(57)【要約】      （修正有）【課題】機関冷間時に大気へ排出されるＨＣの排出量を抑制する。【解決手段】ディーゼル機関の排気通路に排気ガス中のＨＣ（炭化水素）をトラップする機能を有するＨＣトラップ触媒を配置し、機関冷間時には触媒昇温のために内燃機関の排気温度を意図的に上昇させる昇温モードで内燃機関を運転する。機関冷間時における機関加速時に、ＨＣトラップ触媒の状態に基づいて、今後に上記昇温モードで内燃機関を運転を行った場合にＨＣトラップ触媒から排出されＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃと、今後に上記昇温モードよりも内燃機関からのＨＣ排出量が少ない通常モードで内燃機関を運転した場合にＨＣトラップ触媒より排出されるＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎと、をそれぞれ算出し（Ｓ３１，Ｓ３２）、両予測値の比較に基づいて、昇温モードと通常モードのいずれのモードで運転を実施するかを判定する（ステップＳ３３）。【選択図】図５
2010236455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希薄燃焼を行う内燃機関の排気通路に、機関冷間時に排気ガス中のＨＣ（炭化水素）をトラップする機能を有するＨＣトラップ触媒が配置され、上記機関冷間時には触媒昇温のために内燃機関の排気温度を暖機後に比して上昇させる昇温モードで内燃機関を運転する内燃機関の排気浄化装置において、
上記機関冷間時に昇温モード条件が成立するときであって、かつ、内燃機関の運転状態が所定状態のときに、上記ＨＣトラップ触媒の状態に基づいて、今後に上記昇温モードで内燃機関を運転を行った場合にＨＣトラップ触媒から排出されＨＣ排出量の予測値と、今後に上記昇温モードよりも内燃機関からのＨＣ排出量が少ない通常モードで内燃機関を運転した場合にＨＣトラップ触媒より排出されるＨＣ排出量の予測値と、をそれぞれ算出するＨＣ排出量予測手段と、
上記昇温モードでのＨＣ排出量の予測値と、上記通常モードでのＨＣ排出量の予測値と、の比較に基づいて、上記昇温モードと通常モードのいずれのモードで運転を実施するかを判定する運転モード判定手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記運転モード判定手段は、上記通常モードでのＨＣ排出量の予測値が昇温モードでのＨＣ排出量の予測値よりも少ない場合に、上記通常モードでの運転を実施し、上記通常モードでのＨＣ排出量の予測値が昇温モードでのＨＣ排出量の予測値以上の場合に、上記昇温モードでの運転を実施することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記内燃機関の運転状態が所定状態のときとは、機関加速度が所定の判定値以上の機関加速時であるときであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記ＨＣ排出量予測手段は、内燃機関から排出されるＨＣ排出量と、上記ＨＣトラップ触媒のＨＣの浄化能力と、を考慮して上記予測値を算出し、
上記ＨＣ触媒の浄化能力は、上記ＨＣ吸着触媒の温度と、上記ＨＣトラップ触媒にトラップされているＨＣトラップ量と、に基づいて算出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記ＨＣトラップ触媒の上流側に、排気ガス中のＨＣを酸化する機能を有する酸化触媒又は三元触媒が配設されており、
前記運転モード判定手段は、上記機関冷間時には酸化触媒又は三元触媒が未活性状態にあるときに実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記ＨＣ排出量予測手段は、前記通常モードで内燃機関を運転したときの酸化触媒又は三元触媒の浄化能力と、前記昇温モードで内燃機関を運転したときの酸化触媒又は三元触媒の浄化能力を考慮して、ＨＣ排出量を予測することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記昇温モードでは、上記通常モードに比して、目標空気過剰率をリッチにすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記内燃機関がディーゼル機関であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＨＣトラップ触媒を用いた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化では、排気通路に配置される触媒が活性化した後では、ＨＣの浄化は問題なく行われるが、内燃機関の始動から数十秒以内の内燃機関が低温状態にある機関冷間時、つまり触媒未活性状態におけるＨＣの排出をいかに抑えるかが重要となる。そこで、火花点火を行う内燃機関においては、特許文献１に開示されているように、冷間始動時に問題となるＨＣ（炭化水素）の浄化として、排気通路の三元触媒の下流側にＨＣトラップ触媒を設けた装置が知られている。このＨＣトラップ触媒は、機関冷間時に三元触媒の下流側に排出されるＨＣを一時的に吸着するＨＣ吸着材層と、温度上昇時に脱離したＨＣを浄化処理する三元触媒層と、を有している。この特許文献１では、ＨＣ排出量を抑制するために、ＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する脱離開始温度に達してから排気昇温制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８２００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばディーゼル機関のような希薄燃焼を行う内燃機関においては、冷間始動時における排気空燃比は機関加速時等を除き基本的にはリーンであり、ディーゼル機関の特徴である優れた燃焼効率とリーン空燃比とにより、排気通路内に流入する熱エネルギーはガソリン機関に比べて非常に少ないので、上記特許文献１のように脱離開始温度に達してから排気昇温制御を行うものでは、冷間時における触媒機能の活性化に時間を要し、排気エミッションの悪化を招いてしまう。
【０００５】
ところで、機関冷間時において、排気昇温のために通常モードに比して排気空燃比をリッチ化する昇温モードで機関を運転しているときに、運転者のアクセル操作等による機関加速時に排気空燃比を更にリッチ化すると、機関から排出されるＨＣが増大し、触媒活性前にＨＣトラップ触媒が吸着限界を超えると、ＨＣトラップ触媒で吸着されずに大気へ排出されるＨＣが増加する。特に、ディーゼル機関のような希薄燃焼を行う内燃機関では、基本的にはリーン空燃比で運転され、触媒活性後にはＨＣの排出が問題とならないことから、ＨＣトラップ触媒が冷間始動時に特化した比較的小型のものが使用されることが多く、そのトラップ可能なＨＣ量も比較的少ないことから、触媒未活性状態での機関冷間時に機関加速運転の時間や回数が増加すると、ＨＣトラップ触媒でトラップしきれずに触媒下流側へ排出されるＨＣ排出量が増加する。
【０００６】
そこで、機関冷間時における機関加速時には、昇温モードよりも機関からのＨＣ排出量の少ない通常モードへ切り換えることを本発明者等は検討している。しかしながら、機関冷間時における機関加速時に常に通常モードに切り換えると、触媒昇温が遅れて触媒未活性状態での運転が長くなり、逆に排気エミッションの悪化を招くおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、希薄燃焼を行う内燃機関の排気通路に、機関冷間時に排気ガス中のＨＣ（炭化水素）をトラップする機能を有するＨＣトラップ触媒が配置され、上記機関冷間時には触媒昇温のために内燃機関の排気温度を暖機後に比して上昇させる昇温モードで内燃機関を運転する内燃機関の排気浄化装置において、上記機関冷間時に昇温モード条件が成立するときであって、かつ、内燃機関の運転状態が所定状態のときに、上記ＨＣトラップ触媒の状態に基づいて、今後に上記昇温モードで内燃機関を運転を行った場合にＨＣトラップ触媒から排出されＨＣ排出量の予測値と、今後に上記昇温モードよりも内燃機関からのＨＣ排出量が少ない通常モードで内燃機関を運転した場合にＨＣトラップ触媒より排出されるＨＣ排出量の予測値と、をそれぞれ算出するＨＣ排出量予測手段と、上記昇温モードでのＨＣ排出量の予測値と、上記通常モードでのＨＣ排出量の予測値と、の比較に基づいて、上記昇温モードと通常モードのいずれのモードで運転を実施するかを判定する運転モード判定手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
そして、例えば上記通常モードでのＨＣ排出量の予測値が昇温モードでのＨＣ排出量の予測値よりも少ない場合に、上記通常モードでの運転を実施し、上記通常モードでのＨＣ排出量の予測値が昇温モードでのＨＣ排出量の予測値以上の場合に、上記昇温モードでの運転を実施することによって、ＨＣトラップ触媒からのＨＣ排出量を抑制し、触媒活性前の冷間始動時における大気中へのＨＣ排出量を抑制することができる。
【０００９】
典型的には、機関加速度が所定の判定値以上の機関加速時のように、内燃機関から排出されるＨＣが増加する運転状況のときに、上記所定のモード判定条件が成立したと判定し、運転モード判定を行う。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、機関の冷間始動時のように排気ガス温度が低く、かつ触媒活性が十分でない機関冷間時において、機関加速時等の所定のモード判定条件が成立する場合には、通常モードと昇温モードでのＨＣ排出量の予測値をそれぞれ予測し、両者の比較に基づいて昇温モードと通常モードとを選択的に行うことで、ＨＣトラップ触媒の下流側へ排出されるＨＣ量を極力抑制し、ひいては大気へ排出されるＨＣ量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係る排気浄化装置の一実施例を示す構成説明図。
【図２】ＨＣトラップ触媒とＮＯｘトラップ触媒とを兼ね備えたハイブリット触媒の構造を示す断面対応図。
【図３】本実施例の機関冷間時の制御を示すフローチャート。
【図４】ＨＣトラップ触媒にトラップされるＨＣ吸着量の演算処理を示すフローチャート。
【図５】モード判定処理を示すフローチャート。
【図６】通常モードでのＨＣ排出量の予測値の演算処理を示すフローチャート。
【図７】昇温モードでのＨＣ排出量の予測値の演算処理を示すフローチャート。
【図８】昇温モードの制御を示すフローチャート。
【図９】通常モードの制御を示すフローチャート。
【図１０】燃料噴射量算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１１】ＥＧＲ率算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１２】ＨＣトラップ量に対する排気流量による補正係数の算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１３】ＨＣトラップ量に対するＨＣ触媒温度による補正係数の算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１４】ＨＣＴ分浄化能力基本値に対する補正係数算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１５】ＴＷＣ浄化能力基本値算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１６】ＴＷＣ浄化能力補正値算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１７】昇温時ＨＣ流入量に対する補正係数算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１８】目標吸気絞り開度の算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図１９】目標ＥＧＲ弁開度の算出用の制御マップの一例を示す特性図。
【図２０】昇温モードと通常モードでの目標空気過剰率を示す図。
【図２１】昇温モードと通常モードでの目標主噴射量を示す図。
【図２２】機関冷間時における昇温モードと通常モードとの切換を示すタイミングチャート。
【図２３】機関冷間時におけるＨＣ機関排出量とＨＣ大気排出量とを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る排気浄化装置の一実施例を示す構成説明図である。ディーゼル機関１は、リーン空燃比による希薄燃焼を行う圧縮自己着火式内燃機関であり、その動作は制御部２により制御される。ディーゼル機関１の吸気系は図示していないが、その吸気系には、各気筒に流入する空気量を制御する手段、例えば吸気絞り弁やＥＧＲ率を調整するＥＧＲ弁を具備しているとともに、吸気の流量を検知する手段、例えば熱線式エアフロメータを具備している（いずれも図示せず）。
【００１３】
ディーゼル機関１の排気通路３には、その上流側から順に、三元触媒（あるいは酸化触媒）４、ハイブリッド触媒５、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）６、が配置されている。三元触媒４は、内燃機関が排出する排気ガス中のＣＯ（一酸化炭素）とＨＣ（炭化水素）を酸化させることによって無害なＣＯ２（二酸化炭素）とＨ２Ｏに変える機能と、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元反応させることによって窒素（Ｎ２）と酸素に分解する機能と、を有するものである。なお、三元触媒４に代えて、酸化機能のみを有する酸化触媒を用いても良い。
【００１４】
上記ハイブリッド触媒５は、図２に示すように、ＨＣトラップ触媒として機能するＨＣ触媒層７と、ＮＯｘトラップ触媒として機能するＮＯｘ触媒層８と、が同じケーシング９内に収容され、両者の機能を有するものである。ＨＣ触媒層７は、ＨＣディーゼル機関１の冷間時に流入するＨＣのうち分子径の大きいＨＣを吸着（トラップ）し、さらに、吸着したＨＣを所定の触媒温度（例えば１５０℃程度）以上において脱離浄化する機能を有する。上記ＮＯｘ触媒層８は、所定の温度範囲において、ディーゼル機関１から排出される排気ガスの排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸着し、かつリッチのときには、吸着していたＮＯｘを放出して浄化する機能を有する。上記ディーゼルパティキュレートフィルタ６は、カーボン等の排気微粒子を捕集除去するものである。
【００１５】
排気通路３の三元触媒４よりも上流側の位置に、排気通路３に流入する排気ガスの排気空燃比を検知する空燃比センサ１０が配置されている。制御部２は、この空燃比センサ１０によって検出される実際の排気空燃比に応じた空気過剰率λと、前述したエアフロメータにより検出されるディーゼル機関１に流入する空気量と、に基づいて、所望の空燃比となるように燃料噴射量および噴射時期を決定し、図示せぬ燃料噴射駆動回路を制御して、燃料噴射弁１６から所望の燃料量を噴射するようになっている。
【００１６】
また、排気通路３には、三元触媒４の内部温度、すなわち三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐを検出する第１温度センサ１１と、ハイブリッド触媒５（ＨＣトラップ触媒）の内部温度、すなわちＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐを検出する第２温度センサ１２と、が設けられている。これらの温度センサ１１，１２の検出信号の他、アクセルペダルのアクセル開度Ａｃｃｐを検出するアクセル開度センサ１３等の各種センサ類からの検出信号は、制御部２に入力される。制御部２は、これらの信号に基づいて、冷間始動後に、触媒が活性域に達しているか否かを判定し、後述するように、ディーゼル機関１から排出される排気ガスの排気空燃比を制御して、冷間時に排出されるＨＣ、ＮＯｘを低減する。
【００１７】
図３は、本実施例の機関冷間時における制御の流れを示すフローチャートであり、以下、これに基づいて、上記実施例の排気浄化装置の冷間時の作用を説明する。
【００１８】
ステップＳ１１では、上記の各種センサから三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐ、ＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐ及びアクセル開度Ａｃｃｐ等の各種信号を読み込む。ステップＳ１２では、機関冷間時であるか、つまり触媒機能が非活性状態であるかを判定する。具体的には、三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐ、あるいはＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐが所定の活性温度Ｔｅｍｐ１未満であるかを判定する。機関冷間時でなれけば本ルーチンを終了する。ステップＳ１３では、後述する図４のサブルーチンによって、ＨＣトラップ触媒にトラップ（吸着）されているＨＣトラップ量ＳＨＣを算出する。
【００１９】
ステップＳ１４では、続くステップＳ１５のモード判定を行うモード判定条件が成立するか否かを判定する。このモード判定条件は、ＨＣトラップ触媒に流入するＨＣ量が増加する運転状況や、ＨＣトラップ触媒から排出されるＨＣ量が増加する運転状況を判断するものであり、この実施例では、運転者により操作されるアクセル開度Ａｃｃｐが所定の判定値Ａｃｃｐ１以上の機関加速時（機関加速状態）であるか、つまりＨＣトラップ触媒に流入するＨＣ量が増加する運転条件であるかを判定する。機関加速時であれば、モード判定条件が成立するとして、ステップＳ１５へ進み、機関加速状態でなければ、ステップＳ１８へ進み、昇温モードにより内燃機関を運転する。つまり、機関冷間状態での昇温モードでの運転を継続する。なお、運転モードが過度に切り換えられることのないように、運転モードが切り換えられてから所定期間、運転モードの切換を禁止するようにしても良い。
【００２０】
ステップＳ１５では、後述する図５のサブルーチンによって、触媒早期活性化のために排気温度を昇温させる排気昇温運転を実施する昇温モードとするか、あるいは排気昇温運転を行わない通常モードとするかのモード判定を行う。具体的には、モード判定フラグＦｌｇ１を設定する。後述するように、昇温モードでは通常モードに比して排気空燃比をリッチ化し、このため、内燃機関から排出されるＨＣは増加することとなる。
【００２１】
ステップＳ１６では、このモード判定フラグＦｌｇ１が『１』であるかを判定し、『１』の場合には、ステップＳ１７へ進んで通常モードとされ、『１』以外、つまり『０』の場合には、ステップＳ１８へ進んで昇温モードとされる。
【００２２】
図４は、上記ステップＳ１３におけるＨＣトラップ量ＳＨＣの演算ルーチンの一例を示している。ステップＳ２１では、機関回転速度Ｎｅ，燃料噴射量Ｑｆ，シリンダ吸入空気量Ｑａｃ，機関温度Ｔｗ及びＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐ等を読み込む。
【００２３】
ステップＳ２２では、内燃機関から排出される単位出力単位時間当たりのＨＣ排出量を算出する。このＨＣ排出量は、例えば図１０及び図１１の制御マップを参照して、機関回転速度Ｎｅ，燃料噴射量Ｑｆｉｎ，排気空燃比に相当する空燃比センサ１０の出力値λ及びＥＧＲ率から求められる。ステップＳ２３では、ＨＣトラップ触媒に吸着（トラップ）される単位出力単位時間当たりのＨＣトラップ量を算出する。
【００２４】
ステップＳ２４〜Ｓ２６では、この単位出力単位時間当たりのＨＣトラップ量を補正するための補正項を演算する。ステップＳ２４では、図１２の制御マップを用い、エンジンの排気流量による補正係数ｋＨＣ＿Ｑｅｘｈを演算する。ステップＳ２５では、図１３の制御マップを用い、ＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐによる補正係数ｋＨＣ＿ｔｂｅｄを算出する。図１３に示すように、所定の吸着限界温度（例えば１５０℃程度）に達すると、ＨＣトラップ触媒からＨＣの脱離が開始し、ＨＣをトラップすることができないので、補正係数は０となる。ステップＳ２６では、図１４の制御マップを参照して、ＨＣトラップ量ＳＨＣによる補正係数ｋＨＣ＿ｔｒａｐを演算する。そして、ステップＳ２７では、ステップＳ２４〜Ｓ２６で得られた補正係数を乗じて単位時間当たりのＨＣトラップ量を補正した上で、この補正後のＨＣトラップ量によりＨＣトラップ量ＳＨＣを更新する。
【００２５】
図５は、図３のステップＳ１５のモード判定処理のサブルーチンを示している。ステップＳ３１及びＳ３２では、三元触媒やＨＣトラップ触媒の状態等に基づいて、今後に昇温モードで内燃機関を一定期間ΔＴ運転した場合、つまり現時点から一定期間ΔＴ、昇温モードを継続した場合にＨＣトラップ触媒の下流側（あるいは大気中）へ排出される昇温モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃ（ステップＳ３２）と、今後に通常モードで内燃機関を一定期間ΔＴ運転した場合、つまり現時点から一定期間ΔＴ、通常モードに切り換えて運転を行った場合に触媒下流側（あるいは大気中）へ排出される通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎと、を予測する（ＨＣ排出量予測手段）。
【００２６】
なお、『一定期間ΔＴ』は、例えば数秒程度の予め設定された固定値であり、あるいは機関運転状態に応じて適宜変更するようにしても良い。あるいは、現時点から所定時期、例えば触媒活性時期までのＨＣ排出量の予測値を求めるようにしても良い。
【００２７】
ステップＳ３３〜Ｓ３５では、昇温モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃと通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎとの比較に基づいて、昇温モードと通常モードのいずれの運転モードで運転を実施するかを判定する（運転モード判定手段）。具体的には、通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎが昇温モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃよりも少ない場合には、ステップＳ３４へ進み、モード判定フラグフラグＦｌｇ１を、通常モードを表す『１』に設定し、通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎが昇温モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃ以上の場合に、ステップＳ３５へ進み、モード判定フラグＦｌｇ１を、昇温モードを表す『０』に設定する。
【００２８】
図６は、図５のステップ３１のＨＣｏｕｔ＿ｎ演算処理を示すサブルーチンである。ステップＳ４１では、機関回転速度Ｎｅ，燃料噴射量Ｑｆ，シリンダ吸入空気量Ｑａｃ，実ＥＧＲ率ｒＥＧＲ，モード判定フラグＦｌｇ１，空気過剰率λ，三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐ及びＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐ等が読み込まれる。
【００２９】
ステップＳ４２〜Ｓ４７では、現時点から通常モードを一定期間ΔＴ継続した場合に、ＨＣトラップ触媒より排出される通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎを算出する。なお、これらのステップＳ４２〜Ｓ４７は、簡易的に、単位時間当たりの通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎの算出手法について表したもので、実際には、時間の経過に伴う触媒温度変化や浄化能力の変化等を考慮した形で、一定期間ΔＴ内における単位時間毎の通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎを逐次算出し、これらを積算することで、通常モードを一定期間ΔＴ継続した場合にＨＣトラップ触媒より排出されるＨＣの総排出量に相当する通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎを算出することができる。
【００３０】
ステップＳ４２では、内燃機関より排出されるＨＣ排出量を予測する。このＨＣ排出量は、通常モードにおけるシリンダ吸入空気量Ｑａｃ（排気流量），排気空燃比λ，燃料噴射量Ｑｆ等に基づいて算出される。ステップＳ４３では、上記ＨＣ排出量等に基づいて、ＨＣトラップ触媒に流入するＨＣの量である通常時ＨＣ流入量ＨＣｉｎ＿ｎを算出する。ステップＳ４４では、例えば図１５に示す制御マップを参照して、三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐから三元触媒（ＴＷＣ）の浄化能力基本値を求めるとともに、図１６に示す制御マップを用い、エンジンの排気流量からＴＷＣ浄化能力補正値を求める。図１５に示すように、三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐの上昇時と下降時との間のヒステリシスを考慮して基本値が求められる。ステップＳ４５では、ＨＣトラップ触媒が蓄積（トラップ）可能な最大のＨＣ量に相当する、ＨＣＴ分浄化能力基本値を求めるとともに、図１３及び図１４の制御マップを用い、ＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐ及びＨＣトラップ量ＳＨＣに基づいて、ＨＣＴ分浄化能力基本値に対する補正値（補正係数）を算出する。
【００３１】
ステップＳ４６では、ステップＳ４４，Ｓ４５で求めた値に基づいて、三元触媒とＨＣトラップ触媒とで浄化されるＨＣの割合に相当する通常時の浄化能力を算出する。そして、ステップＳ４７では、ステップＳ４３で求めた通常時ＨＣ流入量ＨＣｉｎ＿ｎとステップＳ４６で求めた通常時浄化能力とに基づいて、通常モードで内燃機関を現時点から一定期間ΔＴだけ運転した場合のＨＣの排出量に相当する通常モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｎを求める。
【００３２】
図７は、図３のステップ３３の昇温モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃの演算処理を示すサブルーチンである。本ルーチンのステップＳ５１〜５７は、昇温モードを現時点から一定期間ΔＴ継続した場合にＨＣトラップ触媒から排出される昇温モードでのＨＣ排出量の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃを予測するものであり、昇温モードと通常モードとが異なる点を除き、基本的には図６のステップＳ４１〜４７と同様の処理が行われる。但し、昇温モードにおいては、通常モードに比して燃料噴射量をリタードさせることから、ステップＳ５２Ａにおいて、図１７に示す制御マップを用い、通常モードでの燃料噴射時期ＢａｓｅＩＮに対する燃料噴射時期ＩＴのリタード量に基づいて、噴射係数ｋＨＣ＿ＩＴを求めている。続くステップＳ５３では、この補正係数ｋＨＣ＿ＩＴを用いて、昇温時ＨＣ流入量ＨＣｉｎ＿ｃを求めている。また、昇温モードでは、一定期間ΔＴ内での三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐとＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐとの変化度合が通常モードに比して大きくなる点も考慮している。
【００３３】
図８は、図３のステップＳ１８の昇温モードにおける処理内容を示すサブルーチンである。ステップＳ６１では、目標空気過剰率ｔＬａｍｂを、昇温モードでの目標空気過剰率ｔＬａｍｂ１に設定する。ステップＳ６２では、目標主噴射時期ｔＭａｉｎＩＴを、昇温モードでの目標主噴射時期ｔＭａｉｎＩＴ１に設定する。ステップＳ６３では、図１８に示す制御マップを用い、要求吸気絞り弁開度ｔａＴＶＯにより目標吸気絞り開度ＴＶＯを求める。ステップＳ６４では、図１９に示す制御マップを用い、目標シリンダ吸入空気量ｔＱａｃに基づいて、目標ＥＧＲ弁開度ｔＡＥＧＲを求める。
【００３４】
図９は、図３のステップＳ１７の通常モードにおける処理内容を示すサブルーチンである。ステップＳ７１では、目標空気過剰率ｔＬａｍｂを、通常モードでの目標空気過剰率ｔＬａｍｂ２に設定する。図２０に示すように、昇温モードでの目標空気過剰率ｔＬａｍｂ１は、排気昇温を促進するために、通常モードでの目標空気過剰率ｔＬａｍｂ２よりも低く、つまりリッチ側に設定される。ステップＳ７２では、目標主噴射時期ｔＭａｉｎＩＴを、通常モードでの目標主噴射時期ｔＭａｉｎＩＴ２に設定する。図２１に示すように、昇温モードでの目標主噴射時期ｔＭａｉｎＩＴ１は、通常モードでの目標主噴射時期ｔＭａｉｎＩＴ２よりもリタード量が大きく設定される。ステップＳ７３では、図１８に示す制御マップを用い、要求吸気絞り弁開度ｔａＴＶＯにより目標吸気絞り開度ＴＶＯを求める。ステップＳ７４では、図１９に示す制御マップを用い、目標シリンダ吸入空気量ｔＱａｃに基づいて、目標ＥＧＲ弁開度ｔＡＥＧＲを求める。
【００３５】
図２２は、機関冷間時における昇温モードと通常モードとの切換を示すタイミングチャートであり、図中の時期Ｔ０が機関冷間始動開始時、時期Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が機関加速の開始時（加速度Ａｃｃｐが判定値ΔＡｃｃｐ以上となるとき）、時期Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６が加速終了時（加速度Ａｃｃｐが判定値ΔＡｃｃｐ未満となるとき）に相当する。（Ａ）が機関冷間時には常に昇温モードで運転する従来例、（Ｂ）が加速開始時Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５には常に通常モードに切り換え、加速終了時Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６には常に昇温モードに切り換える参考例、（Ｃ）が加速開始時Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５に通常モードと昇温モードの判定を行う本実施例を示している。本実施例では、加速開始時Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５のうち、前半のＴ１では昇温モードと判定され、後半のＴ３，Ｔ５では通常モードと判定される。
【００３６】
図２３は、このような従来例，参考例及び実施例に加え、機関冷間時に昇温モードでの運転を一切行わない昇温制御無しの例を加えた４つの例における、機関冷間時を通して内燃機関から排出されるＨＣ機関排出量Ｅ．Ｏ．Ｅと、最終的に大気へ排出されるＨＣ大気排出量Ｔ．Ｐ．Ｅと、を示している。このＨＣ大気排出量Ｔ．Ｐ．Ｅは、トラップ触媒の下流側に配設されるＤＰＦ６等でのＨＣ浄化分が同程度と考えれば、実質的にＨＣトラップ触媒から排出されるＨＣ排出量に相当する。
【００３７】
参考例のように、ＨＣ大気排出量Ｅ．Ｏ．Ｅが増加する機関加速時には必ず通常モードに切り換えた場合、従来例に比して、ＨＣ機関排出量Ｅ．Ｏ．Ｅは低減するものの、ＨＣ大気排出量Ｔ．Ｐ．Ｅは必ずしも低下するとは限らず、この例では逆にＨＣ大気排出量Ｔ．Ｐ．Ｅが増加している。この理由は、機関加速時に通常モードに切り換えることで、ＨＣ機関排出量Ｅ．Ｏ．Ｅは低下するものの、その分、触媒昇温による活性化が遅れることから、特に冷間始動の前半の加速時Ｔ１のように触媒温度が十分に低い状況では、触媒昇温時間の増加によるＨＣ大気排出量Ｔ．Ｐ．Ｅの影響が大きくなるためであると考えられる。
【００３８】
これに対し本実施例では、機関加速開始時Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５に、その後に昇温モードと通常モードとでＨＣトラップ触媒の下流側に排出されるＨＣ排出量をそれぞれ予測し、両者の予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃ，ＨＣｏｕｔ＿ｎの比較により、昇温モードと通常モードとを判定して、運転モードを切り換えているために、図の偏差Δαに示すように、機関冷間時を通じたトータルのＨＣ大気排出量を従来例に比して確実に低減することができ、かつ、参考例に比して機関冷間時に通常モードに切り換えられる頻度が抑制されるために、触媒活性化までに要する時間を短縮することができる。
【００３９】
また、図６及び図７に示すように、触媒温度やＨＣトラップ量ＳＨＣに基づいて三元触媒やＨＣ触媒によるＨＣの浄化能力を求め（Ｓ４４〜Ｓ４６，Ｓ５４〜Ｓ５６）、これらの浄化能力と内燃機関から排出されるＨＣ排出量とを考慮して各々のモードの予測値ＨＣｏｕｔ＿ｃ，ＨＣｏｕｔ＿ｎを算出しているために、精度良く予測値を求めることができる。
【００４０】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。
【００４１】
例えば、図３のステップＳ１４におけるモード判定条件として、機関加速時に加えて、ＨＣトラップ量ＳＨＣが吸着限界を超える場合にもモード判定を行うようにしても良い。
【００４２】
また、上記昇温モードでは、ＨＣトラップ触媒内のＨＣトラップ量ＳＨＣとＨＣトラップ触媒に流入するＨＣ流入量ＨＣｉｎ＿ｃ，ＨＣｉｎ＿ｎに基づいて、昇温制御における排気空気過剰率λや主燃料噴射時期ＭａｉｎＩＴを段階的に変化させるようにしても良い。
【００４３】
また、本実施例では、ハイブリッド触媒５はＬＮＴ機能を搭載したものとして説明したが、ＨＣトラップ触媒機能のみであっても良いし、また、ＨＣトラップ触媒機能に三元触媒（または酸化触媒）機能を付加しても良い。
【００４４】
なお、ハイブリッド触媒５に三元触媒（または酸化触媒機能）を付加する場合は、図６のステップＳ４４と同様にして更に、ハイブリッド触媒に付加された三元触媒（ＴＷＣ）の浄化能力を求めると良い。ハイブリッド触媒５の三元触媒と三元触媒４とでは、排気通路中の搭載される位置が異なる。このため、触媒温度変化や浄化能力の変化等が異なるので、ハイブリッド触媒５に付加する三元触媒と三元触媒４のＨＣ浄化能力は別々に計算することが望ましい。
【００４５】
また、本実施例では、三元触媒温度ＴＴＷＣｂｅｄｔｅｍｐとＨＣ触媒温度ＴＨＮＴｂｅｄｔｅｍｐは、第１温度センサ１１、第２温度センサ１２とを用いて検出したが、運転状態に応じたマップにより推定しても良い。
【００４６】
また、本実施例では、昇温モードとして燃料の噴射タイミングをリタードすることを例示したが、これに限らず、エンジンに搭載される補機の負荷をアップすることで排気温度を上昇させる方法や、燃料噴射量を増量する方法や、排気スロットルを用いた方法により排気温度を昇温させるものであっても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１…ディーゼル機関
２…制御部
３…排気通路
４…三元触媒
５…ハイブリッド触媒
６…ディーゼルパティキュレートフィルタ
７…ＨＣ触媒層（ＨＣトラップ触媒）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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