(57)【要約】【課題】排気管内壁に付着した未燃状態の燃料を揮発させるため、燃料の添加終了後にグロープラグに対して通電し続けるだけでは、その電力消費量が著しく増大してしまう。【解決手段】エンジン１０から排気浄化装置２４に至る排気通路２３ａに燃料を添加する燃料添加弁２５ａと、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに添加された燃料を着火・燃焼させるためのグロープラグ２５ｂと、排気通路２３ａに添加された燃料のうち、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する手段１５ｆと、グロープラグ２５ｂの通通電終了時期を燃料の添加終了時よりも後に設定する通電期間設定手段１５ｇとを具えた本発明による排気加熱装置２５は、取得した未燃状態の燃料量が多いほど、燃料の添加終了時からグロープラグ２５ｂの通電終了時期までの時間が長く設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、
この燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料を着火・燃焼させるためのグロープラグと、
前記排気通路に添加された燃料のうち、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する手段と、
前記グロープラグの通通電終了時期を燃料の添加終了時よりも後に設定する通電期間設定手段と
を具え、前記通電期間設定手段は、取得した未燃状態の燃料量が多いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することを特徴とする排気加熱装置。
【請求項２】
着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する前記手段は、燃焼率を取得する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の排気加熱装置。
【請求項３】
排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得する手段をさらに具え、取得した排気管の壁面温度が低いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気加熱装置。
【請求項４】
排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得する手段は、内燃機関の冷却水温を取得する手段および前記グロープラグを通過する排気の温度または流量を取得する手段および内燃機関の潤滑油の温度を取得する手段のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の排気加熱装置。
【請求項５】
前記通電期間設定手段は、前記燃料添加弁による単位時間当たりの燃料の添加量が多いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の排気加熱装置。
【請求項６】
内燃機関から排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加するステップと、
前記排気通路に添加された燃料をグロープラグによって着火・燃焼させるステップと、
前記排気通路に添加された燃料のうち、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得するステップと、
前記グロープラグの通通電終了時期を燃料の添加終了時よりも後に設定するステップと
を具え、前記グロープラグの通通電終了時期を燃料の添加終了時よりも後に設定する前記ステップは、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する前記ステップにて取得された未燃状態の燃料量が多いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するステップを含むことを特徴とする排気加熱方法。
【請求項７】
着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する前記ステップは、燃焼率を取得するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の排気加熱方法。
【請求項８】
排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得するステップをさらに具え、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定する前記ステップは、取得した排気管の壁面温度が低いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の排気加熱方法。
【請求項９】
排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得する前記ステップは、内燃機関の冷却水の温度を取得するステップおよび前記グロープラグを通過する排気の温度または流量を取得するステップおよび内燃機関の潤滑油の温度を取得するステップのうちの少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の排気加熱方法。
【請求項１０】
燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定する前記ステップは、単位時間当たりの燃料の添加量が多いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することを特徴とする請求項６から請求項９の何れかに記載の排気加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気加熱装置および排気加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関に対する厳しい排気規制に対処するため、内燃機関の始動時に排気浄化装置の活性化を促進させたり、内燃機関の運転中にその活性状態を維持したりすることが必要となっている。このため、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に排気加熱装置を組み込んだ内燃機関が特許文献１などで提案されている。この排気加熱装置は、排気中に加熱ガスを生成し、この生成された加熱ガスを下流側の排気浄化装置に供給することにより、排気浄化装置の活性化を促進させたり、活性状態を維持したりするものである。このため、排気加熱装置は、燃料を加熱して着火させることにより、加熱ガスを生成させるグロープラグと、このグロープラグに向けて燃料を噴射する燃料添加弁とを一般的に有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０７６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、排気通路を画成する排気管の内壁直近にグロープラグを配しているため、このグロープラグに向けて供給される燃料の一部が排気管内壁に未燃状態のまま付着してしまう可能性がある。特に、特許文献１のように排気通路に対して窪んだ燃焼チャンバーを画成したものでは、この燃焼チャンバーの壁面に未燃状態の燃料が付着しやすく、これによって煤の付着堆積を誘引したり、白煙の発生原因となったりする可能性が高い。
【０００５】
このような不具合を回避する１つの方法として、燃料の添加終了後もグロープラグに対する通電を継続することにより、その周囲の雰囲気を加熱して排気管内壁に付着した未燃状態の燃料を揮発させることが考えられる。しかしながら、ただやみくもにグロープラグに対して通電を継続するだけでは、グロープラグの電力消費量が著しく増大し、他の補機類に対する供給電力が不足したり、発電機を駆動するために燃費の悪化を招いたりしてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、未燃状態の燃料が排気管内壁に付着するのを抑制し得ると共に無駄な電力消費を抑えて効率よくグロープラグを作動させることができる排気加熱装置および排気加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態は、内燃機関から排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、この燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料を着火・燃焼させるためのグロープラグと、前記排気通路に添加された燃料のうち、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する手段と、前記グロープラグの通通電終了時期を燃料の添加終了時よりも後に設定する通電期間設定手段とを具え、前記通電期間設定手段は、取得した未燃状態の燃料量が多いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することを特徴とする排気加熱装置にある。
【０００８】
本発明によると、未燃状態の燃料量が多いほど、燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長くすることにより、未燃状態の燃料を確実に気化させるのに要する時間が適切に設定される。
【０００９】
本発明の第１の形態による排気加熱装置において、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する手段が燃焼率を取得する手段を含むことができる。
【００１０】
排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得する手段をさらに具え、取得した排気管の壁面温度が低いほど、通電期間設定手段は燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するものであってよい。この場合、排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得する手段は、内燃機関の冷却水温を取得する手段およびグロープラグを通過する排気の温度または流量を取得する手段および内燃機関の潤滑油の温度を取得する手段のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１１】
通電期間設定手段は、燃料添加弁による単位時間当たりの燃料の添加量が多いほど、燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するものであってよい。
【００１２】
本発明の第２の形態は、内燃機関から排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加するステップと、前記排気通路に添加された燃料をグロープラグによって着火・燃焼させるステップと、前記排気通路に添加された燃料のうち、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得するステップと、前記グロープラグの通通電終了時期を燃料の添加終了時よりも後に設定するステップとを具え、前記グロープラグの通通電終了時期を燃料の添加終了時よりも後に設定する前記ステップは、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する前記ステップにて取得された未燃状態の燃料量が多いほど、燃料の添加終了時から前記グロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するステップを含むことを特徴とする排気加熱方法にある。
【００１３】
本発明の第２の形態による排気加熱方法において、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得するステップが燃焼率を取得するステップを含むものであってよい。
【００１４】
排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得するステップをさらに具え、燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するステップは、取得した排気管の壁面温度が低いほど、燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することができる。この場合、排気通路を画成する排気管の壁面温度を取得するステップは、内燃機関の冷却水の温度を取得するステップおよびグロープラグを通過する排気の温度または流量を取得するステップおよび内燃機関の潤滑油の温度を取得するステップのうちの少なくとも１つのステップを含むことができる。
【００１５】
燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するステップは、単位時間当たりの燃料の添加量が多いほど、燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するものであってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、未燃状態の燃料量が多いほど、燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定するようにしたので、グロープラグに対する無駄な通電を回避しつつ、未燃状態の燃料を確実に揮発させることができる。
【００１７】
着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する手段が燃焼率を取得する手段を含む場合、未燃状態の燃料量を正確に把握することができ、結果としてグロープラグの通電時間をより適切に設定することが可能となる。
【００１８】
排気管の壁面温度を取得し、これが低いほど燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することにより、未燃状態の燃料のより確実な気化ならびにグロープラグに対するより適切な通電時間の設定が可能である。
【００１９】
内燃機関の冷却水温およびグロープラグを通過する排気の温度または流量および内燃機関の潤滑油の温度のうちの少なくとも１つに基づいて排気管の壁面温度を取得することにより、排気管の壁面温度を比較的容易に推定することができる。
【００２０】
燃料添加弁による単位時間当たりの燃料の添加量が多いほど、燃料の添加終了時からグロープラグの通電終了時期までの時間を長く設定することにより、未燃状態の燃料のより確実な気化ならびにグロープラグに対するより適切な通電時間の設定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による排気加熱装置を圧縮点火方式の多気筒内燃機関が搭載された車両に適用した一実施形態の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における制御ブロック図である。
【図３】未燃燃料量とグロープラグの通電時間との関係を模式的に表すグラフである。
【図４】冷却水温とグロープラグ通電期間に関する補正係数との関係を模式的に表すグラフである。
【図５】排気温とグロープラグ通電期間に関する補正係数との関係を模式的に表すグラフである。
【図６】単位時間当たりの燃料添加量とグロープラグ通電期間に関する補正係数との関係を模式的に表すグラフである。
【図７】図１に示した実施形態における排気浄化装置の暖機手順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】
本発明を圧縮点火方式の多気筒内燃機関が搭載された車両に応用した一実施形態について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火式の内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００２３】
本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図１に示し、その主要部の制御ブロックを概略的に図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、このエンジン１０の補機として一般的な排気ターボ式過給機やＥＧＲ装置なども省略されている。また、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類もその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。
【００２４】
本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１０ａ内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒内燃機関である。
【００２５】
燃焼室１０ａにそれぞれ臨む吸気ポート１２ａおよび排気ポート１２ｂが形成されたシリンダーヘッド１２には、吸気ポート１２ａを開閉する吸気弁１３ａおよび排気ポート１２ｂを開閉する排気弁１３ｂを含む図示しない動弁機構が組み込まれている。燃焼室１０ａの上端中央に臨む先の燃料噴射弁１１もまた、これら吸気弁１３ａおよび排気弁１３ｂに挟まれるようにシリンダーヘッド１２に組み付けられている。
【００２６】
燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射時期は、運転者によるアクセルペダル１４の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１５により制御される。アクセルペダル１４の踏み込み量は、アクセル開度センサー１６により検出され、その検出情報がＥＣＵ１５に出力される。
【００２７】
ＥＣＵ１５は、このアクセル開度センサー１６や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１５ａと、燃料噴射設定部１５ｂと、燃料噴射弁駆動部１５ｃとを有する。燃料噴射設定部１５ｂは、運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部１５ｃは、燃料噴射設定部１５ｂにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁１１から噴射されるように、燃料噴射弁１１の作動を制御する。
【００２８】
吸気ポート１２ａに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結されて吸気ポート１２ａと共に吸気通路１７ａを画成する吸気管１７には、スロットルアクチュエーター１８を介して吸気通路１７ａの開度を調整するためのスロットル弁１９が組み込まれている。また、スロットル弁１９よりも上流側の吸気管１７には、吸気通路１７ａを流れる吸気の流量を検出してこれをＥＣＵ１５に出力するエアーフローメーター２０が取り付けられている。
【００２９】
先のＥＣＵ１５は、スロットル開度設定部１５ｄと、スロットル駆動部１５ｅとをさらに有する。スロットル開度設定部１５ｄは、アクセルペダル１４の踏み込み量に加え、先の運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいてスロットル弁１９の開度を設定する。スロットル駆動部１５ｅは、スロットル弁１９がスロットル開度設定部１５ｄにて設定された開度となるように、スロットルアクチュエーター１８の作動を制御する。
【００３０】
ピストン２１ａが往復動するシリンダーブロック２１には、連接棒２１ｂを介してピストン２１ａが連結されるクランク軸２１ｃの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１５に出力するクランク角センサー２２が取り付けられている。ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、このクランク角センサー２２からの情報に基づき、クランク軸２１ｃの回転位相やエンジン回転数の他に車両の走行速度などを実時間で把握する。
【００３１】
排気ポート１２ｂに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結される排気管２３は、排気ポート１２ｂと共に排気通路２３ａを画成する。この排気管２３には、燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置２４と、この排気浄化装置２４の暖機を行うための排気加熱装置２５とが取り付けられている。本実施形態における排気浄化装置２４は、少なくとも酸化触媒コンバーター２４ａを含むが、この他にＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)やＮＯX吸蔵触媒コンバーターなどを組み込むことも可能である。この酸化触媒コンバーター２４ａは、主として排気に含まれる未燃ガスを酸化、つまり燃焼させるためのものである。この酸化触媒コンバーター２４ａには、その床温（以下、これを触媒温度と記述する）ＴCを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する触媒温度センサー２６が組み込まれている。ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、この触媒温度センサー２６からの情報に基づいて排気浄化装置２４の暖機の必要性の有無を判定する。基本的には、触媒温度センサー２６によって検出される触媒温度ＴCが酸化触媒コンバーター２４ａの暖機開始判定温度ＴCL以下、例えば１８０℃以下と判断した場合、排気浄化装置２４の暖機が必要であると判定する。
【００３２】
排気浄化装置２４よりも上流側に配される排気加熱装置２５は、エンジン１０から排気浄化装置２４に導かれる排気を加熱し、排気浄化装置２４の迅速な活性化および活性状態の保持を行うためのものである。本実施形態における排気加熱装置２５は、燃料添加弁２５ａと、グロープラグ２５ｂとを具えている。この他、ＥＣＵ１５の燃焼率算出部１５ｆおよび通電期間設定部１５ｇや、水温センサー２７および排気温センサー（以下、便宜的にこれを第１排気温センサーと記述する）２８などもこの排気加熱装置２５の構成の一部として含まれる。
【００３３】
エンジン１０から排気浄化装置２４に至る排気通路２３ａに燃料を添加する燃料添加弁２５ａは、基本的な構成が通常の燃料噴射弁１１と同じものである。この燃料添加弁２５ａに対する通電時間を制御することによって、任意の量の燃料を任意の時間間隔で排気通路２３ａにパルス状に供給することができる。燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに供給される１回あたりの燃料の量は、吸入空気量などを含む車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１５の燃料添加設定部１５ｈにより設定される。吸入空気量に関する情報はエアーフローメーター２０の出力から取得される。より具体的には、燃料添加設定部１５ｈは、先の触媒暖機開始判定温度ＴCLよりも高く設定された目標触媒加熱温度ＴCHと、触媒温度センサー２６によって検出される現在の触媒温度ＴCとの差に基づき、排気通路２３ａに添加すべき燃料量を算出する。そして、エアーフローメーター２０からの吸入空気量に関する情報に基づき、この燃料があらかじめ設定した所定の空燃比となるように燃料添加弁２５ａからの燃料の噴射周期を設定する。
【００３４】
ＥＣＵ１５の燃料添加弁駆動部１５ｉは、燃料添加設定部１５ｈにて設定された量の燃料が所定の空燃比となるように、燃料添加弁２５ａの駆動期間と駆動周期とを制御する。この場合、燃料添加弁２５ａの作動は、燃料添加を開始してから積算される燃料添加量が燃料添加設定部１５ｈにて設定された燃料添加量に達するまで行われる。
【００３５】
この燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに添加された燃料を着火・燃焼させるためのグロープラグ２５ｂは、車載の図示しない電源にＥＣＵ１５の通電期間設定部１５ｇおよびグロープラグ駆動部１５ｊを介して接続している。
【００３６】
通常、排気浄化装置２４の暖機が必要な場合、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに燃料を添加してこれをグロープラグ２５ｂにより着火燃焼させるべき運転状態となった時点で、グロープラグ２５ｂに対する通電が開始される。そして、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに添加された燃料が安定して着火・燃焼し得るような温度（以下、これを目標グロープラグ加熱温度と記述する）ＴGO以上にグロープラグ２５ｂの発熱部の温度を昇温させる。しかる後、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａへと燃料が添加されるようになっている。
【００３７】
グロープラグ２５ｂにはその発熱部の温度を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する周知のグロー温度センサー２９が組み込まれている。グロープラグ駆動部１５ｊは、グロー温度センサー２９からの検出情報に基づいてグロープラグ２５ｂに対する通電量を制御し、グロープラグ２５ｂを目標グロープラグ加熱温度ＴGO以上に昇温させる。
【００３８】
ＥＣＵ１５の燃焼率算出部１５ｆは、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに添加された燃料のうち、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得する本発明の手段として機能する。ここで燃焼率ＲCとは、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに添加された燃料のうち、実際に着火・燃焼した燃料の割合をいう。つまり、燃焼率ＲCがわかれば、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに添加された燃料のうち、着火・燃焼せずに未燃状態となった燃料量を取得することが可能となる。排気通路２３ａに添加された燃料の燃焼率ＲCを算出するため、排気浄化装置２４に流入する排気の温度を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する排気温センサー（以下、便宜的にこれを第２排気温センサーと記述する）３０が配されている。この第２排気温センサー３０は、排気加熱装置２５と排気浄化装置２４との間の排気通路２３ａに位置する。
【００３９】
ところで、第２排気温センサー３０によって検出される排気温Ｔ2の演算周期τ当たりの変化率dＴ2、すなわち演算周期τの前後に第２排気温センサー３０によって検出される排気温Ｔ2の今回値と前回値との差は、検出される排気温Ｔ2の微分値と等価である。第２排気温センサー３０自体の熱容量をＣ2，この第２排気温センサー３０の周囲の排気から第２排気温センサー３０にＥＣＵ１５の演算周期τ当たりに伝達される熱エネルギー量をdＱと表した場合、排気温Ｔ2の演算周期τ当たりの変化率dＴ2は
dＴ2＝dＱ／Ｃ2  ・・・(１)
で表される。
【００４０】
また、第２排気温センサー３０の周囲を通過する排気の温度をＴE，第２排気温センサー３０自体の熱伝導率をκ2，第２排気温センサー３０の周囲に介在する排気から第２排気温センサー３０への熱伝導率をκEで表すと、先の熱エネルギー量dＱは
dＱ＝(ＴE−Ｔ2)/{(１/ｚa・κ2)＋(１/ｚb・κE)}  ・・・(２)
と一般的な伝熱法則により表すことができる。ここでｚa，ｚbは定数であり、この（２）式に先の（１）式を代入すると、排気温ＴEは
ＴE＝Ｃ2・dＴ2{(１/ｚa・κ2)＋(１/ｚb・κE)}＋Ｔ2  ・・・(３)
と表される。
【００４１】
一方、燃焼率ＲCを考慮に入れた先の排気温ＴEは、燃料の添加開始直前時期に第２排気温センサー３０によって検出された排気温をＴ2S，所定時間の間に添加された燃料の供給エネルギー量をＱF，排気自体の熱容量をＣEと表した場合、
ＴE＝(ＱF・ＲC/ＣE)＋Ｔ2S  ・・・（４）
と表すことができる。ここで、上の（４）式を（３）式に代入すると
ＲC＝(ＣE/ＱF)[Ｃ2・dＴ2{(１/ｚa・κ2)＋(１/ｚb・κE)}＋Ｔ2−Ｔ2S]  ・・・(５)
となる。ただし、（５）式におけるＣ2{(１/ｚa・κ2)＋(１/ｚb・κE)}を定数Ｚとして表すことができるので、（５）式における（Ｔ2−Ｔ2S）を燃料添加開始時期から所定時間経過後の所定時期までの検 出排気温の上昇量ΔＴ2と表すと、(５)式を
ＲC＝(ＣE/ＱF)(Ｚ・dＴ2＋ΔＴ2)  ・・・(６)
の通りに変形することができる。
【００４２】
本実施形態における燃焼率算出部１５ｆは、燃料添加中に添加燃料の供給エネルギー量ＱFと、排気温変化率dＴ2と、燃料の添加開始時期から所定時間経過後の排気温Ｔ2の上昇量ΔＴ2とに基づき、（６）式により燃焼率ＲCを演算周期τ毎に演算する。なお、排気の熱容量ＣEおよび先の定数Ｚに関しては、あらかじめＥＣＵ１５に記憶されている。また、上述した燃焼率ＲCをより厳密に把握するため、排気通路２３ａの断面に対する第２排気温センサー３０の偏在位置に起因する補正や、エンジン１０から排気加熱装置２５に流入する排気温Ｔ1の変化に起因する補正などをさらに行うことも有効である。
【００４３】
グロープラグ２５ｂの通電終了時期を燃料添加弁２５ａによる燃料の添加終了時よりも後に設定するＥＣＵ１５の通電期間設定部１５ｇは、燃料添加弁２５ａによる燃料の添加終了時からグロープラグ２５ｂの通電終了時期までの基準通電期間ＣBを設定する。図３は、この通電期間設定部１５ｇに記憶された未燃燃料の量とグロープラグ２５ｂの基準通電期間ＣBとの関係を示すマップであり、未燃状態の燃料量が多いほど基準通電期間ＣBが長くなることが理解されよう。より具体的には、排気通路２３ａに添加された燃料量ＱFと燃焼率算出部１５ｆにて算出される燃焼率ＲCとに基づき、未燃燃料量ｑF＝ＱF(１−ＲC）を算出し、図３に示すマップからグロープラグ２５ｂの基準通電期間ＣBを読み出す。次いで、排気管内壁の温度と単位時間当たりの燃料添加量ＱFSとに基づいて基準通電期間ＣBを下式（７）のように補正して目標通電期間ＣOを取得する。
ＣO＝ＣB・ａTW・ａTE・ａQS  ・・・(７)
【００４４】
ここで、ａTW・ａTWは排気管内壁の温度に対応した補正係数であり、ａQSは単位時間当たりの燃料添加量ＱFSに対応した補正係数である。より具体的には、排気通路２３ａを画成する排気管２３の壁面温度が低いほど、燃料添加弁２５ａによる燃料の添加終了時からグロープラグ２５ｂの通電終了時期までの時間が長くなるように、基準通電期間ＣBに対する補正係数ａTW，ａTWが設定される。同様に、燃料添加弁２５ａによる単位時間当たりの燃料の添加量ＱFSが多いほど、燃料添加弁２５ａによる燃料の添加終了時からグロープラグ２５ｂの通電終了時期までの時間が長くなるように、補正係数ａQSが設定される。
【００４５】
通電期間設定部１５ｇには、図４に示すような冷却水温ＴWが先の基準通電期間ＣBに関して排気管２３の壁面温度に応じた補正係数ａTWのマップとして記憶されている。同様に、図５に示すような排気温Ｔ1が先の基準通電期間ＣBに関して排気管２３の壁面温度に応じた補正係数ａTWのマップとして記憶されている。さらに、基準通電期間ＣBに関して単位時間当たりの燃料添加量に応じた図６に示すような補正係数ａQSのマップも記憶されている。
【００４６】
本発明における排気管２３の壁面温度を取得する手段に関し、排気管２３の壁面温度がエンジン１０の冷却水温および排気加熱装置２５に導かれる排気温と対応関係にあることは明らかである。そこで、本実施形態では排気管２３の壁面温度を取得する手段として、エンジン１０の冷却水温および排気加熱装置２５に導かれる排気温を取得する水温センサー２７および先の第１排気温センサー２８を採用している。水温センサー２７は、シリンダーブロック２１に組み付けられ、ここに形成されたウォータージャケット２１ｄを流れる冷却水の温度ＴWを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。また、第１排気温センサー２８は、排気加熱装置２５よりも上流側の排気管２３に配され、エンジン１０から排気加熱装置２５へと導かれる排気温Ｔ1を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。
【００４７】
このように、本実施形態においては排気管２３の壁面温度を取得する手段として、水温センサー２７および第１排気温センサー２８を用いたけれども、何れか一方のみを用いてもよい。あるいは、グロープラグ２５ｂを通過する排気の流量またはエンジン１０の潤滑油の温度に基づいて排気管２３の壁面温度を推定することも可能である。また、これらのうちの少なくとも１つを利用して排気管２３の壁面温度を推定することができることに注意されたい。
【００４８】
先のグロープラグ駆動部１５ｊは、上述のように通電期間設定部１５ｇにて設定された目標通電期間ＣOだけグロープラグ２５ｂに対して通電する。
【００４９】
ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａに燃料を添加してこれをグロープラグ２５ｂにより着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かを判定する。このような運転状態は、一般的にアイドル運転時などのようなアクセル開度が０％の状態や、エンジン１０の低回転低負荷運転時が該当する。つまり、運転状態判定部１５ａは、アクセル開度センサー１６の開度が例えば５％以下かつエンジン回転速度があらかじめ設定した値以下の場合、排気通路２３ａに燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあると判断する。
【００５０】
このような本実施形態による排気浄化装置２４の暖機手順を図７に示すフローチャートに従って説明する。
【００５１】
まずＳ１１のステップにて触媒温度センサー２６によって検出される触媒温度ＴCが先の暖機開始判定温度ＴCL以下か否かを判定する。ここで、触媒温度ＴCが暖機開始判定温度ＴCL以下である、すなわち排気浄化装置２４を加熱し、これを活性化させる必要があると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行する。そして、排気通路２３ａに燃料を添加してこれを継続的に着火・燃焼させることができるような運転状態にあるか否かをＳ１２のステップにて判定する。ここで、排気通路２３ａに燃料を添加してこれを継続的に着火・燃焼させることができるような運転状態にあると判断した場合には、Ｓ１３のステップに移行して通電フラグがセットされているか否かを判定する。最初は通電フラグがセットされていないので、Ｓ１４のステップに移行してグロープラグ２５ｂに通電し、グロープラグ２５ｂを加熱すると共に通電フラグをセットした後、Ｓ１５のステップに移行する。先のＳ１３のステップにて通電フラグがセットされていると判断した場合にもＳ１５のステップに移行する。ここで、燃料が着火・燃焼する目標グロープラグ加熱温度ＴGO以上に通電状態にあるグロープラグ２５ｂが昇温しているか否かを判定する。グロープラグ２５ｂの温度ＴGが目標グロープラグ加熱温度ＴGO未満である、すなわち燃料を排気通路２３ａに添加することがまだできないと判断した場合には、Ｓ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。逆に、グロープラグ２５ｂの温度ＴGが目標グロープラグ加熱温度ＴGO以上である、すなわち燃料を排気通路２３ａに添加することができると判断した場合には、Ｓ１６のステップに移行して添加フラグがセットされているか否かを判定する。最初は添加フラグがセットされていないので、Ｓ１７のステップに移行して燃料添加弁２５ａから排気通路２３ａへの燃料の添加を開始する。これにより着火・燃焼して高温となった排気を排気浄化装置２４へと導き、排気浄化装置２４の暖機を促進させる。また、ここで添加フラグをセットすると共に燃焼率ＲCの算出を行い、通電終了時期ＣFを設定してタイマーのカウントアップを開始する。
【００５２】
次に、Ｓ１８のステップに移行して触媒温度ＴCが目標触媒加熱温度ＴCH以上か否かを判定するが、先のＳ１６のステップにて添加フラグがセットされていると判断した場合も、Ｓ１８のステップに移行する。ここで、触媒温度ＴCが目標触媒加熱温度ＴCH以上である、すなわち排気浄化装置２４の暖機が終了したと判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行して燃料添加弁２５ａからの燃料の添加を終了すると共にグロープラグ２５ｂに対する通電を止める。そして、Ｓ２０のステップにてタイマーのカウント値Ｃnが目標通電期間ＣOの通電終了時期に相当する値ＣF以上であるか否かを判定し、このカウント値Ｃnが値ＣF以上となるまでＳ２０のステップを繰り返す。これにより、燃料添加後の排気管２３内壁に付着している未燃燃料を気化させ、排気浄化装置２４へと導くことができる。また、Ｓ１８のステップにて触媒温度ＴCが目標触媒加熱温度ＴCH未満である、すなわち現状にて排気通路２３ａに燃料を添加しても失火する可能性が高いと判断した場合には、Ｓ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。
【００５３】
しかる後、Ｓ２１のステップにてグロープラグ２５ｂに対する通電を止めると同時に通電フラグをリセットして一連の処理を終了する。
【００５４】
一方、Ｓ１１のステップにて触媒温度ＴCが暖機開始判定温度ＴCLよりも高い、すなわち排気浄化装置２４の暖機処理が必要ないと判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行して添加フラグがセットされているか否かを判定する。また、Ｓ１２のステップにて排気通路２３ａに燃料を添加してこれを継続的に着火・燃焼させることができるような運転状態にないと判断した場合も、Ｓ２２のステップに移行する。ここで、添加フラグがセットされていると判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行して燃料添加弁２５ａからの燃料の添加を終了すると共にグロープラグ２５ｂに対する通電を止める。
【００５５】
Ｓ２２のステップにて添加フラグがセットされていないと判断した場合には、Ｓ２３のステップに移行して今度は通電フラグがセットされているか否かを判定する。ここで、通電フラグがセットされていると判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行してグロープラグ２５ｂに対する通電を止めると同時に通電フラグをリセットする。また、Ｓ２３のステップにて添加フラグがセットされていないと判断した場合には、Ｓ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。
【００５６】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００５７】
１０  エンジン
１１  燃料噴射弁
１４  アクセルペダル
１５  ＥＣＵ
１５ａ  運転状態判定部
１５ｆ  燃焼率算出部
１５ｇ  通電期間設定部
１５ｈ  燃料添加設定部
１５ｉ  燃料添加弁駆動部
１５ｊ  グロープラグ駆動部
１６  アクセル開度センサー
２３ａ  排気通路
２４  排気浄化装置
２５  排気加熱装置
２５ａ  燃料添加弁
２５ｂ  グロープラグ
２６  触媒温度センサー
２７  水温センサー
２８  第１排気温センサー
２９  グロー温度センサー
３０  第２排気温センサー
【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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