JP5831645B2 - 内燃機関の運転制御装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置へと導かれる排気を加熱するための排気加熱装置が組み込まれた内燃機関の運転制御装置およびその方法に関する。

近年、内燃機関に対する厳しい排気規制に対処するため、内燃機関の始動時に排気浄化装置の活性化を促進させたり、内燃機関の運転中にその活性状態を維持したりすることが必要となっている。このため、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に排気加熱装置を組み込んだ内燃機関が特許文献１などで提案されている。この排気加熱装置は、排気中に加熱ガスを生成し、この生成された加熱ガスを下流側の排気浄化装置に供給することにより、排気浄化装置の活性化を促進させたり、活性状態を維持したりするものである。このため、排気加熱装置は、燃料を加熱して着火させることにより、加熱ガスを生成させるグロープラグなどの着火手段と、この着火手段に向けて燃料を噴射する燃料添加弁とを一般的に有する。

特開２００６−１１２４０１号公報

特許文献１に開示された排気加熱装置は、二次空気を排気通路に導入することなく、排気通路に燃料を添加してこれを着火させるようにしている。このような排気加熱装置においては、排気通路に添加された燃料の着火および燃焼が内燃機関から送り出される排気の状態、特に酸素濃度や排気流量の影響を強く受ける。このため、排気通路に燃料を添加してこれを着火させることができる期間は、例えば車両の減速時やアイドル運転時などのように、アクセル開度が０％の場合か、内燃機関の筒内に噴射される燃料が所定量以下の場合に限られてしまう。

排気加熱装置において、排気通路に添加した燃料を着火させる際には、グロープラグの発熱部を燃料の着火温度以上に、例えば１１００℃以上に加熱しておく必要がある。しかしながら、排気通路に燃料を添加してこれを着火させることができるような運転状態になった時にグロープラグを非通電状態から通電状態に切り換えて発熱部を加熱しても、この発熱部が燃料の着火温度以上に昇温するまでには相当の時間が掛かってしまう。このため、燃料を燃焼させて排気を加熱することができるような運転状態にもかかわらず、グロープラグの発熱部の温度が低くて燃料を排気通路に添加することができず、排気加熱装置によって排気を加熱するチャンスを逸してしまう場合があった。そこで、排気を加熱することが望ましい状態となった場合に車両の運転状態にかかわらずグロープラグの発熱部を燃料の着火温度以上に継続的に保持すると、蓄電池からの消費電力が嵩んで発電機の作動頻度が多くなる結果、燃費が悪化してしまう一因となる。

発明の目的

本発明の目的は、従来のものよりも排気加熱装置を効率的に作動させることができる内燃機関の運転制御装置およびその方法を提供することにある。

本発明の第１の形態は、内燃機関からの排気を浄化するための排気浄化装置と、前記内燃機関から前記排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁と、この燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料を着火させるための発熱部を有する着火手段と、前記燃料添加弁および前記着火手段による前記排気浄化装置の暖機の必要性の有無を判定する暖機判定部と、この暖機判定部にて前記排気浄化装置の暖機が必要であると判定した場合、前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加してこれを前記着火手段により着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かを判定する排気加熱判定部と、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態において、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する排気加熱予測部と、前記排気加熱判定部での判定結果および前記排気加熱予測部での予測結果に基づき、前記着火手段の発熱部の温度を設定する発熱温度設定部とを具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御装置にある。

本発明においては、暖機判定部が排気浄化装置を暖機する必要があると判定した場合、排気加熱予測部は排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態から排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態へと移行しそうであるか否かを予測する。ここで、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態から排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態へと移行しそうであると排気加熱予測部が予測した場合、発熱温度設定部は着火手段の発熱部の昇温を開始する。これと並行し、排気加熱判定部は、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かを判定する。ここで、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあると排気加熱判定部が判定した場合、燃料添加弁から排気通路に燃料を添加してこれを着火手段により着火燃焼させ、排気温の昇温を図る。これにより昇温した排気が排気浄化装置に導かれ、排気浄化装置の活性化が促進される。

本発明の第１の形態による内燃機関の運転制御装置において、発熱温度設定部は、暖機判定部でき判定結果および排気加熱判定部での判定結果ならびに排気加熱予測部での予測結果に基づき、着火手段の発熱部の温度を燃料が着火し得る着火温度と、この着火温度よりも低い予熱温度と、非加熱温度とに切り替えるものであってよい。

燃料添加弁から排気通路に燃料を添加することができるか否かを判定する添加可能判定部をさらに具え、燃料添加弁は、この添加可能判定部での判定結果に基づいてその作動が制御されるものであってよい。

ロックアップ機構を有する流体継手が内燃機関と変速機との間に組み込まれている場合、排気加熱予測部は、内燃機関と変速機とが流体継手のロックアップ機構による直結運転領域にあるか否かを判定するロックアップ判定部を有し、内燃機関と変速機とが直結運転領域にあるとロックアップ判定部が判定した場合、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することができる。この場合、ロックアップ判定部は、変速機がダウンシフト中であるであるか否かを判定するダウンシフト判定部と、内燃機関の筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であるか否かを判定する燃料噴射量判定部とをさらに有し、変速機がダウンシフト中であって内燃機関の筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であると判定した場合、内燃機関と変速機とが直結運転領域にあると判定することができる。

排気加熱予測部は、運転者によって操作されるアクセレーターの開度を検出するためのアクセル開度センサーと、車両の加速度を求める手段とを有し、アクセレーターの開度に対する車両の加速度に基づき、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するものであってよい。

排気加熱予測部は、車両の走行中にて前方の障害物との距離を求める手段を有し、前方の障害物との距離に基づき、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するものであってよい。

車両を定速走行させるためのクルーズコントローラーをさらに具えている場合、排気加熱予測部は、クルーズコントローラーによる定速走行の解除に伴い、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するものであってよい。ここで、クルーズコントローラーにより車両が定速走行中の場合、発熱温度設定部は着火手段の発熱部の温度を非加熱温度に設定することができる。

カーナビゲーションシステムをさらに具え、排気加熱予測部は、このカーナビゲーションシステムにあらかじめ記憶された減速または停止箇所と車両との相対位置に基づき、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することができる。

本発明の第２の形態は、内燃機関から排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁およびこの燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料を着火させるための発熱部を有する着火手段による排気浄化装置の暖機の必要性の有無を判定するステップと、この判定ステップにて前記排気浄化装置の暖機が必要であると判定された場合、前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加してこれを前記着火手段により着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かを判定するステップと、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態において、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップと、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かの判定結果および前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行予測の結果に基づき、前記着火手段の発熱部の温度を設定するステップとを具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法にある。

本発明の第２の形態による内燃機関の運転制御装置において、着火手段の発熱部の温度を設定するステップは、排気浄化装置の暖機の必要性の有無に関する判定結果および排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かの判定結果ならびに排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行予測の結果に基づき、着火手段の発熱部の温度を燃料が着火し得る着火温度か、この着火温度よりも低い予熱温度か、非加熱温度の何れかを選択するステップを含むことができる。

燃料添加弁から排気通路に燃料を添加することができるか否かを判定するステップと、この判定ステップによる判定結果に基づき、燃料添加弁の作動を制御するステップとをさらに具えることができる。

ロックアップ機構を有する流体継手が内燃機関と変速機との間に組み込まれている場合、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップは、内燃機関と変速機とが流体継手のロックアップ機構による直結運転領域にあるか否かを判定するステップを含み、ここで内燃機関と変速機とが直結運転領域にあると判定した場合、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することができる。この場合、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップは、変速機がダウンシフト中であるであるか否かを判定するステップと、内燃機関の筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であるか否かを判定するステップとをさらに含み、変速機がダウンシフト中であって筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であると判定した場合、内燃機関と変速機とが直結運転領域にあると判定することができる。

排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップは、運転者によって操作されるアクセレーターの開度を求めるステップと、車両の加速度を求めるステップとを含み、アクセレーターの開度に対する車両の加速度に基づき、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するものであってよい。

排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップは、車両の走行中に前方の障害物との距離を求めるステップを含み、この前方の障害物との距離に基づき、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するものであってよい。

内燃機関が搭載された車両にこれを定速走行させるためのクルーズコントローラーが組み込まれている場合、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップは、クルーズコントローラーによる定速走行の解除に伴い、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するものであってよい。この場合、着火手段の発熱部の温度を設定するステップは、クルーズコントローラーにより車両が定速走行中の場合、着火手段の発熱部の温度を非加熱温度に設定することが好ましい。

内燃機関を搭載した車両にカーナビゲーションシステムが組み込まれている場合、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップは、このカーナビゲーションシステムにあらかじめ記憶された減速または停止箇所と車両との相対位置に基づき、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することができる。

本発明によると、排気浄化装置の暖機が必要な場合、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態から燃料を着火燃焼させるべき運転状態へと移行しそうであるか否かを予測する。ここで、排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態であっても、上述の予測結果に応じて着火手段の発熱部の昇温を開始するようにしたので、燃料を着火燃焼させるべき運転状態となった場合に燃料の添加をより早く開始することができる。この結果、排気の昇温を従来よりも迅速に行うことが可能である。

排気浄化装置の暖機の必要性と、燃料を着火燃焼させるべき運転状態への移行予測と、燃料を着火燃焼させるべき運転状態の判定とに基づき、発熱部の温度を着火温度，予熱温度，非加熱温度の何れかに設定する場合、従来よりも効率よく発熱部の温度を切り換えることができる。

燃料添加弁から排気通路に燃料を添加することができるか否かの判定結果に基づき、燃料添加弁の作動を制御することにより、燃料を確実に着火燃焼させて排気を加熱することができる。

ロックアップ機構によって内燃機関と変速機とが直結運転領域にある場合、燃料を着火燃焼させるべき運転状態となる前に、着火手段の発熱部を昇温させておき、燃料の着火および燃焼期間を従来のものよりも増大させることができる。同様に、変速機がダウンシフト中であって内燃機関の筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満の場合、燃料を着火燃焼させるべき運転状態となる前に着火手段の発熱部を昇温させておき、燃料の着火および燃焼期間を従来よりも増大させることができる。

アクセレーターの開度に対する車両の加速度に基づき、燃料を着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する場合、燃料を着火燃焼させるべき運転状態となる前に着火手段の発熱部を昇温させておき、燃料の着火および燃焼期間を従来よりも増大させることができる。

前方の障害物との距離に基づき、燃料を着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する場合、燃料を着火燃焼させるべき運転状態となる前に着火手段の発熱部を昇温させておき、燃料の着火および燃焼期間を従来よりも増大させることができる。

クルーズコントローラーによる定速走行の解除に伴い、燃料を着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する場合、燃料を着火燃焼させるべき運転状態となる前に着火手段の発熱部を昇温させておき、燃料の着火および燃焼期間を従来よりも増大させることができる。なお、クルーズコントローラーによって車両が定速走行中の場合、発熱部の温度を非加熱温度に設定することにより、着火手段の発熱部に対する無駄なエネルギーの供給を抑制することも可能となる。

本発明を圧縮点火方式の多気筒内燃機関が搭載された車両に応用した一実施形態のシステム概念図である。 図１に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。 図１に示した実施形態における車速の変化と、グロープラグの発熱部の温度と、トルクコンバーターのロックアップ機構との関係を模式的に表すタイムチャートである。 図１に示した実施形態における排気加熱装置に関する制御手順を表すフローチャートである。 図４に示す予備判定において、トルクコンバーターのロックアップ機構に関連するサブルーチンの詳細を表すフローチャートである。 図４に示す予備判定において、クルーズコントローラーに関連するサブルーチンの詳細を表すフローチャートである。 図４に示す予備判定において、障害物センサーに関連するサブルーチンの詳細を表すフローチャートである。

本発明を圧縮点火方式の多気筒内燃機関が搭載された車両に応用した一実施形態について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。

本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図１に示し、その主要部の制御ブロックを概略的に図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、このエンジン１０の補機として一般的なＥＧＲ装置なども省略されている。また、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類もその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。

本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒（図示例では４気筒）内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。この燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に供給される燃料の量および噴射時期は、本発明におけるアクセレーターとしての図示しないアクセルペダルの踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Engine Control Unit)１３により制御される。運転者によるアクセルペダルの踏み込み量、つまりアクセル開度はアクセル開度センサー１４により検出され、その検出情報がＥＣＵ１３に出力される。

ＥＣＵ１３は、周知のワンチップマイクロプロセッサーであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリーおよび入出力インターフェースなどを含む。本実施形態におけるＥＣＵ１３は、アクセル開度センサー１４や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１３ａと、燃料噴射設定部１３ｂと、燃料噴射弁駆動部１３ｃとを有する。燃料噴射設定部１３ｂは、運転状態判定部１３ａでの判定結果に基づいて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部１３ｃは、燃料噴射設定部１３ｂにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁１１から噴射されるように、燃料噴射弁１１の作動を制御する。

吸気マニホールド１５を介してエンジン１０に接続する吸気管１６は、吸気マニホールド１５と共に吸気通路１６ａを画成する。吸気管１６の上流側には、エアーフローメーター１７が取り付けられ、これによって検出された吸気流量に関する情報がＥＣＵ１３に出力される。ＥＣＵ１３は、エアーフローメーター１７からの検出情報などに基づき、燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量の補正を行う。エアーフローメーター１７よりも下流側の吸気管１６には、吸気通路１６ａの開度を調整するためのスロットル弁１８とこれを駆動するためのスロットルアクチュエーター１９とが設けられている。

先のＥＣＵ１３は、スロットル開度設定部１３ｄと、アクチュエーター駆動部１３ｅとをさらに有する。スロットル開度設定部１３ｄは、アクセルペダルの踏み込み量に加え、先の運転状態判定部１３ａでの判定結果に基づいてスロットル弁１８の開度を設定する。アクチュエーター駆動部１５ｅは、このスロットル弁１８がスロットル開度設定部１３ｄにて設定された開度となるように、スロットルアクチュエーター１９の作動を制御する。

排気マニホールド２０を介してエンジン１０に接続する排気管２１は排気マニホールド２０と共に排気通路２１ａを画成する。

吸気管１６と排気管２１とに跨がって配される排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２２は、排気通路２１ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１２への過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。本実施形態における過給機２２のコンプレッサー２２ａは、エアーフローメーター１７とスロットル弁１８との間の吸気管１６に組み込まれている。このコンプレッサー２２ａと一体に回転する過給機２２の排気タービン２２ｂは、排気マニホールド２０よりも下流の排気管２１に組み込まれている。本実施形態における過給機２２のコンプレッサー２２ａとスロットル弁１８との間の吸気通路１６ａには、吸気通路１６ａを流れる吸気の充填密度を高めるために吸気を冷却するインタークーラー２３が組み込まれている。

過給機２２の排気タービン２２ｂよりも下流の排気管２１には、ここを流れる排気温Ｔ_Ｅを検出し、その検出情報をＥＣＵ１３に出力する排気温センサー２４と、排気加熱装置２５と、排気浄化装置２８とがその上流側から順に配されている。

燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための本実施形態における排気浄化装置２８は、酸化触媒コンバーター２８ａと、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)２８ｂと、ＮＳＲ(NO_X Storage-Reduction)触媒コンバーター２８ｃとを含む。これらは排気通路２１ａに沿ってその上流側から順に配されているが、排気浄化装置２８の構成に関しては本実施形態以外の周知の構成を適宜採用することができる。

先のＥＣＵ１３の運転状態判定部１３ａには、排気浄化装置２８の温度に基づいて排気加熱装置２５による排気の加熱の必要性の有無を判定するための暖機判定部１３ｆが組み込まれている。このため、本実施形態では触媒温度センサー２９がＮＳＲ触媒コンバーター２８ｃに組み込まれ、その床温Ｔ_Ｃを検出してこれをＥＣＵ１３に出力する。運転状態判定部１３ａの暖機判定部１３ｆは、触媒温度センサー２９からの温度情報Ｔ_Ｃがあらかじめ設定された閾温度Ｔ_Ｒよりも低い場合、排気加熱装置２５を作動させて排気浄化装置２８を暖機する必要があると判定する。

加熱ガスを生成してこれを下流側に配された排気浄化装置２８に供給し、その活性化を維持するための本実施形態における排気加熱装置２５は、燃料添加弁２６と、本発明における着火手段としてのグロープラグ２７とを具えている。

燃料添加弁２６は、基本的な構成が通常の燃料噴射弁１１と同じものであり、通電時間を制御することによって、任意の量の燃料を任意の時間間隔で排気通路２１ａにパルス状に供給することができるようになっている。燃料添加弁２６から排気通路２１ａに供給される１回あたりの燃料の量は、吸入空気量Ｇ_ａおよび排気浄化装置２８の温度情報を含む車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１３の燃料添加設定部１３ｇにより設定される。吸入空気量Ｇ_ａに関する情報はエアーフローメーター１７の出力から取得され、排気浄化装置２８の温度情報Ｔ_Ｃは先の触媒温度センサー２９の出力から取得される。より具体的には、燃料添加設定部１３ｇは、先の閾温度Ｔ_Ｒよりも高く設定された目標加熱温度と、触媒温度センサー２９によって検出される現在の触媒温度Ｔ_Ｃとの差に基づき、排気通路２１ａに添加すべき燃料量を算出する。そして、エアーフローメーター１７からの吸入空気量Ｇ_ａに関する情報に基づき、この燃料があらかじめ設定した所定の空燃比となるように燃料添加弁２６からの燃料の噴射周期を設定する。

ＥＣＵ１３の燃料添加弁駆動部１３ｈは、燃料添加設定部１３ｇにて設定された量の燃料が所定の空燃比となるように、燃料添加弁２６の駆動期間と駆動周期とを制御する。この場合、燃料添加弁２６の作動は、燃料添加を開始してから積算される燃料添加量が燃料添加設定部１３ｇにて設定された燃料添加量に達するまで行われる。

燃料添加弁２６から排気通路２１ａに添加された燃料を着火させるためのグロープラグ２７は、車載の図示しない電源にＥＣＵ１３の発熱温度設定部１３ｉおよびグロープラグ駆動部１３ｊを介して接続している。発熱温度設定部１３ｉは、ＥＣＵ１３の排気加熱予測部１３ｋおよび排気加熱判定部１３ｌからの信号に基づき、グロープラグ２７の先端部にある発熱部２７ａの温度を着火温度Ｔ_Ｆと予熱温度Ｔ_Ｈと非加熱温度Ｔ_Ｎとの何れかに設定する。このため、グロープラグ２７にはその発熱部２７ａの温度を検出してこれをＥＣＵ１３に出力する周知のグロー温度センサー３０が組み込まれている。グロープラグ駆動部１３ｊは、この発熱温度設定部１３ｉにて設定された温度となるように、グロー温度センサー３０からの検出情報に基づいてグロープラグ２７に対する通電量を制御する。着火温度Ｔ_Ｆは燃料が着火燃焼し得る温度であり、例えば１１００℃程度に設定され、本実施形態における予熱温度Ｔ_Ｈは着火温度Ｔ_Ｆよりも低い、例えば８００℃前後に設定される。グロープラグ２７の発熱部２７ａに対して電力を供給しない状態が非加熱温度Ｔ_Ｎに対応する。なお、本発明の着火手段として、グロープラグ２７に代えてセラミックヒーターなどを用いることも可能である。

ＥＣＵ１３の排気加熱判定部１３ｌは、燃料添加弁２６から排気通路２１ａに燃料を添加してこれをグロープラグ２７により着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かを判定する。このような運転状態は、一般的にアイドル運転時などのようなアクセル開度が０％の状態や、エンジン１０の低回転低負荷運転時が該当する。つまり、排気加熱判定部１３ｌは、アクセル開度センサー１４の開度が例えば５％以下かつエンジン回転数Ｎ_Ｅがあらかじめ設定した参照回転数Ｎ_Ｒ以下の場合、排気通路２１ａに燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあると判断する。

ＥＣＵ１３の添加可能判定部１３ｍは、排気通路２１ａに燃料を添加した場合、これが継続的に着火燃焼させることができるような運転状態であるか否かを判定する。ここで、燃料が継続的に着火燃焼することができるような運転状態とは、次の３つの条件Ａ)〜Ｃ)がすべて満たされた場合である。すなわち
Ａ)：グロープラグ２７の発熱部２７ａが着火温度Ｔ_Ｆ以上、かつ
Ｂ)：エンジン１０側から排気加熱装置２５に流入する排気の温度Ｔ_Ｅがあらかじめ設定した最低排気温Ｔ_Ｌ以上、かつ
Ｃ)：排気通路２１ａを流れる排気流量Ｇ_ａがあらかじめ設定した閾流量Ｇ_Ｒ以下
の場合、ＥＣＵ１３の添加可能判定部１３ｍは燃料添加可能な運転状態であると判定する。

ここで、エンジン１０側から排気加熱装置２５に流入する排気の温度Ｔ_Ｅが最低排気温Ｔ_Ｌ未満の場合、グロープラグ２７の発熱部２７ａがこの排気によって冷却され、着火温度Ｔ_Ｆ未満になってしまう可能性がある。同様に、グロープラグ２７の発熱部２７ａを通過する排気の流量Ｇ_ａが閾流量Ｇ_Ｒよりも多くなると、グロープラグ２７の発熱部２７ａが排気によって冷却され、着火温度Ｔ_Ｆ未満になってしまう可能性がある。

このように、燃料を継続的に着火燃焼させることができるような運転状態であると添加可能判定部１３ｍが判断した場合、燃料添加弁２６から排気通路２１ａへの燃料の添加が開始され、排気通路２１ａを流れる排気を加熱する。

この燃料添加可能な運転状態の判定に先立ち、ＥＣＵ１３の排気加熱予測部１３ｋは、排気浄化装置２８の暖機が必要であるという条件下において、以下の６つの条件Ｄ)〜Ｉ)のうちの何れかが満たされている場合、グロープラグ２７の発熱部２７ａが予熱可能であると判定する。すなわち、
Ｄ)：トルクコンバーター３１がロックアップ運転領域にある場合、または
Ｅ)：クルーズコントローラーによる定速走行状態がキャンセルされた場合、または
Ｆ)：車両からその前方の障害物までの距離が所定距離にまで狭まって来た場合、または
Ｇ)：車両が所定の傾斜角以上の下り坂を走行中の場合、または
Ｈ)：カーナビゲーションシステム３２にあらかじめ記憶された車両の減速領域または一時停止領域へと車両が所定距離まで近づいた場合、または
Ｉ)：変速機３３がダウンシフト中であって、燃料噴射弁１１から燃焼室１２に噴射される燃料の噴射量ｑ_Ｆがあらかじめ設定した判定噴射量ｑ_Ｒ未満の場合、
排気加熱予測部１３ｋは、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱可能であると判定する。この判定結果に基づき、発熱温度設定部１３ｉはグロープラグ２７の発熱部２７ａを着火温度Ｔ_Ｆに設定し、グロープラグ駆動部１３ｊはグロープラグ２７の発熱部２７ａを非加熱温度Ｔ_Ｎから予熱温度Ｔ_Ｈへと昇温させる。

エンジン１０と変速機３３とがトルクコンバーター３１の図示しないロックアップ機構による直結運転領域にあるか否かは、排気加熱予測部１３ｋの図示しないロックアップ判定部により判定される。トルクコンバーター３１がロックアップ運転領域にあるＤ)の場合、車両の減速時にも必ずロックアップ運転状態が継続する。ただし、このロックアップ運転状態が所定時間以上継続しても車両が減速しない場合、グロープラグ２７に対する予熱の継続により無駄な電力消費が続く可能性が高い。このため、本実施形態では、このロックアップ運転状態が所定時間以上継続しても車両が減速しない場合、グロープラグ２７に対する通電を中止する。また、トルクコンバーター３１がロックアップ運転領域にあっても、クルーズコントローラーによる定速走行状態が選択されている場合、車両が減速するまでには時間が掛かるので、発熱部２７ａを非加熱温度Ｔ_Ｎに設定してグロープラグ２７に対する通電は行わない。ロックアップ運転領域は、変速機入力軸回転数Ｎ_Ｉが個々の変速段に応じてあらかじめ設定された参照回転数Ｎ_Ｒよりも大きく、かつエンジン回転数Ｎ_Ｅと変速機入力軸回転数Ｎ_Ｉとの差ΔＮの絶対値があらかじめ設定した判定値ａよりも小さくなるような運転状態である。このため、エンジン１０の図示しないクランク軸の回転位相を検出してこれをＥＣＵ１３に出力するクランク角センサー３４と、トルクコンバーター３１の出力軸（変速機入力軸）回転数Ｎ_Ｉを検出してこれをＥＣＵ１３に出力するトルコン回転センサー３５とが設けられている。ＥＣＵ１３の運転状態判定部１３ａは、クランク角センサー３４からの検出情報によりエンジン回転数Ｎ_Ｅを算出する。

本実施形態においては、流体継手としてトルクコンバーター３１を用いているが、入力側と出力側とを直結状態にし得るロックアップ機構が組み込まれてさえすれば、トルクコンバーター３１以外の流体継手を用いることも可能である。

クルーズコントローラーによる定速走行状態がキャンセルされたＥ)の場合、車両が減速する可能性が高いと判断する。これはクルーズコントロールスイッチ（以下、クルーズスイッチと略称する）３６のオン／オフの切換によって判定することができる。

障害物センサー３７によって検出される車両からその前方の障害物までの距離が所定距離にまで狭まって来たＦ)の場合、車両が減速する可能性が高いと判断する。この場合、本実施形態における所定距離は、車速に応じて設定される。

車両が所定の傾斜角以上の下り坂を走行中のＧ)の場合、所定のアクセル開度においては平坦路を走行する場合よりも車両の加速度が上昇する傾向となる。つまり、アクセル開度とこの時の車速および車両の加速度とに基づき、車両の加速度があらかじめ設定した値よりも高い場合、車両が所定の傾斜角以上の下り坂を走行中であり、運転者は車両を減速するためにアクセル開度を０％にする可能性が高いと判断する。車両の加速度は、車速センサー３８からの情報に基づいて求めることができる。

カーナビゲーションシステム３２にあらかじめ記憶された車両の減速領域または一時停止領域へと車両が所定距離まで近づいたＨ)の場合、運転者は車両を減速するためにアクセル開度を０％にする可能性が高いと判断する。この場合、本実施形態における所定距離は、車速に応じて設定される。なお、カーナビゲーションシステム３２にあらかじめ記憶される車両の減速領域または一時停止領域の一例としては、踏切や高速道路の料金所などを挙げることができる。

変速機３３がダウンシフト中であって、燃料噴射弁１１から燃焼室１２に噴射される燃料の噴射量ｑ_Fが判定噴射量ｑ_R未満となるＩ)の場合も、近い将来での車両の減速が予測される。変速機３３のダウンシフトは、変速機３３に組み込まれたシフトポジションセンサー３９からの検出信号に基づき、排気加熱予測部１３ｋに組み込まれた図示しないダウンシフト判定部によって判定することができる。燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１２に噴射される燃料の噴射量ｑ_Fは、燃料噴射設定部１３ｂから得ることができ、これが判定噴射量ｑ_R未満であるか否かは排気加熱予測部１３ｋに組み込まれた図示しない燃料噴射量判定部にて判定される。

このように、上記Ｄ)〜Ｉ)うちの何れかの条件が満たされた場合、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈへと昇温させておくことにより、燃料を着火燃焼させるべき運転状態となった場合、発熱部２７ａを着火温度Ｔ_Ｆまでより迅速に昇温させることができる。この結果、その分だけ排気の加熱時間を継続することが可能となり、より迅速に排気浄化装置２８を暖機することができる。

例えば、ロックアップ機構の状態とグロープラグ２７の温度と車速との模式的関係を経時的に図３に示す。ｔ_０において、排気浄化装置２８の暖機が必要であると判断した場合、ｔ_１にて車速の上昇が止まり、トルクコンバーター３１のロックアップ機構が係合状態に移行したことにより、グロープラグ２７の発熱部２７ａは非加熱温度Ｔ_Ｎから予熱温度Ｔ_Ｈへと昇温される。ｔ_２にて車速の減速が始まり、これに伴ってグロープラグ２７の発熱部２７ａは予熱温度Ｔ_Ｈから着火温度Ｔ_Ｆへと昇温する。従って、ｔ_２'の時点から、車両の減速が終了するｔ_３までの間、燃料を添加してこれを着火燃焼させることができる。これに対し、二点鎖線で示す従来の場合、ｔ_２の時点でグロープラグ２７を非加熱温度Ｔ_Ｎから着火温度Ｔ_Ｆまで昇温させる必要があるため、ｔ_２'よりも遅いｔ_２''から燃料を添加することとなり、燃料の添加期間が短くなってしまうことが理解されよう。

次に、このような本実施形態による排気加熱装置２５に関する操作手順を図４〜図７に示したフローチャートを参照して説明する。

まず、Ｓ１１のステップにて予熱フラグがセットされているか否かを判定する。最初は予熱フラグがセットされていないので、Ｓ１２のステップに移行して予備判定のサブルーチンにて排気浄化装置２８の活性状態およびグロープラグ２７の発熱部２７ａの予熱に関する設定を行う。本実施形態における予備判定は、排気加熱装置２５の作動の必要性の有無と、車両が先のＤ)〜Ｉ)の何れかの運転状態にあるか否かを判定し、必要に応じてグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈにまで昇温させる処理などを含む。予備判定は、ロックアップ機構および変速機３３のダウンシフト操作と、クルーズコントローラーと、障害物センサー３７と、下り坂と、カーナビゲーションシステム３２とに関してそれぞれ独立に判定される。ここで何れか１つ以上の予備判定において、グロープラグ２７の予熱が可能であると判断した場合、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈまで昇温させるようになっている。

例えば、上述のロックアップ機構および変速機３３のダウンシフト操作に関する予備判定の詳細手順は図５に示されている。すなわち、Ｌ１２１のステップにて触媒温度センサー２９によって検出される触媒温度Ｔ_Cが先の閾温度Ｔ_Rよりも低いか否かを判定する。ここで、触媒温度Ｔ_Cが閾温度Ｔ_Rよりも低い、すなわち排気加熱装置２５を用いて排気浄化装置２８を加熱し、これを活性化させる必要があると判断した場合には、Ｌ１２２のステップに移行する。そして、変速機入力軸回転数Ｎ_Iが個々の変速段に応じてあらかじめ設定された参照回転数Ｎ_Rよりも大きいか否かを判定する。ここで、変速機入力軸回転数Ｎ_Iが参照回転数Ｎ_Rよりも大きい、すなわちトルク増大機能が発揮されないロックアップ運転領域にある可能性があると判断した場合には、Ｌ１２３のステップに移行する。そして、エンジン回転数Ｎ_Eと変速機入力軸回転数Ｎ_Iとの差ΔＮの絶対値が判定値ａよりも小さいか否かを判定する。ここで、エンジン回転数Ｎ_Eと変速機入力軸回転数Ｎ_Iとの差ΔＮの絶対値が判定値ａよりも小さい、すなわちロックアップ機構が係合状態にあって車両が減速する可能性が高いと判断した場合には、Ｌ１２４のステップに移行する。そして、予熱フラグがセットされているか否かを再び判定する。最初は予熱フラグがセットされていないので、Ｌ１２５のステップに移行してグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Hへと加熱すると共に予熱フラグをセットした後、Ｌ１２６のステップに移行する。Ｌ１２６のステップではタイマーのカウントアップを行い、Ｌ１２７のステップにてタイマーのカウント値Ｃ_nがあらかじめ設定した時間に対応するカウント値（以下、これを予熱解除判定値と記述する）Ｃ_R以上であるか否かを判定する。最初はタイマーのカウント値Ｃ_nが予熱解除判定値Ｃ_R未満であるので、この予備判定のサブルーチンを抜け、メインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。

上述のように、ロックアップ機構が係合状態となる車両の運転状態において、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈにまで昇温させることにより、実際に排気を加熱することが可能な運転状態になった時にグロープラグ２７の発熱部２７ａを着火温度Ｔ_Ｆにまで昇温させる時間を従来のものよりも短縮させることができる。結果として排気浄化装置２８へと導かれる排気を加熱する期間が長くなり、排気加熱装置２５の稼動効率を高めることができる。

先のＬ１２４のステップにて予熱フラグがセットされている、すなわちグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈまで昇温させていると判断した場合には、Ｌ１２７のステップにてタイマーのカウント値Ｃ_ｎが予熱解除判定値Ｃ_Ｒ以上となるまで、上述した処理が繰り返される。Ｌ１２７のステップにてタイマーのカウント値Ｃ_ｎが予熱解除判定値Ｃ_Ｒ以上である、すなわちグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈにまで昇温させてから、ある程度の時間が経過したにもかかわらず、燃料の着火が可能な運転状態に移行しないと判断した場合には、Ｌ１２８のステップに移行してグロープラグ２７の発熱部２７ａに対する通電を止めてこれを非加熱温度Ｔ_Ｎにまで戻し、予熱フラグをリセットした後、メインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。これにより、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱し続けることによる車載蓄電池の電力消費および図示しない発電機の発電動作に伴う燃料の消費を抑制することができる。

先のＬ１２２のステップにて変速機入力軸回転数Ｎ_Ｉが参照回転数Ｎ_Ｒ以下である、すなわち車両がロックアップ運転領域ではなく、トルク増大機能が発揮される運転領域にあると判断した場合にも、Ｌ１２９のステップに移行する。同様に、Ｌ１２３のステップにてエンジン回転数Ｎ_Ｅと変速機入力軸回転数Ｎ_Ｉとの差ΔＮの絶対値が判定値ａ以上である、すなわちロックアップ機構が非係合状態にあると判断した場合にも、Ｌ１２９のステップに移行する。ここで変速機３３がダウンシフト中にあるか否かを判定し、変速機３３がダウンシフト中であると判断した場合には、Ｌ１３０のステップに移行して燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１２に噴射される燃料の量ｑ_Ｆが判定噴射量ｑ_Ｒよりも少ないか否かを判定する。ここで、燃料噴射量ｑ_Ｆが判定噴射量ｑ_Ｒよりも少ない、すなわち車両が減速状態へと移行する可能性があると判断した場合は、Ｌ１２４のステップに移行してグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈまで昇温させる。

しかしながら、Ｌ１２９のステップにて変速機３３がダウンシフト中ではないと判断したり、Ｌ１３０のステップにて燃料噴射量ｑ_Fが判定噴射量ｑ_R以上である、すなわち車両は減速状態に移行しないと予測される場合には、Ｌ１３１のステップに移行する。そして、予熱フラグがセットされているか否かを判定するが、最初は予熱フラグがセットされていないので、この場合にはＬ１２１のステップ戻り、上述した手順を繰り返す。逆に、Ｌ１３１のステップにて、予熱フラグがセットされていると判断した場合には、Ｌ１２８のステップに移行してグロープラグ２７の発熱部２７ａに対する通電を止めると共に予熱フラグをリセットする。

先のＬ１２１のステップにて触媒温度Ｔ_Cが閾温度Ｔ_R以上である、すなわち触媒を加熱する必要がないと判断した場合にもＬ１２９のステップに移行する。

クルーズコントローラーに関する予備判定の詳細は図６に示されている。すなわち、Ｃ１２１のステップにて触媒温度センサー２９によって検出される触媒温度Ｔ_Ｃが閾温度Ｔ_Ｒよりも低いか否かを判定する。ここで、触媒温度Ｔ_Ｃが閾温度Ｔ_Ｒよりも低い、すなわち排気加熱装置２５を用いて排気浄化装置２８を加熱し、これを活性化させる必要があると判断した場合には、Ｃ１２２のステップに移行してクルーズフラグがセットされているか否かを判定する。ここで、クルーズフラグがセットされている、すなわち車両が定速走行中であると判断した場合には、Ｃ１２３のステップに移行してクルーズスイッチ３６がオンとなっているか否かを判定する。ここで、クルーズスイッチ３６がオンとなっている、すなわち車両が定速走行を継続していると判断した場合には、何もせずにこの予備判定のサブルーチンを抜け、メインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。

Ｃ１２３のステップにてクルーズスイッチ３６がオフとなっている、すなわち車両の定速走行がキャンセルされて車両が減速状態に移行する可能性があると判断した場合には、Ｃ１２４のステップに移行する。ここで、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈへと加熱すると共に予熱フラグをセットし、さらにクルーズフラグをリセットした後、予備判定のサブルーチンからメインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。

このように、クルーズスイッチ３６がオンからオフに切り換わった時点でグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈにまで昇温させることにより、実際に排気を加熱することが可能な運転状態になった時にグロープラグ２７の発熱部２７ａを着火温度Ｔ_Ｆにまで昇温させる時間を従来のものよりも短縮させることができる。結果として排気浄化装置２８へと導かれる排気を加熱する期間が長くなり、排気加熱装置２５の稼動効率を高めることができる。

先のＣ１２１のステップにて触媒温度Ｔ_Cが閾温度Ｔ_R以上である、すなわち触媒を加熱する必要がないと判断した場合は、Ｃ１２５のステップに移行する。同様に、Ｃ１２２のステップにてクルーズフラグがセットされていない、すなわちクルーズコントローラーが機能していないと判断した場合にも、Ｃ１２５のステップに移行して予熱フラグがセットされているか否かを判定する。最初は予熱フラグがセットされていないので、Ｃ１２８のステップに移行し、クルーズスイッチ３６がオンになっているか否かを判定する。ここで、クルーズスイッチ３６がオン、すなわち車両が定速走行中であると判断した場合には、Ｃ１２９のステップに移行してクルーズフラグをセットした後、予備判定のサブルーチンを抜けてメインルーチンに戻り、Ｓ１３のステップに移行する。

先のＣ１２９のステップにてクルーズスイッチ３６がオフ、すなわちクルーズコントローラーが機能していないと判断した場合には、Ｃ１２１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

先のＣ１２５のステップにて予熱フラグがセットされている、すなわちグロープラグ２７の発熱部２７ａが予熱温度Ｔ_Ｈへと加熱されていると判断した場合には、Ｃ１２６のステップに移行してクルーズスイッチ３６がオンとなっているか否かを判定する。ここで、クルーズスイッチ３６がオン、すなわち車両が減速する可能性はないと判断した場合には、Ｃ１２７のステップに移行してグロープラグ２７の発熱部２７ａに対する通電を止めてこれを非加熱温度Ｔ_Ｎにまで戻し、予熱フラグをリセットした後、メインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。逆に、Ｃ１２６のステップにてクルーズスイッチ３６がオフとなっている、車両が減速状態に移行する可能性があると判断した場合には、グロープラグ２７の発熱部２７ａに対する通電を継続したままメインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。

障害物センサー３７に関する予備判定の詳細は図７に示されている。すなわち、触媒温度センサー２９によって検出される触媒温度Ｔ_Ｃが閾温度Ｔ_Ｒよりも低いか否かを判定する。ここで、触媒温度Ｔ_Ｃが閾温度Ｔ_Ｒよりも低い、すなわち排気加熱装置２５を用いて排気浄化装置２８を加熱し、これを活性化させる必要があると判断した場合には、Ｏ１２２のステップに移行する。そして、障害物センサー３７によって検出される車両からその前方の障害物までの距離Ｄ_ｎが車速に応じてあらかじめ設定された閾値Ｄ_Ｒ以下であるか否かを判定する。ここで、車両からその前方の障害物までの距離Ｄ_ｎが閾値Ｄ_Ｒ以下である、すなわち車両が減速する可能性が高いと判断した場合には、Ｏ１２３のステップに移行して予熱フラグがセットされているか否かを判定する。最初は予熱フラグがセットされていないので、Ｏ１２４のステップに移行し、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈへと加熱すると共に予熱フラグをセットした後、予備判定のサブルーチンからメインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。

このように、車両の前方の障害物までの距離Ｄ_ｎが閾値Ｄ_Ｒ以下となった時点でグロープラグ２７を予熱温度Ｔ_Ｈにまで昇温させることにより、実際に排気を加熱することが可能な運転状態になった時にグロープラグ２７を着火温度Ｔ_Ｆにまで昇温させる時間を従来のものよりも短縮させることができる。結果として排気浄化装置２８へと導かれる排気を加熱する期間が長くなり、排気加熱装置２５の稼動効率を高めることができる。

先のＯ１２１のステップにて触媒温度Ｔ_Ｃが閾温度Ｔ_Ｒ以上である、すなわち触媒を加熱する必要がないと判断した場合は、Ｏ１２５のステップに移行する。同様に、Ｏ１２２のステップにて車両からその前方の障害物までの距離Ｄ_ｎが閾値Ｄ_Ｒよりも遠い、すなわち車両が減速する可能性はまだないと判断した場合にも、Ｏ１２５のステップに移行して予熱フラグがセットされているか否かを判定する。ここで予熱フラグがセットされている、すなわちグロープラグ２７の発熱部２７ａが予熱温度Ｔ_Ｈへと加熱されていると判断した場合には、Ｏ１２６のステップに移行する。ここでグロープラグ２７の発熱部２７ａに対する通電を止めてこれを非加熱温度Ｔ_Ｎにまで戻し、予熱フラグをリセットした後、メインルーチンに戻ってＳ１３のステップに移行する。逆に、Ｏ１２５のステップにて予熱フラグがセットされていないと判断した場合には、Ｏ１２１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

下り坂に関する予備判定の詳細は、基本的に図７に示した障害物センサー３７に関する予備判定と同様である。すなわち、Ｏ１２２のステップに代えて運転者によって設定される現在のアクセル開度における実際の車両の加速度α_ｎから、同じアクセル開度にて平坦路を走行中の場合に予測される車両の加速度α_Ｒを減算し、これがあらかじめ設定された判定値Δαよりも大きいか否かを判定する。ここで、（α_ｎ−α_Ｒ）が判定値Δαよりも大きい、すなわち車両が下り坂を走行していると判断した場合には、車両が減速する可能性が高いと判断してグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈへと加熱する。

カーナビゲーションシステム３２に関する予備判定の詳細も、基本的に図７に示した障害物センサー３７に関する予備判定と同様である。すなわち、Ｏ１２２のステップに代えて走行中の車両の位置と、カーナビゲーションシステム３２にあらかじめ記憶された車両の進行方向前方にある車両の減速領域または一時停止領域までの距離が車両の走行速度に応じて設定された閾値以下になったか否かを判定する。ここで、車両の進行方向前方の減速領域または一時停止領域までの距離が閾値以下となった場合、車両が減速する可能性が高いのでグロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈへと加熱する。

このようにして、上述した各予備判定のサブルーチンをそれぞれ実行してＳ１３のステップに移行し、排気通路２１ａに燃料を添加した場合にこれを着火させることができるような運転状態にあるか否かを判定する。具体的には、アクセル開度が０％の場合や燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１２に噴射される燃料の量ｑ_Ｆが判定噴射量ｑ_Ｒよりも少ない場合などを挙げることができる。ここで、排気通路２１ａに燃料を添加した場合にこれを着火させることができるような運転状態にあると判断した場合には、Ｓ１４のステップに移行する。そして、加熱フラグがセットされているか否かを判定する。最初は加熱フラグがセットされていないので、Ｓ１５のステップに移行してグロープラグ２７を着火温度Ｔ_Ｆへと加熱すると共に加熱フラグをセットした後、Ｓ１６のステップに移行する。

ここで、あらかじめグロープラグ２７の発熱部２７ａが予熱温度Ｔ_Ｈまで加熱されていた場合、Ｓ１５のステップにてグロープラグ２７の発熱部２７ａを着火温度Ｔ_Ｆにまで昇温させる時間を短縮することができる。結果として、加熱した排気を排気浄化装置２８へと供給できる期間をより長くできる可能性が高まる。

Ｓ１６のステップでは、グロープラグ２７の発熱部２７ａの温度Ｔ_Ｇが着火温度Ｔ_Ｆ以上に昇温しているか否かを判定する。ここで、グロープラグ２７の発熱部２７ａの温度Ｔ_Ｇが着火温度Ｔ_Ｆ以上である、すなわち燃料添加弁２６から排気通路２１ａに燃料を添加した場合、これを着火燃焼させることができると判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行する。ここでエンジン１０の排気ポートから排気管２１へと導かれる排気温Ｔ_Ｅが最低排気温Ｔ_Ｌ以上であるか否かを判定する。ここで排気加熱装置２５へと導かれる排気温Ｔ_Ｅが最低排気温Ｔ_Ｌ以上である、すなわち排気温Ｔ_Ｅが低すぎて燃料の着火性が損なわれるようなおそれがないと判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。ここで排気通路２１ａを流れる排気流量Ｇ_ａが閾流量Ｇ_Ｒ以下であるか否かを判定する。ここで排気流量Ｇ_ａが閾流量Ｇ_Ｒ以下である、すなわち着火した燃料が排気流によって失火する可能性が少ないと判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行する。ここで燃料添加弁２６から排気通路２１ａに燃料を添加し、これをグロープラグ２７の発熱部２７ａによって着火させて燃焼させ、これによって高温となった排気を排気浄化装置２８へと導き、排気浄化装置２８の活性化を図る。次に、Ｓ２０のステップにて添加フラグがセットされているか否かを判定し、ここで添加フラグがセットされていないと判断した場合には、Ｓ２１のステップにて添加フラグをセットした後、再びＳ１１のステップに戻る。

先のＳ１６のステップにてグロープラグ２７の発熱部２７ａの温度Ｔ_Ｇが着火温度Ｔ_Ｆ未満である、すなわちグロープラグ２７の発熱部２７ａの温度Ｔ_Ｇが着火温度Ｔ_Ｆに達していないと判断した場合には、このままＳ１１のステップに戻る。また、Ｓ１７のステップにて排気温Ｔ_Ｅが最低排気温Ｔ_Ｌ未満である、すなわち排気温Ｔ_Ｅが低すぎて燃料の着火性が損なわれるおそれがあると判断した場合も、このままＳ１１のステップに戻る。同様に、Ｓ１８のステップにて排気流量Ｇ_ａが閾流量Ｇ_Ｒよりも多い、すなわち着火した燃料が排気流によって失火する可能性があると判断した場合も、このままＳ１１のステップに戻る。さらに、先のＳ２０のステップにて添加フラグがセットされていると判断した場合もこのままＳ１１のステップに戻る。

一方、先のＳ１３のステップにて燃料の着火が可能な運転状態にはないと判断した場合、Ｓ２２のステップに移行して添加フラグがセットされているか否かを判定する。ここで、添加フラグがセットされている、すなわち排気通路２１ａに燃料が添加されていると判断した場合には、Ｓ２３のステップに移行する。ここで、失火の可能性を回避するために燃料の添加を停止し、グロープラグ２７を非通電状態に切り換えて発熱部２７ａを非加熱温度Ｔ_Ｎへと戻し、予熱フラグ，加熱フラグ，添加フラグをそれぞれリセットした後、再びＳ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

先のＳ２２のステップにて添加フラグがセットされていない、すなわち燃料の添加が行われていないと判断した場合には、Ｓ１１のステップに戻る。

上述した実施形態では、グロープラグ２７の発熱部２７ａを予熱温度Ｔ_Ｈと着火温度Ｔ_Ｆとに分けて温度設定をするようにしたが、予熱判定に基づく予熱に代えてこれを着火温度Ｔ_Ｆまで直ちに加熱するようにしてもよい。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１０ エンジン
１２ 燃焼室
１３ａ 運転状態判定部
１３ｆ 暖機判定部
１３ｉ 発熱温度設定部
１３ｋ 排気加熱予測部
１３ｌ 排気加熱判定部
１３ｍ 添加可能判定部
１４ アクセル開度センサー
２１ａ 排気通路
２５ 排気加熱装置
２６ 燃料添加弁
２７ グロープラグ
２７ａ 発熱部
２８ 排気浄化装置
３１ トルクコンバーター
３２ カーナビゲーションシステム
３３ 変速機
３６ クルーズコントロールスイッチ（クルーズスイッチ）
３７ 障害物センサー
３８ 車速センサー
３９ シフトポジションセンサー
Ｔ_Ｆ 着火温度
Ｔ_Ｈ 予熱温度
Ｔ_Ｎ 非加熱温度

Claims (20)

1. 内燃機関からの排気を浄化するための排気浄化装置と、
   前記内燃機関から前記排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁と、
   この燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料を着火させるための発熱部を有する着火手段と、
   前記燃料添加弁および前記着火手段による前記排気浄化装置の暖機の必要性の有無を判定する暖機判定部と、
   この暖機判定部にて前記排気浄化装置の暖機が必要であると判定した場合、前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加してこれを前記着火手段により着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かを判定する排気加熱判定部と、
   前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態において、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する排気加熱予測部と、
   前記排気加熱判定部での判定結果および前記排気加熱予測部での予測結果に基づき、前記着火手段の発熱部の温度を設定する発熱温度設定部と
   を具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
2. 前記発熱温度設定部は、前記暖機判定部での判定結果および前記排気加熱判定部での判定結果ならびに前記排気加熱予測部での予測結果に基づき、前記着火手段の発熱部の温度を燃料が着火し得る着火温度と、この着火温度よりも低い予熱温度と、非加熱温度とに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
3. 前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加することができるか否かを判定する添加可能判定部をさらに具え、前記燃料添加弁は、この添加可能判定部での判定結果に基づいてその作動が制御されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
4. 前記内燃機関と変速機との間に組み込まれ、ロックアップ機構を有するトルクコンバーターをさらに具え、
   前記排気加熱予測部は、前記内燃機関と前記変速機とが前記トルクコンバーターのロックアップ機構による直結運転領域にあるか否かを判定するロックアップ判定部を有し、前記内燃機関と前記変速機とが前記直結運転領域にあると前記ロックアップ判定部が判定した場合、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
5. 前記ロックアップ判定部は、前記変速機がダウンシフト中であるであるか否かを判定するダウンシフト判定部と、前記内燃機関の筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であるか否かを判定する燃料噴射量判定部とをさらに有し、前記変速機がダウンシフト中であって前記内燃機関の筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であると判定した場合、前記前記内燃機関と前記変速機とが前記直結運転領域にあると判定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の運転制御装置。
6. 前記排気加熱予測部は、運転者によって操作されるアクセレーターの開度を検出するためのアクセル開度センサーと、車両の加速度を求める手段とを有し、アクセレーターの開度に対する車両の加速度に基づき、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
7. 前記排気加熱予測部は、車両の走行中にて前方の障害物との距離を求める手段を有し、前記前方の障害物との距離に基づき、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
8. 車両を定速走行させるためのクルーズコントローラーをさらに具え、前記排気加熱予測部は、前記クルーズコントローラーによる定速走行の解除に伴い、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
9. 前記発熱温度設定部は、前記クルーズコントローラーにより車両が定速走行中の場合、前記着火手段の発熱部の温度を非加熱温度に設定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の運転制御装置。
10. カーナビゲーションシステムをさらに具え、前記排気加熱予測部は、このカーナビゲーションシステムにあらかじめ記憶された減速または停止箇所と車両との相対位置に基づき、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
11. 内燃機関から排気浄化装置に至る排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁およびこの燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料を着火させるための発熱部を有する着火手段による排気浄化装置の暖機の必要性の有無を判定するステップと、
    この判定ステップにて前記排気浄化装置の暖機が必要であると判定された場合、前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加してこれを前記着火手段により着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かを判定するステップと、
    前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべきでない運転状態において、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測するステップと、
    前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かの判定結果および前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行予測の結果に基づき、前記着火手段の発熱部の温度を設定するステップと
    を具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
12. 着火手段の発熱部の温度を設定する前記ステップは、前記排気浄化装置の暖機の必要性の有無に関する判定結果および前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態にあるか否かの判定結果ならびに前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行予測の結果に基づき、前記着火手段の発熱部の温度を燃料が着火し得る着火温度か、この着火温度よりも低い予熱温度か、非加熱温度の何れかを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御方法。
13. 前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加することができるか否かを判定するステップと、
    この判定ステップによる判定結果に基づき、前記燃料添加弁の作動を制御するステップと
    をさらに具えたことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御方法。
14. ロックアップ機構を有するトルクコンバーターが前記内燃機関と変速機との間に組み込まれ、
    前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する前記ステップは、前記内燃機関と前記変速機とが前記トルクコンバーターのロックアップ機構による直結運転領域にあるか否かを判定するステップを含み、前記内燃機関と前記変速機とが直結運転領域にあると判定した場合、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御方法。
15. 前記内燃機関と前記変速機とが直結運転領域にあるか否かを判定する前記ステップは、前記変速機がダウンシフト中であるであるか否かを判定するステップと、前記内燃機関の筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であるか否かを判定するステップとをさらに含み、前記変速機がダウンシフト中であって前記筒内に噴射される燃料の噴射量が所定量未満であると判定した場合、前記内燃機関と前記変速機とが直結運転領域にあると判定することを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の運転制御方法。
16. 前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する前記ステップは、運転者によって操作されるアクセレーターの開度を求めるステップと、車両の加速度を求めるステップとを含み、アクセレーターの開度に対する車両の加速度に基づき、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御方法。
17. 前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する前記ステップは、車両の走行中に前方の障害物との距離を求めるステップを含み、前記前方の障害物との距離に基づき、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御方法。
18. 車両を定速走行させるためのクルーズコントローラーが組み込まれ、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する前記ステップは、前記クルーズコントローラーによる定速走行の解除に伴い、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御方法。
19. 着火手段の発熱部の温度を設定する前記ステップは、前記クルーズコントローラーにより車両が定速走行中の場合、前記着火手段の発熱部の温度を非加熱温度に設定することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の運転制御方法。
20. カーナビゲーションシステムが組み込まれ、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測する前記ステップは、このカーナビゲーションシステムにあらかじめ記憶された減速または停止箇所と車両との相対位置に基づき、前記排気通路に燃料を添加してこれを着火燃焼させるべき運転状態への移行を予測することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御方法。

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