JP2016142176A

JP2016142176A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2016142176A
Application number: JP2015018447A
Authority: JP
Inventors: 太田　裕彦; Hirohiko Ota; 裕彦太田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-08-08
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Abstract

【課題】内燃機関の停止後に添加弁の過熱が生じることを抑制できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置２１は、内燃機関１の停止指令がなされた後に同機関１の停止に先駆けてアイドル運転を実行し、そのアイドル運転後の同機関１の停止タイミングを添加弁１７の温度に応じて決定する。上記アイドル運転中には、低温の排気が排気通路８を流れて添加弁１７及びその周囲を冷却する。また、添加弁１７の温度が高いときに上記アイドル運転後の内燃機関１の停止タイミングを遅らせることが可能である。このように内燃機関１を停止させるタイミングを遅らせて上記アイドル運転を継続することによって、同機関１の停止後に添加弁１７の温度が余熱により高くなって同添加弁１７の過熱が生じることを抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、排気通路に添加剤を噴射する添加弁が設けられた内燃機関について記載されている。

特開２００８−１３３７８０公報

特許文献１の内燃機関において、同機関の停止指令がなされる前の運転で排気の温度が高くなる場合、上記停止指令がなされたときに直ちに停止させると、上記排気にさらされる添加弁及びその周りの温度が停止後に余熱によって高くなる。このため、内燃機関の停止後に添加弁の過熱による故障が生じるおそれがある。

本発明の目的は、内燃機関の停止後に添加弁の過熱が生じることを抑制できる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止指令がなされた後に同機関の停止に先駆けてアイドル運転を実行し、同アイドル運転後の同機関の停止タイミングを、同機関の排気通路に設けられた添加弁の温度に応じて決定する停止制御部を備える。上記アイドル運転中には、低温の排気が排気通路を流れて添加弁及びその周囲を冷却する。また、添加弁の温度が高いときに上記アイドル運転中の内燃機関を停止させるタイミングを遅らせることが可能である。このように内燃機関を停止させるタイミングを遅らせて上記アイドル運転を継続することによって、同機関の停止後に添加弁が余熱により高くなって同添加弁の過熱が生じることを抑制できる。

上記停止制御部は、内燃機関の停止指令がなされてから遅延時間が経過するまで内燃機関のアイドル運転を継続した後に上記遅延時間が経過した時点で同機関を停止するものであり、上記停止指令がなされたときの添加弁の温度が高いときには低いときに比して上記遅延時間を長く設定するよう構成することが考えられる。この場合、内燃機関の停止指令がなされた後に上記遅延時間が経過した時点が、上記アイドル運転中の内燃機関を停止させるタイミングとなる。このため、内燃機関の停止指令がなされたときの添加弁の温度が高いとき、すなわち同機関の停止後に添加弁の温度が高い状態となりやすいときには、アイドル運転中の内燃機関を停止させるタイミングが遅くされる。言い換えれば、内燃機関の停止指令がなされた後のアイドル運転が長く継続される。従って、内燃機関の停止指令がなされたときの添加弁の温度が高く、同機関の停止後に添加弁の温度が高い状態となりやすいとき、上記アイドル運転による低温の排気を長い時間に亘って排気通路に流して添加弁を冷却することができる。

なお、上記停止制御部は、内燃機関の停止指令がなされた後に内燃機関のアイドル運転を継続するものであり、そのアイドル運転の継続中に添加弁の温度が目標値まで低下したときに内燃機関を停止するよう構成されていてもよい。この場合、内燃機関の停止指令がなされた後に添加弁の温度が目標値まで低下した時点が、上記アイドル運転中の内燃機関を停止させるタイミングとなる。このため、添加弁の温度が目標値まで低下するために長い時間がかかるとき、すなわち上記アイドル運転中の添加弁の温度が高いときには、そのアイドル運転中の内燃機関を停止させるタイミングが遅くされる。言い換えれば、内燃機関の停止指令がなされた後のアイドル運転が長く継続される。上述したように添加弁の温度が目標値まで低下してから上記アイドル運転が終了して内燃機関が停止するため、添加弁の温度が目標値まで低下する前に内燃機関が停止することはない。このため、上記アイドル運転の継続によって添加弁の温度を、より確実に低下させることができる。

上記停止制御部は、内燃機関の停止指令がなされた後のアイドル運転の継続を、内燃機関の搭載される車両の走行速度が予め定められた閾値未満であることを条件に実施するよう構成されていてもよい。車両の走行速度が上記閾値未満といった低い値になると、走行風による添加弁の冷却が行われにくくなるため、その添加弁の過熱が生じやすくなる。しかし、そうした状況のもとでの添加弁の過熱を抑制すべく、内燃機関の停止指令がなされた後の上記アイドル運転の継続を通じて低温の排気による添加弁の冷却を行うことができる。

なお、上記制御装置が適用される内燃機関としては、排気通路における添加弁の上流に位置して排気中の微粒子を捕集するフィルタ、及び、排気通路を流れる排気の流量を調整する調整機構が設けられたものがある。この場合の制御装置としては、上記停止制御部によるアイドル運転の継続中であって、上記フィルタで捕集した微粒子を除去すべく未燃燃料成分と酸素との反応を通じて同フィルタの温度を上昇させるフィルタ再生処理が実行されているとき、排気通路を流れる排気の流量が減少するよう上記調整機構を動作させる流量制御部を備えたものとすることが好ましい。上記フィルタ再生処理の実行中には、排気通路における添加弁の上流の部分に位置するフィルタの温度が上昇するため、そのフィルタから添加弁に流れる排気の温度が上昇しやすい。このため、内燃機関の停止指令がなされた後の上記アイドル運転中にフィルタ再生が実行されているとき、上記流量制御部による調整機構の動作を通じて、排気通路を流れる排気の流量を減少させる。これにより、排気通路において未燃燃料成分と反応する酸素の量が少なくなるため、その反応によるフィルタの温度上昇を抑えることができる。その結果、排気通路におけるフィルタ下流の部分の排気の温度の上昇を抑えることができ、そのフィルタから添加弁に高温の排気が流れることを抑制できる。従って、フィルタから添加弁に高温の排気が流れることによる同添加弁の過熱を抑制することができる。

また、上記流量制御部は、停止制御部による上記アイドル運転の継続中にフィルタ再生処理が実行されているとき、フィルタの温度が高いほど、排気通路を流れる排気の流量を減少させるための上記調整機構の動作量を大きくするものとすることが考えられる。この場合、上記アイドル運転中におけるフィルタの温度が高いほど、フィルタ再生処理で未燃燃料成分と反応する酸素の量を少なくすることができ、その反応によるフィルタの温度上昇をより効果的に抑えることができる。従って、フィルタから添加弁に高温の排気が流れることによる同添加弁の過熱を抑制すべく上記排気の流量の減少を行う際、それを過不足なく行うことができる。

内燃機関及びその制御装置の全体構成を示す略図。停止遅延処理における遅延時間分の冷却運転の実行手順を示すフローチャート。内燃機関の停止指令がなされたときの添加弁の温度（停止指令時温度）の変化に対する上記遅延時間の変化傾向を示すグラフ。停止遅延処理における冷却運転の開始の手順を示すフローチャート。同冷却運転の実行手順を示すフローチャート。吸気絞り弁及び可変ノズルの駆動手順を示すフローチャート。フィルタの温度と可変ノズルの開度との関係を示すグラフ。フィルタの温度と吸気絞り弁の開度との関係を示すグラフ。

［第１実施形態］
以下、内燃機関の制御装置の第１実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１に示すように、車両に搭載される内燃機関１の燃焼室２には吸気通路３が接続されている。この吸気通路３には、上流から順にターボチャージャ４のコンプレッサホイール４ａ、インタークーラ５、及び吸気絞り弁６が設けられている。内燃機関１の燃焼室２には、上記吸気通路３を通過した空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁７からの燃料が噴射供給される。そして、この燃料が燃焼室２内で燃焼することによって内燃機関１が駆動される。一方、燃焼室２内で燃料が燃焼した後の排気は、その燃焼室２に接続された排気通路８に送り出される。この排気通路８には、上流から順にターボチャージャ４のタービンホイール４ｂ、第１酸化触媒９、フィルタ１０、第１ＮＯｘ浄化触媒１１、第２ＮＯｘ浄化触媒１２、及び第２酸化触媒１３が設けられている。なお、ターボチャージャ４には、タービンホイール４ｂに吹き付けられる排気の流通面積を可変とすべく開閉動作する可変ノズル４ｃが設けられている。

上記第１酸化触媒９は一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を酸化して浄化し、上記フィルタ１０は排気中の微粒子（ＰＭ）を捕集する。また、上記第１ＮＯｘ浄化触媒１１及び上記第２ＮＯｘ浄化触媒１２は、還元剤を用いて排気中のＮＯｘを還元して浄化する選択還元型の触媒である。詳しくは、排気通路８における第１ＮＯｘ浄化触媒１１の上流の排気に尿素水等の還元剤が添加されることにより、同尿素水が排気の熱を受けて加水分解してアンモニア（ＮＨ3 ）が生成され、その生成されたアンモニアが第１ＮＯｘ浄化触媒１１及び第２ＮＯｘ浄化触媒１２に吸着してそれら触媒でのＮＯｘの還元が行われる。こうした還元により排気中のＮＯｘが浄化される。また、上記第２酸化触媒１３は、第２ＮＯｘ浄化触媒１２から下流側に流出したアンモニアを酸化して処理する。

内燃機関１には、上記還元剤（尿素水）を添加剤として排気通路８に噴射するための添加剤供給装置が設けられている。この添加剤供給装置は、排気通路８における第１ＮＯｘ浄化触媒１１の上流且つフィルタ１０の下流に尿素水を噴射するための添加弁１７を備えている。添加弁１７から排気通路８内の排気に添加された尿素水は、同添加弁１７の下流且つ第１ＮＯｘ浄化触媒１１の上流に設けられた分散板１８によって、より細かい霧状となるように分散される。また、添加剤供給装置は、添加弁１７に対し配管１４を介して接続されたポンプ１６、及び、そのポンプ１６に接続されて尿素水を貯留するタンク１５も備えている。そして、添加剤供給装置は、ポンプ１６の正回転によりタンク１５内の尿素水を汲み上げて配管１４及び添加弁１７に供給する一方、ポンプ１６の逆回転により添加弁１７及び配管１４内の尿素水をタンク１５に回収する。

次に、内燃機関１の制御装置の電気的構成について説明する。
同装置は、内燃機関１の各種制御を行うための電子制御装置２１を備えている。この電子制御装置２１は、上記各種制御に係る演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。

電子制御装置２１の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
・車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ２２。
・車両外の大気の温度（外気温Ｔ２）を検出する外気温センサ２３。

・運転者の手動での内燃機関１の始動開始時や運転停止時に操作されるイグニッションスイッチ３６。
・車両の運転者によって操作されるアクセルペダル１９の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ２４。

・吸気通路３を通過する空気の量を検出するエアフローメータ２５。
・吸気通路３における吸気絞り弁６の下流側の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ２６。

・内燃機関１のクランクシャフト２０の回転速度を検出するためのクランクポジションセンサ２７。
・排気通路８におけるフィルタ１０下流であって且つ添加弁１７上流の部分の排気の温度を検出する排気温センサ２８。

・排気通路８における第１ＮＯｘ浄化触媒１１上流の排気中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ２９。
電子制御装置２１の出力ポートには、可変ノズル４ｃの駆動回路、燃料噴射弁７の駆動回路、吸気絞り弁６の駆動回路、ポンプ１６の駆動回路、及び添加弁１７の駆動回路等が接続されている。

電子制御装置２１は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき内燃機関１の運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして内燃機関１における燃料噴射制御、可変ノズル４ｃの開度制御、吸気絞り弁６の開度制御、ポンプ１６の駆動制御、及び添加弁１７の駆動制御等が電子制御装置２１を通じて実施される。なお、上記ポンプ１６の駆動制御においては、内燃機関１の運転中に添加弁１７への尿素水の供給を行うべくポンプ１６が正回転される一方、内燃機関１の停止後には添加弁１７及び配管１４内の尿素水を回収すべくポンプ１６が所定期間だけ逆回転される。

また、電子制御装置２１は、捕集したＰＭによるフィルタ１０の目詰まりが生じないよう、そのＰＭを除去すべくフィルタ１０の温度を上昇させるフィルタ再生処理を実行する。詳しくは、フィルタ１０のＰＭ堆積量が許容上限値以上になるとき、第１酸化触媒９に未燃燃料成分を供給することが行われる。こうした第１酸化触媒９への未燃燃料成分の供給は、例えば機関運転のための燃料噴射弁７からの燃料噴射（主噴射）が行われた後の燃料噴射であるポスト噴射によって実現される。そして、第１酸化触媒９への未燃燃料成分の供給により、同第１酸化触媒９にて燃料の酸化に伴う酸化熱を生じさせる。この第１酸化触媒９で生じる酸化熱によって排気通路８を流れる排気の温度を上昇させ、高温となった排気をフィルタ１０に流すことにより同フィルタ１０の温度を上記ＰＭの燃焼に必要な値まで上昇させる。これにより、フィルタ１０に堆積したＰＭが燃焼して除去されるため、同フィルタ１０のＰＭによる目詰まりが生じることは抑制される。

ところで、電子制御装置２１は、車両の運転者によるイグニッションスイッチ３６のオフ操作に基づき内燃機関１の停止指令がなされると、燃料噴射弁７からの燃料噴射を停止させることによって運転中の内燃機関１を停止させる。しかし、内燃機関１の停止指令がなされる前の運転で排気の温度が高くなっていた場合、上記停止指令がなされたときに直ちに同機関１を停止させると、上記排気にさらされる添加弁１７及びその周りの温度が同機関１の停止後に余熱によって高くなる。このため、内燃機関１の停止後に添加弁１７の過熱による故障が生じるおそれがある。また、内燃機関１の停止指令がなされたとき、車両の走行速度が予め定められた閾値未満という低い値（例えば「０」）である場合には、走行風による添加弁１７の冷却が行われにくくなることも添加弁１７の過熱が生じる原因となる。

こうしたことに対処するため、電子制御装置２１は、内燃機関１の停止指令がなされた後に同機関１の停止に先駆けてアイドル運転を実行し、そのアイドル運転後の同機関１の停止タイミングを添加弁１７の温度に応じて決定する。上記アイドル運転中には、低温の排気が排気通路８を流れて添加弁１７及びその周囲を冷却する。また、添加弁１７の温度が高いときに上記アイドル運転後の内燃機関１の停止タイミングを遅らせることが可能である。このように内燃機関１を停止させるタイミングを遅らせて上記アイドル運転を継続することによって、同機関１の停止後に添加弁１７が余熱により高くなって同添加弁１７の過熱が生じることを抑制できる。

次に、内燃機関１の制御装置の動作について説明する。
電子制御装置２１は、内燃機関１の停止指令がなされてから遅延時間が経過するまで内燃機関１のアイドル運転を継続した後に上記遅延時間が経過した時点で同機関１を停止するものであり、上記停止指令がなされたときの添加弁１７の温度が高いときには低いときに比して上記遅延時間を長く設定する。この場合、内燃機関１の停止指令がなされた後に上記遅延時間が経過した時点が、上記アイドル運転中の内燃機関１を停止させるタイミングとなる。このため、内燃機関１の停止指令がなされたときの添加弁１７の温度が高いとき、すなわち同機関１の停止後に添加弁１７の温度が高い状態となりやすいときには、アイドル運転中の内燃機関１を停止させるタイミングが遅くされる。言い換えれば、内燃機関１の停止指令がなされた後のアイドル運転が長く継続される。

なお、内燃機関１の停止指令がなされてから同機関１が停止するまでの処理（以下、停止遅延処理という）を実行するときの電子制御装置２１は停止制御部として機能する。上述した停止遅延処理が実行されると、上記遅延時間分の内燃機関１のアイドル運転中に低温の排気が排気通路８を流れて添加弁１７及びその周囲を冷却する。上記停止遅延処理は、内燃機関１の停止指令がなされたときの添加弁１７の温度が高いときには低いときに比して上記遅延時間が長くされる。従って、内燃機関１の停止指令がなされたときの添加弁１７の温度が高く、同機関１の停止後に添加弁１７の温度が高い状態となりやすいとき、上記アイドル運転による低温の排気を長い時間に亘って排気通路８に流して添加弁を冷却することができる。

図２は、上記停止遅延処理における添加弁１７の冷却を目的とした上記遅延時間分のアイドル運転（冷却運転）を実行するための停止遅延ルーチンを示すフローチャートである。この停止遅延ルーチンは、電子制御装置２１を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

電子制御装置２１は、停止遅延ルーチンのステップ１０１（Ｓ１０１）の処理として内燃機関１の停止指令があるか否かを判断し、Ｓ１０２の処理として車速が「０」であるか否か、すなわち車両の走行停止状態であるか否かを判断する。そして、Ｓ１０１とＳ１０２との一方で否定判断であれば、電子制御装置２１は停止遅延ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ１０１とＳ１０２との両方で肯定判断であればＳ１０３に進む。

電子制御装置２１は、Ｓ１０３の処理として、排気温センサ２８を用いて排気の温度Ｔ１を取得する。この温度Ｔ１は、排気通路８におけるフィルタ１０の下流、かつ添加弁１７の上流の部分の排気の温度に相当する。その後、Ｓ１０５に進む。

電子制御装置２１は、Ｓ１０５の処理として、排気の温度Ｔ１に基づき、添加弁１７の温度である停止指令時温度Ｔ２を算出する。その後、Ｓ１０６に進む。電子制御装置２１は、Ｓ１０６の処理として、添加弁１７における上記停止指令時温度Ｔ２に基づき上記停止遅延処理で用いられる遅延時間ｔ１を算出する。

図３は、Ｓ１０６で算出された遅延時間ｔ１における停止指令時温度Ｔ２の変化に対する変化傾向を示している。同図から分かるように、停止指令時温度Ｔ２が高くなるほど遅延時間ｔ１が長くなる。このように遅延時間ｔ１を算出することにより、停止指令時温度Ｔ２が高いときには低いときよりも遅延時間ｔ１が長くされる。

電子制御装置２１は、続くＳ１０７の処理として、内燃機関１の停止指令がなされたときを始点とする遅延時間ｔ１中、添加弁１７の冷却を目的としたアイドル運転（冷却運転）を実行する。更に、電子制御装置２１は、上記遅延時間ｔ１が経過した時点でアイドル運転中の内燃機関１を停止する。

電子制御装置２１は、Ｓ１０７の処理を実行した後、停止遅延ルーチンを一旦終了する。
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。

（１）内燃機関１の停止指令がなされると、そのときの添加弁１７の温度に応じた遅延時間ｔ１分のアイドル運転を継続した後に同機関１を停止させる停止遅延処理が実行される。そして、この停止遅延処理における上記遅延時間ｔ１分の内燃機関１のアイドル運転中、低温の排気が排気通路８を流れて添加弁１７及びその周囲を冷却する。このため、上記遅延時間ｔ１分のアイドル運転（冷却運転）の継続後に内燃機関１を停止させることにより、その停止後に添加弁１７が余熱により高くなって同添加弁１７の過熱が生じることを抑制できる。

（２）停止遅延処理において、内燃機関１の停止指令がなされたときの添加弁１７の温度（停止指令時温度Ｔ２）が高いほど、上記冷却運転を実行する時間である遅延時間ｔ１が長くされる。これにより、内燃機関１の停止指令がなされたときの添加弁１７の停止指令時温度Ｔ２が高いときには低いときよりも、停止遅延処理における上記遅延時間ｔ１が長くされるようになる。この場合、添加弁１７の停止指令時温度Ｔ２が高いほど、すなわち同機関１の停止後に添加弁１７の温度が高い状態となりやすいほど、上記遅延時間ｔ１を長くして上記冷却運転を長く継続することができる。これにより、内燃機関１の停止指令がなされた後、添加弁及びその周囲を過不足なく冷却することができる。

（３）停止遅延処理による冷却運転は、同機関１の停止指令がなされたときに車速が「０」であることを条件に実施される。車速が「０」のときには走行風による添加弁１７の冷却が行われなくなるため、その添加弁１７の過熱が生じやすくなる。しかし、そうした状況のもとでの添加弁１７の過熱を抑制すべく、内燃機関１の停止指令がなされた後の上記冷却運転を通じて低温の排気による添加弁１７の冷却を行うことができる。

［第２実施形態］
次に、内燃機関の制御装置の第２実施形態について、図４及び図５を参照しながら説明する。

この実施形態では、内燃機関１の停止指令がなされた後の停止遅延処理として、添加弁１７の温度が定められた目標値に低下するまでアイドル運転（冷却運転）を継続し、そのアイドル運転中に添加弁１７の温度が上記目標値まで低下したとき内燃機関１を停止させる。この場合、上記アイドル運転中に添加弁１７の温度が目標値まで低下した時点が内燃機関１を停止させるタイミングとなる。このため、添加弁１７の温度が目標値まで低下するために長い時間がかかるとき、すなわち上記アイドル運転中の添加弁１７の温度が高いときには、そのアイドル運転中の内燃機関１を停止させるタイミングが遅くされる。言い換えれば、内燃機関１の停止指令がなされた後のアイドル運転が長く継続される。

図４は、この実施形態の停止遅延ルーチンを示すフローチャートである。同ルーチンも、電子制御装置２１を通じて、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。なお、同ルーチンにおけるＳ２０１及びＳ２０２の処理は、図２に示す第１実施形態の停止遅延ルーチンのＳ１０１及びＳ１０２の処理に相当する。

電子制御装置２１は、図４の停止遅延ルーチンにおけるＳ２０１の処理として内燃機関１の停止指令があるか否かを判断し、Ｓ２０２の処理として車速が「０」であるか否かを判断する。そして、Ｓ２０１とＳ２０２との一方で否定判断であれば、電子制御装置２１は停止遅延ルーチンを一旦終了する。また、Ｓ２０１とＳ２０２との両方で肯定判断であれば、Ｓ２０３の冷却運転実行処理に進む。このＳ２０３の冷却運転実行処理は、添加弁１７の温度が目標温度Ｔｔ（目標値）に低下するまで内燃機関１のアイドル運転（上記冷却運転）を行うためのものである。

図５は、上記冷却運転処理を実行するための冷却運転実行ルーチンを示すフローチャートである。この冷却運転実行ルーチンは、停止遅延ルーチン（図４）のＳ２０３に進んだとき、電子制御装置２１を通じて開始される。このように開始された冷却運転実行ルーチンは、上記冷却運転が終了するまで電子制御装置２１を通じて所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

電子制御装置２１は、冷却運転実行ルーチンのＳ４０１の処理として、排気温センサ２８を用いて排気の温度Ｔ１を取得する。その後、電子制御装置２１は、Ｓ４０２の処理として、排気の温度Ｔ１に基づき、そのときの添加弁１７の温度Ｔ３を算出する。電子制御装置２１は、続くＳ４０３の処理として、添加弁１７の温度Ｔ３が上記目標温度Ｔｔよりも高いか否かを判断する。ここで肯定判断であればＳ４０４に進む。電子制御装置２１は、Ｓ４０４の処理として上記冷却運転を実行した後、この冷却運転実行ルーチンを一旦終了する。

一方、Ｓ４０３において、添加弁１７の温度Ｔ３が目標温度Ｔｔ未満であって否定判断がなされると、Ｓ４０５に進む。電子制御装置２１は、Ｓ４０５の処理として、上記冷却運転を終了して内燃機関１を停止させた後、この冷却運転実行ルーチンを終了する。このようにＳ４０５を経て冷却運転実行ルーチンが終了したときには、同ルーチンの所定時間毎の周期的な実行が停止される。従って、上記冷却運転が開始されると、添加弁１７の温度Ｔ３が目標温度Ｔｔに低下するまでは、上記冷却運転が継続される。

なお、冷却運転実行ルーチンの開始後、最初にＳ４０３の処理に進んだときに同処理で否定判断がなされてＳ４０５に進んだ場合、すなわち上記冷却運転が実行されていない状況下でＳ４０５に進んだ場合、電子制御装置２１は内燃機関１を直ちに終了させる。

本実施形態によれば、第１実施形態における（１）〜（３）の効果と同様の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（４）内燃機関１の停止指令がなされた後の停止遅延処理として、添加弁１７の温度Ｔ３が定められた目標温度Ｔｔに低下するまで内燃機関１のアイドル運転（冷却運転）を継続し、そのアイドル運転中に添加弁１７の温度が上記目標値まで低下したとき内燃機関１が停止される。この場合、添加弁１７の温度Ｔ３が目標温度Ｔｔまで低下してから内燃機関１の上記冷却運転が終了して同機関１が停止するため、添加弁１７の温度Ｔ３が目標温度Ｔｔまで低下する前に内燃機関１が停止することはない。このため、上記冷却運転の継続によって添加弁１７の温度Ｔ３を、より確実に低下させることができる。

［第３実施形態］
次に、内燃機関の制御装置の第３実施形態について、図６〜図８を参照しながら説明する。

上記フィルタ再生処理の実行中には、排気通路８における添加弁１７の上流の部分に位置するフィルタ１０の温度が上昇するため、そのフィルタ１０から添加弁１７に流れる排気の温度が上昇しやすい。このため、例えばフィルタ再生処理の実行中にイグニッションスイッチ３６のオフ操作に基づく内燃機関１の停止指令がなされると、その停止指令がなされた後に停止遅延処理による内燃機関１の冷却運転が行われることにより、同冷却運転を実行しつつフィルタ再生処理も実行されるという状況が生じる。このように内燃機関１の冷却運転中にフィルタ再生処理が実行された状態になると、フィルタ１０から添加弁１７に高温の排気が流れて同添加弁１７の過熱に繋がるおそれがある。

この実施形態では、フィルタ再生処理の実行に伴う上記冷却運転中での添加弁１７の過熱を抑制すべく、停止遅延処理による内燃機関１の上記冷却運転がなされているとき、フィルタ再生処理の実行中であれば排気通路８を流れる排気の流量が減少するよう、電子制御装置２１を通じて吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃを動作させる。なお、このときの吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃは、排気通路８を流れる排気の流量を調整する調整機構としての役割を担う。また、このときの電子制御装置２１は、上記排気の流量が減少するよう調整機構を動作させる流量制御部としての役割を担う。

図６は、吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃを駆動する排気流量制御ルーチンを示すフローチャートである。この排気流量制御ルーチンは、電子制御装置２１を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

電子制御装置２１は、同ルーチンのＳ３０１の処理として、停止遅延処理による内燃機関１の冷却運転中であるか否かを判断する。ここで否定判定であればＳ３０８に進む。電子制御装置２１は、Ｓ３０８の処理として通常どおり可変ノズル４ｃ及び吸気絞り弁６を制御し、その後に排気流量制御ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ３０１で肯定判断であればＳ３０２に進む。電子制御装置２１は、Ｓ３０２の処理として、フィルタ再生処理の実行中であるか否かを判断する。ここで否定判断であればＳ３０８に進み、肯定判断であればＳ３０３に進む。

電子制御装置２１は、Ｓ３０３の処理としてフィルタ再生処理を停止し、その後にＳ３０４の処理としてフィルタ１０の温度Ｔ４が所定値以上であるか否かを判断する。なお、フィルタ１０の温度Ｔ４は、排気温センサ２８によって検出される温度Ｔ１、並びに、内燃機関１の吸入空気量及びポスト噴射量などによって求めることが可能である。また、上記所定値としては、添加弁１７の温度（温度Ｔ３）よりも高い値が採用される。上記所定値としては、例えば、実験等によって最適に定められた固定値を採用したり、添加弁１７の温度Ｔ３に基づいて可変設定される可変値を採用したりすることが可能である。

Ｓ３０４で否定判断であればＳ３０８に進む。一方、Ｓ３０４で肯定判断であればＳ３０５に進む。このＳ３０５以降の処理は、排気通路８を流れる排気の流量を減少すべく可変ノズル４ｃ及び吸気絞り弁６を閉じ側に調整するためのものである。電子制御装置２１は、Ｓ３０５の処理として、フィルタ１０の温度Ｔ４に基づき、可変ノズル４ｃの開度減少量Ｃvn及び吸気絞り弁６の開度減少量Ｃthを算出する。これら開度減少量Ｃvn及び開度減少量Ｃthはそれぞれ、フィルタ１０の温度Ｔ４が高いほど大きい値となるよう算出される。その後、Ｓ３０６に進む。

電子制御装置２１は、Ｓ３０６の処理として上記開度減少量Ｃvn分の可変ノズル４ｃの閉じ側への動作を行い、Ｓ３０７の処理として上記開度減少量Ｃth分の吸気絞り弁６の閉じ側への動作を行う。その後、電子制御装置２１は、排気流量制御ルーチンを一旦終了する。なお、図７及び図８はそれぞれ、Ｓ３０６及びＳ３０７の処理が実行されたときのフィルタ１０の温度Ｔ４と可変ノズル４ｃ及び吸気絞り弁６の開度との関係を示したグラフである。

図７に示すように、フィルタ１０の温度Ｔ４が高くなるほど、可変ノズル４ｃの開度が閉じ側の値となる。上述した開度減少量Ｃvn分の可変ノズル４ｃの閉じ側への動作により、ターボチャージャ４のタービンホイール４ｂに吹き付けられる排気の流通面積が小さくなる。このように排気の流通面積が小さくなることに伴い、内燃機関１の排気通路８を流れる排気の流量が減少する。

一方、図８に示すように、フィルタ１０の温度Ｔ４が高くなるほど、吸気絞り弁６の開度が閉じ側の値となる。上述した開度減少量Ｃth分の吸気絞り弁６の閉じ側への動作により、内燃機関１の吸気通路３における空気の流通面積が小さくなるため、内燃機関１に供給される空気の量が少なくなり、それに伴って内燃機関１の排気通路８を流れる排気の流量が減少する。

本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（５）フィルタ再生処理の実行中には、未燃料成分と酸素との反応を利用して排気通路８における添加弁１７の上流の部分に位置するフィルタ１０の温度を上昇させるため、そのフィルタ１０から添加弁１７に流れる排気の温度が上昇しやすい。従って、停止遅延処理による内燃機関１の冷却運転がなされているとき、フィルタ再生処理の実行を通じてフィルタ１０の温度が上昇していると、そのフィルタ１０から添加弁１７に高温の排気が流れることにより、添加弁１７の過熱を招くおそれがある。

しかし、停止遅延処理による内燃機関１の冷却運転が実行されているとき、フィルタ再生処理の実行中であれば、そのフィルタ再生処理が停止されるとともに排気通路８を流れる排気の流量が減少するよう吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃが動作される。上記フィルタ再生処理の停止によって排気通路８への未燃燃料成分の供給が停止される。また、上記吸気絞り弁６及び上記可変ノズル４ｃの動作により、排気通路８に残る未燃燃料成分と反応する酸素の量が少なくなるため、未燃燃料成分と酸素との反応によるフィルタ１０の温度上昇を抑えることができる。その結果、排気通路８におけるフィルタ１０下流の部分の排気の温度の上昇を抑えることができ、そのフィルタ１０から添加弁１７に高温の排気が流れることを抑制できる。従って、フィルタ１０から添加弁１７に高温の排気が流れることによる同添加弁１７の過熱を抑制することができる。

（６）停止遅延処理による内燃機関１の冷却運転の実行中にフィルタ再生処理が実行されているとき、フィルタ１０の温度が高いほど、排気通路８を流れる排気の流量を減少させるための吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃの動作量が大きくされる。詳しくは、上記フィルタ１０の温度が高いほど、開度減少量Ｃvn，Ｃthが大きい値とされることにより、開度減少量Ｃvn分の可変ノズル４ｃの閉じ側への動作量、及び、開度減少量Ｃth分の吸気絞り弁６の閉じ側への動作量が大きくされる。この場合、上記フィルタ１０の温度が高いほど、未燃燃料成分と反応する酸素の量を少なくすることができ、その反応によるフィルタ１０の温度上昇をより効果的に抑えることができる。従って、フィルタ１０から添加弁１７に高温の排気が流れることによる同添加弁１７の過熱を抑制すべく上記排気の流量の減少を行う際、それを過不足なく行うことができる。

［その他の実施形態］
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第３実施形態において、停止遅延処理による内燃機関１の冷却運転が実行されているとき、フィルタ再生処理の実行中であれば、排気通路８を流れる排気の流量が減少するよう吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃを動作させたが、その際に必ずしもフィルタ再生処理を停止させる必要はない。この場合、フィルタ再生処理を通じて排気通路８に未燃燃料成分が供給されるものの、その未燃燃料成分と反応する酸素の量が少なくなるため、排気通路８におけるフィルタ１０下流の部分の排気の温度が上昇しにくくなり、フィルタ１０から添加弁１７に高温の排気が流れることを抑制できる。従って、フィルタ１０から添加弁１７に高温の排気が流れることによる同添加弁１７の過熱を抑制することができる。

・第３実施形態において、排気通路８を流れる排気の流量を減少させるための吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃの動作量は、フィルタ１０の温度が高くなるに従って、段階的に大きくなるようにすることも可能である。この場合、開度減少量Ｃvn及び開度減少量Ｃthが、フィルタ１０の温度が高くなるに従って、段階的に大きい値とされる。

・第３実施形態において、排気通路８を流れる排気の流量を減少させるための吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃの動作量は、予め実験等によって最適に定められた固定値であってもよい。この場合、開度減少量Ｃvn及び開度減少量Ｃthがそれぞれ固定値とされる。

・排気通路８を流れる排気の流量を調整する調整機構としての役割を吸気絞り弁６及び可変ノズル４ｃによって担うようにしたが、それらのうちの一方のみで上記調整機構としての役割を担うようにしてもよい。

・停止遅延処理での内燃機関１の冷却運転を実行する条件として、図２の停止遅延ルーチンのＳ１０２の処理、及び、図４の停止遅延ルーチンのＳ２０２の処理では、車速が「０」であること（車両の走行停止中であること）という条件をあげている。しかし、必ずしも車速が「０」であることを条件とする必要はなく、その条件を例えば車速が「０」よりも大きい閾値未満であることという条件に代えてもよい。

・第１実施形態の停止遅延処理において、添加弁１７の停止指令時温度Ｔ２が高くなるに従って、段階的に遅延時間ｔ１を長くしてもよい。
・添加弁１７の停止指令時温度Ｔ２及び温度Ｔ３については、第１ＮＯｘ浄化触媒１１もしくは第２ＮＯｘ浄化触媒１２の温度に基づいて求めるようにしてもよい。なお、第１ＮＯｘ浄化触媒１１の温度、及び、第２ＮＯｘ浄化触媒１２の温度は、排気温センサ２８によって検出される排気の温度Ｔ１、内燃機関１に供給される空気の流量、及び同機関１における燃料消費量等に基づいて求めることが可能である。

・内燃機関の停止指令がなされる状況として、車両の運転者によるイグニッションスイッチ３６のオフ操作がなされるという状況を例示したが、車両の走行状況等に応じて自動停止及び自動再始動が行われる内燃機関の場合には、同機関の自動停止条件が成立したときという状況もあげられる。

・添加剤として、尿素水以外の還元剤溶液を用いるようにしてもよい。

１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、４…ターボチャージャ、４ａ…コンプレッサホイール、４ｂ…タービンホイール、４ｃ…可変ノズル、５…インタークーラ、６…吸気絞り弁、７…燃料噴射弁、８…排気通路、９…第１酸化触媒、１０…フィルタ、１１…第１ＮＯｘ浄化触媒、１２…第２ＮＯｘ浄化触媒、１３…第２酸化触媒、１４…配管、１５…タンク、１６…ポンプ、１７…添加弁、１８…分散板、１９…アクセルペダル、２０…クランクシャフト、２１…電子制御装置、２２…車速センサ、２３…外気温センサ、２４…アクセルポジションセンサ、２５…エアフローメータ、２６…吸気圧センサ、２７…クランクポジションセンサ、２８…排気温センサ、２９…ＮＯｘセンサ、３６…イグニッションスイッチ。

Claims

排気通路に添加剤を噴射する添加弁が設けられた内燃機関の制御装置において、
内燃機関の停止指令がなされた後に同機関の停止に先駆けてアイドル運転を実行し、同アイドル運転後の同機関の停止タイミングを前記添加弁の温度に応じて決定する停止制御部を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記停止制御部は、前記停止指令がなされてから遅延時間が経過するまで内燃機関のアイドル運転を継続した後に前記遅延時間が経過した時点で同機関を停止するものであり、前記停止指令がなされたときの前記添加弁の温度が高いときには低いときに比して前記遅延時間を長く設定する
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記停止制御部は、前記停止指令がなされた後に内燃機関のアイドル運転を継続するものであり、そのアイドル運転の継続中に前記添加弁の温度が目標値まで低下したときに内燃機関を停止する
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記停止制御部は、前記停止指令がなされた後の前記アイドル運転の継続を、内燃機関の搭載される車両の走行速度が予め定められた閾値未満であることを条件に実施する
請求項２又は３記載の内燃機関の制御装置。
内燃機関には、前記排気通路における前記添加弁の上流に位置して排気中の微粒子を捕集するフィルタ、及び、前記排気通路を流れる排気の流量を調整する調整機構が設けられており、
前記停止制御部による前記アイドル運転の継続中であって、前記フィルタで捕集した前記微粒子を除去すべく未燃燃料成分と酸素との反応を通じて同フィルタの温度を上昇させるフィルタ再生処理が実行されているとき、前記排気通路を流れる排気の流量が減少するよう前記調整機構を動作させる流量制御部を更に備える
請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
前記流量制御部は、前記停止制御部による前記アイドル運転の継続中に前記フィルタ再生処理が実行されているとき、前記フィルタの温度が高いほど、前記排気通路を流れる排気の流量を減少させるための前記調整機構の動作量を大きくする
請求項５記載の内燃機関の制御装置。