JP5288060B1 - 内燃機関の排気系暖機システム - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の排気系装置の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続するのを抑制することを目的とする。本発明に係る内燃機関の排気系暖機システムは、内燃機関の始動時に排気系装置を暖機する暖機制御を実行する暖機制御実行部と、排気系装置の暖機完了後に排気系装置の故障診断を実行する故障診断実行部と、を備えている。そして、内燃機関の始動後、故障診断実行部による排気系装置の故障診断が完了する前に該内燃機関の運転が停止される状態が所定期間繰り返された場合、暖機制御実行部が、該所定期間経過後において内燃機関の始動時に実行する暖機制御を、前記所定期間中に実行する暖機制御より排気系装置を速く昇温させることが可能な制御に変更する。

Description

本発明は、内燃機関の排気系の暖機制御を行う内燃機関の排気系暖機システムに関する。

特許文献１には、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置が活性温度以上となる暖機完了まで内燃機関の運転を制御する内燃機関の暖機前運転制御装置が開示されている。該暖機前運転制御装置は、暖機完了が検出されるまで、点火時期を通常の点火時期より遅角側に制御すると共に、アクセルの操作にかかわらず吸入空気量の増加割合を所定値以下に抑制する。

特許文献２には、排気浄化触媒の暖機要求時に、燃焼室内の燃焼空燃比をリッチに制御すると共に、２次空気供給装置を作動させて排気通路に２次空気を供給する内燃機関の燃焼空燃比制御装置が開示されている。該燃焼空燃比制御装置は、排気浄化触媒の暖機要求時において、該排気浄化触媒より上流側に設けられた排気空燃比センサが非活性状態のときは、燃焼空燃比を理論空燃比と該理論空燃比よりリッチ側における燃焼限界空燃比との間で安定した燃焼が可能な第１燃焼空燃比にオープン制御し、該排気空燃比センサが活性状態のときは、燃焼空燃比を前記第１燃焼空燃比よりリッチ側で燃焼限界空燃比近傍の第２燃焼空燃比にフィードバック制御する。

特開平０６−１４６９５５号公報 特開２００７−０３２３４０号公報

内燃機関の排気通路には、排気浄化触媒（例えば、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、又は選択還元型ＮＯｘ触媒等）やパティキュレートフィルタによって構成される排気浄化装置が設けられている。また、内燃機関の排気通路には、排気の空燃比を検出する空燃比センサや、排気中の特定成分（例えば、Ｏ_２、ＨＣ、又はＰＭ（Particulate Matter）等）の量又は濃度を検出する各種センサが設けられる場合がある。

排気浄化装置やセンサのような排気系装置に対しては故障診断が行われる。排気系装置の故障診断が正確に行われるためには、排気浄化装置に含まれる排気浄化触媒やセンサが十分に活性化している必要がある。即ち、排気系装置の温度が十分に上昇し、その暖機が完了している必要がある。

従って、排気系装置の故障診断は、内燃機関の始動後、排気系装置の暖機が完了した後に実行される。そのため、内燃機関の始動後、その運転が短期間で停止されると、排気系装置の故障診断の実行が開始される前、或いは、該故障診断の実行が開始されてもそれが完了する前に、内燃機関の運転が停止される場合がある。そして、このような内燃機関の短期間運転が繰り返して行われると、排気系装置の故障診断が完了できない状態が長期間継続する虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気系装置の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続するのを抑制することを目的とする。

本発明は、内燃機関の始動後において排気系装置の故障診断が完了する前に該内燃機関の運転が停止される状態が所定期間繰り返された場合、該所定期間経過後における暖機制御を、該所定期間中における暖機制御より排気系装置を速く昇温させることが可能な制御に変更するものである。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気系暖機システムは、
内燃機関の始動時に、該内燃機関の排気通路に設けられた排気系装置を暖機する暖機制御を実行する暖機制御実行部と、
前記排気系装置の暖機完了後に前記排気系装置の故障診断を実行する故障診断実行部と、を備え、
内燃機関の始動後、前記故障診断実行部による前記排気系装置の故障診断が完了する前に該内燃機関の運転が停止される状態が所定期間繰り返された場合、前記暖機制御実行部が、該所定期間経過後において内燃機関の始動時に実行する暖機制御を、前記所定期間中に実行する暖機制御より前記排気系装置を速く昇温させることが可能な制御に変更する。

ここで、排気系装置は複数の装置を含んで構成されてもよい。例えば、排気系装置は、故障診断の対象となる装置と、故障診断に用いられるセンサ等の装置とによって構成されてもよい。

内燃機関の始動後に実行する暖機制御を、排気系装置をより速く昇温させることが可能な制御に変更することで、排気系装置の故障診断をより早期に実行することが可能となる。従って、本発明によれば、内燃機関の始動後における排気系装置の故障診断が所定期間完了しなかった場合、該所定期間経過後において、排気系装置の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。そのため、内燃機関の排気系装置の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続することを抑制することができる。

また、燃料噴射時期の遅角、又は主燃料噴射よりも後に行われる副燃料噴射のように、燃料を用いて暖機制御を実行する場合は、排気系装置の昇温速度を上昇させるために燃料消費量を増加させる必要がある。このような場合においても、本発明では、所定期間中においては、暖機制御における燃料消費量の増加が抑制される。従って、排気系装置をより速く昇温させることが可能な制御に暖機制御が変更されることに伴う燃費の悪化を抑制することができる。

ここで、故障診断実行部による排気系装置の故障診断が完了してから、次回の排気系装置の故障診断が完了されるべき時期である目標故障診断完了時期までの期間において、排気系装置の故障診断が完了した時点から前記所定期間が経過するまでの期間を通常暖機期間とし、該通常暖機期間が経過した時点から目標故障診断完了時期までの期間を早期暖機期間とする。このとき、通常暖機期間中に故障診断実行部による排気系装置の故障診断が完了しなかった場合、早期暖機期間中においては、暖機制御実行部が、暖機制御を、通常暖機期間中に実行する暖機制御より排気系装置を速く昇温させることが可能な制御に変更することで、内燃機関の始動後から排気系装置の暖機完了までの期間を短縮させてもよい。

これによれば、早期暖機期間中においては、内燃機関の始動後から故障診断実行部による排気系装置の故障診断の完了までに必要な期間を短縮させることができる。従って、早期暖機期間中に排気系装置の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。即ち、目標故障診断完了時期までに次回の排気系装置の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。

また、暖機制御実行部は、通常暖機期間中における故障診断実行部による排気系装置の故障診断の進捗度合いに基づいて、早期暖機期間中に実行する暖機制御における排気系装置の暖機速度に関連するパラメータの値を決定してもよい。つまり、通常暖機期間中において排気系装置の故障診断が比較的進んでいない状態で内燃機関の運転が停止された場合、通常暖機期間中において排気系装置の故障診断が比較的進んだ状態で内燃機関の運転が停止された場合に比べて、早期暖機期間中に実行する暖機制御における排気系装置の暖機速度をより高くしてもよい。

これによれば、通常暖機期間中において排気系装置の故障診断が進んでいないときほど、早期暖機期間における、内燃機関の始動後から排気系装置の暖機完了までの期間を短縮することができる。そのため、早期暖機期間中に排気系装置の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。

また、早期暖機期間中において、故障診断実行部による排気系装置の故障診断が完了するまでの間は、暖機制御実行部が、内燃機関の始動毎に、暖機制御における排気系装置の暖機速度をより高くしてもよい。これによれば、早期暖機期間中に排気系装置の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。

また、早期暖機期間中において、故障診断実行部による排気系装置の故障診断が早い時期に完了したときは、該故障診断が遅い時期に完了したときに比べて、次回の通常暖機期間をより長くしてもよい。これによれば、排気系装置の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続することを抑制しつつ、通常暖機期間を可及的に長くすることができる。

本発明によれば、内燃機関の排気系装置の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続することを抑制することができる。

実施例に係る内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。 実施例に係るＰＭセンサのセンサ素子の概略構成を示す図である。 実施例に係る、ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量と、ＰＭセンサの電極間の電気抵抗及びＰＭセンサの出力値との関係を示すグラフである。 内燃機関の始動後におけるフィルタの故障診断の進捗度合いの一例を示すタイムチャートである。 内燃機関を搭載した車両の走行毎のフィルタの故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの一例を示す図である。 実施例に係る、目標故障診断完了時期、通常暖機期間、および早期暖機期間の関係を示す図である。 実施例に係る排気系装置の暖機制御の設定のフローを示すフローチャートの一部である。 実施例に係る排気系装置の暖機制御の設定のフローを示すフローチャートの一部である。 実施例に係る排気系装置の暖機制御の設定のフローを示すフローチャートの一部である。 実施例に係る、車両の走行カウントと早期暖機パラメータαｑとの関係を示す図である。 実施例に係る、通常暖機期間中における車両走行毎のフィルタの故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値と、早期暖機期間における早期暖機パラメータの初期値αｑ０との関係を示す図である。 実施例に係る、今回の早期暖機期間中におけるフィルタの故障診断の完了時期と次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌの長さとの関係を示す図である。

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。

＜実施例＞
ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を、車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合について説明する。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。

［内燃機関の排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には排気通路２が接続されている。尚、図１における矢印は、排気の流れ方向を表している。

排気通路２には、酸化触媒３、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）４、及び選択還元型ＮＯｘ触媒５が、排気の流れに沿って上流側から順に設けられている。フィルタ４は排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）を捕集する。尚、フィルタ４には、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、又は選択還元型ＮＯｘ触媒等の触媒が担持されていてもよい。選択還元型ＮＯｘ触媒５はアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する触媒である。

酸化触媒３より上流側の排気通路２には燃料添加弁６が設けられている。また、フィルタ４と選択還元型ＮＯｘ触媒５との間の排気通路２には尿素添加弁７が設けられている。尿素添加弁７は排気中に尿素水溶液を添加する。尿素添加弁７には、尿素水溶液が貯留されている尿素タンク（図示せず）が接続されている。尿素タンクから尿素添加弁７に尿素水溶液が供給される。尿素添加弁７から尿素水溶液が添加されることで、選択還元型ＮＯｘ触媒５に尿素が供給される。選択還元型ＮＯｘ触媒５に供給された尿素は、該選択還元型ＮＯｘ触媒５に一旦吸着する。そして、吸着した尿素が加水分解することでアンモニアが生成される。該アンモニアが還元剤となって排気中のＮＯｘが還元される。

選択還元型ＮＯｘ触媒５より下流側の排気通路２にはＰＭセンサ８が設けられている。ＰＭセンサ８は、自身におけるＰＭ堆積量に対応する電気信号を出力するセンサである。

ここで、ＰＭセンサ８の詳細について、図２及び３に基づいて説明する。図２は、ＰＭセンサ８のセンサ素子の概略構成を示す図である。図３は、ＰＭセンサ８におけるＰＭ堆積量と、ＰＭセンサ８の電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗及びＰＭセンサ８の出力値との関係を示すグラフである。図３において、横軸はＰＭセンサ８におけるＰＭ堆積量を表しており、下段縦軸はＰＭセンサ８の電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗を表しており、上段縦軸はＰＭセンサ８の出力値を表している。

図２に示すように、ＰＭセンサ８のセンサ素子は、一対の櫛歯型電極８ａ，８ｂを有している。ＰＭセンサ８には、排気中のＰＭが付着し、該付着したＰＭが徐々に堆積する。ＰＭセンサ８におけるＰＭ堆積量が増加するにつれて、電極８ａ，８ｂ間に存在するＰＭの量が増加する。

そのため、図３に示すように、ＰＭセンサ８におけるＰＭ堆積量が多いほど、電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗が低くなる。そして、電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗が低下するほど、ＰＭセンサ８の出力値が増加する。従って、該ＰＭセンサ８の出力値は、ＰＭセンサ８におけるＰＭ堆積量に対応した値となる。

尚、電極８ａ，８ｂ間に存在するＰＭの量が変化すれば、該電極８ａ，８ｂ間を流れる電流等の電気抵抗以外の電気的特性値も変化する。そのため、ＰＭセンサ８は、電気抵抗以外の電気的特性値に基づいて、自身に堆積したＰＭ量に対応した信号を出力するものであってもよい。また、本実施例に係るＰＭセンサは、自身に堆積したＰＭ量に対応する信号を出力するものに限られるものではなく、排気中のＰＭ量（流量）に対応する信号を出力するものであってもよい。

内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。該ＥＣＵ１０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、ＰＭセンサ８、及びクランク角センサ１１等の各種センサが電気的に接続されている。クランク角センサ１１は内燃機関１のクランク角を検出する。各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ１１の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。

また、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁６及び尿素添加弁７が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれらの装置が制御される。

尚、本実施例においては、酸化触媒３、フィルタ４、選択還元型ＮＯｘ触媒５、およびＰＭセンサ８が、本発明に係る排気系装置に相当する。ただし、本発明に係る排気系装置はこれらに限られるものではなく、他の排気浄化触媒や他のセンサ（排気中の特定成分の量又は濃度を検出するセンサ）を含んで構成されてもよい。

［フィルタの故障診断］
フィルタ４には、捕集されたＰＭが徐々に堆積する。本実施例では、該堆積したＰＭを除去するために、フィルタ４の温度をＰＭの酸化が可能な温度まで上昇させる所謂フィルタ再生処理が行われる。フィルタ再生処理は、燃料添加弁６から排気中に燃料を添加することで実現される。燃料添加弁６から添加された燃料は、酸化触媒３において酸化される。燃料が酸化することで生じる酸化熱によって、フィルタ４に流入する排気の温度が上昇する。その結果、フィルタ４の温度が上昇し、ＰＭが酸化され除去される。

上記のように、フィルタ再生処理が実行されるとフィルタ４の温度が高温となる。そのため、フィルタ４においては、破損や溶損等の故障が発生する場合がある。そこで、本実施例では、ＥＣＵ１０によって、フィルタ４の故障が発生したか否かを判別するための故障診断が行われる。本実施例に係るフィルタ４の故障診断は、ＰＭセンサ８の出力値に基づいて行われる。

破損や溶損等のフィルタ４の故障が発生した場合、フィルタ４が正常な状態の場合よりも該フィルタ４を通過するＰＭ量が増加する。その結果、ＰＭセンサ８に単位時間あたりに堆積するＰＭの量が増加する。そこで、所定の診断期間中におけるＰＭセンサ８の出力値の変化量が所定の閾値を超えた場合、ＥＣＵ１０は、フィルタ４の故障が発生したと判定する。

ここで、所定の診断期間は、フィルタ４の故障が発生したか否かを判別することができる程度に、ＰＭセンサ８におけるＰＭ堆積量が増加すると判断できる期間として、実験等に基づいて予め定められた期間である。また、所定の閾値も、実験等に基づいて予め定められた値である。該所定の閾値は、所定の診断期間中の内燃機関の運転状態に基づいて変更されてもよい。

上記のようなフィルタ４の故障診断において、フィルタ４の故障が発生したか否かを高精度で判別するためには、ＰＭセンサ８が十分に活性化している必要がある。つまり、ＰＭセンサ８の暖機が完了している必要がある。

本実施例において、ＰＭセンサ８を含む排気系装置の暖機制御は、内燃機関１の始動後、該内燃機関１での燃料噴射時期を上死点近傍である通常時（即ち、暖機制御完了後）の燃料噴射時期よりも遅角すると共に、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも増加させることで実現される。このように燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御することで、内燃機関１の出力トルクを維持しつつ排気の温度を上昇させることができる。その結果、排気系装置の暖機を促進させることができる。

尚、本発明に係る排気系装置の暖機制御は上記のような方法で実現されるものに限られるものではない。例えば、内燃機関１において主燃料噴射よりも後の時期に副燃料噴射を実行することで排気の温度を上昇させてもよい。また、電気ヒータ等を用いて暖機制御を実現してもよい。

そして、フィルタ４の故障診断は、内燃機関１の始動後、ＰＭセンサ８の暖機が完了してから実行される。そのため、内燃機関１が始動してからフィルタ４の故障診断が開始されるまでには、ある程度の時間がかかる。特に、本実施例においては、ＰＭセンサ８が、排気通路２における選択還元型ＮＯｘ触媒５よりも下流側に設けられているため、その温度が上昇し難い。そのため、ＰＭセンサ８の暖機が完了するまでには時間がかかる。また、フィルタ４の故障診断が開始されてから該故障診断が完了するまでにも、ある程度の時間がかかる。そのため、内燃機関１の始動後、その運転が短期間で停止されると、フィルタ４の故障診断の実行が開始される前、或いは、該故障診断の実行が開始されてもそれが完了する前に、内燃機関１の運転が停止される場合がある。

図４は、内燃機関１の始動後におけるフィルタ４の故障診断の進捗度合いの一例を示すタイムチャートである。図４において、横軸は内燃機関１の始動時からの経過時間ｔを表しており、縦軸はフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄを表している。また、図４において、Ｌｃは、フィルタ４の故障診断の完了レベルを表している。つまり、フィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄが該完了レベルＬｃに達すれば、フィルタ４の故障診断が完了したと判断される。

図４では、時間ｔ０において内燃機関の運転が開始される（イグニッション（Ｉ．Ｇ．）ＯＮ）。また、時間ｔ０からｔ１までの期間Δｔｗは排気系装置の暖機期間である。そして、ＰＭセンサ８の暖機が完了した時間ｔ１からフィルタ４の故障診断が開始される。その後、時間ｔ２において内燃機関１の運転が停止される（イグニッション（Ｉ．Ｇ．）ＯＦＦ）。図４では、該時間ｔ２の時点でフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄが完了レベルＬｃに達していない。つまり、フィルタ４の故障診断が完了する前に、内燃機関１の運転が停止されている。

図５は、内燃機関１を搭載した車両の走行毎（即ち、内燃機関１の運転毎）のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの一例を示す図である。図５において、横軸は車両の走行回数を表しており、縦軸はフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄを表している。図５では、いずれの走行時においても、フィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄが完了レベルＬｃに達していない。つまり、図５は、内燃機関１の始動後、フィルタ４の故障診断が完了する前に該内燃機関１の運転が停止される状態が継続している状態を示している。

［排気系装置の暖機制御］
このように、内燃機関１の短期間運転が長期間繰り返して行われると、フィルタ４の故障診断が完了できない状態が長期間継続する虞がある。そこで、本実施例では、フィルタ４の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続することを抑制すべく、内燃機関１の始動後の排気系装置の暖機制御における暖機速度を調整する。

図６は、後述する、目標故障診断完了時期、通常暖機期間、および早期暖機期間の関係を示す図である。本実施例では、今回のフィルタ４の故障診断が完了した時点で、次回の排気系装置の故障診断が完了されるべき時期である目標故障診断完了時期が設定される。フィルタ４の故障診断完了時期から次回の目標故障診断完了時期までの期間の長さは、実験等に基づいて予め定められている。さらに、図６に示すように、フィルタ４の故障診断完了時期から、次回の目標故障診断完了時期よりも前の時期までの所定期間が通常暖機期間として設定される。また、フィルタ４の故障診断完了時期から通常暖機期間が経過した時点から次回の目標故障診断完了時期までの期間が早期暖機期間として設定される。尚、図６に示すように、本実施例では、フィルタ４の故障診断完了時期から次回の目標故障診断完了時期までの期間の長さと、通常暖機期間および早期暖機期間の長さとは、車両の走行回数を単位として規定される。ただし、これらの期間の長さは経過時間を単位として規定されてもよい。

そして、フィルタ４の故障診断が一度完了してから、通常暖機期間中に、内燃機関１の短期間運転が繰り返されることで次回のフィルタ４の故障診断が完了しなかった場合、早期暖機期間においては、暖機制御を、通常暖機期間中に実行した暖機制御よりも暖機速度が高い制御に変更する。具体的には、早期暖機期間中の暖機制御においては、内燃機関１での燃料噴射時期を通常暖機期間中の暖機制御における燃料噴射時期よりも遅角させると共に、その燃料噴射量を通常暖機期間中の暖機制御における燃料噴射量よりも増加させる。これによれば、早期暖機期間中の暖機制御の実行時において、内燃機関１の出力トルクを維持しつつ、排気の温度を通常暖機期間中の暖機制御の実行時よりも高くすることができる。排気の温度を高くすることで、ＰＭセンサ８を含む排気系装置をより早く昇温させることが可能となる。以下、通常暖機期間中に実行する暖機制御を通常暖機制御と称し、早期暖機期間中に実行する暖機制御を早期暖機制御と称する。

早期暖機期間中においては、暖機制御を早期暖機制御に変更することで、ＰＭセンサ８の暖機をより早期に完了させることができる。そのため、フィルタ４の故障診断をより早期に実行することが可能となる。つまり、早期暖機期間中においては、内燃機関１の始動後からフィルタ４の故障診断の完了までに必要な期間を、通常暖機期間中よりも短縮させることができる。従って、本実施例によれば、内燃機関１の始動後において、通常暖機期間中にフィルタ４の故障診断が完了しなかった場合、早期暖機期間中にフィルタ４の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。つまり、目標故障診断完了時期までに次回のフィルタ４の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。従って、フィルタ４の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続することを抑制することができる。

また、早期暖機制御を実行した場合、通常暖機制御を実行した場合に比べて、暖機制御の実行に伴う燃料消費量が増加する。しかしながら、本実施例では、通常暖機期間中は通常暖機制御が実行される。そして、通常暖機期間中にフィルタ４の故障診断が完了しなかった場合にのみ、早期暖機期間中において早期暖機制御が実行される。従って、暖機制御として常に早期暖機制御を採用する場合（即ち、通常暖機期間においても早期暖機制御を実行する場合）に比べて、燃費の悪化を抑制することができる。

以下、本実施例に係る排気系装置の暖機制御の設定のフローについて図７〜９に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、ＥＣＵ１０によって内燃機関１を搭載した車両の走行毎に実行される。

本フローでは、先ずステップＳ１０１において、早期暖機フラグがＯＮとなっているか否かが判別される。尚、早期暖機フラグがＯＮとなっている場合は、暖機制御として早期暖機制御が選択される。一方、早期暖機フラグがＯＦＦとなっている場合は、暖機制御として通常暖機制御が選択される。ステップＳ１０１において、否定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行され、肯定判定された場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。

ステップＳ１０２においては、今回の車両走行時におけるフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄが算出される。尚、フィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄは、内燃機関１の始動時又は排気系装置の暖機完了時から内燃機関１の運転停止までの時間の長さとして算出されてもよい。また、フィルタ４以外の排気系装置の故障診断が合わせて行われる場合は、その故障診断項目のうち、内燃機関１の運転停止までに故障診断が完了した項目の数として算出されてもよい。

次に、ステップＳ１０３において、車両の走行カウント（即ち、前回のフィルタ４の故障診断が完了してからの車両の走行回数）に１が加算される。次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０２で算出されたフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄが、フィルタ４の故障診断の完了レベルＬｃより小さいか否かが判別される。

ステップＳ１０４において肯定判定された場合、今回の車両走行時においては、フィルタ４の故障診断が完了する前に内燃機関１の運転が停止されたと判断できる。この場合、次に、ステップＳ１０５の処理が実行される。一方、ステップＳ１０４において否定判定された場合、今回の車両走行時においては、フィルタ４の故障診断が完了した後に内燃機関１の運転が停止されたと判断できる。この場合、次に、ステップＳ１１５の処理が実行される。

ステップＳ１０５においては、前回のフィルタ４の故障診断が完了した時点から現時点までの間（即ち、通常暖機期間中）における車両走行毎のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値が算出される。次に、ステップＳ１０６において、現時点の車両の走行カウントが、通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌを超えたか否かが判別される。

ステップＳ１０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０７において、早期暖機フラグがＯＮにされる。この場合、次回の車両走行時には、暖機制御として早期暖機制御が実行される。また、次回の本フローの実行時には、ステップＳ１０１において肯定判定される。一方、ステップＳ１０５において否定判定された場合、次にステップＳ１０８において、早期暖機フラグがＯＦＦに維持される。この場合、次回の車両走行時には、今回と同様、暖機制御として通常暖機制御が実行される。また、次回の本フローの実行時には、ステップＳ１０１において否定判定される。

また、ステップＳ１０９においては、今回実行される早期暖機制御における早期暖機パラメータαｑの値が算出される。ここで、早期暖機パラメータαｑとは、排気系装置の暖機速度に関連するパラメータであって、その値が大きいほど早期暖機制御実行時の排気系装置の暖機速度が大きくなる。具体的には、早期暖機パラメータαｑの値が大きいほど、早期暖機制御における燃料噴射時期が遅角され且つ燃料噴射量が多くされる。これにより、内燃機関１から排気の温度がより高くなるため、排気系装置の暖機速度が大きくなる。

図１０は、車両の走行カウントと早期暖機パラメータαｑとの関係を示す図である。図１０において、横軸は車両の走行カウントを表しており、縦軸は早期暖機パラメータαｑの値を表している。また、図１１は、ステップＳ１０５にて算出された通常暖機期間中における車両走行毎のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値と、早期暖機期間における早期暖機パラメータの初期値αｑ０（即ち、早期暖機期間における最初の車両走行時の早期暖機実行時の早期制御パラメータの値）との関係を示す図である。図１１において、横軸は通常暖機期間中における車両走行毎のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値を表しており、縦軸は早期暖機期間における早期暖機パラメータの初期値αｑ０を表している。

図１１に示すように、早期暖機期間における早期暖機パラメータの初期値αｑ０は、通常暖機期間中における車両走行毎のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値に基づいて算出される。このとき、通常暖機期間中における車両走行毎のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値が小さいほど、早期暖機期間における早期暖機パラメータの初期値αｑ０はより大きい値として算出される。つまり、通常暖機期間中におけるフィルタ４の故障診断の進捗度合いが低いほど、早期暖機期間における最初の車両走行時に実行される早期暖機制御での排気系装置の暖機速度が高くされる。これによれば、通常暖機期間中においてフィルタ４の故障診断が進んでいないときほど、早期暖機期間における最初の車両走行時の内燃機関１の始動後から排気系装置の暖機完了までの期間を短縮することができる。

また、図１０に示すように、早期暖機期間中においては、走行カウントが増加するほど、早期暖機パラメータαｑの値が大きくされる。つまり、早期暖機期間中において、フィルタ４の故障診断が完了するまでの間は、車両の走行毎（即ち、内燃機関１の始動毎）に、早期暖機制御における排気系装置の暖機速度が高くされる。これによれば、早期暖機期間中において、フィルタ４の故障診断が完了するまでの間は、車両の走行毎に、内燃機関１の始動後から排気系装置の暖機完了までの期間をより短縮することができる。

内燃機関１の始動後から排気系装置の暖機完了までの期間が短くなるほど、内燃機関１の運転が停止されるまでにフィルタ４の故障診断が完了する確率は高くなる。従って、早期暖機期間における早期暖機パラメータαｑを上記のように決定することで、早期暖機期間中にフィルタ４の故障診断が完了する確率をより高くすることができる。

本実施例では、図１０に示すような車両の走行カウントと早期暖機パラメータαｑとの関係、および、図１１に示すような通常暖機期間中における車両走行毎のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値と早期暖機期間における早期暖機パラメータの初期値αｑ０との関係が、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。そして、ステップＳ１０９では、これらのマップ又は関数を用いて早期暖機パラメータαｑの値が算出される。

ただし、早期暖機パラメータαｑの値を必ずしも上記のように決定する必要はない。例えば、早期暖機期間における早期暖機パラメータαｑの値を車両の走行カウントに関わらず一定値としてもよい。この場合でも、通常暖機期間中における車両走行毎のフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄの平均値が小さいほど早期暖機パラメータαｑの値を大きくすることで、早期暖機期間中にフィルタ４の故障診断が完了する確率を高くすることができる。しかしながら、早期暖機パラメータαｑの値を上記のように決定することで、早期暖機期間中にフィルタ４の故障診断が完了する確率をより高くすることができると共に、早期暖機制御の実行に伴う燃料消費量を抑制することができる。

ステップＳ１０９の処理の次には、ステップＳ１１０の処理が実行される。ステップＳ１１０においては、今回の車両走行時におけるフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄが算出される。次に、ステップＳ１１１において、車両の走行カウントに１が加算される。次に、ステップＳ１１２において、ステップＳ１１０で算出されたフィルタ４の故障診断の進捗度合いＬｏｂｄが、フィルタ４の故障診断の完了レベルＬｃより小さいか否かが判別される。

ステップＳ１１２において肯定判定された場合、今回の車両走行時においては、フィルタ４の故障診断が完了する前に内燃機関１の運転が停止されたと判断できる。この場合、次に、ステップＳ１１３の処理が実行される。ステップＳ１１３においては、早期暖機フラグがＯＮに維持される。これにより、次回の車両走行時には、今回と同様、暖機制御として早期暖機制御が実行される。また、次回の本フローの実行時には、ステップＳ１０１において肯定判定される。

一方、ステップＳ１１２において否定判定された場合、今回の車両走行時においては、フィルタ４の故障診断が完了した後に内燃機関１の運転が停止されたと判断できる。この場合、次に、ステップＳ１１４の処理が実行される。ステップＳ１１４においては、次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌの長さが算出される。

図１２は、今回の早期暖機期間中におけるフィルタ４の故障診断の完了時期と次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌの長さとの関係を示す図である。図１２において、横軸は今回の早期暖機期間中におけるフィルタ４の故障診断の完了時期を表しており、縦軸は次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌの長さを表している。

図１２に示すように、次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌの長さは、今回の早期暖機期間中におけるフィルタ４の故障診断の完了時期に基づいて算出される。このとき、今回の早期暖機期間中におけるフィルタ４の故障診断の完了時期が早いほど、次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌはより長い期間として算出される。これは、今回の早期暖機期間中におけるフィルタ４の故障診断の完了時期が比較的早ければ、次回の通常暖機期間をより長くし、その通常暖機期間中にフィルタ４の故障診断の完了しなかったとても、早期暖機期間に移行後に早い時期にフィルタ４の故障診断が完了する確率が高いためである。

つまり、次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌを上記のように決定することで、フィルタ４の故障診断が目標故障診断完了時期までに完了できなくなることを抑制しつつ、通常暖機期間を可及的に長くすることができる。通常暖機期間が長くなれば、通常暖機期間中にフィルタ４の故障診断が完了する確率がより高くなる。つまり、早期暖機制御の実行を抑制することができる。その結果、早期暖機制御の実行の実行に伴う燃費の悪化を抑制することができる。

本実施例では、図１２に示すような今回の早期暖機期間中におけるフィルタ４の故障診断の完了時期と次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌの長さとの関係が、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。そして、ステップＳ１１４では、これらのマップ又は関数を用いて次回の通常暖機期間Ｃｎｏｒｍａｌの長さが算出される。

ステップＳ１１４の処理の次には、ステップＳ１１５の処理が実行される。ステップＳ１１５においては、フィルタ４の故障診断が完了したために、走行カウントが一旦零に戻される。次に、ステップＳ１１６において、早期暖機フラグがＯＦＦにされる。つまり、今回のフィルタ４の故障診断が完了した時点から、次回の通常暖機期間が開始することになる。

上記フローによれば、フィルタ４の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続することを抑制しつつ、暖機制御の実行に伴う燃費の悪化を可及的に抑制することができる。

尚、上記においては、フィルタの故障診断に本発明を適用した場合の実施例について説明したが、本発明は、他の排気浄化触媒やセンサ等の排気系装置の故障診断にも適用することができる。つまり、内燃機関の始動時に他の排気系装置の故障診断を行う場合においても、故障診断を実施する前に排気系装置の暖機が完了している必要がある。そこで、他の排気系装置の故障診断を行う場合においても、上記のようなフィルタの故障診断を行う場合と同様に、排気系装置の暖機制御を実施する。これにより、故障診断の対象となる他の排気系装置の故障診断が完了できない状態が過剰に長い期間継続することを抑制しつつ、暖機制御の実行に伴う燃費の悪化も可及的に抑制することができる。

１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・酸化触媒
４・・・パティキュレートフィルタ（フィルタ）
５・・・選択還元型ＮＯｘ触媒
６・・・燃料添加弁
７・・・尿素添加弁
８・・・ＰＭセンサ
１０・・ＥＣＵ
１１・・クランク角センサ

Claims (5)

1. 内燃機関の始動時に、該内燃機関の排気通路に設けられた排気系装置を暖機する暖機制御を実行する暖機制御実行部と、
   前記排気系装置の暖機完了後に前記排気系装置の故障診断を実行する故障診断実行部と、を備え、
   内燃機関の始動後、前記故障診断実行部による前記排気系装置の故障診断が完了する前に該内燃機関の運転が停止される状態が所定期間繰り返された場合、前記暖機制御実行部が、該所定期間経過後において内燃機関の始動時に実行する暖機制御を、前記所定期間中に実行する暖機制御より前記排気系装置を速く昇温させることが可能な制御に変更する内燃機関の排気系暖機システム。
2. 前記故障診断実行部による前記排気系装置の故障診断が完了してから、次回の前記排気系装置の故障診断が完了されるべき時期である目標故障診断完了時期までの期間において、前記排気系装置の故障診断が完了した時点から前記所定期間が経過するまでの期間を通常暖機期間とし、該通常暖機期間が経過した時点から前記目標故障診断完了時期までの期間を早期暖機期間とし、
   前記通常暖機期間中に前記故障診断実行部による前記排気系装置の故障診断が完了しなかった場合、前記早期暖機期間中においては、前記暖機制御実行部が、暖機制御を、前記通常暖機期間中に実行する暖機制御より前記排気系装置を速く昇温させることが可能な制御に変更することで、前記内燃機関の始動後から前記排気系装置の暖機完了までの期間を短縮させる請求項１記載の内燃機関の排気系暖機システム。
3. 前記暖機制御実行部が、前記通常暖機期間中における前記故障診断実行部による前記排気系装置の故障診断の進捗度合いに基づいて、前記早期暖機期間中に実行する暖機制御における前記排気系装置の暖機速度に関連するパラメータの値を決定する請求項２に記載の内燃機関の排気系暖機システム。
4. 前記早期暖機期間中において、前記故障診断実行部による前記排気系装置の故障診断が完了するまでの間は、前記暖機制御実行部が、内燃機関の始動毎に、暖機制御における前記排気系装置の暖機速度をより高くする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気系暖機システム。
5. 前記早期暖機期間中において、前記故障診断実行部による前記排気系装置の故障診断が早い時期に完了したときは、該故障診断が遅い時期に完了したときに比べて、次回の通常暖機期間をより長くする請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気系暖機システム。

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