JP6631208B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの始動後、排気ガス浄化装置を早期に活性化させ、浄化性能を得るエンジンの制御装置に関する。

自動車等のエンジンから排出される排気ガスを大気開放前に浄化することを目的として、排気ガス浄化装置が排気経路の途中に設けられる。

排気ガス浄化装置として、例えば、排気ガス中に含まれる有害物質である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）等を除去するために、プラチナ、パラジウム、ロジウム等を使用した三元触媒が一般的である。また、排気ガス中に含まれる有害物質である粒子状物質（ＰＭ）を除去するために、微粒子捕集フィルタも用いられる。

これらの排気ガス浄化装置のうち三元触媒は、触媒が一定以上の温度となった時に活性化し、所定の排気ガス浄化機能を発揮する。このため、エンジンの始動後は排気ガスの温度を早期に高め、できるだけ早い段階で触媒を活性化することが望ましい。また、フィルタは、捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させて、定期的にフィルタから除去する必要がある。粒子状物質（ＰＭ）の燃焼にはフィルタの温度を通常運転時より高温化する必要があるため、高温化に要する時間をできるだけ短縮することが望ましい。

エンジンの運転中に、排気ガスの温度を早期に高める手法として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。この技術では、エンジンブレーキ作動中の減速時に、ディーゼルエンジンの微粒子捕集フィルタよりも上流側に設けた電気加熱装置に通電することにより、ディーゼル微粒子捕集フィルタの温度を早期に高めようとするものである。

また、特許文献２には、断面円形を成すディーゼル微粒子捕集フィルタの流路方向上流側端面或いはディーゼル微粒子捕集フィルタより上流側に設けられ断面円形を成す酸化触媒の流路方向上流部端面に、その断面円形の流路の中心部に位置する断面円形の又は外縁部分に位置する環状の電気加熱装置を設けた技術がある。

特開２００１−２８０１２１号公報 特開２００２−２８５８２６号公報

特許文献１のエンジンの制御装置によれば、電気加熱装置がディーゼル微粒子捕集フィルタよりも上流側の１箇所に位置するため、ディーゼル微粒子捕集フィルタの流路方向中ほど（中流部）や、流路方向下流寄りの部分（下流部）を早期に温めるのは困難である。

一方、特許文献２のエンジンの制御装置によれば、特許文献１と同様の課題を有するとともに、電気加熱装置がディーゼル微粒子捕集フィルタの上流側端部に位置する場合に、ディーゼル微粒子捕集フィルタよりの流路方向上流側に設けられる酸化触媒を早期に温めるのは困難である。

さらに、特許文献２のエンジンの制御装置の一実施形態によれば、ディーゼル微粒子捕集フィルタは、その流路の方向に直交する断面が円形を成す円筒状であり、電気加熱装置は、そのディーゼル微粒子捕集フィルタの円形の断面を外周側から囲むように環状に配置されている。このため、熱の多くが外気へ逃げてしまうという問題がある。

そこで、この発明の課題は、三元触媒や微粒子捕集フィルタ等の排気ガス浄化装置を早期に温めて活性化させることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、燃焼室から引き出された排気通路に接続され内部に排気ガスが導入されるケーシングと、前記ケーシング内に備えられ前記ケーシング内に導入された排気ガスを大気放出前に浄化する排気浄化部と、前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度を取得する温度取得手段と、前記排気浄化部を加熱するヒータ部と、排気ガスの温度に基づいて前記ヒータ部による加熱を制御する加熱制御手段と、を備え、前記ヒータ部は前記排気浄化部内における排気ガスの流路の方向に沿って複数備えられ、前記加熱制御手段は複数の前記ヒータ部による加熱を別々に制御するエンジンの制御装置を採用した。

前記ヒータ部は、前記ケーシング内に導入された排気ガスを大気放出前に浄化する触媒が導電性の担体に担持され、前記担体に通電することで発熱する電気加熱触媒である構成を採用することができる。

ここで、前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に交差する断面において、前記ヒータ部よりも外側に前記排気浄化部が位置する構成を採用することができる。

前記ヒータ部よりも外側に前記排気浄化部が位置する前記構成に加え、前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に交差する断面において、前記ヒータ部が環状を成し、その断面において前記ヒータ部よりも内側に前記排気浄化部が位置する構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度が所定温度未満である場合に、いずれか一方の前記ヒータ部を加熱状態とし、且つ、他方の前記ヒータ部を非加熱状態又は一方の前記ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする構成を採用することができる。

このとき、前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度が前記所定温度よりも低い第一切替温度未満である場合に、前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に沿って相対的に上流側に位置する前記ヒータ部である第一ヒータ部を加熱状態とし、且つ、相対的に下流側に位置する前記ヒータ部である第二ヒータ部を非加熱状態又は前記第一ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする冷態時第一加熱期間が設定される構成を採用することができる。

また、前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度が前記所定温度よりも低い第一切替温度以上である場合に、前記第二ヒータ部を加熱状態とし、前記第一ヒータ部を非加熱状態又は前記第二ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする冷態時第二加熱期間が設定される構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記排気浄化部は加熱によってその浄化機能が再生されるものであり、前記燃焼室へ導入される燃料がゼロ又は所定量未満である燃料カット状態である場合に、いずれか一方のヒータ部を加熱状態とし、且つ、他方のヒータ部を非加熱状態又は一方の前記ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする構成を採用することができる。

このとき、前記ヒータ部の加熱による浄化機能の再生は、前記ケーシング内へ導入される排気ガスの圧損が所定圧損値以上である場合、又は、前記ヒータ部の加熱による浄化機能の再生が過去に行われている場合はその行われた後そのエンジンを搭載する車両の走行距離が所定距離以上である場合に実施される構成を採用することができる。

また、前記ケーシング内へ導入される排気ガスの圧損が前記所定圧損値よりも高い切替圧損値未満である場合に、前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に沿って相対的に上流側に位置する前記ヒータ部である第一ヒータ部を加熱状態とし、且つ、相対的に下流側に位置する前記ヒータ部である第二ヒータ部を非加熱状態又は前記第一ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする再生時第一加熱期間が設定される構成を採用することができる。

さらに、前記ケーシング内へ導入される排気ガスの圧損が前記所定圧損値よりも高い切替圧損値以上である場合に、前記第一ヒータ部及び前記第二ヒータ部を加熱状態とする再生時第二加熱期間が設定される構成を採用することができる。

この発明は、排気浄化部を加熱するヒータ部を、ケーシング内における排気ガスの流路の方向に沿って複数備え、その複数のヒータ部による加熱を別々に制御するようにしたので、排気ガス浄化装置を早期に温めて活性化させることができる。

この発明の一実施形態のエンジンの制御装置の模式図である。 同実施形態のエンジンの排気ガス浄化装置の縦断面図である。 他の実施形態のエンジンの排気ガス浄化装置の縦断面図である。 さらに他の実施形態のエンジンの排気ガス浄化装置の縦断面図である。 ヒータ部の制御を示すチャート図である。 この発明のエンジンの制御装置による制御を示すフロー図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態のエンジンの制御装置１０の構成を示す模式図である。また、図２（ａ）（ｂ）は、エンジンの制御装置１０が備える排気ガス浄化装置２０の内部の構成を示す断面図である。図３（ａ）（ｂ）及び図４は、それぞれ排気ガス浄化装置２０の変形例である。

図１に示すように、エンジンＥのシリンダ１の気筒内にはピストン２が進退自在に収容されて、そのピストン２とシリンダ１の気筒の内面等によって、燃焼室３が形成されている。燃焼室３へ通じる吸気通路４には、その吸気通路４の上流側から下流側に向かって、エアクリーナ１１、過給機１２のコンプレッサ、吸気の温度を下げるインタークーラ１３、通路断面積を変化させて吸気の流量を制御するスロットルバルブ１４、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１５等が順に設けられている。

エンジンＥの燃焼室３から引き出された排気通路５は、上流側から下流側へ向かって、過給機１２のタービン、大気放出前に有害物質を除去又は低減することにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置２０、消音装置としてマフラ２６等が設けられている。

排気ガス浄化装置２０の上流側には、空燃比を検出する空燃比センサ（エアバイフューエルセンサ）２５、その排気ガス浄化装置２０に導入される排気ガスの温度を検出する温度取得手段２４として第一温度センサ２４ａが備えられている。また、排気ガス浄化装置２０の下流側には、排気ガス浄化装置２０から排出される排気ガスの温度を検出する温度検出手段２４として第二温度センサ２４ｂが備えられている。

第一温度センサ２４ａは、排気ガス浄化装置２０の入口付近において、排気や部材の温度を測定する温度センサである。第二温度センサ２４ｂは、排気ガス浄化装置２０の出口付近において、排気や部材の温度を測定する温度センサである。第一温度センサ２４ａ及び第二温度センサ２４ｂによって得られた温度の情報は、ケーブルを通じて、エンジンＥを制御する電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０へ伝達される。

また、エアフローセンサ１５、空燃比センサ２５によって得られた吸入空気量、空燃比の情報も、同じく電子制御ユニット３０へ伝達される。

吸気通路４と、排気ガス浄化装置２０の上流側の排気通路５とは、排気環流通路７で結ばれている。排気環流通路７は、排気環流バルブ７ａによって開閉され、排気ガスの一部が環流ガスとして吸気通路４内へ環流される。排気環流バルブ７ａの開閉は、電子制御ユニット３０によって制御される。

なお、この実施形態では、排気ガス浄化装置２０は、排気ガスが通過することにより、その排気ガスに含まれる炭化水素、窒素酸化物等が浄化（除去）される機能を備える三元触媒であるが、この排気ガス浄化装置２０を、主に直噴ガソリンエンジン等を対象として用いられるガソリン微粒子捕集フィルタとしてもよい。また、この実施形態はガソリンエンジンであるが、ディーゼルエンジンを採用した場合は、排気ガス浄化装置２０として、酸化触媒やディーゼル微粒子捕集フィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられる。

これらの排気ガス浄化装置２０は、排気ガスの浄化に有効な温度条件がある。触媒やフィルタの温度が、その触媒やフィルタ特有の活性温度以上であれば、通常の運転状況ではない異常な高温ではない限り、有害物質の浄化が良好に行われる。

電子制御ユニット３０は、車両に搭載したエンジンＥの運転状態を判断する運転状態判別手段３１を備える。

運転状態判別手段３１は、エンジンＥから冷却水の温度の情報や、エンジンの回転数、エンジン負荷、排気ガス浄化装置２０における排気ガスの圧損の情報等を取得し、その情報をエンジンＥの制御に活用している。運転状態判別手段３１は、冷却水の温度の情報に基づいて、エンジンＥが冷間時であるか、暖機後の状態であるか、また、噴射されている燃料の情報に基づいて、現在の運転状態が、１サイクル当たりの燃料噴射量が所定量以上成されている燃焼状態であることや、燃料噴射が行われていない、又は、１サイクル当たりの燃料噴射量が所定量未満である燃料カット状態であること等の運転の情報を取得することができる。排気ガスの圧損の計測方法としては、例えば、排気ガス浄化装置２０の前後に圧力センサを配置し、前後の差圧を取得することで圧力損失を算出する手法がある。また、圧力の他にも、装置前後の排気流量を比較することでも算出が可能である。

また、運転状態判別手段３１は、速度情報やアクセル開度情報等に基づき、エンジンＥを搭載する車両が、加速域にあるのか減速域にあるのか、あるいは、惰性走行中であるか、停車状態であるか等の情報を取得することができる。

なお、吸気バルブや排気バルブ、燃料噴射装置８、点火プラグ９、その他エンジンの動作に必要な機器は、それぞれケーブルを通じて、電子制御ユニット３０によって制御される。

また、エンジンＥには発電機Ｇが備えられている。車両の減速時等において、所定の運転条件下で発電機Ｇによって回生電力を発生させることができ、その回生電力をバッテリＢに充電することができる。発電機Ｇによる発電量は、電子制御ユニット３０が備える電力制御手段３３によって制御される。

排気ガス浄化装置２０は、図２に示すように、排気通路５に接続され内部に排気ガスが導入されるケーシング２１と、ケーシング２１内に備えられ排気通路５からケーシング２１内に導入された排気ガスを大気放出前に浄化する排気浄化部２２とを備える。

排気浄化部２２は、ケーシング２１内の空間に配置されたガラス繊維、セラミックファイバ、ロックウール等の充填材、その他、排気ガスを通過し得るフィルタ材等によって構成される。

また、ケーシング２１内には、排気浄化部２２を加熱するヒータ部２３を備える。ヒータ部２３は、ケーシング２１内に導入された排気ガスを大気放出前に浄化する触媒が導電性の担体に担持され、その担体に通電することで発熱する電気加熱触媒となっている。このように、ヒータ部２３は、通電によりジュール熱を発生させる電熱線等の導体で構成されているが、加熱の方式は自由であり、各種の抵抗加熱方式、誘導加熱方式等によるヒータ部２３を採用することができる。

電子制御ユニット３０は、排気ガスの温度に基づいて、ヒータ部２３による加熱を制御する加熱制御手段３２を備える。

排気ガスの温度は、排気通路５に設けられた温度取得手段２４によって取得される。この実施形態では、温度取得手段２４は、排気ガス浄化装置２０の上流側に設けた第一温度センサ２４ａ、排気ガス浄化装置２０の下流側に設けた第二温度センサ２４ｂによって構成されている。

図１に示すように、ヒータ部２３は、ケーシング２１内における排気ガスの流路の方向に沿って二つ備えられている。ここで、ケーシング２１は筒状を成し、図２の左側に示す筒軸方向の一端が排気ガスの入口、右側に示す他端が排気ガスの出口となっている。すなわち、ケーシング２１の筒軸方向が、排気ガスの流路の方向となっている。図３、図４の例についても同様である。

この実施形態では、ケーシング２１は排気ガスの流路の方向に直交する断面が円形である円筒状であるが、この断面を多角形状、あるいは、楕円形状、オーバル形状等とした各種の筒状部材であってもよい。

流路の方向に沿って並列する二つのヒータ部２３について、以下、上流側のヒータ部２３を第一ヒータ部２３ａと、下流側のヒータ部２３を第二ヒータ部２３ｂと称する。加熱制御手段３２は、これらの複数のヒータ部２３による加熱を別々に制御することができる。

加熱制御手段３２は、例えば、第一ヒータ部２３ａを加熱状態とし、第二ヒータ部２３ｂを非加熱状態とすることができる。逆に、第一ヒータ部２３ａを非加熱状態とし、第二ヒータ部２３ｂを加熱状態とすることもできる。また、第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂの両方を加熱状態あるいは非加熱状態とすることもでき、さらに、加熱状態にある第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂの温度、加熱の度合いに差異を設けることもできる。

この実施形態では、ヒータ部２３を、排気ガスの流路の方向に沿って第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３のように二つ並列して備えているが、これを３つ以上並列するものとしてもよい。

図２（ａ）（ｂ）の実施形態では、ケーシング２１内には、排気ガスの流路の方向に直交する断面において、ヒータ部２３はその筒軸付近の中心部に位置している。そして、ヒータ部２３よりも外側を囲むように、排気浄化部２２が環状に位置している。ヒータ部２３に電気を供給するケーブルは、筒状部材の端面や側面等の適宜の場所からケーシング２１外に引き出されている。ヒータ部２３が、ケーシング２１内の断面の中心部に位置して、その外周を排気浄化部２２が囲んでいるので、ヒータ部２３の熱が外気に漏れにくく、効率的な排気浄化部２２の加熱が可能である。

図３（ａ）（ｂ）の変形例では、ケーシング２１内における排気ガスの流路の方向に直交する断面において、ヒータ部２３が環状を成している。その環状のヒータ部２３よりも外側に排気浄化部２２が位置し、且つ、その断面において、ヒータ部２３よりも内側にも排気浄化部２２が位置している。ヒータ部２３が、ケーシング２１内の断面の中心部に位置して、その外周を排気浄化部２２が囲み、また、ヒータ部２３の内側にも排気浄化部２２が位置しているので、さらに、効率的な排気浄化部２２の加熱が可能である。

さらに、図４の変形例では、ケーシング２１内における排気ガスの流路の方向に沿って、その流路の方向に直交する断面全域に亘って排気浄化部２２が位置する部分と、その断面全域に亘ってヒータ部２３が位置する部分とが交互に位置している。すなわち、排気ガスの流路の方向に沿って順に、断面全域に亘る排気浄化部２２、断面全域に亘る第一ヒータ部２３ａ、断面全域に亘る排気浄化部２２、断面全域に亘る第二ヒータ部２３ｂ、断面全域に亘る排気浄化部２２が位置している。このため、ヒータ部２３と排気浄化部２２との対向面積を大きく確保でき、第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂが、それぞれ流路の方向に隣接する排気浄化部２２を早期に加熱することができる。

このエンジンの制御装置の作用、及び、その制御方法を、図５のチャート図及び図６のフロー図に基づいて説明する。

吸気通路４からの空気が導入され、燃料が噴射されることによって燃焼室３内で燃料が燃焼し、エンジンＥが稼働する。燃焼室３からの排気ガスは、排気通路５を通じて排出される。排気ガスは、排気通路５を通って排気ガス浄化装置２０に至る。また、排気ガスの一部は、排気還流通路７を通って吸気通路４に還流される。

ステップＳ１において、エンジンＥが冷態時、すなわち、エンジンＥの始動直後であるかどうかが判別される。この判別は、第一温度センサ２４ａの情報に基づいて行われ、ケーシング２１内へ導入される排気ガスの温度が所定温度未満であればエンジン冷態時と、ケーシング２１内へ導入される排気ガスの温度が所定温度以上であればエンジン冷態時ではないと判別される。この所定温度は、通常は、排気ガス浄化装置２０の活性温度よりも低い温度に設定されるが、これを活性温度と同じ温度に設定してもよい。

エンジン冷態時であれば、ステップＳ７へ進み、図５（ａ）の制御を開始する。ここでは、まず、燃焼室３からの排気ガスはまだ導入されたばかりで、排気浄化部２２の温度は、排気ガス浄化装置２０が適正に機能し得る活性温度よりもかなり低い状態である。このため、排気温度が、所定温度よりも低い値に設定された第二切替温度未満である場合は、早期に排気浄化部２２を温めて所定の浄化機能を発揮させるために、第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂをともに加熱状態とする。この加熱状態にある期間を、冷態時準備加熱期間と称する。第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂの両方を加熱状態とするので、早期の温度上昇が可能である。

しかし、バッテリが保有する電気の容量上の問題から、第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂの両方の加熱状態を長く継続することは好ましくない。場合によっては、バッテリの電気を使い果たしてしまい、エンジンＥを稼働できない状態になる可能性があるからである。このため、冷態時準備加熱期間は必要最小限度とし、その後は、第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂのどちらか一方のみを加熱状態とする冷態時第一加熱期間に移行させ、使用する電力を抑えながら、引き続き排気ガス浄化装置２０が適正に機能し得る活性温度まで装置の温度上昇を図る。

ここで、冷態時第一加熱期間では、ケーシング２１内へ導入される排気ガスの温度が、前述の所定温度よりも低く且つ第二切替温度よりも高く設定された第一切替温度未満であり、且つ、第二切替温度以上である場合を想定している。

冷態時第一加熱期間では、上流側の第一ヒータ部２３ａを加熱状態とし、且つ、下流側の第二ヒータ部２３ｂを非加熱状態とする。これにより、相対的に上流側に位置するエリアの排気浄化部２２を早期に活性温度に到達させ、あるいは、活性温度に近い温度にまで上昇させ、ある程度の排気ガスの浄化機能を確保する。上流側の第一ヒータ部２３ａを優先させたのは、上流側の排気浄化部２２の方が、下流側の排気浄化部２２よりも排気ガスによる温度上昇効果を受けやすいので、上流側の排気浄化部２２の方が、下流側の排気浄化部２２よりも温度が高い状態になっているからである。

ここで、冷態時第一加熱期間として、第一ヒータ部２３ａを加熱状態とし、且つ、第二ヒータ部２３ｂを第一ヒータ部２３ａよりも温度が低い低加熱状態と設定することもできる。

つぎに、排気の温度が上昇するとともに、冷態時第二加熱期間へ移行する。冷態時第二加熱期間への移行は、ケーシング２１内へ導入される排気ガスの温度が第一切替温度以上となった場合に行われる。

冷態時第二加熱期間では、冷態時第一加熱期間では加熱していなかった、あるいは、加熱度合いが弱かった第二ヒータ部２３ｂのみを加熱状態とし、使用する電力を抑えながら、引き続き排気ガス浄化装置２０が適正に機能し得る活性温度まで装置の温度上昇を図る。

すなわち、冷態時第二加熱期間では、上流側の第一ヒータ部２３ａを非加熱状態とし、且つ、下流側の第二ヒータ部２３ｂを加熱状態とする。これにより、相対的に上流側に位置するエリアの排気浄化部２２に続いて、相対的に下流側に位置するエリアの排気浄化部２２を活性温度に到達させ、あるいは、活性温度に近い温度にまで上昇させ、排気ガスの浄化機能をさらに高める。

ここで、冷態時第二加熱期間として、第二ヒータ部２３ｂを加熱状態とし、且つ、第一ヒータ部２３ａを第二ヒータ部２３ｂよりも温度が低い低加熱状態と設定することもできる。冷態時第一加熱期間から冷態時第二加熱期間への移行の際に、上流側の排気浄化部２２がまだ活性温度未満である場合は、バッテリの電気の残量に問題ない限りにおいて、このような制御が有効である。

ケーシング２１内の排気浄化部２２が全て活性温度に到達すれば、あるいは、活性温度に近い予め決められた所定温度に到達すれば、第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂによる加熱を停止し、昇温制御を終了する。

ここで、ケーシング２１内の排気浄化部２２が全て活性温度に到達したことは、あるいは、予め決められた温度に到達したことは、排気ガス浄化装置２０の出口に設けた第二温度センサ２４ｂの示す温度によって把握することができる。

つぎに、ステップＳ１において、エンジン冷態時でなければ、ステップＳ２へ進む。ここで、排気ガス浄化装置２０の圧損が予め決められた所定圧損値以上であるかどうか、又は、排気ガス浄化装置２０の前回の再生時からの車両の走行距離が、予め決められた所定走行距離に達しているかどうかが判別される。

排気ガス浄化装置２０では、排気ガスの浄化を続けていくと排気浄化部２２に除去された物質が蓄積していく。このため、排気ガス浄化装置２０を通過する排気ガスの圧損が徐々に大きくなり、排気抵抗の増大に繋がっていく。また、排気ガスの浄化機能も下がっていく。このため、排気ガス浄化装置２０内の排気浄化部２２を加熱することにより、圧損の低減、浄化機能の回復を図られる。このような排気浄化部２２の加熱を、一般に再生と称する。再生は、燃料カット中に行うと効果的である。

ステップＳ２において、ケーシング２１内へ導入される排気ガスの圧損が予め決められた所定圧損値以上である場合、あるいは、ヒータ部２３の加熱による浄化機能の再生が過去に行われている場合はその行われた後そのエンジンＥを搭載する車両の走行距離（再生の履歴がない場合は車両の総走行距離で判定）が所定走行距離以上である場合は、再生が必要であると判別され、ステップＳ３へ進む。再生が必要でないと判別された場合は、ステップＳ６へ進み、制御を終了する。

ステップＳ３では、現在の車両の運転状態を判別する。ここで、運転状態が減速域である場合は、ステップＳ４へ進む。運転状態が減速域でなければ、ステップＳ６へ進み、制御を終了する。

ステップＳ４では、現在の車両の運転状態が燃料カット状態、すなわち、燃焼室３へ導入される燃料がゼロであるか、あるいは、燃焼室３へ導入される燃料が所定量未満となる燃料カット中であるかどうかが判別される。燃料カット中であれば、ステップＳ５へ進み、図５（ｂ）の制御を開始する。運転状態が燃料カット中でなければ、ステップＳ６へ進み、制御を終了する。

ステップＳ５では、排気ガス浄化装置２０の再生の制御を行う。ここで、車両の運転状態は、減速時で且つ燃料カット中であるので、エンジンＥに備えられた発電機Ｇによって回生電力が発生している状況である。このため、再生のためのヒータ部２３の加熱の電力の一部又は全部として、回生電力を用いることができる。このためバッテリが保有する電気の残量が少ない場合にも、再生を行うことができる。

図５（ｂ）において、排気ガス浄化装置２０の圧損が所定圧損値未満である場合、再生は行わないので、第一ヒータ部２３ａと第二ヒータ部２３ｂの加熱は行わない。排気ガス浄化装置２０の圧損が所定圧損値以上である場合、再生の制御を行う。ここで、圧損による再生の要不要の判別に代えて、前回の再生時からの車両の走行距離による判別を行う場合は、チャート図の横軸を走行距離とし、所定圧損値に代えて、予め決められた所定走行距離とする。

再生の制御を行う場合、圧損（走行距離）が比較的小さい場合と、圧損（走行距離）が比較的大きい場合に分けて制御する。

図５（ｂ）において、ケーシング２１内へ導入される排気ガスの圧損が、所定圧損値よりも高い値に設定された切替圧損値未満であれば、排気ガスの浄化性能はまだそれほど悪化していないので、排気浄化部２２の一部分の再生、すなわち、軽度の再生で足りると考えられる。このため、第一ヒータ部２３ａを加熱状態とし、且つ、第二ヒータ部２３ｂを非加熱状態とする再生時第一加熱期間が設定される。これにより、主に上流側の排気浄化部２２の再生が行われる。加熱の時間は、排気浄化部２２の状態、すなわち、圧損値や走行距離に基づいて求められる再生のレベルによって、適宜の時間が設定される。

ここで、再生時第一加熱期間として、第一ヒータ部２３ａを加熱状態とし、且つ、第二ヒータ部２３ｂを第一ヒータ部２３ａよりも温度が低い低加熱状態と設定することもできる。

つぎに、圧損が切替圧損値以上であれば、排気ガスの浄化性能は、全体的な再生が必要な程度に悪化しているので、充分な再生が必要であると考えられる。このため、第一ヒータ部２３ａ及び第二ヒータ部２３ｂの両方を加熱状態とする再生時第二加熱期間が設定される。これにより、排気浄化部２２全体の再生が行われる。このとき、回生電力を活用できるので、運転状態が回生ブレーキを使用している状態のまま変わらない限り、比較的長時間に亘る加熱状態の維持も可能である。加熱の時間は、排気浄化部２２の状態、すなわち、圧損値や走行距離に基づいて求められる再生のレベルによって、適宜の時間が設定される。

ケーシング２１内の排気浄化部２２の再生が終了すれば、第一ヒータ部２３ａや第二ヒータ部２３ｂによる加熱を停止し、再生制御を終了する。

上記の実施形態では、エンジン冷態時に、冷態時第一加熱期間として、第一ヒータ部２３ａを加熱状態とし、且つ、第二ヒータ部２３ｂを非加熱状態又は低加熱状態としたが、これを逆にして、第二ヒータ部２３ｂを加熱状態とし、且つ、第一ヒータ部２３ａを非加熱状態又は低加熱状態とした態様も考えられる。このとき、冷態時第二加熱期間は、第一ヒータ部２３ａを加熱状態とし、且つ、第二ヒータ部２３ｂを非加熱状態又は低加熱状態としてよい。

また、上記の実施形態では、燃料カット状態である場合に、再生時第一加熱期間として、第一ヒータ部２３aを加熱状態とし、且つ、第二ヒータ部２３ｂを非加熱状態又は低加熱状態としたが、これを逆にして、第二ヒータ部２３ｂを加熱状態とし、且つ、第一ヒータ部２３ａを非加熱状態又は低加熱状態とした態様も考えられる。

なお、以上は、エンジンＥとしてガソリンエンジンを想定して説明したが、ディーゼルエンジン等の他のエンジンでも、この発明を適用することができる。

１ シリンダ
２ ピストン
３ 燃焼室
４ 吸気通路
５ 排気通路
７ 排気還流通路
８ 燃料噴射装置
９ 点火プラグ
１０ エンジンの制御装置
１１ エアクリーナ
１２ 過給機
１３ インタークーラ
１４ スロットルバルブ
１５ エアフローセンサ
２０ 排気ガス浄化装置
２１ ケーシング
２２ 排気浄化部
２３ ヒータ部
２３ａ 第一ヒータ部
２３ｂ 第二ヒータ部
２４ 温度取得手段
２５ 空燃比センサ
３０ 電子制御ユニット
３１ 運転状態判別手段
３２ 加熱制御手段
３３ 電力制御手段
Ｅ エンジン
Ｇ 発電機

Claims (9)

1. 燃焼室から引き出された排気通路に接続され内部に排気ガスが導入されるケーシングと、
   前記ケーシング内に備えられ前記ケーシング内に導入された排気ガスを大気放出前に浄化する排気浄化部と、
   前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度を取得する温度取得手段と、
   前記排気浄化部を加熱するヒータ部と、
   排気ガスの温度に基づいて前記ヒータ部による加熱を制御する加熱制御手段と、
   を備え、
   前記ヒータ部は前記排気浄化部内における排気ガスの流路の方向に沿って複数備えられ、
   前記加熱制御手段は複数の前記ヒータ部による加熱を別々に制御し、
   前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度が所定温度未満である場合に、
   いずれか一方のヒータ部を加熱状態とし、且つ、他方のヒータ部を非加熱状態又は一方の前記ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とし、
   前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度が前記所定温度よりも低い第一切替温度未満である場合に、
   前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に沿って相対的に上流側に位置する前記ヒータ部である第一ヒータ部を加熱状態とし、且つ、相対的に下流側に位置する前記ヒータ部である第二ヒータ部を非加熱状態又は前記第一ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする冷態時第一加熱期間が設定される
   エンジンの制御装置。
2. 前記ヒータ部は、前記ケーシング内に導入された排気ガスを大気放出前に浄化する触媒が導電性の担体に担持され、該担体に通電することで発熱する電気加熱触媒である
   請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に交差する断面において前記ヒータ部よりも外側に前記排気浄化部が位置する
   請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に交差する断面において前記ヒータ部は環状を成し、その断面において前記ヒータ部よりも内側に前記排気浄化部が位置する
   請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記ケーシング内へ導入される排気ガスの温度が前記所定温度よりも低い第一切替温度以上である場合に、
   前記第二ヒータ部を加熱状態とし、前記第一ヒータ部を非加熱状態又は前記第二ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする冷態時第二加熱期間が設定される
   請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記排気浄化部は加熱によってその浄化機能が再生されるものであり、
   前記燃焼室へ導入される燃料がゼロ又は所定量未満である燃料カット状態である場合に、
   いずれか一方の前記ヒータ部を加熱状態とし、且つ、他方の前記ヒータ部を非加熱状態
   又は一方の前記ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする
   請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
7. 前記ヒータ部の加熱による浄化機能の再生は、
   前記ケーシング内へ導入される排気ガスの圧損が所定圧損値以上である場合、又は、前記ヒータ部の加熱による浄化機能の再生が過去に行われている場合はその行われた後そのエンジンを搭載する車両の走行距離が所定距離以上である場合に実施される
   請求項６に記載のエンジンの制御装置。
8. 前記ケーシング内へ導入される排気ガスの圧損が前記所定圧損値よりも高い切替圧損値未満である場合に、
   前記ケーシング内における排気ガスの流路の方向に沿って相対的に上流側に位置する前記ヒータ部である第一ヒータ部を加熱状態とし、且つ、相対的に下流側に位置する前記ヒータ部である第二ヒータ部を非加熱状態又は前記第一ヒータ部よりも温度が低い低加熱状態とする再生時第一加熱期間が設定される
   請求項７に記載のエンジンの制御装置。
9. 前記ケーシング内へ導入される排気ガスの圧損が前記所定圧損値よりも高い切替圧損値以上である場合に、
   前記第一ヒータ部及び前記第二ヒータ部を加熱状態とする再生時第二加熱期間が設定される
   請求項８に記載のエンジンの制御装置。

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