JP2020153243A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒装置の昇温を通じてフィルタの温度を上昇させる昇温制御が実施される内燃機関において、触媒装置１７の過昇温を抑えることのできる制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、排気通路１５に設けられた触媒装置１７と、触媒装置１７よりも下流の排気通路１５に設けられたフィルタ１８とを備える。制御装置１００は、フィルタ１８の再生制御を実行する際に、触媒装置１７の昇温を通じてフィルタ１８の温度を上昇させる昇温制御を実施する。この制御装置１００は、取得した触媒装置１７の温度が規定温度以上である場合には、触媒装置１７の温度を低下させる過昇温抑制処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。

例えば特許文献１に記載の内燃機関は、排気通路に設けられた触媒装置と、触媒装置よりも下流の排気通路に設けられており粒子状物質を捕集するフィルタとを備えている。そして、フィルタに堆積した粒子状物質を減少させるために当該フィルタの再生制御を実行する際には、触媒装置の温度を高めて排気を高温化することによりフィルタの温度を高めるようにしている。

特開２０１４−４７６５８号公報

ところで、上記再生制御を実行すると、フィルタのみならず触媒装置も高温化するため、当該触媒装置が過昇温状態になるおそれがある。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、排気通路と、前記排気通路に設けられた触媒装置と、前記触媒装置よりも下流の前記排気通路に設けられており粒子状物質を捕集するフィルタと、を備える内燃機関に適用される。この制御装置は、前記フィルタの再生制御を実行する際には前記触媒装置の昇温を通じて前記フィルタの温度を上昇させる昇温制御を実施する。そして、この制御装置は、前記触媒装置の温度を取得する取得処理と、取得した前記触媒装置の温度が規定温度以上である場合には、前記触媒装置の温度を低下させる過昇温抑制処理と、を実行する。

同構成によれば、触媒装置の温度が規定温度以上である場合、触媒装置の温度を低下させる過昇温抑制処理が実行される。そのため、触媒装置の過昇温を抑えることができる。
なお、同構成の過昇温抑制処理としては、触媒装置に流入する排気の温度が低下する処理を実行すればよく、そうした処理としては、例えば気筒内に供給される燃料を増量する燃料増量処理などが挙げられる。

上記制御装置において、前記取得処理が前記触媒装置の温度として取得する値は前記触媒装置の推定温度であり、手動操作による前記再生制御の実行要求である強制再生要求がある場合に実行される前記再生制御を強制再生制御とし、前記強制再生要求がない場合に実行される前記再生制御を自動再生制御としたときに、前記強制再生制御の実行中は、前記自動再生制御の実行中と比べて前記推定温度が低くなるように当該推定温度を算出する算出処理を実行してもよい。

通常、上記再生制御は規定の実行条件が成立すると制御装置によって自動的に実行される。一方、そうした自動再生制御が実行されないことにより、フィルタに堆積した粒子状物質の量が増大した場合には、手動操作による強制再生要求が行われることにより、再生制御が強制的に実行される。

ここで、そうした強制再生制御が実行されることによって触媒装置の温度が高くなり、その結果、上記過昇温抑制処理が実行されてしまうと、触媒装置の温度低下に伴ってフィルタの温度は低下する。そのため、強制再生要求があるにもかかわらずフィルタの再生は停滞してしまう。

この点、同構成では、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて触媒装置の推定温度が低くなるように算出される。従って、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて触媒装置の推定温度は上記規定温度に達しにくくなる。そのため、強制再生要求がある場合に上記過昇温抑制処理が実行される機会は減少するようになり、これによりフィルタの再生が停滞することを抑えることができる。

上記制御装置において、前記触媒装置の実際の温度が前記規定温度以上の高温状態になるか否かを前記強制再生制御の実行中に判定する過昇温判定処理と、前記過昇温判定処理にて高温状態になると判定される場合には、前記算出処理にて算出される値よりも前記推定温度を高くする処理と、を実行してもよい。

上述したように、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて触媒装置の推定温度が低くなるように算出すると、当該推定温度は上記規定温度に達しにくくなる。そのため、触媒装置が実際に過昇温状態になるおそれがある状況でも、上記過昇温抑制処理は実行されないおそれがある。

この点、同構成では、触媒装置の実際の温度が上記規定温度以上の高温状態になると判定される場合、低くされていた触媒装置の推定温度が高くされるため、当該推定温度は上記規定温度を超えやすくなり、上記過昇温抑制処理の実行機会が増えるようになる。従って、上述した算出処理を実行する場合でも、触媒装置が過昇温状態になることを抑えることができる。

なお、同構成の過昇温判定処理による判定、つまり触媒装置の実際の温度が上記規定温度以上の高温状態になるか否かの判定は、例えば機関回転速度、機関負荷、内燃機関を搭載する車両の車速などに基づいて行うことが可能である。

上記制御装置において、手動操作による前記再生制御の実行要求である強制再生要求がある場合に実行される前記再生制御を強制再生制御とし、前記強制再生要求がない場合に実行される前記再生制御を自動再生制御としたときに、前記強制再生制御の実行中は、前記自動再生制御の実行中と比べて前記規定温度が高くなるように前記規定温度を変更する変更処理を実行してもよい。

上述したように、通常、上記再生制御は規定の実行条件が成立すると制御装置によって自動的に実行される。一方、そうした自動再生制御が実行されないことにより、フィルタに堆積した粒子状物質の量が増大した場合には、手動操作による強制再生要求が行われることにより、再生制御が強制的に実行される。

ここで、そうした強制再生制御が実行されることによって触媒装置の温度が高くなり、その結果、上記過昇温抑制処理が実行されてしまうと、触媒装置の温度低下に伴ってフィルタの温度は低下する。そのため、強制再生要求があるにもかかわらずフィルタの再生は停滞してしまう。

この点、同構成では、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて上記規定温度が高くなるように当該規定温度は変更される。従って、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて、取得した触媒装置の温度は上記規定温度に達しにくくなる。そのため、強制再生要求がある場合に上記過昇温抑制処理が実行される機会は減少するようになり、これによりフィルタの再生が停滞することを抑えることができる。

上記制御装置において、前記触媒装置の実際の温度が前記規定温度以上の高温状態になるか否かを前記強制再生制御の実行中に判定する過昇温判定処理と、前記過昇温判定処理にて高温状態になると判定される場合には、前記変更処理にて変更された値よりも前記規定温度を低くする処理と、を実行してもよい。

上述したように、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて上記規定温度が高くなるように変更すると、取得した触媒装置の温度は上記規定温度に達しにくくなる。そのため、触媒装置が実際に過昇温状態になるおそれがある状況でも、上記過昇温抑制処理は実行されないおそれがある。

この点、同構成では、触媒装置の実際の温度が上記規定温度以上の高温状態になると判定される場合、高くされていた規定温度が低くされるため、取得した触媒装置の温度は上記規定温度を超えやすくなり、上記過昇温抑制処理の実行機会が増えるようになる。従って、上述した変更処理を実行する場合でも、触媒装置が過昇温状態になることを抑えることができる。

なお、同構成の過昇温判定処理による判定、つまり触媒装置の実際の温度が上記規定温度以上の高温状態になるか否かの判定についても、例えば機関回転速度、機関負荷、内燃機関を搭載する車両の車速などに基づいて行うことが可能である。

内燃機関の制御装置の第１実施形態における構成を示す模式図。 同実施形態の制御装置が実行する処理であって、過昇温抑制処理の実行状態を制御するための処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御装置が実行する触媒温度の算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御装置が実行する処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用を示すタイミングチャート。 同実施形態の作用を示すタイミングチャート。 第２実施形態の制御装置が実行する処理であって、実行温度を変更するための処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用を示すタイミングチャート。 同実施形態の作用を示すタイミングチャート。

（第１実施形態）
以下、車両に搭載される内燃機関の制御装置の第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、内燃機関１０は複数の気筒１０ａを備えており、各気筒１０ａの吸気ポートには吸気通路１３が接続されている。吸気通路１３には、吸入空気量を調整するスロットル弁１４が設けられている。

内燃機関１０は、気筒１０ａ内に燃料を供給する燃料噴射弁１１が設けられている。各気筒１０ａの燃焼室では、吸気通路１３を通じて吸入された空気と燃料噴射弁１１から噴射された燃料との混合気が火花放電によって点火されることにより燃焼される。燃焼室での混合気の燃焼によって生じた排気（燃焼ガス）は、内燃機関１０の排気ポートに接続された排気通路１５に排出される。

排気通路１５には、排気を浄化する三元触媒装置（以下、触媒装置という）１７が設けられている。この触媒装置１７は、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化するとともに、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化する。

排気通路１５において触媒装置１７よりも下流の位置には、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集するフィルタ１８が設けられている。
内燃機関１０の制御装置１００は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１０やメモリ１２０等を備えており、メモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が実行することにより、内燃機関１０の各種制御を実施する。

制御装置１００には、各種センサの検出信号が入力されている。そうした各種センサとしては、例えば内燃機関１０のクランクシャフトの回転角であるクランク角を検出するクランク角センサ５２や、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ５３や、内燃機関１０の冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ５４が設けられている。また、内燃機関１０に吸入される空気の温度である吸気温度ＴＨＡを検出する吸気温度センサ５５が設けられている。また、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルポジションセンサ５６や、車両の走行速度である車速ＳＰを検出する車速センサ５８も設けられている。また、制御装置１００には、車両整備者などが手動操作する診断装置２００が有線または無線にて接続される。そして、この診断装置２００を手動操作することにより、後述の再生制御を手動操作によって強制的に実行するための実行要求である強制再生要求が制御装置１００に入力される。

制御装置１００は、クランク角センサ５２によるクランク角の検出結果から機関回転速度ＮＥを算出する。また、制御装置１００は、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて機関負荷率ＫＬを算出する。

また、制御装置１００は、機関負荷率ＫＬや機関回転速度ＮＥなどの各種機関運転状態に基づいて触媒装置１７の温度である触媒温度Ｔｓｃや、フィルタ１８の温度であるフィルタ温度Ｔｆを算出する。また、制御装置１００は、フィルタ１８における粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量Ｐｓを、機関回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及びフィルタ温度Ｔｆ等に基づいて算出する。

そして、制御装置１００は、フィルタ１８に堆積したＰＭを燃焼除去して同フィルタ１８を再生するために、フィルタ１８の再生制御を実行する。この再生制御は、例えばＰＭ堆積量Ｐｓが予め定めた閾値α以上であるといった規定の実行条件が成立すると、制御装置１００によって自動的に実行される。また、上記診断装置２００の手動操作により上記強制再生要求が生じている場合にも再生制御は実行される。以下では、そうした強制再生要求がある場合に実行される再生制御、つまり手動操作によって実行される再生制御を強制再生制御という。また、強制再生要求がない場合に実行される再生制御、つまり上記規定の実行条件が成立する場合に実行される再生制御を自動再生制御という。

強制再生制御または自動再生制御による再生制御は、フィルタ１８を昇温させる昇温制御と、この昇温制御によって昇温されたフィルタ１８の雰囲気を酸化雰囲気にすることによりＰＭを燃焼除去するＰＭ燃焼制御とを含んでいる。

制御装置１００は、再生制御の実行が要求されている状況下で、車速ＳＰ、冷却水温ＴＨＷ、吸気温度ＴＨＡ、及び機関負荷率ＫＬ等に基づき混合気の燃焼が安定している状態にあると判定する場合には上記の昇温制御を実行する。本実施形態では、この昇温制御として、内燃機関１０の一部の気筒１０ａの空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りの気筒１０ａの空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とするディザ制御を実行する。このディザ制御が実行されると、リッチ燃焼気筒から排出された排気中の未燃燃料成分や不完全燃焼成分と、リーン燃焼気筒から排出された排気中の酸素との反応が触媒装置１７によって促進されて、触媒装置１７が昇温される。このようにして触媒装置１７が昇温されると、触媒装置１７を通過する排気の温度が上昇し、この高温化した排気が触媒装置１７よりも排気下流に設けられたフィルタ１８に流れ込むことによりフィルタ１８は高温化する。そして、フィルタ１８の温度が、フィルタ１８に堆積した粒子状物質が燃焼する燃焼温度ＴＨＢ以上になると、フィルタ１８の雰囲気を酸化雰囲気にするＰＭ燃焼制御を実行する。例えばそうしたＰＭ燃焼制御として、理論空燃比よりもリーンな空燃比に調整された混合気を燃焼させるリーン燃焼制御を実行して排気通路１５に酸素を供給することにより、フィルタ１８に捕集されたＰＭは燃焼（酸化）除去される。

ところで、再生制御を実行すると、フィルタ１８のみならず触媒装置１７も高温化するため、触媒装置１７が過昇温状態になるおそれがある。そこで、制御装置１００は、触媒装置１７の過剰な温度上昇が懸念されるときには、触媒装置１７の温度を低下させる過昇温抑制処理を実行する。この過昇温抑制処理として、本実施形態では、燃料噴射弁１１の燃料噴射量を増量補正して燃料の気化熱を増大させることにより、触媒装置１７に流入する排気の温度を低下させる、いわゆる燃料増量処理を実行する。

図２に、制御装置１００が実行する過昇温抑制処理の実行可否判定についてその処理手順を示す。なお、本処理は、制御装置１００のメモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が所定の周期毎に繰り返し実行することにより実現される。また、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。

図２に示すように、本処理を開始すると、制御装置１００は、現在算出されている触媒装置１７の推定温度である上記触媒温度Ｔｓｃを取得する（Ｓ１００）。
次に、制御装置１００は、現在、過昇温抑制処理の実行中であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。

そして、過昇温抑制処理の実行中ではないと判定する場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、制御装置１００は、取得した触媒温度Ｔｓｃが、予め定めた規定温度である実行温度Ｔａ以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。この実行温度Ｔａとしては、触媒温度Ｔｓｃがこの実行温度Ｔａ以上に高くなっていることに基づき、現在の触媒装置１７の温度は、過昇温抑制処理を行う必要がある程度に高くなっていることを的確に判定することができるように、その値の大きさは設定されている。

そして、触媒温度Ｔｓｃが実行温度Ｔａ未満であると判定する場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、制御装置１００は、本処理を一旦終了する。
一方、触媒温度Ｔｓｃが実行温度Ｔａ以上であると判定する場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、過昇温抑制処理を実行して（Ｓ１３０）、本処理を一旦終了する。なお、この過昇温抑制処理の実行中には、制御装置１００は、上記昇温制御の実行を禁止する。

上記Ｓ１１０にて、過昇温抑制処理の実行中であると判定する場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、取得した触媒温度Ｔｓｃが停止温度Ｔｂ以下であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。停止温度Ｔｂとしては、触媒温度Ｔｓｃがこの停止温度Ｔｂ以下に低くなっていることに基づき、現在の触媒装置１７の温度は、過昇温抑制処理を終了してもよい程度に低くなっていることを的確に判定することができるように、その値の大きさは設定されている。

そして、触媒温度Ｔｓｃが停止温度Ｔｂを超えている判定する場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、制御装置１００は、本処理を一旦終了する。
一方、触媒温度Ｔｓｃが停止温度Ｔｂ以下であると判定する場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、過昇温抑制処理の実行を終了して（Ｓ１５０）、本処理を一旦終了する。なお、この過昇温抑制処理の実行を終了すると、制御装置１００は、上記昇温制御の実行を許可する。

次に、図３を参照して、触媒装置１７の推定温度である上記触媒温度Ｔｓｃを算出するための処理手順を説明する。なお、図３に示す算出処理も、制御装置１００のメモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が所定の周期毎に繰り返し実行することにより実現される。

図３に示すように、本処理を開始すると、制御装置１００は、強制再生要求があるか否かを判定する（Ｓ２００）。
そして、強制再生要求がないと判定する場合（Ｓ２００：ＮＯ）、制御装置１００は、第１推定マップに基づいて触媒温度Ｔｓｃを算出して（Ｓ２２０）、本処理を一旦終了する。

この第１推定マップは、機関負荷率ＫＬや機関回転速度ＮＥなどといった、触媒装置１７の温度に関与するパラメータに基づいて触媒温度Ｔｓｃを算出するためのマップである。ここで、本実施形態では、算出される触媒温度Ｔｓｃの値は、実際の触媒装置１７の温度よりも規定値αの分だけ高くなるように、当該第１推定マップは設定されている。このようにして「触媒温度Ｔｓｃ＞触媒装置１７の実際の温度」とすることにより、本実施形態では、触媒装置１７の実際の温度が上記実行温度Ｔａに達する前に過昇温抑制処理が実行されるようにしている。

上記Ｓ２００にて、強制再生要求があると判定する場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、制御装置１００は、現在、上記昇温制御の実行中か否かを判定する（Ｓ２１０）。そして、昇温制御の実行中ではないと判定する場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、上記第１推定マップに基づいて触媒温度Ｔｓｃを算出して（Ｓ２２０）、本処理を一旦終了する。

一方、昇温制御の実行中であると判定する場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、第２推定マップに基づいて触媒温度Ｔｓｃを算出して（Ｓ２３０）、本処理を一旦終了する。

この第２推定マップも、第１推定マップと同様に、機関負荷率ＫＬや機関回転速度ＮＥなどといった触媒装置１７の温度に関与するパラメータに基づいて触媒温度Ｔｓｃを算出するためのマップである。ただし、この第２推定マップで算出される触媒温度Ｔｓｃは、上記第１推定マップで算出される触媒温度Ｔｓｃと比べて、同一の機関負荷率ＫＬや機関回転速度ＮＥなどであっても、その値は低くなるように当該第２推定マップは設定されている。つまり、第２推定マップにて算出される触媒温度Ｔｓｃの値は、実際の触媒装置１７の温度に対して、上記規定値αよりも少ない規定値βの分だけ高くなるように、当該第２推定マップは設定されている。

この図３に示す一連の処理が実行されることにより、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて、算出される触媒温度Ｔｓｃの値が低くなる。
図４に、制御装置１００が実行する昇温制御の禁止処理についてその処理手順を示す。なお、本処理も、制御装置１００のメモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が所定の周期毎に繰り返し実行することにより実現される。

この図４に示す処理を開始すると、制御装置１００は、現在、強制再生制御の実行中であるか否かを判定する（Ｓ３００）。そして、強制再生制御の実行中ではないと判定する場合（Ｓ３００：ＮＯ）、制御装置１００は、本処理を一旦終了する。

一方、強制再生制御の実行中であると判定する場合（Ｓ３００：ＹＥＳ）、制御装置１００は、触媒装置１７が過昇温状態になるおそれがあるか否か、より詳細には触媒装置１７の実際の温度が上記実行温度Ｔａ以上の高温状態になるおそれがあるか否かを判定するための過昇温判定処理を実行する（Ｓ３１０）。この過昇温判定処理として、制御装置１００は、例えば現在の機関回転速度ＮＥ、現在の機関負荷率ＫＬ、及び現在の車速ＳＰなどが、触媒装置１７に上記過昇温状態を引き起こす過昇温領域に入っているか否かを判定する処理を実行する。

そして、触媒装置１７が過昇温状態になるおそれはないと判定する場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、制御装置１００は、本処理を一旦終了する。
一方、触媒装置１７は過昇温状態になるおそれがあると判定する場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、昇温制御の実行を禁止して（Ｓ３２０）、本処理を一旦終了する。

この図４に示す一連の処理により、強制再生制御の実行中に過昇温状態になると判定される場合には、昇温制御の実行が禁止される。こうして強制再生制御の実行中に昇温制御の実行が禁止されると、図３に示したＳ２００において肯定判定された後、今まで肯定判定されていたＳ２１０での判定結果が否定判定に変わる。そのため、今まで行われていた第２推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出が、第１推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出に切り替わり、これにより算出される触媒温度Ｔｓｃの値は高くなる。このようにして、図４に示す一連の処理と、図３に示したＳ２００及びＳ２１０及びＳ２２０の各処理とが連携することにより、強制再生制御の実行中において、過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になると判定される場合には、算出される触媒温度Ｔｓｃが高くなるように変更される。

図５を参照して、本実施形態の作用を説明する。なお、図５に示す実線Ｌ１は、第２推定マップによって算出される触媒温度Ｔｓｃの推移を示し、二点鎖線Ｌ２は、第１推定マップによって算出される触媒温度Ｔｓｃの推移を示す。また、図５に示す各実線は本実施形態の作用を示す。

時刻ｔ１において、診断装置２００が手動操作されて強制再生要求が生じる。そして、その後、規定の実行条件が成立すると、強制再生制御のうちの昇温制御がまず開始されて（時刻ｔ２）、触媒装置１７及びフィルタ１８の温度は上昇していく。

ここで、二点鎖線Ｌ２にて示すように、仮に強制再生制御の実行中において第１推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出を行う場合には、その算出される温度は、実線Ｌ１にて示される第２推定マップによる触媒温度Ｔｓｃと比較して高い。そのため、第１推定マップによって触媒温度Ｔｓｃを算出する場合には、その算出される温度が上記実行温度Ｔａ以上になりやすい。そして、実際に第１推定マップにより算出された触媒温度Ｔｓｃを上記実行温度Ｔａ以上になると（時刻ｔ３）、二点鎖線Ｌ３に示すように昇温制御が中止されて、二点鎖線Ｌ４に示すように過昇温抑制処理が開始されることにより、触媒温度Ｔｓｃやフィルタ１８の温度（二点鎖線Ｌ５にて図示）は低下していく。そして、時刻ｔ５において、触媒温度Ｔｓｃが停止温度Ｔｂ以下になると、過昇温抑制処理は中止されて、昇温制御が再開されることにより、再び、触媒温度Ｔｓｃやフィルタ１８の温度は上昇していく。そして、その後、触媒温度Ｔｓｃが再び上記実行温度Ｔａ以上になると（時刻ｔ６）、昇温制御が中止されて、過昇温抑制処理が開始されることにより、触媒温度Ｔｓｃやフィルタ１８の温度は低下していく。

このように、強制再生制御の実行中において第１推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出を行う場合には、昇温制御を開始しても、その後、過昇温抑制処理が実行されることにより、フィルタ１８の温度は上記燃焼温度ＴＨＢに達しにくく、二点鎖線Ｌ６に示すようにＰＭ堆積量は減少しにくい。

一方、本実施形態では、実線Ｌ１にて示すように、強制再生制御の実行中において第２推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出を行うため、その算出される温度は、二点鎖線Ｌ２にて示される第１推定マップによる触媒温度Ｔｓｃと比較して低い。そのため、この第２推定マップにより算出される触媒温度Ｔｓｃは、上記実行温度Ｔａに達しくくなり、昇温制御の実行中に過昇温抑制処理が実行されることは抑制される。

従って、昇温制御を開始すると触媒装置１７及びフィルタ１８の温度はともに上昇していき、時刻ｔ４においてフィルタ１８の温度が上記燃焼温度ＴＨＢ以上になると、ＰＭ燃焼制御が実行されることにより、ＰＭ堆積量は減少していく。

図６に、上述した図４のＳ３１０において過昇温状態になるおそれがあると判定される場合の作用を示す。なお、図６に示す実線Ｌ１は、算出される触媒温度Ｔｓｃの推移を示し、二点鎖線Ｌ２は、第１推定マップによって算出される触媒温度Ｔｓｃの推移を示す。

時刻ｔ１において、診断装置２００が手動操作されて強制再生要求が生じる。そして、その後、規定の実行条件が成立すると（時刻ｔ２）、強制再生制御のうちの昇温制御がまず開始されるとともに、それまで第１推定マップに基づいて算出されていた触媒温度Ｔｓｃが、第２推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出に切り替えられる。そして、触媒装置１７及びフィルタ１８の温度は上昇していき、時刻ｔ３においてフィルタ１８の温度が上記燃焼温度ＴＨＢ以上になると、ＰＭ燃焼制御が実行されることにより、ＰＭ堆積量は減少していく。

その後、時刻ｔ４において、Ｓ３１０の過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になるおそれがある旨判定されると、それまで第２推定マップに基づいて算出されていた触媒温度Ｔｓｃが、第１推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出に切り替えられるため、算出される触媒温度Ｔｓｃが急激に高くなる。そして、この第１推定マップに基づき算出された触媒温度Ｔｓｃが上記実行温度Ｔａ以上になると、昇温制御が中止されて、過昇温抑制処理が開始されることにより、触媒温度Ｔｓｃやフィルタ１８の温度は低下していく。

そして、フィルタ１８の温度が上記燃焼温度ＴＨＢ未満になると（時刻ｔ５）、ＰＭ燃焼制御は中止されることにより、ＰＭ堆積量は減少しなくなる。
次に、本実施形態の効果を説明する。

（１）内燃機関１０においてフィルタ１８の再生制御を実行する際には、触媒装置１７の昇温を通じてフィルタ１８の温度を上昇させる昇温制御が実施される。そうした内燃機関１０において、触媒温度Ｔｓｃが上記実行温度Ｔａ以上である場合、触媒装置１７の温度を低下させる過昇温抑制処理が実行される。そのため、触媒装置１７の過昇温を抑えることができる。

（２）通常、上記再生制御は規定の実行条件が成立すると制御装置１００によって自動的に実行される。一方、そうした自動再生制御が実行されないことにより、フィルタ１８のＰＭ堆積量が増大した場合には、手動操作による強制再生要求が行われることにより、再生制御が強制的に実行される。

ここで、そうした強制再生制御が実行されることによって触媒装置１７の温度が高くなり、その結果、上記過昇温抑制処理が実行されてしまうと、触媒装置１７の温度低下に伴ってフィルタ１８の温度は低下する。そのため、強制再生要求があるにもかかわらずフィルタ１８の再生は停滞してしまう。

この点、本実施形態では、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて触媒装置の推定温度である触媒温度Ｔｓｃが低くなるように算出される。従って、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて触媒温度Ｔｓｃは上記実行温度Ｔａに達しにくくなる。そのため、強制再生要求がある場合に過昇温抑制処理が実行される機会は減少するようになり、これによりフィルタ１８の再生が停滞することを抑えることができる。

（３）上述したように、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて触媒温度Ｔｓｃが低くなるように算出されるため、当該触媒温度Ｔｓｃは上記実行温度Ｔａに達しにくくなる。そのため、触媒装置１７が実際に過昇温状態になるおそれがある状況でも、上記過昇温抑制処理は実行されないおそれがある。

この点、本実施形態では、上記過昇温判定処理にて、触媒装置１７の実際の温度が上記実行温度Ｔａ以上の高温状態になると判定される場合、低くされていた触媒温度Ｔｓｃが高くされるため、当該触媒温度Ｔｓｃは上記実行温度Ｔａを超えやすくなり、上記過昇温抑制処理の実行機会が増えるようになる。従って、強制再生制御の実行中は触媒温度Ｔｓｃが低くなるように算出する場合でも、触媒装置１７が過昇温状態になることを抑えることができる。

（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７及び図８を参照して説明する。

本実施形態では、上記図３に示した算出処理に代えて、図７に示すような上記実行温度Ｔａを変更する変更処理を実行するようにしている。なお、本実施形態の制御装置１００は、上記第２推定マップを有しておらず、上記第１推定マップに基づいて触媒温度Ｔｓｃを算出する。

なお、図７に示す変更処理も、制御装置１００のメモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が所定の周期毎に繰り返し実行することにより実現される。
図７に示すように、本処理を開始すると、制御装置１００は、強制再生要求があるか否かを判定する（Ｓ４００）。

そして、強制再生要求がないと判定する場合（Ｓ４００：ＮＯ）、制御装置１００は、第１実行温度ＴａＬを実行温度Ｔａに設定して（Ｓ４２０）、本処理を一旦終了する。
この第１実行温度ＴａＬは、上記実行温度Ｔａとして設定される値の１つであり、後述の第２実行温度ＴａＨよりもその値は低くなっている。

上記Ｓ４００にて、強制再生要求があると判定する場合（Ｓ４００：ＹＥＳ）、制御装置１００は、現在、上記昇温制御の実行中か否かを判定する（Ｓ４１０）。そして、昇温制御の実行中ではないと判定する場合（Ｓ４１０：ＮＯ）、上記第１実行温度ＴａＬを実行温度Ｔａに設定して（Ｓ４２０）、本処理を一旦終了する。

一方、昇温制御の実行中であると判定する場合（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、第２実行温度ＴａＨを実行温度Ｔａに設定して（Ｓ４３０）、本処理を一旦終了する。この第２実行温度ＴａＨも、上記実行温度Ｔａとして設定される値の１つであり、上記第１実行温度ＴａＬよりもその値は高くなっている。

この図７に示す一連の処理が実行されることにより、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて、上記実行温度Ｔａの値は高くなるように変更される。
図８を参照して、本実施形態の作用を説明する。

時刻ｔ１において、診断装置２００が手動操作されて強制再生要求が生じる。そして、その後、規定の実行条件が成立すると、強制再生制御のうちの昇温制御がまず開始されて（時刻ｔ２）、触媒装置１７及びフィルタ１８の温度は上昇していく。

そして時刻ｔ２以降は、実行温度Ｔａが第１実行温度ＴａＬから第２実行温度ＴａＨに変更されるため、当該実行温度Ｔａの値は高くなる。従って、触媒温度Ｔｓｃは、実行温度Ｔａに達しくくなり、昇温制御の実行中に過昇温抑制処理が実行されることは抑制される。

従って、昇温制御を開始すると触媒装置１７及びフィルタ１８の温度はともに上昇していき、時刻ｔ３においてフィルタ１８の温度が上記燃焼温度ＴＨＢ以上になると、ＰＭ燃焼制御が実行されることにより、ＰＭ堆積量は減少していく。

なお、本実施形態でも、上記図４に示す一連の処理を実行するようにしており、強制再生制御の実行中に過昇温状態になると判定される場合には、昇温制御の実行が禁止される。こうして強制再生制御の実行中に昇温制御の実行が禁止されると、図７に示したＳ４００において肯定判定された後、今まで肯定判定されていたＳ４１０での判定結果が否定判定に変わる。そのため、実行温度Ｔａは、今まで設定されていた第２実行温度ＴａＨから第１実行温度ＴａＬに変更されて、これにより設定される実行温度Ｔａの値は低くなる。このようにして、図４に示す一連の処理と、図７に示したＳ４００及びＳ４１０及びＳ４２０の各処理とが連携することにより、強制再生制御の実行中において、過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になると判定される場合には、設定される実行温度Ｔａの値は低くなるように変更される。

図９に、本実施形態において、上述した図４のＳ３１０にて過昇温状態になるおそれがあると判定される場合の作用を示す。
時刻ｔ１において、診断装置２００が手動操作されて強制再生要求が生じる。そして、その後、規定の実行条件が成立すると（時刻ｔ２）、強制再生制御のうちの昇温制御がまず開始されるとともに、それまで第１実行温度ＴａＬが設定されていた実行温度Ｔａは、第２実行温度ＴａＨに変更される。そして、触媒装置１７及びフィルタ１８の温度は上昇していき、時刻ｔ３においてフィルタ１８の温度が上記燃焼温度ＴＨＢ以上になると、ＰＭ燃焼制御が実行されることにより、ＰＭ堆積量は減少していく。

その後、時刻ｔ４において、Ｓ３１０の過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になるおそれがある旨判定されると、それまで第２実行温度ＴａＨが設定されていた実行温度Ｔａは、第１実行温度ＴａＬに変更されるため、実行温度Ｔａの値は急激に低くなる。そして、この実行温度Ｔａの低下により、触媒温度Ｔｓｃが上記実行温度Ｔａ以上になると、昇温制御が中止されて、過昇温抑制処理が開始されることにより、触媒温度Ｔｓｃやフィルタ１８の温度は低下していく。

そして、フィルタ１８の温度が上記燃焼温度ＴＨＢ未満になると（時刻ｔ５）、ＰＭ燃焼制御は中止されることにより、ＰＭ堆積量は減少しなくなる。
以上説明した本実施形態によれば、上記（１）の効果に加えて更に以下の効果を得ることができる。

（４）通常、上記再生制御は規定の実行条件が成立すると制御装置１００によって自動的に実行される。一方、そうした自動再生制御が実行されないことにより、フィルタ１８のＰＭ堆積量が増大した場合には、手動操作による強制再生要求が行われることにより、再生制御が強制的に実行される。

ここで、そうした強制再生制御が実行されることによって触媒装置１７の温度が高くなり、その結果、上記過昇温抑制処理が実行されてしまうと、触媒装置１７の温度低下に伴ってフィルタ１８の温度は低下する。そのため、強制再生要求があるにもかかわらずフィルタ１８の再生は停滞してしまう。

この点、本実施形態では、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて上記実行温度Ｔａが高くなるように変更される。従って、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて触媒温度Ｔｓｃは上記実行温度Ｔａに達しにくくなる。そのため、強制再生要求がある場合に過昇温抑制処理が実行される機会は減少するようになり、これによりフィルタ１８の再生が停滞することを抑えることができる。

（５）上述したように、強制再生制御の実行中は、自動再生制御の実行中と比べて実行温度Ｔａが高くなるように変更されるため、触媒温度Ｔｓｃは上記実行温度Ｔａに達しにくくなる。そのため、触媒装置１７が実際に過昇温状態になるおそれがある状況でも、上記過昇温抑制処理は実行されないおそれがある。

この点、本実施形態では、上記過昇温判定処理にて、触媒装置１７の実際の温度が上記実行温度Ｔａ以上の高温状態になると判定される場合、高くされていた実行温度Ｔａが低くされるため、触媒温度Ｔｓｃは実行温度Ｔａを超えやすくなり、上記過昇温抑制処理の実行機会が増えるようになる。従って、強制再生制御の実行中は実行温度Ｔａが高くなるように変更する場合でも、触媒装置１７が過昇温状態になることを抑えることができる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・昇温制御としてディザ制御を行うようにしたが、他の昇温制御を行ってもよい。そうした他の昇温制御としては、例えば燃料噴射弁から噴射した燃料を気筒内で燃焼させずに空気とともに排気通路に導入する燃料導入制御や、点火時期の遅角補正制御などが挙げられる。

・過昇温抑制処理として燃料増量処理を実行するようにしたが、触媒装置１７に流入する排気の温度が低下する処理であれば他の処理を実行してもよい。例えば排気の一部を吸気に導入する排気還流装置を内燃機関１０が備えている場合には、過昇温抑制処理として、吸気に導入する排気の量を減量する処理を実行することにより、燃焼室に吸入される新気の量を増やし、これにより燃焼室から排出される排気の温度を低下させてもよい。

・触媒温度Ｔｓｃを、マップではなくモデル式に基づいて算出してもよい。
・強制再生制御の実行を要求する際に操作するスイッチを、例えば車両の車室内に設ける。そして、このスイッチを有線または無線にて制御装置１００に接続する。そして、このスイッチが手動操作された場合には、上記強制再生要求があると判定してもよい。

・第１推定マップにて算出される触媒温度Ｔｓｃは、触媒装置１７の実際の温度よりも高くなるようにしたが、触媒装置１７の実際の温度にできるだけ近づくように触媒温度Ｔｓｃを算出してもよい。なお、この場合でも、第２推定マップにて算出される触媒温度Ｔｓｃは、第１推定マップにて算出される触媒温度Ｔｓｃよりも低くなるように算出する。

・第２実施形態の場合には、触媒装置１７の温度をセンサなどにで実際に検出してもよい。なお、この場合にも、センサの検出値を上記規定値αの分だけ高くなるように修正した値を触媒装置１７の温度とすることにより、触媒装置１７の実際の温度が上記実行温度Ｔａに達する前に過昇温抑制処理を実行することができる。

・第１実施形態では、強制再生制御の実行中において、過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になると判定される場合には、第２推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出を第１推定マップによる触媒温度Ｔｓｃの算出に切り替えることにより、算出される触媒温度Ｔｓｃが高くなるように変更した。この他、強制再生制御の実行中において、過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になると判定される場合には、第２推定マップから第１推定マップへの切り替えを行わず、例えば第２推定マップにより算出される触媒温度Ｔｓｃが高くなるように当該触媒温度Ｔｓｃを補正してもよい。この場合でも、上記（３）と同様な効果を得ることができる。

・第２実施形態では、強制再生制御の実行中において、過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になると判定される場合には、実行温度Ｔａを第２実行温度ＴａＨから第１実行温度ＴａＬに変更することにより、実行温度Ｔａの値が低くなるようにした。この他、強制再生制御の実行中において、過昇温判定処理により触媒装置１７が高温状態になると判定される場合には、第２実行温度ＴａＨから第１実行温度ＴａＬへの変更を行わず、例えば第２実行温度ＴａＨに設定されている実行温度Ｔａが低くなるように当該実行温度Ｔａを補正してもよい。この場合でも、上記（５）と同様な効果を得ることができる。

・排気通路１５においてフィルタ１８の上流に設けられる触媒装置として、三元触媒装置以外の酸化触媒装置を設けてもよい。
・制御装置１００はＣＰＵ１１０とメモリ１２０とを備えており、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。例えば、上記各実施形態において実行されるソフトウェア処理の少なくとも一部を処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置１００は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てをプログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するメモリ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置及びプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置及びプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路及び１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

１０…内燃機関、１０ａ…気筒、１１…燃料噴射弁、１３…吸気通路、１４…スロットル弁、１５…排気通路、１７…三元触媒装置（触媒装置）、１８…フィルタ、５２…クランク角センサ、５３…エアフロメータ、５４…水温センサ、５５…吸気温度センサ、５６…アクセルポジションセンサ、５８…車速センサ、１００…制御装置、１１０…中央処理装置（ＣＰＵ）、１２０…メモリ、２００…診断装置。

Claims (5)

1. 排気通路と、前記排気通路に設けられた触媒装置と、前記触媒装置よりも下流の前記排気通路に設けられており粒子状物質を捕集するフィルタと、を備える内燃機関に適用されて、前記フィルタの再生制御を実行する際には前記触媒装置の昇温を通じて前記フィルタの温度を上昇させる昇温制御を実施する制御装置であって、
   前記触媒装置の温度を取得する取得処理と、
   取得した前記触媒装置の温度が規定温度以上である場合には、前記触媒装置の温度を低下させる過昇温抑制処理と、を実行する
   内燃機関の制御装置。
2. 前記取得処理が前記触媒装置の温度として取得する値は前記触媒装置の推定温度であり、
   手動操作による前記再生制御の実行要求である強制再生要求がある場合に実行される前記再生制御を強制再生制御とし、前記強制再生要求がない場合に実行される前記再生制御を自動再生制御としたときに、前記強制再生制御の実行中は、前記自動再生制御の実行中と比べて前記推定温度が低くなるように当該推定温度を算出する算出処理を実行する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記触媒装置の実際の温度が前記規定温度以上の高温状態になるか否かを前記強制再生制御の実行中に判定する過昇温判定処理と、
   前記過昇温判定処理にて高温状態になると判定される場合には、前記算出処理にて算出される値よりも前記推定温度を高くする処理と、を実行する
   請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 手動操作による前記再生制御の実行要求である強制再生要求がある場合に実行される前記再生制御を強制再生制御とし、前記強制再生要求がない場合に実行される前記再生制御を自動再生制御としたときに、前記強制再生制御の実行中は、前記自動再生制御の実行中と比べて前記規定温度が高くなるように前記規定温度を変更する変更処理を実行する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記触媒装置の実際の温度が前記規定温度以上の高温状態になるか否かを前記強制再生制御の実行中に判定する過昇温判定処理と、
   前記過昇温判定処理にて高温状態になると判定される場合には、前記変更処理にて変更された値よりも前記規定温度を低くする処理と、を実行する
   請求項４に記載の内燃機関の制御装置。