JP2005256723A - 車載内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇温制御中に排気浄化触媒が不活性状態となることに起因する悪影響を回避することのできる車載内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】この装置は、排気浄化触媒に燃料を供給してその触媒床温を昇温させる昇温制御（ＰＭ再生制御やＳ被毒回復制御）を実行する。これにより、同排気浄化触媒の機能再生が図られる。車両が降坂路走行状態にあるか否かを判定し、降坂路走行状態にある旨判定されるときに（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ＰＭ再生制御にかかる処理やＳ被毒回復制御にかかる処理を停止する（Ｓ１０２）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、排気浄化触媒に燃料を添加して該触媒の昇温を図る昇温制御を実施する車載内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、特許文献１にみられるように、車載内燃機関に適用される排気浄化装置として、排気中に含まれる微粒子物質（ＰＭ）を捕集する機能を併せ持つ排気浄化触媒を機関排気系に設けたものが知られている。

こうした排気浄化装置では、例えば機関運転状態に基づいて排気浄化触媒に堆積したＰＭの量を推定し、これが許容値以上であることに基づいてＰＭの詰まりによる機能低下を再生するための昇温制御が行われる。この昇温制御では、排気浄化触媒に対し燃料を添加して同触媒を昇温させ、その熱によりＰＭを燃焼させ除去するようにしている。
特開平５−４４４３４号公報

ところで、上述した昇温制御に際して、次のような不具合が生じることが確認された。すなわち、機関運転状況によっては、排気温度の低下等によって触媒が不活性状態となり、上記添加燃料の酸化反応が生じ難くなる。このため、こうした不活性状態にある排気浄化触媒に対して燃料添加を継続すると、触媒表面に多量の燃料が付着するようになり、かえってＰＭ堆積量の増大を招くこととなる。また、燃料の一部が排気浄化触媒を通過して排出されることによる排気性状の悪化も否めない。

なお、昇温制御は、こうしたＰＭの燃焼除去に限らず、例えば燃料中に含まれる硫黄（Ｓ）によって被毒した触媒を回復させるために行われることもある。こうしたＳ被毒回復のための昇温制御においても同様に、排気浄化触媒が不活性状態になると、触媒から硫黄酸化物が放出されず、その被毒回復を図ることが出来ないまま、上述したような不都合を招くこととなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇温制御中に排気浄化触媒が不活性状態となることに起因する悪影響を回避することのできる車載内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
先ず、請求項１に記載の発明は、排気浄化触媒に燃料を供給してその触媒床温を昇温させる昇温制御を実行して同排気浄化触媒の機能再生を図る再生手段を有した車載内燃機関の排気浄化装置において、車両が降坂路走行状態にあるか否かを判定する判定手段を備え、前記再生手段は前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態にある旨判定されるときに前記昇温制御を停止することをその要旨とする。

上記構成では、車両が降坂路走行状態にあるとき、換言すれば、機関負荷の減少による排気温度の低下に加え、走行風による冷却によって排気浄化触媒の触媒床温が大きく低下し、これが不活性状態になる可能性があるときに、昇温制御を停止するようにしている。このため、上記構成によれば、燃料の酸化反応が十分に行われない状況下で排気浄化触媒に燃料が供給されるのを抑制し、同燃料の供給に起因する悪影響を好適に回避することができるようになる。

なお、請求項２に記載される発明によるように、前記判定手段として、例えば同判定手段は内燃機関の燃料噴射量が所定量以下であり且つ車両の走行速度が所定速度以上であることをもって前記車両が降坂路走行状態にある旨判定する、といった構成を採用することにより、同判定を正確に行うことができるようになる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記判定手段は前記燃料噴射量が所定量以下であることを燃料カット制御が実行中であることをもって判断することをその要旨とする。

燃料カット制御が実行されると、機関燃焼熱が発生しないため、例えばアイドル運転時と比較して、排気浄化触媒の温度が急速に低下し、同排気浄化触媒が短時間で不活性状態に移行するようになる。このため、燃料の酸化反応が十分に行われない状況下で排気浄化触媒に燃料が供給されるのに起因する悪影響も一層顕著になる。この点、上記構成によれば、そうした燃料カット制御が実行される場合において、上記悪影響を好適に回避することができるようになる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記再生手段は前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態にある旨判定された時から所定期間経過したときに前記昇温制御を停止することをその要旨とする。

上記構成では、降坂路走行状態が継続されたこと、換言すれば、排気浄化触媒が不活性状態に移行した可能性が高くなったことをもって昇温制御を停止するようにしている。このため、上記構成によれば、前述した悪影響を回避しつつ、昇温制御の実行期間についてもこれを極力確保することができるようになる。また、変速操作やブレーキ操作などによって、一時的に降坂路走行状態を判定するための条件が満たされ、車両が降坂路走行状態にある旨誤判定されるのを極力回避してその判定精度の向上を図ることができるようになる。

ちなみに、車両が降坂路走行状態であるときであっても、触媒床温が低下する速度は、機関負荷（排気温度）や車両走行速度（走行風）に応じて異なったものとなる。そこで、上記所定期間をこれら機関負荷や車両走行速度に基づいて可変設定する、具体的には、機関負荷が低いときほど、或いは車両走行速度が高いときほど短く設定する、といった構成を採用することにより、上記作用効果を一層顕著なものとすることができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記再生手段は前記車両が降坂路走行状態にある旨の判定結果に基づいて前記昇温制御を停止しているときに前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態ではない旨判定されたときには前記昇温制御を再開することをその要旨とする。

上記構成によれば、昇温制御の停止によりこれが中止される構成と比較して、昇温制御の実行期間を好適に確保することができるようになる。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記再生手段は前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態ではない旨判定された時から所定期間経過した後に前記昇温制御を再開することをその要旨とする。

上記構成によれば、車両が降坂路走行状態ではなくなった後に、触媒床温が上昇するのを待って昇温制御を再開することができるようになる。このため、昇温制御をその実行に適した状況下で再開することができるようになる。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記再生手段は前記排気浄化触媒に添加する燃料の量が相対的に少ない第１の昇温制御と同第１の昇温制御よりも添加する燃料の量が相対的に多い第２の昇温制御とを行うものであり、これら各昇温制御のうち少なくとも第２の昇温制御についてこれを前記判定手段の判定結果に基づいて停止することをその要旨とする。

上記構成のように、燃料添加量が異なる昇温制御を行う場合、その燃料添加量が多い第２の昇温制御では、不活性状態にある排気浄化触媒に燃料を添加することに起因する悪影響が一層顕著なものとなる。この点、上記構成によれば、少なくともこうした第２の昇温制御についてはこれを前記判定手段による判定結果に基づき停止するようにしているため、同第２の昇温制御の実行に起因する上記悪影響を回避することができるようになる。

ちなみに、排気浄化触媒に堆積したＰＭを燃焼させるべく多量の燃料を一度に添加すると、排気浄化触媒の温度が急激に上昇して、その熱劣化を招くおそれがある。一方、燃料添加量を少なくするとこうした熱劣化は回避できるものの、排気浄化触媒に堆積したＰＭが燃焼せず残留するようになる。そこで、排気浄化触媒に堆積するＰＭを燃焼させる際には、先ず少量の燃料を添加し（第１の昇温制御）、温度上昇を極力抑えながら排気浄化触媒に堆積しているＰＭの総量を減少させ、その後、ＰＭを完全に燃焼させるべく添加燃料を増量する（第２の昇温制御）といった方法を用いることが望ましい。

この点、請求項６に記載の構成にこの請求項７に記載の構成を採用することにより、少なくとも第２の昇温制御についてはこれを再開して排気浄化触媒の排気上流側に堆積するＰＭを好適に除去することができるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる車載内燃機関の排気浄化装置を具体化した第１の実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態の排気浄化装置が適用される内燃機関２の構成を示している。この内燃機関２は自動車などの車両にその動力源として搭載されるものである。
内燃機関２は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる。各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は吸気弁６にて開閉される吸気ポート８及び吸気マニホールド１０を介してサージタンク１２に連結されている。そしてサージタンク１２は、吸気経路１３を介して、インタークーラ１４及び過給機、ここでは排気ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａの出口側に連結されている。コンプレッサ１６ａの入口側はエアクリーナ１８に連結されている。サージタンク１２には、排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）経路２０のＥＧＲガス供給口２０ａが開口している。そしてサージタンク１２とインタークーラ１４との間の吸気経路１３には、スロットル弁２２が配置され、コンプレッサ１６ａとエアクリーナ１８との間には吸入空気量センサ２４及び吸気温センサ２６が配置されている。

各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は排気弁２８にて開閉される排気ポート３０及び排気マニホールド３２を介して排気ターボチャージャ１６の排気タービン１６ｂの入口側に連結され、排気タービン１６ｂの出口側は排気経路３４に接続されている。なお、排気タービン１６ｂは排気マニホールド３２において第４気筒＃４側から排気を導入している。

この排気経路３４には、排気浄化触媒が収納されている３つの触媒コンバータ３６，３８，４０が配置されている。最上流の第１触媒コンバータ３６にはＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが収納されている。内燃機関２の通常の運転時において排気が酸化雰囲気（リーン）にある時には、ＮＯｘはこのＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵される。そして還元雰囲気（ストイキあるいはストイキよりも低い空燃比）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵されたＮＯｘがＮＯとして離脱しＨＣやＣＯにより還元される。このことによりＮＯｘの浄化を行っている。

そして２番目に配置された第２触媒コンバータ３８にはモノリス構造に形成された壁部を有するフィルタ３８ａが収納され、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。この基体としてのフィルタ３８ａの微小孔表面にコーティングにてＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成されているので、排気浄化触媒として機能し前述したごとくにＮＯｘの浄化が行われる。更にフィルタ壁部には排気中のＰＭが捕捉されるので、例えば高温の酸化雰囲気でＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。このことによりＮＯｘの浄化と共にＰＭの浄化を実行している。

最下流の第３触媒コンバータ４０は、酸化触媒４０ａが収納され、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化される。
なお、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａとフィルタ３８ａとの間には第１排気温センサ４４が配置されている。また、フィルタ３８ａと酸化触媒４０ａとの間において、フィルタ３８ａの近くには第２排気温センサ４６が、酸化触媒４０ａの近くには空燃比センサ４８が配置されている。

上記空燃比センサ４８は、ここでは固体電解質を利用したものであり、排気成分に基づいて排気の空燃比を検出し、空燃比に比例した電圧信号をリニアに出力するセンサである。また、第１排気温センサ４４と第２排気温センサ４６とはそれぞれの位置で排気温度Ｔｉ，Ｔｏを検出するものである。

フィルタ３８ａの上流側と下流側には差圧センサ５０の配管がそれぞれ設けられ、差圧センサ５０はフィルタ３８ａの目詰まりの程度、すなわちＰＭの堆積度合を検出するためにフィルタ３８ａの上下流での差圧ΔＰを検出している。

なお、排気マニホールド３２には、ＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂが開口している。このＥＧＲガス吸入口２０ｂは第１気筒＃１側で開口しており、排気タービン１６ｂが排気を導入している第４気筒＃４側とは反対側である。

ＥＧＲ経路２０の途中にはＥＧＲガス吸入口２０ｂ側から、ＥＧＲガスを改質するためのＥＧＲ触媒５２が配置され、更にＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４が設けられている。なお、ＥＧＲ触媒５２はＥＧＲクーラ５４の詰まりを防止する機能も有している。そしてＥＧＲガス供給口２０ａ側にはＥＧＲ弁５６が配置されている。このＥＧＲ弁５６の開度調節によりＥＧＲガス供給口２０ａから吸気系へのＥＧＲガス供給量の調節が可能となる。

各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５８は、燃料供給管５８ａを介してコモンレール６０に連結されている。このコモンレール６０内へは吐出量可変式の燃料ポンプ６２から燃料が供給され、燃料ポンプ６２からコモンレール６０内に供給された高圧燃料は各燃料供給管５８ａを介して各燃料噴射弁５８に分配供給される。なお、コモンレール６０には燃料圧力を検出するための燃料圧センサ６４が取り付けられている。

更に、燃料ポンプ６２からは別途、低圧燃料が燃料供給管６６を介して添加弁６８に供給されている。この添加弁６８は第４気筒＃４の排気ポート３０に設けられて、排気タービン１６ｂ側に向けて燃料を噴射することにより排気中に燃料添加するものである。この燃料添加により後述する触媒制御モードが実行される。

電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各種装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。本実施の形態では、このＥＣＵ７０が、排気浄化触媒に燃料を供給してその触媒床温を昇温させる昇温制御を実行して同排気浄化触媒の機能再生を図る再生手段、及び車両が降坂路走行状態にあるか否かを判定する判定手段として機能する。

ＥＣＵ７０は前述した吸入空気量センサ２４、吸気温センサ２６、第１排気温センサ４４、第２排気温センサ４６、空燃比センサ４８、差圧センサ５０、ＥＧＲ弁５６内のＥＧＲ開度センサ、燃料圧センサ６４及びスロットル開度センサ２２ａの信号を読み込んでいる。またアクセルペダル７２の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ７４や、内燃機関２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ７６から信号を読み込んでいる。更に、クランク軸７８の回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ８０、クランク軸７８の回転位相あるいは吸気カムの回転位相を検出して気筒判別を行う気筒判別センサ８２、車両の走行速度ＳＰＤを検出する車速センサ８４から信号を読み込んでいる。

そしてこれらの信号から得られる機関運転状態や車両運転状況に基づいて、ＥＣＵ７０は燃料噴射弁５８による燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御を実行する。燃料噴射量制御では、車両減速時などにおいて燃料噴射を停止する、いわゆる燃料カット制御を実行する。更にＥＧＲ弁５６の開度制御、モータ２２ｂによるスロットル開度制御、燃料ポンプ６２の吐出量制御、及び添加弁６８の開弁制御により後述するＰＭ再生制御、Ｓ被毒回復制御あるいはＮＯｘ還元制御といった触媒制御やその他の各処理を実行する。

ＥＣＵ７０が実行する燃焼モード制御としては、通常燃焼モードと低温燃焼モードとの２種類から選択した燃焼モードを、運転状態に応じて実行する。ここで低温燃焼モードとは、低温燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて大量の排気再循環量により燃焼温度の上昇を緩慢にしてＮＯｘとスモークとを同時低減させる燃焼モードである。この低温燃焼モードは、低負荷低中回転領域にて実行し、空燃比センサ４８が検出する空燃比ＡＦに基づいてスロットル開度ＴＡの調節による空燃比フィードバック制御がなされている。これ以外の燃焼モードが、通常燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて通常のＥＧＲ制御（ＥＧＲしない場合も含める）を実行する通常燃焼モードである。

そして排気浄化触媒に対する触媒制御を実行する触媒制御モードとしては、ＰＭ再生制御モード、Ｓ被毒回復制御モード、ＮＯｘ還元制御モード及び通常制御モードの４種類のモードが存在する。

ＰＭ再生制御モードとは、特に第２触媒コンバータ３８内のフィルタ３８ａに堆積しているＰＭを高温化により前述したごとく燃焼させてＣＯ2とＨ2Ｏにして排出する処理を実行するモードである。このモードでは、燃料を供給することで、その排気中や触媒上での酸化に伴う発熱により触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）するとともに触媒周りのＰＭを燃焼させている。このモードでの制御態様の詳細は後に述べる。

Ｓ被毒回復制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａがＳ被毒してＮＯｘ吸蔵能力が低下した場合にＳ成分を放出させてＳ被毒から回復させるモードである。このモードでは、添加弁６８から燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６５０℃）するＳ昇温制御を実行し、更に添加弁６８からの間欠的な燃料添加により触媒床温を高温に維持しつつ空燃比をストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比とする空燃比低下制御を行う。ここではストイキよりもわずかに低い空燃比とするリッチ化を行っている。この空燃比低下制御は、触媒床温を高温に維持するための燃料添加を行うことから、一種の昇温制御であると云える。このモードでは、燃料噴射弁５８による膨張行程あるいは排気行程における燃焼室４内への燃料噴射であるアフター噴射を加える場合がある。

ＮＯｘ還元制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａに吸蔵されたＮＯｘを、Ｎ2、ＣＯ2及びＨ2Ｏに還元して放出するモードである。このモードでは、添加弁６８からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加により、触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）で空燃比をストイキ又はストイキよりも低下させる処理を行う。

なお、これら３つの触媒制御モード以外の状態が通常制御モードとなり、この通常制御モードでは添加弁６８からの燃料添加や燃料噴射弁５８によるアフター噴射はなされない。

次にＥＣＵ７０により実行される処理のうち、ＰＭ再生制御モード関係の処理について説明する。
排気浄化触媒に堆積したＰＭを燃焼させるべく多量の燃料を一度に添加すると、排気浄化触媒の温度が急激に上昇して、その熱劣化を招くおそれがある。一方、燃料添加量を少なくするとこうした熱劣化は回避できるものの、排気浄化触媒に堆積したＰＭが燃焼せず残留するようになる。

このため、図２のタイミングチャートに示すように、ＰＭ再生制御モードでは先ず、添加する燃料の量が相対的に少ない第１の昇温制御（時刻ｔ１１〜ｔ１２）が実行されて、温度上昇を極力抑えながらＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａやフィルタ３８ａに堆積しているＰＭの総量が減少される。その後、同第１の昇温制御よりも添加する燃料の量が相対的に多い第２の昇温制御（時刻ｔ１２〜ｔ１３）が実行されて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに堆積しているＰＭが完全に燃焼されるようになっている。このモードでの燃料の供給についても、添加弁６８からの燃料添加や、アフター噴射等によって行われる。

なお、こうしたＰＭ再生制御は、機関運転状態等に基づき算出される推定堆積量ＰＭｓｍが基準値ＰＭｓｔａｒｔ以上になったことを条件に開始され（時刻ｔ１１）、第２の昇温制御の終了とともに完了される（時刻ｔ１３）。また、第１の昇温制御では、ストイキ（理論空燃比）よりも高い空燃比状態で燃料添加が繰り返されて触媒床温が高温化される。第２の昇温制御では、間欠的な燃料添加により空燃比をストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比とする処理が、全く燃料を添加しない期間を間において行われる。ここでは、ストイキよりもわずかに低い空燃比とするリッチ化が行われる。

さて、車両が降坂路走行状態にあるときには、機関負荷の減少による排気温度の低下に加え、走行風による冷却によって触媒床温が大きく低下するために、排気浄化触媒が前述した不活性状態になる可能性が高い。

こうした実情をふまえ、本実施の形態では、図３のフローチャートに示すように、車両が降坂路走行状態にあるときに（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、次のような処理を実行するようにしている。すなわち、ＰＭ再生制御にかかる処理（第１及び第２の昇温制御）やＳ被毒回復制御にかかる処理（Ｓ昇温制御及び空燃比低下制御）が実行されている場合或いはそれら処理の実行開始が要求された場合にはこれを停止するようにしている（ステップＳ１０２）。

また、そうして各処理が停止されているときに、車両が降坂路走行状態ではなくなったときには（ステップＳ１００：ＮＯ）、再開条件が満たされたことを条件に（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、上記停止された処理を再開するようにしている（ステップＳ１０６）。この再開条件としては、例えば触媒床温が排気浄化触媒に付着した燃料を燃焼可能な値になっていることや、高負荷での機関運転が所定時間継続された後のような触媒床温が上記値になり得る状態であること等、排気浄化触媒の不活性状態が解消されていることを判断可能な条件が設定される。

なお、図３のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、ＥＣＵ７０により実行される。また、ステップＳ１００の処理において車両が降坂運転状態であることは後述する降坂フラグが「オン操作」されていることをもって判断され、同処理において車両が降坂運転状態にはないことは降坂フラグが「オフ操作」されていることをもって判断される。

以下、そうした降坂フラグの操作にかかる処理について説明する。
図４のフローチャートに、降坂フラグをオン操作するための処理の具体的な処理手順を示す。このフローチャートに示される一連の処理は、所定時間毎の処理として、ＥＣＵ７０により実行される。

この処理では先ず、以下の各条件が共に満たされるか否かが判断される（ステップＳ２００）。
・車両の走行速度ＳＰＤが所定速度以上であること。
・燃料噴射量が「０」であること、すなわち燃料カット制御が実行されていること。

これら条件が共に満たされる場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、このとき車両が降坂走行状態にある旨判定され、降坂カウンタのカウント値Ｃｓがインクリメントされる（ステップＳ２０２）。そして、本処理が繰り返し実行され、上記カウント値Ｃｓが所定値以上になると（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、上記降坂フラグがオン操作される（ステップＳ２０６）。

なお、上記カウント値Ｃｓは、基本的に、上記各条件が満たされなくなると（ステップＳ２００：ＮＯ）クリアされる（ステップＳ２１２）。ただし、上記各条件が満たされなくなったときであっても、燃料噴射量が所定量以上であり且つその継続時間が所定時間未満である場合には（ステップＳ２０８：ＹＥＳ且つＳ２１０：ＮＯ）、上記カウント値Ｃｓがクリアされない。車両が降坂路を走行している場合であっても、変速操作等に伴って一時的に燃料噴射がなされることがあるが、本処理では、そうした場合にカウント値Ｃｓがクリアされずに保持される。

図５のタイミングチャートに示すように、本処理では、車両が降坂路走行状態になると（同図（ａ）、時刻ｔ２１）、その継続時間の計時が開始され（同図（ｂ））、同継続時間が所定時間に達したときに降坂フラグがオン操作される（同図（ｄ）、時刻ｔ２２）。そして、このオン操作をもって（図３のステップＳ１００：ＹＥＳ）、前述したように各処理が停止されるようになる（ステップＳ１０２）。

図６のフローチャートに、降坂フラグをオフ操作するための処理の具体的な処理手順を示す。このフローチャートに示される一連の処理は、所定時間毎の処理として、ＥＣＵ７０により実行される。

この処理では先ず、燃料噴射量が所定量以上であるか否かが判断され、所定量以上である場合には（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、車両が降坂運転状態ではない旨判定されて、降坂外カウンタのカウント値Ｃｎがインクリメントされる（ステップＳ３０２）。そして、本処理が繰り返し実行され、上記カウント値Ｃｎが所定値以上になると（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、上記降坂フラグがオフ操作される（ステップＳ３０６）。

なお、上記カウント値Ｃｎは、燃料噴射量が所定量未満になり且つその状態が所定時間以上継続された場合に（ステップＳ３００：ＮＯ且つＳ３０８：ＹＥＳ）クリアされる（ステップＳ３１０）。すなわち、燃料噴射量が所定量未満になったときであっても、その継続時間が所定時間未満であれば（ステップＳ３０８：ＮＯ）、上記カウント値Ｃｎはクリアされない。車両が降坂路以外を走行している場合であっても、ブレーキ操作等によって一時的に燃料カット制御が実行されたり燃料噴射量がごく少なくなったりすることがあるが、本処理では、そうした場合にカウント値Ｃｎがクリアされずに保持される。

図５に示すように、本処理では、車両が降坂路走行状態以外の走行状態になると（同図（ａ）、時刻ｔ２３）、その継続時間の計時が開始され（同図（ｃ））、同継続時間が所定時間に達したときに降坂フラグがオフ操作される（同図（ｄ）、時刻ｔ２４）。そして、このオフ操作により（図３のステップＳ１００：ＮＯ）、その後、前述した再開条件が満たされたことを条件に（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、前記停止された処理が再開されるようになる（ステップＳ１０６）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）車両が降坂路走行状態にあるか否かを判定し、降坂路走行状態にある旨判定されるときに、ＰＭ再生制御にかかる処理やＳ被毒回復制御にかかる処理が実行されている場合にはこれを停止するようにした。これにより、車両が降坂路走行状態にあるとき、換言すれば、機関負荷の減少による排気温度の低下に加え、走行風による冷却によって触媒床温が大きく低下し、排気浄化触媒が不活性状態になる可能性があるときに、上記各処理を停止することができるようになる。このため、燃料の酸化反応が十分に行われない状況下でＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａやフィルタ３８ａに燃料が供給されるのを抑制し、同燃料の供給に起因する悪影響を好適に回避することができるようになる。

なお、直接検出した触媒床温に基づいて不活性状態になったことを判定することも考えられるが、同構成にあっては触媒床温の低下が検出されてから添加弁６８等からの燃料添加を停止しても、それまで既に噴射された燃料が所定期間、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａやフィルタ３８ａに添加され続けられる。この点、本実施の形態では、降坂路走行状態であることに基づいて排気温度の低下を予め検出し、その後に排気浄化触媒が不活性状態に移行するのを予測することができるため、不活性状態にあるＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａやフィルタ３８ａに燃料添加を行うことに起因する悪影響を好適に回避することが可能になる。

（２）燃料カット制御が実行中であることを条件に車両が降坂路走行状態にある旨判定するようにした。このため、燃料カット制御の実行時、換言すれば、機関燃焼熱が発生しないために、アイドル運転時と比較して、触媒床温が急速に低下して短時間で不活性状態に移行するようになるときにおいて、上記悪影響を好適に回避することができるようになる。

（３）車両が降坂路走行状態にある旨判定された時から所定時間経過したときに、上記各処理を停止するようにした。このため、降坂路走行状態が継続されたこと、換言すれば、不活性状態に移行する可能性が高くなったことをもって上記各処理を停止することができ、上記悪影響を回避しつつ、各処理の実行期間についてもこれを極力確保することができるようになる。また、変速操作やブレーキ操作などによって、一時的に降坂路走行状態を判定するための条件が満たされ、車両が降坂路走行状態にある旨誤判定されるのを抑制することができ、その判定精度についてもこれを向上させることができる。

（４）車両が降坂路走行状態にある旨の判定結果に基づいて上記各処理を停止しているときに、車両が降坂路走行状態ではない旨判定されたときには、各処理を再開するようにしたために、同処理が中止される場合と比較して、その実行期間を好適に確保することができるようになる。

（５）また、車両が降坂路走行状態ではない旨判定された時から所定時間経過した後に上記各処理を再開するようにした。このため、車両が降坂路走行状態ではなくなった後、触媒床温が上昇するのを待って各処理を再開することができ、それら処理をその実行に適した状況下で再開することができるようになる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる車載内燃機関の排気浄化装置を具体化した第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態と第１の実施の形態とでは、各処理の停止にかかる処理の処理態様が異なる。
図７のフローチャートに、本実施の形態にかかる停止処理の具体的な処理手順を示す。このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、ＥＣＵ７０により実行される。図７の処理のうちのステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理は、第１の実施の形態にかかる停止処理（図３）のステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理と同様の処理のため、同じ符号を付すとともにその詳細な説明は省略する。

この停止処理では先ず、車両が降坂路走行状態にあるときに（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、更に同判定が所定時間以上継続されているか否かが判断される（ステップＳ４００）。具体的には、前記降坂フラグのオン操作が所定時間以上継続されているか否かが判断される。

そして、所定時間未満である場合（ステップＳ４００：ＮＯ）、すなわち降坂路走行状態の継続時間が比較的短い場合には、排気浄化触媒が不活性状態であるか否かの判定（不活性判定）が行われる（ステップＳ４０２）。

そして、この不活性判定において不活性状態である旨の判定がなされない場合には（ステップＳ４０４：ＮＯ）、前記ＰＭ再生制御にかかる処理やＳ被毒回復制御にかかる処理は停止されずに継続される。一方、不活性状態である旨判定される場合には（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、前述した態様で上記各処理が停止される（ステップＳ１０２）。

その後、本処理が繰り返し実行され、降坂フラグのオン操作についての継続時間が所定時間以上になると（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、上記不活性判定を行うことなく、上記各処理が停止される（ステップＳ１０２）。

以下、上記不活性判定にかかる処理の具体的な処理手順について、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、ＥＣＵ７０により実行される。

この処理では先ず、前記第１排気温センサ４４により検出される排気温度Ｔｉが所定温度以上であるか否かが判断される（ステップＳ５００）。ここでは、排気温度Ｔｉが所定温度以上であることをもって、ＰＭ再生制御にかかる処理やＳ被毒回復制御にかかる処理が実行中であると判断される。

そして、それら各処理の実行中ではない場合には（ステップＳ５００：ＮＯ）、不活性状態であるとの判定はなされない。
一方、それら各処理が実行中である場合には（ステップＳＳ５００：ＹＥＳ）、次に、排気温度Ｔｉと機関運転状態に基づき算出されている基準温度Ｔｂとの差（＝Ｔｉ−Ｔｂ）が所定値γよりも小さく、且つその状態が所定時間以上継続されているか否かが判断される（ステップＳ５０２）。

なお、上記排気温度Ｔｉは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの床温の指標値として用いられる温度である。また、上記基準温度Ｔｂとしては、燃料が添加されていないとき、すなわち昇温が図られていないときにおける触媒床温が、そのときどきの機関運転状態、詳しくは排気温度と相関の高い機関回転速度ＮＥや燃料噴射量などに基づいて逐次算出されている。

それら温度の差が所定値γよりも小さい状態が所定時間以上継続されていることをもって（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、触媒床温を昇温させるべく燃料が添加されているにも拘わらず、同燃料が殆ど燃焼されていない程度に排気温度Ｔｉ、すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの床温が低くなっていることが分かる。本処理では、こうした場合に、不活性状態である旨判定される（ステップＳ５０４）。

一方、上記差が所定値γ以上である場合、或いは同差が所定値γよりも小さい状態の継続時間が所定時間未満である場合には（ステップＳ５０２：ＮＯ）、不活性状態であるとの判定はなされない。

本実施の形態では、図９のタイミングチャートに示すように、降坂フラグ（同図（ａ））のオン操作の継続時間が短いとき（時刻ｔ３１〜ｔ３２）、すなわち降坂路走行状態の継続時間が比較的短く、不活性状態になっていない可能性があるときには、上記不活性判定が実行される。そして、不活性状態である旨の判定がなされない場合には、上記各処理が継続される。したがって、その分だけ上記各処理の実行期間を確保することができるようになる。

一方、それら処理の実行中において不活性状態であることが確認されたとき（時刻ｔ３２、同図（ｂ））、或いは降坂路走行状態の継続時間が長くなって不活性状態である可能性がごく高くなったときには（時刻ｔ３３、同図（ｃ））、上記実行中の処理が停止される。このため、前述した悪影響についてもこれを回避することができるようになる。

なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記第２の実施の形態において、不活性判定にかかる処理は適宜変更可能である。例えば、ＰＭ再生制御にかかる処理やＳ被毒回復制御にかかる処理が実行中において、第１排気温センサ４４により検出される排気温度Ｔｉと第２排気温センサ４６により検出される排気温度Ｔｏとの差（＝Ｔｏ−Ｔｉ）が所定値よりも大きくなったことをもって不活性状態である旨判定する処理を採用することが可能である。同処理によれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの床温が低く、フィルタ３８ａ上の触媒の床温が高いこと、換言すれば、添加された燃料がＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａでは燃焼せず、フィルタ３８ａで燃焼されていることを判断することができ、これをもってＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが不活性状態にあると判定することができる。

・上記各実施の形態では、車両が降坂路走行状態にある旨判定するための条件の一つとして、燃料カット制御が実行されていること、といった条件を採用したが、これに代えて、内燃機関の燃料噴射量が所定量以下であること、といった条件を採用することもできる。その他、車両に傾斜センサを新たに設けるとともに、車両の前部が後部よりも下がっていること、といった条件を採用することなども可能である。

・上記各実施の形態では、車両が降坂路走行状態にある旨判定された時から同判定が所定時間継続されたときに前記各処理を停止するようにした。その所定時間を機関負荷や車両の走行速度ＳＰＤに基づいて可変設定するようにしてもよい。具体的には、機関負荷が低いときほど、或いは走行速度ＳＰＤが高いときほど所定時間を短く設定するようにすればよい。ここで、車両が降坂路走行状態であるときであっても、触媒床温が低下する速度は機関負荷（排気温度）や車両の走行速度ＳＰＤ（走行風）に応じて異なったものとなる。この点、上記構成によれば、そうした触媒床温の低下速度に見合ったかたちで上記所定期間を設定することができ、前述した悪影響を的確に回避することができるようになる。

・また、降坂路走行状態にある旨判定された時に、上記各処理を停止することなども可能である。
・上記各実施の形態において、再開条件に基づく処理（図３のステップＳ１０４）を省略してもよい。また、降坂路走行状態ではない旨判定された時に、前記降坂路走行状態にある旨の判定結果に基づいて停止された処理を再開することも可能である。これら構成によっても、車両が降坂路走行状態であるときにおける前述した悪影響についてはこれを回避することができる。

・降坂路走行状態にあるときにその実行を停止する処理として、ＰＭ再生制御にかかる処理（第１及び第２の昇温制御）及びＳ被毒回復制御にかかる処理（Ｓ昇温制御及び空燃比低下制御）のうちの１乃至３つを選択的に採用するようにしてもよい。なお、第２の昇温制御では添加される燃料の量が多いために、不活性状態にある排気浄化触媒に燃料を添加することに起因する悪影響が顕著なものとなる。したがって、少なくとも第２の昇温制御を停止する構成を採用することにより、同第２の昇温制御の実行に起因する悪影響についてはこれを回避することができる。

・また、降坂路走行状態ではないときにその実行を再開する処理として、上記各処理のうちの１乃至３つを採用することも可能である。ここで、上記第２の昇温制御が停止されると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの上流側端面にＰＭが残ったままの状態になる。そして、そうしたＰＭの堆積量が増大して過度なものになると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの詰まりや、その堆積した多量のＰＭが一時に燃焼することによる触媒床温の過上昇等を招くこととなる。このため、そうしたＰＭを確実に除去するべく、少なくとも第２の昇温制御が停止された場合にこれを再開する構成を採用することが望ましい。

・また、上記各処理の全てを再開しない、すなわち中止する（図３や図７のステップＳ１０６の処理を省略する）ことなども可能である。
・本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、図１に例示した構成以外の内燃機関にも同様に適用することができる。要は、排気浄化触媒に燃料を供給してその触媒床温を昇温させる昇温制御を実行して同排気浄化触媒の機能再生を図る再生手段を有した車載内燃機関の排気浄化装置であれば、本発明は上記各実施の形態と同様、或いはそれに準じた態様で適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態が適用される車載内燃機関の概略構成を示すブロック図。 同第１の実施の形態のＰＭ再生制御モード関係の処理の処理態様の一例を示すタイミングチャート。 同第１の実施の形態の停止処理の処理手順を示すフローチャート。 降坂フラグのオン操作処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）降坂フラグの操作態様の一例を示すタイミングチャート。 降坂フラグのオフ操作処理の処理手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施の形態の停止処理の処理手順を示すフローチャート。 不活性判定にかかる処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）停止処理の処理態様の一例を示すタイミングチャート。

符号の説明

２…内燃機関、４…燃焼室、６…吸気弁、８…吸気ポート、１０…吸気マニホールド、１２…サージタンク、１３…吸気経路、１４…インタークーラ、１６…排気ターボチャージャ、１６ａ…コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、１８…エアクリーナ、２０…排気再循環（ＥＧＲ）経路、２０ａ…ＥＧＲガス供給口、２０ｂ…ＥＧＲガス吸入口、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル開度センサ、２２ｂ…モータ、２４…吸入空気量センサ、２６…吸気温センサ、２８…排気弁、３０…排気ポート、３２…排気マニホールド、３４…排気経路、３６…第１触媒コンバータ、３６ａ…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、３８…第２触媒コンバータ、３８ａ…フィルタ、４０…第３触媒コンバータ、４０ａ…酸化触媒、４４…第１排気温センサ、４６…第２排気温センサ、４８…空燃比センサ、５０…差圧センサ、５２…ＥＧＲ触媒、５４…ＥＧＲクーラ、５６…ＥＧＲ弁、５８…燃料噴射弁、５８ａ…燃料供給管、６０…コモンレール、６２…燃料ポンプ、６４…燃料圧センサ、６６…燃料供給管、６８…添加弁、７０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、７２…アクセルペダル、７４…アクセル開度センサ、７６…冷却水温センサ、７８…クランク軸、８０…回転速度センサ、８２…気筒判別センサ、８４…車速センサ。

Claims (7)

1. 排気浄化触媒に燃料を供給してその触媒床温を昇温させる昇温制御を実行して同排気浄化触媒の機能再生を図る再生手段を有した車載内燃機関の排気浄化装置において、
   車両が降坂路走行状態にあるか否かを判定する判定手段を備え、
   前記再生手段は前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態にある旨判定されるときに前記昇温制御を停止する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記判定手段は前記内燃機関の燃料噴射量が所定量以下であり且つ前記車両の走行速度が所定速度以上であることをもって前記車両が降坂路走行状態にある旨判定する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項２に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記判定手段は前記燃料噴射量が所定量以下であることを燃料カット制御が実行中であることをもって判断する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記再生手段は前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態にある旨判定された時から所定期間経過したときに前記昇温制御を停止する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記再生手段は前記車両が降坂路走行状態にある旨の判定結果に基づいて前記昇温制御を停止しているときに前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態ではない旨判定されたときには前記昇温制御を再開する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
6. 請求項５に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記再生手段は前記判定手段により前記車両が降坂路走行状態ではない旨判定された時から所定期間経過した後に前記昇温制御を再開する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記再生手段は前記排気浄化触媒に添加する燃料の量が相対的に少ない第１の昇温制御と同第１の昇温制御よりも添加する燃料の量が相対的に多い第２の昇温制御とを行うものであり、これら各昇温制御のうち少なくとも第２の昇温制御についてこれを前記判定手段の判定結果に基づいて停止する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。

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