(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ排気を浄化する触媒と、
前記触媒よりも下流の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記内燃機関への燃料の供給を停止する処理である燃料カットを実施すると前記触媒の熱劣化の度合いが大きくなると予測される場合に、該燃料カットを禁止する制御装置と、
を備えた火花点火式の内燃機関の排気を浄化する装置である内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御装置は、前記フィルタに捕集されている粒子状物質を除去する処理であるフィルタの再生が必要な場合で、且つ、前記触媒の浄化性能が所定性能以上の場合には、前記触媒の熱劣化の度合いが大きくなると予測される場合であっても、前記燃料カットを実施する内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記フィルタの再生が必要な場合で、且つ、前記触媒の浄化性能が所定性能以上の場合で、さらに、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な温度以上である場合には、前記触媒の熱劣化の度合いが大きくなると予測される場合であっても、前記燃料カットを実施する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記触媒の浄化性能を、前記触媒の酸素吸蔵能力に基づいて求める請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記触媒の温度が所定温度以上の場合において前記燃料カットを実施したと仮定した場合に、前記触媒の熱劣化の度合いが大きくなると予測し、
前記触媒の浄化性能が高いほど、前記所定温度を高い温度に設定し、
前記触媒の温度が前記所定温度未満の場合には、前記フィルタの再生が必要な場合で、且つ、前記触媒の浄化性能が所定性能以上の場合であるか否かに関わらず前記燃料カットを実施する請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記フィルタの再生が必要で前記燃料カットが実施されたとしても、その後に、前記フィルタの再生が必要でなくなった場合、又は、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な温度未満となった場合には、前記燃料カットを禁止する請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記燃料カットを実施すると、前記フィルタが過熱すると予測される場合には、前記フィルタの再生が必要な場合であっても、前記燃料カットを禁止する請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記フィルタの再生が必要で前記燃料カットが実施されたとしても、その後に、前記フィルタの温度が過熱すると予測される温度に達した場合には、前記燃料カットを禁止する請求項１から６の何れか１項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】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、所定の条件が成立すると、燃料カットを実施している。この燃料カットは、内燃機関への燃料の供給を停止させる処理である。例えば、減速時に燃料カットを実施する。また、内燃機関の排気通路に備わる触媒は、温度が高いときに酸素が供給されると、熱劣化が進行する。このため、触媒の温度が所定温度以上の場合には、触媒に酸素が供給されないように、燃料カットを禁止することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
上記触媒に加えて、内燃機関の排気通路に、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ことがある。フィルタに捕集されているＰＭ量が一定量に達すると、ＰＭを酸化させて除去する処理を実施する。この処理をフィルタの再生という。フィルタに捕集されているＰＭが酸化されるためには、フィルタの温度が所定温度以上となっており、且つ、フィルタ内の酸素濃度が所定濃度以上となっていることが必要となる。【０００４】
一方、通常のガソリン機関では、通常は、理論空燃比またはリッチ空燃比で運転されている。このため、フィルタ内の酸素濃度が所定濃度以上となる機会はあまりなく、例えば、燃料カット時などに限られる。しかし、特許文献１に記載されているように、触媒の熱劣化を抑制しようとすると、フィルタに酸素を供給することができなくなる。このため、フィルタの再生が困難となる。なお、リーンバーンガソリン機関であっても、理論空燃比またはリッチ空燃比で運転されることがあるため、フィルタの再生が困難となる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタの再生が行われる機会を増やすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気を浄化する触媒と、
前記触媒よりも下流の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記内燃機関への燃料の供給を停止する処理である燃料カットを実施すると前記触媒の熱劣化が進行すると予測される場合に、該燃料カットを禁止する制御装置と、
を備えた火花点火式の内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御装置は、前記フィルタに捕集されている粒子状物質を除去する処理であるフィルタの再生が必要な場合には、前記触媒の熱劣化が進行すると予測される場合であっても、前記燃料カットを実施する。【０００８】
このように、触媒の熱劣化が進行すると予測される場合には、フィルタの再生が必要な場合に限って、燃料カットを実施することにより、触媒の熱劣化が進行することを抑制できる。そして、燃料カットが実施されることにより、フィルタの再生を実施することができる。なお、燃料カットを実施すると触媒の熱劣化が進行すると予測される場合とは、例えば、触媒の温度が、熱劣化が進行する温度に達している場合である。このような場合に燃料カットを実施すると、触媒の熱劣化が進行する。しかし、フィルタの再生のために必要なときだけ燃料カットを実施すれば、熱劣化の進行度合いを低く抑えることができる。また、フィルタの再生が必要な場合とは、例えば、フィルタの再生を実施しなければ、フィルタに詰まりが生じて、内燃機関に悪影響を与える虞がある場合である。このような場合には、燃料カットを実施することで、フィルタの再生を優先させる。これにより、フィルタの再生が行われる機会を増やすことができるので、フィルタに詰まりが生じることを抑制できる。【０００９】
本発明においては、前記制御装置は、前記フィルタの再生が必要な場合で、且つ、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な温度以上である場合には、前記触媒の熱劣化が進行すると予測される場合であっても、前記燃料カットを実施することができる。【００１０】
ここで、フィルタの温度がＰＭを除去可能な温度よりも低い場合には、燃料カットを実施してもフィルタの再生が行われない。そして、このようなときに燃料カットを実施しても、触媒の熱劣化を促進させるだけとなる。これに対し、フィルタの温度がＰＭを除去可能な温度以上であれば、燃料カットを実施することでフィルタの再生を行うことができる。【００１１】
本発明においては、前記制御装置は、前記フィルタの再生が必要な場合であっても、前記触媒の熱劣化が進行して前記触媒の浄化性能が所定性能よりも低い場合には、前記燃料カットを禁止することができる。【００１２】
ここで、燃料カットを実施することにより、触媒の浄化性能が低下するが、熱劣化があまり進行していない場合であれば、燃料カットを実施した後であっても、触媒の浄化性能は十分高い。しかし、熱劣化が進行した後に燃料カットを実施すると、燃料カット前は触媒の浄化性能が許容範囲内であっても、燃料カット後には触媒の浄化性能が許容範囲よりも低くなる虞がある。すなわち、所定性能とは、燃料カットを実施しても触媒の浄化性能が許容範囲となる触媒の浄化性能である。すなわち、触媒の浄化性能が所定性能よりも低い場合に燃料カットを実施すると、浄化性能が許容範囲よりも低くなる虞があるため、燃料カットを禁止する。これにより、触媒の浄化性能が、許容範囲よりも低くなることを抑制できる。【００１３】
本発明においては、前記制御装置は、前記触媒の浄化性能を、前記触媒の酸素吸蔵能力に基づいて求めることができる。【００１４】
触媒には酸素吸蔵能力が備わるものがある。この酸素吸蔵能力は、触媒の浄化性能と相関関係にある。そして、触媒の熱劣化の進行と共に、酸素吸蔵能力が低下する。このため、酸素吸蔵能力に基づいて、触媒の浄化性能を求めることができる。なお、酸素吸蔵能力は、触媒が吸蔵する酸素の最大値としてもよい。【００１５】
本発明においては、前記制御装置は、前記触媒の温度が所定温度以上の場合において前記燃料カットを実施すると、前記触媒の熱劣化が進行すると予測し、前記触媒の浄化性能が高いほど、前記所定温度を高い温度に設定することができる。【００１６】
ここで、触媒の温度と触媒の熱劣化の進行とは関連しており、触媒の温度が、熱劣化が進行する温度まで上昇したときに燃料カットが実施されると、熱劣化が進行してしまう。そして、所定温度は、燃料カットを実施すると触媒の熱劣化が進行する温度の下限値として設定される。ただし、触媒の熱劣化があまり進行していない場合には、その後に熱劣化が進行したとしても、触媒の浄化性能は十分に高い。一方、触媒の熱劣化が進行している場合には、熱劣化の進行を抑制することが望ましい。このため、触媒の浄化性能に応じて、燃料カットを実施する上限の温度を変更することで、触媒の浄化性能が過度に低下することを抑制しつつ、フィルタの再生を行うことができる。【００１７】
本発明においては、前記制御装置は、前記フィルタの再生が必要で前記燃料カットが実施されたとしても、その後に、前記フィルタの再生が必要でなくなった場合、又は、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な温度未満となった場合には、前記燃料カットを禁止することができる。【００１８】
フィルタの再生を実施していると、ＰＭが酸化されて除去されるため、フィルタに堆積しているＰＭ量が減少していく。そして、フィルタに堆積しているＰＭ量が十分に減少すれば、フィルタの再生を継続する必要はない。すなわち、燃料カットを禁止することができる。これにより、触媒の熱劣化が進行することを抑制できる。また、フィルタの再生の途中で、フィルタの温度がＰＭを除去可能な温度未満になると、ＰＭを酸化させることができなくなる。このような場合に、燃料カットを継続すると、触媒の熱劣化を進行されるだけで、フィルタの再生は行われない。したがって、フィルタの温度が低下した場合にも、燃料カットを禁止することで、触媒の熱劣化が進行することを抑制できる。【００１９】
本発明においては、前記制御装置は、前記燃料カットを実施すると、前記フィルタが過熱すると予測される場合には、前記フィルタの再生が必要な場合であっても、前記燃料カットを禁止することができる。【００２０】
フィルタの再生を実施すると、ＰＭの反応熱により、フィルタの温度が上昇することがある。そして、フィルタに堆積しているＰＭ量が多いと、フィルタが過熱し得る。これに対し、フィルタが過熱すると予測される場合に、燃料カットを禁止すれば、フィルタの過熱を抑制し得る。例えば、フィルタに堆積しているＰＭ量から、フィルタの温度の上昇量を求めることができるため、上昇後のフィルタの温度が過熱する温度であれば、燃料カットを禁止してもよい。【００２１】
本発明においては、前記制御装置は、前記フィルタの再生が必要で前記燃料カットが実施されたとしても、その後に、前記フィルタの温度が過熱すると予測される温度に達した場合には、前記燃料カットを禁止することができる。【００２２】
フィルタの再生を実施していると、ＰＭの反応熱により、フィルタの温度が上昇することがある。そして、フィルタの温度が過熱すると予測される温度に達した場合に燃料カットを禁止すれば、それ以降のフィルタの温度上昇を抑制することができるため、フィルタの過熱を抑制できる。また、燃料カットを実施することで、フィルタに堆積していたＰＭを減少させることができる。フィルタの温度が過熱すると予測される温度とは、フィルタが過熱する温度よりも低い温度であり、燃料カットを継続するとフィルタが過熱する温度である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、フィルタの再生が行われる機会を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る燃料カット制御のフローチャートである。
【図３】実施例２に係る燃料カット制御のフローチャートである。
【図４】実施例３に係る燃料カット制御のフローチャートである。
【図５】実施例３に係る燃料カット制御の他のフローチャートである。
【図６】実施例４に係る燃料カット制御のフローチャートである。
【図７】触媒の酸素吸蔵能力ＣＭＡＸと、所定温度Ｔ０と、の関係を示した図である。
【図８】実施例５に係る燃料カット制御のフローチャートである。
【図９】実施例６に係る燃料カット制御のフローチャートである。
【図１０】実施例６に係る燃料カット制御の他のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、火花点火式のガソリン機関である。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。
【００２７】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流側から順に、触媒３、フィルタ４が備えられている。
【００２８】
触媒３は、排気を浄化する触媒である。触媒３は、例えば、三元触媒、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒であってもよい。
【００２９】
フィルタ４は、排気中のＰＭを捕集する。このフィルタ４には、例えば、三元触媒、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒などが担持されていてもよい。このフィルタ４に担持される触媒は、前記触媒３とは異なる。そして、本実施例においては触媒３が、本発明における触媒に相当し、フィルタ４に担持される触媒は、本発明における触媒には相当しない。
【００３０】
また、触媒３よりも上流の排気通路２には、排気の温度を検出する第一温度センサ１１が設けられている。また、触媒３よりも下流で且つフィルタ４よりも上流の排気通路２には、排気の温度を検出する第二温度センサ１２が設けられている。第一温度センサ１１の検出値に基づいて、触媒３の温度を検出することができる。また、第二温度センサ１２の検出値に基づいて、フィルタ４の温度を検出することができる。なお、内燃機関１の運転状態に基づいて、触媒３及びフィルタ４の温度を推定することもできる。また、触媒３よりも下流で且つフィルタ４よりも上流の排気通路２には、排気の空燃比を検出する空燃比センサ１３が設けられている。
【００３１】
また、内燃機関１には、吸気通路５が接続されている。吸気通路５の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル６が設けられている。また、スロットル６よりも上流の吸気通路５には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が取り付けられている。
【００３２】
また、内燃機関１には、内燃機関１へ燃料を供給する燃料噴射弁７が取り付けられている。なお、燃料噴射弁７は、内燃機関１の気筒内に燃料を噴射するものであってもよく、吸気通路５内に燃料を噴射するものであってもよい。また、内燃機関１には、気筒内に電気火花を発生させる点火プラグ８が設けられている。
【００３３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
【００３４】
また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１６を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１７、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１８が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００３５】
一方、ＥＣＵ１０には、スロットル６、燃料噴射弁７、点火プラグ８が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。
【００３６】
そして、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の減速時（車両の減速時としてもよい。）などに、燃料噴射弁７からの燃料の供給を停止させる。すなわち、燃料カットを実施する。燃料カットは、例えば、アクセル開度が所定開度以下で、且つ、機関回転数が所定回転数以上のときに実施される。
【００３７】
また、ＥＣＵ１０は、触媒３の熱劣化が進行されると予測される場合には、燃料カットを禁止する。これにより、触媒３の熱劣化の進行を抑制する。ここで、触媒３の温度が、熱劣化の進行する温度以上であり、且つ、触媒３内の酸素濃度が、熱劣化の進行する濃度以上であるときに、触媒３の熱劣化が進行する。このため、例えば、触媒３の温度が熱劣化の進行する温度以上のときに、燃料カットを実施すれば、触媒３の熱劣化が進行すると予測することができる。また、触媒３の温度と過去の機関回転数及び機関負荷とには相関関係があるため、例えば、過去の機関回転数及び機関負荷に基づいて、燃料カットを実施したときに触媒３の熱劣化が進行するか否か予測することができる。さらに、車速に基づいて、触媒３の熱劣化が進行するか否か予測することもできる。
【００３８】
一方、ＥＣＵ１０は、フィルタ４に堆積しているＰＭ量（以下、ＰＭ堆積量という。）を推定する。ＰＭ堆積量は、過去の機関回転数及び機関負荷に基づいて推定してもよいし、フィルタ４よりも上流と下流との排気の圧力差に基づいて推定してもよい。フィルタ４に堆積しているＰＭは、フィルタ４の温度が、ＰＭが酸化する温度以上となっており、且つ、フィルタ４に酸素が供給されることで、酸化され除去される。
【００３９】
そして、本実施例では、ＰＭ堆積量が、フィルタ４の再生が必要となる所定量以上の場合には、触媒３の熱劣化が進行すると予測される場合であっても、燃料カットを実施する。これにより、フィルタ４の再生が促進されるため、フィルタ４に詰まりが生じることを抑制できる。なお、燃料カットを実施することにより、触媒３の熱劣化が進行するものの、１回の燃料カットでは、触媒３の浄化性能はあまり低下しない。一方、フィルタ４の再生が行われないと、フィルタ４が詰まる虞がある。そこで本実施例では、触媒３の熱劣化の抑制よりも、フィルタ４の再生を優先する。ＰＭ堆積量が所定量以上となっている場合には、フィルタ４の再生を実施しなければ、フィルタ４に詰まりが生じるものとして、所定量を設定しておく。
【００４０】
なお、例えば、フィルタ４よりも上流と下流との排気の圧力差が、所定値以上の場合に、フィルタ４の再生が必要であると判定してもよい。また、過去の機関回転数及び機関負荷に基づいて、フィルタ４の再生が必要であるか否か判定してもよい。
【００４１】
図２は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、本実施例においては図２に示したフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４２】
ステップＳ１０１では、燃料カットの要求があるか否か判定される。例えば、機関回転数が所定回転数以上で且つアクセル開度が所定開度以下の場合に、燃料カットの要求があると判定される。所定回転数及び所定開度は実験等により最適値を求めて予め設定しておく。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進んで燃料カットが禁止される。
【００４３】
ステップＳ１０２では、触媒温度ＴＣＡＴが検出される。触媒温度ＴＣＡＴは、触媒３の温度であり、第一温度センサ１１の検出値に基づいて得られる。
【００４４】
ステップＳ１０３では、触媒温度ＴＣＡＴが、所定温度Ｔ０以上であるか否か判定される。所定温度Ｔ０は、燃料カットを実施すると、触媒３の熱劣化が進行するか又は進行する虞のある温度である。すなわち、本ステップでは、燃料カットを実施すると触媒３の熱劣化が進行するか又は進行する虞があるか否か判定している。所定温度Ｔ０は、燃料カットを実施すると、触媒３が過熱する温度としてもよい。また、所定温度Ｔ０には、ある程度の余裕を持たせておいてもよい。所定温度Ｔ０は、予め実験等により求めておく。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。一方、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には、燃料カットを実施しても触媒３の熱劣化が進行しないため、ステップＳ１０６へ進んで燃料カットが実施される。燃料カットが実施されると、フィルタ４の再生が行われる。
【００４５】
ステップＳ１０４では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが検出される。ＰＭ堆積量ＭＰＭは、過去の機関回転数及び機関負荷から推定してもよいし、差圧センサを用いて推定してもよい。
【００４６】
ステップＳ１０５では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上であるか否か判定される。所定量ＭＡは、フィルタ４の再生が必要となるＰＭ堆積量である。すなわち、本ステップでは、フィルタ４の再生が必要であるか否か判定している。ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで、燃料カットが実施される。これにより、フィルタ４の再生が行われる。一方、ステップＳ１０５で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、燃料カットが禁止される。すなわち、フィルタ４の再生は必要ないため、燃料カットを禁止することにより、触媒３の熱劣化が進行することを抑制する。
【００４７】
以上説明したように、本実施例によれば、触媒３の熱劣化が進行するような状態であっても、フィルタ４の再生が必要な場合には、燃料カットが実施される。これにより、フィルタ４には酸素が供給され、フィルタ４の再生が実施されるので、フィルタ４に詰まりが生じることを抑制できる。また、フィルタ４の再生が必要のないときには、燃料カットが禁止されるため、触媒３の熱劣化が進行することを抑制できる。
【００４８】
（実施例２）
本実施例は、燃料カットを実施するときの条件が実施例１と異なる。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。
【００４９】
実施例１では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上である場合に、燃料カットを実施していた。一方、本実施例では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上で、且つ、フィルタ４の温度がＰＭを酸化可能な温度以上である場合に、燃料カットを実施する。
【００５０】
ここで、フィルタ４に酸素を供給しても、フィルタ４の温度がＰＭを酸化可能な温度となっていなければ、ＰＭが殆ど酸化されない。このような場合に燃料カットを実施すると、触媒３の熱劣化が進行するにもかかわらず、フィルタ４の再生は進まない。
【００５１】
そこで、本実施例では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上で且つフィルタ温度ＴＰＦが所定温度ＴＡ以上の場合に、燃料カットを実施する。所定温度ＴＡは、ＰＭが酸化される温度である。また、所定温度ＴＡは、単位時間当たりに酸化されるＰＭ量が、許容範囲の下限値となる温度としてもよい。また、所定温度ＴＡには、ある程度の余裕を持たせて、ＰＭが酸化される温度の下限値よりも高くしてもよい。
【００５２】
図３は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施例においては図３に示したフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００５３】
図３に示すフローでは、ステップＳ１０４の処理が完了すると、ステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、フィルタ温度ＴＰＦが検出される。フィルタ温度ＴＰＦは、フィルタ４の温度であり、第二温度センサ１２の検出値に基づいて得られる。
【００５４】
ステップＳ２０２では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上であり、且つ、フィルタ温度ＴＰＦが所定温度ＴＡ以上であるか否か判定される。所定量ＭＡは、フィルタ４の再生が必要となるＰＭ堆積量であり、所定温度ＴＡは、ＰＭが酸化される温度である。すなわち、本ステップでは、フィルタ４の再生が必要であり、且つ、フィルタ４に酸素を供給すればＰＭが酸化されるか否か判定している。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで、燃料カットが実施される。これにより、フィルタ４の再生が行われる。一方、ステップＳ２０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、燃料カットが禁止される。すなわち、フィルタ４の再生は必要でないか又はＰＭを酸化させることができないため、燃料カットを禁止することにより、触媒３の熱劣化が進行することを抑制する。
【００５５】
以上説明したように、本実施例によれば、触媒３の熱劣化が進行するような状態であっても、フィルタ４の再生が必要な場合で且つＰＭが酸化される場合には、燃料カットが実施される。これにより、フィルタ４の再生が実施されるので、フィルタ４に詰まりが生じることを抑制できる。また、フィルタ４の再生が必要のないとき、及び、ＰＭが酸化されないときには、燃料カットが禁止されるため、触媒３の熱劣化が進行することを抑制できる。
【００５６】
（実施例３）
本実施例は、燃料カットを実施するときの条件が前記実施例と異なる。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。
【００５７】
実施例１では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上である場合に、燃料カットを実施している。また、実施例２では、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上で且つフィルタ温度ＴＰＦが所定温度ＴＡ以上である場合に、燃料カットを実施している。一方、本実施例では、これらの燃料カットを実施する条件が成立したとしても、触媒３の熱劣化の度合いが高いために、浄化性能が所定性能未満となっている場合には、浄化性能がさらに低下することを抑制するために、燃料カットを禁止する。ここでいう所定性能は、燃料カットを実施しても、触媒３の浄化性能が許容範囲となる浄化性能である。
【００５８】
例えば、有害物質の浄化率が所定率未満の場合には、浄化性能が所定性能未満であると判定される。所定率は、燃料カットを実施すると有害物資の浄化率が許容値未満となる浄化率である。この値は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、浄化率は、触媒３に流入する有害物質量に対する、触媒３において浄化される有害物質量の比率である。有害物質としては、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなどを挙げることができる。なお、触媒３の熱劣化の度合いが所定度合いよりも大きいときに、触媒３の浄化性能が所定性能未満であると考えてもよい。
【００５９】
また、例えば、触媒３の酸素吸蔵能力に応じて、触媒３の浄化性能を判定してもよい。この場合、触媒３の酸素吸蔵能力が、所定能力未満の場合には、燃料カットを禁止する。ここでいう所定能力は、燃料カットを実施すると触媒３の酸素吸蔵能力が許容範囲よりも低くなる酸素吸蔵能力である。例えば、触媒３が三元触媒の場合には、排気の空燃比が理論空燃比より大きいとき、すなわちリーン空燃比のときに排気中の酸素を吸蔵し、ＮＯｘを還元する。また、排気の空燃比が理論空燃比よりも小さいとき、すなわちリッチ空燃比のときに、吸蔵していた酸素を放出し、排気中のＨＣ，ＣＯを酸化する。そして、触媒３の熱劣化が進行すると共に、酸素吸蔵能力が低下して、リーン空燃比のときに吸蔵される酸素量が減少する。
【００６０】
酸素吸蔵能力は、例えば、空燃比センサ１３の検出値により判定することができる。例えば、触媒３に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へ変化してから、触媒３から流出する排気の空燃比がリーン空燃比へ変化するまでの時間は、酸素吸蔵量と相関関係にあるため、この時間に基づいて酸素吸蔵量を求めることができる。そして、酸素吸蔵量が所定量未満の場合に、酸素吸蔵能力が所定能力未満であると考えてもよい。
【００６１】
また、過去の機関回転数及び機関負荷に基づいて、触媒３の浄化性能を推定してもよい。また、過去の触媒３の温度から、該触媒３の浄化性能を推定してもよい。
【００６２】
ここで、実施例１または実施例２では、触媒３の浄化性能によらず、燃料カットを実施する条件を定めているため、燃料カットを実施すると、触媒３の浄化性能が過度に低下する虞がある。これに対して、触媒３の浄化性能に応じて燃料カットを禁止すれば、触媒３の熱劣化の進行を抑制できるため、触媒３の浄化性能が過度に低下することを抑制できる。
【００６３】
図４は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施例においては図４に示したフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００６４】
図４に示すフローでは、ステップＳ２０２で肯定判定がなされると、ステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、触媒３の浄化性能が所定性能以上であるか否か判定される。所定性能は、燃料カットを実施しても、触媒３の浄化性能が許容範囲となる浄化性能である。例えば、ＨＣ，ＣＯ，またはＮＯｘの浄化率が、所定率以上であれば、触媒３の浄化性能が所定性能以上であると判定される。所定率は、実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで燃料カットが実施される。すなわち、燃料カットを実施したとしても、触媒３の浄化性能が許容範囲より低くなることがないため、燃料カットを実施してフィルタ４の再生を優先させる。一方、ステップＳ３０１で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、燃料カットが禁止される。すなわち、燃料カットを実施すると、触媒３の浄化性能が許容範囲より低くなる虞があるため、燃料カットを禁止して、触媒３の浄化性能の低下を抑制する。
【００６５】
なお、図４に示すステップＳ２０１及びステップＳ２０２に代えて、前記ステップＳ１０５を実行してもよい。
【００６６】
また、図４に示すステップＳ３０１に代えて、図５に示すステップＳ３１１及びステップＳ３１２を実行してもよい。ここで、図５は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示した他のフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図５に示すフローでは、ステップＳ２０２で肯定判定がなされると、ステップＳ３１１へ進む。ステップＳ３１１では、触媒３の酸素吸蔵能力ＣＭＡＸが検出される。酸素吸蔵能力ＣＭＡＸは、触媒３の酸素吸蔵量の最大値であり、空燃比センサ１３の検出値に基づいて算出される。
【００６８】
そして、ステップＳ３１２において、触媒３の酸素吸蔵能力ＣＭＡＸが、所定能力Ｃ０以上であるか否か判定される。所定能力Ｃ０は、燃料カットを実施しても酸素吸蔵能力が許容範囲となる酸素吸蔵能力の下限値である。この所定能力Ｃ０は、実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ３１２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで燃料カットが実施される。すなわち、燃料カットを実施したとしても、触媒３の酸素吸蔵能力が許容範囲より低くなることがないため、燃料カットを実施してフィルタ４の再生を優先させる。一方、ステップＳ３１２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、燃料カットが禁止される。すなわち、燃料カットを実施すると、触媒３の酸素吸蔵能力が許容範囲より低くなる虞があるため、燃料カットを禁止して、触媒３の酸素吸蔵能力の低下を抑制する。
【００６９】
以上説明したように、本実施例によれば、触媒３の浄化性能が許容される範囲内で、燃料カットが実施される。これにより、フィルタ４の再生が実施されるので、フィルタ４に詰まりが生じることを抑制できる。また、触媒３の浄化性能が許容範囲よりも低くなる虞があるときには、燃料カットが禁止されるため、触媒３の熱劣化が進行することを抑制できる。
【００７０】
（実施例４）
前記実施例では、触媒温度ＴＣＡＴが所定温度Ｔ０以上である場合に、燃料カットを禁止している。そして、所定温度Ｔ０は、一定の値としている。一方、本実施例では、所定温度Ｔ０を触媒３の浄化性能に応じて変更する。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。
【００７１】
ここで、触媒３の浄化性能が高いほど、燃料カットを実施しても、浄化性能が許容範囲よりも低くなり難い。すなわち、触媒３の浄化性能が高いほど、熱劣化に対しての余裕が大きい。そこで本実施例では、触媒３の浄化性能が高いほど、所定温度Ｔ０を高くし、触媒３の浄化性能が低いほど、所定温度Ｔ０を低くする。これにより、触媒３の浄化性能が高いほど、触媒３の温度がより高い温度であっても燃料カットが実施される。これにより、フィルタ４の再生が促進される。
【００７２】
図６は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施例においては図６に示したフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００７３】
図６に示すフローでは、ステップＳ１０２の処理の後にステップＳ３１１が処理される。その後、ステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１では、ステップＳ３１１で算出される触媒３の酸素吸蔵能力ＣＭＡＸに基づいて、所定温度Ｔ０が算出される。
【００７４】
ここで、図７は、触媒３の酸素吸蔵能力ＣＭＡＸと、所定温度Ｔ０と、の関係を示した図である。このように、触媒３の酸素吸蔵能力ＣＭＡＸが大きいほど、触媒３の浄化性能が高いため、所定温度Ｔ０が高く設定される。この関係は、予め実験またはシミュレーションなどにより求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。そして、ステップＳ１０３では、ステップＳ４０１で算出された所定温度Ｔ０に基づいた判定が行われる。これにより、触媒３の浄化性能が高いほど、より高い温度でも燃料カットが実施される。
【００７５】
なお、図６に示すステップＳ２０１及びステップＳ２０２に代えて、前記ステップＳ１０５を実行してもよい。
【００７６】
以上説明したように、本実施例によれば、触媒３の浄化性能に応じて、燃料カットを実施可能な温度を変更するため、例えば、触媒３の浄化性能が高いときには、フィルタ４の再生を優先させることができる。これにより、フィルタ４に詰まりが生じることを抑制できる。また、触媒３の浄化性能が低いときには、触媒３の温度がより低い温度で燃料カットが禁止されるため、触媒３の熱劣化が進行することを抑制できる。
【００７７】
（実施例５）
本実施例では、燃料カットを実施している途中に、燃料カットを禁止する条件が成立した場合には、燃料カットを終了させる。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。
【００７８】
ここで、ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ以上となり燃料カットを実施すると、ＰＭ堆積量ＭＰＭが減少する。そして、ＰＭ堆積量ＭＰＭが十分に少なくなれば、燃料カットを実施する必要が無い。このときに燃料カットを禁止すれば、触媒３の熱劣化が進行することを抑制できる。
【００７９】
また、フィルタ温度ＴＰＦが所定温度ＴＡ以上となり燃料カットを実施しても、燃料カットを実施している途中にフィルタ温度ＴＰＦが所定温度ＴＡ未満となる場合もある。このような場合に燃料カットを継続しても、ＰＭ堆積量ＭＰＭは殆ど減少しない。すなわち、フィルタ４の再生はされずに、触媒３の熱劣化が進行する。このときに燃料カットを禁止すれば、触媒３の熱劣化が進行することを抑制できる。
【００８０】
そこで、本実施例では、燃料カットを実施している途中にＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ未満となるか、又は、フィルタ温度ＴＰＦが所定温度ＴＡ未満となった場合には、燃料カットを禁止する。
【００８１】
図８は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施例においては図８に示したフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００８２】
図８に示すフローでは、ステップＳ１０６で燃料カットが実施された後にステップＳ１０１へ戻る。これにより、燃料カットを実施している途中にＰＭ堆積量ＭＰＭが所定量ＭＡ未満となるか、又は、フィルタ温度ＴＰＦが所定温度ＴＡ未満となった場合には、ステップＳ２０２において、否定判定がなされてステップＳ１０７へ進み、燃料カットが禁止される。
【００８３】
なお、図８に示すステップＳ２０１及びステップＳ２０２に代えて、前記ステップＳ１０５を実行してもよい。
【００８４】
以上説明したように、本実施例によれば、触媒３の熱劣化を不必要に進行させることを抑制できる。
【００８５】
（実施例６）
本実施例では、燃料カットを実施している途中で、フィルタ４が過熱する虞がある場合には、燃料カットを禁止する。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。
【００８６】
ここで、フィルタ４の再生時には、ＰＭの反応熱が発生する。このため、フィルタ４の温度が上昇する。そして、ＰＭ堆積量ＭＰＭ、又は、フィルタ４の再生前のフィルタ温度ＴＰＦによっては、燃料カットの途中でフィルタ４が過熱する虞がある。
【００８７】
そこで本実施例では、燃料カットの途中でフィルタ４が過熱する虞がある場合には、燃料カットを禁止する。なお、燃料カットを実際に実施する前に、燃料カットを実施したと仮定した場合にフィルタ４が過熱するか否か判定してもよい。また、燃料カットを実際に実施している途中で、フィルタ温度ＴＰＦを検出し、該フィルタ温度ＴＰＦが過熱する虞のある温度まで上昇した場合に、燃料カットを終了させてもよい。
【００８８】
図９は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施例においては図９に示したフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００８９】
図９に示すフローでは、ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ５０１へ進む。ステップＳ５０１では、現時点でのフィルタ温度ＴＰＦに、燃料カットを実施したときの温度上昇量ＴＭＰＭを加算した温度が、フィルタ４の耐熱温度ＴＢ以下であるか否か判定される。燃料カットを実施したときの温度上昇量ＴＭＰＭは、ＰＭ堆積量ＭＰＭに基づいて算出される温度の上昇量であり、フィルタ４に堆積しているＰＭが全て酸化したときの温度の上昇量である。ＰＭ堆積量ＭＰＭと、温度上昇量ＴＭＰＭとの関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、フィルタ４の耐熱温度ＴＢも、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。耐熱温度ＴＢには、ある程度の余裕を持たせておいてもよい。ステップＳ５０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００９０】
このようにすれば、燃料カットを実際に実施する前に、フィルタ４が過熱するか否か判定することができる。
【００９１】
また、図１０は、本実施例に係る燃料カット制御のフローを示した他のフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００９２】
図１０に示すフローでは、ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２では、現時点でのフィルタ温度ＴＰＦが、フィルタ４の耐熱温度ＴＢ以下であるか否か判定される。ステップＳ５０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００９３】
このようにすれば、燃料カットを実際に実施している途中で、フィルタ４が過熱するか否か判定することができる。これにより、フィルタ４が過熱する虞があるまではＰＭ堆積量ＭＰＭを減少させることができる。
【００９４】
なお、図９及び図１０に示すステップＳ２０１及びステップＳ２０２に代えて、前記ステップＳ１０５を実行してもよい。
【００９５】
以上説明したように、本実施例によれば、フィルタ４の過熱を抑制しつつ、フィルタ４の再生を実施することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１     内燃機関
２     排気通路
３     触媒
４     フィルタ
５     吸気通路
６     スロットル
７     燃料噴射弁
８     点火プラグ
１０   ＥＣＵ
１１   第一温度センサ
１２   第二温度センサ
１３   空燃比センサ
１４   エアフローメータ
１６   アクセルペダル
１７   アクセル開度センサ
１８   クランクポジションセンサ
【図１】
0006036855.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006036855.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006036855.tif 000006
【図６】
0006036855.tif 000007
【図７】
0006036855.tif 000008
【図８】
0006036855.tif 000009
【図９】
0006036855.tif 000010
【図１０】
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