate filter 3 with respect to the amount of PM that flows into the particulate filter 3 (hereinafter referred to as “PM slipping rate”) correlates with the actual PM deposition amount. For example, when the actual PM deposition amount is small, the PM slip-through rate is larger than when it is large. As a result, there is a possibility that the detection value of the PM sensor 14 exceeds the upper limit value even though the particulate filter 3 has not failed.

そこで、前述のPM堆積量演算装置によって算出された推定PM堆積量に基づいて上限値を補正するとともに、補正後の上限値とPMセンサ14の検出値を比較することにより、パティキュレートフィルタ3の故障診断を行うようにした。   Therefore, the upper limit value is corrected based on the estimated PM accumulation amount calculated by the above-described PM accumulation amount calculation device, and the corrected upper limit value is compared with the detection value of the PM sensor 14, whereby the particulate filter 3. A failure diagnosis was performed.

以下、本実施例におけるパティキュレートフィルタ3の故障診断処理の実行手順について図7に沿って説明する。図7は、本実施例における故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。この故障診断処理ルーチンは、予めECU10のROMに記憶されており、ECU10(CPU)によって周期的に実行されるルーチンである。   Hereinafter, the execution procedure of the failure diagnosis process of the particulate filter 3 in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a failure diagnosis processing routine in the present embodiment. This failure diagnosis processing routine is stored in advance in the ROM of the ECU 10 and is periodically executed by the ECU 10 (CPU).

故障診断処理ルーチンでは、ECU10は、先ずS401の処理において、各種データを読み込む。例えば、ECU10は、排気の流量(吸入空気量)、排気温度、燃料噴射量、PMセンサ14の検出値(PM流出量)等のデータを読み込む。   In the failure diagnosis processing routine, the ECU 10 first reads various data in the processing of S401. For example, the ECU 10 reads data such as an exhaust flow rate (intake air amount), an exhaust temperature, a fuel injection amount, a detection value of the PM sensor 14 (PM outflow amount), and the like.

S402の処理では、ECU10は、S401で読み込まれた排気の流量(吸入空気量)、排気温度、燃料噴射量をパラメータとして、推定PM堆積量を演算する。その際の演算手順は、前述した図3のS102乃至S109の処理と同様である。   In the process of S402, the ECU 10 calculates the estimated PM accumulation amount using the exhaust gas flow rate (intake air amount), the exhaust gas temperature, and the fuel injection amount read in S401 as parameters. The calculation procedure at this time is the same as the processing of S102 to S109 of FIG.

S403の処理では、ECU10は、S402の処理で求められた推定PM堆積量をパラメータとしてPMすり抜け率を演算する。具体的には、ECU10は、推定PM堆積量と排気の流量をパラメータとして、PMすり抜け率を算出する。その際、推定PM堆積量と排気流量を引数としてPMすり抜け率が導出されるマップや関数式を予め求めておき、そのマップ又は関数式とPMセンサ14の検出値からPMすり抜け率が導出されてもよい。   In the process of S403, the ECU 10 calculates the PM slipping rate using the estimated PM accumulation amount obtained in the process of S402 as a parameter. Specifically, the ECU 10 calculates the PM slipping rate using the estimated PM accumulation amount and the exhaust gas flow rate as parameters. At that time, a map or a function formula for deriving the PM slip-out rate with the estimated PM accumulation amount and the exhaust gas flow rate as arguments is obtained in advance, and the PM slip-out rate is derived from the map or the function formula and the detection value of the PM sensor 14. Also good.

S404の処理では、ECU10は、S403の処理で求められたPMすり抜け率に基づいて上限値を補正する。その際、ECU10は、PMすり抜け率が大きいときは小さいときに比べ、上限値が大きい値になるように補正する。   In the process of S404, the ECU 10 corrects the upper limit value based on the PM slipping rate obtained in the process of S403. At that time, the ECU 10 corrects the upper limit value so that the upper limit value is larger when the PM slip-through rate is larger than when the PM slip-through rate is small.

S405の処理では、ECU10は、前記S401の処理で読み込まれたPM流出量が前記S404の処理で補正された上限値以下であるか否かを判別する。S405の処理において肯定判定された場合は、ECU10は、S406の処理へ進み、パティキュレートフィルタ3が正常であると判定する。一方、S405の処理において否定判定された場合は、ECU10は、S407の処理へ進み、パティキュレートフィルタ3が故障していると判定する。   In the process of S405, the ECU 10 determines whether or not the PM outflow amount read in the process of S401 is equal to or less than the upper limit value corrected in the process of S404. If the determination in step S405 is affirmative, the ECU 10 proceeds to step S406 and determines that the particulate filter 3 is normal. On the other hand, when a negative determination is made in the process of S405, the ECU 10 proceeds to the process of S407 and determines that the particulate filter 3 is out of order.

以上述べた実施例によれば、凝縮水がパティキュレートフィルタ3へ流入した場合であっても、パティキュレートフィルタ3の故障診断を正確に実行することができる。   According to the embodiment described above, even when the condensed water flows into the particulate filter 3, the failure diagnosis of the particulate filter 3 can be performed accurately.

1 内燃機関
2 排気通路
3 パティキュレートフィルタ
4 差圧センサ
5 燃料噴射弁
10 ECU
11 アクセルペダル
12 アクセル開度センサ
13 クランクポジションセンサ
14 PMセンサ
1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 3 Particulate filter 4 Differential pressure sensor 5 Fuel injection valve 10 ECU
11 Accelerator pedal 12 Accelerator opening sensor 13 Crank position sensor 14 PM sensor

Claims (5)

内燃機関から排出されるPMの量であるPM排出量を演算する第一演算手段と、
内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタから剥離するPMの量であるPM剥離量を演算する第二演算手段と、
前記PM排出量と前記PM剥離量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタに捕集又は堆積しているPMの量であるPM堆積量を演算する第三演算手段と、
を備えるパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置。
First calculating means for calculating a PM emission amount which is an amount of PM discharged from the internal combustion engine;
Second calculating means for calculating a PM peeling amount, which is the amount of PM peeled off from the particulate filter, with the amount of condensed water flowing into the particulate filter disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine as a parameter;
Third calculation means for calculating a PM deposition amount that is the amount of PM collected or deposited on the particulate filter, using the PM discharge amount and the PM peeling amount as parameters,
Particulate filter PM deposition amount calculation device comprising:
請求項1において、前記第三演算手段は、前記PM排出量から前記PM剥離量を減算した値を積算することにより、前記パティキュレートフィルタのPM堆積量を算出するパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置。   2. The PM accumulation amount calculation of the particulate filter according to claim 1, wherein the third calculation means calculates a PM accumulation amount of the particulate filter by integrating a value obtained by subtracting the PM separation amount from the PM discharge amount. apparatus. 請求項1において、前記第三演算手段は、前記PM排出量の積算値から前記PM剥離量を減算することにより、前記パティキュレートフィルタのPM堆積量を算出するパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置。   2. The particulate filter PM accumulation amount calculation device according to claim 1, wherein the third calculation means calculates the PM accumulation amount of the particulate filter by subtracting the PM separation amount from an integrated value of the PM discharge amount. . 請求項1乃至3の何れか1項に記載のパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置と、
前記パティキュレートフィルタのPM堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
前記センサの検出値に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
前記第三演算手段により算出されたPM堆積量に応じて前記故障診断の判定基準を補正する補正手段と、
を備えるパティキュレートフィルタの故障診断装置。
The PM accumulation amount calculating device for the particulate filter according to any one of claims 1 to 3,
A sensor whose detection value changes according to the amount of PM deposited on the particulate filter;
Diagnostic means for diagnosing failure of the particulate filter based on the detection value of the sensor;
Correction means for correcting the determination criteria of the failure diagnosis according to the PM accumulation amount calculated by the third calculation means;
A particulate filter failure diagnosis apparatus comprising:
請求項1乃至3の何れか1項に記載のパティキュレートフィルタのPM堆積量演算装置と、
前記パティキュレートフィルタのPM堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
前記センサの検出値に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
前記第三演算手段により算出されたPM堆積量が閾値以上であることを条件として、前記診断手段による故障診断を許可する許可手段と、
を備えるパティキュレートフィルタの故障診断装置。
The PM accumulation amount calculating device for the particulate filter according to any one of claims 1 to 3,
A sensor whose detection value changes according to the amount of PM deposited on the particulate filter;
Diagnostic means for diagnosing failure of the particulate filter based on the detection value of the sensor;
Permission means for permitting failure diagnosis by the diagnosis means, provided that the amount of accumulated PM calculated by the third calculation means is equal to or greater than a threshold;
A particulate filter failure diagnosis apparatus comprising:
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