JP2017115703A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速領域を増大させることによりドライバビリティを向上させ、また未燃ＨＣの排出を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】ＥＣＵ７０は、内燃機関の運転状態を制御する制御部７１と、内燃機関の運転状態に基づいて、排気ガス浄化装置に堆積するＨＣの堆積量を推定する堆積量推定部７２と、排気ガス浄化装置に堆積したＨＣが排気圧力の上昇に伴って排出されないように、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上となった場合に内燃機関に対する制御部７１の制御パラメータを変更する排出防止部７３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

ディーゼルエンジンを搭載している自動車においては、排気通路に排気ガス浄化装置が設けられており、この排気ガス浄化装置により、エミッション性能を維持している。排気ガス浄化装置は、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と酸化触媒からなる。このＤＰＦは、排気ガス中の粒子状物質であるＰＭ（Particulate Matter）や未燃焼のＨＣ（Hydro Carbon）を捕集し、所定のタイミングで燃焼させるようになっている。酸化触媒は、排気ガス中のＨＣおよび一酸化炭素を効率よく酸化させるようになっている。

この種の排気ガス浄化装置を備える内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたものは、吸気温度が所定の判定温度以下で、かつ、アイドリング状態の継続時間が所定の判定閾値を超えたときに、排気ガス浄化装置に堆積されたＨＣを燃焼除去するＨＣ離脱処理を行っている。

特許文献１に記載のものによれば、アイドリングの継続時間に基づいてＨＣの堆積量を推定し、定期的にＨＣを離脱するように制御を行うことにより、走行開始時のＨＣが白煙となって大気中に排出されることを防止している。

特開２００６−２３３８３２号公報

しかしながら、従来の内燃機関の制御装置にあっては、アイドリング時にのみＨＣ堆積量を推定しているが、ＨＣは走行中にも発生するため、走行中に排気ガス浄化装置へのＨＣ蓄積量が一定量以上になった場合、燃焼したＨＣが排気圧力の上昇に伴って白煙となって排出されてしまうおそれがあった。このため、アイドリング中だけでなく走行中においても、排気ガス浄化装置へのＨＣ堆積量を一定量未満に抑えて白煙の発生を防止する必要があった。また、走行中は、機関負荷が低い低負荷ＨＣ発生領域で未燃ＨＣが発生するため、低負荷ＨＣ発生領域において未燃ＨＣが発生しないように燃料カットの領域を増やすようにすれば、未燃ＨＣが発生しなくなる。しかし、この場合、燃料カット領域が広がるために低速走行時または低負荷領域での再加速を行うことができず、ドライバビリティが悪化してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、加速領域を増大させることによりドライバビリティを向上させ、また未燃ＨＣの排出を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を排気通路上に備える内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態を制御する制御部と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記排気ガス浄化装置に堆積する粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部と、前記排気ガス浄化装置に堆積した粒子状物質が排気圧力の上昇に伴って排出されないように、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上となった場合に前記内燃機関に対する前記制御部の制御パラメータを変更する排出防止部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、加速領域を増大させることによりドライバビリティを向上させ、また未燃ＨＣの排出を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、内燃機関の構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、制御装置の構成図である。 図３は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置に記憶されているマップを示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置において実施されるＨＣ積算処理の流れを説明するフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置において実施される白煙防止処理の流れを説明するフローチャートである。 図６は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置において実施される領域補正処理の流れを説明するフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置において実施されるトルクフィルタ処理の流れを説明するフローチャートである。 図８は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置において実施されるＨＣ積算補正処理１の流れを説明するフローチャートである。 図９は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置において実施されるＨＣ積算補正処理２の流れを説明するフローチャートである。

以下、図１〜図９を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、内燃機関６０と、この内燃機関６０を電気的に制御する制御装置としてのＥＣＵ７０（Electronic Control Unit）を示している。

図１において、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両５０は、内燃機関６０と、ＥＣＵ７０とを含んで構成されている。

内燃機関６０は、ピストンが気筒を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルのディーゼルエンジンによって構成されている。

内燃機関６０はターボ過給機３を備えており、このターボ過給機３は、コンプレッサ３Ａとタービン３Ｂとを回転軸３Ｃで連結して構成されている。

内燃機関６０は、吸気通路６１Ａを形成する吸気管６１と、排気通路６２Ａを形成する排気管６２とを備えている。

吸気管６１には、上流側から順次に、エアクリーナ１と、ターボ過給機３のコンプレッサ３Ａと、インタークーラ４とが配置されている。

排気管６２には、上流側から順次に、ターボ過給機３のタービン３Ｂと、排気ガス浄化装置２４とが配置されている。この排気ガス浄化装置２４は、触媒２４Ａと、パティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）２４Ｂとからなる。触媒２４Ａは、ＤＰＦ２４Ｂの上流側に設けられており、排気ガス中のＨＣおよび一酸化炭素を効率よく酸化させる酸化触媒からなる。ＤＰＦ２４Ｂは、内燃機関６０の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。

内燃機関６０は、排気ガス還流管６３を備えている。排気ガス還流管６３は、排気管６２と吸気管６１とを連結しており、排気通路６２Ａから排気ガスを吸気通路６１Ａに還流する。

排気ガス還流管６３には、排気ガスの流れ方向の上流側から、ＥＧＲバルブ２８と、ＥＧＲクーラ３２とが順次設けられている。ＥＧＲバルブ２８は、排気ガス還流管６３を通過する排気ガスの量を調整する。ＥＧＲクーラ３２は、ＥＧＲバルブ２８を通過した排気ガスを冷却する。

排気ガス還流管６３、ＥＧＲバルブ２８およびＥＧＲクーラ３２は、排気ガス還流装置６５を構成している。なお、ＥＧＲバルブ２８を開弁して排気ガスの還流を実施することを、排気ガス還流装置６５を作動するという。

内燃機関６０は、インジェクタ１１を備えている。インジェクタ１１は、車両５０に設けられた燃料タンク２０から燃料供給ポンプ１９、燃料フィルタ１６、高圧燃料ポンプ１４、コモンレール１２を通って供給された高圧のディーゼル燃料を燃焼室６４に噴射する。

内燃機関６０は、グロープラグ３３を燃焼室６４の近傍に備えており、このグロープラグ３３は、燃焼室６４を予熱し、燃焼室６４の温度を上昇させる。

内燃機関６０は、吸気系ヒータ６６を吸気通路６１Ａに備えており、この吸気系ヒータ６６は、吸気通路６１Ａを通過する空気を加熱する。

内燃機関６０は、排気系ヒータ６７を排気通路６２Ａに備えており、この排気系ヒータ６７は、排気通路６２Ａを通過する空気を加熱する。

内燃機関６０は、クランク角センサ８を備えており、このクランク角センサ８は機関回転数を検出し、検出信号をＥＣＵ７０に出力する。

内燃機関６０は、この過給圧センサ６を吸気通路６１Ａに備えている。過給圧センサ６は、圧力計と温度計とからなり、過給圧、吸気温度、および機関負荷を検出し、検出信号をＥＣＵ７０に出力する。

また、過給圧センサ６は、内燃機関６０が停止しているときの過給圧を、大気圧として検出し、ＥＣＵ７０に出力する。過給圧センサ６は本発明における吸気温度検出部、大気圧検出部を構成する。

内燃機関６０は、排気温度センサ２５をＤＰＦ２４の内部に備えており、この排気温度センサ２５は、排気ガスの排気温度を検出し、検出信号をＥＣＵ７０に出力する。排気温度センサ２５は、本発明における排気温度検出部を構成する。

内燃機関６０は、冷却水温度センサ９を備えており、この冷却水温度センサ９は、内燃機関６０の内部を流通する冷却水の冷却水温度を検出し、検出信号をＥＣＵ７０に出力する。冷却水温度センサ９は、本発明における冷却水温度検出部を構成する。

内燃機関６０は、空燃比センサ２３を排気通路６２Ａに備えおり、この空燃比センサ２３は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出し、検出信号をＥＣＵ７０に出力する。

ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、内燃機関６０の運転状態を電気的に制御するようになっている。

ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。

図２において、ＥＣＵ７０には、各種のセンサから、機関回転数、機関負荷、吸気温度、冷却水温度、排気温度、大気圧、空燃比が入力される。

ＥＣＵ７０は、機関回転数、機関負荷、吸気温度、冷却水温度、排気温度、大気圧および空燃比に基づいて、制御パラメータを決定する。

ＥＣＵ７０は、制御パラメータとしての、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、グロープラグ作動信号、ヒータ作動信号、ＥＧＲバルブ作動信号および指示トルクを、内燃機関６０の各制御対象に出力する。ここで、指示トルクは、例えば、アクセル開度、機関負荷、機関回転数等に基づいてマップを参照して決定される。

燃料噴射量および燃料噴射タイミングはインジェクタ１１に出力される。グロープラグ作動信号はグロープラグ３３に出力され、グロープラグ３３の発熱量を制御する。ヒータ作動信号は、吸気系ヒータ６６および排気系ヒータ６７に出力され、吸気系ヒータ６６および排気系ヒータ６７の発熱量を制御する。ＥＧＲバルブ作動信号は、ＥＧＲバルブ２８に出力され、ＥＧＲバルブ２８の開弁および閉弁を制御する。

本実施形態では、ＥＣＵ７０は、制御部７１と、堆積量推定部７２と、排出防止部７３とを備えている。制御部７１は、内燃機関６０の運転状態を制御する。詳しくは、制御部７１は、内燃機関６０の各制御対象への制御パラメータを調整することで、内燃機関６０の運転状態を制御する。

ここで、内燃機関６０は、運転状態に応じてＨＣ（Hydro Carbon）を発生する。このＨＣは、未燃の粒子状物質であり、排気ガス浄化装置２４において、ＤＰＦ２４Ｂに捕集され、触媒２４Ａにより酸化される。

このような内燃機関６０において、仮に排気ガス浄化装置２４へのＨＣの蓄積量が一定量以上になった場合、ＨＣが燃焼し、排気圧力の上昇に伴って白煙として排出されてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、堆積量推定部７２によりＨＣの堆積量を精度よく推定し、この堆積量が一定量以上になった場合に排出防止部７３により各種の制御を行うことで、白煙の排出を防止するようにしている。

堆積量推定部７２は、内燃機関６０の運転状態に基づいて、排気ガス浄化装置２４に堆積するＨＣの堆積量（以下、ＨＣ堆積量ともいう）を推定する。堆積量推定部７２は、ＨＣ堆積量を推定するときに参照されるマップ（図３参照）を記憶している。

図３において、マップは、機関回転数と機関負荷との組み合わせからなるマップであり、運転状態（運転領域）を複数の領域に区分して運転状態とＨＣ発生状況との相関を定めたものである。なお、このマップは、排気温度、吸気温度、冷却水温度および大気圧が所定の標準値のときのものである。

このマップは、機関負荷の大きい第１閾値ラインと、機関負荷の小さい第２閾値ラインとにより、燃焼領域と、燃料カット領域と、低負荷発生領域とに区分されている。

燃焼領域は、機関負荷が第１閾値ライン以上の領域である。この燃焼領域では、燃焼温度が高い等の理由によりＨＣが発生せず、また、排気ガス浄化装置２４に堆積したＨＣが燃焼して減少する。

燃料カット領域は、機関負荷が第２閾値ライン未満の領域である。この燃料カット領域は、燃料噴射が中止される領域である。燃料カット領域では、燃料噴射が中止され、ＨＣが発生しないため、排気ガス浄化装置２４に堆積したＨＣの量（ＨＣ堆積量）は変化しない。

低負荷発生領域は、機関負荷が第２閾値ライン以上かつ第１閾値ライン未満の領域である。低負荷発生領域は、ＨＣが発生する領域である。

そして、堆積量推定部７２は、燃焼領域ではＨＣの燃焼による除去量を算出して減算し、低負荷発生領域ではＨＣ発生量を算出して積算することで、ＨＣ堆積量を推定している。

排出防止部７３は、排気ガス浄化装置２４に堆積したＨＣが排気圧力の上昇に伴って排出されないように、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上となった場合、内燃機関６０に対する制御部７１の制御パラメータを変更する。

言い換えると、排出防止部７３は、制御部７１による内燃機関６０の制御動作に介入し、または、制御部７１に制御パラメータを変更させる態様、または、制御部７１が決定した制御パラメータを変更する態様により、制御パラメータを変更する。所定推定量は、白煙を引き起こすＨＣ堆積量よりも少ない値に定められている。

次に、図４から図９を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置においてＥＣＵ７０により実行されるＨＣ積算処理、白煙防止処理、領域補正処理、トルクフィルタ処理、ＨＣ積算補正処理１、ＨＣ積算補正処理２について説明する。これらの処理は、システムの起動中は、所定の短い周期で繰り返し実行される。なお、図４から図９において、内燃機関６０をエンジンと記す。

図４のＨＣ積算処理において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０でイグニッションオン（図中、ＩＧＯＮと記す）であると判別し、かつ、ステップＳ１１で低負荷ＨＣ発生領域であると判別した場合、ステップＳ１２でＨＣ堆積量を積算する。

その後、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１３でＨＣ燃焼除去領域であると判別した場合、ステップＳ１４でＨＣ積算量を減算し、ステップＳ１５でＨＣ積算量を補正する。

その後、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１６でイグニッションオフ（図中、ＩＧＯＦＦと記す）であると判別した場合、このＨＣ積算処理の１回のルーチンを終了する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０の判別がＮＯの場合、ステップＳ１１の判別がＮＯの場合、ステップＳ１３の判別がＮＯの場合、またはステップＳ１６の判別がＮＯの場合は、ステップＳ１０に戻る。

図５の白煙防止処理において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０でイグニッションオン（図中、ＩＧＯＮと記す）であると判別し、かつ、ステップＳ２１でＨＣ堆積量が設定値以上と判別し、かつ、ステップＳ２２で低負荷ＨＣ発生領域であると判別した場合、ステップＳ２３で燃料カットを実施する。

その後、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２４で機関回転数の制限を実施し、ステップＳ２５で燃料噴射タイミングを変更し、ステップＳ２６でグロープラグ３３を作動させ、ステップＳ２７で吸気系ヒータ６６、排気系ヒータ６７を作動させ、ステップＳ２８でＥＧＲバルブ２８を閉弁する。

その後、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２９でイグニッションオフ（図中、ＩＧＯＦＦと記す）であると判別した場合、この白煙防止処理の１回のルーチンを終了する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０の判別がＮＯの場合、Ｓ２１の判別がＮＯの場合、ステップＳ２２の判別がＮＯの場合、またはステップＳ２９の判別がＮＯの場合は、ステップＳ２０に戻る。

図６の領域補正処理において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３０でイグニッションオン（図中、ＩＧＯＮと記す）であると判別し、かつ、ステップＳ３１で内燃機関６０の暖機状態および大気条件がそれぞれの設定値未満と判別した場合、ステップＳ３２で低負荷ＨＣ発生領域および燃料カット領域を機関負荷が大きくなる方向に補正する。ここで、暖機状態としては、排気温度、冷却水温度、空燃比等を用いている。また、大気条件としては大気圧を用いている。

一方、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３１の判別がＮＯの場合、ステップＳ３３に進む。ＥＣＵ７０は、ステップＳ３３で内燃機関６０の暖機状態および大気状態がそれぞれの設定値以上と判別した場合、ステップＳ３４で低負荷ＨＣ発生領域および燃料カット領域を、機関負荷が小さくなる方向に補正する。なお、ステップＳ３１で用いる設定値、およびステップＳ３３で用いる設定値は、互いに等しい値でもよいし、互いに異なる値でもよい。これらの設定値を、互いに異なる値の第１設定値および第２設定値にするとともに、第１設定値より第２設定値を大きく設定しておいた場合、暖機状態および大気条件が第１設定値と第２設定値の間であるときに補正を行わない（補正量が０になる）ようにすることができる。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ３２、Ｓ３４の実行後、ステップＳ３５に進む。ＥＣＵ７０は、ステップＳ３５でイグニッションオフ（図中、ＩＧＯＦＦと記す）であると判別した場合、この領域補正処理の１回のルーチンを終了する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ３５の判別がＮＯの場合、ステップＳ３０に戻る。

図７のトルクフィルタ処理において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０でイグニッションオン（図中、ＩＧＯＮと記す）であると判別し、かつ、ステップＳ４１で燃料カットラインを跨ぐトルク偏差が設定値以上と判別した場合、ステップＳ４２で燃料噴射フィルタを実施する。

その後、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４３で燃料カットラインを跨ぐトルク偏差が設定値未満と判別した場合、ステップＳ４４で燃料噴射フィルタを実施する。

ここで、ステップＳ４１、Ｓ４３の「燃料カットライン」とは、第２閾値ラインのことである。また、「燃料カットラインを跨ぐトルク偏差」とは、第２閾値ラインを跨いで低負荷ＨＣ発生領域と燃料カット領域とを行き来する状況となるような、ドライバ要求トルクまたは指示トルクの増減（偏差）のことである。

このようなトルク偏差がある場合、燃料カットの実施と中断の繰り返しにより実トルクが一度に大きく変動し、ドライバビリティが悪化してしまう場合がある。そこで、トルクの変動を低減するために、ステップＳ４２、Ｓ４４で燃料噴射フィルタを実施している。

燃料噴射フィルタとは、燃料噴射量を緩やかに連続的に変化させる「なまし処理」のことである。燃料噴射量に対してこのなまし処理を行うことで、燃料カットが実施または中断される際に、燃料噴射量を緩やかに連続的に変化するため、トルクを緩やかに連続的に変化させることができ、ショックを低減できる。燃料噴射量は、なまし処理が施されることで、例えば、０％（燃料カット）から２０％まで緩やかに連続的に変化する。

また、ステップＳ４２で実施される燃料噴射フィルタは、トルク偏差が設定値以上の場合に対応させた強いなまし処理であり、ステップＳ４４で実施される燃料噴射フィルタは、トルク偏差が設定値未満の場合に対応させた弱いなまし処理である。なお、ステップＳ４１で用いる設定値、およびステップＳ４３で用いる設定値は、互いに等しい値でもよいし、互いに異なる値でもよい。これらの設定値を、互いに異なる値の第１設定値および第２設定値にするとともに、第１設定値より第２設定値を小さく設定しておいた場合、燃料カットラインを跨ぐトルク偏差が第１設定値と第２設定値の間であるときに中程度のなまし処理を行うようにすることができる。このように、なまし処理の強が段階的に変更されるようにしてもよい。

このように、指示トルクの変化量に応じた強さで、制御部７１から内燃機関６０へ指示される指示トルクに対してなまし処理が施される。このため、トルクを緩やかに連続的に変化させることができるため、ドライバビリティが悪化するのを防止できる。

その後、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４５でイグニッションオフ（図中、ＩＧＯＦＦと記す）であると判別した場合、このＨＣ積算処理の１回のルーチンを終了する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０の判別がＮＯの場合、Ｓ４１の判別がＮＯの場合、ステップＳ４３の判別がＮＯの場合、またはステップＳ４５の判別がＮＯの場合、ステップＳ４０に戻る。

図８のＨＣ積算補正処理１において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ５０でイグニッションオン（図中、ＩＧＯＮと記す）であると判別し、かつ、ステップＳ５１で内燃機関６０の暖機状態および大気条件がそれぞれの設定値未満と判別した場合、ステップＳ５２でＨＣ積算量を増加補正する。

一方、ＥＣＵ７０は、ステップＳ５１の判別がＮＯの場合、ステップＳ５３に進む。ＥＣＵ７０は、ステップＳ５３で内燃機関６０の暖機状態および大気状態がそれぞれの設定値以上と判別した場合、ステップＳ５４でＨＣ積算量を減量補正する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ５２、Ｓ５４の実行後、ステップＳ５５に進む。ＥＣＵ７０は、ステップＳ５５でイグニッションオフ（図中、ＩＧＯＦＦと記す）であると判別した場合、このＨＣ積算補正処理１の１回のルーチンを終了する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ５５の判別がＮＯの場合、ステップＳ５０に戻る。

図９のＨＣ積算補正処理２において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ６０でイグニッションオン（図中、ＩＧＯＮと記す）であると判別し、かつ、ステップＳ６１で空燃比が設定値未満と判別した場合、ステップＳ６２でＨＣ積算量を増加補正する。

一方、ＥＣＵ７０は、ステップＳ６１の判別がＮＯの場合、ステップＳ６３に進む。ＥＣＵ７０は、ステップＳ６３で空燃比が設定値未満と判別した場合、ステップＳ６４でＨＣ積算量を減量補正する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ６２、Ｓ６４の実行後、ステップＳ６５に進む。ＥＣＵ７０は、ステップＳ６５でイグニッションオフ（図中、ＩＧＯＦＦと記す）であると判別した場合、このＨＣ積算補正処理２の１回のルーチンを終了する。

ＥＣＵ７０は、ステップＳ６５の判別がＮＯの場合、ステップＳ６０に戻る。また、ＥＣＵ７０は、ステップＳ６０の判別がＮＯの場合、判別がＹＥＳとなるまでこのステップＳ６０を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態では、ＥＣＵ７０は、内燃機関６０の運転状態を制御する制御部７１と、内燃機関６０の運転状態に基づいて、排気ガス浄化装置２４に堆積するＨＣの堆積量を推定する堆積量推定部７２と、排気ガス浄化装置２４に堆積したＨＣが排気圧力の上昇に伴って排出されないように、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上となった場合に内燃機関６０に対する制御部７１の制御パラメータを変更する排出防止部７３と、を備えている。

この構成により、単にアイドリングの継続時間に基づいてＨＣ堆積量を推定するのではなく、アイドリング中と走行中に、内燃機関６０の運転状態に基づいてＨＣ堆積量を推定するため、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。このため、内燃機関６０に対して制御部７１の制御パラメータを変更する白煙防止処理を好適なタイミングで実施することができる。

また、好適なタイミングで白煙防止処理が実施されることにより、内燃機関６０で発生するＨＣの量が低減され、排気ガス浄化装置２４に堆積するＨＣが更に増加することを防止できる。

このため、排気ガス浄化装置２４に堆積するＨＣが、排気圧力の上昇に伴って白煙となって排出される堆積量まで更に増加することを未然に防止でき、排気ガス浄化装置２４に堆積したＨＣ（粒子状物質）が排気圧力の上昇に伴って白煙となって排出されることを抑制できる。また、従来は、低負荷ＨＣ発生領域において、未燃ＨＣが発生しないように燃料カットの領域を増やして対応を行っており、燃料カット領域が広がることで低速走行時または低負荷領域での再加速を行うことができなかった。これに対し、本実施形態では、好適なタイミングで白煙防止処理が実施されることにより、加速領域を増大できるため、ドライバビリティの向上が可能となる。この結果、加速領域を増大させることによりドライバビリティを向上させ、また未燃ＨＣの排出を抑制することができる。

本実施形態では、堆積量推定部７２は、内燃機関６０の機関回転数と機関負荷とに基づいて、ＨＣの発生量を算出して積算し、かつ、ＨＣの燃焼による除去量を算出して減算することで、ＨＣの堆積量を推定している。

この構成により、機関回転数と機関負荷とに基づいてＨＣの堆積量を推定しているので、マップを参照して容易にかつ精度よく堆積量を推定できる。

本実施形態では、堆積量推定部７２は、ＨＣの堆積量を推定するときに参照され、機関回転数と機関負荷との組み合わせからなるマップを記憶している。

このマップは、機関負荷の大きい第１閾値ラインと、機関負荷の小さい第２閾値ラインとにより、燃焼領域と、燃料カット領域と、低負荷発生領域とに区分されている。

このマップにおいて、燃焼領域は、機関負荷が第１閾値ライン以上であり、ＨＣが燃焼する領域であり、燃料カット領域は、機関負荷が第２閾値ライン未満であり、燃料噴射が中止される領域であり、低負荷発生領域は、機関負荷が第２閾値ライン以上かつ第１閾値ライン未満であり、ＨＣが発生する領域である。

そして、堆積量推定部７２は、燃焼領域ではＨＣの燃焼による除去量を算出して減算し、低負荷発生領域ではＨＣの発生量を算出して積算することで、ＨＣの堆積量を推定している。

この構成により、内燃機関６０の運転状態とＨＣ発生状況との相関が定められたマップを用いて積算または減算を行うことで、ＨＣ堆積量を推定するため、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、排気温度が低いときは触媒２４ＡがＨＣを酸化することができず、排気温度が高いときよりも排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量が多くなる。

本実施形態では、堆積量推定部７２は、排気ガスの排気温度が低いほど、第１閾値ラインと第２閾値ラインとを機関負荷の大きい方の領域へ補正している。

この構成により、排気ガスの排気温度が低いほど、第１閾値ラインと第２閾値ラインとを機関負荷の大きい方の領域へ補正し、低負荷ＨＣ発生領域および燃料カット領域を機関負荷の高い方に移動することにより、ＨＣ堆積量を増量側へ補正でき、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、吸気温度が低いときは燃焼温度が低くなるためＨＣの発生量が増大する。また、吸気温度が低いときは排気温度が低くなり、触媒２４ＡがＨＣを酸化することができず、吸気温度が高いときよりも排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量が多くなる。

本実施形態では、堆積量推定部７２は、内燃機関６０に吸気される空気の吸気温度が低いほど、第１閾値ラインと第２閾値ラインとを機関負荷の大きい方の領域へ補正している。

この構成により、吸気温度が低いほど、第１閾値ラインと第２閾値ラインとを機関負荷の大きい方の領域へ補正し、低負荷ＨＣ発生領域および燃料カット領域を機関負荷の高い方に移動することにより、ＨＣ堆積量を増量側へ補正でき、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、冷却水温度が低いときは燃焼温度が低くなるためＨＣの発生量が増大する。また、冷却水温度が低いときは内燃機関６０の暖機が完了していないため、排気温度が低くなり、触媒２４ＡがＨＣを酸化することができず、冷却水温度が高いときよりも排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量が多くなる。

本実施形態では、堆積量推定部７２は、内燃機関６０を流通する冷却水の冷却水温度が低いほど、第１閾値ラインと第２閾値ラインとを機関負荷の大きい方の領域へ補正している。

この構成により、冷却水温度が低いほど、第１閾値ラインと第２閾値ラインとを機関負荷の大きい方の領域へ補正し、低負荷ＨＣ発生領域および燃料カット領域を機関負荷の高い方に移動することにより、ＨＣ堆積量を増量側へ補正でき、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、排気温度が低いときは触媒２４ＡがＨＣを酸化することができず、排気温度が高いときよりも排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量が多くなる。

本実施形態では、排気ガスの排気温度を検出する排気温度センサ２５が排気通路６２Ａに設けられ、堆積量推定部７２は、排気温度センサ２５が検出する排気温度が低いほど、ＨＣの堆積量を増量側へ補正している。

この構成により、排気温度が低いほど、ＨＣ堆積量を増量側へ補正することにより、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、吸気温度が低いときは燃焼温度が低くなるためＨＣの発生量が増大する。また、吸気温度が低いときは排気温度が低くなり、触媒２４ＡがＨＣを酸化することができず、吸気温度が高いときよりも排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量が多くなる。

本実施形態では、内燃機関６０に吸気される空気の吸気温度を検出する過給圧センサ６が内燃機関６０の吸気通路６１Ａに設けられ、堆積量推定部７２は、過給圧センサ６が検出する吸気温度が低いほど、ＨＣの堆積量を増量側へ補正している。

この構成により、吸気温度が低いほど、ＨＣの堆積量を増量側へ補正することにより、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、冷却水温度が低いときは燃焼温度が低くなるためＨＣの発生量が増大する。また、冷却水温度が低いときは内燃機関６０の暖機が完了していないため、排気温度が低くなり、触媒２４ＡがＨＣを酸化することができず、冷却水温度が高いときよりも排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量が多くなる。

本実施形態では、内燃機関６０を流通する冷却水の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ９が内燃機関６０に設けられ、堆積量推定部７２は、冷却水温度センサ９が検出する冷却水温度が低いほど、ＨＣの堆積量を増量側へ補正している。

この構成により、冷却水温度が低いほど、ＨＣの堆積量を増量側へ補正することにより、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、高地等で大気圧が低いときはＨＣの発生量が増大する。また、大気圧が高いときはＨＣの発生量が減少する。

本実施形態では、大気圧を検出する過給圧センサ６が内燃機関６０に設けられ、堆積量推定部７２は、過給圧センサ６が検出する大気圧が低いほど、ＨＣの堆積量を増量側へ補正している。

この構成により、大気圧が低いほど、ＨＣ堆積量を増量側へ補正することにより、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

ここで、空燃比がリッチ側であるほどＨＣの発生量が増大し、空燃比がリーン側であるほどＨＣの発生量が減少する。また、目標空燃比となるように空燃比が制御されている。

本実施形態では、制御部７１は、目標空燃比となるように空燃比を制御し、堆積量推定部７２は、目標空燃比がリッチ側であるほど、ＨＣの堆積量を増量側へ補正し、かつ、目標空燃比がリーン側であるほど、ＨＣの堆積量を減量側へ補正している。

この構成により、目標空燃比がリーン側であるほど、ＨＣの堆積量を減量側へ補正することにより、ＨＣ堆積量を精度良く推定することができる。

本実施形態では、排出防止部７３は、機関負荷が低負荷であり、かつ、堆積量推定部７２で推定されたＨＣ堆積量が所定堆積量以上の場合、内燃機関６０がアイドリング状態のときを除き燃料カットを実施している。

この構成により、燃料カットを実施することで、ＨＣが発生しなくなるため、ＨＣ堆積量が増大するのを防止できる。

ここで、高回転低負荷領域、すなわち機関負荷が低く機関回転数が高い領域では、燃料噴射量が多く、燃焼不安定によるＨＣ発生量が増大し、排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量が多くなる。

本実施形態では、排出防止部７３は、機関負荷が低負荷であり、かつ、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、機関回転数の上限を低く設定することで、燃料噴射量を所定量未満に制限している。

この構成により、機関負荷が低負荷であり、かつ、ＨＣ堆積量が所定堆積量以上の場合、燃料噴射量が所定量未満に制限されるため、ＨＣの発生を抑制でき、ＨＣ堆積量が増大するのを抑制できる。

なお、手動変速機を備える車両においては、変速段が固定される場合は燃料カットにより機関回転数を制限でき、自動変速機を備える車両においては、シフトアップをすることで機関回転数を制限できる。

ここで、燃料噴射タイミングが遅角されているときはＨＣ発生量が増大し、燃料噴射タイミングが進角されているときはＨＣ発生量が減少する。

本実施形態では、排出防止部７３は、機関負荷が低負荷であり、かつ、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、燃料噴射タイミングを進角側へ変更している。

この構成により、機関負荷が低負荷であり、かつ、ＨＣ堆積量が所定堆積量以上の場合、燃料噴射タイミングが進角側に変更されることで、ＨＣの発生を抑制でき、ＨＣ堆積量が増大するのを抑制できる。

ここで、燃焼室６４における燃焼温度が低いときは、燃焼が不安定になるためＨＣ発生量が増大し、燃焼温度が高いときは燃焼が安定するためＨＣ発生量が減少する。

本実施形態では、排出防止部７３は、機関負荷が低負荷であり、かつ、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、内燃機関６０の燃焼室６４に設けられたグロープラグ３３を作動させて燃焼室温度を上昇させている。

この構成により、機関負荷が低負荷であり、かつ、ＨＣ堆積量が所定堆積量以上の場合、グロープラグ３３を作動させて燃焼室温度を上昇させることで、燃焼温度を高くするため、燃焼温度を高くすることで、ＨＣの発生を抑制でき、ＨＣ堆積量が増大するのを抑制できる。

本実施形態では、排出防止部７３は、機関負荷が低負荷であり、かつ、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、内燃機関６０の吸気通路６１Ａまたは排気通路６２Ａに設けられた吸気系ヒータ６６、排気系ヒータ６７を作動させて吸気温度または排気温度を上昇させている。

この構成により、吸気温度を上昇させることにより、燃焼温度を高くしてＨＣの発生量を減少でき、排気温度を上昇させることにより、触媒２４ＡがＨＣを酸化でき、排気ガス浄化装置２４へのＨＣ堆積量を減少できる。

ここで、排気ガス還流管６３から吸気管６１へ還流される排気ガスが多いときはＨＣの発生量が多くなる。

本実施形態では、排出防止部７３は、機関負荷が低負荷であり、かつ、堆積量推定部７２で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、排気ガスの一部を排気通路６２Ａから吸気通路６１Ａに還流する排気ガス還流装置６５を作動させない。

この構成により、排気ガス還流装置６５を作動させないことにより、ＨＣの発生量を減少でき、ＨＣ堆積量が増大するのを抑制できる。

本実施形態では、内燃機関６０の運転状態が燃料カット状態と燃料噴射状態との間で変更されるとき、排出防止部７３は、指示トルクの変化量に応じた強さで、制御部７１から内燃機関６０へ指示される指示トルクに対してなまし処理を施している。

この構成により、燃料カットが実施または中断される際に、燃料噴射量が緩やかに連続的に変化するため、トルクを緩やかに連続的に変化させることができ、ショックを低減できる。また、指示トルクの変化量に応じた強さでなまし処理が施されるため、指示トルクの変化量が大きい場合であっても、トルクを緩やかに連続的に変化させることができ、ショックを低減できる。この結果、トルクを緩やかに連続的に変化させることができるため、ドライバビリティが悪化するのを防止できる。

上述の通り、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。本実施形態では、内燃機関６０がディーゼルエンジンの場合を例示したが、本発明は、ＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）を備える内燃機関、または触媒のみを排気ガス浄化装置として備える内燃機関にも適用可能である。

６ 過給圧センサ（吸気温度検出部、大気圧検出部）
９ 冷却水温度センサ（冷却水温度検出部）
２４ 排気ガス浄化装置
２５ 排気温度センサ（排気温度検出部）
６０ 内燃機関
６１Ａ 吸気通路
６２Ａ 排気通路
６４ 燃焼室
６５ 排気ガス還流装置
６６ 吸気系ヒータ（ヒータ）
６７ 排気系ヒータ（ヒータ）
７０ ＥＣＵ（内燃機関の制御装置）
７１ 制御部
７２ 堆積量推定部
７３ 排出防止部

Claims (18)

1. 排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を排気通路上に備える内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態を制御する制御部と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記排気ガス浄化装置に堆積する粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部と、
   前記排気ガス浄化装置に堆積した粒子状物質が排気圧力の上昇に伴って排出されないように、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上となった場合に前記内燃機関に対する前記制御部の制御パラメータを変更する排出防止部と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記堆積量推定部は、前記内燃機関の機関回転数と機関負荷とに基づいて、前記粒子状物質の発生量を算出して積算し、かつ、前記粒子状物質の燃焼による除去量を算出して減算することで、前記粒子状物質の堆積量を推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。
3. 前記堆積量推定部は、前記粒子状物質の堆積量を推定するときに参照され、前記機関回転数と前記機関負荷との組み合わせからなるマップを記憶し、
   前記マップは、前記機関負荷の大きい第１閾値ラインと、前記機関負荷の小さい第２閾値ラインとにより、燃焼領域と、燃料カット領域と、低負荷発生領域とに区分され、
   前記燃焼領域は、前記機関負荷が第１閾値ライン以上であり、前記粒子状物質が燃焼する領域であり、
   前記燃料カット領域は、前記機関負荷が第２閾値ライン未満であり、燃料噴射が中止される領域であり、
   低負荷発生領域は、前記機関負荷が前記第２閾値ライン以上かつ前記第１閾値ライン未満であり、前記粒子状物質が発生する領域であり、
   前記堆積量推定部は、前記燃焼領域では前記粒子状物質の燃焼による除去量を算出して減算し、前記低負荷発生領域では前記粒子状物質の発生量を算出して積算することで、前記粒子状物質の堆積量を推定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記堆積量推定部は、前記排気ガスの排気温度が低いほど、前記第１閾値ラインと前記第２閾値ラインとを前記機関負荷の大きい方の領域へ補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記堆積量推定部は、前記内燃機関に吸気される空気の吸気温度が低いほど、前記第１閾値ラインと前記第２閾値ラインとを前記機関負荷の大きい方の領域へ補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記堆積量推定部は、前記内燃機関を流通する冷却水の冷却水温度が低いほど、前記第１閾値ラインと前記第２閾値ラインとを前記機関負荷の大きい方の領域へ補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記排気ガスの排気温度を検出する排気温度検出部が前記排気通路に設けられ、
   前記堆積量推定部は、前記排気温度検出部が検出する排気温度が低いほど、前記粒子状物質の堆積量を増量側へ補正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。
8. 前記内燃機関に吸気される空気の吸気温度を検出する吸気温度検出部が前記内燃機関の吸気通路に設けられ、
   前記堆積量推定部は、前記吸気温度検出部が検出する吸気温度が低いほど、前記粒子状物質の堆積量を増量側へ補正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。
9. 前記内燃機関を流通する冷却水の冷却水温度を検出する冷却水温度検出部が前記内燃機関に設けられ、
   前記堆積量推定部は、前記冷却水温度検出部が検出する冷却水温度が低いほど、前記粒子状物質の堆積量を増量側へ補正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。
10. 大気圧を検出する大気圧検出部が前記内燃機関に設けられ、
    前記堆積量推定部は、前記大気圧検出部が検出する大気圧が低いほど、前記粒子状物質の堆積量を増量側へ補正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。
11. 前記制御部は、目標空燃比となるように空燃比を制御し、
    前記堆積量推定部は、前記目標空燃比がリッチ側であるほど、前記粒子状物質の堆積量を増量側へ補正し、かつ、前記目標空燃比がリーン側であるほど、前記粒子状物質の堆積量を減量側へ補正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。
12. 前記排出防止部は、前記機関負荷が低負荷であり、かつ、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、前記内燃機関がアイドリング状態のときを除き燃料カットを実施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。
13. 前記排出防止部は、前記機関負荷が低負荷であり、かつ、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、前記機関回転数の上限を低く設定することで、燃料噴射量を所定量未満に制限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。
14. 前記排出防止部は、前記機関負荷が低負荷であり、かつ、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、燃料噴射タイミングを進角側へ変更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。
15. 前記排出防止部は、前記機関負荷が低負荷であり、かつ、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、前記内燃機関の燃焼室に設けられたグロープラグを作動させて燃焼室温度を上昇させ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。
16. 前記排出防止部は、前記機関負荷が低負荷であり、かつ、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、前記内燃機関の前記排気通路に設けられたヒータを作動させて排気温度を上昇させ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。
17. 前記排出防止部は、前記機関負荷が低負荷であり、かつ、前記堆積量推定部で推定された堆積量が所定堆積量以上の場合、排気ガスの一部を前記排気通路から吸気通路に還流する排気ガス還流装置を作動させない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。
18. 前記内燃機関の運転状態が燃料カット状態と燃料噴射状態との間で変更されるとき、
    前記排出防止部は、前記指示トルクの変化量に応じた強さで、前記制御部から前記内燃機関へ指示される指示トルクに対してなまし処理を施す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。