(57)【要約】【課題】エンジンから排出されるＰＭ（粒子状物質）を捕集するＧＰＦ（ＰＭフィルタ）の確実な再生とエミッションの悪化防止を両立できるようにする。【解決手段】エンジン１１の始動後に触媒早期暖機制御の実行条件が成立したとき（例えば冷間始動後）に、点火時期を遅角側に制御すると共に空燃比をリーン側に制御する触媒早期暖機制御を実行する。この触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）による排気温度の上昇と排気中の酸素の増加によってフィルタ捕集ＰＭ（ＧＰＦ２５に捕集されたＰＭ）を燃焼させる。そして、ＧＰＦ２５の前後差圧が所定値以下であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続する。これにより、触媒早期暖機制御中のエミッションを悪化させずにＧＰＦ２５を確実に再生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）の排出ガスを浄化する触媒（２４）と、該内燃機関（１１）から排出される粒子状物質（以下「ＰＭ」と表記する）を捕集するＰＭフィルタ（２５）と、前記内燃機関（１１）の始動後に点火時期を遅角側に制御すると共に空燃比をリーン側に制御する触媒早期暖機制御を実行する制御手段（３０）とを備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段（３０）は、前記触媒早期暖機制御によって前記ＰＭフィルタ（２５）に捕集されたＰＭ（以下「フィルタ捕集ＰＭ」という）を燃焼させて、前記フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、前記フィルタ捕集ＰＭが前記所定量以上燃焼したと判定するまで前記触媒早期暖機制御を継続することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段（３０）は、前記ＰＭフィルタ（２５）の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧に基づいて、前記フィルタ捕集ＰＭが前記所定量以上燃焼したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段（３０）は、前記ＰＭフィルタ（２５）の下流側で前記ＰＭを検出するＰＭセンサの出力に基づいて、前記フィルタ捕集ＰＭが前記所定量以上燃焼したか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段（３０）は、前記触媒早期暖機制御の継続時間が所定の判定時間以上であるか否かによって、前記フィルタ捕集ＰＭが前記所定量以上燃焼したか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段（３０）は、前記内燃機関（１１）の排気温度と空燃比と排気中の酸素濃度のうちの少なくとも一つに基づいて前記判定時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段（３０）は、前記フィルタ捕集ＰＭの燃焼量を推定し、該フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値に基づいて、前記フィルタ捕集ＰＭが前記所定量以上燃焼したか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段（３０）は、前記触媒早期暖機制御の継続時間と前記内燃機関（１１）の排気温度と空燃比と排気中の酸素濃度のうちの少なくとも一つに基づいて前記フィルタ捕集ＰＭの燃焼量を推定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御手段（３０）は、前記ＰＭフィルタ（２５）の上流側の排気温度と下流側の排気温度との温度差に基づいて、前記フィルタ捕集ＰＭが前記所定量以上燃焼したか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記ＰＭフィルタ（２５）は、前記内燃機関（１１）の排気通路（２３）のうち前記触媒早期暖機制御の実行中に前記フィルタ捕集ＰＭが燃焼可能な温度環境となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段（３０）は、前記触媒早期暖機制御の実行中に前記フィルタ捕集ＰＭが燃焼可能な排気温度になるように前記点火時期の遅角量を設定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）から排出される粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＰＭフィルタを備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンのみでなく筒内噴射式のガソリンエンジンから排出されるＰＭも問題視され、ＰＭの規制強化が進められている。特に厳しい規制強化が進められている地域では、ＰＭの排出重量のみでなくＰＭの排出粒子数も規制対象となっている。このような規制強化に対して、ガソリンエンジンもディーゼルエンジンと同様に、エンジンから排出されるＰＭを捕集するＰＭフィルタを搭載することが検討されている。
【０００３】
このようなＰＭフィルタを搭載したシステムでは、ＰＭフィルタのＰＭ堆積量（ＰＭフィルタに堆積したＰＭの量）が多くなり過ぎると、ＰＭフィルタが目詰まりした状態となって排気の圧力損失が大きくなり過ぎて、エンジンの出力低下や燃費悪化を招く可能性がある。また、ＰＭフィルタのＰＭ堆積量の過多の状態で高温環境になってＰＭが燃焼すると、過大な熱が発生して、ＰＭフィルタの溶損を招く可能性がある。このため、ＰＭフィルタに堆積したＰＭを燃焼させて除去する再生制御を定期的に実施して、ＰＭフィルタを再生させる（ＰＭフィルタのＰＭ堆積量を減少させる）ことが必要である。
【０００４】
そこで、ＰＭフィルタを再生させる技術として、例えば、特許文献１（特開２００７−１６２５６８号公報）に記載されたものがある。このものは、ディーゼルエンジンにおいて、エンジンの膨張行程で燃料を噴射するポスト噴射を行うことで、触媒に未燃ＨＣを供給し、この未燃ＨＣの触媒反応によって発生した熱を利用して、ＰＭフィルタに堆積したＰＭを燃焼させて除去するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６２５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ディーゼルエンジンの場合は、燃焼空燃比がリーンであり、排気中に十分な酸素が含まれるため、ポスト噴射によって触媒に供給した未燃ＨＣを触媒で酸素と反応させて十分な熱（ＰＭを燃焼させるのに必要な熱）を発生させることが可能である。
【０００７】
しかし、ストイキ燃焼のガソリンエンジンの場合は、排気中に酸素がほとんど含まれないため、ポスト噴射によって触媒に未燃ＨＣを供給しても、未燃ＨＣを触媒であまり反応させることができない。このため、十分な熱（ＰＭを燃焼させるのに必要な熱）を発生させることが困難であり、ＰＭフィルタの再生が困難である。更に、触媒で反応できなかった未燃ＨＣが大気に排出されてエミッションの悪化を招く可能性がある。
【０００８】
また、ポスト噴射によって触媒に供給した未燃ＨＣを触媒で酸素と反応させるためにリーン燃焼を実施しても、燃焼限界の制約から排気中に含まれる酸素を十分に増加させることができず、十分な熱（ＰＭを燃焼させるのに必要な熱）を発生させることができない場合がある。一方、排気中に含まれる酸素を十分に増加させることができた場合でも、三元触媒を搭載したシステムでは、ポスト噴射量（未燃ＨＣの供給量）が不足して酸素が残存すると、触媒でのＮＯｘの浄化が困難になり、逆に、ポスト噴射量（未燃ＨＣの供給量）が多過ぎると、触媒で未燃ＨＣが浄化され難くなり、いずれもエミッションの悪化を招く可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ＰＭフィルタの確実な再生とエミッションの悪化防止を両立することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（１１）の排出ガスを浄化する触媒（２４）と、該内燃機関（１１）から排出される粒子状物質（以下「ＰＭ」と表記する）を捕集するＰＭフィルタ（２５）と、内燃機関（１１）の始動後に点火時期を遅角側に制御すると共に空燃比をリーン側に制御する触媒早期暖機制御を実行する制御手段（３０）とを備えた内燃機関の制御装置において、制御手段（３０）は、触媒早期暖機制御によってＰＭフィルタ（２５）に捕集されたＰＭ（以下「フィルタ捕集ＰＭ」という）を燃焼させて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続するようにしたものである。
【００１１】
内燃機関の始動後（例えば冷間始動後）に触媒が活性温度に暖機されるまでは触媒の排出ガス浄化率が低いため、内燃機関の始動後に触媒早期暖機制御を実行して触媒を短時間で暖機するようにしている。この触媒早期暖機制御では、例えば、点火時期を遅角側に制御する点火遅角制御を実行して排気温度を上昇させる。更に、空燃比をリーン側に制御する空燃比リーン制御を実行して排気中に含まれる酸素を増加させることで、排気管内での未燃ＨＣの燃焼を促進して熱を発生させると共に、触媒での未燃ＨＣの浄化反応を促進して熱を発生させて、触媒の暖機を促進するようにしている。
【００１２】
この触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）による排気温度の上昇と排気中の酸素の増加によって、ＰＭフィルタに捕集されたＰＭ（ＰＭフィルタに堆積したＰＭ）を燃焼させることも可能である。
【００１３】
この点に着目して、本発明は、触媒早期暖機制御によってフィルタ捕集ＰＭ（ＰＭフィルタに捕集されたＰＭ）を燃焼させて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（つまりＰＭフィルタのＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）と判定するまで触媒早期暖機制御を継続するようにしている。
【００１４】
このようにすれば、内燃機関の始動後に実行される触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）による排気温度の上昇と排気中の酸素の増加を利用して、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去することができる。しかも、触媒早期暖機制御によって触媒の暖機が先に完了しても、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続してフィルタ捕集ＰＭの燃焼除去を継続することができるため、確実にＰＭフィルタを再生させる（ＰＭフィルタのＰＭ堆積量を減少させる）ことができる。また、内燃機関の始動後に実行される触媒早期暖機制御を利用するだけであり、触媒早期暖機制御とは別にＰＭフィルタの再生制御を行うわけではないため、触媒早期暖機制御中のエミッションをそれ以上悪化させずにＰＭフィルタを再生させることができ、エミッションの悪化を防止することができる。
【００１５】
更に、内燃機関の始動後に触媒早期暖機制御が実行される毎（例えば冷間始動毎）にＰＭフィルタを再生することができ、内燃機関の運転開始当初からＰＭフィルタのＰＭ堆積量を少なくして、内燃機関の出力低下や燃費悪化を抑制することができる。また、内燃機関の運転中にＰＭフィルタの再生制御が突然実行されて運転者に違和感を感じさせてしまうといった事態も回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は実施例１の触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は実施例２の触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は実施例３の触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は実施例４の触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は実施例５の触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れ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】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
筒内噴射式の内燃機関であるエンジン１１は、燃料としてガソリンを筒内に直接噴射する筒内噴射式のガソリンエンジンである。このエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１９】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、エンジン１１の各気筒には、それぞれ筒内に燃料（ガソリン）を直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。
【００２０】
一方、エンジン１１の排気管２３（排気通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられ、この触媒２４の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ３１，３２（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。更に、エンジン１１の排気管２３のうちの触媒２４の下流側には、エンジン１１から排出されるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を捕集するＰＭフィルタとしてＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter ）２５が設けられている。このＧＰＦ２５は、エンジン１１の排気管２３のうち後述する触媒早期暖機制御の実行中にフィルタ捕集ＰＭ（ＧＰＦ２５に捕集されたＰＭ）が燃焼可能な温度環境となる位置（例えば触媒２４の下流近傍）に配置されている。このＧＰＦ２５の上流側と下流側に、それぞれ排気圧を検出する圧力センサ３３，３４が設けられている。
【００２１】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２２】
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００２３】
また、ＥＣＵ３０は、後述する図２の触媒早期暖機制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の始動後に所定の触媒早期暖機制御の実行条件が成立したとき（例えば冷間始動後）に、触媒早期暖機制御を実行する。この触媒早期暖機制御では、点火時期を遅角側に制御する点火遅角制御を実行して排気温度を上昇させる。更に、空燃比をリーン側に制御する空燃比リーン制御を実行して排気中に含まれる酸素を増加させることで、排気管２３内での未燃ＨＣの燃焼を促進して熱を発生させると共に、触媒２４での未燃ＨＣの浄化反応を促進して熱を発生させて、触媒２４の暖機を促進する。
【００２４】
この触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）による排気温度の上昇と排気中の酸素の増加によって、ＧＰＦ２５に捕集されたＰＭ（ＧＰＦ２５に堆積したＰＭ）を燃焼させることも可能である。
【００２５】
この点に着目して、ＥＣＵ３０は、後述する図２の触媒早期暖機制御ルーチンを実行することで、触媒早期暖機制御によってフィルタ捕集ＰＭ（ＧＰＦ２５に捕集されたＰＭ）を燃焼させて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続する。これにより、エンジン１１の始動後に実行される触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）による排気温度の上昇と排気中の酸素の増加を利用して、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去する。
【００２６】
その際、本実施例１では、ＧＰＦ２５の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧に基づいて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定する。フィルタ捕集ＰＭの燃焼量が増加して、ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が減少すると、ＧＰＦ２５の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧が小さくなる。従って、ＧＰＦ２５の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧が所定値以下であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定することができる。
【００２７】
以下、本実施例１でＥＣＵ３０が実行する図２の触媒早期暖機制御ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示す触媒早期暖機制御ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。
【００２８】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン１１の始動後であるか否かを判定する。このステップ１０１で、エンジン１１の始動後ではない（エンジン１１の始動完了前である）と判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
【００２９】
その後、上記ステップ１０１で、エンジン１１の始動後であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、触媒早期暖機制御の実行条件が成立しているか否かを、例えば、エンジン１１の冷却水温や吸気温が所定温度以下（つまり冷間始動後）であるか否かを判定する。
【００３０】
このステップ１０２で、触媒早期暖機制御の実行条件が不成立であると判定された場合には、ステップ１０３以降の触媒早期暖機制御に関する処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
【００３１】
一方、上記ステップ１０２で、触媒早期暖機制御の実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０３に進み、触媒早期暖機制御を実行する。この触媒早期暖機制御では、点火時期を遅角側に制御する点火遅角制御を実行して排気温度を上昇させる。更に、空燃比をリーン側に制御する空燃比リーン制御を実行して排気中に含まれる酸素を増加させることで、排気管２３内での未燃ＨＣの燃焼を促進して熱を発生させると共に、触媒２４での未燃ＨＣの浄化反応を促進して熱を発生させて、触媒２４の暖機を促進する。
【００３２】
この触媒早期暖機制御の実行中は、フィルタ捕集ＰＭ（ＧＰＦ２５に捕集されたＰＭ）が燃焼可能な排気温度になるように点火時期の遅角量を設定する（例えばフィルタ捕集ＰＭを燃焼させない場合よりも遅角量を大きくする）。これにより、触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）による排気温度の上昇と排気中の酸素の増加によって、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去する。
【００３３】
この後、ステップ１０４に進み、ＧＰＦ２５の上流側の排気圧（ＧＰＦ２５の上流側の圧力センサ３３で検出した排気圧）を読み込むと共に、ＧＰＦ２５の下流側の排気圧（ＧＰＦ２５の下流側の圧力センサ３４で検出した排気圧）を読み込む。尚、ＧＰＦ２５の下流側の排気圧がほぼ大気圧となるシステムの場合には、ＧＰＦ２５の下流側の圧力センサ３４を省略して、大気圧センサ（図示せず）で検出した大気圧をＧＰＦ２５の下流側の排気圧として読み込むようにしても良い。
【００３４】
この後、ステップ１０５に進み、ＧＰＦ２５の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧をＧＰＦ２５の前後差圧として算出し、このＧＰＦ２５の前後差圧が所定値以下であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定する。
【００３５】
このステップ１０５で、ＧＰＦ２５の前後差圧が所定値よりも大きいと判定された場合には、まだフィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼していないと判断して、上記ステップ１０３に戻り、触媒早期暖機制御を継続して、フィルタ捕集ＰＭの燃焼除去を継続する。
【００３６】
その後、上記ステップ１０５で、ＧＰＦ２５の前後差圧が所定値以下であると判定された場合には、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判断して、ステップ１０６に進み、触媒２４の暖機が完了しているか否かを判定する。この場合、例えば、触媒早期暖機制御の継続時間が所定時間以上であるか否か、触媒２４の温度（検出値又は推定値）が所定温度（例えば触媒２４の活性温度）以上であるか否か等によって判定する。
【００３７】
このステップ１０６で、触媒２４の暖機が完了していると判定されれば、ステップ１０７に進み、触媒早期暖機制御を終了する。尚、上記ステップ１０６で、まだ触媒２４の暖機が完了していないと判定された場合には、上記ステップ１０３に戻り、触媒早期暖機制御を継続する。
【００３８】
以上説明した本実施例１では、エンジン１１の始動後に触媒早期暖機制御の実行条件が成立したとき（例えば冷間始動後）に、触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）を実行する。この触媒早期暖機制御によってフィルタ捕集ＰＭ（ＧＰＦ２５に捕集されたＰＭ）を燃焼させて、ＧＰＦ２５の前後差圧が所定値以下であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続するようにしている。
【００３９】
このようにすれば、エンジン１１の始動後に実行される触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）による排気温度の上昇と排気中の酸素の増加を利用して、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去することができる。しかも、触媒早期暖機制御によって触媒２４の暖機が先に完了しても、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続してフィルタ捕集ＰＭの燃焼除去を継続することができるため、確実にＧＰＦ２５を再生させる（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量を減少させる）ことができる。また、エンジン１１の始動後に実行される触媒早期暖機制御を利用するだけであり、触媒早期暖機制御とは別にＧＰＦ２５の再生制御を行うわけではないため、触媒早期暖機制御中のエミッションをそれ以上悪化させずにＧＰＦ２５を再生させることができ、エミッションの悪化を防止することができる。
【００４０】
更に、エンジン１１の始動後に触媒早期暖機制御が実行される毎（例えば冷間始動毎）にＧＰＦ２５を再生することができ、エンジン１１の運転開始当初からＧＰＦ２５のＰＭ堆積量を少なくして、エンジン１１の出力低下や燃費悪化を抑制することができる。また、エンジン１１の運転中にＧＰＦ２５の再生制御が突然実行されて運転者に違和感を感じさせてしまうといった事態も回避することができる。
【００４１】
また、本実施例１では、エンジン１１の排気管２３のうち触媒早期暖機制御の実行中にフィルタ捕集ＰＭが燃焼可能な温度環境となる位置（例えば触媒２４の下流近傍）にＧＰＦ２５を配置すると共に、触媒早期暖機制御の実行中にフィルタ捕集ＰＭが燃焼可能な排気温度になるように点火時期の遅角量を設定するようにしている。これにより、触媒早期暖機制御によってフィルタ捕集ＰＭを確実に燃焼させて除去することができる。
【実施例２】
【００４２】
次に、図３を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００４３】
本実施例２では、ＧＰＦ２５の下流側に、ＧＰＦ２５を通過するＰＭを検出するＰＭセンサ（図示せず）が設けられている。このＰＭセンサは、その検出部に付着したＰＭ量（例えばＰＭの重量や粒子数）に応じて電極間の抵抗値が変化して出力信号が変化するようになっている。
【００４４】
また、本実施例２では、ＥＣＵ３０により後述する図３の触媒早期暖機制御ルーチンを実行することで、ＧＰＦ２５の下流側でＰＭを検出するＰＭセンサの出力に基づいて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定する。フィルタ捕集ＰＭの燃焼量が増加して、ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量がある程度以下に減少すると、ＧＰＦ２５のＰＭ捕集率が低下して、ＧＰＦ２５を通過するＰＭ量が増加する。従って、ＰＭセンサの出力（又はＰＭセンサの出力に基づいて推定したＰＭ付着量）が所定値以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定することができる。
【００４５】
図３の触媒早期暖機制御ルーチンでは、まず、ステップ２０１で、エンジン１１の始動後であるか否かを判定し、エンジン１１の始動後であると判定されれば、ステップ２０２に進み、触媒早期暖機制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。
【００４６】
このステップ２０２で、触媒早期暖機制御の実行条件が成立していると判定されれば、ステップ２０３に進み、触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）を実行して、触媒２４の暖機を促進すると共に、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去する。
【００４７】
この後、ステップ２０４に進み、ＰＭセンサの出力を読み込む。更に、ＰＭセンサの出力に基づいてＰＭセンサのＰＭ付着量（ＰＭセンサの検出部に付着したＰＭ量）を算出（推定）するようにしても良い。
【００４８】
この後、ステップ２０５に進み、ＰＭセンサの出力（又はＰＭセンサの出力に基づいて推定したＰＭ付着量）が所定値以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定する。
【００４９】
このステップ２０５で、ＰＭセンサの出力（又はＰＭセンサの出力に基づいて推定したＰＭ付着量）が所定値よりも小さいと判定された場合には、まだフィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼していないと判断して、上記ステップ２０３に戻り、触媒早期暖機制御を継続して、フィルタ捕集ＰＭの燃焼除去を継続する。
【００５０】
その後、上記ステップ２０５で、ＰＭセンサの出力（又はＰＭセンサの出力に基づいて推定したＰＭ付着量）が所定値以上であると判定された場合には、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判断して、ステップ２０６に進み、触媒２４の暖機が完了しているか否かを判定する。このステップ２０６で、触媒２４の暖機が完了していると判定されれば、ステップ２０７に進み、触媒早期暖機制御を終了する。
【００５１】
以上説明した本実施例２では、ＰＭセンサの出力（又はＰＭセンサの出力に基づいて推定したＰＭ付着量）が所定値以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続するようにしている。このようにしても、前記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５２】
次に、図４を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００５３】
本実施例３では、ＥＣＵ３０により後述する図４の触媒早期暖機制御ルーチンを実行することで、触媒早期暖機制御の継続時間が所定の判定時間以上であるか否かによって、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定する。触媒早期暖機制御の継続時間が長くなるほど、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量が増加して、ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が減少する。従って、触媒早期暖機制御の継続時間が判定時間以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定することができる。
【００５４】
図４の触媒早期暖機制御ルーチンでは、まず、ステップ３０１で、エンジン１１の始動後であるか否かを判定し、エンジン１１の始動後であると判定されれば、ステップ３０２に進み、触媒早期暖機制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。
【００５５】
このステップ３０２で、触媒早期暖機制御の実行条件が成立していると判定されれば、ステップ３０３に進み、触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）を実行して、触媒２４の暖機を促進すると共に、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去する。
【００５６】
この後、ステップ３０４に進み、エンジン１１の排気温度と空燃比と排気中の酸素濃度のうちの少なくとも一つ（つまり一つ又は二つ以上）に基づいて判定時間をマップ又は数式等により算出して設定する。この判定時間は、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼するのに必要な触媒早期暖機制御の継続時間又はそれよりも少し長い時間に設定される。
【００５７】
排気温度や空燃比や排気中の酸素濃度によって、触媒早期暖機制御によるフィルタ捕集ＰＭの燃焼度合が変化して、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼するのに必要な触媒早期暖機制御の継続時間が変化する。従って、排気温度や空燃比や排気中の酸素濃度に基づいて判定時間を設定することで、排気温度や空燃比や排気中の酸素濃度に応じて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼するのに必要な触媒早期暖機制御の継続時間が変化するのに対応して、判定時間を変化させて、判定時間を適正値（フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼するのに必要な触媒早期暖機制御の継続時間又はそれよりも少し長い時間）に設定することができる。
【００５８】
この後、ステップ３０５に進み、触媒早期暖機制御の継続時間が判定時間以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定する。
【００５９】
このステップ３０５で、触媒早期暖機制御の継続時間が判定時間よりも短いと判定された場合には、まだフィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼していないと判断して、上記ステップ３０３に戻り、触媒早期暖機制御を継続して、フィルタ捕集ＰＭの燃焼除去を継続する。
【００６０】
その後、上記ステップ３０５で、触媒早期暖機制御の継続時間が判定時間以上であると判定された場合には、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判断して、ステップ３０６に進み、触媒２４の暖機が完了しているか否かを判定する。このステップ３０６で、触媒２４の暖機が完了していると判定されれば、ステップ３０７に進み、触媒早期暖機制御を終了する。
【００６１】
以上説明した本実施例３では、触媒早期暖機制御の継続時間が判定時間以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続するようにしている。このようにしても、前記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００６２】
尚、上記実施例３では、排気温度や空燃比や排気中の酸素濃度に基づいて判定時間を設定するようにしたが、これに限定されず、判定時間を予め設定した固定値（例えばフィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼するのに必要な触媒早期暖機制御の継続時間の最大値）としても良い。このようにすれば、ＥＣＵ３０の演算負荷を軽減することができる。
【実施例４】
【００６３】
次に、図５を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００６４】
本実施例４では、ＥＣＵ３０により後述する図５の触媒早期暖機制御ルーチンを実行することで、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量を推定し、該フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値に基づいて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定する。つまり、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値が所定値以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定することができる。
【００６５】
図５の触媒早期暖機制御ルーチンでは、まず、ステップ４０１で、エンジン１１の始動後であるか否かを判定し、エンジン１１の始動後であると判定されれば、ステップ４０２に進み、触媒早期暖機制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。
【００６６】
このステップ４０２で、触媒早期暖機制御の実行条件が成立していると判定されれば、ステップ４０３に進み、触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）を実行して、触媒２４の暖機を促進すると共に、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去する。
【００６７】
この後、ステップ４０４に進み、触媒早期暖機制御の継続時間とエンジン１１の排気温度と空燃比と排気中の酸素濃度のうちの少なくとも一つ（つまり一つ又は二つ以上）に基づいてフィルタ捕集ＰＭの燃焼量をマップ又は数式等により算出（推定）する。
【００６８】
触媒早期暖機制御の継続時間や排気温度や空燃比や排気中の酸素濃度によって、触媒早期暖機制御によるフィルタ捕集ＰＭの燃焼量が変化するため、触媒早期暖機制御の継続時間や排気温度や空燃比や排気中の酸素濃度に基づいてフィルタ捕集ＰＭの燃焼量を推定することで、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量を精度良く推定することができる。
【００６９】
この後、ステップ４０５に進み、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値が所定値以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定する。
【００７０】
このステップ４０５で、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値が所定値よりも小さいと判定された場合には、まだフィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼していないと判断して、上記ステップ４０３に戻り、触媒早期暖機制御を継続して、フィルタ捕集ＰＭの燃焼除去を継続する。
【００７１】
その後、上記ステップ４０５で、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値が所定値以上であると判定された場合には、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判断して、ステップ４０６に進み、触媒２４の暖機が完了しているか否かを判定する。このステップ４０６で、触媒２４の暖機が完了していると判定されれば、ステップ４０７に進み、触媒早期暖機制御を終了する。
【００７２】
以上説明した本実施例４では、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値が所定値以上であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続するようにしている。このようにしても、前記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００７３】
次に、図６を用いて本発明の実施例５を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
本実施例５では、ＧＰＦ２５の上流側と下流側に、それぞれ排気温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。
【００７４】
また、本実施例５では、ＥＣＵ３０により後述する図６の触媒早期暖機制御ルーチンを実行することで、ＧＰＦ２５の上流側の排気温度と下流側の排気温度との温度差に基づいて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定する。フィルタ捕集ＰＭの燃焼量が増加して、ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量がある程度以下に減少すると、ＧＰＦ２５でのＰＭの燃焼による熱の発生量が減少して、ＧＰＦ２５の上流側の排気温度と下流側の排気温度との温度差（絶対値）が小さくなる。従って、ＧＰＦ２５の上流側の排気温度と下流側の排気温度との温度差が所定値以下であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定することができる。
【００７５】
図６の触媒早期暖機制御ルーチンでは、まず、ステップ５０１で、エンジン１１の始動後であるか否かを判定し、エンジン１１の始動後であると判定されれば、ステップ５０２に進み、触媒早期暖機制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。
【００７６】
このステップ５０２で、触媒早期暖機制御の実行条件が成立していると判定されれば、ステップ５０３に進み、触媒早期暖機制御（点火遅角制御及び空燃比リーン制御）を実行して、触媒２４の暖機を促進すると共に、フィルタ捕集ＰＭを燃焼させて除去する。
【００７７】
この後、ステップ５０４に進み、ＧＰＦ２５の上流側の排気温度（ＧＰＦ２５の上流側の温度センサで検出した排気温度）を読み込むと共に、ＧＰＦ２５の下流側の排気温度（ＧＰＦ２５の下流側の温度センサで検出した排気温度）を読み込む。尚、エンジン１１の運転状態や触媒２４の温度（検出値又は推定値）等に基づいてＧＰＦ２５の上流側の排気温度を推定するようにしても良い。
【００７８】
この後、ステップ５０５に進み、ＧＰＦ２５の上流側の排気温度と下流側の排気温度との温度差（絶対値）をＧＰＦ２５の前後の温度差として算出し、このＧＰＦ２５の前後の温度差が所定値以下であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼した（ＧＰＦ２５のＰＭ堆積量が所定値以下に減少した）か否かを判定する。
【００７９】
このステップ５０５で、ＧＰＦ２５の前後の温度差が所定値よりも大きいと判定された場合には、まだフィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼していないと判断して、上記ステップ５０３に戻り、触媒早期暖機制御を継続して、フィルタ捕集ＰＭの燃焼除去を継続する。
【００８０】
その後、上記ステップ５０５で、ＧＰＦ２５の前後の温度差が所定値以下であると判定された場合には、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判断して、ステップ５０６に進み、触媒２４の暖機が完了しているか否かを判定する。このステップ５０６で、触媒２４の暖機が完了していると判定されれば、ステップ５０７に進み、触媒早期暖機制御を終了する。
【００８１】
以上説明した本実施例５では、ＧＰＦ２５の前後の温度差が所定値以下であるか否かを判定することで、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定し、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したと判定するまで触媒早期暖機制御を継続するようにしている。このようにしても、前記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００８２】
尚、上記各実施例１〜５を適宜組み合わせて、ＧＰＦ２５の前後差圧と、ＰＭセンサの出力と、触媒早期暖機制御の継続時間と、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値と、ＧＰＦ２５の前後の温度差のうちの二つ以上の判定パラメータに基づいて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定するようにしても良い。
【００８３】
また、上記各実施例１〜５で用いた判定パラメータ（ＧＰＦ２５の前後差圧、ＰＭセンサの出力、触媒早期暖機制御の継続時間、フィルタ捕集ＰＭの燃焼量の推定値、ＧＰＦ２５の前後の温度差）に限定されず、これ以外の判定パラメータ（フィルタ捕集ＰＭの燃焼量と相関関係を有するパラメータ）に基づいて、フィルタ捕集ＰＭが所定量以上燃焼したか否かを判定するようにしても良い。
【００８４】
また、上記各実施例１〜５では、筒内噴射式ガソリンエンジンに本発明を適用したが、これ限定されず、エンジンの排出ガスを浄化する触媒とエンジンから排出されるＰＭを捕集するＰＭフィルタとを備えたシステムであれば、ディーゼルエンジンや吸気ポート噴射式ガソリンエンジンであっても、本発明を適用して実施できる。
【符号の説明】
【００８５】
１１…エンジン（内燃機関）、２３…排気管（排気通路）、２４…触媒、２５…ＧＰＦ（ＰＭフィルタ）、３０…ＥＣＵ（制御手段）
【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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