(57)【要約】  排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を添加する本発明の方法は、排気浄化装置の状態に基づいて燃料添加弁から排気通路に添加すべき燃料の要求添加量を算出し、燃料添加弁の１回あたりの通電時間ｔＵに対応する燃料の単位添加量ＬＵを読み出し、単位添加量の燃料を要求添加量に応じた駆動周期にて排気通路に添加し、単位添加量に対応する最大許容誤差および燃料添加弁の最大ばらつき誤差をそれぞれＥＡ，ＥＤＵ、単位添加量に対して実際に排気通路に添加された燃料の添加量をｇ、単位添加量よりも添加量が一定量だけ少ない目標添加量をＬＵＴ、目標添加量に対応した最大ばらつき誤差をＥＤＴとしてＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)の場合、目標添加量に対応した通電時間ｔＵＴを(ＬＵ/ｇ)の関数として補正すると共に目標添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新し、(ＬＵ/ｇ)の関数を新たな通電時間ｔＵとして燃料添加弁から排気通路に燃料を添加する。
2013030887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料添加弁から燃料を添加する方法であって、
前記排気浄化装置の状態に基づいて前記燃料添加弁から前記排気通路に添加すべき燃料の要求添加量を算出するステップと、
前記燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間ｔＵに対応して前記排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬＵを読み出すステップと、
前記要求添加量に応じた駆動周期にて前記燃料添加弁から単位添加量ＬＵの燃料を前記排気通路に間欠的に添加するステップと、
前記単位添加量ＬＵに対応する最大許容誤差ＥＡを読み出すステップと、
前記単位添加量ＬＵに対応した前記燃料添加弁の最大ばらつき誤差ＥＤＵを読み出すステップと、
前記単位添加量ＬＵに対して実際に前記排気通路に添加された燃料の添加量ｇを算出するステップと、
前記単位添加量ＬＵよりも添加量が一定量だけ少ない目標添加量ＬＵＴを設定するステップと、
前記目標添加量ＬＵＴに対応した前記燃料添加弁の最大ばらつき誤差ＥＤＴを読み出すステップと、
ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定するステップと、
ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であると判定した場合、前記目標添加量ＬＵＴに対応した前記燃料添加弁に対する通電時間ｔＵＴを(ＬＵ/ｇ)の関数として補正するステップと、
前記目標添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新し、前記(ＬＵ/ｇ)の関数を新たな通電時間ｔＵとして前記燃料添加弁を駆動し、前記排気通路に燃料を添加するステップと
を具えたことを特徴とする燃料添加方法。
【請求項２】
前記燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間ｔＵに対応して前記排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬＵを読み出す前記ステップは、更新された最新の前記単位添加量ＬＵが読み出されることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加方法。
【請求項３】
前記要求添加量に対応して前記燃料添加弁の駆動周期毎に前記燃料添加弁から添加されるべき量の燃料が前記単位添加量の２倍を越えた場合、前記添加されるべき量の１／２を添加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料添加方法。
【請求項４】
前記要求添加量を算出するための前記排気浄化装置の状態が排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比であり、
前記通電時間ｔＵにて前記燃料添加弁から燃料を前記排気通路に間欠的に添加する前記ステップの実行によって、前記排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束しているか否かを判定するステップをさらに具え、ここで前記排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束していると判断した場合にのみ、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の燃料添加方法。
【請求項５】
前記排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束しているか否かを判定する前記ステップは、前記排気浄化装置の温度およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否か、あるいは前記排気浄化装置を流れる排気の空燃比およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否かを判定するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の燃料添加方法。
【請求項６】
空燃比の検出誤差および吸気量の検出誤差との和が前記最大許容誤差よりも小さい場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の燃料添加方法。
【請求項７】
前記排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であるか否かを判定するステップをさらに具え、
前記排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の燃料添加方法。
【請求項８】
前記排気浄化装置の検出温度の誤差ＥＴを単位時間あたりの前記排気浄化装置の昇温代ΔＴＣで除算した値ＥＴ/ΔＴＣが前記最大許容誤差ＥＡよりも小さいか否かを判定するステップをさらに具え、
ＥＴ/ΔＴＣ＜ＥＡであると判断した場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の燃料添加方法。
【請求項９】
前記排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であるか否かを判定するステップをさらに具え、ここで前記排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合にのみ、前記ＥＴ/ΔＴＣ＜ＥＡであるか否かを判定する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項８に記載の燃料添加方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置が組み込まれた内燃機関において、排気浄化装置の活性処理や再生処理を効率よく行うための燃料添加方法に関する。
【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を構成する酸化触媒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、酸化触媒の活性化およびその活性状態を維持するようにしたものである。このため、排気加熱装置は、燃料を排気通路に添加する燃料添加弁と、この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などの着火装置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２０１０−０５９８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料添加弁から排気通路に添加される燃料の制御を行う場合、燃料添加弁から排気通路に添加される燃料によって生ずる排気温の変化や空燃比の変化ができるだけ少なくなるようにすることが制御のハンチングを回避する上で好ましいと言える。【０００５】
一方、特許文献１などで提案された従来の排気加熱装置において、排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁は、所定の駆動周期で加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁と同じ構成を基本的に有する。このため、燃料添加弁に対する駆動周期をできるだけ短くすると共に１回あたりの通電時間をできるだけ短くし、かつこの１回あたりの通電時間によって排気通路に添加される燃料量をできるだけ少なくすることが先の制御のハンチングを回避する上で有効である。【０００６】
ところが、従来の燃料添加弁においては１回あたりの通電時間を短くするに連れて排気通路に添加される燃料の添加量のばらつきが急激に大きくなる特性を有することが知られている。これは、燃料添加弁自体の構造に加え、燃料自体の粘性の影響に起因するものであり、個々の燃料添加弁ごとの製造公差に応じて異なる量の燃料が排気通路に添加されることを意味する。このような技術的背景が燃料添加弁にあるため、１回あたりの通電時間を闇雲に短く設定することが本質的に不可能である。このため、従来は燃料添加弁ごとの製造公差などに応じてもたらされる添加量の最大ばらつき誤差が、燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間に対して排気通路に添加される燃料量の最大許容誤差以下となるように、１回あたりの通電時間を規定している。【０００７】
このため、従来の排気加熱装置においては次のような課題がある。すなわち、排気通路に添加される燃料量がそれほど多くない場合、燃料添加弁の駆動周期が長くなって、燃料の着火性が低下する。また、燃料が添加された時と燃料が添加されていない時とで排気温や空燃比の変化が大きくなり、制御のハンチング現象が顕在化する。【０００８】
本発明の目的は、燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間を従来のものよりも短くすることができる燃料添加方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料添加弁から燃料を添加する方法であって、前記排気浄化装置の状態に基づいて前記燃料添加弁から前記排気通路に添加すべき燃料の要求添加量を算出するステップと、前記燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間ｔＵに対応して前記排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬＵを読み出すステップと、前記要求添加量に応じた駆動周期にて前記燃料添加弁から単位添加量ＬＵの燃料を前記排気通路に間欠的に添加するステップと、前記単位添加量ＬＵに対応する最大許容誤差ＥＡを読み出すステップと、前記単位添加量ＬＵに対応した前記燃料添加弁の最大ばらつき誤差ＥＤＵを読み出すステップと、前記単位添加量ＬＵに対して実際に前記排気通路に添加された燃料の添加量ｇを算出するステップと、前記単位添加量ＬＵよりも添加量が一定量だけ少ない目標添加量ＬＵＴを設定するステップと、前記目標添加量ＬＵＴに対応した前記燃料添加弁の最大ばらつき誤差ＥＤＴを読み出すステップと、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定するステップと、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であると判定した場合、前記目標添加量ＬＵＴに対応した前記燃料添加弁に対する通電時間ｔＵＴを(ＬＵ/ｇ)の関数として補正するステップと、前記目標添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新し、前記(ＬＵ/ｇ)の関数を新たな通電時間ｔＵとして前記燃料添加弁を駆動し、前記排気通路に燃料を添加するステップとを具える。【００１０】
本発明による燃料添加方法において、燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間ｔＵに対応して排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬＵを読み出す前記ステップは、更新された最新の前記単位添加量ＬＵを読み出すものであってよい。【００１１】
要求添加量に対応して燃料添加弁の駆動周期毎に燃料添加弁から添加されるべき量の燃料が単位添加量の２倍を越えた場合、添加されるべき量の１／２を添加するようにしてもよい。【００１２】
要求添加量を算出するための排気浄化装置の状態が排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比の場合、通電時間ｔＵにて燃料添加弁から燃料を排気通路に間欠的に添加する前記ステップの実行によって、排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束しているか否かを判定するステップをさらに具えることができる。ここで、排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束していると判断した場合にのみ、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。ここで、排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束しているか否かを判定する前記ステップは、排気浄化装置の温度およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否か、あるいは排気浄化装置を流れる排気の空燃比およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否かを判定するステップを含むものであってよい。【００１３】
空燃比の検出誤差および吸気量の検出誤差との和が最大許容誤差よりも小さい場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。【００１４】
排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であるか否かを判定するステップをさらに具えることができる。ここで、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。【００１５】
排気浄化装置の検出温度の誤差ＥＴを単位時間あたりの排気浄化装置の昇温代ΔＴＣで除算した値ＥＴ/ΔＴＣが最大許容誤差ＥＡよりも小さいか否かを判定するステップをさらに具えることかできる。ここで、ＥＴ/ΔＴＣ＜ＥＡであると判断した場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。この場合、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であるか否かを判定するステップをさらに具えることができる。ここで、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合にのみ、ＥＴ/ΔＴＣ＜ＥＡであるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料添加方法によると、最大許容誤差を越えることなく、従来よりも単位添加量を少なくすることが可能であり、これによって燃料添加弁の駆動周期を短くし、制御のハンチング現象を従来のものよりも抑制することができる。【００１７】
排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬＵを読み出す場合、更新された最新の単位添加量ＬＵを読み出すことにより、添加量減量時の初期精度を向上させることができる。【００１８】
要求添加量に対応して燃料添加弁の駆動周期毎に燃料添加弁から添加されるべき量の燃料が単位添加量の２倍を越えた場合、添加されるべき量の１／２を添加することにより、１回あたりの添加量の急激な変化を抑制することができる。これにより、燃料の添加量の変化に伴う制御のハンチング現象をさらに抑制することが可能である。また、可能な限り単位添加量にて燃料を添加し続けることで、本発明の主たる効果を継続的に得ることができる。【００１９】
排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束していると判断した場合にのみ、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定するステップを実行する場合、過渡的状況での制御を回避することができる。この結果、制御のハンチング現象をさらに確実に抑制することが可能となる。特に、排気浄化装置の温度およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否か、あるいは排気浄化装置を流れる排気の空燃比およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否かを判定することで、過渡的状況での制御を確実に回避可能である。【００２０】
空燃比の検出誤差および吸気量の検出誤差との和が最大許容誤差よりも小さい場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定することにより、制御の信頼性を確実に維持することができる。【００２１】
排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定することにより、制御の信頼性を確実に維持することができる。【００２２】
排気浄化装置の検出温度の誤差ＥＴを単位時間あたりの排気浄化装置の昇温代ΔＴＣで除算した値ＥＴ/ΔＴＣが最大許容誤差ＥＡよりも小さいと判断した場合、ＥＤＴ−ＥＤＵ＜ＥＡ−(ＬＵ−ｇ)であるか否かを判定することにより、同様な効果を得ることができる。特に、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合にのみ、ＥＴ/ΔＴＣ＜ＥＡであるか否かを判定することにより、さらに確実に制御の信頼性を保つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の対象となる排気加熱装置が組み込まれた車両のエンジンシステムを模式的に表す概念図である。
【図２】図２は、図１に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。
【図３】図３は、図１に示した実施形態において、燃料添加弁の駆動周期に対応した要求添加量の変化を模式的に表すグラフである。
【図４】図４は、燃料添加弁に対する通電時間とその最大許容誤差および個々の燃料添加弁の最大ばらつき誤差との関係を模式的に表すグラフである。
【図５】図５は、エアーフローメーターの特性を模式的に表すグラフである。
【図６】図６は、空燃比センサーの特性を模式的に表すグラフである。
【図７】図７は、排気中のＨＣの量と空燃比センサーの検出値のリーンずれ量との関係を模式的に表すグラフである。
【図８】図８は、触媒温度と触媒の反応速度と排気中のＨＣ量およびＯ２濃度との関係を模式的に表すマップである。
【図９】図９は、図１に示した実施形態において、図１０と共に触媒活性モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図９と共に触媒活性モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【図１１】図１１は、図９に示したフローチャートにおける燃料添加のサブルーチンの内容を表すフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１に示した実施形態において、図１３と共に触媒再生モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２と共に触媒再生モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を圧縮点火方式の内燃機関に適用した一実施形態について、図１〜図１３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(Liquefied Natural Gas：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方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００２５】
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スロットル機構ならびに消音器の他に、このエンジン１０の補機として一般的なＥＧＲ装置なども省略されている。また、エンジン１０や上述した補機などの円滑な作動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。
【００２６】
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。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。
【００２７】
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。
【００２８】
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タイミングは、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。
【００２９】
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。
【００３０】
ピストン１７ａが往復動するシリンダーブロック１７には、連接棒１７ｂを介してピストン１７ａが連結されるクランク軸１７ｃ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１８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１８からの情報に基づき、クランク軸１７ｃの回転位相やエンジン回転速度の他に車両の走行速度などを実時間で把握する。
【００３１】
吸気ポート１２ａに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結される吸気管１９は、吸気ポート１２ａと共に吸気通路１９ａを画成する。また、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２０は、排気ポート１２ｂと共に排気通路２０ａを画成する。
【００３２】
これら吸気管１９および排気管２０に跨がるように排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２１が配されている。この過給機２１は、排気通路２０ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１０ａへの過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。本実施形態における過給機２１は、コンプレッサー２１ａとこのコンプレッサー２１ａと一体に回転する排気タービン２１ｂとで主要部が構成されたターボ過給機である。コンプレッサー２１ａは、吸気管２０の途中に設けられたサージタンク１９ｂよりも上流側に位置する吸気管１９の途中に組み込まれている。排気タービン２１ｂは、排気ポート１２ｂに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結された排気管２０の途中に組み込まれている。なお、高温の排気にさらされる排気タービン２１ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー２１ａを介して加熱される吸気温を低下させるため、インタークーラー２１ｃが組み込まれている。このインタークーラー２１ｃは、コンプレッサー２１ａと吸気管１９の途中に形成されたサージタンク１９ｂとの間の吸気通路１９ａの途中に配されている。
【００３３】
また、過給機２１のコンプレッサー２１ａよりも上流側の吸気管１９には、ここの吸気通路１９ａを流れる吸気の流量（以下、これを吸気量と記述する）ＶＡを検出してこれをＥＣＵ１５に出力するエアーフローメーター２２が設けられている。
【００３４】
過給機２１の排気タービン２１ｂと、図示しない消音器との間の排気管２０の途中には、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２３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２３は、上流側から順に一般的に周知のＮＯＸ(Nitrogen Oxides：窒素酸化物)吸蔵触媒２３ａと、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)２３ｂと、酸化触媒２３ｃを有する。
【００３５】
排気ポート１２ｂと過給機２１の排気タービン２１ｂとの間の排気通路２０ａの途中には、排気加熱装置２４が組み込まれている。この排気加熱装置２４は、エンジン１０から排気浄化装置２３に導かれる排気を加熱し、排気浄化装置２３の酸化触媒２３ｃの活性化および活性状態の保持を行ったり、あるいはＤＰＦ２３ｂの再生処理やＮＯＸ吸蔵触媒２３ａの還元処理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２４は、燃料添加弁２４ａと、グロープラグ２４ｂとを具えている。
【００３６】
排気管２０に取り付けられた燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに供給される燃料の量は、後述するＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄでの判定結果に基づき、ＥＣＵ１５の燃料添加量設定部１５ｅにて設定される。ＥＣＵ１５の燃料添加弁駆動部１５ｆは、燃料添加量設定部１５ｅにて設定された量の燃料が燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに供給されるように、燃料添加弁２４ａの作動を制御する。
【００３７】
燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに供給された燃料を着火させるためのグロープラグ２４ｂは、その発熱部が排気通路２０ａに突出して燃料添加弁２４ａから噴射される燃料の噴射領域に臨むように排気管２０に固定されている。このグロープラグ２４ｂは、ＥＣＵ１５のグロープラグ駆動部１５ｇを介して図示しない車載電源に接続し、グロープラグ駆動部１５ｇは、ＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄでの判定結果に基づいてグロープラグ２４ｂに対する通電のオン／オフを切り換える。
【００３８】
燃料添加弁２４ａよりも上流側の排気通路２０ａには、第１排気温センサー２５が配されており、この第１排気温センサー２５は、ＤＰＦ２３ｂに流入する排気温ＴＩを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。
【００３９】
ＮＯＸ吸蔵触媒２３ａとＤＰＦ２３ｂとの間の排気通路２０ａには、空燃比センサー２６が配されており、この空燃比センサー２６は、ここを流れる排気の空燃比ＲＮを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。また、ＤＰＦ２３ｂと酸化触媒２３ｃとの間には酸化触媒２３ｃの温度ＴＣを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する触媒温度センサー２７が組み込まれている。さらに、酸化触媒２３ｃよりも下流側の排気通路２０ａには、酸化触媒２３ｃを通った排気温ＴＯを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する第２排気温センサー２８が組み込まれている。
【００４０】
ＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄは、運転状態判定部１５ａでの運転状態の判定結果に基づき、酸化触媒２３ｃの活性化の必要性やＤＰＦ２３ｂにおける再生処理およびＮＯＸ吸蔵触媒２３ａにおけるＮＯＸ還元処理の必要性を判定する。この燃料添加要求判定部１５ｄにて酸化触媒２３ｃの活性化やＤＰＦ２３ｂにおける再生処理およびＮＯX吸蔵触媒２３ａにおけるＮＯＸ還元処理が必要であると判断された場合、燃料添加弁２４ａからの燃料の添加が実行されるようになっている。この燃料添加要求判定部１５ｄでの判定結果は、ＥＣＵ１５のグロープラグ駆動部１５ｇおよび燃料添加量設定部１５ｅおよび後述する単位添加量更新部１５ｈに出力される。
【００４１】
ＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄは、以下のａ〜ｄの何れかの場合、燃料添加要求がある、つまり排気加熱装置２４を作動させる必要があると判定する。すなわち、
ａ：酸化触媒２３ｃが不活性状態か、または不活性状態になることが予想される場合
ｂ：ＤＰＦ２３ｂがＨＣの堆積により目詰まりした場合
ｃ：ＮＯＸ吸蔵触媒２３ａによるＮＯＸの吸蔵が飽和状態になった場合
ｄ：目詰まりしていない状態でもＤＰＦ２３ｂの再生処理が必要な場合
である。ａの場合は第１および第２排気温センサー２５，２８や触媒温度センサー２７からの温度情報ＴＩ，ＴＯ，ＴＣに基づいて判定することができる。ｂの場合は、エンジン１０の積算運転時間や燃料噴射弁１１からの積算燃料噴射量などから推定することができるが、この他に排気圧センサーを利用して判定することも可能である。ｃの場合も同様に、エンジン１０の積算運転時間や燃料噴射弁１１からの積算燃料噴射量などから推定することができる。
【００４２】
ＥＣＵ１５の燃料添加量設定部１５ｅは、排気浄化装置２３の機能を正常に維持するため、排気通路２０ａに添加すべき燃料量（以下、これを要求添加量と記述する）ＬＴＡ，ＬＴＲを設定する。
【００４３】
より具体的には、排気温ＴＩと、所定時間（例えば１秒）あたりの空気の吸入量ＶＡとから、酸化触媒２３ｃの活性状態を維持するために排気通路２０ａに添加すべき活性要求添加量ＬＴＡを下式(１)に基づいて設定する。排気温ＴＩは、酸化触媒２３ｃよりも上流側でこの酸化触媒２３ｃの直近の排気通路２０ａを流れる排気温であり、以下、これを触媒上流排気温と記述する。また、所定時間あたりの空気の吸入量（以下、これを吸気量と記述する）ＶＡは、エアーフローメーター２２から取得される。
【００４４】
ＬＴＡ＝{(ＴＬ−ＴＩ)ＶＡ・Ｃ}/Ｊ  ・・・(１)
ただし、ＴLは酸化触媒２３ｃが活性状態となる最低の温度であり、これはあらかじめ燃料添加量設定部１５ｅに記憶されている。また、Ｃは空気の比熱，Ｊは排気通路２０ａに添加される燃料の発熱量であり、これらもあらかじめ燃料添加量設定部１５ｅに記憶されている。なお、触媒上流排気温ＴＩは、先の第１排気温センサー２５から取得される。
【００４５】
また、燃料添加要求判定部１５ｄにて排気浄化装置２３を構成するＤＰＦ２３ｂでの再生処理やＮＯＸ吸蔵貯蔵触媒でのＮＯＸ還元処理が必要であると判定された場合、排気通路２０ａに添加すべき再生要求添加量ＬＴＲを下式(２)に基づいて設定する。
【００４６】
ＬＴＲ＝(ＶＡ/ＲＴ)−ｑ  ・・・(２)
ただし、ＲＴは排気浄化装置２３に流入する排気通路２０ａを流れる排気の目標となる空燃比（以下、目標空燃比と記述する）であり、これはあらかじめ燃料添加量設定部１５ｅに記憶されている。また、ｑは燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１０ａに噴射される燃料の噴射量であり、これは燃料噴射弁駆動部１５ｃから取得される。
【００４７】
この燃料添加量設定部１５ｅにて設定された要求添加量ＬＴＡ，ＬＴＲ（以下、これらをまとめて便宜的に要求添加量ＬＴと表記する場合がある）に関する情報は、ＥＣＵ１５の燃料添加弁駆動部１５ｆおよび単位添加量更新部１５ｈに出力される。
【００４８】
燃料添加弁駆動部１５ｆは、燃料添加量設定部１５ｅにて設定された要求添加量ＬＴにその演算周期ｔP（例えば２０ミリ秒）を乗算する処理をこの演算周期ｔP毎に行って積算する。このようにして演算周期ｔP毎に得られる燃料の積算値が単位添加量更新部１５ｈにて更新されている単位添加量ＬＵに達した時点で、この単位添加量ＬＵに対応した通電時間ｔＵを燃料添加弁２４ａに与える。同時に、それまでの燃料の積算値を(積算値−単位添加量ＬＵ) に修正し、再び燃料の積算処理を繰り返して燃料添加弁２４ａを間欠的に駆動する。つまり、所定時間あたりの要求添加量ＬＴが多いほど燃料添加弁２４ａの駆動間隔が短くなり、逆に要求添加量ＬＴが少ないほど燃料添加弁２４ａの駆動間隔が長くなる傾向を持つ。この燃料添加弁駆動部１５ｆからの燃料添加弁２４ａへの駆動情報は、ＥＣＵ１５の余剰誤差算出部１５ｉに出力される。
【００４９】
なお、短時間で多量の燃料を添加する必要が生ずる急加速などのエンジン１０の過渡的運転状態においては、燃料添加弁２４ａの駆動周期ｔＣをエンジン１０の各気筒における燃料の爆発間隔に同期させる必要がある。この結果、単位燃料添加量ＬＵをエンジン１０の各気筒における燃料の爆発間隔に合致した駆動周期ｔＣ毎に排気通路２０ａに供給しても、燃料の添加割合が不足して適正な制御を行うことができなくなる場合がある。本実施形態では、燃料添加弁２４ａの駆動周期ｔＣ毎に添加されるべき要求添加量ΔＬＴ（＝ＬＴＡ・ｔＣ，ＬＴＲ・ｔＣ）が単位添加量ＬＵの２倍を越えた場合にのみ、駆動周期ｔＣを乗算した要求添加量ＬＴの１/２を燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加する。図３は、燃料添加弁２４ａの最短駆動周期ｔＣにて時刻ｔ１〜ｔ５毎に添加されるべき要求添加量ΔＬＴの変化を模式的に示している。図３では、要求添加量ΔＬＴが時刻ｔ１〜ｔ３にかけて単位添加量ＬＵを越えて累積しているが、駆動周期ｔＣ毎の要求添加量ΔＬＴが単位添加量ＬＵの２倍を越える時刻ｔ３，ｔ４では、単位添加量ＬＵではなく、ΔＬＴ/２の量の燃料が添加される。このため、時間ｔ５以降では駆動周期ｔＣ毎の要求添加量ΔＬＴが単位添加量ＬＵの２倍未満に収束し、時間ｔ１，ｔ２の場合と同様に単位添加量ＬＵが添加される。これにより、制御の遅れを抑制すると同時に燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加される燃料添加量の急激な変化を抑制することができる。
【００５０】
ＥＣＵ１５は、上述した運転状態判定部１５ａや燃料添加弁駆動部１５ｆなどの他に収束判定部１５ｊを具えている。
【００５１】
収束判定部１５ｊは、運転状態判定部１５ａからの運転状態の判定結果に基づき、燃料添加弁２４ａからの燃料の添加によって酸化触媒２３ｃが目標活性温度ＴＴに達して安定状態にあるか否かを判定する。また、燃料添加弁２４ａからの燃料の添加によって空燃比ＲＮが目標空燃比ＲＴに達して安定状態にあるか否かも同様に判定する。
【００５２】
酸化触媒２３ｃの温度が目標活性温度ＴＴの近傍に収束して安定しているとの収束判定部１５ｊでの判定は、次の２つの条件を満たした場合である。第１の条件は、目標活性温度ＴＴから酸化触媒２３ｃよりも下流側でこの酸化触媒２３ｃの直近の排気通路２０ａを流れる排気の温度（以下、これを触媒下流排気温と記述する）ＴＯを減じた値の絶対値があらかじめ設定した正の閾値ＴＲよりも小さいことである。また、第２の条件は、排気温ＴＯの変化率ｄＴＯの絶対値があらかじめ設定した閾値ｄＴＲ（一般的には０に近い正の値）よりも小さいことである。これにより、エンジン１０の運転状態が過渡的ではないと確実に判断することができるけれども、何れか一方の条件のみを満たしている場合、酸化触媒２３ｃの温度が目標活性温度ＴＴの近傍に収束している判定することも可能である。
【００５３】
同様に、排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲＮが目標空燃比ＲＴの近傍に収束して安定しているとの収束判定部１５ｊでの判定は、次の２つの条件を満たした場合である。第１の条件は、目標空燃比ＲＴから空燃比センサー２６によって取得される空燃比ＲＮを減じた値の絶対値があらかじめ設定した正の閾値ＲＲよりも小さいことである。第２の条件は、空燃比ＲＮの変化率ｄＲＮの絶対値があらかじめ設定した閾値ｄＲＲ（一般的には０に近い正の値）よりも小さいことである。これにより、エンジン１０の運転状態が過渡的ではないと確実に判断することができるけれども、何れか一方の条件のみを満たしている場合、排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲＮが目標空燃比ＲＴの近傍に収束している判定することも可能である。
【００５４】
このような収束判定部１５ｊでの判定処理により、エンジン１０が過渡的な運転状態にないことを確認し、これによって排気加熱装置２４の円滑な制御を行うことが可能となる。ここでの判定結果は、余剰誤差算出部１５ｉに出力される。
【００５５】
ここで、単位添加量ＬＵとその最大許容誤差ＥＡおよび最大ばらつき誤差ＥＤとの関係を模式的に図４に示すが、０を中心とする正負の値ではなく、便宜的にパーセント単位の絶対値で表していることに注意されたい。この単位添加量更新部１５ｈにて設定される単位添加量ＬＵに対し、目的とする制御、例えば酸化触媒２３ｃの昇温制御や排気の空燃比制御を収束できるずれの値、つまり最大許容誤差ＥＡは、単位添加量ＬＵの何パーセント以下として表すことができる。従って、パーセント表示の最大許容誤差ＥＡは、基本的に単位添加量ＬＵの大小に拘らず、一定値として表すことができる。これに対し、燃料添加弁２４ａ自体の機械的特性や燃料自体の粘性などによって生ずる添加量の最大ばらつき誤差ＥＤは、図４の実線で示すように単位添加量ＬＵが少なくなるに連れて急激に増大する傾向を持つ。従って、最大許容誤差ＥＡと最大ばらつき誤差ＥＤとが等しくなる単位添加量（以下、この単位添加量を基準単位添加量ＬＵＣと記述する）よりも単位添加量ＬＵを少なくしようとすると、最大ばらつき誤差ＥＤを考慮に入れる必要がある。つまり、最大ばらつき誤差ＥＤと最大許容誤差ＥＡとの差分だけ、最大許容誤差ＥＡをさらに小さく見積もって単位添加量ＬＵの誤差が（ＥＡ−ＥＤ）以内に収まるようにしなければならない。
【００５６】
余剰誤差算出部１５ｉは、図４のようなマップをあらかじめ記憶している。そして、単位添加量更新部１５ｈにて設定された単位添加量ＬＵの積算値ΣＬＵから、この積算値ΣＬＵに対応して実際に検出される燃料添加量（以下、実燃料添加量と記述する）ｇを減算して添加量誤差ＥＵを算出する。さらに、算出した添加量誤差ＥＵを図４のマップに記憶された現在の単位添加量ＬＵに対応する最大許容誤差ＥＡから減算して余剰許容誤差量ΔＥＡを算出する。前記積算値ΣＬＵは、吸気量ＶＡの検出期間において、燃料添加弁駆動部１５ｆからの指令により駆動されて燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加された燃料量の指令値である。従って、添加量誤差ＥＵは（ΣＬＵ−ｇ）で表すことができ、実燃料添加量ｇは下式(３)により求められる。
【００５７】
ｇ＝(ΔＴＩ・ＶＡ・Ｃ)/Ｊ  ・・・(３)
ここで、ΔＴＩは第１排気温センサー２５によって検出されるＴＩと第２排気温センサー２８によって検出される排気温ＴＯとの差であり、ΔＴＩ＝ＴＯ−ＴＩで表される。従って、余剰許容誤差量ΔＥＡは下式(４)の通りとなる。
【００５８】
ΔＥＡ＝ＥＡ−ΣＬＵ＋(ΔＴＩ・ＶＡ・Ｃ/Ｊ)  ・・・(４)
この余剰誤差算出部１５ｉにて算出された余剰許容誤差量ΔＥＡは、単位添加量更新部１５ｈに出力される。
【００５９】
本実施形態における単位添加量更新部１５ｈは、燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加される１回の通電時間ｔＵあたりの燃料添加量、つまり単位添加量ＬＵを更新し、更新した単位添加量ＬＵを燃料添加弁駆動部１５ｆに出力する。本実施形態においては、単位添加量ＬＵの初期値ＬＵＳがあらかじめ単位添加量更新部１５ｈに記憶されており、単位添加量ＬＵをこの初期値ＬＵＳからそれぞれ目標単位添加量ＬＵＴとして一定量ずつ段階的に減少させるような制御が実行される。基本的には、燃料添加量設定部１５ｅにて設定された要求添加量ＬＴに対して可能な限り単位添加量ＬＵの添加間隔（燃料添加弁２４ａの駆動周期ｔＣ）が短くなるように、単位添加量ＬＵをより小さな値に更新して行く。この場合、単位添加量の初期値ＬＵＳは、基準単位添加量ＬＵＣよりも充分大きな値に設定される。目標単位添加量ＬＵＴは、現在の単位添加量ＬＵよりも所定量だけ少ない値に設定され、可能な場合にはその更新処理によってより小さな値へと減じられる。
【００６０】
より詳細には、現在の単位添加量ＬＵよりも燃料が一定量だけ少ない目標単位添加量ＬＵＴを設定し、この目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣよりも大きい場合と小さい場合とで異なる処理を行う。すなわち、目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣよりも大きい場合には、最大ばらつき誤差ＥＤを考慮する必要がない。従って、余剰誤差算出部１５ｉにて算出される添加量誤差ＥＵが最大許容誤差ＥＡよりも小さい場合には、目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新する。
【００６１】
また、目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣよりも小さい場合、現在の単位添加量ＬＵよりも燃料が一定量だけ少ない目標単位添加量ＬＵＴを設定する。また、この目標単位添加量ＬＵＴにおける最大ばらつき誤差ＥＤＴと、現在の単位添加量ＬＵにおける最大ばらつき誤差ＥＤＵとを図４のマップから読み出す。次に、目標単位添加量ＬＵＴに対応した最大ばらつき誤差ＥＤＴから現在の単位添加量ＬＵに対応した最大ばらつき誤差ＥＤＵを減算して得られる余剰ばらつき誤差量ΔＥＤ（＝ＥＤＴ−ＥＤＵ）と、余剰誤差算出部１５ｉから与えられる余剰許容誤差量ΔＥＡとを比較する。そして、余剰許容誤差量ΔＥＡが余剰ばらつき誤差量ΔＥＤよりも小さいと判断した場合、目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新する。
【００６２】
何れの場合においても、更新された単位添加量ＬＵに対応する通電時間ｔＵを下式(５)のように補正する。
【００６３】
ｔＵ＝ｔＵＴ×(ΣＬＵ/ｇ)  ・・・(５)
なお、更新された単位添加量ＬＵに対応する通電時間ｔＵは、(５)式以外の(ΣＬＵ/ｇ)を変数とする任意の適当な関数式を用いて補正することも可能であり、例えば下式(６)を採用することも有効である。
【００６４】
ｔＵ＝ｔＵＴ＋(ΣＬＵ/ｇ)   ・・・(６)
さらに、(５)，(６)式の右辺の(ΣＬＵ/ｇ)の急激な変化を抑制するため、０よりも大きく、かつ１以下の補正係数を(ΣＬＵ/ｇ)に乗算することも有効である。このような補正係数を(５)，(６)式に組み込むことにより、単位添加量ＬＵ および実燃料添加量ｇを算出するために用いられるセンサー類の分解能に基づく誤差や、車両の過渡的な運転状態での通電時間ｔＵの算出による悪影響を回避することが可能である。この補正係数は、センサー類の分解能に基づく誤差の大きさや、車両の過渡的な運転状態などによってあらかじめ設定しておくことができる。
【００６５】
このように、単位添加量ＬＵに対する実燃料添加量ｇの割合に基づき、目標単位添加量ＬＵＴに対応した通電時間ｔＵＴを補正することにより、現在の単位添加量ＬＵを目標単位添加量ＬＵＴに減じたとしても、最大許容誤差ＥＡ以下に収めることができる。従って、余剰許容誤差量ΔＥＡが余剰ばらつき誤差量ΔＥＤを越えた場合、現在の単位添加量ＬＵを目標単位添加量ＬＵＴに減量すると、これが最大許容誤差ＥＡを越えてしまうため、単位添加量ＬＵの更新は行われない。
【００６６】
なお、前述したように、要求添加量ＬＴに対して単位添加量ＬＵが少ないほど、燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加される燃料の添加周期ｔＣが短くなる。結果として、排気通路２０ａに添加される燃料の時間的な変動幅が小さくなり、特に排気中の空燃比ＲＮの変動幅を少なくすることが可能となる。
【００６７】
本実施形態における単位添加量更新部１５ｈは、上述した単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵの更新処理に関する可否を判定するための更新可否判定部１５１を含む。この更新可否判定部１５１は、以下の(Ａ)，(Ｃ)，(Ｅ)および(Ｂ)または(Ｄ)の条件が満たされていると判断した場合、単位添加量更新部１５ｈによる単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵの更新を可能とする。逆に、(Ａ)，(Ｃ)，(Ｅ)および(Ｂ)または(Ｄ)の条件が満たされていないと判断した場合には単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵの更新を行わず、単位添加量更新部１５ｈは現在の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵを最新の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵとして記憶する。
(Ａ)  ΔＥＡ＞ΔＥＤ
(Ｂ)  ＥＡ＞ＥＶＡ＋ＥＲＴ
(Ｃ)  ΔＥＳ＞ω・ｇ
(Ｄ)  ＥＡ＞(ＥＴ/ΔＴＣ)
(Ｅ)  ＥＡ＞ＥＵ
(Ａ)に関し、先に説明した通り、余剰許容誤差量ΔＥＡが余剰ばらつき誤差量ΔＥＤを越えた場合、現在の単位添加量ＬＵを目標単位添加量ＬＵＴに減量すると、これが最大許容誤差ＥＡＴを越えてしまうため、単位添加量ＬＵの更新は行われない。
【００６８】
(Ｂ)に関し、周知のようにエアーフローメーター２２および空燃比センサー２６には、これらの検出システムに起因する特有の測定誤差があることが知られている。エアーフローメーター２２による吸気量と測定誤差との関係を図５に示し、空燃比センサー２６による空燃比ＲＮと測定誤差との関係を図６に示す。先の(２)式にて再生要求添加量ＬＴＲを算出するような場合、エアーフローメーター２２により検出される吸気量ＶＡおよび空燃比センサー２６により検出される排気の空燃比ＲＮには、それぞれ図５，図６に示すような測定誤差ＥＶＡ，ＥＲＴが含まれる。この結果、これらの誤差ＥＶＡ，ＥＲＴの組み合わせ状態によっては再生要求添加量ＬＴＲに対する最大許容誤差ＥＡを越えてしまう可能性がある。そこで、本実施形態においては排気の空燃比ＲＮを制御する際に、エアーフローメーター２２および空燃比センサー２６の測定誤差ＥＶＡ，ＥＲＴの和（％）が最大許容誤差ＥＡを越えた場合、先の目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新しない。また、先の(５)式の演算も行わない。
【００６９】
(Ｃ)に関し、空燃比センサー２６の検出値ＲＮは、排気に含まれるＨＣ量に比例してリーン側にずれる、いわゆる周知のリーンずれを起こすことが知られている。従って、このリーンずれ量ΔＥＳによる空燃比センサー２６の検出値ＲＮの誤差を単位添加量ＬＵの最大許容誤差ＥＡに収める必要があるため、リーンずれ量ΔＥＳが大きすぎる場合には、先の目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新しない。同様に、先の(５)式の演算も行わないようにする必要がある。本実施形態では、排気浄化装置２３によるＨＣの浄化率ωに実際の燃料添加量ｇを積算した値ω・ｇがリーンずれ量ΔＥＳよりも小さい場合、先の目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新すると共に先の(５)式の演算を行う。逆に、排気浄化装置２３によるＨＣの浄化率ωに実際の燃料添加量ｇを積算した値ω・ｇがリーンずれ量ΔＥＳ以上の場合、先の目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新せず、先の(５)式の演算も行わない。
【００７０】
空燃比センサー２６が配された排気通路２０ａを通過する排気に含まれるＨＣ量と空燃比センサー２６のリーンずれ量ΔＥＳとの関係を模式的に図７に示す。ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、図７に示すようなマップをあらかじめ記憶しており、排気に含まれるＨＣ量は、吸気量ＶＡと燃料噴射弁１１からの燃料噴射量および燃料添加弁２４ａからの燃料添加量とに基づき、更新可否判定部１５１にて算出される。また、排気浄化装置２３によるＨＣの浄化率ωは、排気浄化装置２３におけるＨＣの反応速度ｖを排気流量、ここでは吸気量ＶＡで除算することによって算出することができる。排気浄化装置２３におけるＨＣの反応速度ｖは、排気中のＨＣ量およびＯ２濃度と、触媒温度との関係から求めることができる。このようなＨＣの反応速度ｖと、排気中のＨＣ量およびＯ２濃度と、触媒温度との関係を図８に示す。更新可否判定部１５１は図８の如きマップを記憶しており、触媒温度ＴＣと排気中のＨＣ量およびＯ２濃度とから反応速度ｖを読み出す。次に、エアーフローメーター２２による吸気量ＶＡ情報で除算してＨＣ浄化率ωを算出した後、これに前記(３)式から算出される実燃料添加量ｇを積算し、先のリーンずれ量ΔＥＳと比較する。そしてΔＥＳ＞(ｖ/ＶＡ)・ｇの場合にのみ、単位添加量更新部１５ｈは単位添加量ＬＵおよびその通電時間ｔＵの更新を行う。
【００７１】
(Ｄ)に関し、活性要求添加量ＬＴＡに基づいて制御を行う場合、触媒温度センサー２７の検出誤差による影響を回避する必要がある。このため、排気浄化装置２３の検出温度の誤差、つまり触媒温度センサー２７によって検出される触媒温度ＴＣの検出誤差ＥＴを単位時間あたりの排気浄化装置２３の昇温代ΔＴＣで除算した値(ＥＴ/ΔＴＣ)が最大許容誤差ＥＡよりも小さいか否かを判定する。そして、ＥＡ＞(ＥＴ/ΔＴＣ)であると判断した場合、単位添加量ＬＵおよびその通電時間ｔＵの更新を行う。
【００７２】
(Ｅ)に関し、前述したように目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣよりも大きい状態において、添加量誤差ＥＵが最大許容誤差ＥＡよりも大きい場合、目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新することはできない。
【００７３】
このような酸化触媒２３ｃを活性状態に維持する触媒活性モードにおける本実施形態による燃料添加制御の流れを図９〜図１１に示す。まずＳ１１のステップにて燃料の添加要求があるか否かを判定する。ここで、燃料の添加要求がある、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化が必要であると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行して活性要求添加量ＬＴＡを算出する。次いでＳ１３のステップにて単位添加量ＬＵをＥＣＵ１５の単位添加量更新部１５ｈから取得した後、これに続くＳ１４のステップにて燃料添加弁２４ａを駆動して排気通路２０ａに燃料の添加を開始する。
【００７４】
この燃料添加のサブルーチンが図１１に示されている。すなわち、Ｓ１４１のステップにて単位時間あたりの要求添加量ΔＬＴＡ が単位添加量ＬＵの２倍よりも少ないか否かを判定する。ここで、単位時間あたりの要求添加量ΔＬＴＡが単位添加量ＬＵの２倍よりも少ない、すなわち単位添加量ＬＵの燃料の添加を継続しても特に問題がないと判断した場合には、Ｓ１４２のステップに移行して単位添加量ＬＵにて燃料の添加を行う。次いで、Ｓ１４３のステップにて燃料添加フラグがセットされているか否かを判定する。最初は燃料添加フラグがセットされていないので、Ｓ１４４のステップに移行して燃料添加フラグをセットした後、Ｓ１４５のステップにて燃料の添加要求があるか否かを判定する。ここで、燃料の添加要求がある、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化の必要性がまだ継続していると判断した場合には、図１０のメインフローに戻って後述するＳ１５のステップを実行する。また、Ｓ１４５のステップにて燃料の添加要求がない、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化が不要であると判断した場合には、図９のメインフローに戻って後述するＳ３０のステップを実行する。
【００７５】
一方、先のＳ１４１のステップにて単位時間あたりの要求添加量ΔＬＴＡが単位添加量ＬＵの２倍を越えている、すなわち単位添加量ＬＵの燃料の添加を継続した場合、燃料の添加が不充分になると判断した場合には、Ｓ１４６のステップに移行する。そして、単位時間あたりの要求添加量ΔＬＴＡの１/２の量の燃料を燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加した後、先のＳ１４３以降のステップを実行する。
【００７６】
Ｓ１５のステップでは、現在の単位添加量ＬＵに対して新たに設定される目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣよりも小さいか否かを判定する。最初は新たに設定された目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣ以上であるので、Ｓ１６のステップに移行して添加量誤差ＥＵを余剰誤差算出部１５ｉにて算出する。次いで、Ｓ１７のステップに移行してこの添加量誤差ＥＵが最大許容誤差ＥＡよりも小さいか否かを判定し、添加量誤差ＥＵが最大許容誤差ＥＡよりも小さい、すなわち単位添加量ＬＵの更新が可能であると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。そして、設定された目標単位添加量ＬＵＴを新たな単位添加量ＬＵとして更新すると共に対応する燃料添加弁２４ａに対する通電時間ｔＵを(５)式のように補正した後、再びＳ１１のステップに戻る。また、Ｓ１７のステップにて添加量誤差ＥＵが最大許容誤差ＥＡ以上である、すなわち単位添加量ＬＵの更新ができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵをそのまま維持して再びＳ１１のステップに戻る。
【００７７】
先のＳ１５のステップにて現在の単位添加量ＬＵに対して新たに設定した目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣよりも小さい、すなわち最大ばらつき誤差ＥＤを考慮する必要があると判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行する。そして、酸化触媒２３ｃの目標活性温度ＴＴから現在の触媒下流排気温ＴＯを減じた値の絶対値が閾値ＴＲよりも小さいか否かを判定する。ここで、目標活性温度ＴＴから現在の触媒下流排気温ＴＯを減じた値の絶対値が閾値ＴＲよりも小さい、すなわち酸化触媒２３ｃが活性温度に達していると判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行する。そして、今度は触媒下流排気温の変化率ｄＴＯが閾値ｄＴＲよりも小さいか否かを判定する。ここで、排気温の変化率ｄＴＣＯが閾値ｄＴＲよりも小さい、すなわち酸化触媒２３ｃの温度が活性温度に収束して安定していると判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行する。ここで添加量誤差ＥＵを算出し、Ｓ２２のステップにて余剰許容誤差量ΔＥＡを算出し、Ｓ２３のステップにて余剰ばらつき誤差ΔＥＤを算出する。
【００７８】
先のＳ１９のステップにて目標活性温度ＴＴから現在の触媒下流排気温ＴＯを減じた値の絶対値が閾値ＴＲ以上である、すなわち酸化触媒２３ｃが活性温度に収束していないと判断した場合には、Ｓ１１のステップに戻る。この場合、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵを維持したままであることに注意されたい。同様に、Ｓ２０のステップにて排気温の変化率ｄＴＣＯが閾値ｄＴＲ以上である、すなわち酸化触媒２３ｃが活性温度に収束していないと判断した場合も、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵを維持したままＳ１１のステップに戻る。
【００７９】
Ｓ２３のステップに続き、Ｓ２４のステップにて余剰許容誤差ΔＥＡが余剰ばらつき誤差ΔＥＤよりも大きいか否かを判定する。ここで、余剰許容誤差ΔＬが余剰ばらつき誤差ΔＥＤよりも大きい、すなわち単位添加量ＬＵを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ２９のステップに移行する。そして、触媒温度ＴＣの検出誤差ＥＴを単位時間あたりの排気浄化装置２３の昇温代ΔＴＣで除算した値(ＥＴ/ΔＴＣ)が最大許容誤差ＥＡよりも小さいか否かを判定する。ここで、(ＥＴ/ΔＴＣ)が最大許容誤差ＥＡよりも小さい、すなわち単位添加量ＬＵを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。逆に、(ＥＴ/ΔＴＣ)が最大許容誤差ＥＡ以上である、すなわち単位添加量ＬＵを更新して減量させることができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵをそのまま維持してＳ１１のステップに戻る。同様に、Ｓ２４のステップにて余剰許容誤差ΔＥＡが余剰ばらつき誤差ΔＥＤ以下である、すなわち単位添加量ＬＵを更新すると、最大許容誤差ＥＡから外れると判断した場合には、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵを維持してＳ１１のステップに戻る。
【００８０】
一方、先のＳ１１のステップにおいて、燃料の添加要求がない、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化が不要であると判断した場合には、Ｓ３０のステップに移行して燃料添加フラグがセットされているか否かを判定する。ここで燃料添加フラグがセットされている、すなわち燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａへの燃料の添加が続いていると判断した場合には、Ｓ３１のステップに移行して燃料の添加処理を停止する。次いでＳ３２のステップにて燃料添加フラグをリセットして一連の制御を終了する。また、先のＳ３０のステップにて燃料添加フラグがセットされていない、すなわち燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａへの燃料の添加処理がなされていないと判断した場合には、何もせずに終了する。
【００８１】
このように、余剰許容誤差ΔＥが余剰ばらつき誤差ΔＥＤよりも少ない場合、単位添加量ＬＵがより少ない目標単位添加量ＬＵＴへと更新される結果、酸化触媒２３ｃの温度振幅が少なくなり、燃料の添加の無駄が少なくなって燃費を改善することができる。しかも、単位添加量ＬＵを減量させても常に最大許容誤差に収めることができるため、所望の制御精度が確実に維持される。
【００８２】
上述した実施形態では、酸化触媒２３ｃの温度を制御するようにしたが、排気の空燃比を制御する場合においても同様な制御形態を取ることが可能である。
【００８３】
このような排気浄化装置２３を構成するＤＰＦ２３ｂの再生処理やＮＯＸ吸蔵触媒２３ａの還元処理を行う触媒再生モードにおける本実施形態による燃料添加制御の流れを図１２，図１３に示す。なお、本実施形態におけるＳ４１〜Ｓ４８，Ｓ５１〜Ｓ５４，Ｓ６０〜Ｓ６２のステップに関し、先の図９，図１０に示したフローチャートにおけるＳ１１〜Ｓ１８，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ３０〜Ｓ３２のステップの内容と基本的に同じである。但し、Ｓ４２のステップでの再生要求添加量ＬＴＲは前記(２)式によって算出され、Ｓ４４の燃料添加のサブルーチンは、図１１に示した先の実施形態と同じ手順を取る。
【００８４】
さて、Ｓ４５のステップにて現在の単位添加量ＬＵに対して新たに設定した目標単位添加量ＬＵＴが基準単位添加量ＬＵＣよりも小さい、すなわち最大ばらつき誤差ＥＤを考慮する必要があると判断した場合には、Ｓ４９のステップに移行する。そして、目標空燃比の値ＲＴから現在の空燃比の値ＲＮを減じた値の絶対値があらかじめ設定した正の閾値ＲＲよりも小さいか否かを判定する。ここで、目標空燃比の値ＲＴから現在の空燃比の値ＲＮを減じた値の絶対値が閾値ＲＲよりも小さい、すなわち現状の空燃比ＲＮが目標空燃比ＲＴにほぼ達していると判断した場合には、Ｓ５０のステップに移行する。そして、今度は空燃比センサー２６によって検出される空燃比の変化率ｄＲＮの絶対値があらかじめ設定した閾値ｄＲＲよりも小さいか否かを判定する。ここで、空燃比ＲＮの変化率ｄＲＮの絶対値が閾値ｄＲＲよりも小さい、すなわち排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲＮが目標空燃比ＲＴに収束して安定していると判断した場合には、Ｓ５１のステップに移行して余剰許容誤差量ΔＥＡを算出する。
【００８５】
なお、Ｓ４９のステップにて目標空燃比ＲＴから現在の空燃比ＲＮを減じた値の絶対値が閾値ＲＲ以上である、すなわち現在の空燃比ＲＮが目標空燃比ＲＴに収束していないと判断した場合には、Ｓ４１のステップに戻る。この場合、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵが維持されることに注意されたい。また、Ｓ５０のステップにて空燃比の変化率ｄＲＮの絶対値が閾値ｄＲＲ以上である、すなわち排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲＮが目標空燃比ＲＴに収束しておらず、不安定な状態であると判断した場合もＳ４１のステップに戻る。この場合も、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵが同様に維持される。
【００８６】
Ｓ５３のステップに続き、Ｓ５４のステップにて余剰許容誤差ΔＥＡが余剰ばらつき誤差ΔＥＤよりも大きいか否かを判定する。ここで、余剰許容誤差ΔＬが余剰ばらつき誤差ΔＥＤよりも大きい、すなわち単位添加量ＬＵを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ５５のステップに移行する。そして、エアーフローメーター２２および空燃比センサー２６の測定誤差ＥＶＡ，ＥＲＴの和が最大許容誤差ＥＡよりも小さいか否かを判定する。ここで、測定誤差ＥＶＡ，ＥＲＴの和が最大許容誤差ＥＡよりも小さい、すなわち単位添加量ＬＵを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ５６のステップに移行する。そして、排気中のＨＣ量を算出し、Ｓ５７のステップにて空燃比センサー２６のリーンずれ量ΔＥＳを算出し、Ｓ５８のステップにて触媒浄化率ωを算出する。また、Ｓ５５のステップにて測定誤差ＥＶＡ，ＥＲＴの和が最大許容誤差ＥＡ以上である、すなわち単位添加量ＬＵを更新して減量させることができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵを維持したままＳ４１のステップに戻る。
【００８７】
Ｓ５８のステップに続き、Ｓ５９のステップにて先のリーンずれ量ΔＥＳがＨＣ浄化率ωに実燃料添加量ｇを積算した値よりも小さいか否かを判定する。ここで、リーンずれ量ΔＥＳがＨＣ浄化率ωに実燃料添加量ｇを積算した値よりも小さいと判断した場合には、Ｓ４８のステップに移行する。逆に、リーンずれ量ΔＥＳがＨＣ浄化率ωに実燃料添加量ｇを積算した値以上である、すなわち単位添加量ＬＵを更新して減量させることができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬＵおよび通電時間ｔＵをそのまま維持してＳ４１のステップに戻る。
【００８８】
このように、本実施形態においても余剰許容誤差ΔＥが余剰ばらつき誤差ΔＥＤよりも少ない場合、単位添加量ＬＵがより少ない目標単位添加量ＬＵＴへと更新される。この結果、酸化触媒２３ｃの温度振幅が少なくなり、燃料の添加の無駄が少なくなって燃費を改善することができる。しかも、単位添加量ＬＵを減量させても常に最大許容誤差に収めることができるため、所望の制御精度が確実に維持される。
【００８９】
なお、本発明はその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】
【００９０】
ｄＴＯ  排気温の変化率
ｄＴＲ  閾値
ｄＲＮ  空燃比の変化率
ｄＲＲ  閾値
ΔＥＡ  余剰許容誤差量
ΔＥＤ  余剰ばらつき誤差量
ΔＥＳ  空燃比センサーのリーンずれ量
ΔＬＴ  燃料添加弁の駆動周期毎に添加されるべき要求添加量
ΔＴＣ  単位時間あたりの排気浄化装置の昇温代
ＥＡ  単位添加量の最大許容誤差
ＥＤ  単位添加量の最大ばらつき誤差
ＥＵ  添加量誤差
ＥＲＴ  空燃比センサーの測定誤差
ＥＴ  触媒温度センサーの検出誤差
ＥＶＡ  エアーフローメーターの測定誤差
ｇ  実燃料添加量
ＬＴＡ  活性要求添加量
ＬＴＲ  再生要求添加量
ＬＴ  要求添加量
ＬＵ  単位添加量
ＬＵＣ  基準単位添加量
ＬＵＳ  単位添加量の初期値
ＬＵＴ  目標単位添加量
ＲＮ  排気の空燃比
ＲＴ  目標空燃比
ＲＲ  閾値
ｔＣ  燃料添加弁の駆動周期
ｔ１〜ｔ５  時刻
ＴＣ  酸化触媒の温度
ＴＯ  触媒下流排気温
ＴＴ  目標活性温度
ＴＲ  閾値
ｖ  排気浄化装置におけるＨＣの反応速度
ＶＡ  吸気量
ω  排気浄化装置によるＨＣの浄化率
１０  エンジン
１０ａ  燃焼室
１１  燃料噴射弁
１２  シリンダーヘッド
１２ａ  吸気ポート
１２ｂ  排気ポート
１３ａ  吸気弁
１３ｂ  排気弁
１４  アクセルペダル
１５  ＥＣＵ
１５ａ  運転状態判定部
１５ｂ  燃料噴射設定部
１５ｃ  燃料噴射弁駆動部
１５ｄ  燃料添加要求判定部
１５ｅ  燃料添加量設定部
１５ｆ  燃料添加弁駆動部
１５ｇ  グロープラグ駆動部
１５ｈ  単位添加量更新部
１５ｉ  余剰誤差算出部
１５ｊ  収束判定部
１５１  更新可否判定部
１６  アクセル開度センサー
１７  シリンダーブロック
１７ａ  ピストン
１７ｂ  連接棒
１７ｃ  クランク軸
１８  クランク角センサー
１９  吸気管
１９ａ  吸気通路
１９ｂ  サージタンク
２０  排気管
２０ａ  排気通路
２１  過給機（排気タービン式過給機）
２１ａ  コンプレッサー
２１ｂ  排気タービン
２１ｃ  インタークーラー
２２  エアーフローメーター
２３  排気浄化装置
２３ａ  ＮＯＸ吸蔵触媒
２３ｂ  ＤＰＦ
２３ｃ  酸化触媒
２４  排気加熱装置
２４ａ  燃料添加弁
２４ｂ  グロープラグ
２５  第１排気温センサー
２６  空燃比センサー
２７  触媒温度センサー
２８  第２排気温センサー
【図１】
2013030887.tif 000003
【図２】
2013030887.tif 000004
【図３】
2013030887.tif 000005
【図４】
2013030887.tif 000006
【図５】
2013030887.tif 000007
【図６】
2013030887.tif 000008
【図７】
2013030887.tif 000009
【図８】
2013030887.tif 000010
【図９】
2013030887.tif 000011
【図１０】
2013030887.tif 000012
【図１１】
2013030887.tif 000013
【図１２】
2013030887.tif 000014
【図１３】
2013030887.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月15日(2012.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置が組み込まれた内燃機関において、排気浄化装置の活性処理や再生処理を効率よく行うための燃料添加方法に関する。
【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を構成する酸化触媒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、酸化触媒の活性化およびその活性状態を維持するようにしたものである。このため、排気加熱装置は、燃料を排気通路に添加する燃料添加弁と、この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などの着火装置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２０１０−０５９８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料添加弁から排気通路に添加される燃料の制御を行う場合、燃料添加弁から排気通路に添加される燃料によって生ずる排気温の変化や空燃比の変化ができるだけ少なくなるようにすることが制御のハンチングを回避する上で好ましいと言える。
【０００５】
一方、特許文献１などで提案された従来の排気加熱装置において、排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁は、所定の駆動周期で加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁と同じ構成を基本的に有する。このため、燃料添加弁に対する駆動周期をできるだけ短くすると共に１回あたりの通電時間をできるだけ短くし、かつこの１回あたりの通電時間によって排気通路に添加される燃料量をできるだけ少なくすることが先の制御のハンチングを回避する上で有効である。
【０００６】
ところが、従来の燃料添加弁においては１回あたりの通電時間を短くするに連れて排気通路に添加される燃料の添加量のばらつきが急激に大きくなる特性を有することが知られている。これは、燃料添加弁自体の構造に加え、燃料自体の粘性の影響に起因するものであり、個々の燃料添加弁ごとの製造公差に応じて異なる量の燃料が排気通路に添加されることを意味する。このような技術的背景が燃料添加弁にあるため、１回あたりの通電時間を闇雲に短く設定することが本質的に不可能である。このため、従来は燃料添加弁ごとの製造公差などに応じてもたらされる添加量の最大ばらつき誤差が、燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間に対して排気通路に添加される燃料量の最大許容誤差以下となるように、１回あたりの通電時間を規定している。
【０００７】
このため、従来の排気加熱装置においては次のような課題がある。すなわち、排気通路に添加される燃料量がそれほど多くない場合、燃料添加弁の駆動周期が長くなって、燃料の着火性が低下する。また、燃料が添加された時と燃料が添加されていない時とで排気温や空燃比の変化が大きくなり、制御のハンチング現象が顕在化する。
【０００８】
本発明の目的は、燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間を従来のものよりも短くすることができる燃料添加方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料添加弁から燃料を添加する方法であって、前記排気浄化装置の状態に基づいて前記燃料添加弁から前記排気通路に添加すべき燃料の要求添加量を算出するステップと、前記燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間ｔUに対応して前記排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬUを読み出すステップと、前記要求添加量に応じた駆動周期にて前記燃料添加弁から単位添加量ＬUの燃料を前記排気通路に間欠的に添加するステップと、前記単位添加量ＬUに対応する最大許容誤差ＥAを読み出すステップと、前記単位添加量ＬUに対応した前記燃料添加弁の最大ばらつき誤差ＥDUを読み出すステップと、前記単位添加量ＬUに対して実際に前記排気通路に添加された燃料の添加量ｇを算出するステップと、前記単位添加量ＬUよりも添加量が一定量だけ少ない目標添加量ＬUTを設定するステップと、前記目標添加量ＬUTに対応した前記燃料添加弁の最大ばらつき誤差ＥDTを読み出すステップと、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定するステップと、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であると判定した場合、前記目標添加量ＬUTに対応した前記燃料添加弁に対する通電時間ｔUTを(ＬU/ｇ)の関数として補正するステップと、前記目標添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新し、前記(ＬU/ｇ)の関数を新たな通電時間ｔUとして前記燃料添加弁を駆動し、前記排気通路に燃料を添加するステップとを具える。
【００１０】
本発明による燃料添加方法において、燃料添加弁に対する１回あたりの通電時間ｔUに対応して排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬUを読み出す前記ステップは、更新された最新の前記単位添加量ＬUを読み出すものであってよい。
【００１１】
要求添加量に対応して燃料添加弁の駆動周期毎に燃料添加弁から添加されるべき量の燃料が単位添加量の２倍を越えた場合、添加されるべき量の１／２を添加するようにしてもよい。
【００１２】
要求添加量を算出するための排気浄化装置の状態が排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比の場合、通電時間ｔUにて燃料添加弁から燃料を排気通路に間欠的に添加する前記ステップの実行によって、排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束しているか否かを判定するステップをさらに具えることができる。ここで、排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束していると判断した場合にのみ、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。ここで、排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束しているか否かを判定する前記ステップは、排気浄化装置の温度およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否か、あるいは排気浄化装置を流れる排気の空燃比およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否かを判定するステップを含むものであってよい。
【００１３】
空燃比の検出誤差および吸気量の検出誤差との和が最大許容誤差よりも小さい場合、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。
【００１４】
排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であるか否かを判定するステップをさらに具えることができる。ここで、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。
【００１５】
排気浄化装置の検出温度の誤差ＥTを単位時間あたりの排気浄化装置の昇温代ΔＴCで除算した値ＥT/ΔＴCが最大許容誤差ＥAよりも小さいか否かを判定するステップをさらに具えることかできる。ここで、ＥT/ΔＴC＜ＥAであると判断した場合、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。この場合、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であるか否かを判定するステップをさらに具えることができる。ここで、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合にのみ、ＥT/ΔＴC＜ＥAであるか否かを判定する前記ステップが実行されるものであってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料添加方法によると、最大許容誤差を越えることなく、従来よりも単位添加量を少なくすることが可能であり、これによって燃料添加弁の駆動周期を短くし、制御のハンチング現象を従来のものよりも抑制することができる。
【００１７】
排気通路に添加される燃料の単位添加量ＬUを読み出す場合、更新された最新の単位添加量ＬUを読み出すことにより、添加量減量時の初期精度を向上させることができる。
【００１８】
要求添加量に対応して燃料添加弁の駆動周期毎に燃料添加弁から添加されるべき量の燃料が単位添加量の２倍を越えた場合、添加されるべき量の１／２を添加することにより、１回あたりの添加量の急激な変化を抑制することができる。これにより、燃料の添加量の変化に伴う制御のハンチング現象をさらに抑制することが可能である。また、可能な限り単位添加量にて燃料を添加し続けることで、本発明の主たる効果を継続的に得ることができる。
【００１９】
排気浄化装置の温度か、あるいはここを流れる排気の空燃比が収束していると判断した場合にのみ、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定するステップを実行する場合、過渡的状況での制御を回避することができる。この結果、制御のハンチング現象をさらに確実に抑制することが可能となる。特に、排気浄化装置の温度およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否か、あるいは排気浄化装置を流れる排気の空燃比およびその変化率の少なくとも一方が所定範囲に収まるか否かを判定することで、過渡的状況での制御を確実に回避可能である。
【００２０】
空燃比の検出誤差および吸気量の検出誤差との和が最大許容誤差よりも小さい場合、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定することにより、制御の信頼性を確実に維持することができる。
【００２１】
排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定することにより、制御の信頼性を確実に維持することができる。
【００２２】
排気浄化装置の検出温度の誤差ＥTを単位時間あたりの排気浄化装置の昇温代ΔＴCで除算した値ＥT/ΔＴCが最大許容誤差ＥAよりも小さいと判断した場合、ＥDT−ＥDU＜ＥA−(ＬU−ｇ)であるか否かを判定することにより、同様な効果を得ることができる。特に、排気浄化装置を通り抜けるＨＣ量が所定値以下であると判断した場合にのみ、ＥT/ΔＴC＜ＥAであるか否かを判定することにより、さらに確実に制御の信頼性を保つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の対象となる排気加熱装置が組み込まれた車両のエンジンシステムを模式的に表す概念図である。
【図２】図２は、図１に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。
【図３】図３は、図１に示した実施形態において、燃料添加弁の駆動周期に対応した要求添加量の変化を模式的に表すグラフである。
【図４】図４は、燃料添加弁に対する通電時間とその最大許容誤差および個々の燃料添加弁の最大ばらつき誤差との関係を模式的に表すグラフである。
【図５】図５は、エアーフローメーターの特性を模式的に表すグラフである。
【図６】図６は、空燃比センサーの特性を模式的に表すグラフである。
【図７】図７は、排気中のＨＣの量と空燃比センサーの検出値のリーンずれ量との関係を模式的に表すグラフである。
【図８】図８は、触媒温度と触媒の反応速度と排気中のＨＣ量およびＯ2濃度との関係を模式的に表すマップである。
【図９】図９は、図１に示した実施形態において、図１０と共に触媒活性モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図９と共に触媒活性モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【図１１】図１１は、図９に示したフローチャートにおける燃料添加のサブルーチンの内容を表すフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１に示した実施形態において、図１３と共に触媒再生モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２と共に触媒再生モードにおける燃料添加弁からの１回あたりの燃料の添加量の設定手順を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を圧縮点火方式の内燃機関に適用した一実施形態について、図１〜図１３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(Liquefied Natural Gas：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方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００２５】
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スロットル機構ならびに消音器の他に、このエンジン１０の補機として一般的なＥＧＲ装置なども省略されている。また、エンジン１０や上述した補機などの円滑な作動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。
【００２６】
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。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。
【００２７】
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。
【００２８】
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タイミングは、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。
【００２９】
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。
【００３０】
ピストン１７ａが往復動するシリンダーブロック１７には、連接棒１７ｂを介してピストン１７ａが連結されるクランク軸１７ｃ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１８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１８からの情報に基づき、クランク軸１７ｃの回転位相やエンジン回転速度の他に車両の走行速度などを実時間で把握する。
【００３１】
吸気ポート１２ａに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結される吸気管１９は、吸気ポート１２ａと共に吸気通路１９ａを画成する。また、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２０は、排気ポート１２ｂと共に排気通路２０ａを画成する。
【００３２】
これら吸気管１９および排気管２０に跨がるように排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２１が配されている。この過給機２１は、排気通路２０ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１０ａへの過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。本実施形態における過給機２１は、コンプレッサー２１ａとこのコンプレッサー２１ａと一体に回転する排気タービン２１ｂとで主要部が構成されたターボ過給機である。コンプレッサー２１ａは、吸気管２０の途中に設けられたサージタンク１９ｂよりも上流側に位置する吸気管１９の途中に組み込まれている。排気タービン２１ｂは、排気ポート１２ｂに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結された排気管２０の途中に組み込まれている。なお、高温の排気にさらされる排気タービン２１ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー２１ａを介して加熱される吸気温を低下させるため、インタークーラー２１ｃが組み込まれている。このインタークーラー２１ｃは、コンプレッサー２１ａと吸気管１９の途中に形成されたサージタンク１９ｂとの間の吸気通路１９ａの途中に配されている。
【００３３】
また、過給機２１のコンプレッサー２１ａよりも上流側の吸気管１９には、ここの吸気通路１９ａを流れる吸気の流量（以下、これを吸気量と記述する）ＶAを検出してこれをＥＣＵ１５に出力するエアーフローメーター２２が設けられている。
【００３４】
過給機２１の排気タービン２１ｂと、図示しない消音器との間の排気管２０の途中には、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２３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２３は、上流側から順に一般的に周知のＮＯX(Nitrogen Oxides：窒素酸化物)吸蔵触媒２３ａと、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)２３ｂと、酸化触媒２３ｃを有する。
【００３５】
排気ポート１２ｂと過給機２１の排気タービン２１ｂとの間の排気通路２０ａの途中には、排気加熱装置２４が組み込まれている。この排気加熱装置２４は、エンジン１０から排気浄化装置２３に導かれる排気を加熱し、排気浄化装置２３の酸化触媒２３ｃの活性化および活性状態の保持を行ったり、あるいはＤＰＦ２３ｂの再生処理やＮＯX吸蔵触媒２３ａの還元処理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２４は、燃料添加弁２４ａと、グロープラグ２４ｂとを具えている。
【００３６】
排気管２０に取り付けられた燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに供給される燃料の量は、後述するＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄでの判定結果に基づき、ＥＣＵ１５の燃料添加量設定部１５ｅにて設定される。ＥＣＵ１５の燃料添加弁駆動部１５ｆは、燃料添加量設定部１５ｅにて設定された量の燃料が燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに供給されるように、燃料添加弁２４ａの作動を制御する。
【００３７】
燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに供給された燃料を着火させるためのグロープラグ２４ｂは、その発熱部が排気通路２０ａに突出して燃料添加弁２４ａから噴射される燃料の噴射領域に臨むように排気管２０に固定されている。このグロープラグ２４ｂは、ＥＣＵ１５のグロープラグ駆動部１５ｇを介して図示しない車載電源に接続し、グロープラグ駆動部１５ｇは、ＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄでの判定結果に基づいてグロープラグ２４ｂに対する通電のオン／オフを切り換える。
【００３８】
燃料添加弁２４ａよりも上流側の排気通路２０ａには、第１排気温センサー２５が配されており、この第１排気温センサー２５は、ＤＰＦ２３ｂに流入する排気温ＴIを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。
【００３９】
ＮＯX吸蔵触媒２３ａとＤＰＦ２３ｂとの間の排気通路２０ａには、空燃比センサー２６が配されており、この空燃比センサー２６は、ここを流れる排気の空燃比ＲNを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。また、ＤＰＦ２３ｂと酸化触媒２３ｃとの間には酸化触媒２３ｃの温度ＴCを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する触媒温度センサー２７が組み込まれている。さらに、酸化触媒２３ｃよりも下流側の排気通路２０ａには、酸化触媒２３ｃを通った排気温ＴOを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する第２排気温センサー２８が組み込まれている。
【００４０】
ＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄは、運転状態判定部１５ａでの運転状態の判定結果に基づき、酸化触媒２３ｃの活性化の必要性やＤＰＦ２３ｂにおける再生処理およびＮＯX吸蔵触媒２３ａにおけるＮＯX還元処理の必要性を判定する。この燃料添加要求判定部１５ｄにて酸化触媒２３ｃの活性化やＤＰＦ２３ｂにおける再生処理およびＮＯX吸蔵触媒２３ａにおけるＮＯX還元処理が必要であると判断された場合、燃料添加弁２４ａからの燃料の添加が実行されるようになっている。この燃料添加要求判定部１５ｄでの判定結果は、ＥＣＵ１５のグロープラグ駆動部１５ｇおよび燃料添加量設定部１５ｅおよび後述する単位添加量更新部１５ｈに出力される。
【００４１】
ＥＣＵ１５の燃料添加要求判定部１５ｄは、以下のａ〜ｄの何れかの場合、燃料添加要求がある、つまり排気加熱装置２４を作動させる必要があると判定する。すなわち、
ａ：酸化触媒２３ｃが不活性状態か、または不活性状態になることが予想される場合
ｂ：ＤＰＦ２３ｂがＨＣの堆積により目詰まりした場合
ｃ：ＮＯX吸蔵触媒２３ａによるＮＯXの吸蔵が飽和状態になった場合
ｄ：目詰まりしていない状態でもＤＰＦ２３ｂの再生処理が必要な場合
である。ａの場合は第１および第２排気温センサー２５，２８や触媒温度センサー２７からの温度情報ＴI，ＴO，ＴCに基づいて判定することができる。ｂの場合は、エンジン１０の積算運転時間や燃料噴射弁１１からの積算燃料噴射量などから推定することができるが、この他に排気圧センサーを利用して判定することも可能である。ｃの場合も同様に、エンジン１０の積算運転時間や燃料噴射弁１１からの積算燃料噴射量などから推定することができる。
【００４２】
ＥＣＵ１５の燃料添加量設定部１５ｅは、排気浄化装置２３の機能を正常に維持するため、排気通路２０ａに添加すべき燃料量（以下、これを要求添加量と記述する）ＬTA，ＬTRを設定する。
【００４３】
より具体的には、排気温ＴIと、所定時間（例えば１秒）あたりの空気の吸入量ＶAとから、酸化触媒２３ｃの活性状態を維持するために排気通路２０ａに添加すべき活性要求添加量ＬTAを下式(１)に基づいて設定する。排気温ＴIは、酸化触媒２３ｃよりも上流側でこの酸化触媒２３ｃの直近の排気通路２０ａを流れる排気温であり、以下、これを触媒上流排気温と記述する。また、所定時間あたりの空気の吸入量（以下、これを吸気量と記述する）ＶAは、エアーフローメーター２２から取得される。
ＬTA＝{(ＴL−ＴI)ＶA・Ｃ}/Ｊ  ・・・(１)
【００４４】
ただし、ＴLは酸化触媒２３ｃが活性状態となる最低の温度であり、これはあらかじめ燃料添加量設定部１５ｅに記憶されている。また、Ｃは空気の比熱，Ｊは排気通路２０ａに添加される燃料の発熱量であり、これらもあらかじめ燃料添加量設定部１５ｅに記憶されている。なお、触媒上流排気温ＴIは、先の第１排気温センサー２５から取得される。
【００４５】
また、燃料添加要求判定部１５ｄにて排気浄化装置２３を構成するＤＰＦ２３ｂでの再生処理やＮＯX吸蔵貯蔵触媒でのＮＯX還元処理が必要であると判定された場合、排気通路２０ａに添加すべき再生要求添加量ＬTRを下式(２)に基づいて設定する。
ＬTR＝(ＶA/ＲT)−ｑ  ・・・(２)
【００４６】
ただし、ＲTは排気浄化装置２３に流入する排気通路２０ａを流れる排気の目標となる空燃比（以下、目標空燃比と記述する）であり、これはあらかじめ燃料添加量設定部１５ｅに記憶されている。また、ｑは燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１０ａに噴射される燃料の噴射量であり、これは燃料噴射弁駆動部１５ｃから取得される。
【００４７】
この燃料添加量設定部１５ｅにて設定された要求添加量ＬTA，ＬTR（以下、これらをまとめて便宜的に要求添加量ＬTと表記する場合がある）に関する情報は、ＥＣＵ１５の燃料添加弁駆動部１５ｆおよび単位添加量更新部１５ｈに出力される。
【００４８】
燃料添加弁駆動部１５ｆは、燃料添加量設定部１５ｅにて設定された要求添加量ＬTにその演算周期ｔP（例えば２０ミリ秒）を乗算する処理をこの演算周期ｔP毎に行って積算する。このようにして演算周期ｔP毎に得られる燃料の積算値が単位添加量更新部１５ｈにて更新されている単位添加量ＬUに達した時点で、この単位添加量ＬUに対応した通電時間ｔUを燃料添加弁２４ａに与える。同時に、それまでの燃料の積算値を(積算値−単位添加量ＬU) に修正し、再び燃料の積算処理を繰り返して燃料添加弁２４ａを間欠的に駆動する。つまり、所定時間あたりの要求添加量ＬTが多いほど燃料添加弁２４ａの駆動間隔が短くなり、逆に要求添加量ＬTが少ないほど燃料添加弁２４ａの駆動間隔が長くなる傾向を持つ。この燃料添加弁駆動部１５ｆからの燃料添加弁２４ａへの駆動情報は、ＥＣＵ１５の余剰誤差算出部１５ｉに出力される。
【００４９】
なお、短時間で多量の燃料を添加する必要が生ずる急加速などのエンジン１０の過渡的運転状態においては、燃料添加弁２４ａの駆動周期ｔCをエンジン１０の各気筒における燃料の爆発間隔に同期させる必要がある。この結果、単位燃料添加量ＬUをエンジン１０の各気筒における燃料の爆発間隔に合致した駆動周期ｔC毎に排気通路２０ａに供給しても、燃料の添加割合が不足して適正な制御を行うことができなくなる場合がある。本実施形態では、燃料添加弁２４ａの駆動周期ｔC毎に添加されるべき要求添加量ΔＬT（＝ＬTA・ｔC，ＬTR・ｔC）が単位添加量ＬUの２倍を越えた場合にのみ、駆動周期ｔCを乗算した要求添加量ＬTの１/２を燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加する。図３は、燃料添加弁２４ａの最短駆動周期ｔCにて時刻ｔ1〜ｔ5毎に添加されるべき要求添加量ΔＬTの変化を模式的に示している。図３では、要求添加量ΔＬTが時刻ｔ1〜ｔ3にかけて単位添加量ＬUを越えて累積しているが、駆動周期ｔC毎の要求添加量ΔＬTが単位添加量ＬUの２倍を越える時刻ｔ3，ｔ4では、単位添加量ＬUではなく、ΔＬT/２の量の燃料が添加される。このため、時間ｔ5以降では駆動周期ｔC毎の要求添加量ΔＬTが単位添加量ＬUの２倍未満に収束し、時間ｔ1，ｔ2の場合と同様に単位添加量ＬUが添加される。これにより、制御の遅れを抑制すると同時に燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加される燃料添加量の急激な変化を抑制することができる。
【００５０】
ＥＣＵ１５は、上述した運転状態判定部１５ａや燃料添加弁駆動部１５ｆなどの他に収束判定部１５ｊを具えている。
【００５１】
収束判定部１５ｊは、運転状態判定部１５ａからの運転状態の判定結果に基づき、燃料添加弁２４ａからの燃料の添加によって酸化触媒２３ｃが目標活性温度ＴTに達して安定状態にあるか否かを判定する。また、燃料添加弁２４ａからの燃料の添加によって空燃比ＲNが目標空燃比ＲTに達して安定状態にあるか否かも同様に判定する。
【００５２】
酸化触媒２３ｃの温度が目標活性温度ＴTの近傍に収束して安定しているとの収束判定部１５ｊでの判定は、次の２つの条件を満たした場合である。第１の条件は、目標活性温度ＴTから酸化触媒２３ｃよりも下流側でこの酸化触媒２３ｃの直近の排気通路２０ａを流れる排気の温度（以下、これを触媒下流排気温と記述する）ＴOを減じた値の絶対値があらかじめ設定した正の閾値ＴRよりも小さいことである。また、第２の条件は、排気温ＴOの変化率ｄＴOの絶対値があらかじめ設定した閾値ｄＴR（一般的には０に近い正の値）よりも小さいことである。これにより、エンジン１０の運転状態が過渡的ではないと確実に判断することができるけれども、何れか一方の条件のみを満たしている場合、酸化触媒２３ｃの温度が目標活性温度ＴTの近傍に収束している判定することも可能である。
【００５３】
同様に、排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲNが目標空燃比ＲTの近傍に収束して安定しているとの収束判定部１５ｊでの判定は、次の２つの条件を満たした場合である。第１の条件は、目標空燃比ＲTから空燃比センサー２６によって取得される空燃比ＲNを減じた値の絶対値があらかじめ設定した正の閾値ＲRよりも小さいことである。第２の条件は、空燃比ＲNの変化率ｄＲNの絶対値があらかじめ設定した閾値ｄＲR（一般的には０に近い正の値）よりも小さいことである。これにより、エンジン１０の運転状態が過渡的ではないと確実に判断することができるけれども、何れか一方の条件のみを満たしている場合、排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲNが目標空燃比ＲTの近傍に収束している判定することも可能である。
【００５４】
このような収束判定部１５ｊでの判定処理により、エンジン１０が過渡的な運転状態にないことを確認し、これによって排気加熱装置２４の円滑な制御を行うことが可能となる。ここでの判定結果は、余剰誤差算出部１５ｉに出力される。
【００５５】
ここで、単位添加量ＬUとその最大許容誤差ＥAおよび最大ばらつき誤差ＥDとの関係を模式的に図４に示すが、０を中心とする正負の値ではなく、便宜的にパーセント単位の絶対値で表していることに注意されたい。この単位添加量更新部１５ｈにて設定される単位添加量ＬUに対し、目的とする制御、例えば酸化触媒２３ｃの昇温制御や排気の空燃比制御を収束できるずれの値、つまり最大許容誤差ＥAは、単位添加量ＬUの何パーセント以下として表すことができる。従って、パーセント表示の最大許容誤差ＥAは、基本的に単位添加量ＬUの大小に拘らず、一定値として表すことができる。これに対し、燃料添加弁２４ａ自体の機械的特性や燃料自体の粘性などによって生ずる添加量の最大ばらつき誤差ＥDは、図４の実線で示すように単位添加量ＬUが少なくなるに連れて急激に増大する傾向を持つ。従って、最大許容誤差ＥAと最大ばらつき誤差ＥDとが等しくなる単位添加量（以下、この単位添加量を基準単位添加量ＬUCと記述する）よりも単位添加量ＬUを少なくしようとすると、最大ばらつき誤差ＥDを考慮に入れる必要がある。つまり、最大ばらつき誤差ＥDと最大許容誤差ＥAとの差分だけ、最大許容誤差ＥAをさらに小さく見積もらなければならない。
【００５６】
余剰誤差算出部１５ｉは、図４のようなマップをあらかじめ記憶している。そして、単位添加量更新部１５ｈにて設定された単位添加量ＬUの積算値ΣＬUから、この積算値ΣＬUに対応して実際に検出される燃料添加量（以下、実燃料添加量と記述する）ｇを減算して添加量誤差ＥUを算出する。さらに、算出した添加量誤差ＥUを図４のマップに記憶された現在の単位添加量ＬUに対応する最大許容誤差ＥAから減算して余剰許容誤差量ΔＥAを算出する。前記積算値ΣＬUは、吸気量ＶAの検出期間において、燃料添加弁駆動部１５ｆからの指令により駆動されて燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加された燃料量の指令値である。従って、添加量誤差ＥUは（ΣＬU−ｇ）で表すことができ、実燃料添加量ｇは下式(３)により求められる。
ｇ＝(ΔＴI・ＶA・Ｃ)/Ｊ  ・・・(３)
【００５７】
ここで、ΔＴIは第１排気温センサー２５によって検出されるＴIと第２排気温センサー２８によって検出される排気温ＴOとの差であり、ΔＴI＝ＴO−ＴIで表される。従って、余剰許容誤差量ΔＥAは下式(４)の通りとなる。
ΔＥA＝ＥA−ΣＬU＋(ΔＴI・ＶA・Ｃ/Ｊ)  ・・・(４)
【００５８】
この余剰誤差算出部１５ｉにて算出された余剰許容誤差量ΔＥAは、単位添加量更新部１５ｈに出力される。
【００５９】
本実施形態における単位添加量更新部１５ｈは、燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加される１回の通電時間ｔUあたりの燃料添加量、つまり単位添加量ＬUを更新し、更新した単位添加量ＬUを燃料添加弁駆動部１５ｆに出力する。本実施形態においては、単位添加量ＬUの初期値ＬUSがあらかじめ単位添加量更新部１５ｈに記憶されており、単位添加量ＬUをこの初期値ＬUSからそれぞれ目標単位添加量ＬUTとして一定量ずつ段階的に減少させるような制御が実行される。基本的には、燃料添加量設定部１５ｅにて設定された要求添加量ＬTに対して可能な限り単位添加量ＬUの添加間隔（燃料添加弁２４ａの駆動周期ｔC）が短くなるように、単位添加量ＬUをより小さな値に更新して行く。この場合、単位添加量の初期値ＬUSは、基準単位添加量ＬUCよりも充分大きな値に設定される。目標単位添加量ＬUTは、現在の単位添加量ＬUよりも所定量だけ少ない値に設定され、可能な場合にはその更新処理によってより小さな値へと減じられる。
【００６０】
より詳細には、現在の単位添加量ＬUよりも燃料が一定量だけ少ない目標単位添加量ＬUTを設定し、この目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUCよりも大きい場合と小さい場合とで異なる処理を行う。すなわち、目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUCよりも大きい場合には、最大ばらつき誤差ＥDを考慮する必要がない。従って、余剰誤差算出部１５ｉにて算出される添加量誤差ＥUが最大許容誤差ＥAよりも小さい場合には、目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新する。
【００６１】
また、目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUCよりも小さい場合、現在の単位添加量ＬUよりも燃料が一定量だけ少ない目標単位添加量ＬUTを設定する。また、この目標単位添加量ＬUTにおける最大ばらつき誤差ＥDTと、現在の単位添加量ＬUにおける最大ばらつき誤差ＥDUとを図４のマップから読み出す。次に、目標単位添加量ＬUTに対応した最大ばらつき誤差ＥDTから現在の単位添加量ＬUに対応した最大ばらつき誤差ＥDUを減算して得られる余剰ばらつき誤差量ΔＥD（＝ＥDT−ＥDU）と、余剰誤差算出部１５ｉから与えられる余剰許容誤差量ΔＥAとを比較する。そして、余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも多いと判断した場合、目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新する。
【００６２】
何れの場合においても、更新された単位添加量ＬUに対応する通電時間ｔUを下式(５)のように補正する。
ｔU＝ｔUT×(ΣＬU/ｇ)  ・・・(５)
【００６３】
なお、更新された単位添加量ＬUに対応する通電時間ｔUは、(５)式以外の(ΣＬU/ｇ)を変数とする任意の適当な関数式を用いて補正することも可能であり、例えば下式(６)を採用することも有効である。
ｔU＝ｔUT＋(ΣＬU/ｇ)   ・・・(６)
【００６４】
さらに、(５)，(６)式の右辺の(ΣＬU/ｇ)の急激な変化を抑制するため、０よりも大きく、かつ１以下の補正係数を(ΣＬU/ｇ)に乗算することも有効である。このような補正係数を(５)，(６)式に組み込むことにより、単位添加量ＬU および実燃料添加量ｇを算出するために用いられるセンサー類の分解能に基づく誤差や、車両の過渡的な運転状態での通電時間ｔUの算出による悪影響を回避することが可能である。この補正係数は、センサー類の分解能に基づく誤差の大きさや、車両の過渡的な運転状態などによってあらかじめ設定しておくことができる。
【００６５】
このように、単位添加量ＬUに対する実燃料添加量ｇの割合に基づき、目標単位添加量ＬUTに対応した通電時間ｔUTを補正することにより、現在の単位添加量ＬUを目標単位添加量ＬUTに減じたとしても、最大許容誤差ＥA以下に収めることができる。従って、余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも少ない場合、現在の単位添加量ＬUを目標単位添加量ＬUTに減量すると、これが最大許容誤差ＥAを越えてしまうため、単位添加量ＬUの更新は行われない。
【００６６】
なお、前述したように、要求添加量ＬTに対して単位添加量ＬUが少ないほど、燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加される燃料の添加周期ｔCが短くなる。結果として、排気通路２０ａに添加される燃料の時間的な変動幅が小さくなり、特に排気中の空燃比ＲNの変動幅を少なくすることが可能となる。
【００６７】
本実施形態における単位添加量更新部１５ｈは、上述した単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUの更新処理に関する可否を判定するための更新可否判定部１５１を含む。この更新可否判定部１５１は、以下の(Ａ)，(Ｃ)，(Ｅ)および(Ｂ)または(Ｄ)の条件が満たされていると判断した場合、単位添加量更新部１５ｈによる単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUの更新を可能とする。逆に、(Ａ)，(Ｃ)，(Ｅ)および(Ｂ)または(Ｄ)の条件が満たされていないと判断した場合には単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUの更新を行わず、単位添加量更新部１５ｈは現在の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUを最新の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUとして記憶する。
(Ａ)  ΔＥA＞ΔＥD
(Ｂ)  ＥA＞ＥVA＋ＥRT
(Ｃ)  ΔＥS＞ω・ｇ
(Ｄ)  ＥA＞(ＥT/ΔＴC)
(Ｅ)  ＥA＞ＥU
(Ａ)に関し、先に説明した通り、余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも少ない場合、現在の単位添加量ＬUを目標単位添加量ＬUTに減量すると、これが最大許容誤差ＥATを越えてしまうため、単位添加量ＬUの更新は行われない。
【００６８】
(Ｂ)に関し、周知のようにエアーフローメーター２２および空燃比センサー２６には、これらの検出システムに起因する特有の測定誤差があることが知られている。エアーフローメーター２２による吸気量と測定誤差との関係を図５に示し、空燃比センサー２６による空燃比ＲNと測定誤差との関係を図６に示す。先の(２)式にて再生要求添加量ＬTRを算出するような場合、エアーフローメーター２２により検出される吸気量ＶAおよび空燃比センサー２６により検出される排気の空燃比ＲNには、それぞれ図５，図６に示すような測定誤差ＥVA，ＥRTが含まれる。この結果、これらの誤差ＥVA，ＥRTの組み合わせ状態によっては再生要求添加量ＬTRに対する最大許容誤差ＥAを越えてしまう可能性がある。そこで、本実施形態においては排気の空燃比ＲNを制御する際に、エアーフローメーター２２および空燃比センサー２６の測定誤差ＥVA，ＥRTの和（％）が最大許容誤差ＥAを越えた場合、先の目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新しない。また、先の(５)式の演算も行わない。
【００６９】
(Ｃ)に関し、空燃比センサー２６の検出値ＲNは、排気に含まれるＨＣ量に比例してリーン側にずれる、いわゆる周知のリーンずれを起こすことが知られている。従って、このリーンずれ量ΔＥSによる空燃比センサー２６の検出値ＲNの誤差を単位添加量ＬUの最大許容誤差ＥAに収める必要があるため、リーンずれ量ΔＥSが大きすぎる場合には、先の目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新しない。同様に、先の(５)式の演算も行わないようにする必要がある。本実施形態では、排気浄化装置２３によるＨＣの浄化率ωに実際の燃料添加量ｇを積算した値ω・ｇがリーンずれ量ΔＥSよりも小さい場合、先の目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新すると共に先の(５)式の演算を行う。逆に、排気浄化装置２３によるＨＣの浄化率ωに実際の燃料添加量ｇを積算した値ω・ｇがリーンずれ量ΔＥS以上の場合、先の目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新せず、先の(５)式の演算も行わない。
【００７０】
空燃比センサー２６が配された排気通路２０ａを通過する排気に含まれるＨＣ量と空燃比センサー２６のリーンずれ量ΔＥSとの関係を模式的に図７に示す。ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、図７に示すようなマップをあらかじめ記憶しており、排気に含まれるＨＣ量は、吸気量ＶAと燃料噴射弁１１からの燃料噴射量および燃料添加弁２４ａからの燃料添加量とに基づき、更新可否判定部１５１にて算出される。また、排気浄化装置２３によるＨＣの浄化率ωは、排気浄化装置２３におけるＨＣの反応速度ｖを排気流量、ここでは吸気量ＶAで除算することによって算出することができる。排気浄化装置２３におけるＨＣの反応速度ｖは、排気中のＨＣ量およびＯ2濃度と、触媒温度との関係から求めることができる。このようなＨＣの反応速度ｖと、排気中のＨＣ量およびＯ2濃度と、触媒温度との関係を図８に示す。更新可否判定部１５１は図８の如きマップを記憶しており、触媒温度ＴCと排気中のＨＣ量およびＯ2濃度とから反応速度ｖを読み出す。次に、エアーフローメーター２２による吸気量ＶA情報で除算してＨＣ浄化率ωを算出した後、これに前記(３)式から算出される実燃料添加量ｇを積算し、先のリーンずれ量ΔＥSと比較する。そしてΔＥS＞(ｖ/ＶA)・ｇの場合にのみ、単位添加量更新部１５ｈは単位添加量ＬUおよびその通電時間ｔUの更新を行う。
【００７１】
(Ｄ)に関し、活性要求添加量ＬTAに基づいて制御を行う場合、触媒温度センサー２７の検出誤差による影響を回避する必要がある。このため、排気浄化装置２３の検出温度の誤差、つまり触媒温度センサー２７によって検出される触媒温度ＴCの検出誤差ＥTを単位時間あたりの排気浄化装置２３の昇温代ΔＴCで除算した値(ＥT/ΔＴC)が最大許容誤差ＥAよりも小さいか否かを判定する。そして、ＥA＞(ＥT/ΔＴC)であると判断した場合、単位添加量ＬUおよびその通電時間ｔUの更新を行う。
【００７２】
(Ｅ)に関し、前述したように目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUCよりも大きい状態において、添加量誤差ＥUが最大許容誤差ＥAよりも大きい場合、目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新することはできない。
【００７３】
このような酸化触媒２３ｃを活性状態に維持する触媒活性モードにおける本実施形態による燃料添加制御の流れを図９〜図１１に示す。まずＳ１１のステップにて燃料の添加要求があるか否かを判定する。ここで、燃料の添加要求がある、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化が必要であると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行して活性要求添加量ＬTAを算出する。次いでＳ１３のステップにて単位添加量ＬUをＥＣＵ１５の単位添加量更新部１５ｈから取得した後、これに続くＳ１４のステップにて燃料添加弁２４ａを駆動して排気通路２０ａに燃料の添加を開始する。
【００７４】
この燃料添加のサブルーチンが図１１に示されている。すなわち、Ｓ１４１のステップにて単位時間あたりの要求添加量ΔＬTA が単位添加量ＬUの２倍よりも少ないか否かを判定する。ここで、単位時間あたりの要求添加量ΔＬTAが単位添加量ＬUの２倍よりも少ない、すなわち単位添加量ＬUの燃料の添加を継続しても特に問題がないと判断した場合には、Ｓ１４２のステップに移行して単位添加量ＬUにて燃料の添加を行う。次いで、Ｓ１４３のステップにて燃料添加フラグがセットされているか否かを判定する。最初は燃料添加フラグがセットされていないので、Ｓ１４４のステップに移行して燃料添加フラグをセットした後、Ｓ１４５のステップにて燃料の添加要求があるか否かを判定する。ここで、燃料の添加要求がある、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化の必要性がまだ継続していると判断した場合には、図１０のメインフローに戻って後述するＳ１５のステップを実行する。また、Ｓ１４５のステップにて燃料の添加要求がない、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化が不要であると判断した場合には、図９のメインフローに戻って後述するＳ３０のステップを実行する。
【００７５】
一方、先のＳ１４１のステップにて単位時間あたりの要求添加量ΔＬTAが単位添加量ＬUの２倍を越えている、すなわち単位添加量ＬUの燃料の添加を継続した場合、燃料の添加が不充分になると判断した場合には、Ｓ１４６のステップに移行する。そして、単位時間あたりの要求添加量ΔＬTAの１/２の量の燃料を燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａに添加した後、先のＳ１４３以降のステップを実行する。
【００７６】
Ｓ１５のステップでは、現在の単位添加量ＬUに対して新たに設定される目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUCよりも小さいか否かを判定する。最初は新たに設定された目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUC以上であるので、Ｓ１６のステップに移行して添加量誤差ＥUを余剰誤差算出部１５ｉにて算出する。次いで、Ｓ１７のステップに移行してこの添加量誤差ＥUが最大許容誤差ＥAよりも小さいか否かを判定し、添加量誤差ＥUが最大許容誤差ＥAよりも小さい、すなわち単位添加量ＬUの更新が可能であると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。そして、設定された目標単位添加量ＬUTを新たな単位添加量ＬUとして更新すると共に対応する燃料添加弁２４ａに対する通電時間ｔUを(５)式のように補正した後、再びＳ１１のステップに戻る。また、Ｓ１７のステップにて添加量誤差ＥUが最大許容誤差ＥA以上である、すなわち単位添加量ＬUの更新ができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUをそのまま維持して再びＳ１１のステップに戻る。
【００７７】
先のＳ１５のステップにて現在の単位添加量ＬUに対して新たに設定した目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUCよりも小さい、すなわち最大ばらつき誤差ＥDを考慮する必要があると判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行する。そして、酸化触媒２３ｃの目標活性温度ＴTから現在の触媒下流排気温ＴOを減じた値の絶対値が閾値ＴRよりも小さいか否かを判定する。ここで、目標活性温度ＴTから現在の触媒下流排気温ＴOを減じた値の絶対値が閾値ＴRよりも小さい、すなわち酸化触媒２３ｃが活性温度に達していると判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行する。そして、今度は触媒下流排気温の変化率ｄＴOが閾値ｄＴRよりも小さいか否かを判定する。ここで、排気温の変化率ｄＴOが閾値ｄＴRよりも小さい、すなわち酸化触媒２３ｃの温度が活性温度に収束して安定していると判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行する。ここで添加量誤差ＥUを算出し、Ｓ２２のステップにて余剰許容誤差量ΔＥAを算出し、Ｓ２３のステップにて余剰ばらつき誤差量ΔＥDを算出する。
【００７８】
先のＳ１９のステップにて目標活性温度ＴTから現在の触媒下流排気温ＴOを減じた値の絶対値が閾値ＴR以上である、すなわち酸化触媒２３ｃが活性温度に収束していないと判断した場合には、Ｓ１１のステップに戻る。この場合、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUを維持したままであることに注意されたい。同様に、Ｓ２０のステップにて排気温の変化率ｄＴOが閾値ｄＴR以上である、すなわち酸化触媒２３ｃが活性温度に収束していないと判断した場合も、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUを維持したままＳ１１のステップに戻る。
【００７９】
Ｓ２３のステップに続き、Ｓ２４のステップにて余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも大きいか否かを判定する。ここで、余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも大きい、すなわち単位添加量ＬUを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ２９のステップに移行する。そして、触媒温度ＴCの検出誤差ＥTを単位時間あたりの排気浄化装置２３の昇温代ΔＴCで除算した値(ＥT/ΔＴC)が最大許容誤差ＥAよりも小さいか否かを判定する。ここで、(ＥT/ΔＴC)が最大許容誤差ＥAよりも小さい、すなわち単位添加量ＬUを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。逆に、(ＥT/ΔＴC)が最大許容誤差ＥA以上である、すなわち単位添加量ＬUを更新して減量させることができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUをそのまま維持してＳ１１のステップに戻る。同様に、Ｓ２４のステップにて余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥD以下である、すなわち単位添加量ＬUを更新すると、最大許容誤差ＥAから外れると判断した場合には、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUを維持してＳ１１のステップに戻る。
【００８０】
一方、先のＳ１１のステップにおいて、燃料の添加要求がない、すなわち排気浄化装置２３における酸化触媒２３ｃの活性化が不要であると判断した場合には、Ｓ３０のステップに移行して燃料添加フラグがセットされているか否かを判定する。ここで燃料添加フラグがセットされている、すなわち燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａへの燃料の添加が続いていると判断した場合には、Ｓ３１のステップに移行して燃料の添加処理を停止する。次いでＳ３２のステップにて燃料添加フラグをリセットして一連の制御を終了する。また、先のＳ３０のステップにて燃料添加フラグがセットされていない、すなわち燃料添加弁２４ａから排気通路２０ａへの燃料の添加処理がなされていないと判断した場合には、何もせずに終了する。
【００８１】
このように、余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも多い場合、単位添加量ＬUがより少ない目標単位添加量ＬUTへと更新される結果、酸化触媒２３ｃの温度振幅が少なくなり、燃料の添加の無駄が少なくなって燃費を改善することができる。しかも、単位添加量ＬUを減量させても常に最大許容誤差に収めることができるため、所望の制御精度が確実に維持される。
【００８２】
上述した実施形態では、酸化触媒２３ｃの温度を制御するようにしたが、排気の空燃比を制御する場合においても同様な制御形態を取ることが可能である。
【００８３】
このような排気浄化装置２３を構成するＤＰＦ２３ｂの再生処理やＮＯX吸蔵触媒２３ａの還元処理を行う触媒再生モードにおける本実施形態による燃料添加制御の流れを図１２，図１３に示す。なお、本実施形態におけるＳ４１〜Ｓ４８，Ｓ５１〜Ｓ５４，Ｓ６０〜Ｓ６２のステップに関し、先の図９，図１０に示したフローチャートにおけるＳ１１〜Ｓ１８，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ３０〜Ｓ３２のステップの内容と基本的に同じである。但し、Ｓ４２のステップでの再生要求添加量ＬTRは前記(２)式によって算出され、Ｓ４４の燃料添加のサブルーチンは、図１１に示した先の実施形態と同じ手順を取る。
【００８４】
さて、Ｓ４５のステップにて現在の単位添加量ＬUに対して新たに設定した目標単位添加量ＬUTが基準単位添加量ＬUCよりも小さい、すなわち最大ばらつき誤差ＥDを考慮する必要があると判断した場合には、Ｓ４９のステップに移行する。そして、目標空燃比の値ＲTから現在の空燃比の値ＲNを減じた値の絶対値があらかじめ設定した正の閾値ＲRよりも小さいか否かを判定する。ここで、目標空燃比の値ＲTから現在の空燃比の値ＲNを減じた値の絶対値が閾値ＲRよりも小さい、すなわち現状の空燃比ＲNが目標空燃比ＲTにほぼ達していると判断した場合には、Ｓ５０のステップに移行する。そして、今度は空燃比センサー２６によって検出される空燃比の変化率ｄＲNの絶対値があらかじめ設定した閾値ｄＲRよりも小さいか否かを判定する。ここで、空燃比ＲNの変化率ｄＲNの絶対値が閾値ｄＲRよりも小さい、すなわち排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲNが目標空燃比ＲTに収束して安定していると判断した場合には、Ｓ５１のステップに移行して余剰許容誤差量ΔＥAを算出する。
【００８５】
なお、Ｓ４９のステップにて目標空燃比ＲTから現在の空燃比ＲNを減じた値の絶対値が閾値ＲR以上である、すなわち現在の空燃比ＲNが目標空燃比ＲTに収束していないと判断した場合には、Ｓ４１のステップに戻る。この場合、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUが維持されることに注意されたい。また、Ｓ５０のステップにて空燃比の変化率ｄＲNの絶対値が閾値ｄＲR以上である、すなわち排気通路２０ａを流れる排気の空燃比ＲNが目標空燃比ＲTに収束しておらず、不安定な状態であると判断した場合もＳ４１のステップに戻る。この場合も、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUが同様に維持される。
【００８６】
Ｓ５３のステップに続き、Ｓ５４のステップにて余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも大きいか否かを判定する。ここで、余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも大きい、すなわち単位添加量ＬUを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ５５のステップに移行する。そして、エアーフローメーター２２および空燃比センサー２６の測定誤差ＥVA，ＥRTの和が最大許容誤差ＥAよりも小さいか否かを判定する。ここで、測定誤差ＥVA，ＥRTの和が最大許容誤差ＥAよりも小さい、すなわち単位添加量ＬUを更新して減量させることができると判断した場合には、Ｓ５６のステップに移行する。そして、排気中のＨＣ量を算出し、Ｓ５７のステップにて空燃比センサー２６のリーンずれ量ΔＥSを算出し、Ｓ５８のステップにて触媒浄化率ωを算出する。また、Ｓ５５のステップにて測定誤差ＥVA，ＥRTの和が最大許容誤差ＥA以上である、すなわち単位添加量ＬUを更新して減量させることができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUを維持したままＳ４１のステップに戻る。
【００８７】
Ｓ５８のステップに続き、Ｓ５９のステップにて先のリーンずれ量ΔＥSがＨＣ浄化率ωに実燃料添加量ｇを積算した値よりも小さいか否かを判定する。ここで、リーンずれ量ΔＥSがＨＣ浄化率ωに実燃料添加量ｇを積算した値よりも小さいと判断した場合には、Ｓ４８のステップに移行する。逆に、リーンずれ量ΔＥSがＨＣ浄化率ωに実燃料添加量ｇを積算した値以上である、すなわち単位添加量ＬUを更新して減量させることができないと判断した場合には、現状の単位添加量ＬUおよび通電時間ｔUをそのまま維持してＳ４１のステップに戻る。
【００８８】
このように、本実施形態においても余剰許容誤差量ΔＥAが余剰ばらつき誤差量ΔＥDよりも多い場合、単位添加量ＬUがより少ない目標単位添加量ＬUTへと更新される。この結果、酸化触媒２３ｃの温度振幅が少なくなり、燃料の添加の無駄が少なくなって燃費を改善することができる。しかも、単位添加量ＬUを減量させても常に最大許容誤差に収めることができるため、所望の制御精度が確実に維持される。
【００８９】
なお、本発明はその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】
【００９０】
ｄＴO  排気温の変化率
ｄＴR  閾値
ｄＲN  空燃比の変化率
ｄＲR  閾値
ΔＥA  余剰許容誤差量
ΔＥD  余剰ばらつき誤差量
ΔＥS  空燃比センサーのリーンずれ量
ΔＬT  燃料添加弁の駆動周期毎に添加されるべき要求添加量
ΔＬTA  単位時間あたりの要求添加量
ΔＴC  単位時間あたりの排気浄化装置の昇温代
ＥA  単位添加量の最大許容誤差
ＥD  単位添加量の最大ばらつき誤差
ＥDT  目標単位添加量に対応した最大ばらつき誤差
ＥDU  単位添加量に対応した最大ばらつき誤差
ＥU  添加量誤差
ＥRT  空燃比センサーの測定誤差
ＥT  触媒温度センサーの検出誤差
ＥVA  エアーフローメーターの測定誤差
ｇ  実燃料添加量
ＬTA  活性要求添加量
ＬTR  再生要求添加量
ＬT  要求添加量
ＬU  単位添加量
ＬUC  基準単位添加量
ＬUS  単位添加量の初期値
ＬUT  目標単位添加量
ＲN  排気の空燃比
ＲT  目標空燃比
ＲR  閾値
ｔC  燃料添加弁の駆動周期
ｔ1〜ｔ5  時刻
ＴC  酸化触媒の温度
ＴO  触媒下流排気温
ＴT  目標活性温度
ＴR  閾値
ｖ  排気浄化装置におけるＨＣの反応速度
ＶA  吸気量
ω  排気浄化装置によるＨＣの浄化率
１０  エンジン
１０ａ  燃焼室
１１  燃料噴射弁
１２  シリンダーヘッド
１２ａ  吸気ポート
１２ｂ  排気ポート
１３ａ  吸気弁
１３ｂ  排気弁
１４  アクセルペダル
１５  ＥＣＵ
１５ａ  運転状態判定部
１５ｂ  燃料噴射設定部
１５ｃ  燃料噴射弁駆動部
１５ｄ  燃料添加要求判定部
１５ｅ  燃料添加量設定部
１５ｆ  燃料添加弁駆動部
１５ｇ  グロープラグ駆動部
１５ｈ  単位添加量更新部
１５ｉ  余剰誤差算出部
１５ｊ  収束判定部
１５１  更新可否判定部
１６  アクセル開度センサー
１７  シリンダーブロック
１７ａ  ピストン
１７ｂ  連接棒
１７ｃ  クランク軸
１８  クランク角センサー
１９  吸気管
１９ａ  吸気通路
１９ｂ  サージタンク
２０  排気管
２０ａ  排気通路
２１  過給機（排気タービン式過給機）
２１ａ  コンプレッサー
２１ｂ  排気タービン
２１ｃ  インタークーラー
２２  エアーフローメーター
２３  排気浄化装置
２３ａ  ＮＯX吸蔵触媒
２３ｂ  ＤＰＦ
２３ｃ  酸化触媒
２４  排気加熱装置
２４ａ  燃料添加弁
２４ｂ  グロープラグ
２５  第１排気温センサー
２６  空燃比センサー
２７  触媒温度センサー
２８  第２排気温センサー
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2013030887.tif 000016
【国際調査報告】
2013030887.tif 000017
2013030887.tif 000018