(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、ＮＯＸ還元機能を有するＮＯＸ触媒及びパティキュレートフィルタを含む排気浄化装置と、
前記ＮＯＸ触媒の温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段により取得された温度が低いときは高いときに比べ、内燃機関の吸入空気量を少なく制限する吸気量制限手段と、
内燃機関の吸入空気量に応じて燃料噴射量を制限する燃料制限手段と、
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量であるＰＭ捕集量を取得するＰＭ量取得手段と、
前記ＰＭ捕集量取得手段により取得されたＰＭ捕集量が所定量以下であり、且つ内燃機関が加速運転状態にある場合において、前記温度取得手段により取得された温度が低く且
つ前記吸気量制限手段により制限された吸入空気量が多いときは、前記温度取得手段により取得された温度が高いときおよびまたは前記吸気量制限手段により制限された吸入空気量が少ないときに比べ、前記燃料制限手段による制限が緩和されるように燃料噴射量の制限値を補正する補正手段と、
を備える内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯＸ還元機能を有するＮＯＸ触媒とパティキュレートフィルタを含む排気浄化装置が排気通路に配置された内燃機関の制御システムに関し、特に内燃機関の燃料噴射量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒温度が触媒の温度浄化ウインドより低いときであって、内燃機関が加速運転されるときに、排気温度が触媒温度よりも高ければ、吸気絞り弁の開度を絞るとともに、ＥＧＲ弁の開度を小さくすることにより、触媒を迅速に昇温させる技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
選択還元型触媒の温度が温度浄化ウインドより低いときに、吸入空気量の減量及び燃料噴射時期の遅角を行うものにおいて、選択還元型触媒の温度が低くなるほど、吸入空気量を減量させる技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０６１４２９号公報
【特許文献２】特開２０１２−００７５５７号公報
【特許文献３】特開２００７−３２１６１４号公報
【特許文献４】特開２００３−３０７１４５号公報
【特許文献５】特開２００５−３０７９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、選択還元型触媒や吸蔵還元型触媒等のようにＮＯＸ還元機能を有するＮＯＸ触媒の温度が温度浄化ウインドより低いときに吸入空気量を減量する方法においては、粒子状物質（ＰＭ）の発生量の増加を抑えるために、燃料噴射量も減量（制限）される。しかしながら、燃料噴射量が制限されると、単位量あたりの排気に含まれる熱量が減少するため、ＮＯＸ触媒を速やかに昇温させることが困難になる可能性がある。また、燃料噴射
量が制限されているときに内燃機関が加速運転されると、内燃機関の発生トルクが要求トルクを下回り、車両の加速性能が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＯＸ還元機能を有するＮＯＸ触媒とパティキュレートフィルタを含む排気浄化装置が排気通路に配置された内燃機関において、ＮＯＸ触媒の温度が低いときに、排気エミッションの増加及び加速性能の低下を抑制しつつ、ＮＯＸ触媒を速やかに昇温させることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置され、ＮＯＸ還元機能を有するＮＯＸ触媒及びパティキュレートフィルタを含む排気浄化装置と、ＮＯＸ触媒の温度が温度浄化ウインドより低いときに該ＮＯＸ触媒の温度に応じて吸入空気量を制限する吸気量制限手段と、内燃機関の吸入空気量に応じて燃料噴射量を制限する燃料制限手段と、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量を取得するＰＭ捕集量取得手段と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が所定量以下であり且つ内燃機関が加速運転状態にあるときは、内燃機関の吸入空気量とＮＯＸ触媒の温度に応じて燃料噴射量の制限値を補正するようにした。
【０００８】
詳細には、本発明の内燃機関の制御システムは、
内燃機関の排気通路に配置され、ＮＯＸ還元機能を有するＮＯＸ触媒及びパティキュレートフィルタを含む排気浄化装置と、
前記ＮＯＸ触媒の温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段により取得された温度が低いときは高いときに比べ、内燃機関の吸入空気量を少なく制限する吸気量制限手段と、
内燃機関の吸入空気量に応じて燃料噴射量を制限する制限する燃料制限手段と、
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量であるＰＭ捕集量を取得するＰＭ捕集量取得手段と、
前記ＰＭ捕集量取得手段により取得されたＰＭ捕集量が所定量以下であり、且つ内燃機関が加速運転状態にある場合において、前記温度取得手段により取得された温度が低く且つ前記吸気量制限手段により制限された吸入空気量が多いときは、前記温度取得手段により取得された温度が高くおよびまたは前記吸気量制限手段により制限された吸入空気量が少ないときに比べ、前記燃料制限手段による制限が緩和されるように燃料噴射量の制限値を補正する補正手段と、
を備えるようにした。
【０００９】
なお、ここでいう「温度浄化ウインド」は、ＮＯＸ触媒のＮＯＸ還元機能が活性する温度範囲である。温度浄化ウインドは、触媒の担持量や容量等によって変化するため、それらの条件に見合った温度浄化ウインドを予め実験的に求めておくことが好ましい。
【００１０】
ＮＯＸ触媒の温度が温度浄化ウインドより低いときは、燃料噴射量を増加させることにより、単位量あたりの排気に含まれる熱量を増加させて、ＮＯＸ触媒を速やかに昇温させる必要がある。ところで、内燃機関の吸入空気量に対して燃料噴射量が不用意に多くされると、単位量あたりの排気に含まれる熱量は増加するものの、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）の量が増加する可能性がある。特に、吸気量制限手段により内燃機関の吸入空気量が制限されているときに、燃料噴射量が不用意に多くされると、排気中に含まれるＰＭの量が過剰に多くなる可能性がある。そのため、吸入空気量が制限されているときは、吸入空気量に応じて燃料噴射量を制限することにより、内燃機関から排出されるＰＭの量を少なく抑えることが考えられる。
【００１１】
しかしながら、吸入空気量が制限されているときに、吸入空気量に応じて燃料噴射量が制限されると、単位量あたりの排気に含まれる熱量が少なくなるため、ＮＯＸ触媒を速やかに昇温させることが困難になる可能性がある。また、燃料噴射量が制限されているときに内燃機関が加速運転されると、内燃機関の発生トルクがドライバの要求トルクを下回り、加速性能の低下を招く可能性もある。
【００１２】
これに対し、本発明は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が所定量以下であり、且つ内燃機関が加速運転状態にある場合において、ＮＯＸ触媒の温度が低く且つ吸気量制限手段により制限された吸入空気量が多いときに、ＮＯＸ触媒の温度が高くおよびまたは吸気量制限手段により制限された吸入空気量が少ないときに比べ、燃料噴射量の制限が緩和（燃料噴射量が増加）されるように、燃料噴射量の制限値を補正する。その場合、単位量あたりの排気に含まれる熱量の減少を抑制しつつ、内燃機関の発生トルクと要求トルクとの乖離を緩和することができる。その結果、ＮＯＸ触媒を速やかに昇温させることができるとともに、加速性能の低下を緩和することができる。
【００１３】
なお、燃料噴射量の制限が緩和された場合は緩和されない場合に比べ、燃料の燃焼時に発生するＰＭの量（内燃機関から排出されるＰＭの量）が増加する可能性がある。しかしながら、内燃機関の吸入空気量が少ないときは多いときに比べ、制限後の燃料噴射量が少なくされるため、ＰＭ発生量の増加は少なく抑えられる。また、内燃機関から排出されるＰＭは、パティキュレートフィルタによって捕集されるため、大気中に排出されるＰＭの量は殆ど増加しない。
【００１４】
したがって、本発明の内燃機関の制御システムよれば、ＮＯＸ触媒の温度が温度浄化ウインドより低いときに、排気エミッションの増加（大気中に排出されるＰＭ量の増加）及び加速性能の低下を抑制しつつ、ＮＯＸ触媒を速やかに昇温させることができる。
【００１５】
ところで、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭの量（ＰＭ捕集量）が多いときに、上記したような燃料噴射量の制限値の補正が行われると、ＰＭ捕集量が過剰に多くなって、内燃機関に作用する背圧が増加する可能性がある。
【００１６】
これに対し、本発明は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が所定量以下であることを条件として、燃料噴射量の制限値を補正する。その場合の「所定量」は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が該所定量と等しいときに上記の補正が実行されても、内燃機関に作用する背圧が過剰に大きくならないと考えられる最大のＰＭ捕集量、又は該ＰＭ捕集量がマージンを差し引いた量であり、予め実験的に求められた量である。
【００１７】
パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が所定量以下であることを条件として、燃料噴射量の制限値の補正が実行されると、内燃機関に作用する背圧の過剰な増加を抑制しつつ、排気エミッションと加速性能の両立を図ることができる。
【００１８】
なお、燃料噴射量の制限値を補正する処理は、内燃機関が加速運転状態にない場合に実施されてもよい。その場合、加速運転時におけるドライバビリティの低下を抑制しつつ、加速運転時以外における燃料消費量の増加を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明に係わる排気浄化装置は、パティキュレートフィルタの下流にＮＯＸ触媒が配置されるように構成されてもよく、ＮＯＸ触媒の下流にパティキュレートフィルタが配置されるように構成されてもよく、或いはパティキュレートフィルタとＮＯＸ触媒が一体に構成（パティキュレートフィルタにＮＯＸ触媒が担持されるように構成）されてもよい。なお、本発明におけるＮＯＸ触媒は、選択還元型触媒であってもよく、或いは吸蔵還元型触媒であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＮＯＸ還元機能を有するＮＯＸ触媒とパティキュレートフィルタを含む排気浄化装置が排気通路に配置された内燃機関において、ＮＯＸ触媒の温度が低いときに、排気エミッションの増加及び加速性能の低下を抑制しつつ、ＮＯＸ触媒を速やかに昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ＳＣＲの温度とＮＯＸ浄化率との関係を示す図である。
【図３】制限後の吸入空気量とＳＣＲの温度と制限後の燃料噴射量との関係を示す図である。
【図４】内燃機関１の加速運転時における吸入空気量、燃料噴射量、車速、ＳＣＲの温度、ＮＯＸ排出量、及びＰＭ排出量の経時変化を示す図である。
【図５】昇温処理が実施される際にＥＣＵによって実行される処理ルーチン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】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は、本発明を適用する内燃機関とその吸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、複数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。なお、本発明を適用する内燃機関は、圧縮着火式の内燃機関の限られず、希薄燃焼運転される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。
【００２４】
内燃機関１は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１ａを備えている。また、内燃機関１には、吸気通路２と排気通路３が接続されている。吸気通路２は、大気中から取り込まれた新気（空気）を内燃機関１の気筒へ導く通路である。排気通路３は、内燃機関１の気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。
【００２５】
吸気通路２の途中には、吸気絞り弁（スロットル弁）４が配置されている。スロットル弁４は、吸気通路２の通路断面積を変更することにより、内燃機関１の気筒内に吸入される空気量を調整する弁機構である。なお、スロットル弁４は、弁体と該弁体を開閉駆動するための電動機とを備え、電動機は後述するＥＣＵ１０によって制御される。
【００２６】
排気通路３の途中には、第一触媒ケーシング５と第二触媒ケーシング６が上流側から直列に配置されている。第一触媒ケーシング５は、筒状のケーシング内に酸化触媒とパティキュレートフィルタを内装している。その際、酸化触媒は、パティキュレートフィルタの上流に配置される触媒担体に担持されてもよく、或いはパティキュレートフィルタに担持されてもよい。
【００２７】
また、第二触媒ケーシング６は、筒状のケーシング内に、ＮＯＸ触媒が担持された触媒担体を収容したものである。ＮＯＸ触媒としては、選択還元型触媒又は吸蔵還元型触媒を用いることができるが、本実施例では選択還元型触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を用いる例について述べる。ＳＣＲの触媒担体は、例えば、コーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼から成るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの基材に、アルミナ系又はゼオライト系の活性成分（担体）をコーティングしたものである。さらに、触媒担体には、酸化能を有する貴金属触媒（例え
ば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等）が担持されている。
【００２８】
なお、第二触媒ケーシング６の内部において、ＳＣＲより下流には酸化触媒を担持した触媒担体が配置されるようにしてもよい。その場合の酸化触媒は、後述する還元剤添加弁７からＳＣＲへ供給される還元剤のうち、ＳＣＲをすり抜けた還元剤を酸化するためのものである。
【００２９】
第一触媒ケーシング５と第二触媒ケーシング６との間の排気通路３には、ＮＨ３又はＮＨ３の前駆体である還元剤を排気中へ添加（噴射）するための還元剤添加弁７が取り付けられている。還元剤添加弁７は、ニードルの移動により開閉される噴孔を有する弁装置である。還元剤添加弁７は、ポンプ７０を介して還元剤タンク７１に接続されている。ポンプ７０は、還元剤タンク７１に貯留されている還元剤を吸引するとともに、吸引された還元剤を還元剤添加弁７へ圧送する。還元剤添加弁７は、ポンプ７０から圧送されてくる還元剤を排気通路３内へ噴射する。
【００３０】
ここで、還元剤タンク７１に貯留される還元剤としては、尿素やカルバミン酸アンモニウム等の水溶液や、ＮＨ３ガスを用いることができる。本実施例では、還元剤として、尿素水溶液を用いる例について述べる。
【００３１】
還元剤添加弁７から尿素水溶液が噴射されると、尿素水溶液が排気とともに第二触媒ケーシング６へ流入する。その際、尿素水溶液が排気や第二触媒ケーシング６の熱を受けて熱分解又は加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。このようにして生成されたアンモニア（ＮＨ３）は、ＳＣＲに吸着（又は吸蔵）される。ＳＣＲに吸着されたアンモニア（ＮＨ３）は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）と反応して窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成する。つまり、アンモニア（ＮＨ３）は、窒素酸化物（ＮＯＸ）の還元剤として機能する。
【００３２】
また、内燃機関１は、吸気通路２と排気通路３を連通するＥＧＲ通路１００と該ＥＧＲ通路１００の通路断面積を変更するＥＧＲ弁１０１を含むＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ通路１００は、排気通路３を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路２のスロットル弁４より下流へ導く通路である。ＥＧＲ弁１０１は、前記ＥＧＲ通路１００の通路断面積を変更することにより、排気通路３から吸気通路２へ供給されるＥＧＲガス量を調整する弁機構である。なお、ＥＧＲ弁１０１は、弁体と該弁体を開閉駆動するための電動機とを備え、電動機は後述するＥＣＵ１０によって制御される。
【００３３】
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等を備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０は、第一排気温度センサ８、第二排気温度センサ９、クランクポジションセンサ１１、アクセルポジションセンサ１２、エアフローメータ１３、及びＡ／Ｆセンサ１４等の各種センサと電気的に接続されている。
【００３４】
第一排気温度センサ８は、第一触媒ケーシング５より下流、且つ第二触媒ケーシング６より上流の排気通路３に配置され、第一触媒ケーシング５から流出する排気の温度、言い換えると、第一触媒ケーシング５に収容されたパティキュレートフィルタの温度に相関する電気信号を出力する。第二排気温度センサ９は、第二触媒ケーシング６より下流の排気通路３に配置され、第二触媒ケーシング６から流出する排気の温度、言い換えると、第二触媒ケーシング６に収容されたＳＣＲの温度に相関する電気信号を出力する。クランクポジションセンサ１１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。アクセルポジションセンサ１２は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。エアフローメータ１３は、内燃機関１に吸入
される空気量（吸入空気量）に相関する電気信号を出力する。Ａ／Ｆセンサ１４は、第一触媒ケーシング５より上流の排気通路３に配置され、排気の空燃比に相関する電気信号を出力する。
【００３５】
ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁１ａ、スロットル弁４、還元剤添加弁７、ポンプ７０、及びＥＧＲ弁１０１等の各種機器と電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、前記各種機器を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の燃料噴射制御や、還元剤添加弁７から間欠的に還元剤を噴射させる添加制御等の既知の制御に加え、第二触媒ケーシング６に収容されたＳＣＲの温度が温度浄化ウインドより低いときに、ＳＣＲの昇温を図る昇温処理を実行する。以下、本実施例における昇温処理の実行方法について述べる。
【００３６】
先ず、ＳＣＲのＮＯＸ浄化能力が活性する温度範囲（温度浄化ウインド）について図２に基づいて説明する。図２中の横軸はＳＣＲの温度を示し、縦軸はＳＣＲのＮＯＸ浄化率（ＳＣＲへ流入するＮＯＸ量に対してＳＣＲで浄化されるＮＯＸ量の比率）を示す。ＳＣＲの温度が第一温度Ｔｅ１より低いときは、該ＳＣＲの還元能力が低くなるため、ＮＯＸ浄化率が予め定められた下限値より低くなる。一方、ＳＣＲの温度が第一温度Ｔｅ１より高い第二温度Ｔｅ２より高くなると、該ＳＣＲの吸着可能なＮＨ３の量が少なくなるため、ＮＯＸ浄化率が下限値より低くなる。よって、ＳＣＲは、第一温度Ｔｅ１から第二温度Ｔｅ２までの温度範囲（温度浄化ウインド）において有効なＮＯＸ浄化能力を発揮する。なお、第一温度Ｔｅ１及び第二温度Ｔｅ２は、ＳＣＲの担持量や容量等によって変化するため、車両に搭載されるＳＣＲに見合った温度浄化ウインドを予め実験的に求めておくことが望ましい。
【００３７】
ＳＣＲの温度が前記第一温度Ｔｅ１より低いとき（温度浄化ウインドより低いとき）は、ＳＣＲを速やかに昇温させる必要がある。これに対し、ＳＣＲの温度が温度浄化ウインドより低いとき（第一温度Ｔｅ１より低いとき）は温度浄化ウインドに属するとき（第一温度Ｔｅ１以上且つ第二温度Ｔｅ２以下であるとき）に比べ、吸入空気量を少なく制限したり、又は燃料噴射量を増量させたりする方法が考えられる。その場合、排気の流量が減少するとともに、単位量あたりの排気に含まれる熱量が増加（排気温度が上昇）するため、ＳＣＲから排気に奪われる熱量が減少するとともに、排気からＳＣＲへ伝達される熱量が増加する。その結果、ＳＣＲの温度が速やかに上昇する。
【００３８】
なお、吸入空気量に対して燃料噴射量が不用意に増量されると、単位量あたりの排気に含まれる熱量は増加するものの、排気中に含まれるＰＭ（たとえば、スモーク）の量が増加する可能性がある。これに対し、吸入空気量に応じて燃料噴射量を制限する方法が考えられる。ここでいう「燃料噴射量」は、例えば、パイロット噴射量やメイン噴射量等のように、内燃機関１の出力（発生トルク）に寄与するタイミングで噴射される燃料の量であり、ＰＭの発生量と相関する燃料噴射量である。
【００３９】
燃料噴射量が少なく制限されると、気筒内で燃料が燃焼する際に発生するＰＭの量を少なく抑えることができる。しかしながら、燃料噴射量が少なく制限されたときは制限されないときに比べ、単位量あたりの排気に含まれる熱量が少なくなるとともに、内燃機関１の発生トルクがドライバの要求トルクを下回る可能性がある。特に、内燃機関１が加速運転されるときに、吸入空気量や燃料噴射量が制限されると、車両の加速性能がドライバの意図する性能を下回り、ドライバビリティの低下を招く可能性がある。
【００４０】
そこで、本実施例における昇温処理では、ＥＣＵ１０は、吸入空気量とＳＣＲの温度に応じて燃料噴射量の制限値（燃料噴射量を減少させる量）を決定するようにした。詳細には、ＥＣＵ１０は、吸入空気量が多いとき、およびまたはＳＣＲの温度が低いときは、吸
入空気量が少ないとき、およびまたはＳＣＲの温度が高いときに比べ、燃料噴射量の制限値が小さくなるように補正（制限後の燃料噴射量が多くなるように制限値を補正）するようにした。
【００４１】
ここで、吸入空気量とＳＣＲの温度と制限後の燃料噴射量との関係を図３に示す。図３において、制限後の燃料噴射量は、ＳＣＲの温度が低くなるほど多くされるとともに、吸入空気量が多くなるほど多くされる。言い換えると、燃料噴射量の制限値は、ＳＣＲの温度が低くなるほど小さくされるとともに、吸入空気量が多くなるほど小さくされる。
【００４２】
なお、制限後の燃料噴射量は、ＳＣＲの温度に反比例して連続的に多くされてもよく、或いはＳＣＲの温度の低下に対して段階的に多くされてもよい。また、制限後の燃料噴射量は、吸入空気量に比例して多くされてもよく、或いは吸入空気量の増加に対して段階的に多くされてもよい。
【００４３】
このように燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、単位量あたりの排気に含まれる熱量が多くなるため、ＳＣＲの温度を速やかに上昇させることができる。また、燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、内燃機関１の出力に寄与する燃料の量が多くなるため、内燃機関１が加速運転された際の該内燃機関１の発生トルクとドライバの要求トルクとの乖離を少なくすることができる。
【００４４】
ところで、燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、燃料が気筒内で燃焼する際に発生するＰＭの量（内燃機関１から排出されるＰＭの量）が多くなる可能性がある。ただし、燃料噴射量の制限値は、吸入空気量が多くなるほど小さい値に補正（吸入空気量が多くなるほど制限後の燃料噴射量が多くなるように補正）されるため、ＰＭ発生量の過剰な増加を回避することができる。さらに、内燃機関１から排出されたＰＭは、パティキュレートフィルタによって捕集されるため、大気中に排出されるＰＭの量が大幅に増加することもない。
【００４５】
ここで、内燃機関１の加速運転時において燃料噴射量の制限値が補正された場合と補正されない場合の吸入空気量、燃料噴射量、車両の走行速度（車速）、ＳＣＲの温度、大気中に排出されるＮＯＸの量、及び大気中に排出されるＰＭの量の経時変化を図４に示す。なお、図４中の実線は燃料噴射量の制限値が補正された場合の経時変化を示し、図４中の一点鎖線は燃料噴射量の制限値が補正されない場合の経時変化を示す。
【００４６】
図４に示すように、燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、内燃機関１の出力に寄与する燃料の量が多くなるため、加速運転時における車両の走行速度（車速）の増加速度が大きくなる。よって、内燃機関１の発生トルクとドライバの要求トルクとの乖離が緩和され、ドライバビリティの低下が抑制される。
【００４７】
また、燃料噴射量の制限値が補正された場合と補正されない場合の吸入空気量は同等である。そのため、燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、単位量あたりの排気に含まれる熱量が多くなる。その結果、燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、ＳＣＲの温度が高くなるとともに、温度上昇速度も高くなる。よって、ＳＣＲの温度を速やかに上昇させることができる。
【００４８】
ＳＣＲの温度及び温度上昇速度が高くなると、ＳＣＲのＮＯＸ浄化率が高くなる。そのため、燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、大気中に排出されるＮＯＸの量、言い換えると、ＳＣＲにおいて浄化されないＮＯＸの量（図４中のＮＯＸ排出量）が少なくなる。一方、燃料噴射量の制限値が補正された場合は補正されない場合に比べ、内燃機関１から排出されるＰＭが増加するが、その増加分も含めたＰＭがパテ
ィキュレートフィルタによって捕集される。そのため、燃料噴射量の制限値が補正された場合に大気中に排出されるＰＭの量（図４中のＰＭ排出量）は、燃料噴射量の制限値が補正されない場合と同等に保たれる。
【００４９】
パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が多いときに燃料噴射量の制限値が補正されると、内燃機関１から排出されるＰＭ量の増加によってＰＭ捕集量が過剰に多くなる可能性がある。パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が過剰に多くなると、パティキュレートフィルタの圧力損失が増大し、内燃機関１に作用する背圧が過剰に大きくなる可能性がある。内燃機関１に作用する背圧が過剰に大きくなると、内燃機関１の出力が低下し、車両の加速性能が却って低下する可能性がある。
【００５０】
そこで、本実施例では、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が所定量以下であることを条件として、燃料噴射量の制限値が補正されるようにした。ここでいう「所定量」は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が該所定量と等しいときに燃料噴射量の制限値が補正されても、内燃機関１に作用する背圧が過大にならないと考えられるＰＭ捕集量、又はそのＰＭ捕集量からマージンを差し引いた量であり、予め実験等を利用した適合作業によって求められた量である。
【００５１】
パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が所定量以下であることを条件として燃料噴射量の制限値が補正されると、内燃機関１に作用する背圧が過大になる事態を回避しつつ、ＳＣＲを昇温させることができる。
【００５２】
したがって、上記したような方法によって昇温処理が実行されると、ドライバビリティの低下及び排気エミッションの増加を抑えつつ、ＳＣＲの温度を昇温させることができる。
【００５３】
以下、本実施例における昇温処理の実行手順について図５に沿って説明する。図５は、昇温処理が実施される際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図５の処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１０によって周期的に実行される。
【００５４】
図５の処理ルーチンでは、先ずＳ１０１の処理が実行される。すなわち、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０１の処理において、ＳＣＲの温度ＴｓｃｒとパティキュレートフィルタのＰＭ捕集量ΣＰＭを読み込む。その際、ＥＣＵ１０は、第一排気温度センサ８の出力信号をＳＣＲの温度として読み込んでもよく、或いは内燃機関１の運転履歴（始動時からの積算吸入空気量や積算燃料噴射量など）をパラメータとして演算（推定）された値を読み込んでもよい。また、ＰＭ捕集量ΣＰＭは、図示しない差圧センサの出力信号とエアフローメータ１３の出力信号（排気の流量）とをパラメータとして演算されてもよく、或いは内燃機関１の運転履歴（吸入空気量の積算値や燃料噴射量の積算値等）から演算（推定）されてもよい。ＥＣＵ１０がＳ１０１の処理を実行することにより、本発明に係わる温度取得手段及びＰＭ捕集量取得手段が実現される。
【００５５】
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０１の処理で読み込まれた温度Ｔｓｃｒが温度浄化ウインドの下限値（第一温度）Ｔｅ１より低いか否かを判別する。Ｓ１０２の処理において否定判定された場合（Ｔｓｃｒ≧Ｔｅ１）は、ＥＣＵ１０は、昇温処理を実行せずに本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合（Ｔｓｃｒ＜Ｔｅ１）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３の処理へ進む。
【００５６】
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の吸入空気量を少なく制限する。ここで、吸入空気量を少なく制限する方法としては、ＳＣＲの温度Ｔｓｃｒが温度浄化ウイン
ドに属している場合（第一温度Ｔｅ１以上、且つ第二温度Ｔｅ２以下である場合）に比べ、スロットル弁４の開度を小さくする方法や、排気絞り弁の開度を小さくする方法、吸気弁の開弁タイミング（ＩＶＯ）を遅角させる方法、吸気弁の閉弁タイミング（ＩＶＣ）を進角させる方法等を用いることができる。その際、ＳＣＲの温度Ｔｓｃｒが低くなるほど、吸入空気量が少なくなるように、スロットル弁４等が制御されるものとする。これは、ＳＣＲの温度Ｔｓｃｒが低くなるほど、単位量あたりの排気に含まれる熱量を多くする必要があるとともにＳＣＲから排気に奪われる熱量を少なくする必要があるからである。なお、ＥＣＵ１０がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明に係わる吸気量制限手段が実現される。
【００５７】
Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０１において読み込まれたＰＭ捕集量ΣＰＭが所定量以下であるか否かを判別する。Ｓ１０４の処理において肯定判定された場合（ΣＰＭ≦所定量）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０５の処理へ進む。
【００５８】
Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１が加速運転状態にあるか否かを判別する。たとえば、ＥＣＵ１０は、アクセルポジションセンサ１２の出力信号からアクセル開度の増加速度を演算し、アクセル開度の増加速度が所定値以上であれば内燃機関１が加速運転状態にあると判定してもよい。また、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力信号から演算される機関回転速度の増加速度を演算し、機関回転速度の増加速度が所定値以上であれば内燃機関１が加速運転状態にあると判定してもよい。
【００５９】
Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１０は、制限後の吸入空気量Ｇａを読み込む。具体的には、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ１３の出力信号を読み込む。
【００６０】
Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ１０は、燃料噴射量の制限値を演算する。詳細には、ＥＣＵ１０は、前述した図３の説明で述べたように、ＳＣＲの温度Ｔｓｃｒが低く且つ吸入空気量Ｇａが多いときは、ＳＣＲの温度Ｔｓｃｒが高いとき、およびまたは吸入空気量Ｇａが少ないときに較べ、制限後の燃料噴射量が多くなるように制限値が演算される。なお、図３に示したような関係を予めマップ化しておき、該マップと吸入空気量ＧａとＳＣＲの温度Ｔｓｃｒから制限値が決定されてもよい。このようにＥＣＵ１０がＳ１０７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。
【００６１】
Ｓ１０８の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０７の処理で算出された制限値を利用して燃料噴射量の制限を実行する。例えば、ＥＣＵ１０は、別途の燃料噴射量演算ルーチンによって算出された目標燃料噴射量から前記Ｓ１０７の処理で算出された制限値を減算し、減算後の燃料噴射量に従って燃料噴射弁１ａを制御する。このようにＥＣＵ１０がＳ１０８の処理を実行することにより、本発明に係わる燃料制限手段が実現される。
【００６２】
Ｓ１０４又はＳ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６、Ｓ１０７の処理をスキップしてＳ１０８の処理を実行する。その場合、ＥＣＵ１０は、燃料噴射量の制限値の規定値を使用して燃料噴射量を制限する。なお、規定値は、内燃機関１の吸入空気量Ｇａをパラメータとして決定される値であり、内燃機関１から排出されるＰＭの量が少なくなるように定められる値である。
【００６３】
以上述べたような処理ルーチンに従って昇温処理が実施されると、排気エミッションの増加、加速性能の低下、及びＰＭ捕集量の過剰な増加を抑制しつつ、ＳＣＲを速やかに昇温させることができる。
【００６４】
したがって、本実施例によれば、ＳＣＲとパティキュレートフィルタを含む排気浄化装置が排気通路に配置された内燃機関において、ＳＣＲの温度が低いときに排気エミッショ
ンの増加及び車両の加速性能の低下を抑制しつつ、ＳＣＲの早期活性を図ることができる。
【００６５】
なお、前述した実施例では、本発明に係わる排気浄化装置として、パティキュレートフィルタの下流にＳＣＲが配置される例について述べたが、ＳＣＲの下流にパティキュレートフィルタが配置されてもよく、或いはパティキュレートフィルタにＳＣＲが担持されてもよい。また、本発明に係わる排気浄化装置は、パティキュレートフィルタの下流に吸蔵還元型触媒が配置される構成、吸蔵還元型触媒より下流にパティキュレートフィルタが配置される構成、又はパティキュレートフィルタに吸蔵還元型触媒が担持される構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ 内燃機関
１ａ 燃料噴射弁
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ スロットル弁
５ 第一触媒ケーシング
６ 第二触媒ケーシング
７ 還元剤添加弁
８ 第一排気温度センサ
９ 第二排気温度センサ
１０ ＥＣＵ
１１ クランクポジションセンサ
１２ アクセルポジションセンサ
１３ エアフローメータ
１４ Ａ／Ｆセンサ
７０ ポンプ
７１ 還元剤タンク
１００ ＥＧＲ通路
１０１ ＥＧＲ弁
【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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