(57)【要約】【課題】フィルタの温度を適切に制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置の昇温制御部は、ＰＭ堆積量に基づいて目標温度ＧＰＦｔｒｇを設定し、触媒装置に燃料を含む混合気を導入する燃料導入処理を実行して触媒装置で熱を発生させ、触媒装置で発生した熱を排気通路を流れるガスを媒体にしてフィルタに移送してＧＰＦ温度を昇温させる昇温制御を実行する。制御装置の制限制御部は、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であるときにＰＭ堆積量が多いほど小さくなるように制限閾値ＯＴｔｈを設定し、ＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈ以上であるときに、フィルタへの酸素の供給を抑制する昇温制限制御を実行する。昇温制御部は、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であるときに、目標温度ＧＰＦｔｒｇを、フィルタにおけるＰＭの発火点Ｔｘと制限閾値ＯＴｔｈとの中間値に設定する。【選択図】図４
2020125720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に、排気上流側から順に、触媒装置と、粒子状物質を捕集するフィルタと、が配置された内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であり、
前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量に基づいて目標温度を設定し、前記触媒装置に燃料を含む混合気を導入する燃料導入処理を実行して前記触媒装置で熱を発生させ、前記触媒装置で発生した熱を前記排気通路を流れるガスを媒体にして前記フィルタに移送して前記フィルタの温度を前記目標温度まで昇温させる昇温制御を実行する昇温制御部と、
前記堆積量が規定値以上であるときに前記堆積量が多いほど小さくなるように制限閾値を設定し、前記フィルタの温度が前記制限閾値以上であるときに、前記フィルタへの酸素の供給を抑制する昇温制限制御を実行する制限制御部と、を備え、
前記昇温制御部が、前記堆積量が前記規定値以上であるときに、前記目標温度を、前記フィルタにおける粒子状物質の発火点と前記制限閾値との中間値に設定する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は排気通路に触媒装置を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気通路に触媒を担持させたフィルタを備えたディーゼル機関の排気浄化装置として、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させるために、フィルタに燃料を導入してフィルタの温度を粒子状物質の発火点以上まで昇温させる排気浄化装置が記載されている。特許文献１の排気浄化装置では、フィルタ入口温度をできるだけ高くするように、導入する燃料の量を調整している。なお、以下の部分では粒子状物質のことをＰＭ（ＰＭ：Particulate Matter）と称する。
【０００３】
また、特許文献２には、ＰＭを捕集するフィルタと、排気通路におけるフィルタよりも上流側の部分に設置された触媒装置と、を備える火花点火式の車載内燃機関の排気浄化装置が記載されている。特許文献２の内燃機関では、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生処理を下記の態様で行っている。すなわち、特許文献２の内燃機関では、車両の惰性走行中に、点火装置の火花放電を停止した状態で燃料噴射を実施して、未燃の混合気を触媒装置に導入するようにしている。未燃の混合気が導入されると、その混合気が触媒装置内で燃焼して触媒装置の温度（以下、触媒温度と記載する）が上昇する。こうして触媒温度が高くなると、触媒装置から流出してフィルタに流入するガスの温度も高くなる。そして、その高温のガスの熱を受けてフィルタの温度がＰＭの発火点以上となると、フィルタに堆積したＰＭが燃焼する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１２２５１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／００４１３６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２に記載されているように、未燃の混合気を触媒装置に導入する燃料導入処理を実行して触媒装置で熱を発生させ、触媒装置で発生した熱をフィルタに移送してフィルタの温度を昇温させる昇温制御を実行する場合には、触媒装置で熱が発生するタイミングと、フィルタの温度が上昇するタイミングとにずれがある。そのため、特許文献１に記載されているような燃料の量の調整によっては、フィルタの温度を適切に制御することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、排気通路に、排気上流側から順に、触媒装置と、粒子状物質を捕集するフィルタと、が配置された内燃機関に適用される。この制御装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量に基づいて目標温度を設定し、前記触媒装置に燃料を含む混合気を導入する燃料導入処理を実行して前記触媒装置で熱を発生させ、前記触媒装置で発生した熱を前記排気通路を流れるガスを媒体にして前記フィルタに移送して前記フィルタの温度を前記目標温度まで昇温させる昇温制御を実行する昇温制御部と、前記堆積量が規定値以上であるときに前記堆積量が多いほど小さくなるように制限閾値を設定し、前記フィルタの温度が前記制限閾値以上であるときに、前記フィルタへの酸素の供給を抑制する昇温制限制御を実行する制限制御部と、を備えている。この制御装置では、前記昇温制御部が、前記堆積量が前記規定値以上であるときに、前記目標温度を、前記フィルタにおける粒子状物質の発火点と前記制限閾値との中間値に設定する。
【０００７】
ＰＭの堆積量が多いほどＰＭの燃焼に伴って発生する熱量が多くなるため、フィルタが過熱しやすくなる。これに対して、上記構成によれば、堆積量が多いときほど、制限閾値を小さくしている。そのため、フィルタが過熱しやすいときほどフィルタへの酸素の供給を抑制する昇温制限制御が実行されやすくなり、フィルタの過熱を抑制することができる。
【０００８】
ところが、昇温制限制御が実行されてフィルタへの酸素の供給が抑制されると、触媒装置で発生させた熱がフィルタへ移送されずに放熱されてしまい、触媒装置で熱を発生させるために消費した燃料が無駄になってしまう。
【０００９】
なお、触媒装置で発生した熱を移送してフィルタの温度を昇温させる昇温制御を実行する場合には、触媒装置に導入する燃料の量の調整によるフィルタの温度の制御が難しい。そこで、上記構成では、ＰＭの堆積量が規定値以上であるときに、目標温度をフィルタにおけるＰＭの発火点と制限閾値との中間値に設定するようにしている。これにより、目標温度がＰＭの発火点以上であり且つ制限閾値未満でありながら、ＰＭの発火点及び制限閾値の双方からある程度離れた値に設定される。そのため、触媒装置で熱が発生するタイミングと、フィルタの温度が上昇するタイミングとにずれがあることによってフィルタの温度が目標温度からずれてしまったとしても、フィルタの温度が制限閾値以上にならない限りは昇温制限制御が実行されなくなる。したがって、頻繁に昇温制限制御が実行されて、燃料を消費して発生させた熱がフィルタに移送されずに放熱されてしまい、燃料導入処理によって無駄に燃料を消費してしまう、といった事態を抑制することができる。
【００１０】
すなわち、上記構成によれば、触媒装置で発生した熱を移送してフィルタの温度を昇温させる昇温制御を実行する場合であっても、無駄な燃料の消費を抑制しながら、フィルタの過熱を抑制することができるようになる。要するに、フィルタの温度を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の制御装置と、同制御装置の制御対象である内燃機関の構成を示す模式図。
【図２】再生要求フラグを操作するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。
【図３】目標温度を設定し、昇温要求フラグを操作するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。
【図４】ＰＭ堆積量と、目標温度及び制限閾値との関係を示すグラフ。
【図５】制限閾値を設定し、昇温制限フラグを操作するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態の制御装置の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の制御装置１００が適用される内燃機関１０は、ピストン１１が往復動可能に収容された気筒１２を備える。ピストン１１は、コネクティングロッド１３を介してクランク軸１４に連結されている。そして、気筒１２内でのピストン１１の往復動がクランク軸１４の回転運動に変換される。
【００１３】
気筒１２には、空気の導入路である吸気通路１５が接続されている。吸気通路１５には、同吸気通路１５を流れる空気の流量である吸入空気量を検出するエアフロメータ１６が設けられている。なお、吸気通路１５を流れる空気の温度は、内燃機関１０が吸入する空気の温度である。すなわちエアフロメータ１６は内燃機関１０が吸入する空気の温度である吸気温度と、吸入空気量とを検出する。吸気通路１５におけるエアフロメータ１６よりも下流側の部分には、スロットルバルブ１７が設けられている。この内燃機関１０では、スロットルバルブ１７の開度制御により、吸入空気量が調整されている。また、吸気通路１５におけるスロットルバルブ１７よりも下流側の部分には、燃料噴射弁１８が設置されている。そして、燃料噴射弁１８が吸気通路１５を流れる空気中に燃料を噴射することで、空気と燃料との混合気が形成される。
【００１４】
気筒１２には、気筒１２に対して吸気通路１５を開閉する吸気バルブ１９が設けられている。気筒１２には、吸気バルブ１９の開弁に応じて吸気通路１５から混合気が導入される。気筒１２には、火花放電により気筒１２内の混合気を点火して燃焼させる点火装置２０が設置されている。
【００１５】
気筒１２には、混合気の燃焼により生じた排気の排出路である排気通路２１が接続されている。また、気筒１２には、気筒１２に対して排気通路２１を開閉する排気バルブ２２が設けられている。排気通路２１には、排気バルブ２２の開弁に応じて気筒１２内から排気が導入される。
【００１６】
排気通路２１には、排気中のＣＯ、ＨＣを酸化すると同時にＮＯｘを還元する三元触媒を担持した触媒装置２３が設置されている。また、排気通路２１における触媒装置２３よりも下流側の部分には、ＰＭを捕集するフィルタ２４が設置されている。なお、フィルタ２４にも触媒装置２３と同様の三元触媒が担持されている。さらに、排気通路２１における触媒装置２３よりも上流側の部分には、排気通路２１を流れるガスの酸素濃度を、すなわち混合気の空燃比を検出する空燃比センサ２５が設置されている。また、排気通路２１における触媒装置２３とフィルタ２４との間の部分には、触媒装置２３から流出したガスの温度を検出する温度センサ２６が設置されている。
【００１７】
内燃機関１０の制御装置１００は、制御のための演算処理を実行する演算処理回路と制御用のプログラムやデータを記憶したメモリとを有したマイクロコンピュータとして構成されている。制御装置１００には、上述のエアフロメータ１６、空燃比センサ２５、温度センサ２６の検出信号が入力されている。さらに制御装置１００には、クランク軸１４の回転位相を検出するクランク角センサ２７の検出信号が入力されている。なお、制御装置１００は、クランク角センサ２７の検出信号から、内燃機関１０のクランク軸１４の回転速度である機関回転速度を算出している。そして、制御装置１００は、これらセンサの検出結果に基づき、スロットルバルブ１７の開度、燃料噴射弁１８の燃料噴射の量や時期、点火装置２０の火花放電の実施時期である点火時期などを制御することで、内燃機関１０の運転状態を制御している。
【００１８】
内燃機関１０では、排気通路２１に設けられたフィルタ２４に排気中のＰＭを捕集している。捕集したＰＭがフィルタ２４に堆積していくと、やがてフィルタ２４に目詰まりが生じるおそれがある。フィルタ２４に堆積したＰＭを燃焼させて除去するには、フィルタ２４の温度を、ＰＭが燃焼し得る温度すなわちＰＭの発火点Ｔｘ以上の温度にするとともに、フィルタ２４に酸素を供給する必要がある。
【００１９】
そこで、制御装置１００は、フィルタ２４に堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生処理を実行する。フィルタ再生処理の一環として制御装置１００は、まず、フィルタ２４をＰＭの発火点Ｔｘ以上まで昇温させる昇温制御を実行する。昇温制御は、制御装置１００に設けられた昇温制御部１０１によって実行される。
【００２０】
昇温制御においては、昇温制御部１０１は、まず、点火装置２０による火花点火を停止して気筒１２内での燃焼を停止させた状態で、燃料噴射を実施することで、燃料を含む混合気を気筒１２内で燃焼させずに排気通路２１に導入する燃料導入処理を実施する。こうした燃料導入処理により排気通路２１に未燃の混合気を導入すると、その混合気が触媒装置２３内で燃焼するようになる。なお、燃料導入処理では、噴射した燃料が触媒装置２３をすり抜けて下流側に排出されないように、触媒装置２３において全て反応し得る量の燃料を噴射する。そのため、燃料導入処理における空燃比は理論空燃比よりもリーンな値になっている。
【００２１】
こうして昇温制御部１０１は燃料導入処理を実行して触媒装置２３で熱を発生させる。そして、昇温制御部１０１は、触媒装置２３で発生した熱を排気通路２１を流れるガスを媒体にして下流側に移送する。こうして触媒装置２３で発生させた熱をフィルタ２４に移送することによりフィルタ２４の温度がＰＭの発火点Ｔｘ以上になると、フィルタ２４に堆積したＰＭを燃焼させることができるようになる。
【００２２】
なお、昇温制御での燃料導入処理では、気筒１２内での燃焼を停止させた状態で、ピストン１１の昇降によるポンプ作用により気筒１２内の混合気を排気通路２１に送り出す必要がある。そのため、昇温制御は、外部の動力でクランク軸１４の回転を維持可能な状況のもとで行う必要がある。内燃機関１０が車両に搭載されたものである場合、車両の惰性走行中には、気筒１２内での燃焼を停止させても、車輪から動力伝達によりクランク軸１４の回転を維持できる。よって、昇温制御部１０１は、例えば、こうした車両の惰性走行中に燃料を噴射して昇温制御を実行する。また、内燃機関１０の他にモータが駆動源として搭載されたハイブリッド車両では、気筒１２内での燃焼を停止させた状態でモータの動力でクランク軸１４を回転できるものがある。こうしたハイブリッド車両では、昇温制御部１０１は、モータの動力でクランク軸１４を回転させながら燃料導入処理を実施することが可能である。
【００２３】
昇温制御が完了している状態で、ピストン１１の昇降によるポンプ作用により、空気がフィルタ２４に送り込まれると、フィルタ２４に酸素が供給されることによってＰＭが燃焼する。すなわち、制御装置１００が実行するフィルタ再生処理は、燃料導入処理による昇温制御と、その後のフィルタ２４への酸素の供給とを含んでいる。
【００２４】
ところで、昇温制御の完了とは、昇温制御によってフィルタ２４の温度が目標とする温度まで昇温され、昇温制御による目的が達せられた状態のことである。そのため、例えば、車両が停止してクランク軸１４が回転しなくなることによってフィルタ２４の温度が目標とする温度に達する前に昇温制御が中断されている状態は、昇温制御は停止しているものの、昇温制御による目的が達せられた状態ではないため昇温制御が完了した状態ではない。
【００２５】
以下の部分では、制御装置１００が実行するフィルタ再生処理について詳しく説明する。
まず、図２を参照して、フィルタ再生要求フラグを操作するルーチンについて説明する。このルーチンは、制御装置１００によって繰り返し実行される。なお、フィルタ再生要求フラグは、「１」であることをもってフィルタ再生処理の実行が必要とされている状態であることを示し、「０」であることをもってフィルタ再生処理の実行が必要ではない状態であることを示すフラグである。フィルタ再生要求フラグは、初期状態では「０」である。
【００２６】
図２に示されるように、制御装置１００は、このルーチンを開始するとステップＳ１００の処理においてＰＭ堆積量が第１規定値ＰＭａ以上であるか否かを判定する。ＰＭ堆積量は、フィルタ２４に堆積しているＰＭの量の推定値である。
【００２７】
なお、制御装置１００は、ＰＭ生成量とＰＭ再生量とを繰り返し算出し、ＰＭ堆積量を更新している。具体的には、ＰＭ生成量からＰＭ再生量を引いた差を更新前のＰＭ堆積量の値に加算した和を最新のＰＭ堆積量の値として算出し、ＰＭ堆積量を更新する。
【００２８】
ＰＭ生成量は、気筒１２内での混合気の燃焼により生成されるＰＭの量であり、制御装置１００は、内燃機関１０の運転状態、具体的には吸入空気量、燃料噴射量などからＰＭ生成量を演算する。
【００２９】
また、ＰＭ再生量は、フィルタ２４内で燃焼するＰＭの量である。フィルタ２４に流入するガスの温度が高いほど、フィルタ２４の温度も高くなる。よって、温度センサ２６によって検出される温度からフィルタ２４の温度を求めることができる。制御装置１００は、フィルタ２４に流入するガスの温度及び流量、外気の温度に基づくフィルタ２４の熱収支モデルを用いてフィルタ２４の温度であるＧＰＦ温度を推定する。なお、フィルタ２４に流入するガスの流量は、吸入空気量と燃料噴射量とから求めることができ、外気の温度としてはエアフロメータ１６によって検出される吸気温度を用いることができる。ＧＰＦ温度がＰＭの発火点Ｔｘ以上となっている状態で、酸素を含んだガスがフィルタ２４に流入すると、フィルタ２４に堆積したＰＭが燃焼するようになる。ＰＭの燃焼には酸素が必要であるから、このときにフィルタ２４内で燃焼するＰＭの量は、フィルタ２４に流入するガス中の酸素の量に応じて決まる。フィルタ２４に流入するガスの酸素濃度は、空燃比センサ２５の検出結果から求めることができる。そこで、制御装置１００は、温度センサ２６によって検出されるガスの温度、空燃比センサ２５によって検出される酸素濃度、吸入空気量、及び燃料噴射量に基づいてＰＭ再生量を演算している。
【００３０】
制御装置１００は、ステップＳ１００の処理においてＰＭ堆積量が第１規定値ＰＭａ以上であると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ１１０へと進める。そして、制御装置１００はステップＳ１１０の処理において再生要求フラグを「１」に更新する。
【００３１】
一方で、制御装置１００は、ステップＳ１００の処理においてＰＭ堆積量が第１規定値ＰＭａ未満であると判定した場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、処理をステップＳ１２０へと進める。そして、制御装置１００はステップＳ１２０の処理において再生要求フラグを「０」に更新する。
【００３２】
こうしてステップＳ１１０の処理を実行すると、制御装置１００は、このルーチンを一旦終了する。こうしてステップＳ１１０又はステップＳ１２０の処理を実行すると、制御装置１００は、このルーチンを一旦終了する。こうして制御装置１００はＰＭ堆積量に応じて再生要求フラグを操作する。
【００３３】
次に、図３を参照して、昇温要求フラグを操作するルーチンについて説明する。なお、昇温要求フラグは、「１」であることをもって昇温制御の実行が必要とされている状態であることを示し、「０」であることをもって昇温制御の実行が必要ではない状態であることを示すフラグである。このルーチンは、再生要求フラグが「１」であり且つ触媒装置２３の暖機が完了している場合に、制御装置１００の昇温制御部１０１によって繰り返し実行される。昇温制御部１０１は昇温要求フラグが「１」になっているときに、燃料導入処理を実行して昇温制御を実行する。
【００３４】
図３に示すように、このルーチンを開始すると、昇温制御部１０１は、まずステップＳ２００の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であるか否かを判定する。なお、図４に示すように、第２規定値ＰＭｂは、第１規定値ＰＭａよりも大きな値である。
【００３５】
図３に示すように、昇温制御部１０１は、ステップＳ２００の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ未満であると判定した場合（ステップＳ２００：ＮＯ）には、処理をステップＳ２５０へと進める。そして、昇温制御部１０１は、ステップＳ２５０の処理において昇温制御におけるＧＰＦ温度の目標値である目標温度ＧＰＦｔｒｇを第１温度ＧＰＦａに設定する。なお、図４に示すように、第１温度ＧＰＦａは、ＰＭが燃焼し得る温度すなわちＰＭの発火点Ｔｘよりも高い温度である。
【００３６】
一方で、昇温制御部１０１は、ステップＳ２００の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であると判定した場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ２１０へと進める。そして、昇温制御部１０１は、ステップＳ２１０の処理においてＰＭ堆積量が第３規定値ＰＭｃ以上であるか否かを判定する。なお、図４に示すように、第３規定値ＰＭｃは、第２規定値ＰＭｂよりも大きな値である。そして、昇温制御部１０１は、ステップＳ２１０の処理においてＰＭ堆積量が第３規定値ＰＭｃ未満であると判定した場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）には、処理をステップＳ２４０へと進める。そして、昇温制御部１０１は、ステップＳ２４０の処理において、ＰＭ堆積量に基づいて目標温度ＧＰＦｔｒｇを設定する。
【００３７】
具体的には、図４に実線で示すように、昇温制御部１０１は、ステップＳ２４０の処理においてＰＭ堆積量が多いほど低くなるように目標温度ＧＰＦｔｒｇを設定する。なお、ステップＳ２４０の処理において設定する目標温度ＧＰＦｔｒｇは第１温度ＧＰＦａよりも低く且つＰＭの発火点Ｔｘよりも高い温度である。
【００３８】
図３に示すように、こうしてステップＳ２４０又はステップＳ２５０の処理を実行して目標温度ＧＰＦｔｒｇを設定すると、昇温制御部１０１は処理をステップＳ２６０へと進める。そして、昇温制御部１０１は、ステップＳ２６０の処理においてＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇ未満であるか否かを判定する。
【００３９】
昇温制御部１０１は、ステップＳ２６０の処理においてＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇ未満であると判定した場合（ステップＳ２６０：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ２７０へと進める。そして、昇温制御部１０１は、ステップＳ２７０の処理において昇温要求フラグを「１」に更新する。すなわち、この場合には、ＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇに達しておらず、昇温制御の実行が必要であるため、昇温要求フラグを「１」に更新する。
【００４０】
一方で、昇温制御部１０１は、ステップＳ２６０の処理においてＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇ以上であると判定した場合（ステップＳ２６０：ＮＯ）には、処理をステップＳ２３０へと進める。そして、昇温制御部１０１は、ステップＳ２３０の処理において昇温要求フラグを「０」に更新する。すなわち、この場合には、ＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇに達しており、昇温制御の実行は必要ではないため、昇温要求フラグを「０」に更新する。
【００４１】
なお、昇温制御部１０１は、ステップＳ２１０の処理においてＰＭ堆積量が第３規定値ＰＭｃ以上であると判定した場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ２３０へと進める。
【００４２】
こうしてステップＳ２３０又はステップＳ２７０の処理を実行すると、昇温制御部１０１はこのルーチンを一旦終了する。このように昇温制御部１０１は、ＰＭ堆積量が第３規定値ＰＭｃ未満である場合には、目標温度ＧＰＦｔｒｇを設定する。このとき、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上である場合には、図４に示すように、ＰＭ堆積量に基づいてＰＭ堆積量が少ないときほど目標温度ＧＰＦｔｒｇを低い値に設定する。そして、昇温制御部１０１は、昇温制御が完了しておらず、ＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇに達していない場合に昇温要求フラグを「１」に更新して昇温制御を実行する。また、昇温制御部１０１は、昇温制御が完了しており、ＧＰＦ温度が目標温度に達している場合に昇温要求フラグを「０」に更新し、昇温制御を停止する。一方で、昇温制御部１０１は、ＰＭ堆積量が第３規定値ＰＭｃ以上である場合には、昇温要求フラグを「０」に更新し、昇温制御を実行しない。これは、ＰＭ堆積量があまりに多くなると、フィルタ２４に堆積しているＰＭの燃焼による発熱が過剰になるおそれがあるためである。そのため、第３規定値ＰＭｃはこうしたフィルタ２４の過熱が生じるおそれがあることを判定するための閾値としてその大きさが実験などの結果に基づいて設定されている。
【００４３】
なお、制御装置１００では、こうしたフィルタ２４の過熱を抑制するために、上記のようなＰＭ堆積量に基づく昇温制御の停止だけではなく、フィルタ２４への酸素の供給を抑制する昇温制限制御を実行する。昇温制限制御は、制御装置１００に設けられた制限制御部１０２によって実行される。
【００４４】
昇温制限制御においては、制限制御部１０２は、内燃機関１０を制御してピストン１１の昇降によるポンプ作用によるフィルタ２４への酸素の供給を抑制する。例えば、内燃機関１０が車両に搭載されたものである場合、車両の惰性走行中には、燃料噴射を停止させ、燃料の消費を抑制するフューエルカットを実行するが、制限制御部１０２は昇温制限制御としてフューエルカットの実行を禁止し、気筒１２内での燃焼を継続させてフィルタ２４への酸素の供給を抑制する。また、内燃機関１０の他にモータが駆動源として搭載されたハイブリッド車両では、気筒１２内での燃焼を停止させた状態でモータの動力でクランク軸１４を回転できるものがある。こうしたハイブリッド車両では、制限制御部１０２は昇温制限制御として、モータの動力でクランク軸１４を回転させて酸素をフィルタ２４に供給するモータリングの実行を禁止したり、内燃機関１０への要求出力を小さくしてクランク軸１４の回転を抑制したりする。
【００４５】
次に図５を参照して、昇温制限フラグを操作するルーチンについて説明する。なお、昇温制限フラグは、「１」であることをもって昇温制限制御の実行が必要とされている状態であることを示し、「０」であることをもって昇温制限制御の実行が必要ではない状態出あることを示すフラグである。このルーチンは、再生要求フラグが「１」になっている場合に、制御装置１００の制限制御部１０２によって繰り返し実行される。制限制御部１０２は、昇温制限フラグが「１」になっているときに、昇温制限制御を実行する。
【００４６】
図５に示すように、制限制御部１０２は、このルーチンを開始すると、まずステップＳ３００の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であるか否かを判定する。制限制御部１０２は、ステップＳ３００の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ未満であると判定した場合（ステップＳ３００：ＮＯ）には、処理をステップＳ３４０へと進める。そして、制限制御部１０２は、ステップＳ３４０の処理において昇温制限制御を実行するか否かを判定するＧＰＦ温度の閾値である制限閾値ＯＴｔｈを第１閾値ＯＴａに設定する。なお、制限閾値ＯＴｔｈは、ＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈ以上であることに基づいて昇温制限制御を実行することを判定する閾値である。図４に示すように、第１閾値ＯＴａは、第１温度ＧＰＦａよりも高い温度である。
【００４７】
一方で、制限制御部１０２は、ステップＳ３００の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であると判定した場合（ステップＳ３００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ３１０へと進める。そして、制限制御部１０２は、ステップＳ３１０の処理において、ＰＭ堆積量に基づいて制限閾値ＯＴｔｈを設定する。
【００４８】
具体的には、図４に二点鎖線で示すように、制限制御部１０２は、ステップＳ３１０の処理においてＰＭ堆積量が多いほど小さくなるように制限閾値ＯＴｔｈを設定する。このようにＰＭ堆積量が多いほど小さくなるように制限閾値ＯＴｔｈを設定するのは、ＰＭ堆積量が多いほどＰＭの燃焼に伴って発生する熱量が多くなるため、フィルタ２４が過熱しやすいためである。制限制御部１０２では、こうしてＰＭ堆積量が多いほど小さくなるように制限閾値ＯＴｔｈを設定することによって、フィルタ２４が過熱しやすいときほど昇温制限制御が実行されやすくなるようにしている。ステップＳ３１０の処理において設定する制限閾値ＯＴｔｈは、目標温度ＧＰＦｔｒｇよりも高い温度である。
【００４９】
なお、この制御装置１００では、昇温制御部１０１は、上述したステップＳ２４０の処理においてＰＭ堆積量に基づいて目標温度ＧＰＦｔｒｇを設定する際、図４に実線で示すように、目標温度ＧＰＦｔｒｇを、フィルタ２４におけるＰＭの発火点Ｔｘと制限閾値ＯＴｔｈとの中間値に設定している。
【００５０】
図５に示すように、ステップＳ３１０又はステップＳ３４０の処理を実行すると、制限制御部１０２は処理をステップＳ３２０へと進める。そして、制限制御部１０２は、ステップＳ３２０の処理において、ＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈ以上であるか否かを判定する。
【００５１】
制限制御部１０２は、ステップＳ３２０の処理においてＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ３２０：ＮＯ）には、処理をステップＳ３５０へと進める。そして、制限制御部１０２は、ステップＳ３５０の処理において昇温制限フラグを「０」に更新する。すなわち、この場合には、ＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈに達しておらず、昇温制限制御の実行は必要ではないため、昇温制限フラグを「０」に更新する。
【００５２】
一方で、制限制御部１０２は、ステップＳ３２０の処理においてＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ３２０：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ３３０へと進める。そして、制限制御部１０２は、ステップＳ３３０の処理において昇温制限フラグを「１」に更新する。すなわち、この場合には、ＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈに達しており、昇温制限制御の実行が必要であるため、昇温制限フラグを「１」に更新する。
【００５３】
こうしてステップＳ３３０又はステップＳ３５０の処理を実行すると、制限制御部１０２はこのルーチンを一旦終了する。このように制限制御部１０２は、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ未満である場合には制限閾値ＯＴｔｈを第１閾値ＯＴａに設定し、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上である場合には図４に示すようにＰＭ堆積量に基づいてＰＭ堆積量が少ないときほど制限閾値ＯＴｔｈを小さい値に設定する。そして、制限制御部１０２は、ＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈに達した場合に昇温制限フラグを「１」に更新して昇温制限制御を実行する。
【００５４】
昇温制御を通じてＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇに達し、昇温制御が完了した状態、すなわちＧＰＦ温度がＰＭの発火点Ｔｘ以上の温度になっているときに、フューエルカットやモータリングが実行されてフィルタ２４に酸素が供給されると、フィルタ２４に堆積しているＰＭが燃焼する。そして、フィルタ２４におけるＰＭの燃焼によってＰＭ堆積量が第１規定値ＰＭａ未満になると（ステップＳ１００：ＮＯ）、再生要求フラグが「０」に更新されてフィルタ再生処理が完了する。
【００５５】
次に、本実施形態の制御装置１００による作用及び効果について説明する。
（１）ＰＭ堆積量が多いほどＰＭの燃焼に伴って発生する熱量が多くなるため、フィルタ２４が過熱しやすくなる。これに対して、上記構成によれば、ＰＭ堆積量が第２規定値以上であるときに、ＰＭ堆積量が多いときほど、制限閾値ＯＴｔｈを小さくしている。そのため、フィルタ２４が過熱しやすいときほどフィルタ２４への酸素の供給を抑制する昇温制限制御が実行されやすくなる。したがって、フィルタ２４の過熱を抑制することができる。
【００５６】
（２）昇温制限制御が実行されてフィルタ２４への酸素の供給が抑制されると、触媒装置２３で発生させた熱がフィルタ２４へ移送されずに放熱されてしまい、触媒装置２３で熱を発生させるために消費した燃料が無駄になってしまう。
【００５７】
そこで、上記構成では、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であるときに、目標温度ＧＰＦｔｒｇをフィルタ２４におけるＰＭの発火点Ｔｘと制限閾値ＯＴｔｈとの中間値に設定するようにしている。
【００５８】
これにより、図４に示すように、目標温度ＧＰＦｔｒｇがＰＭの発火点Ｔｘ以上であり且つ制限閾値ＯＴｔｈ未満でありながら、ＰＭの発火点Ｔｘ及び制限閾値ＯＴｔｈの双方からある程度離れた値に設定される。そのため、触媒装置２３で熱が発生するタイミングと、ＧＰＦ温度が上昇するタイミングとにずれがあることによってＧＰＦ温度が目標温度ＧＰＦｔｒｇからずれてしまったとしても、ＧＰＦ温度が制限閾値ＯＴｔｈ以上にならない限りは昇温制限制御が実行されなくなる。したがって、頻繁に昇温制限制御が実行されて、燃料を消費して発生させた熱が移送されずに放熱されてしまい、燃料導入処理によって無駄に燃料を消費してしまう、といった事態を抑制することができる。
【００５９】
すなわち、上記構成によれば、触媒装置２３で発生した熱を移送してＧＰＦ温度を昇温させる昇温制御を実行する場合であっても、無駄な燃料の消費を抑制しながら、フィルタ２４の過熱を抑制することができるようになる。要するに、ＧＰＦ温度を適切に制御することができる。
【００６０】
（３）ＰＭ堆積量が第３規定値ＰＭｃ以上である場合には、昇温制御を実行しないようにしている。そのため、ＰＭ堆積量が多く、フィルタ２４に堆積しているＰＭの燃焼による発熱が過剰になるおそれがある場合には、昇温制御が実行されなくなるため、フィルタ２４の過熱を抑制することができる。
【００６１】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、燃料導入処理において、点火装置２０の火花放電を停止した状態で燃料噴射を行うことで、排気通路２１に未燃の混合気を導入していた。なお、点火装置２０の火花放電により気筒１２内の混合気の点火が可能な時期は、圧縮上死点付近の期間に限られている。すなわち、火花放電を実行しても気筒１２内での混合気が燃焼しない期間が存在する。したがって、そうした火花放電を実行しても気筒１２内での混合気が燃焼しない期間に点火装置２０の火花放電を実行しつつ、燃料噴射を行うことでも、未燃の混合気を排気通路２１に導入する燃料導入処理は実現できる。
【００６２】
・昇温制御における燃料導入処理として、点火装置２０の火花放電を停止した状態で燃料噴射を行うことで、触媒装置２３に未燃の混合気を導入していたが、触媒装置２３に未燃の燃料を導入することによって触媒装置２３において熱を生じさせる方法はこうした方法に限らない。例えば、排気通路２１に燃料を噴射する燃料添加装置を設けるようにしてもよい。また、内燃機関１０の運転時に空燃比を理論空燃比よりもリッチ側とリーン側に交互に切り替え、余剰の燃料と酸素とを交互に触媒装置２３に導入するディザ制御によっても触媒装置２３に未燃の燃料を導入して触媒装置２３において熱を発生させることができる。
【００６３】
・上記実施形態と同様の制御を実現できるのであれば、具体的な処理の態様は、図２〜図５を参照して説明したような態様には限らない。例えば、上記の実施形態では各種のフラグを設定して処理を実行する例を示したが、必ずしもこうしたフラグを設定する必要はない。
【００６４】
・上記実施形態でのＰＭ堆積量の推定に係るロジックは一例であり、他の推定ロジックを採用してもよい。
・上記実施形態では、昇温制御の完了をＧＰＦ温度に基づき判定していたが、昇温制御の継続時間などの他のパラメータに基づいて判定するようにしてもよい。
【００６５】
・上記実施形態では、燃料噴射弁１８による吸気通路１５内への燃料噴射を通じて燃料導入処理を実施していたが、気筒１２内に燃料を噴射する筒内噴射式の燃料噴射弁を備える内燃機関において気筒１２内への燃料噴射を通じて燃料導入処理を行うことも可能である。
【００６６】
・目標温度ＧＰＦｔｒｇを、フィルタ２４におけるＰＭの発火点Ｔｘと制限閾値ＯＴｔｈとの中間値に設定する例を示したが、必ずしも厳密な中間値でなくてもよい。制限閾値ＯＴｔｈよりも低い値に設定するほど、昇温制限制御の実行を抑制することになる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…内燃機関、１１…ピストン、１２…気筒、１３…コネクティングロッド、１４…クランク軸、１５…吸気通路、１６…エアフロメータ、１７…スロットルバルブ、１８…燃料噴射弁、１９…吸気バルブ、２０…点火装置、２１…排気通路、２２…排気バルブ、２３…触媒装置、２４…フィルタ、２５…空燃比センサ、２６…温度センサ、２７…クランク角センサ、１００…制御装置、１０１…昇温制御部、１０２…制限制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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