(57)【要約】【課題】本発明は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）において、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、該発熱体を収容するケースとの間に設けられた絶縁部材の端部に堆積した粒子状物質（ＰＭ）をより好適に除去することを目的とする。【解決手段】本発明に係る内燃機関の制御システムは、フューエルカット制御実行部と、ＥＨＣの絶縁部材の端部に堆積したＰＭを酸化させるべく空燃比パータベーション制御を実行する空燃比パータベーション制御実行部と、を備え、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態で実行されたフューエルカット制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行開始時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、前記発熱体を収容するケースと、前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ電気を絶縁する絶縁部材と、を有する電気加熱式触媒が排気通路に設けられており、
通常運転時には空燃比が理論空燃比近傍に制御される内燃機関の制御システムであって、
減速運転時に前記内燃機関における燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御実行部と、
前記電気加熱式触媒の前記絶縁部材の端部に堆積した粒子状物質を酸化させるべく、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動させる空燃比パータベーション制御を実行する空燃比パータベーション制御実行部と、
前記空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、前記電気加熱式触媒の温度が粒子状物質の酸化温度以上の状態で前記フューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、前記空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整する内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、前記電気加熱式触媒の温度が粒子状物質の酸化温度以上の状態で前記フューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が所定積算時間以上の場合、又は、その実行回数が所定回数以上の場合に、前記空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御を実行する請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、前記電気加熱式触媒の温度が粒子状物質の酸化温度以上の状態で前記フューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さいときに比べて、又は、該制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、前記空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の空燃比の振幅を大きくする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項４】
前記空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、前記電気加熱式触媒の温度が粒子状物質の酸化温度以上の状態で前記フューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さいときに比べて、又は、該制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、前記空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項５】
前記空燃比パータベーション制御実行部が、前記空燃比パータベーション制御の実行開始後、前記電気加熱式触媒の前記絶縁部材の上流側端部における粒子状物質の堆積量が該絶縁部材の下流側端部における粒子状物質の堆積量よりも所定堆積量差以上少なくなるまで、該空燃比パータベーション制御を継続する請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項６】
前記空燃比パータベーション制御実行部が、前記内燃機関を搭載した車両の速度が大き
いときは該車両の速度が小さいときに比べて、又は、前記電気加熱式触媒に流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて、前記空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項７】
前記空燃比パータベーション制御実行部が、前記内燃機関を搭載した車両の速度が大きいときは該車両の速度が小さいときに比べて、又は、前記電気加熱式触媒に流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて、前記所定堆積量差を大きくする請求項４に記載の内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に設けられた電気加熱式触媒を備える内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒（Electrically Heated Catalyst：以下、ＥＨＣと称する場合もある）が開発されている。
【０００３】
また、特許文献１には、内燃機関から排出される粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）を燃焼させる触媒コンバータと、内燃機関からのＰＭの排出量が所定水準を超える粒子状物質過多状態にあると判定された場合に、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動させる空燃比パータベーション制御を実行する空燃比パータベーション手段と、内燃機関が粒子状物質過多状態にないと判定された場合に、内燃機関の空燃比を理論空燃比の近傍に維持させる空燃比制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。また、特許文献２にも、空燃比パータベーション制御に関する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、エンジンが通常運転の状態で制御される通常モードと排気通路に設けられたフィルタを昇温させてＰＭを燃焼除去する強制再生モードとの間での制御モードの切り換えを、エンジンの燃料無噴射状態が発生したとき許可する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献４には、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒コンバータに流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比間で強制的に変動させる空燃比変調手段と、三元触媒コンバータのＣＯ吸蔵機能によるＣＯ吸蔵能力と相関のあるＣＯ吸蔵量相関値に応じて空燃比変調手段の変調特性を変更する変調特性変更手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１９６５５２号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５６１８号公報
【特許文献３】特開２００６−２７４８４３号公報
【特許文献４】特開２００４−１００４９２号公報
【特許文献５】特開２００６−０２２７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＥＨＣにおいては、通電によって発熱する発熱体と、該発熱体の収容するケースとの間に、電気を絶縁する絶縁部材が設けられる。この絶縁部材を設けることで、発熱体とケースとの間が短絡することを抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、ＥＨＣにおいて、絶縁部材の端部は排気に晒されている。そのため、絶縁部材の端部に、排気に含まれる導電性のＰＭが付着する。その結果、絶縁部材の端部にＰＭが堆積すると、発熱体とケースとの間が該ＰＭによって短絡する虞がある。このようなＰＭに起因する発熱体とケースとの間の短絡を抑制するためには、絶縁部材の端部に堆積したＰＭを除去する必要がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、ＥＨＣの絶縁部材の端部に堆積したＰＭをより好適に除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態で実行されたフューエルカット制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行開始時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整するものである。
【００１１】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の制御システムは、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、前記発熱体を収容するケースと、前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ電気を絶縁する絶縁部材と、を有する電気加熱式触媒が排気通路に設けられており、
通常運転時には空燃比が理論空燃比近傍に制御される内燃機関の制御システムであって、
減速運転時に前記内燃機関における燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御実行部と、
前記電気加熱式触媒の前記絶縁部材の端部に堆積した粒子状物質を酸化させるべく、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動させる空燃比パータベーション制御を実行する空燃比パータベーション制御実行部と、
前記空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、前記電気加熱式触媒の温度が粒子状物質の酸化温度以上の状態で前記フューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、前記空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整する。
【００１２】
フューエルカット制御が実行されると、ＥＨＣに供給される酸素量が増加する。そのため、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると、絶縁部材の端部に堆積したＰＭを酸化させ除去することができる。特に、絶縁部材の下流側端部は、フューエルカット制御が実行されてもＥＨＣの熱容量によって温度が低下し難いため、該下流側端部に堆積したＰＭの酸化が促進され易い。
【００１３】
また、空燃比パータベーション制御を実行すると、ＥＨＣに供給される酸素量を増加させることができ且つＥＨＣの温度を上昇させることができる。そのため、絶縁部材の端部に堆積したＰＭを酸化させ除去することができる。ただし、ＥＨＣの下流側には酸素が供給され難いため、空燃比パータベーション制御を実行しても、絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭの酸化は促進され難い。
【００１４】
ここで、絶縁部材の上流側端部又は下流側端部のいずれか一方のみにおけるＰＭ堆積量が増加した場合でも、発熱体とケースとの間が該ＰＭによって短絡する虞がある。そのため、空燃比パータベーション制御を実行することで、絶縁部材の上流側端部に堆積したＰＭを除去しても、絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭが十分に除去されなければ、発熱体のケースとの間の短絡を抑制することは困難である。しかも、空燃比パータベーション制御が実行されると、ＥＨＣの温度が上昇するため、該ＥＨＣの劣化を促進させる虞がある。
【００１５】
そこで、本発明では、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベ
ーション制御の実行終了後における、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整する。
【００１６】
ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数は、絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭの除去量と相関がある。そのため、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行時期を調整することで、次のパータベーション制御を好適な時期に実行することができる。
【００１７】
また、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅及びその実行時間は、絶縁部材の上流側端部に堆積したＰＭの除去量と相関がある。そのため、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅又は次の空燃比パータベーション制御の実行時間の長さを調整することで、フューエルカット制御が実行されることで除去された絶縁部材の下流側端部におけるＰＭの除去量と、次の空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される絶縁部材の上流側端部におけるＰＭの除去量を対応させることができる。
【００１８】
従って、本発明によれば、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、ＥＨＣの絶縁部材の端部に堆積したＰＭを除去することができる。その結果、ＥＨＣの劣化を抑制しつつ、ＰＭに起因する発熱体とケースとの間の短絡を抑制することができる。
【００１９】
本発明に係る内燃機関の制御システムにおいては、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が所定積算時間以上の場合、又は、その実行回数が所定回数以上の場合に、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御を実行してもよい。
【００２０】
ここで、所定積算時間は、フューエルカット制御が実行されることにより絶縁部材の下流側端部においてＰＭが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行時間の積算値であってもよい。また、所定回数は、フューエルカット制御が実行されることにより絶縁部材の下流側端部においてＰＭが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行回数であってもよい。
【００２１】
上記によれば、フューエルカット制御が実行されることにより絶縁部材の下流側端部においてＰＭが除去された状態で、次の空燃比パータベーション制御が実行され、それによって、絶縁部材の上流側端部においてＰＭが除去される。換言すれば、絶縁部材の下流側端部にＰＭが十分に除去されていない状態で、次の空燃比パータベーション制御が実行されることが抑制される。従って、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、ＥＨＣの絶縁部材の端部に堆積したＰＭを除去することができる。
【００２２】
本発明に係る内燃機関の制御システムにおいては、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さ
いときに比べて、又は、該制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の空燃比の振幅を大きくしてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る内燃機関の制御システムにおいては、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さいときに比べて、又は、該制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時間を長くしてもよい。
【００２４】
これらによれば、フューエルカット制御が実行されることで除去された絶縁部材の下流側端部におけるＰＭの除去量と、次の空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される絶縁部材の上流側端部におけるＰＭの除去量とを対応させることができる。
【００２５】
また、内燃機関の通常運転時においては、絶縁部材の上流側端部へのＰＭの付着量が、その下流側端部へのＰＭの付着量よりも多い。そのため、絶縁部材の上流側端部におけるＰＭ堆積量はその下流側端部におけるＰＭ堆積量よりも多くなり易い。また、フューエルカット制御が実行されると、絶縁部材の上流側端部の温度はその下流側端部の温度よりも低下し易い。そのため、フューエルカット制御が実行されても、絶縁部材の上流側端部に堆積したＰＭは、その下流側端部に堆積したＰＭに比べて除去され難い。
【００２６】
そこで、本発明においては、空燃比パータベーション制御実行部が、空燃比パータベーション制御の実行開始後、ＥＨＣの絶縁部材の上流側端部におけるＰＭ堆積量が該絶縁部材の下流側端部におけるＰＭ堆積量よりも所定堆積量差以上少なくなるまで、該空燃比パータベーション制御を継続してもよい。
【００２７】
これによれば、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、絶縁部材の上流側端部におけるＰＭ堆積量が増加した場合でも、或いは、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の時にフューエルカット制御が実行されることで絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭが除去された場合でも、絶縁部材の上流側端部に残留するＰＭ量とその下流側端部に残留するＰＭ量との差を小さくすることができる。つまり、絶縁部材の上流側端部におけるＰＭ堆積量とその下流側端部におけるＰＭ堆積量との両方が発熱体のケースとの間の短絡を抑制することができる程度に十分に減少した状態とすることができる。
【００２８】
また、内燃機関を搭載した車両の速度が大きいほど、内燃機関の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間が長くなり易い。そのために、該フューエルカット制御が実行されることによる絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭの除去が促進され易い。また、ＥＨＣに流入する排気の温度が高いほど、ＥＨＣの温度も高くなる。そのため、内燃機関の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御が実行されたときに、絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭの除去が促進され易い。
【００２９】
そこで、本発明においては、空燃比パータベーション制御実行部が、内燃機関を搭載した車両の速度が大きいときは該車両の速度が小さいときに比べて、又は、ＥＨＣに流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くしてもよい。
【００３０】
空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすると、該空燃比パータベーション制御
が実行されることで除去される絶縁部材の上流側端部に堆積したＰＭの除去量をより多くすることができる。従って、上記によれば、パータベーション制御の実行終了後にフューエルカット制御が実行された場合に絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭの除去が促進され易いときほど、該空燃比パータベーション制御を実行することによる絶縁部材の上流側端部に堆積したＰＭの除去を促進させておくことができる。その結果、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されることで絶縁部材の下流側端部に堆積したＰＭが除去された場合に、絶縁部材の上流側端部及び下流側端部に残留するＰＭ量の差をより小さくすることができる。
【００３１】
また、本発明においては、空燃比パータベーション制御実行部が、内燃機関を搭載した車両の速度が大きいときは該車両の速度が小さいときに比べて、又は、ＥＨＣに流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて、前記所定堆積量差を大きくしてもよい。前記所定堆積量を大きくすると、空燃比パータベーション制御の実行時間が長くなる。そのため、上記と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、ＥＨＣの絶縁部材の端部に堆積したＰＭを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１に係る内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るフューエルカット制御のフローを示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係る空燃比パータベーション制御のフローを示すフローチャートである。
【図４】実施例２に係る内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量の算出フローを示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る内管の下流側突出部におけるＰＭ堆積量の算出フローを示すフローチャートである。
【図６】実施例２に係る空燃比パータベーション制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】実施例３に係る、車両の速度（車速）と、空燃比パータベーション制御の実行時間を補正するための補正係数との関係を示す図である。
【図８】実施例３に係る、ＥＨＣに流入する排気の温度（流入排気温度）と、空燃比パータベーション制御の実行時間を補正するための補正係数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３５】
＜実施例１＞
［内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの概略構成を示す図である。
【００３６】
本実施例に係るＥＨＣ１は、内燃機関１０の排気管２に設けられている。内燃機関１０は、車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関１０には、冷却水の温度を検出する水温センサ２１が設けられている。内燃機関１０の吸気管１１には、エアフローメータ１２及びスロットル弁１３が設けられている。エアフローメータ１２は内燃機関１０の吸入
空気量を検出するセンサである。スロットル弁１３は内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００３７】
排気管２におけるＥＨＣ１より上流側には空燃比センサ２２及び第１排気温度センサ２３が設けられている。排気管２におけるＥＨＣ１より下流側には第２排気温度センサ２４が設けられている。空燃比センサ２２は、内燃機関１から排出される排気の空燃比を検出するセンサである。第１及び第２排気温度センサ２３，２４は、排気の温度を検出するセンサである。尚、図１における矢印は、排気管２における排気の流れ方向を示している。
【００３８】
ＥＨＣ１は、触媒担体３、ケース４、マット５、内管６、及び電極７を備えている。触媒担体３はケース４に収容されている。触媒担体３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気管２の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。中心軸Ａは、排気管２、触媒担体３、内管６、及びケース４で共通の中心軸である。触媒担体３には三元触媒３１が担持されている。尚、触媒担体３に担持される触媒は、三元触媒に限られるものではなく、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、又は選択還元型ＮＯｘ触媒であってもよい。
【００３９】
触媒担体３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。尚、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体３の断面形状は楕円形等であっても良い。
【００４０】
触媒担体３の外周面には一対の電極７が接続されている。電極７は、表面電極７ａ及び軸電極７ｂによって形成されている。表面電極７ａは、触媒担体３の外周面に沿って周方向及び軸方向に延びている。また、表面電極７ａは、触媒担体３の外周面に該触媒担体３を挟んで互いに対向するように設けられている。軸電極７ｂの一端は表面電極７ａに接続されている。そして、ケース４内に形成された電極室９を通って軸電極７ｂの他端がケース４の外側に突出している。
【００４１】
電極７にはバッテリから供給電力制御部２７を介して電気が供給される。電極７に電気が供給されると、触媒担体３に通電される。通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された三元触媒３１が加熱され、その活性化が促進される。供給電力制御部２７は、電極７への電気の供給（即ち、触媒担体３への通電）のＯＮ／ＯＦＦの切り換えや供給電力の調整を行う。
【００４２】
ケース４は、金属によって形成されている。ケース４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース４の内壁面と触媒担体３の外周面との間にはマット５が挟み込まれている。つまり、ケース４内において、触媒担体３がマット５によって支持されている。また、マット５には内管６が挟み込まれている。内管６は、中心軸Ａを中心とした管状の部材である。マット５が、内管６を挟み込むことで、該内管６によってケース４側と触媒担体３側とに分割されている。
【００４３】
マット５は、電気絶縁材によって形成されている。マット５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット５は、触媒担体３の外周面及び内管６の外周面に巻きつけられている。また、マット５は、上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割されており、該上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間には空間が形成されている。マット５が、触媒担体３とケース４との間に挟み込まれていることで、触媒担体３に通電したときに、ケース４へ電気が流れることが抑制される。
【００４４】
内管６はステンレス鋼材によって形成されている。また、内管６の表面全体には電気絶
縁層が形成されている。電気絶縁層を形成する材料としては、セラミック又はガラスを例示することができる。尚、内管６の本体をアルミナ等の電気絶縁材によって形成してもよい。また、図１に示すように、内管６の上流側端部はマット５の上流側端面から排気中に突出しており、内管６の下流側端部はマット５の下流側端面から排気中に突出している。以下、内管６におけるマット５の端面から排気中に突出している部分を、「突出部」と称する。また、内管６は必ずしも設けられている必要はない。
【００４５】
ケース４及び内管６には、軸電極７ｂを通すために、貫通孔が開けられている。そして、ケース４内における、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間の空間によって、電極室９が形成されている。つまり、本実施例においては、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間における触媒担体３の外周面全周にわたって電極室９が形成される。尚、マット５を上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割することなく、マット５の電極７が通る部分にのみ貫通孔を空けることで、電極室となる空間を形成してもよい。
【００４６】
ケース４に開けられている貫通孔には、軸電極７ｂを支持する電極支持部材８が設けられている。この電極支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース４と電極７との間に隙間なく設けられている。
【００４７】
内燃機関１０には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１２、水温センサ２１、空燃比センサ２２、第１排気温度センサ２３、第２排気温度センサ２４が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ２０には、アクセル開度センサ２５及び車速センサ２６も電気的に接続されている。アクセル開度センサ２５は、内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度を検出するセンサである。車速センサ２６は、内燃機関１が搭載された車両の速度を検出するセンサである。そして、各センサの出力値がＥＣＵ２０に入力される。
【００４８】
また、ＥＣＵ２０には、スロットル弁１３、内燃機関１０の燃料噴射弁（図示せず）、及び供給電力制御部２７が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によって、これらの装置が制御される。
【００４９】
尚、本実施例においては、触媒担体３が本発明に係る発熱体に相当する。ただし、本発明に係る発熱体は触媒を担持する担体に限られるものではなく、例えば、発熱体は触媒の上流側に設置された構造体であってもよい。また、本実施例においては、マット５及び内管６が本発明に係る絶縁部材に相当する。ただし、本発明に係る絶縁部材は、必ずしもマット５及び内管６によって構成されていなくてもよく、触媒担体３を電気的に絶縁できる部材であればよい。例えば、絶縁部材は、マット５のみで構成することもできる。
【００５０】
［ＰＭ除去制御］
上述したように、ＥＨＣ１においては、内管６がマット５に挟み込まれている。このような構成により、排気中の水分が凝縮することで発生しマット５内に浸潤した凝縮水によって触媒担体３とケース４との間が短絡するのを抑制することができる。また、内管６の上流側及び下流側の突出部によって、マット５の端面を伝って凝縮水が触媒担体３にまで至ることを抑制することができる。従って、マット５の端面での凝縮水による触媒担体３とケース４との間の短絡も抑制することができる。
【００５１】
しかし、内管６の突出部は排気に晒されている。そのため、内管６の突出部には排気中のＰＭが付着する。ＰＭは導電性を有している。そのため、マット５の端面及び内管６の突出部にＰＭが堆積すると、触媒担体３とケース４との間が該ＰＭによって短絡する虞がある。このようなＰＭに起因する触媒担体３とケース４との間の短絡を抑制するためには、内管６の突出部に堆積したＰＭを除去する必要がある。
【００５２】
ここで、本実施例では、減速運転時には、ＥＣＵ２０により、内燃機関１０における燃料噴射を停止するフューエルカット制御が実行される。フューエルカット制御が実行されると、内燃機関１０からは空気が排出される。そのため、ＥＨＣ１に供給される酸素量が増加する。従って、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると、内管６の突出部に堆積したＰＭを酸化させ除去することができる。
【００５３】
ただし、フューエルカット制御が実行されるとＥＨＣ１に供給されるガスの温度が低下する。そのため、内管６の上流側突出部の温度は低下し易く、その温度がＰＭの酸化温度を下回ると、該上流側突出部に堆積したＰＭは酸化されなくなる。一方、内管６の下流側突出部は、フューエルカット制御が実行されてもＥＨＣ１の熱容量によって温度が低下し難い。そのため、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の時にフューエルカット制御が実行されると内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化が促進され易い。
【００５４】
さらに、本実施例においては、内管６の突出部に堆積したＰＭを酸化させ除去するために、ＥＣＵ２０によって空燃比パータベーション制御が実行される。内燃機関１０では、通常運転時は目標空燃比を理論空燃比として空燃比の制御が行われている。そして、空燃比パータベーション制御では、内燃機関１０の空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動される。該空燃比パータベーション制御は、内燃機関１０における燃料噴射量及び燃料噴射時期等を周期的に変化させることで実現される。
【００５５】
空燃比パータベーション制御を実行すると、内燃機関１０の空燃比が理論空燃比よりもリーン空燃比となったときには、ＥＨＣ１に酸素が供給されるため、通常運転時よりもＥＨＣ１に供給される酸素量が増加する。さらに、ＥＨＣ１の三元触媒３１による未燃燃料成分（ＨＣ）の酸化が促進されるため、ＥＨＣ１の温度をＰＭの酸化温度以上に上昇させることができる。そのため、空燃比パータベーション制御を実行することで、内管６に堆積したＰＭを酸化させ除去することができる。
【００５６】
ただし、空燃比パータベーション制御を実行することでＥＨＣ１に供給される酸素は三元触媒３１におけるＨＣの酸化に消費されるため、ＥＨＣ１の下流側には供給され難い。そのため、空燃比パータベーション制御によれば、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化は促進されるが、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化は促進され難い。
【００５７】
そして、空燃比パータベーション制御を実行することで、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭを除去しても、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭが十分に除去されなければ、該内管６の下流側突出部及びマット５の下流側端面に堆積したＰＭによって触媒担体３とケース４との間が短絡する虞がある。さらには、空燃比パータベーション制御が実行されると、ＥＨＣ１の温度が上昇するため、該ＥＨＣ１の劣化を促進させる虞がある。そのため、ＥＨＣ１の劣化を抑制するためには、不用な空燃比パータベーション制御の実行を抑制する必要がある。
【００５８】
そこで、本実施例では、フューエルカット制御が実行されることで内管６の下流側突出部に堆積したＰＭが十分に除去された状態にあると判断できるタイミングで、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭを除去すべく空燃比パータベーション制御を実行する。具体的には、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値（以下、この積算値を単にフューエルカット制御の実行時間の積算値と称する）が所定積算時間以上の場合に、次の空燃比パータベーション制御を実行する。換言すれば、フューエルカット制御の実行時間の積算値が所定積算時間に達してない間は、次の空燃比パ
ータベーション制御を実行しない。
【００５９】
ここで、所定積算時間は、フューエルカット制御が実行されることにより内管６の下流側突出部においてＰＭが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行時間の積算値である。
【００６０】
上記によれば、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭが十分に除去されていない状態で、次の空燃比パータベーション制御が実行されることが抑制される。従って、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、ＥＨＣの絶縁部材の端部に堆積したＰＭを除去することができる。
【００６１】
さらに、フューエルカット制御の実行時間の積算値に基づいて、次の空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅及び次の空燃比パータベーション制御の実行時間の長さを調整する。尚、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅とは、内燃機関１０の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比とした時の空燃比と、内燃機関１０の空燃比を理論空燃比よりリーンな空燃比とした時の空燃比との差のことである。
【００６２】
ここで、フューエルカット制御の実行時間の積算値が大きいほど、該フューエルカット制御が実行されることで除去された内管６の下流側突出部におけるＰＭの除去量は多くなる。そして、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅が大きいほど、また、空燃比パータベーション制御の実行時間が長いほど、該空燃比パータベーション制御の実行によって除去される内管６の上流側突出部におけるＰＭの除去量は多くなる。
【００６３】
そこで、具体的には、フューエルカット制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さいときに比べて、次の空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅を大きくし、また、次の空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする。
【００６４】
これによれば、フューエルカット制御が実行されることで除去された内管６の下流側突出部におけるＰＭの除去量と、次の空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される内管６の上流側突出部におけるＰＭの除去量とを対応させることができる。従って、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭのみを過剰に多く除去するような、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制することができる。
【００６５】
［フューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御の制御フロー］
以下、本実施例に係るフューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御のフローについて図２及び３に基づいて説明する。図２は、本実施例に係るフューエルカット制御のフローを示すフローチャートである。図３は、本実施例に係る空燃比パータベーション制御のフローを示すフローチャートである。これらのフローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００６６】
図２に示すフローでは、ステップＳ１０１において、フューエルカット制御（Ｆ／Ｃ制御）が実行されているか否かが判別される。尚、フューエルカット制御は、内燃機関１０の運転状態を減速運転状態とすべき条件である減速運転条件が成立した場合に実行される。減速運転条件が成立したか否かは、アクセル開度センサ２５の検出値に基づいてＥＣＵ２０によって判別される。例えば、ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ２５の検出値が零となったときに減速運転条件が成立したと判定してもよい。この場合、アクセル開度センサ２５の検出値が零より大きくなると、ＥＣＵ２０は、減速運転条件が不成立となったと判定し、フューエルカット制御の実行を停止する。
【００６７】
ステップＳ１０１において、肯定判定された場合は次にステップＳ１０２の処理が実行
され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップＳ１０２においては、ＥＨＣ１の温度ＴｅｈｃがＰＭの酸化温度Ｔｐｍｏ以上であるか否かが判別される。尚、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃは、第２排気温度センサ２４の検出値に基づいてＥＣＵ２０によって推定される。
【００６８】
ステップＳ１０２において、肯定判定された場合は次にステップＳ１０３の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップＳ１０２において肯定判定された場合、ＥＨＣ１の温度ＴｅｈｃがＰＭの酸化温度Ｔｐｍｏ以上の状態でフューエルカット制御が実行されていると判断できる。ステップＳ１０３においては、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが算出される。算出されたフューエルカット制御の実行時間の積算値ΣｔｆｃはＥＣＵ２０に記憶される。
【００６９】
図３に示すフローでは、ステップＳ２０１において、ＥＨＣ１の内管６の突出部に堆積したＰＭの除去要求があるか否かが判別される。例えば、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、内燃機関１０からのＰＭ排出量の積算値が所定値以上となったときに、ＰＭ除去要求ありと判定してもよい。尚、内燃機関１０からのＰＭ堆積量は、内燃機関１０の運転状態に基づいて推定することができる。また、内燃機関１０の運転時間が所定時間に達する毎、または、内燃機関１０における燃料噴射量の積算値が所定量に達する毎に、ＰＭ除去要求ありと判定してもよい。
【００７０】
ステップＳ２０１において、肯定判定された場合は次にステップＳ２０２の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップＳ２０２においては、ＥＣＵ２０に記憶されているフューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが所定積算時間Σｔ０以上であるか否かが判別される。所定積算時間Σｔ０は、実験等によって予め定められており、ＥＣＵ２０に記憶されている。
【００７１】
ステップＳ２０２において、肯定判定された場合は次にステップＳ２０３の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップＳ２０３においては、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃに基づいて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔＡ／Ｆ及び空燃比パータベーション制御の実行時間ｔｅｘｅが算出される。
【００７２】
ここでは、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが大きいほど、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔＡ／Ｆが大きい値に算出される。また、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが大きいほど、空燃比パータベーション制御の実行時間ｔｅｘｅが大きい値に算出される。このような、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃと、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔＡ／Ｆ及び空燃比パータベーション制御の実行時間ｔｅｘｅとの関係が、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ２０３においては、このマップ又は関数を用いて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔＡ／Ｆ及び空燃比パータベーション制御の実行時間ｔｅｘｅが算出される。
【００７３】
次に、ステップＳ２０４において、空燃比パータベーション制御が実行される。このとき、空燃比の振幅はステップＳ２０３において算出された振幅ΔＡ／Ｆに制御される。また、空燃比パータベーション制御の実行開始後、ステップＳ２０３において算出された実行時間ｔｅｘｅが経過すると、その実行が停止される。
【００７４】
上記フローによれば、ＰＭ除去要求があっても、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが所定積算時間Σｔ０に達していない場合は、空燃比パータベーション制御は実行されない。また、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが大きいとき
は該制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが小さいときに比べて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔＡ／Ｆが大きくされる。また、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが大きいときは該制御の実行時間の積算値Σｔｆｃが小さいときに比べて、空燃比パータベーション制御の実行時間が長くされる。
【００７５】
尚、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔＡ／Ｆ及び空燃比パータベーション制御の実行時間ｔｅｘｅの値を、必ずしも、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃに対して連続的に変化させる必要はなく、段階的に変化させてもよい。また、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔＡ／Ｆ又は空燃比パータベーション制御の実行時間ｔｅｘｅのいずれか一方のみを、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σｔｆｃに応じて調整してもよい。
【００７６】
また、本実施例においては、フューエルカット制御の実行時間の積算値に代えて、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の状態で実行されたフューエルカット制御の実行回数（以下、この実行回数を単にフューエルカット制御の実行回数と称する）に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は実行時間の少なくともいずれかを調整してもよい。
【００７７】
例えば、ＰＭ除去要求があったときに、フューエルカット制御の実行回数が所定回数以上の場合、空燃比パータベーション制御を実行するようにしてもよい。この場合、フューエルカット制御の実行回数が所定回数に達してない間は、次の空燃比パータベーション制御を実行しないこととなる。ここで、所定回数は、フューエルカット制御が実行されることにより内管６の下流側突出部においてＰＭが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行回数である。この所定回数は、必ずしも複数でなくともよい。
【００７８】
また、フューエルカット制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅を大きくしてもよい。また、フューエルカット制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くしてもよい。
【００７９】
本実施例に係るＥＨＣ１において内管６が設けられておらず、本発明に係る絶縁部材がマット５のみで構成されている場合であっても、マット５の上流側端面又は下流側端面にＰＭが堆積すると、該ＰＭに起因して触媒担体３とケース４との間が該ＰＭによって短絡する虞がある。そのため、このような構成の場合は、触媒担体３とケース４との間の短絡を抑制するために、マット５の端面に堆積したＰＭを除去する必要がある。
【００８０】
そして、マット５の下流側端面に堆積したＰＭは、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭと同様、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると除去される。また、マット５の上流側端面に堆積したＰＭは、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭと同様、空燃比パータベーション制御を実行することで除去することができる。そのため、このような構成においても、上述した実施例と同様、フューエルカット制御の実行時間の積算値又は実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は実行時間の少なくともいずれかを調整してもよい。
【００８１】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様、フューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御が実行されることで、ＥＨＣ１の内管６の突出部に堆積したＰＭが酸化され除去される。以下、本実施例に係る空燃比パータベーション制御について、実施例１と異なる点について説明する。
【００８２】
［空燃比パータベーション制御］
内燃機関１０の通常運転時においては、内管６の上流側突出部へのＰＭの付着量は、内管６の下流側突出部へのＰＭの付着量よりも多い。そのため、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量は内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量よりも多くなり易い。そのため、空燃比パータベーション制御の実行が終了した時点では、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量と同等の量まで減少していても、その後の通常運転時に、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量よりも多くなる可能性が高い。
【００８３】
また、上述したように、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されても、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭは、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭに比べて除去され難い。そのため、空燃比パータベーション制御の実行が終了した時点では、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量と同等の量まで減少していても、その後に、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量よりもより多くなる可能性が高い。
【００８４】
一方、空燃比パータベーション制御によれば、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化が促進され易い。そこで、本実施例においては、空燃比パータベーション制御を実行した場合、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量よりも所定堆積量差以上少なくなるまで、該制御の実行を継続する。
【００８５】
これによれば、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が増加した場合でも、或いは、ＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度以上の時にフューエルカット制御が実行されることで内管６の下流側突出部に堆積したＰＭが除去された場合でも、内管６の上流側突出部に残留するＰＭ量と内管６の下流側突出部に残留するＰＭ量との差を小さくすることができる。つまり、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量と内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量との両方が触媒担体３のケース４との間の短絡を抑制することができる程度に十分に減少した状態とすることができる。
【００８６】
［内管の突出部におけるＰＭ堆積量の算出方法］
ここで、本実施例に係る内管６の突出部におけるＰＭ堆積量の算出方法について図４及び５に基づいて説明する。図４は、本実施例に係る内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量の算出フローを示すフローチャートである。図５は、本実施例に係る内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量の算出フローを示すフローチャートである。これらのフローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００８７】
図４に示すフローでは、ステップＳ３０１において、水温センサ２１によって検出される冷却水温Ｔｗ、内燃機関１の空燃比Ａ／Ｆ、及びエアフローメータ１２によって検出される内燃機関１の吸入空気量Ｇａに基づいて、内燃機関１からのＰＭ排出量ｋｐｍ１が算出される。
【００８８】
冷却水温Ｔｗが低いほど、また、空燃比Ａ／Ｆが低いほど、ＰＭの排出量ｋｐｍ１は多くなる。また、吸入空気量Ｇａが多いほど、排気の流量も多くなるため、ＰＭの排出量ｋｐｍ１は多くなる。このような、冷却水温Ｔｗ、混合気の空燃比Ａ／Ｆ、及び吸入空気量Ｇａと、内燃機関１からのＰＭ排出量ｋｐｍ１との関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ３０１では、このマップ又は関数を用いて、内燃機関１からのＰＭ排出量ｋｐｍ１が算出される。
【００８９】
次に、ステップＳ３０２において、フューエルカット制御が実行されているか否かが判別される。ステップＳ３０２において肯定判定された場合は、次にステップＳ３０３の処理が実行される。ステップＳ３０３においては、第１排気温度センサ２３によって検出されるＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎに基づいて、フューエルカット制御の実行中における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒが算出される。
【００９０】
ＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎが高いほど、フューエルカット制御の実行中における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒは多くなる。ただし、ＥＨＣ１に流入する排気の温度ＴｇｉｎがＰＭの酸化温度より低い場合は、このＰＭ酸化量ｋｐｍ２Ｆｒは零となる。このような、ＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎと、フューエルカット制御の実行中における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒとの関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ３０３では、このマップ又は関数を用いて、フューエルカット制御の実行中における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒが算出される。
【００９１】
一方、ステップＳ３０２において否定判定された場合は、次にステップＳ３０４の処理が実行される。ステップＳ３０４においては、空燃比パータベーション制御が実行されているか否かが判別される。ステップＳ３０４において肯定判定された場合は、次にステップＳ３０５の処理が実行される。ステップＳ３０５においては、第１排気温度センサ２３によって検出されるＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎに基づいて、空燃比パータベーション制御の実行中における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒが算出される。
【００９２】
ＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎが高いほど、空燃比パータベーション制御の実行中における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒは多くなる。ただし、ＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎが、空燃比パータベーション制御が実行されてもＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度までは上昇しない温度である所定排気温度以下の場合は、このＰＭ酸化量ｋｐｍ２Ｆｒは零となる。このような、ＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎと、空燃比パータベーション制御の実行中における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒとの関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ３０５では、このマップ又は関数を用いて、空燃比パータベーション制御における内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒが算出される。
【００９３】
ステップＳ３０４において否定判定された場合は、フューエルカット制御もパータベーション制御も実行されていないため、内管６の突出部に堆積したＰＭは酸化されない。そのため、この場合、次にステップＳ３０６において、内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｆｒとして零が算出される。
【００９４】
ステップＳ３０３、Ｓ３０４、又はＳ３０６の処理の次には、ステップＳ３０７の処理が実行される。ステップＳ３０７においては、下記式（１）を用いて、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒが算出される。
ｃｐｍＦｒ（ｉ）＝ｃｐｍＦｒ（ｉ−１）＋ｋｐｍ１＊ｂ−ｋｐｍ２Ｆｒ・・・式（１）
ｃｐｍＦｒ（ｉ）：今回のＰＭ堆積量
ｃｐｍＦｒ（ｉ−１）：前回の本フローの実行により算出されたＰＭ堆積量
ｋｐｍ１：ステップＳ３０１で算出されたＰＭ排出量
ｂ：内燃機関１からのＰＭ排出量に対する内管６の上流側突出部に付着するＰＭの量の
割合を示す係数（尚、係数ｂの値は内燃機関１の吸入空気量Ｇａに応じて可変であってもよい。）
ｋｐｍ２Ｆｒ：ステップＳ３０３、Ｓ３０４、又はＳ３０６で算出されたＰＭの酸化量
【００９５】
次に、ステップＳ３０８において、ステップＳ３０７で算出された値ｃｐｍＦｒが零以上であるか否かが判定される。ステップＳ３０８において否定判定された場合、次にステップＳ３１０において、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒの算出値として零が算出される。一方、ステップＳ３０８において肯定判定された場合、次にステップＳ３０９において、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒの算出値として、ステップＳ３０７で算出されたＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒが算出される。
【００９６】
図５に示すフローでは、ステップＳ４０１において、図４に示すフローのステップＳ３０１と同様、水温センサ２１によって検出される冷却水温Ｔｗ、内燃機関１の空燃比Ａ／Ｆ、及びエアフローメータ１２によって検出される内燃機関１の吸入空気量Ｇａに基づいて、内燃機関１からのＰＭ排出量ｋｐｍ１が算出される。
【００９７】
次に、ステップＳ４０２において、フューエルカット制御が実行されているか否かが判別される。ステップＳ４０２において肯定判定された場合は、次にステップＳ４０３の処理が実行される。ステップＳ４０３においては、第２排気温度センサ２４によって検出されるＥＨＣ１から流出する排気の温度Ｔｇｏｕｔに基づいて、フューエルカット制御の実行中における内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｒｒが算出される。
【００９８】
ＥＨＣ１から流出する排気の温度Ｔｇｏｕｔが高いほど、フューエルカット制御の実行中における内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｒｒは多くなる。ただし、ＥＨＣ１から流出する排気の温度ＴｇｏｕｔがＰＭの酸化温度より低い場合は、このＰＭ酸化量ｋｐｍ２Ｒｒは零となる。このような、ＥＨＣ１から流出する排気の温度Ｔｇｏｕｔと、フューエルカット制御の実行中における内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｒｒとの関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ４０３では、このマップ又は関数を用いて、フューエルカット制御の実行中における内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｒｒが算出される。
【００９９】
一方、ステップＳ３０２において否定判定された場合は、フューエルカット制御が実行されていないため、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭは酸化されない。そのため、この場合、次にステップＳ４０４において、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｒｒとして零が算出される。尚、上述したように、空燃比パータベーション制御が実行されたとしても、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭが酸化され難いため、本フローでは、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭが酸化されるのは、フューエルカット制御が実行されているときのみとみなして、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２Ｒｒが算出される。
【０１００】
ステップＳ４０３又はＳ４０４の処理の次には、ステップＳ４０５の処理が実行される。ステップＳ４０５においては、下記式（２）を用いて、内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒが算出される。
ｃｐｍＲｒ（ｉ）＝ｃｐｍＲｒ（ｉ−１）＋ｋｐｍ１＊ｃ−ｋｐｍ２Ｒｒ・・・式（２）
ｃｐｍＲｒ（ｉ）：今回のＰＭ堆積量
ｃｐｍＲｒ（ｉ−１）：前回の本フローの実行により算出されたＰＭ堆積量
ｋｐｍ１：ステップＳ４０１で算出されたＰＭ排出量
ｃ：内燃機関１からのＰＭ排出量に対する内管６の下流側突出部に付着するＰＭの量の
割合を示す係数（尚、係数ｃの値は内燃機関１の吸入空気量Ｇａに応じて可変であってもよい。）
ｋｐｍ２Ｆｒ：ステップＳ４０３又はＳ４０４で算出されたＰＭの酸化量
【０１０１】
次に、ステップＳ４０６において、ステップＳ４０５で算出された値ｃｐｍＲｒが零以上であるか否かが判定される。ステップＳ４０６において否定判定された場合、次にステップＳ４０８において、内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒの算出値として零が算出される。一方、ステップＳ４０６において肯定判定された場合、次にステップＳ４０７において、内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒの算出値として、ステップＳ４０５で算出されたＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒが算出される。
【０１０２】
［空燃比パータベーション制御の制御フロー］
次に、本実施例に係る空燃比パータベーション制御のフローについて図６に基づいて説明する。図６は、本実施例に係る空燃比パータベーション制御のフローを示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【０１０３】
本フローでは、ステップＳ５０１において、空燃比パータベーション制御が実行されているか否かが判別される。ステップＳ５０１において、肯定判定された場合は次にステップＳ５０２の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。
【０１０４】
ステップＳ５０２においては、上述した方法によりそれぞれ算出されＥＣＵ２０に記憶されている、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒ及び内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒが読み込まれる。
【０１０５】
次に、ステップＳ５０３において、第１排気温度センサ２３によって検出されるＥＨＣ１に流入する排気の温度Ｔｇｉｎが、空燃比パータベーション制御が実行されてもＥＨＣ１の温度がＰＭの酸化温度までは上昇しない温度である所定排気温度Ｔｇ０より高いか否かが判別される。ステップＳ５０３において、肯定判定された場合は次にステップＳ５０４の処理が実行され、否定判定された場合はステップＳ５０５の処理が実行される。
【０１０６】
ステップＳ５０４においては、内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒから内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒを減算した値が所定堆積量差Δｃｐｍ以上であるか否かが判別される。ステップＳ５０４において肯定判定された場合、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒが内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒよりも所定堆積量差Δｃｐｍ以上少なくなったと判断できる。この場合、次にステップＳ５０５において、空燃比パータベーション制御の実行が停止される。
【０１０７】
一方、ステップＳ５０４において否定判定された場合、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＦｒは、まだ内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍＲｒよりも所定堆積量差Δｃｐｍ以上少なくなってはいないと判断できる。この場合、次にステップＳ５０６において、空燃比パータベーション制御の実行が継続される。
【０１０８】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様、フューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御が実行されることで、ＥＨＣ１の内管６の突出部に堆積したＰＭが酸化され除去される。以下、本実施例に係る空燃比パータベーション制御について、実施例１と異なる点について説明する。
【０１０９】
［空燃比パータベーション制御］
内燃機関１０を搭載した車両の速度が大きいほど、内燃機関１０の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間が長くなり易い。そのために、該フューエルカット制御が実行されることによる内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの除去が促進され易い。また、ＥＨＣ１に流入する排気の温度が高いほど、ＥＨＣ１の温度も高くなる。そのため、内燃機関１の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御が実行されたときに、内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの除去が促進され易い。
【０１１０】
そこで、本実施例においては、空燃比パータベーション制御を実行するときに、車速センサに２６によって検出される車両の速度及び第１排気温度センサ２３によって検出されるＥＨＣ１に流入する排気の温度に基づいて、該制御の実行時間の長さを補正する。具体的には、車両の速度が大きいときは車両の速度が小さいときに比べて空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする。また、ＥＨＣ１に流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする。
【０１１１】
図７は、本実施例に係る、車両の速度（車速）と、空燃比パータベーション制御の実行時間を補正するための補正係数との関係を示す図である。図８は、本実施例に係る、ＥＨＣ１に流入する排気の温度（流入排気温度）と、空燃比パータベーション制御の実行時間を補正するための補正係数との関係を示す図である。図７又は８に示すように、車両の速度が大きいほど、また、ＥＨＣ１に流入する排気の温度が高いほど、補正係数の値は大きくなる。そして、本実施例では、これらの補正係数と、予め定められた又はフューエルカット制御の実行時間の積算値に基づいて算出された空燃比パータベーション制御の実行時間の長さとを乗算することで、該空燃比パータベーション制御の実行時間の長さを補正する。これにより、車両の速度が大きいほど、また、ＥＨＣ１に流入する排気の温度が高いほど、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすることができる。
【０１１２】
空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすると、該空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの除去量をより多くすることができる。従って、本実施例によれば、空燃比パータベーション制御の実行終了後にフューエルカット制御が実行された場合に内管６の下流側突出部に堆積したＰＭの除去が促進され易いときほど、該空燃比パータベーション制御を実行することによる内管６の上流側突出部に堆積したＰＭの除去を促進させておくことができる。その結果、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、ＥＨＣの温度がＰＭの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されることで内管６の下流側突出部に堆積したＰＭが除去された場合に、内管６の上流側突出部に残留するＰＭ量と内管６の下流側突出部に残留するＰＭ量との差をより小さくすることができる。
【０１１３】
尚、本実施例においては、必ずしも、車両の速度及びＥＨＣ１に流入する排気の温度の両方に基づいて空燃比パータベーション制御の実行時間を補正する必要はなく、いずれか一方に基づいて該制御の実行時間を補正するようにしてもよい。
【０１１４】
［変形例］
ここで、本実施例の変形例について説明する。本変形例においては、空燃比パータベーション制御を実行した場合、実施例２と同様、内管６の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が内管６の下流側突出部におけるＰＭ堆積量よりも所定堆積量差以上少なくなるまで、該制御の実行を継続する。
【０１１５】
そして、本変形例では、空燃比パータベーション制御を実行するときに、車速センサに２６によって検出される車両の速度及び第１排気温度センサ２３によって検出されるＥＨ
Ｃ１に流入する排気の温度に基づいて、所定堆積量差の値を補正する。具体的には、車両の速度が大きいときは車両の速度が小さいときに比べて所定堆積量差を大きくする。また、ＥＨＣ１に流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて所定堆積量差を大きくする。
【０１１６】
この場合も、図７に示すような車両の速度に基づいて定まる補正係数及び図８に示すようなＥＨＣ１に流入する排気の温度に基づいて定まる補正係数を所定堆積量差に乗算することで、所定堆積量差の値を補正する。これにより、車両の速度が大きいほど、また、ＥＨＣ１に流入する排気の温度が高いほど、所定堆積量差を大きくすることができる。
【０１１７】
所定堆積量差が大きくなると、空燃比パータベーション制御の実行時間が長くなる。そのため、本変形例においても、車両の速度が大きいほど、また、ＥＨＣ１に流入する排気の温度が高いほど、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすることができる。そのため、上記と同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
尚、本変形例においても、必ずしも、車両の速度及びＥＨＣ１に流入する排気の温度の両方に基づいて所定堆積量差を補正する必要はなく、いずれか一方に基づいて所定堆積量差を補正するようにしてもよい。
【０１１９】
また、駆動源として内燃機関と電動モータとを有するハイブリッドシステムを搭載した車両では、車両の減速時に、フューエルカット制御が実行されている内燃機関にドライブシャフトの回転を伝達させることでエンジンブレーキの効果を得るモード（以下、このようなモードをＢレンジモードと称する）が選択される場合がある。このようなＢレンジモードが選択された場合、フューエルカット制御が実行され易くなる。そのため、ＥＨＣの内管の下流側突出部に堆積したＰＭの除去が促進され易くなる。そこで、Ｂレンジモードが選択されているときは、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすることで、該空燃比パータベーション制御を実行することによるＥＨＣの内管の上流側突出部に堆積したＰＭの除去を促進させてもよい。これにより、空燃比パータベーション制御の実行後に内管の上流側突出部に残留するＰＭ量と、フューエルカット制御の実行後に内管の下流側突出部に残留するＰＭ量との差をより小さくすることができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
２・・・排気管
３・・・触媒担体
７・・・電極
１０・・内燃機関
１１・・吸気管
１２・・エアフローメータ
１３・・スロットル弁
２１・・水温センサ
２２・・空燃比センサ
２３・・第１排気温度センサ
２４・・第２排気温度センサ
２５・・アクセル開度センサ
２６・・車速センサ
２７・・供給電力制御部
３１・・三元触媒
【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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【図７】
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【図８】
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