(57)【要約】【課題】火花点火式の内燃機関において、フィルタに捕集されたＰＭを好適に酸化除去し、フィルタでのＰＭ詰まりを回避する。【解決手段】火花点火式の内燃機関の排気浄化装置において、所定のフィルタ再生時であっても、フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、触媒の温度が、内燃機関から送り込まれる燃料を酸化可能な第一所定温度以上である場合には、燃料供給を継続しつつ、少なくとも一部の気筒において火花点火を停止させ、所定のフィルタ再生時であっても、フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、触媒の温度が、第一所定温度より低い第二所定温度から該第一所定温度までの温度範囲に属する場合には、少なくとも一部の気筒において燃料供給を継続しつつ、該一部の気筒での火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期まで移行させる。【選択図】図３
2015031166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式の内燃機関の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒と、
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、
前記フィルタに捕集されている粒子状物質の量が所定量以上であって、且つ、減速時において前記内燃機関の燃料カットを実施する条件が成立した、所定のフィルタ再生時において、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去する制御装置と、
を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記制御装置は、
前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記内燃機関から送り込まれる燃料を酸化可能な第一所定温度以上である場合には、該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、少なくとも一部の気筒において火花点火を停止させる第一制御部と、
前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記第一所定温度より低い第二所定温度から該第一所定温度までの温度範囲に属する場合には、少なくとも一部の気筒において該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、該一部の気筒での火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期まで移行させる第二制御部と、
を有する、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（以下、ＰＭ堆積量ともいう。）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。
【０００３】
ところで、火花点火式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ため、フィルタ内の酸素濃度が低い。そして、フィルタに酸素が供給されるのは、リーン空燃比で運転している場合や、減速などで燃料カットが行われた場合などに限られる。しかし、ＰＭ堆積量が比較的多いときであってフィルタの温度が比較的高い場合に燃料カットが実施されると、フィルタに捕集されているＰＭが一斉に酸化され、このときの反応熱により、フィルタが過熱することがある。
【０００４】
これに対して、ＰＭ堆積量が比較的多く、且つ、フィルタの温度が比較的高い場合には、燃料カットを禁止することでフィルタの過熱を抑制することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０７４４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来では、フィルタ再生が行われる条件をフィルタの温度が比較的低い場合に限定することで、フィルタの過熱による破損等の抑制が図られている。しかし、フィルタの温度がフィルタ再生を十分に行い得ない程度に低い場合には、燃料カットを行ってもフィルタに捕集されたＰＭが酸化除去されないため、この状態が継続するとＰＭ堆積量が増加し、フィルタに詰まりが発生するおそれがある。また、一般には、フィルタの上流側には酸化能を有する触媒が配置される場合があり、この酸化能により排気中の未燃燃料を酸化させて排気昇温を図ることで、フィルタの温度が比較的に低い場合においてもフィルタ再生を可能とすることができる。
【０００７】
しかし、上記触媒の酸化能は、その触媒温度に大きく依存するため、触媒温度が比較的低い場合には、排気中の未燃燃料を十分に酸化することが困難となる。この場合、未燃燃料が無駄に消費されるだけではなく、外部に未燃燃料が放出されることが懸念される。
【０００８】
そこで、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、火花点火式の内燃機関において、フィルタに捕集されたＰＭを好適に酸化除去し、フィルタでのＰＭ詰まりを回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明は、火花点火式の内燃機関の排気通路に設けられ酸
化機能を有する触媒と、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、前記フィルタに捕集されている粒子状物質の量が所定量以上であって、且つ、減速時において前記内燃機関の燃料カットを実施する条件が成立した、所定のフィルタ再生時において、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去する制御装置と、を備える内燃機関の排気浄化装置である。そして、前記制御装置は、前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記内燃機関から送り込まれる燃料を酸化可能な第一所定温度以上である場合には、該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、少なくとも一部の気筒において火花点火を停止させる第一制御部と、前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記第一所定温度より低い第二所定温度から該第一所定温度までの温度範囲に属する場合には、少なくとも一部の気筒において該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、該一部の気筒での火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期まで移行させる第二制御部と、を有する。
【００１０】
上記内燃機関の排気浄化装置では、フィルタに所定量以上の粒子状物質が捕集され、且つ、燃料カットを実施する条件が成立した所定のフィルタ再生時において、制御装置によるフィルタ再生処理が行われる。すなわち、所定のフィルタ再生時は、燃料カットを行いフィルタに多量の酸素を送り込むことで、そこに捕集されている所定量以上の粒子状物質の酸化除去が実行される。そこで、当該所定量は、フィルタの再生が必要となるＰＭ量またはフィルタの再生が要求されるＰＭ量と定義することができる。また、別法として、当該所定量は、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得るＰＭ量または内燃機関に悪影響を与えるＰＭ量としてもよい。
【００１１】
ここで、一般にフィルタの再生処理は、捕集された粒子状物質を酸化除去するために、フィルタの温度が過昇温を招かない程度に高温の所定温度以上であることが必要とされる。そこで、上記所定温度はＰＭを除去可能な温度であるが、この所定温度は、ＰＭが酸化される温度またはＰＭの酸化速度が許容範囲となる温度と定義してもよい。また、当該所定温度は、ＰＭを除去可能な温度、ＰＭが酸化される温度またはＰＭの酸化速度が許容範囲となる温度に対して、ある程度の余裕を持たせた値にしてもよい。
【００１２】
ここで、フィルタの温度がＰＭを除去可能な所定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を実現することが難しい。したがって、ＰＭ堆積量が所定量以上であり、且つ、フィルタの温度がＰＭを除去可能な所定温度よりも低い場合には、フィルタの再生が必要であるにもかかわらず、フィルタの温度がフィルタの再生に必要となる条件を満たしていないといえる。このような場合、制御装置は、酸化能を有する触媒に未燃燃料を送り込み触媒での酸化反応により、フィルタに流れ込む排気温度を上昇させることが可能であるが、触媒の酸化能はその触媒温度に大きく依存するため、触媒温度を考慮した排気温度の昇温が望まれる。
【００１３】
より具体的には、所定のフィルタ再生時であっても、フィルタの温度が所定温度より低く且つ触媒温度が第一所定温度以上、すなわち、内燃機関から供給される未燃燃料が酸化可能な程度に触媒が活性している温度以上であるときは、第一制御部により、内燃機関の気筒への燃料供給を継続しつつ、少なくとも一部の気筒では火花点火が停止される。これにより、火花点火を停止させた気筒から未燃燃料及び酸素が触媒へ供給されることになるため、未燃燃料と酸素とが触媒の酸化能により反応することで熱が発生し、触媒よりも下流のフィルタの温度を所定温度まで上昇させることができ、以て、捕集された粒子状物質の酸化除去を促進することができる。
【００１４】
また、所定のフィルタ再生時であっても、フィルタの温度が所定温度より低く且つ、触
媒温度が上記第一制御部による制御が行われる温度よりも低い場合、すなわち、第二所定温度から第一所定温度までの温度範囲に属する場合は、触媒が十分に活性しておらずその酸化能を十分に発揮できない状態にある。そこで、このような場合には、第二制御部により、少なくとも一部の気筒で内燃機関の気筒への燃料供給を継続しつつ、その一部の気筒では火花点火時期が排気行程の下死点近傍時期まで移行される。これにより、燃焼の結果比較的高温であって、且つ温度上昇に伴い酸化されやすい状態となった未燃燃料を比較的多く含む排気を触媒に送り込むことができる。そのため、触媒温度を速やかに上昇させ、以てフィルタ温度を上昇させることができる。また、火花点火時期を排気弁が開弁する排気行程の下死点近傍時期とすることで、燃焼に伴う内燃機関の出力への影響を抑制することができる。したがって、第二制御部の処理によりフィルタの再生処理を行う機会を確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、火花点火式の内燃機関において、フィルタに捕集されたＰＭを好適に酸化除去し、フィルタでのＰＭ詰まりを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の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】図１に示す内燃機関において実行される燃料カットに関し、フィルタの温度と、ＰＭ堆積量と、燃料カットを行う領域と、の関係を示した図である。
【図３】図１に示す内燃機関に搭載される触媒温度と、燃料噴射および点火形態の相関を示すとともに、その触媒温度に対するフィルタへの流入酸素濃度の推移および燃料の噴射総量の推移を示す図である。
【図４】図１に示す内燃機関で実施されるフィルタ再生制御のフローを示したフローチャートである。
【図５】図４に示すフィルタ再生制御において、触媒温度が第二活性温度から過熱保護温度の範囲に属する場合の、内燃機関における燃料噴射のパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。また、内燃機関１は、複数の気筒、例えば４つの気筒を有し、各気筒を区別して表わす場合には、＃１〜＃４を参照番号として使用する。
【００１９】
ここで、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と、フィルタ４とが備えられている。触媒３は、酸化機能を有し、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。フィルタ４は、排気中のＰＭを捕集する。そして、本実施例においては触媒３が、本発明における酸化機能を有する触媒に相当する。
【００２０】
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ま
たは第二温度センサ１２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の温度を推定してもよい。また、触媒３よりも上流の排気通路２には、排気の空燃比を検出する第一空燃比センサ１３が設けられている。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第二空燃比センサ１４が設けられている。なお、第一空燃比センサ１３及び第二空燃比センサ１４は、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとしてもよい。
【００２１】
更に、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１５が取り付けられている。そして、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。
【００２２】
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。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。
【００２３】
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。例えば、内燃機関１において負荷に応じた通常の出力制御が行われる場合、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の気筒内の空燃比が通常は理論空燃比またはその近傍となるように燃料噴射弁７からの燃料噴射量を制御する。また、内燃機関１の減速時（内燃機関１が搭載される車両の減速時としてもよい。）には、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁７からの燃料供給の停止、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。
【００２４】
このように構成される内燃機関１において、その運転に伴って排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）がフィルタ４に捕集され、そこに堆積していく。このように堆積したＰＭ量が増加すると排気通路２での排気圧力が上昇し、内燃機関１の運転に好ましくない影響を及ぼす可能性がある。そこで、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。）を推定し、そのＰＭ堆積量が所定量以上となったときに、その堆積しているＰＭの酸化除去が図られる。具体的には、フィルタ４の温度が、ＰＭが酸化する温度以上となっているときに、燃料カットを行いフィルタ４に多くの酸素を供給することで、堆積ＰＭの酸化除去が行われる。なお、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。
【００２５】
このようにフィルタ４でのＰＭ堆積量が所定量以上となったときに速やかにそのＰＭを酸化除去するのが好ましいが、フィルタ４の温度がＰＭを酸化可能な温度よりも低い場合には、酸素をフィルタ４に送るべく燃料カットを実施しても堆積ＰＭの酸化が行われず、十分なＰＭ除去を行えない場合がある。そこで、このような場合には、ＥＣＵ１０は、触媒３の有する酸化能を利用してフィルタ４に流れ込む排気温度を上昇させてフィルタ４の温度を上昇させることにより、フィルタ４の再生を可能とする。
【００２６】
ここで、触媒３の酸化能は、その触媒温度に応じて変化する。触媒３の温度が十分に活性温度に至っていない場合には、効果的な酸化能を発揮できず、そのため排気中の未燃燃料を十分に酸化できず、燃料の無駄な消費やエミッションの悪化を招く要因となる。また、触媒３の温度が過度に高くなると触媒３が溶損する可能性がある。そこで、本実施例では、フィルタ４でのＰＭ堆積量が所定量以上となったときに、フィルタ４の温度がＰＭを酸化可能な温度よりも低い場合には、触媒３の温度に応じてフィルタ４を昇温させて、その堆積ＰＭの酸化除去を図る制御が行われる。
【００２７】
以上を踏まえ、図２および図３に基づいて、特に、フィルタ４の温度がＰＭを酸化可能な温度よりも低い場合におけるＰＭ酸化除去について詳細に説明する。図２は、本実施例に係るフィルタ４の温度と、フィルタ４に堆積しているＰＭ量と、堆積ＰＭを酸化除去するための制御領域Ａ、Ｂ、Ｃと、の関係を示した図である。領域Ａは、ＰＭ堆積量が所定量以上であって、フィルタ４の温度がＰＭを酸化可能な温度である所定温度より低いときに、堆積ＰＭを酸化除去するための制御が行われる領域である。当該領域Ａにおける制御の詳細については、図３に基づいて後述する。
【００２８】
次に領域Ｂは、減速時であっても燃料カットが禁止される領域である。領域Ｂは、ＰＭ堆積量が比較的多く且つフィルタ４の温度が比較的高い領域であって、燃料カットを実施するとフィルタ４に捕集されているＰＭが一斉に酸化することで該フィルタ４が過熱するおそれのある領域である。領域Ｂは、フィルタ４の温度が例えば７５０℃前後の温度以上の領域であるが、フィルタ４の温度が高くなるほど、より少ないＰＭ堆積量であっても過熱し易くなるので、Ｂの領域は、フィルタ４の温度が高いほど、ＰＭ堆積量がより少なくなる方向に拡大される。逆に、フィルタ４の温度が高くても、ＰＭの堆積量が少なければ、フィルタ４が過熱する可能性は低くなる。このように領域Ｂでは、減速時の燃料カットを禁止することで、フィルタ４の過熱を抑制し得る。
【００２９】
次に領域Ｃは、領域Ａ及び領域Ｂ以外の領域であり、減速時に全気筒において燃料カットを実施する領域である。領域Ｃであって、ＰＭ堆積量が所定量未満の場合には、フィルタ４の再生をする必要はないが、燃料の消費量を低減するために全気筒において燃料カットが行われる。また、領域Ｃであって、フィルタ４の温度が所定温度以上で且つＰＭ堆積量が所定量以上の場合には、全気筒において燃料カットを実施することにより、減速時の燃料消費抑制とともに堆積ＰＭの酸化除去を図ることができる。
【００３０】
ここで、上記領域Ａで行われる制御について、図３に基づいて詳細に説明する。図３には、中段に、領域Ａにおける制御が行われたときの、触媒３の温度に対するフィルタ４に流れ込む排気中の酸素濃度の推移が示され、下段に、領域Ａにおける制御が行われたときの、触媒３の温度に対する燃料の噴射総量の推移が示されている。この噴射総量は、１サイクルにおいて内燃機関１が有する４つの気筒での燃料噴射量の総量である。そして、上段には、領域Ａ内での触媒温度に則して画定された領域に応じた制御内容が、燃料噴射および火花点火の観点から記載されている。
【００３１】
領域Ａは、触媒３の温度に応じて、触媒反応不可領域、温度重視領域、酸素濃度重視領域、触媒過熱保護領域に画定されている。触媒過熱保護領域は、触媒３の温度が過熱保護温度Ｔ０以上であり、当該過熱保護温度Ｔ０は、触媒３に多くの酸素が供給されると触媒３での酸化熱により触媒３が溶損してしまう可能性がある、触媒温度の閾値である。そこで、触媒過熱保護領域では、フィルタ４でのＰＭ酸化除去よりも触媒３の過熱保護を優先し、燃料カットを禁止し、気筒内の空燃比が空気過剰率λが１を超えフィルタ４に流れ込む酸素濃度が極めて低くなるように、燃料噴射および火花点火が実施される。これにより触媒３への酸素供給の抑制、および排気中の未燃燃料の気化潜熱による触媒３の温度低下
を図ることができる。
【００３２】
次に、酸素濃度重視領域は、触媒の温度が第一活性温度Ｔ１以上であって過熱保護温度Ｔ０より低い状態であり、当該第一活性温度Ｔ１は、触媒温度がそれ以上であれば触媒３の酸化能が十分に発揮し得る程度に触媒温度が十分に上昇していると判断し得る、触媒温度の閾値である。したがって、触媒３の温度が酸素濃度重視領域にあるときは、触媒３は過熱状態に陥る可能性がなく、且つ十分にその酸化能を発揮できる状態にある。そこで、所定温度より低いフィルタ４の温度を速やかに上昇させ、堆積ＰＭの酸化除去を促進させるために、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し且つ火花点火を停止させる第一制御が行われる。ここで、第一制御時の燃料噴射量の最適値、及び、燃料噴射を実施する気筒数は、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、火花点火を停止させるのは、燃料噴射を実施する気筒に限ってもよい。また、全気筒において燃料噴射を実施し且つその前記等で火花点火を停止させてもよい。
【００３３】
当該第一制御が行われると、触媒３に酸素及び未燃燃料を供給することができる。酸素濃度重視領域では、触媒３の酸化能を十分に利用することが可能であるから、第一制御によって供給される酸素および未燃燃料により触媒３で熱を発生させ、以てフィルタ４の温度を所定温度以上まで上昇させることができる。また、少なくとも火花点火が停止された気筒内からは酸素を多く排出させることができるので、フィルタ４にも酸素を十分に供給することができる。このように酸素濃度重視領域では、触媒３およびフィルタ４へ供給される酸素濃度が重視される結果、フィルタ４に流入する排気中の酸素濃度を所定濃度とすることができ、以てフィルタ４での堆積ＰＭの酸化除去を促進させることができる。
【００３４】
次に、温度重視領域は、触媒の温度が第二活性温度Ｔ２以上であって第一活性温度Ｔ１より低い状態であり、当該第二活性温度Ｔ２は、触媒温度がその温度より低ければ触媒３の酸化能が全く発揮できないと判断し得る、もしくは全く発揮できないとみなすことができる、触媒温度の閾値である。したがって、触媒３の温度が温度重視領域にあるときは、触媒３は、ある程度の酸化能は発揮できる状態にはあるものの、その酸化能は十分ではなく、効果的な酸化能を発揮させるためには触媒温度を上げる必要がある状態にある。そこで、触媒３がこのような状態にある場合には、触媒温度を重視して、触媒３およびフィルタ４に堆積ＰＭの酸化除去に必要な酸素を送り込むことより、触媒３の温度を上昇させることを優先して、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し、且つその噴射気筒における火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期に設定する第二制御が行われる。ここで、第二制御時の燃料噴射量の最適値、及び、燃料噴射を実施する気筒数は、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。なお、火花点火を実施する気筒は、燃料噴射を実施する気筒としてもよい。
【００３５】
当該第二制御では、燃料噴射が行われた気筒での火花点火時期が、排気行程の下死点近傍の時期とされる。当該時期は、換言すれば、当該気筒の排気弁が開弁を開始する、もしくは既に開始している時期である。したがって、第二制御において気筒に供給された燃料は、内燃機関１に機関出力に影響を及ぼさない、もしくは、非常に軽微な影響しか及ぼさないため、内燃機関の運転状態の変動抑制を図ることができる。そして、第二制御では、噴射燃料の少なくとも一部は燃焼に供されるため、気筒から触媒３に流れる排気温度を上昇させることができるとともに、燃焼に供されなかった燃料も気筒内である程度高温の燃焼ガスに晒されるため、未燃燃料としての分子量を小さくすることができる。これは、その未燃燃料が触媒３に到達したときに酸化されやすい状態になっていることを意味し、したがって、十分には活性していない触媒３による未燃燃料の酸化を促進させ、以て触媒３の昇温を促進させ、この結果、フィルタ４の昇温も促進される。
【００３６】
このように温度重視領域では、触媒３の昇温を優先し気筒内での燃料燃焼が行われるた
め、上記の酸素濃度重視領域と比べて、フィルタ４に届けられる酸素濃度は低くなる。しかし、温度重視領域において触媒３の温度が上昇するに従い、触媒３の酸化能は大きくなっていくため、図３に示すように第二制御での噴射総量は、触媒３の温度が高くなるに従い減量していくことができる。これにより、第二制御中においても、フィルタ４に届ける酸素濃度を次第に高くしていくことができ、可及的にフィルタ４での堆積ＰＭの酸化除去を促進させることができる。
【００３７】
次に、触媒反応不可領域は、触媒３の温度が第二活性温度Ｔ２より低い温度である。したがって、触媒反応領域では、領域Ｃと同じように全気筒において燃料カットを行う。これにより、減速時における燃料消費抑制を図る。
【００３８】
このように内燃機関１では、フィルタ４に捕集されたＰＭの酸化除去が行われるが、フィルタ４の温度とＰＭ堆積量が領域Ａに属する場合のフィルタ再生制御の具体的な流れについて、図４に基づいて説明する。図４は、フィルタ４の温度とＰＭ堆積量が領域Ａに属するとＥＣＵ１０が判断したとき、すなわち、フィルタ４に所定量以上のＰＭが堆積しているもののフィルタ４の温度が所定温度に到達していない状態にあるとＥＣＵ１０が判断したときに実行されるフィルタ再生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。
【００３９】
先ず、Ｓ１０１では、触媒３の温度Ｔｃが検出される。その後、Ｓ１０２で、触媒温度Ｔｃが第二活性温度Ｔ２より低いか否かが判定される。そこで肯定判定されるとＳ１０７へ進み、否定判定されるとＳ１０３へ進む。Ｓ１０３では、触媒温度Ｔｃが過熱保護温度Ｔ０以上であるか否かが判定される。そこで肯定判定されるとＳ１０８へ進み、否定判定されるとＳ１０４へ進む。Ｓ１０４では、触媒温度Ｔｃが第一活性温度Ｔ１以上であるか否かが判定される。そこで肯定判定されるとＳ１０５へ進み、否定判定されるとＳ１０６へ進む。
【００４０】
そして、Ｓ１０５へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒３の温度Ｔｃが酸素濃度重視領域に属していると判定された場合には、上述した第一制御により、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し且つ火花点火が停止させられる。また、Ｓ１０６へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒３の温度Ｔｃが温度重視領域に属していると判定された場合には、上述した第二制御により、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し、且つその噴射気筒における火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期に設定される。また、Ｓ１０７へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒３の温度Ｔｃが触媒反応不可領域に属していると判定された場合には、図３に示すように、燃料カットが行われ消費燃料の抑制が図られる。また、Ｓ１０８へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒３の温度Ｔｃが触媒過熱保護領域に属していると判定された場合には、図３に示すように、燃料カットが禁止され触媒３への酸素供給が抑制される。
【００４１】
このように図４に示すフィルタ再生制御が実行されることで、フィルタ４に所定量以上のＰＭが堆積しその除去が必要な場合であっても、フィルタ４の温度が所定温度に到達しておらず効率的な酸化除去が難しい状態である場合に、触媒３の酸化能の程度に応じて、好適な堆積ＰＭの酸化除去を図ることが可能となる。
【００４２】
ここで、上記フィルタ再生制御において第一制御および第二制御が行われる際の、燃料噴射の詳細について、図５に基づいて説明する。図５は上段に、第一制御および第二制御における燃料噴射のパターンを示し、下段に、図３の下段に示した噴射総量の推移における燃料噴射パターンの設定概要を示す。上述したように、触媒温度が温度重視領域に属する場合（Ｔ２≦Ｔｃ＜Ｔ１）、触媒温度の上昇に伴い、第二制御での燃料の噴射総量が次第に減少するように、触媒温度が低い順に、噴射パターン１、２、３、４が設定される。
堆積ＰＭの酸化除去を行わない通常噴射の場合、４つの気筒を有する内燃機関１においては、＃１、＃３、＃４、＃２の順に各気筒で燃料噴射が順次繰り返される。そこで、第二制御における噴射パターン１では、気筒＃２での燃料噴射がカットされ（図５において燃料カットされた気筒は「＊＊」の記号で表わされている）、且つ残された３つの気筒で燃料噴射が行われるサイクルが繰り返される。また、噴射パターン２では、気筒＃２、＃３での燃料噴射がカットされ、且つ残された２つの気筒で燃料噴射が行われるサイクルが繰り返される。また、噴射パターン３では、気筒＃２、＃３、＃４での燃料噴射がカットされ、且つ残された気筒＃１で燃料噴射が行われるサイクルが繰り返される。また、噴射パターン４では、筒＃２、＃３、＃４での燃料噴射がカットされ、且つ残された気筒＃１で燃料噴射が行われるサイクルの後に、全気筒での燃料噴射がカットされるサイクルが行われ、これらの２つのサイクルが順次繰り返される。このように噴射パターンが設定されることで、図５に示すように触媒温度の上昇に伴って、第二制御での燃料の噴射総量を次第に減量することができる。なお、各噴射パターンでの各気筒における燃料の噴射量は、噴射総量が図５に示すような推移を辿るように適宜調整すればよい。
【００４３】
また、触媒温度が酸素濃度重視領域に属する場合（Ｔ１≦Ｔｃ＜Ｔ０）は、第一制御により、触媒３に昇温のための未燃成分を送り込むとともに、触媒３およびフィルタ４により多くの酸素を供給するために、噴射パターン５が設定されている。噴射パターン５は、筒＃２、＃３、＃４での燃料噴射がカットされ、且つ残された気筒＃１で燃料噴射が行われるサイクルの後に、全気筒での燃料噴射がカットされるサイクルが２回行われ、これらの３つのサイクルが順次繰り返される。
【００４４】
なお、図５に示す噴射パターンは、あくまでも一例であり、第一制御および第二制御の目的が達成される限りにおいて、噴射パターンの内容を適宜調整してもよく、又、各制御で設定される噴射パターンの数を適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
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  第一空燃比センサ
１４  第二空燃比センサ
１５  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】
2015031166.tif 000003
【図２】
2015031166.tif 000004
【図３】
2015031166.tif 000005
【図４】
2015031166.tif 000006
【図５】
2015031166.tif 000007