(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を効率よく燃焼可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】二次電池を備えた車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、二次電池から電力の供給を受けて作動しパティキュレートフィルタを加熱するフィルタ加熱装置と、パティキュレートフィルタ又はフィルタ加熱装置の少なくともいずれかに接して配設され、内燃機関の冷却水が循環する冷却水回路と、フィルタ加熱装置の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる際にフィルタ加熱装置を作動させる。【選択図】図１
2020204271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を備えた車両に搭載された内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、
前記二次電池から電力の供給を受けて作動し前記パティキュレートフィルタを加熱するフィルタ加熱装置と、
前記パティキュレートフィルタ又は前記フィルタ加熱装置の少なくともいずれかに接して配設され、前記内燃機関の冷却水が循環する冷却水回路と、
前記フィルタ加熱装置の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる際に前記フィルタ加熱装置を作動させる、
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記内燃機関の冷間始動後に、前記パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の捕集量が所定値以上の場合に前記フィルタ加熱装置を作動させる、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記内燃機関の冷間始動時に、あらかじめ前記フィルタ加熱装置を作動させるとともに前記冷却水を前記冷却水回路に循環させて前記内燃機関を暖機した後に、前記内燃機関の始動を許可する、
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記二次電池の充電容量が所定の閾値を超える場合に、前記フィルタ加熱装置を作動させる、
請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記冷却水回路は、
前記パティキュレートフィルタ又は前記フィルタ加熱装置を通過する冷却水の流れの開放又は遮断を切り換える切換装置を備え、
前記制御部は、
前記内燃機関を通過する冷却水の温度が所定値以上の場合に前記パティキュレートフィルタ又は前記フィルタ加熱装置を通過する冷却水の流れを遮断する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内燃機関においては、環境対策として燃料消費量や排気エミッションを低減することが求められる。排気エミッションを低減するために、ガソリンエンジンにおいても排気通路に三元触媒やパティキュレートフィルタが設けられ、排気の浄化が行われる。
【０００３】
三元触媒は、排気中の一酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物を、酸化あるいは還元することによって浄化する。具体的に、一酸化炭素は二酸化炭素へと酸化され、炭化水素は水と二酸化炭素へと酸化され、窒素酸化物は窒素へと還元される。パティキュレートフィルタは、排気ガス中の粒子状物質を捕集する。パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質は適時に燃焼され、除去される。
【０００４】
ガソリンエンジンの場合、ディーゼルエンジンに比べて排気温度が高く、パティキュレートフィルタの温度を高く保つことができる。このため、ガソリンエンジンの場合、エンジンが回転している状態で燃料噴射を停止する制御（以下、「燃料カット制御」ともいう。）等を実行してパティキュレートフィルタに酸素を供給することによって、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１６７６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、粒子状物質は、ガソリンの燃焼効率が低下する冷間始動時において多く発生する。かかる冷間始動時においては、パティキュレートフィルタが低温の状態にあるために、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を効率よく燃焼させることが困難である。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を効率よく燃焼可能な、新規かつ改良された内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、二次電池を備えた車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、二次電池から電力の供給を受けて作動しパティキュレートフィルタを加熱するフィルタ加熱装置と、パティキュレートフィルタ又はフィルタ加熱装置の少なくともいずれかに接して配設され、内燃機関の冷却水が循環する冷却水回路と、フィルタ加熱装置の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる際にフィルタ加熱装置を作動させる内燃機関の制御装置が提供される。
【０００９】
制御部は、内燃機関の冷間始動後に、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の捕集量が所定値以上の場合にフィルタ加熱装置を作動させてもよい。
【００１０】
制御部は、内燃機関の冷間始動時に、あらかじめフィルタ加熱装置を作動させるとともに冷却水を冷却水回路に循環させて内燃機関を暖機した後に、内燃機関の始動を許可してもよい。
【００１１】
制御部は、内燃機関の冷間始動時に、二次電池の充電容量が所定の閾値を超える場合に、フィルタ加熱装置を作動させてもよい。
【００１２】
冷却水回路は、パティキュレートフィルタ又はフィルタ加熱装置を通過する冷却水の流れの開放又は遮断を切り換える切換装置を備え、制御部は、内燃機関を通過する冷却水の温度が所定値以上の場合にパティキュレートフィルタ又はフィルタ加熱装置を通過する冷却水の流れを遮断してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を効率よく燃焼することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の構成例を示す模式図である。
【図２】内燃機関の制御装置に備えられた電子制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】内燃機関の始動前の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】内燃機関の始動後の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
＜１．内燃機関の制御装置の構成例＞
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置を適用可能な内燃機関の排気系の構成例を説明する。本実施形態に係る内燃機関の制御装置１は、ガソリンエンジンの排気系に適用される。
【００１７】
内燃機関１０は、シリンダ１１、ピストン１３、吸気弁２１、排気弁２３、燃料噴射弁１５及び点火プラグ１７を備える。ピストン１３は、シリンダ１１内を上下動する。吸気弁２１は、シリンダ１１に臨む吸気通路１９の開口部に設けられる。排気弁２３は、シリンダ１１に臨む排気通路３１の開口部に設けられる。燃料噴射弁１５及び点火プラグ１７は、先端がシリンダ１１内に臨むように設けられる。燃料噴射弁１５及び点火プラグ１７は、電子制御装置（制御部）５０により駆動制御される。
【００１８】
吸気通路１９には、エアマスセンサ１８及び吸気スロットル弁１６が備えられる。吸気スロットル弁１６は、電子制御装置５０により駆動され、シリンダ１１に供給される吸気の流量を調節する。エアマスセンサ１８は、吸気の流量を検出する。エアマスセンサ１８のセンサ信号は、電子制御装置５０に送信される。
【００１９】
内燃機関１０では、ピストン１３の下降時に吸気弁２１が開かれて吸気通路１９からシリンダ１１へと吸気が行われるとともに燃料噴射弁１５から燃料が噴射されてシリンダ１１内に混合気が形成される（吸気行程）。次のピストン１３の上昇時には吸気弁２１が閉じられ、形成された混合気が圧縮される（圧縮行程）。圧縮された混合気は点火プラグ１７により点火されて膨張し、ピストン１３を押し下げる（膨張行程）。次のピストン１３の上昇時には排気弁２３が開かれ、排気通路３１に燃焼ガス（排気）が排出される（排気行程）。
【００２０】
排気通路３１には、三元触媒３３及びパティキュレートフィルタ３５が備えられる。パティキュレートフィルタ３５は、三元触媒３３の下流側に備えられる。三元触媒３３は、酸素吸蔵放出性能を有する触媒であり、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯX）を酸化あるいは還元する。例えば、三元触媒３３は、排気がリッチ状態のときに排気中の酸素を吸着し、排気がリーン状態のときに吸着していた酸素を放出して排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX等を浄化する。
【００２１】
本実施形態において、パティキュレートフィルタ３５は、酸素吸蔵放出性能の機能を有するフィルタである。パティキュレートフィルタ３５は、例えば、セラミック製のハニカム状のフィルタ担体の表面に触媒成分が担持されて構成される。かかるパティキュレートフィルタ３５は、三元触媒としても機能し、排気中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯXを酸化あるいは還元する。三元触媒３３だけでなくパティキュレートフィルタ３５に三元触媒の機能を持たせることにより、排気の浄化効率が高められる。
【００２２】
また、パティキュレートフィルタ３５は、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate  Matter）を捕集する。パティキュレートフィルタ３５に捕集されたＰＭは、パティキュレートフィルタ３５が高温状態のときにパティキュレートフィルタ３５に酸素が供給されることによって燃焼（酸化）する。
【００２３】
排気通路３１には、第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３、第３の排気センサ４５及び排気温度センサ４７が備えられる。第１の排気センサ４１及び排気温度センサ４７は、三元触媒３３の上流に備えられる。第２の排気センサ４３は、三元触媒３３の下流、かつ、パティキュレートフィルタ３５の上流に備えられる。第３の排気センサ４５は、パティキュレートフィルタ３５の下流に備えられる。第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３、第３の排気センサ４５及び排気温度センサ４７のセンサ信号は、電子制御装置５０に送信される。
【００２４】
第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３及び第３の排気センサ４５は、それぞれ燃焼ガスの空燃比に関連する状態値を検出するセンサである。例えば第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３及び第３の排気センサ４５は、それぞれ空燃比センサ又は酸素濃度センサであってよい。空燃比センサは、状態値として空燃比（Ａ／Ｆ）を検出し、酸素濃度センサは、状態値として酸素濃度を検出する。空燃比センサは、ラムダセンサであってもよい。例えば排気センサにより検出される状態値は、混合気の空燃比がストイキ状態（理論空燃比、ラムダ値＝１）よりも燃料リッチ状態（燃料過多状態、ラムダ値＜１）になると低下し、燃料リーン状態（燃料過少状態、ラムダ値＞１）になると上昇する。
【００２５】
ここで、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１において、パティキュレートフィルタ３５にはフィルタ加熱装置３７が備えられる。フィルタ加熱装置３７は、パティキュレートフィルタ３５を加熱し、パティキュレートフィルタ３５の温度を上昇させる。パティキュレートフィルタ３５を高温にしてＰＭを効率よく燃焼させるには、パティキュレートフィルタ３５のうち、少なくとも捕集されるＰＭが蓄積される後端側を加熱可能な位置にフィルタ加熱装置３７が配置されるとよい。
【００２６】
フィルタ加熱装置３７の構成は特に限定されるものではないが、電熱線を利用したヒータやセラミックヒータ等の、少なくとも電子制御装置５０により電力供給が制御されて動作可能な装置が用いられる。
【００２７】
フィルタ加熱装置３７は、図示しない二次電池からの電力の供給を受ける。フィルタ加熱装置３７への電力の供給は、電子制御装置５０により制御される。二次電池は、車両の補機に電力を供給する低電圧バッテリでもよく、車両の駆動源として用いられる駆動用モータに電力を供給する高電圧バッテリでもよい。これらの二次電池は、駆動用モータあるいは内燃機関１０をクランキングさせるスタータモータの回生機能により充電可能になっている。
【００２８】
なお、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１を適用可能な車両は、ガソリンを燃料とする内燃機関１０のみを駆動源とする車両であってもよく、ガソリンを燃料とする内燃機関１０及び駆動用モータを駆動源とするハイブリッド車両であってもよい。ただし、フィルタ加熱装置３７が高電圧の電力により作動するものである場合、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１は、高電圧バッテリを搭載したハイブリッド車両に適用されうる。
【００２９】
また、内燃機関の制御装置１は、冷却水を循環可能な冷却水回路６０を備える。冷却水回路６０は、内燃機関１０のハウジングに設けられた冷却水通路６１を通過するように形成された冷却水循環回路６３と、冷却水循環回路６３から分岐して設けられた冷却水循環通路６７とを備える。内燃機関１０の冷却水循環回路６３は、ラジエータ２５及び冷却水循環ポンプ２７を備える。本実施形態において、冷却水循環ポンプ２７は、電子制御装置５０により駆動制御可能な電動ポンプであり、内燃機関１０の停止時においても作動可能に構成される。冷却水循環回路６３のうち、内燃機関１０のハウジングに設けられた冷却水通路６１の出口部分には、冷却水の温度を検出する冷却水温センサ４９が備えられる。冷却水温センサ４９のセンサ信号は、電子制御装置５０に送信される
【００３０】
冷却水循環通路６７は、パティキュレートフィルタ３５の周囲に形成された冷却水通路６５を通過するように設けられる。冷却水循環通路６７は、冷却水循環回路６３から分岐して冷却水通路６５を経由した後、冷却水循環回路６３に合流する。冷却水循環回路６３と冷却水循環通路６７との分岐部分には、流路切換弁２９が備えられている。流路切換弁２９は、例えば電子制御装置５０により駆動制御可能な三方向弁である。流路切換弁２９は、冷却水循環通路６７への冷却水の流入又は遮断を切り換える切換装置として機能する。
【００３１】
なお、流路切換弁２９が設けられる位置は、冷却水循環回路６３と冷却水循環通路６７との分岐部分に限られない。例えば、流路切換弁２９は、冷却水循環回路６３と冷却水循環通路６７との合流部分に設けられてもよい。また、切換装置は、三方向弁等の流路切換弁に限られない。例えば、切換装置は、冷却水循環通路６７の途中のいずれかの位置に設けられて通路を開閉する開閉弁であってもよい。
【００３２】
電子制御装置５０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等のプロセッサを備えて構成される。電子制御装置５０の一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
【００３３】
図２は、電子制御装置５０の構成のうち、本実施形態に係る制御に関連する機能構成を示す説明図である。電子制御装置５０は、燃料噴射弁制御部５１、加熱装置制御部５３、流路切換制御部５５、ポンプ制御部５７、ＰＭ堆積量推定部５９及び記憶部５２を備えている。このうち、燃料噴射弁制御部５１、加熱装置制御部５３、流路切換制御部５５、ポンプ制御部５７及びＰＭ堆積量推定部５９は、プロセッサによるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能である。
【００３４】
電子制御装置５０は、エアマスセンサ１８、バッテリ電圧センサ９１、第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３、第３の排気センサ４５、排気温度センサ４７及び冷却水温センサ４９それぞれのセンサ信号を取得可能になっている。
【００３５】
記憶部５２は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）又はＲＯＭ（Read  Only  Memory）等の記憶素子を含む。記憶部５２は、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）やストレージ装置等の他の記憶装置を含んでもよい。記憶部５２は、プロセッサにより実行されるソフトウェアプログラム、演算処理に使用される種々のパラメータ、取得したセンサ信号に対応する状態値、あるいは演算処理の結果を記憶する。
【００３６】
燃料噴射弁制御部５１は、内燃機関１０の燃料噴射弁１５の駆動を制御し、シリンダ１１への燃料噴射を制御する。例えば、燃料噴射弁制御部５１は、内燃機関１０の回転数及び車両の要求加速度に基づいて燃料指示噴射量を求め、燃料噴射弁１５に供給する通電時間及び通電時期を制御する。
【００３７】
燃料噴射弁制御部５１は、車両の走行中に運転者がアクセルペダルを開放した場合等、要求加速度がゼロになった場合には、内燃機関１０の回転数が所定のアイドル保持回転数まで低下するまでの期間に燃料噴射を停止する燃料カット制御を実行する。これにより、内燃機関１０の出力トルクをゼロとして、内燃機関１０の稼働を継続させることができる。燃料カット制御により、燃料消費量が低減されるとともに、排気中の酸素濃度が上昇してパティキュレートフィルタ３５に捕集されたＰＭを燃焼させることができる。
【００３８】
加熱装置制御部５３は、パティキュレートフィルタ３５に設けられたフィルタ加熱装置３７の駆動を制御する。加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７に通電してパティキュレートフィルタ３５を加熱し、パティキュレートフィルタ３５を高温状態にする。具体的に、加熱装置制御部５３は、パティキュレートフィルタ３５の温度が低く、ＰＭを効率よく燃焼できない状態においてフィルタ加熱装置３７を作動して、パティキュレートフィルタ３５を高温状態にする。
【００３９】
また、本実施形態において、加熱装置制御部５３は、内燃機関１０の冷間始動時に、内燃機関１０の冷却水が冷却水循環通路６７を介して循環可能にされた状態でフィルタ加熱装置３７に通電してパティキュレートフィルタ３５を加熱する。例えば、加熱装置制御部５３は、内燃機関１０のイグニッションスイッチがオンになったときに、冷却水温センサ４９のセンサ信号に基づいて冷間始動状態と判定されたときに、フィルタ加熱装置３７を作動させる。これにより、内燃機関１０の始動前から内燃機関１０が暖機され、内燃機関１０の始動後の排気エミッションの低下が抑制される。
【００４０】
加熱装置制御部５３は、内燃機関１０の始動前にフィルタ加熱装置３７を作動させる場合、バッテリ電圧センサ９１のセンサ信号に基づいて、フィルタ加熱装置３７に電力を供給する二次電池の充電容量が所定の閾値以下の場合にはフィルタ加熱装置３７を作動させないようにしてもよい。
【００４１】
流路切換制御部５５は、冷却水循環回路６３と冷却水循環通路６７との分岐部分に設けられた流路切換弁２９の駆動を制御して、冷却水循環通路６７への冷却水の流入又は遮断を切り換える。具体的に、流路切換制御部５５は、パティキュレートフィルタ３５が保持する熱量を利用して内燃機関１０の暖機を行う場合に流路切換弁２９に通電し、内燃機関１０の冷却水が冷却水循環通路６７を通過するように流路を切り換える。例えば、流路切換制御部５５は、内燃機関１０のイグニッションスイッチがオンになったときに、冷却水温センサ４９のセンサ信号に基づいて冷間始動状態と判定されたときに、内燃機関１０の冷却水が冷却水循環通路６７を通過するように流路を切り換える。
【００４２】
ポンプ制御部５７は、冷却水循環ポンプ２７の駆動を制御する。ポンプ制御部５７は、内燃機関１０の始動後だけでなく、始動前においても冷却水循環ポンプ２７を作動させることができる。例えば、ポンプ制御部５７は、内燃機関１０のイグニッションスイッチがオンになったときに、冷却水循環ポンプ２７の作動を開始する。
【００４３】
ＰＭ堆積量推定部５９は、パティキュレートフィルタ３５に捕集されたＰＭの堆積量を推定する。例えば、排気通路３１に、パティキュレートフィルタ３５の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検知する差圧センサ等が備えられている場合、ＰＭ堆積量推定部５９は、検出される差圧に基づいてＰＭの堆積量を推定する。
【００４４】
なお、ＰＭ堆積量推定部５９は、演算によりＰＭの堆積量を推定してもよい。例えば、ＰＭ堆積量推定部５９は、燃料噴射量、内燃機関１０の燃焼温度、内燃機関１０の排気の流量、排気中の酸素の流量及びパティキュレートフィルタ３５の温度に基づいて、ＰＭの堆積量を推定することができる。
【００４５】
具体的に、ＰＭ堆積量推定部５９は、燃料噴射量、内燃機関１０の燃焼温度及び内燃機関１０の排気の流量に基づいて、パティキュレートフィルタ３５に流入するＰＭの流量を積算する一方、パティキュレートフィルタ３５の温度及び排気中の酸素の流量に基づいて、燃焼するＰＭ量を減算することにより、ＰＭの堆積量を推定する。パティキュレートフィルタ３５の温度は、排気温度センサ４７により検出される排気温度に基づいて推定することができる。また、排気中の酸素の流量は、内燃機関１０の吸気の流量、燃焼効率及び三元触媒３３における酸素消費量等に基づいて推定することができる。
【００４６】
＜２．動作例＞
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１の動作例を説明する。以下、内燃機関１０の始動時と始動後とに分けて、制御装置１の動作例を説明する。
【００４７】
（３−１．内燃機関の始動時の動作）
図３は、内燃機関１０の始動時における電子制御装置５０による制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、電子制御装置５０の加熱装置制御部５３は、内燃機関１０のイグニッションスイッチがオンになったことを検知すると（ステップＳ１１）、内燃機関１０が冷間始動状態であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。例えば、加熱装置制御部５３は、冷却水温センサ４９のセンサ信号に基づいて、冷却水温が所定の閾値未満の場合に内燃機関１０が冷間始動状態であると判定する。
【００４９】
内燃機関１０が冷間始動状態でない場合（Ｓ１３／Ｎｏ）、加熱装置制御部５３は、そのまま内燃機関１０の始動を許可する（ステップＳ２１）。一方、内燃機関１０が冷間始動状態である場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７に電力を供給する二次電池の充電容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿０を超えているか否かを判別する（ステップＳ１５）。
【００５０】
二次電池の充電容量を確認するのは、内燃機関１０の始動前に、回生機能による二次電池の充電が行われない場合であっても、フィルタ加熱装置３７や冷却水循環ポンプ２７の駆動による電力消費が可能であるか否かを判断するためである。設定される閾値ＳＯＣ＿０は、あらかじめ適切な値に設定される。閾値ＳＯＣ＿０は、固定値であってもよく、冷却水温センサ４９のセンサ値等に応じて異なる値に設定されてもよい。冷却水温センサ４９のセンサ値に応じて異なる閾値ＳＯＣ＿０が設定される場合、例えば、内燃機関１０が始動されるまでの期間における、フィルタ加熱装置３７や冷却水循環ポンプ２７等の想定作動時間を考慮して、閾値ＳＯＣ＿０を設定することができる。
【００５１】
二次電池の充電容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿０以下の場合（Ｓ１５／Ｎｏ）、加熱装置制御部５３は、そのまま内燃機関１０の始動を許可する（ステップＳ２１）。一方、二次電池の充電容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿０を超える場合（Ｓ１５／Ｙｅｓ）、加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７の作動を開始させる（ステップＳ１７）。このとき、流路切換制御部５５は、流路切換弁２９に電力を供給して、内燃機関１０の冷却水が冷却水循環通路６７を通過するように流路を切り換える。また、ポンプ制御部５７は、冷却水循環ポンプ２７に電力を供給して、冷却水循環ポンプ２７の駆動を開始させる。
【００５２】
これにより、内燃機関１０の冷却水は、パティキュレートフィルタ３５の周囲に形成された冷却水通路６５及び内燃機関１０のハウジングに形成された冷却水通路６１を経由して循環する。冷却水は、冷却水通路６５を通過する際に、加熱されたパティキュレートフィルタ３５及びフィルタ加熱装置３７の熱量により昇温され、さらに、冷却水通路６１を通過する際に、内燃機関１０を温める。このようにして、冷間始動時において、内燃機関１０の始動前に内燃機関１０の暖機が行われる。
【００５３】
次いで、暖機が開始された後、加熱装置制御部５３は、暖機を終了させる条件が成立したか否かを判別する（ステップＳ１９）。暖機を終了させる条件は、例えば、冷却水温があらかじめ設定された終了閾値に到達することであってもよく、暖機の実行時間があらかじめ設定された終了時間に到達することであってもよい。加熱装置制御部５３は、暖機を終了させる条件が成立するまでの間（Ｓ１９／Ｎｏ）、条件成立判定を繰り返す。
【００５４】
一方、加熱装置制御部５３は、暖機を終了させる条件が成立した場合（Ｓ１９／Ｙｅｓ）、内燃機関１０の始動を許可する（ステップＳ２１）。この場合、流路切換制御部５５は、流路切換弁２９への電力の供給を停止して、冷却水循環通路６７への冷却水の供給を遮断する。これにより、内燃機関１０の暖機完了後に、内燃機関１０の冷却水がパティキュレートフィルタ３５の熱量により加熱されることを防ぐことができる。
【００５５】
冷間始動状態でない場合（Ｓ１３／Ｎｏ）、二次電池の充電容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿０以下の場合（Ｓ１５／Ｎｏ）又は暖機を終了させる条件が成立した場合（Ｓ１９／Ｙｅｓ）、ステップＳ２１で内燃機関１０の始動が許可されることで、内燃機関１０は始動する。このとき、冷間始動状態であっても（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、内燃機関１０は暖機された後に始動することから（Ｓ１７−Ｓ１９）、内燃機関１０の始動後におけるＰＭの発生量は低減される。また、内燃機関１０が暖機されていることから、内燃機関１０のフリクションも低減され、燃料消費量が低減される。
【００５６】
内燃機関１０の始動後、加熱装置制御部５３は、ＰＭ堆積量推定部５９で推定されるＰＭの堆積量ＰＮが、あらかじめ設定された閾値ＰＮ＿１未満であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。ＰＭの堆積量ＰＮが閾値ＰＮ＿１以上となっている場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、引き続きパティキュレートフィルタ３５に捕集されたＰＭが燃焼しやすくするために、加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７の作動を継続させる。一方、ＰＭの堆積量ＰＮが閾値ＰＮ＿１未満となっている場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７への電力の供給を停止する（ステップＳ２５）。
【００５７】
このように、内燃機関１０の冷間始動時においては、パティキュレートフィルタ３５に備えられたフィルタ加熱装置３７が作動し、加熱されたパティキュレートフィルタ３５あるいはフィルタ加熱装置３７の熱量を利用して内燃機関１０の暖機が行われる。したがって、暖機後に内燃機関１０が始動され、ＰＭの発生量が低減するとともに、燃料消費量が低減される。
【００５８】
また、フィルタ加熱装置３７に電力を供給する二次電池の充電容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿０を超える場合にのみ内燃機関１０の始動前にフィルタ加熱装置３７を作動させることとしているために、二次電池の出力電圧の低下による内燃機関１０の始動不良等を抑制することができる。
【００５９】
（３−２．内燃機関の始動後の動作）
図４は、内燃機関１０の始動後における電子制御装置５０による制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００６０】
まず、加熱装置制御部５３は、ＰＭ堆積量推定部５９で推定されるＰＭの堆積量ＰＮが、あらかじめ設定された閾値ＰＮ＿０を超えているか否かを判別する（ステップＳ３１）。ＰＭの堆積量ＰＮが閾値ＰＮ＿０以下の間（Ｓ３１／Ｎｏ）、加熱装置制御部５３は、ＰＭの堆積量ＰＮの判定を繰り返す。一方、ＰＭの堆積量ＰＮが閾値ＰＮ＿０を超える場合（Ｓ３１／Ｙｅｓ）、加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７に電力を供給する二次電池の充電容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿０を超えているか否かを判別する（ステップＳ３３）。
【００６１】
二次電池の充電容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿０以下の場合（Ｓ３３／Ｎｏ）、加熱装置制御部５３は、充電容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿０を超えるまで充電容量ＳＯＣの判別を繰り返す。一方、二次電池の充電容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿０を超える場合（Ｓ３３／Ｙｅｓ）、加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７を作動させる（ステップＳ３５）。これにより、パティキュレートフィルタ３５が高温状態になり、内燃機関１０の燃料カット制御等によってパティキュレートフィルタ３５に酸素が供給されることによって、パティキュレートフィルタ３５に捕集されたＰＭが効率的に燃焼しやすくなる。
【００６２】
なお、本実施形態において、内燃機関１０の始動前にすでに暖機が完了していることから、内燃機関１０の始動後に、内燃機関１０の冷却水が冷却水循環通路６７を通過するように冷却水回路６０の流路を切り換えることを要しない。ただし、内燃機関１０の始動後においても、内燃機関１０の燃焼温度が低い場合には、フィルタ加熱装置３７の作動とともに冷却水が冷却水循環通路６７を通過するように流路を切り換え、内燃機関１０を昇温させるようにしてもよい。例えば、長い下り坂を走行するような場合であって、長時間燃料カット制御が継続されるような場合には、内燃機関１０の始動後であっても冷却水が冷却水循環通路６７を通過するように流路が切り換えられてもよい。
【００６３】
次いで、加熱装置制御部５３は、ＰＭ堆積量推定部５９で推定されるＰＭの堆積量ＰＮが、あらかじめ設定された閾値ＰＮ＿１未満となったか否かを判別する（ステップＳ３７）。ＰＭの堆積量ＰＮが閾値ＰＮ＿１以上の場合（Ｓ３７／Ｎｏ）、加熱装置制御部５３は、ＰＭの堆積量ＰＮの判定を繰り返す。一方、ＰＭの堆積量ＰＮが閾値ＰＮ＿１未満の場合（Ｓ３７／Ｙｅｓ）、加熱装置制御部５３は、フィルタ加熱装置３７の作動を停止させる（ステップＳ３９）。以降、ステップＳ３１に戻って、これまでに説明した処理を繰り返す。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１によれば、パティキュレートフィルタ３５を加熱するフィルタ加熱装置３７を備えるために、内燃機関１０の燃焼温度や外気温にかかわらずパティキュレートフィルタ３５を高温にすることができる。したがって、燃料カット制御等によってパティキュレートフィルタ３５に酸素が供給された際に、パティキュレートフィルタ３５に捕集されたＰＭを効率よく燃焼させることができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１によれば、内燃機関１０の排気熱のみではパティキュレートフィルタ３５の温度が高温にならないような運転状態であってもパティキュレートフィルタ３５の温度を高温にすることができる。このため、ＰＭの堆積量が過大になることを防ぐことができ、ＰＭの燃焼時にパティキュレートフィルタ３５が焼損するおそれが低減し、あるいは、かかる焼損を防ぐために燃料カット制御を禁止する必要をなくすことができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１によれば、パティキュレートフィルタ３５に捕集されたＰＭの堆積量ＰＮが所定の閾値ＰＮ＿０を超えるときにフィルタ加熱装置３７を作動させるため、電力の浪費を抑制することができる。さらに、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１によれば、フィルタ加熱装置３７に電力を供給する二次電池の充電容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿０を超えるときにフィルタ加熱装置３７を作動させるため、フィルタ加熱装置３７の作動による二次電池の出力電圧の低下を抑制することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１によれば、内燃機関１０の冷間始動時に、フィルタ加熱装置３７を作動させて、内燃機関１０の冷却水をパティキュレートフィルタ３５あるいはフィルタ加熱装置３７の熱量により温めながら内燃機関１０の冷却水通路６１を通過させることにより、フィルタ加熱装置３７を利用して内燃機関１０を暖機させることができる。これにより、内燃機関１０の始動後の排気エミッションが低減されるとともに、内燃機関１０のフリクションの低減によって燃料消費量を低減することができる。
【００６８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６９】
例えば、内燃機関１０の始動後にフィルタ加熱装置３７を作動させる際に、パティキュレートフィルタ３５の温度が所定の閾値未満の場合にのみフィルタ加熱装置３７を作動させてもよい。つまり、パティキュレートフィルタ３５を加熱しない場合であってもＰＭの燃焼効率が良好な状態においてフィルタ加熱装置３７を作動させないようにすることにより、電力の浪費を抑制することができる。
【００７０】
また、上記実施形態では、三元触媒３３の下流側にパティキュレートフィルタ３５が配置されていたが、本発明はかかる例に限定されるものではなく、三元触媒３３の上流側にパティキュレートフィルタ３５が配置されてもよい。また、上記実施形態では、パティキュレートフィルタ３５として、三元触媒の機能を有するフィルタが用いられていたが、本発明はかかる例に限定されるものではなく、パティキュレートフィルタ３５が、触媒機能を有していないフィルタであってもよい。その場合、排気中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯXの浄化効率を高めるために、上記三元触媒３３とは別の三元触媒を備えてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１          内燃機関の制御装置
１０        内燃機関
２７        冷却水循環ポンプ
２９        流路切換弁
３１        排気通路
３３        三元触媒
３５        パティキュレートフィルタ
３７        フィルタ加熱装置
４１        第１の排気センサ
４３        第２の排気センサ
４５        第３の排気センサ
４７        排気温度センサ
４９        冷却水温センサ
５０        電子制御装置
５１        燃料噴射弁制御部
５３        加熱装置制御部
５５        流路切換制御部
５７        ポンプ制御部
５９        ＰＭ堆積量推定部
６０        冷却水回路
６３        冷却水循環回路
６５        冷却水通路
６７        冷却水循環通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020204271.tif 000006