(57)【要約】【課題】排気中のＰＭを捕集するフィルタを備える火花点火式内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタが過昇温状態に至るのを抑制する。【解決手段】火花点火式内燃機関の排気通路に設けられたＰＭを捕集するフィルタと、捕集されたＰＭを酸化除去するフィルタ再生処理部と、仮に酸化除去が行われた場合に、フィルタが過昇温状態に至ると想定されるときのフィルタに関する所定のパラメータの閾値を算出する算出部と、実際に酸化除去が行われた場合に、フィルタが過昇温状態に至るのが抑制されるように、算出された閾値に基づいて燃焼条件を調整する調整部と、を備えるようにした。【選択図】図３
2014185562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに流入する排気中の酸素量を増加させて、該フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理部と、
仮に前記フィルタ再生処理部によって前記フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至ると想定されるときの該フィルタに関する所定のパラメータの閾値を算出する算出部と、
実際に前記フィルタ再生処理部によって前記酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至るのが抑制されるように、前記所定のパラメータの閾値に基づいて前記火花点火式内燃機関の燃焼条件を調整する調整部と、
を備える、火花点火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記所定のパラメータは、前記フィルタの温度であって、
前記算出部は、前記所定のパラメータの閾値として、前記フィルタ再生処理部によって前記酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至ると判断されるときの該フィルタの閾温度を算出し、
前記調整部は、前記閾温度に基づいて、前記火花点火式内燃機関における火花点火時期の進角量を調整する、
請求項１に記載の火花点火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記所定のパラメータは、前記フィルタに捕集された粒子状物質の堆積量であって、
前記算出部は、前記所定のパラメータの閾値として、前記フィルタ再生処理部によって前記酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至ると判断されるときの閾堆積量を算出し、
前記調整部は、前記閾堆積量に基づいて、前記火花点火式内燃機関における燃料噴射時期を調整する、
請求項１に記載の火花点火式内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える火花点火式内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」ともいう）を捕集するフィルタを備える火花点火式内燃機関の排気浄化装置においては、フィルタに堆積したＰＭを除去する必要がある。ＰＭの除去は、フィルタに流入する排気中の酸素を用いてＰＭを燃焼させること（酸化除去）によって行われる。特許文献１には、理論空燃比近傍で運転されるストイキガソリンエンジンにおいて、燃料供給が停止される車両の減速時にフィルタに捕集されたＰＭを酸化除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６９２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１記載の技術では、エンジンの運転は理論空燃比近傍で行われるため、エンジンの運転中にＰＭを酸化除去することが困難である。そのため、エンジンの運転が継続して、ＰＭの捕集量が過度に多くなったり、フィルタ温度が過度に高くなったりした後にＰＭの酸化除去が実行されると、フィルタの過昇温が生じる虞がある。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備える火花点火式内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタが過昇温状態に至るのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、本発明に係る火花点火式内燃機関の排気浄化装置は、
火花点火式内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに流入する排気中の酸素量を増加させて、該フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理部と、
仮に前記フィルタ再生処理部によって前記フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至ると想定されるときの該フィルタに関する所定のパラメータの閾値を算出する算出部と、
実際に前記フィルタ再生処理部によって前記酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至るのが抑制されるように、前記所定のパラメータの閾値に基づいて前記火花点火式内燃機関の燃焼条件を調整する調整部と、
を備えるようにした。
【０００７】
フィルタに捕集された粒子状物質（以下、「ＰＭ」ともいう）は、フィルタに流入する排気中の酸素と酸化反応を起こすことによって酸化除去される。本発明においては、フィルタ再生処理部が、フィルタに流入する排気中の酸素量を増加させるため、該フィルタに捕集された粒子状物質が効果的に酸化除去される。
【０００８】
ＰＭの酸化反応は発熱反応であるため、ＰＭの酸化除去が行われるとフィルタの温度が
上昇する。フィルタの温度が上昇して所定の温度を超えると、フィルタが過昇温状態に至る。ここで、ＰＭの酸化除去の実行前のフィルタの温度は、フィルタに流入する排気の温度に応じて変化する。また、ＰＭの酸化除去によって上昇するフィルタの温度の上昇値も、フィルタに関する所定の物理量に応じて変化する。なお、この所定の物理量とは、ＰＭの酸化除去の実行時におけるフィルタの温度上昇値と相関関係にある物理量であって、例えば、酸化除去の実行前におけるＰＭの堆積量が挙げられる。
【０００９】
ここで、酸化除去の実行前のフィルタの温度が高ければ、ＰＭの酸化速度が速くなるため、酸化除去の実行前のＰＭの堆積量が同じでも温度の上昇値が高くなり、フィルタが過昇温状態に至りやすい。また、酸化除去によって上昇するフィルタの温度の上昇値が高ければ、酸化除去の実行前のフィルタの温度が低くても、フィルタが過昇温状態に至りやすい。このように、フィルタが過昇温状態に至るときの、該フィルタの酸化除去の実行前の温度と該フィルタに関する所定の物理量との間には相関関係がある。この相関関係から、当該温度や当該物理量について、仮にＰＭの酸化除去が行われた場合に、フィルタが過昇温状態に至ると想定されるときの閾値を算出することができる。なお、この相関関係は実験等によって求めればよい。
【００１０】
本発明における算出部は、以上のようにして、仮にＰＭの酸化除去が行われた場合に、フィルタが過昇温状態に至ると想定されるときの該フィルタに関する所定のパラメータの閾値を算出する。なお、「所定のパラメータの閾値」とは、上述の、酸化除去の実行前のフィルタの温度や、酸化除去の実行時のフィルタの温度上昇値と相関関係にある所定の物理量である。
【００１１】
そして、本発明における調整部は、実際にＰＭの酸化除去が行われた場合に、フィルタが過昇温状態に至るのが抑制されるように、算出された所定のパラメータの閾値に基づいて、火花点火式内燃機関の燃焼条件を調整する。つまり、この調整部は、算出された所定のパラメータの閾値に基づいて、この所定のパラメータが該閾値を超えないように、火花点火式内燃機関の燃焼条件を調整する。これにより、フィルタが過昇温状態に至ることが未然に抑制される。
【００１２】
以上より、本発明によれば、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタが過昇温状態に至ることを、火花点火式内燃機関の運転中において、未然に抑制することが可能になる。
【００１３】
また、本発明においては、前記所定のパラメータは、前記フィルタの温度であって、前記算出部は、前記所定のパラメータの閾値として、前記フィルタ再生処理部によって前記酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至ると判断されるときの該フィルタの閾温度を算出し、前記調整部は、前記閾温度に基づいて、前記火花点火式内燃機関における火花点火時期の進角量を調整するようにしてもよい。
【００１４】
つまり、本発明の調整部は、算出された酸化除去の実行前のフィルタ温度の閾値に基づいて、酸化除去の実行前のフィルタ温度が酸化除去の実行時に該閾値を超えないように、火花点火式内燃機関の燃焼条件を調整する。
【００１５】
ここで、火花点火式内燃機関においては、点火時期が進角されると、燃焼終了から排気弁の開弁までの時間が長くなるため、排出される排気温度が低下する。このようにして温度を低下させた排気をフィルタに流入させることにより、フィルタの温度を低下させることが可能になる。なお、点火時期の進角量を大きくするほど排気温度が低下する。
【００１６】
ゆえに、本発明によれば、算出された閾温度に基づいて、火花点火時期の進角量が調整されるため、火花点火式内燃機関の運転中において、排気温度を必要なだけ低下させるこ
とができる。これにより、フィルタの温度を算出された閾温度未満まで低下させることが可能になる。その結果、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタが過昇温状態に至ることを未然に抑制することが可能になる。
【００１７】
また、本発明においては、前記所定のパラメータは、前記フィルタに捕集された粒子状物質の堆積量であって、前記算出部は、前記所定のパラメータの閾値として、前記フィルタ再生処理部によって前記酸化除去が行われた場合に、該フィルタが過昇温状態に至ると判断されるときの閾堆積量を算出し、前記調整部は、前記閾堆積量に基づいて、前記火花点火式内燃機関における燃料噴射時期を調整するようにしてもよい。
【００１８】
つまり、本発明の調整部は、算出された酸化除去の実行前のＰＭの堆積量の閾値に基づいて、酸化除去の実行前のＰＭの堆積量が酸化除去の実行時に該閾値を超えないように、火花点火式内燃機関の燃焼条件を調整する。
【００１９】
ここで、ＰＭの酸化除去によって発生する発熱量は、酸化除去の実行前のＰＭの堆積量が多いほど大きい。つまり、上述のように、酸化除去の実行前のＰＭの堆積量は、ＰＭの酸化除去の実行時におけるフィルタの温度上昇値と相関関係にある物理量である。また、火花点火式内燃機関においては、吸気弁や気筒内壁面に付着する燃料が多くなると、不完全燃焼を生じる燃料の量が増加する傾向にあるため、スス等のＰＭが発生しやすくなる。そのため、このような燃料の付着が抑制されるように燃料噴射時期を調整することで、内燃機関から排出されるＰＭの量を低減させることができる。
【００２０】
ゆえに、本発明によれば、算出された閾堆積量に基づいて、燃料噴射時期が調整されるため、火花点火式内燃機関の運転中において、排気中のＰＭの量を必要なだけ低減させることができる。これにより、ＰＭの酸化除去が行われる前において、フィルタに捕集されるＰＭの量を低減し、ＰＭの堆積量が算出された閾堆積量未満となる状態を可及的に長く維持することができる。これにより、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタが過昇温状態に至ること未然に抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備える火花点火式内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタが過昇温状態に至ることを、火花点火式内燃機関の運転中において未然に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る内燃機関と排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るフィルタが過昇温状態に至ると想定されるときの、酸化除去実行前のフィルタのＰＭの堆積量と温度との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係る過昇温抑制処理の制御ルーチン示すフローチャートである。
【図４】実施例２に係る過昇温抑制処理の制御ルーチン示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る過昇温抑制処理の効果を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
［実施例１］
＜排気浄化装置の全体構成＞
図１は、本実施例に係る火花点火式内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である
。車両に搭載される火花点火式内燃機関である内燃機関１０は、複数の気筒１１を有する車両用のガソリンエンジンであって、気筒１１内に直接燃料が噴射される、いわゆる直噴ガソリンエンジンである。
【００２５】
気筒１１内には、気筒１１の内壁面１２に対して摺動するピストン１３が設けられている。気筒１１の上部に設けられた燃焼室には、吸気ポート１４と排気ポート１５とが接続されている。吸気ポート１４および排気ポート１５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁１６および排気弁１７によって開閉される。
【００２６】
また、気筒１１には、気筒１１内に燃料を噴射する燃料噴射弁１８と、気筒１１内の混合気に点火する点火プラグ１９が設けられている。点火プラグ１９は、先端に設けられた電極間で火花を発生させることによって混合気を点火する。
【００２７】
吸気ポート１４は、気筒１１内に吸入される吸気が流通する吸気通路２０に接続されている。吸気通路２０には、吸気の流量を調節するスロットル弁２１と、この流量を検出するエアフローメータ２２が設けられている。
【００２８】
また、排気ポート１５は、気筒１１から排出される排気が流通する排気通路３０に接続されている。排気通路３０には、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ３１が設けられている。そして、フィルタ３１の上流側と下流側には、第１排気圧センサ３２と第２排気圧センサ３３がそれぞれ配置されている。また、フィルタ３１の下流側には、フィルタ３１から流出する排気の温度を検出する排気温度センサ３４が設けられている。
【００２９】
そして、内燃機関１０には、内燃機関１０を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ４０が併設されている。この、ＥＣＵ４０には、燃料噴射弁１８、点火プラグ１９、スロットル弁２１が電気的に接続されており、ＥＣＵ４０によってこれらの装置が制御される。特に、ＥＣＵ４０は、必要に応じて、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期を調整したり、点火プラグ１９による点火時期を調整したりすることができる。また、ＥＣＵ４０には、上述したエアフローメータ２２、第１排気圧センサ３２、第２排気圧センサ３３、排気温度センサ３４の他、内燃機関１０の機関回転数を検出する回転計３５が電気的に接続されており、これらのセンサ等からの出力信号がＥＣＵ４０に入力される。
【００３０】
ここで、ＥＣＵ４０は、排気温度センサ３４からの出力信号に基づいて、フィルタ３１の温度を推定する。また、ＥＣＵ４０は、第１排気圧センサ３２と第２排気圧センサ３３からの出力信号に基づいて、フィルタ３１に捕集されているＰＭの堆積量を推定する。そして、ＥＣＵ４０は、車両の減速時等において、必要に応じてフィルタ３１に捕集されているＰＭを酸化除去するフィルタ再生処理を実行する。このフィルタ再生処理は、燃料噴射弁１８による燃料噴射の停止中に、フィルタ３１に流入する排気内の酸素濃度を高めることによって行われる。これにより、捕集されているＰＭが酸素と反応して燃焼するため、ＰＭがフィルタ３１から酸化除去される。なお、ＰＭが酸化される反応は発熱反応であるため、フィルタ再生処理が実行されるとフィルタ３１は昇温される。そのため、フィルタ再生処理の開始時におけるフィルタ３１の温度やＰＭの堆積量によっては、ＰＭの酸化除去の際に生じる発熱によってフィルタ３１が過昇温状態に至る可能性がある。フィルタ３１が過昇温状態に至ると、フィルタ３１の性能の低下や損傷を招く虞があるために望ましくない。そこで、本実施例に係る排気浄化装置では、ＥＣＵ４０によって、フィルタ３１の過昇温を抑制する処理（過昇温抑制処理）が必要に応じて実行される。なお、この過昇温抑制処理は、内燃機関１０の運転中、すなわち、気筒１１内で燃料が燃焼されているときにおいて実行される処理であって、内燃機関１０の燃焼条件が調整される処理である。
【００３１】
＜フィルタの過昇温抑制処理＞
次に、図面を用いて本実施例に係るフィルタ３１の過昇温抑制処理について説明する。まず、図２を用いて、フィルタ３１が過昇温状態に至ると判断されるときのＰＭの堆積量と温度の関係について説明する。
【００３２】
図２は、仮にＰＭの酸化除去が行われた場合に、フィルタ３１が過昇温状態に至ると想定されるときの、フィルタ３１のＰＭの堆積量と温度との関係を示す図である。ここで、図２における斜線領域の境界線が、仮にＰＭの酸化除去が行われた場合に、フィルタ３１が過昇温状態に至ると判断されるときの閾温度と閾堆積量を示している。つまり、酸化除去の実行前におけるフィルタ３１の温度とＰＭの堆積量によって定まる点が、図２の境界線上または斜線領域内に属するときに酸化除去が実行されると、フィルタ３１に流入する排気中の酸素と堆積したＰＭとの酸化反応によって生じる発熱によって、フィルタ３１が過昇温状態に至ると想定される。より詳細には、フィルタ３１の温度が一定のときには、ＰＭの堆積量が閾堆積量以上のときにＰＭの酸化除去が実行されると、フィルタ３１が過昇温状態に至ると想定される。これは、ＰＭの堆積量が多いほど酸化除去によって発生する発熱量が大きくなるためである。また、ＰＭの堆積量が一定のときには、フィルタ３１の温度が閾温度以上のときにＰＭの酸化除去が実行されると、フィルタ３１が過昇温状態に至ると想定される。これは、酸化除去の実行前の温度が高いほどＰＭの酸化速度が速くなるため、ＰＭの堆積量が同じでも温度の上昇値が高くなって過昇温状態に達しやすいためである。このように、酸化除去の実行前のＰＭの堆積量は、ＰＭの酸化除去の実行時におけるフィルタ３１の温度上昇値と相関関係にある物理量である。
【００３３】
以上より、酸化除去の実行前におけるフィルタ３１の温度とＰＭの堆積量によって定まる点が、図２における斜線領域外にあるときにＰＭの酸化除去が実行されれば、フィルタ３１が過昇温状態に至ることを回避することができる。そこで、本実施例においては、ＰＭの酸化除去が実行される前のフィルタ３１の温度とＰＭの堆積量によって定まる点が、図２における斜線領域内に属する場合には、ＰＭの酸化除去の実行前にフィルタ３１の温度を低下させる過昇温抑制処理が実行される。
【００３４】
次に、本実施例におけるフィルタ３１の過昇温抑制処理の実行手順について、図３を用いて説明する。図３は、過昇温抑制処理が行われる際に、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローである。この制御ルーチンは、内燃機関１０の運転中、すなわち、気筒１１内において燃料が燃焼されているときに、ＥＣＵ４０によって周期的に実行される制御ルーチンである。なお、本実施例における過昇温抑制処理においては、酸化除去の実行前のＰＭの堆積量に基づいて、フィルタ３１の閾温度が算出される。
【００３５】
この制御ルーチンが実行されると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０１において、各種センサからの検出値や、内燃機関１０の運転状態に基づいて、過昇温抑制処理が実行可能であるか否かを判定する。過昇温抑制処理が実行できない場合には本ルーチンは終了される。一方、過昇温制御処理が実行できるときには、肯定判定が下されてステップＳ１０２に進む。
【００３６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ４０は、本ルーチン実行時におけるフィルタ３１のＰＭの堆積量と温度を推定する。上述のように、ＥＣＵ４０は、第１排気圧センサ３２と第２排気圧センサ３３からの出力値に基づいてＰＭの堆積量を推定する。また、ＥＣＵ４０は、排気温度センサ３４からの出力値に基づいてフィルタ３１の温度を推定する。
【００３７】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ４０は、前ステップで推定されたＰＭの堆積量から本ルーチンの実行時におけるフィルタ３１の閾温度を算出する。ＥＣＵ４０は、例えば、予め実験等によって求められた関数を用いてこの閾温度を算出する。なお、例えば、図２
において境界線で示される閾温度の値を予め数値マップとしてＥＣＵ４０内に用意しておき、前ステップで推定されたＰＭの堆積量に対応する閾温度が読み込まれるようにしてもよい。
【００３８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０２において推定されたフィルタ３１の温度が前ステップで取得された閾温度より高いか否かを判定する。否定判定がなされた場合は、本ルーチン実行時におけるフィルタ３１の温度とＰＭの堆積量によって定まる点が、図２に示される斜線領域外に属することを意味する。つまり、この場合には、仮に酸化除去が実行されてもフィルタ３１は過昇温状態に至らないと想定される。そのため、ＥＣＵ４０は、本ルーチン実行時における過昇温抑制処理は不要と判断して本ルーチンを終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ１０４において肯定判定がなされた場合には、本ルーチン実行時におけるフィルタ３１の温度とＰＭの堆積量が、図２に示される斜線領域内に属することを意味する。つまり、この場合には、仮に酸化除去が実行されるとフィルタ３１が過昇温状態に至ると想定される。そのため、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０５に進んで、点火プラグ１９による点火時期の進角量の目標値を算出する。
【００４０】
ここで、一般に、火花点火式内燃機関においては、点火時期が進角されると、気筒内における燃焼の終了から排気弁の開弁までの時間が長くなるため、排出される排気温度が低下する。また、点火時期の進角量が大きいほど排気温度が低下する。そこで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０５において、以前のステップで推定されたフィルタ３１の温度と算出された閾温度とに基づいて、本ルーチンにおける点火時期の進角量の目標値を算出する。つまり、例えば、図２において白丸で示されるように、本ルーチン実行時におけるフィルタ３１の温度と閾温度との差が小さい場合は、図２において実線矢印で模式的に示されるように、排気温度をそれほど低下させる必要がない。ゆえに、この場合には、ＥＣＵ４０によって算出される点火時期の進角量の目標値は小さくてよい。一方、図２において黒丸で示されるように、本ルーチン実行時におけるフィルタ３１の温度と閾温度との差が大きい場合は、図２において破線矢印で模式的に示されるように、排気温度を十分に低下させる必要がある。ゆえに、この場合には、ＥＣＵ４０によって算出される点火時期の進角量の目標値は大きくなる。なお、点火時期の進角量の目標値は、予め実験等によって求められた方法によって算出される。また、点火時期の進角量の目標値を算出する替わりに、ＥＣＵ４０は、予め用意された数値マップから、本ルーチン実行時におけるフィルタ３１の温度や閾温度に対応する進角量の目標値を取得するようにしてもよい。
【００４１】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４０は、前ステップで算出された進角量の目標値だけ、点火プラグ１９による点火時期の進角量を調整する。これにより、気筒１１から排出されて、フィルタ３１に流入する排気温度が低下するため、フィルタ３１の温度を低下させることができる。本ステップが実行されると本ルーチンは終了される。
【００４２】
なお、ステップＳ１０５において、以前のステップで算出された閾温度に基づいて点火時期の進角量の目標値を算出するＥＣＵ４０が、本発明における算出部に相当する。また、ステップＳ１０６において、点火プラグ１９による点火時期の進角量を調整するＥＣＵ４０が、本発明における調整部に相当する。
【００４３】
本実施例によれば、点火プラグ１９の点火時期を調整することができるため、排気温度を必要なだけ低下させて、フィルタ３１の温度を算出された閾温度未満まで低下させることが可能になる。これにより、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタ３１が過昇温状態に至ることを、内燃機関１０の運転中において、未然に抑制することが可能になる。
【００４４】
また、本実施例によれば、点火時期の調整という、火花点火式内燃機関に特有の制御によって、フィルタ３１の過昇温を容易に抑制することが可能になる。
【００４５】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例においては、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタが過昇温状態に至るのを抑制するために、上述の実施例１とは異なる過昇温抑制処理が行われる。以下、本実施例に係る過昇温抑制制御について、実施例１とは異なる点を中心に説明する。
【００４６】
既に説明したように、酸化除去の実行前におけるフィルタ３１の温度とＰＭの堆積量によって定まる点が、図２における斜線領域外にあるときにＰＭの酸化除去が実行されれば、フィルタ３１が過昇温状態に至ることを回避することができる。そこで、本実施例においては、ＰＭの酸化除去が実行される前に、フィルタ３１におけるＰＭの堆積量の増加を可及的に抑制し、フィルタ３１の温度とＰＭの堆積量によって定まる点が、当該斜線領域外に位置する状態を可及的に長く維持する。これにより、ＰＭの酸化除去によってフィルタ３１が過昇温状態に至ることを抑制することができる。
【００４７】
以下、本実施例における過昇温抑制処理の実行手順について、図４及び図５を用いて説明する。なお、図４は、過昇温抑制処理が行われる際に、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローである。また、図５は、本実施例に係る過昇温抑制処理の効果を模式的に示す図であり、図２と同様に、仮にＰＭの酸化除去が行われた場合に、フィルタ３１が過昇温状態に至ると想定されるときの、フィルタ３１のＰＭの堆積量と温度との関係が示されている。図４に示される制御ルーチンは、内燃機関１０の運転中に、ＥＣＵ４０によって周期的に実行される制御ルーチンである。なお、本実施例における過昇温抑制処理においては、酸化除去の実行前のフィルタ３１の温度に基づいて、ＰＭの閾堆積量が算出される。また、この制御ルーチンにおいては、ステップＳ１０２までの処理は上述の実施例１と同様であるから説明は省略する。
【００４８】
ステップＳ１０２の実行後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２０３において、前ステップで推定されたフィルタ３１の温度から本ルーチンの実行時におけるＰＭの閾堆積量を算出する。ＥＣＵ４０は、例えば、予め実験等によって求められた関数を用いてこの閾堆積量を算出する。なお、例えば、図２において境界線で示される閾堆積量の値を予め数値マップとしてＥＣＵ４０内に用意しておき、前ステップで推定されたフィルタ３１の温度に対応する閾堆積量が読み込まれるようにしてもよい。
【００４９】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期の調整量の目標値を算出する。ここで、一般に、火花点火式内燃機関においては、吸気弁や気筒内壁面に付着する燃料が多くなると、不完全燃焼を生じる燃料の量が増加する傾向にあるために、スス等のＰＭが発生しやすくなる。そのため、このような燃料の付着が抑制されるように燃料噴射時期を調整することで、内燃機関から排出されるＰＭの量を低減させることができる。そこで、ＥＣＵ４０は、本ステップにおいて、以前のステップで取得されたＰＭの堆積量と閾堆積量とに基づいて、本ルーチンにおける燃料噴射時期の調整量の目標値を算出する。ここで、当該目標値は、ＰＭの堆積量と閾堆積量との差に応じて求められる。つまり、例えば、図５において白丸で示されるように、本ルーチン実行時におけるＰＭの堆積量と算出された閾堆積量との差が小さい場合は、破線矢印で模式的に示されるように、内燃機関１０の運転が継続されると、フィルタ３１のＰＭの堆積量が閾堆積量を超過する可能性がある。この場合には、ＰＭの堆積量の増加を可及的に抑制するために、ＰＭの排出量が十分に低減されるような目標値が算出される。
【００５０】
一方、図５において黒丸で示されるように、本ルーチン実行時におけるＰＭの堆積量と
算出された閾堆積量との差が大きい場合は、現時点の燃焼条件による運転が継続しても、フィルタ３１のＰＭの堆積量が閾堆積量を超過する可能性が低い。この場合には、燃料噴射時期の調整による不利益を考慮して、小さい調整量が算出されてもよいし、調整量を零にしてもよい。なお、本ステップにおける燃料噴射時期の調整量の目標値は、予め実験等によって求められた方法によって算出される。また、予め用意された数値マップから、対応する調整量の目標値を取得するようにしてもよい。
【００５１】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ４０は、前ステップで算出された調整量の目標値だけ、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期を調整する。これにより、気筒１１の内壁面１２や吸気弁１６に付着する燃料が減少するため、気筒１１から排出されて、フィルタ３１に流入する排気内のＰＭ量が減少する。その結果、図５において実線矢印で模式的に示されるように、フィルタ３１におけるＰＭの堆積量の増加を抑制することができる。本ステップが実行されると本ルーチンは終了される。
【００５２】
なお、ステップＳ２０４において、以前のステップで算出された閾堆積量に基づいて燃料噴射時期の調整量の目標値を算出するＥＣＵ４０が、本発明における算出部に相当する。また、ステップＳ２０５において、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期を調整するＥＣＵ４０が、本発明における調整部に相当する。
【００５３】
本実施例によれば、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期を調整することができるため、排気中のＰＭの量を必要なだけ低減させることができる。これにより、ＰＭの酸化除去が行われる前において、フィルタ３１に捕集されるＰＭの量を低減し、フィルタ３１のＰＭの堆積量が、算出された閾堆積量未満となる状態を可及的に長く維持することができる。その結果、ＰＭの酸化除去が行われた場合にフィルタ３１が過昇温状態に至ることを、内燃機関１０の運転中において、未然に抑制することが可能になる。
【００５４】
また、本実施例によれば、燃料噴射点火時期の調整という、燃料噴射時期の調整の自由度が高い、火花点火式内燃機関に特有の制御によって、フィルタ３１の過昇温を容易に抑制することが可能になる。
【００５５】
なお、上述の実施例においては、内燃機関１０は、気筒１１内に直接燃料が噴射される、いわゆる直噴ガソリンエンジンであるが、本発明が適用できる火花点火式内燃機関はこの種のガソリンエンジンに限定されない。例えば、本発明は、吸気ポートに燃料が噴射される、いわゆるポート噴射式ガソリンエンジンにも適用することができる。また、上述の実施例においては、ＰＭの酸化除去の実行時におけるフィルタ３１の温度上昇値と相関関係にある物理量として、酸化除去の実行前におけるＰＭの堆積量を用いているが、当該物理量はこれに限られない。つまり、酸化除去の実行時におけるフィルタ３１の温度上昇値と相関関係にある限りにおいて、フィルタ３１に関する他の物理量を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０   内燃機関
１８   燃料噴射弁
１９   点火プラグ
３１   フィルタ
３２   第１排気圧センサ
３３   第２排気圧センサ
３４   排気温度センサ
４０   ＥＣＵ
【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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