JP7230835B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、従来の内燃機関として、排気中の粒子状物質（Particulate Matter；以下「ＰＭ」という。）を捕集するフィルタを排気通路に備えるものが開示されている。そして、この内燃機関を制御する制御装置として、燃料カット制御を実施した場合にフィルタ温度が所定の上限温度を超えるおそれがあるか否かを判定し、そのおそれがあるときには燃料カット制御の実施を禁止するように構成されたものが開示されている。

特開２０１１－９９４５１号公報

しかしながら、前述した従来の内燃機関の制御装置は、燃料カットを実行した場合にフィルタ温度が所定の上限温度を超えるおそれがあるか否かを、機関運転中に推定されたフィルタ温度及びＰＭ堆積量に基づいて判定していた。そのため、推定誤差を考慮する必要があり、実際には燃料カット制御を実施してもフィルタ温度が上限温度を超えない場合であっても、不要に燃料カット制御が禁止されるおそれがあった。その結果、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼除去する機会を減少させてしまうおそれがあった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼除去する機会を減少させてしまうのを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関は、機関本体と、機関本体の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられて、フィルタから流出したガスの温度を検出する温度センサと、を備える。そして、この内燃機関の制御装置は、機関本体の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実施する燃料カット制御部と、温度センサによって検出されたガス温度の温度変化の傾向に基づいて、燃料カット制御の実行条件が成立していたとしても燃料カット制御を強制的に終了させる強制終了部と、を備える。

本発明のこの態様によれば、温度センサによって検出されたガス温度の温度変化に基づいて、フィルタ温度が過度に上昇するおそれがあるか否かを直接的に検出することができる。そのため、不要に燃料カット制御が禁止されるのを抑制することができるので、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼除去する機会を減少させてしまうのを抑制することができる。

図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関、及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。 図２は、燃料カット制御中にＰＭ燃焼熱量が過大となった場合（実線）と、そうならなかった場合（破線）のフィルタ後流ガス温度の温度変化等を示した図である。 図３は、燃料カット実行成立フラグＦ１の設定制御について説明するフローチャートである。 図４は、燃料カット禁止フラグＦ２の設定制御について説明するフローチャートである。 図５は、推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭと、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬと、に基づいて、許容燃料カット時間を算出するマップの一例である。 図６は、本発明の第１実施形態による燃料カット制御について説明するフローチャートである。 図７は、本発明の第１実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。 図８は、本発明の第１実施形態による燃料カット制御の動作について説明するタイムチャートである。 図９は、燃料カット制御中にＰＭ燃焼熱量が過大となった場合（実線）と、そうならなかった場合（破線）のフィルタ後流ガス温度の温度変化等を示した図である。 図１０は、本発明の第２実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１１は、本発明の第３実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１２は、本発明の第４実施形態による燃料カット制御について説明するフローチャートである。 図１１は、本発明の第４実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１４は、フィルタにＰＭが堆積していく様子を示した図である。 図１５は、本発明の第５実施形態による燃料カット制御について説明するフローチャートである。 図１６は、本発明の第６実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関１００、及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。

本実施形態による内燃機関１００は、火花点火式のガソリンエンジンであって、複数の気筒１１を備える機関本体１０と、排気装置２０と、を備える。なお、内燃機関１００の種類は特に限られるものではなく、予混合圧縮着火式のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。

機関本体１０は、燃料噴射弁１２から噴射された燃料を各気筒１１の内部で燃焼させることによって、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。なお図１においては、図面の煩雑を防止するために、吸気装置や点火プラグ等の記載は省略している。また燃料の噴射方式も筒内直噴式に限られるものではなく、ポート噴射式であってもよい。

排気装置２０は、各気筒１１の内部で生じた排気（燃焼ガス）を浄化して外気に排出するための装置であって、排気マニホールド２１と、排気管２２と、排気後処理装置３０と、を備える。

機関本体１０の各気筒１１で生じた排気は、排気マニホールド２１によって纏められて排気管２２に排出される。排気中には、未燃ガス（一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ））や窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ；Particular Matter）などの有害物質が含まれている。そのため本実施形態では、排気管２２に、これらの排気中の有害物質を取り除くための排気後処理装置３０として、触媒装置４０と、ＰＭ捕集装置５０と、が設けられている。そして本実施形態では、ＰＭ捕集装置５０よりも排気流れ方向下流側の排気管２２に、排気温度センサ５４が設けられている。

触媒装置４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１内に保持されたコーディライト（セラミック）から成るハニカム型の担体に担持された排気浄化触媒４２と、を備える。排気浄化触媒４２は、例えば酸化触媒（二元触媒）や三元触媒であり、これらに限らず内燃機関１００の種類や用途に応じて適当な触媒を用いることができる。本実施形態では、排気浄化触媒４２として三元触媒を用いている。排気浄化触媒４２として三元触媒を用いた場合は、触媒装置４０に流入した排気中の未燃ガス（ＣＯ及びＨＣ）及びＮＯｘが排気浄化触媒４２によって浄化される。

ＰＭ捕集装置５０は、触媒装置４０よりも排気流れ方向下流側の排気管２２に設けられる。ＰＭ捕集装置５０は、ケーシング５１と、ケーシング５１内に保持されたウォールフロー型のフィルタ５２と、を備える。フィルタ５２によって、ＰＭ捕集装置５０に流入した排気中のＰＭが捕集される。

ＰＭ捕集装置５０は、内燃機関１００がガソリンエンジンの場合には、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）と称され、内燃機関１００がディーゼルエンジンの場合には、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と称されることがある。

差圧センサ５３は、フィルタ５２の前後差圧（以下「フィルタ前後差圧」という。）検出するためのセンサであって、ケーシング５１に取り付けられる。本実施形態では、この差圧センサ５３によって検出されたフィルタ前後差圧に基づいて、フィルタ５２に堆積しているＰＭの量（以下「ＰＭ堆積量」という。）の推定値（以下「推定ＰＭ堆積量」という。）Ｑ_ＰＭを算出している。しかしながら、ＰＭ堆積量の推定は、このような方法に限られるものではなく、例えば機関運転状態に応じて推定するなど、公知の種々の手法の中から適宜選択して推定すればよいものである。

排気温度センサ５４は、ＰＭ捕集装置５０から流出したガスの温度（以下「フィルタ後流ガス温度」という。）Ｔ_ＧＡＳを検出するためのセンサであって、ＰＭ捕集装置５０の出口側近傍の排気管２２に取り付けられる。

電子制御ユニット２００は、双方向性バスによって相互に接続された中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの各種メモリ、入力ポート、及び出力ポートを備えたマイクロコンピュータである。

電子制御ユニット２００には、前述した差圧センサ５３や排気温度センサ５４の他にも、機関本体１０の負荷（機関負荷）に相当するアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１１、機関回転速度などを算出するための信号として機関本体１０のクランクシャフト（図示せず）が例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１２、例えば排気マニホールド２１の集合管部に設けられ、触媒装置４０に流入する排気の空燃比（以下「排気空燃比」という。）を検出するための空燃比センサ２１３などの各種センサからの出力信号が入力される。

電子制御ユニット２００は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射弁１２などを制御して、内燃機関１００を制御する。

本実施形態では電子制御ユニット２００は、排気空燃比が目標空燃比（本実施形態では理論空燃比）となるように燃料噴射弁１２の噴射量をフィードバック制御しつつ、機関出力トルクが機関負荷に応じた目標トルクとなるように燃料噴射弁１２の噴射量を制御する。すなわち電子制御ユニット２００は、機関出力トルクが機関負荷に応じた目標トルクとなるように、各気筒１１内で空気過剰率λが１の混合気を燃焼させて内燃機関１００を運転させる。

また電子制御ユニット２００は、内燃機関１００が搭載された車両の減速時など、内燃機関１００の運転中に所定の燃料カット実行条件が成立したときは、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止する燃料カット制御を実施する。

各気筒１１内で空気過剰率λが１未満の混合気を燃焼させているときは、各気筒１１から排出された酸素を含まない排気がＰＭ捕集装置５０に流入することになる。このように、各気筒１１から排出された酸素を含まない排気がＰＭ捕集装置５０に流入しているとき（以下「ＰＭ捕集装置５０内が排気雰囲気下になっているとき」という。）は、ＰＭ捕集装置５０内に酸素が存在しないため、ＰＭ捕集装置５０内でＰＭが酸素と反応して燃焼することはなく、ＰＭ捕集装置５０に流入した排気中のＰＭはフィルタ５２に捕集され続けることになる。

一方で、燃料カット制御が実施されると、機関本体１０の各気筒１１への燃料供給が停止され、ＰＭ捕集装置５０に空気が流入することになり、ＰＭ捕集装置５０内が大気雰囲気下となる。燃料カット制御が実施されてＰＭ捕集装置５０内が大気雰囲気下になったときに、フィルタ温度が所定のＰＭ燃焼温度（例えば５００～６００［℃］）以上になっていれば、フィルタ５２に堆積したＰＭが、ＰＭ捕集装置５０内で酸素と反応して燃焼し、フィルタ５２から除去される。

ここで、フィルタ温度が高いときは、低いときと比較して、ＰＭ捕集装置５０内におけるＰＭの酸化反応速度（燃焼速度）が高くなる傾向にある。そして、ＰＭ堆積量が多いときは、少ないときと比較して、単位時間当たりに燃焼するＰＭの量が多くなる傾向にある。そのため、フィルタ温度が高いときほど、またＰＭ堆積量が多いときほど、多量のＰＭが一気に燃焼して、単位時間当たりの発熱量（以下「ＰＭ燃焼熱量」という。）が大きくなる傾向がある。そのため、このようなときに燃料カット制御を継続してしまうと、フィルタ温度が過度に上昇してフィルタ５２の耐久保証温度Ｔ_ＵＰよりも高くなってしまい、フィルタ５２、ひいてはＰＭ捕集装置５０を劣化させてしまうおそれがある。

このようなＰＭ燃焼熱に起因するフィルタ５２の過昇温を抑制する方法としては、フィルタ温度及びＰＭ堆積量に応じて燃料カット制御の実施時間（以下「燃料カット時間」という。）を制限し、フィルタ温度が過度に上昇する前に燃料カット制御を強制的に終了する方法が挙げられる。すなわち、機関運転中のフィルタ温度及びＰＭ堆積量に応じて許容燃料カット時間を算出し、燃料カット時間が許容燃料カット時間以上になったら燃料カット制御を強制的に終了する方法が挙げられる。

ここで許容燃料カット時間は、燃料カット制御を実施した場合にフィルタ温度が耐久保証温度Ｔ_ＵＰ以上となる時間よりも短くする必要があり、当該時間は、例えばフィルタ温度及びＰＭ堆積量に応じて予め実験等によって求めることができる。

このとき、許容燃料カット時間を算出するにあたって使用するフィルタ温度及びＰＭ堆積量は、それぞれ電子制御ユニット２００によって機関運転中に推定された推定値となる。したがって、各推定値に基づいて許容燃料カット時間を設定する場合には、各推定値の推定誤差を考慮して、許容燃料カット時間を実験等によって求められた実際にフィルタ温度が耐久保証温度Ｔ_ＵＰ以上となる時間よりも十分に短くする必要がある。

そのため、この方法でＰＭ燃焼熱に起因するフィルタ５２の過昇温を抑制しようとすると、１トリップ中（内燃機関１００が始動されてから停止されるまでの期間）における燃料カット制御の総実施時間が短くなり、フィルタ５２から除去されるＰＭ量も減少することになる。その結果、排気系の圧力損失（排気抵抗）が増大して機関出力の低下や燃費の悪化を招くおそれがある。

そこで、ＰＭ燃焼熱に起因するフィルタ５２の過昇温を抑制しつつ、１トリップ中における燃料カット制御の総実施時間が短くなるのを抑制するべく、発明者らが鋭意研究した結果、燃料カット制御中に多量のＰＭが一気に燃焼してＰＭ燃焼熱量が過大となった場合、すなわちそのまま燃料カット制御を継続してしまうとフィルタ温度が過度に上昇して耐久保証温度Ｔ_ＵＰよりも高くなってしまう場合と、燃料カット制御中のＰＭ燃焼熱量が許容範囲内に収まっている場合、すなわちそのまま燃料カット制御を継続してもフィルタ温度が過度に上昇することがない場合とでは、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が異なることが分かった。

図２は、燃料カット制御中にＰＭ燃焼熱量が過大となった場合（実線）と、そうならなかった場合（破線）の各フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化等を示した図である。

図２に示すように、時刻ｔ１で燃料カット制御が開始されてＰＭ捕集装置５０内が大気雰囲気下になると、フィルタ５２に堆積したＰＭがＰＭ捕集装置５０内で酸素と反応して燃焼し始める。フィルタ５２は、燃料カット制御が開始されると、ＰＭ捕集装置５０内に流入してくる空気によって冷却されつつ、ＰＭ燃焼熱によって加熱される。したがって図２（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１以降のフィルタ温度は、空気による冷却とＰＭ燃焼熱による加熱とのバランスに応じて変化する。

そしてＰＭ捕集装置５０に流入した空気は、ＰＭ捕集装置５０内においてフィルタ５２との熱交換やＰＭ燃焼熱によって加熱されつつ、ＰＭ捕集装置５０から流出する。

このとき図２（Ｃ）に示すように、燃料カット制御が開始された後、ＰＭ燃焼熱量が許容範囲内に収まっているうちは、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向は減少傾向となる。しかしながら図２（Ｃ）に実線で示すように、時刻ｔ２において多量のＰＭが一気に燃焼し始めてＰＭ燃焼熱量が過大になると、ＰＭ捕集装置５０内においてＰＭ燃焼熱が空気に与える影響が大きくなり、その結果、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が、減少傾向から増加傾向に転じる。

したがって、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化を示すパラメータとして、例えば図２（Ｄ）に示すように、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの単位時間当たりの温度変化量ΔＴ_ＧＡＳ（＝Ｔ_ＧＡＳ（今回値）－Ｔ_ＧＡＳ（前回値））を検出すれば、温度変化量ΔＴ_ＧＡＳが所定の過昇温判定閾値（例えば０［℃］や１０［℃］など）以上となったとき（すなわち、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの単位時間当たりの温度上昇量が過昇温判定閾値以上となったとき）に、ＰＭ燃焼熱量が過大となっていると判定することができる。そのため、この時点で燃料カット制御を強制的に終了すれば、フィルタ温度が過度に上昇して耐久保証温度Ｔ_ＵＰよりも高くなってしまうような事態になることを抑制することができる。

この方法によれば、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に基づいて、ＰＭ燃焼熱量が過大になっているか否かを直接的に検出することができる。そのため、ＰＭ燃焼熱量が許容範囲内に収まっていてフィルタ温度が過度に上昇するおそれがないにもかかわらず、燃料カット制御を強制的に終了してしまうのを抑制することができる。したがって、１トリップ中における燃料カット制御の総実施時間が短くなってしまうのを抑制することができる。

そこで本実施形態では、排気温度センサ５４が故障していない場合は、燃料カット制御を実施しているときのフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に基づいて、燃料カット制御を強制的に終了するか否かの判定を行うこととした。そして、排気温度センサ５４が故障している場合は、例外的に、燃料カット時間が許容燃料カット時間以上になったときに燃料カット制御を強制的に終了することとした。

以下、図３から図７を参照して、この本実施形態による燃料カット制御について説明する。

図３は、燃料カット実行成立フラグＦ１の設定制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを、内燃機関１００の運転中に所定の演算周期Δｔ（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し実行する。

ステップＳ１０において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立しているか否かを判定する。燃料カット実行条件としては、例えばアクセルペダルの踏み込み量がゼロであることや、機関回転速度が所定回転速度以上であること、車速が所定速度以上であることなどが挙げられる。電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立していればステップＳ１１の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立していなければステップＳ１２の処理に進む。

ステップＳ１１において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１を１に設定する。燃料カット実行条件成立フラグＦ１は、燃料カット実行条件が成立したときに１に設定されるフラグであって、初期値は０に設定される。

ステップＳ１２において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１を０に設定する。

図４は、燃料カット禁止フラグＦ２の設定制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを、内燃機関１００の運転中に所定の演算周期Δｔ（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し実行する。

ステップＳ２０において、電子制御ユニット２００は、推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭを算出する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成されたマップ等を参照し、フィルタ前後差圧に基づいて推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭを算出する。

ステップＳ２１において、電子制御ユニット２００は、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬを算出する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、機関運転中のフィルタ温度を推定するための各種の推定用パラメータの検出値を読み込み、推定パラメータの検出値に基づいて、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬを算出する。機関運転中のフィルタ温度は、主に排気熱の影響を受けて変化するため、例えば機関回転速度や機関負荷、機関水温、吸気量などの、排気の熱エネルギ量に影響を与えるパラメータから一以上のパラメータを適宜選択して推定用パラメータとすることができる。なお推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬの算出は、このような方法に限られるものではなく、例えば排気温度センサ５４の検出値を利用して算出するなど、公知の種々の手法の中から適宜選択して推定すればよいものである。

ステップＳ２２において、電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成された図５のマップを参照し、推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭと、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬと、に基づいて、許容燃料カット時間を算出する。図５に示すように、許容燃料カット時間は、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬが低い場合と比較して、高い場合のほうが短くなる。また許容燃料カット時間は、推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭが少ない場合と比較して、多い場合のほうが短くなる。

ステップＳ２３において、電子制御ユニット２００は、許容燃料カット時間が所定時間未満であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、許容燃料カット時間が所定時間未満であれば、燃料カット制御の実施を予め禁止するべく、ステップＳ２４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、許容燃料カット時間が所定時間以上であれば、ステップＳ２５の処理に進む。

なお、許容燃料カット時間が所定時間未満のときに燃料カット制御の実施を予め禁止するのは以下の理由による。

図５を参照して前述したように、許容燃料カット時間は、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬが高くなるほど、また推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭが多くなるほど、短くなる傾向にある。そのため、許容燃料カット時間が極端に短い場合には、燃料カット制御を開始したあと、すぐにＰＭ燃焼熱量が過大となってフィルタ温度が過度に上昇するおそれがある。すなわち、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が、燃料カット制御を開始したあと、すぐに減少傾向から増加傾向に転ずるおそれがあり、燃料カット制御を開始したあと、すぐに燃料カット制御を強制的に終了しなければならなくなるおそれがある。

燃料カット制御を強制的に終了させた場合には、車両を減速させることが可能な範囲で、各気筒１１内で混合気を燃焼させる必要があり、機関出力トルクが生じる。そのため、燃料カット制御を強制的に終了させたときにはトルク変動が生じ、ドライバビリティが悪化する。そこで本実施形態では、許容燃料カット時間が所定時間未満のとき、すなわち燃料カット制御を実施すると、すぐに燃料カット制御を強制的に終了しなければならなくなる可能性が高いときには、ドライバビリティの悪化（トルク変動の発生）を防止するべく、燃料カット制御の実施を予め禁止するようにしたのである。

ステップＳ２４において、電子制御ユニット２００は、燃料カット禁止フラグＦ２を１に設定する。燃料カット禁止フラグＦ２は、燃料カット制御の禁止中に１に設定されるフラグであって、初期値は０に設定される。

ステップＳ２５において、電子制御ユニット２００は、燃料カット禁止フラグＦ２を０に設定する。

ステップＳ２６において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１が１に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラフＦ１が１に設定されていれば、ステップＳ２７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１が０に設定されていれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ２７において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１の前回値が０であったか否か、すなわち燃料カット実行条件の成立直後であるか否か（燃料カット実行条件が成立した後の最初の処理であるか否か）を判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１の前回値が０であれば、ステップＳ２８の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１の前回値が１であれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ２８において、電子制御ユニット２００は、今回の処理でステップＳ２２において算出された許容燃料カット時間、すなわち燃料カット実行条件が成立した直後に算出された許容燃料カット時間を、燃料カット終了判定閾値としてメモリに記憶する。

図６は、本実施形態による燃料カット制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを、内燃機関１００の運転中に所定の演算周期Δｔ（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し実行する。

ステップＳ３０において、電子制御ユニット２００は、燃料カット強制終了フラグＦ４が０に設定されているか否かを判定する。燃料カット強制終了フラグＦ４は、燃料カット制御が強制的に終了されたときに１に設定されるフラグであって、初期値は０に設定される。電子制御ユニット２００は、燃料カット強制終了フラグＦ４が０に設定されていれば、ステップＳ３１の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット強制終了フラグＦ４が１に設定されていれば、ステップＳ３８の処理に進む。

ステップＳ３１において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実施中フラグＦ３が０に設定されているか否かを判定する。燃料カット実施中フラグＦ３は、燃料カット制御の開始時に１に設定され、終了時に０に戻されるフラグであって、初期値は０に設定される。電子制御ユニット２００は、燃料カット実施中フラグＦ３が０であれば、ステップＳ３２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット実施中フラグＦ３が１に設定されていれば、ステップＳ３７の処理に進む。

ステップＳ３２において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１が０に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１が０に設定されていれば（燃料カット実行条件が成立していなければ）、ステップＳ３３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件成立フラグＦ１が１に設定されていれば（燃料カット実行条件が成立していれば）、ステップＳ３４の処理に進む。

ステップＳ３３において、電子制御ユニット２００は、内燃機関１００を通常運転させる。すなわち電子制御ユニット２００は、機関出力トルクが機関負荷に応じた目標トルクとなるように、各気筒１１内で空気過剰率λが１の混合気を燃焼させて内燃機関１００を運転させる。

ステップＳ３４において、電子制御ユニット２００は、燃料カット制御が禁止されているか否か、すなわち燃料カット禁止フラグＦ２が１に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット制御が禁止されていれば（燃料カット禁止フラグＦ２が１に設定されていれば）、ステップＳ３５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット制御が禁止されていなければ（燃料カット禁止フラグＦ２が０に設定されていれば）、ステップＳ３６の処理に進む。

ステップＳ３５において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立しているものの、許容燃料カット時間が所定時間未満であり、燃料カット制御が禁止されているため、燃料カット制御禁止運転を行う。具体的には電子制御ユニット２００は、燃料カット制御を実施せずに、車両を減速させることが可能な範囲で、各気筒１１内で混合気を燃焼させて内燃機関１００を運転させる。

ステップＳ３６において、電子制御ユニット２００は、燃料カット制御を開始すると共に、燃料カット時間ｔ_ＦＣの計測を開始する。また電子制御ユニット２００は、併せて、燃料カット実施中フラグＦ３を１に設定する。

ステップＳ３７において、電子制御ユニット２００は、燃料カット制御処理を実施する。燃料カット制御処理の詳細については、図７を参照して説明する。

ステップＳ３７１において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立しているか否か、すなわち燃料カット実行条件成立フラグＦ１が１に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立していれば（燃料カット実行条件成立フラグＦ１が１に設定されていれば）、ステップＳ３７２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立していなければ（燃料カット実行条件成立フラグＦ１が０に設定されていれば）、ステップＳ３７８の処理に進む。

ステップＳ３７２において、電子制御ユニット２００は、燃料カット時間ｔ_ＦＣに演算周期Δｔを加算して、燃料カット時間ｔ_ＦＣを更新する。

ステップＳ３７３において、電子制御ユニット２００は、排気温度センサ５４が故障していないか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、例えば排気温度センサ５４のケーブルの断線が検知されているときや、排気温度センサ５４の検出値が上限値又は下限値に張りついたままとなっているときに、排気温度センサ５４が故障していると判定する。電子制御ユニット２００は、排気温度センサ５４が故障していなければ、ステップＳ３７４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、排気温度センサ５４が故障していれば、ステップＳ３７７の処理に進む。

ステップＳ３７４において、電子制御ユニット２００は、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向を検出するために、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化量ΔＴ_ＧＡＳを算出する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、今回処理におけるフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳと、前回処理におけるフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳと、の差分値を、温度変化量ΔＴ_ＧＡＳとして算出する。

ステップＳ３７５において、電子制御ユニット２００は、温度変化量ΔＴ_ＧＡＳが、所定の過昇温判定閾値以上になっているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、温度変化量ΔＴ_ＧＡＳが過昇温判定閾値以上であれば、多量のＰＭが一気に燃焼し始めるなど、ＰＭ燃焼熱量が過大になる兆候が現れており、このまま燃料カット制御を継続すると、フィルタ温度が過度に上昇して耐久保証温度Ｔ_ＵＰよりも高くなるおそれがあると判定してステップＳ３７６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、温度変化量ΔＴ_ＧＡＳが過昇温判定閾値未満であれば、そのようなおそれは無いと判定して今回の処理を終了し、燃料カット制御を継続させる。

温度変化量ΔＴ_ＧＡＳと比較する過昇温判定閾値の大きさは、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じる又は転じたと判定することが可能な大きさとされる。本実施形態では、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に実際に転じたこと判定するべく、過昇温判定閾値の大きさを１０［℃］に設定しているが、これ以外にも、例えば０［℃］近辺の値として、温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じる瞬間やその予兆を判定するようにしもよい。

ステップＳ３７６において、電子制御ユニット２００は、燃料カット制御を強制的に終了させて、燃料カット強制終了フラグＦ４を１に設定する。また電子制御ユニット２００は、併せて、燃料カット時間ｔ_ＦＣの計測を終了してその値をゼロに戻すと共に、燃料カット実施中フラグＦ３を０に戻す。

ステップＳ３７７において、電子制御ユニット２００は、排気温度センサ５４が故障していてフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化を検出することができないため、燃料カット時間ｔ_ＦＣが燃料カット終了判定閾値（燃料カット制御の開始直後に算出された許容燃料カット時間）以上になっているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット時間ｔ_ＦＣが燃料カット終了判定閾値以上であれば、燃料カット制御を強制的に終了するべく、ステップＳ３６６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット時間ｔ_ＦＣが燃料カット終了判定閾値未満であれば、今回の処理を終了して燃料カット制御を継続させる。

ステップＳ３７８において、電子制御ユニット２００は、燃料カット制御を終了して、通常運転に復帰する。また電子制御ユニット２００は、併せて、燃料カット時間ｔ_ＦＣの計測を終了してその値をゼロに戻すと共に、燃料カット実施中フラグＦ３を０に戻す。

図６に戻り、ステップＳ３８において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立しているか否か、すなわち燃料カット実行条件成立フラグＦ１が１に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立していれば（燃料カット実行条件成立フラグＦ１が１に設定されていれば）、ステップＳ３９の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立していなければ（燃料カット実行条件成立フラグＦ１が０に設定されていれば）、ステップＳ４０の処理に進む。

ステップＳ３９において、電子制御ユニット２００は、燃料カット実行条件が成立しているものの、燃料カット制御を強制的に終了させる必要が生じたため、燃料カット制御禁止運転を実施する。すなわち電子制御ユニット２００は、車両を減速させることが可能な範囲で、各気筒１１内で混合気を燃焼させて内燃機関１００を運転させる。

ステップＳ４０において、電子制御ユニット２００は、燃料カット制御禁止運転から通常運転に復帰させて、燃料カット強制終了フラグＦ４を０に戻す。

図８は、本実施形態による燃料カット制御の動作について説明するタイムチャートである。図８においては、本実施形態による燃料カット制御が実施された場合の動作を実線で示している。

図８に示す例では、時刻ｔ１で燃料カット実行条件が成立して燃料カット制御が開始され、時刻ｔ２において多量のＰＭが一気に燃焼し始めてＰＭ燃焼熱量が過大になり、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じ始めている。その結果、時刻ｔ３で温度変化量ΔＴ_ＧＡＳが過昇温判定閾値以上となり、燃料カット制御が強制的に終了され、時刻ｔ３以降は、燃料カット実行条件が不成立となるまで（燃料カット実行条件成立フラグＦ１が０に戻されるまで）、燃料カット禁止運転が実施される。

これにより、時刻ｔ３以降は、ＰＭ捕集装置５０内に空気が流入しなくなり、ＰＭを燃焼させることができなくなるので、フィルタ温度が過度に上昇して耐久保証温度Ｔ_ＵＰよりも高くなってしまうのを抑制することができる。

以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、機関本体１０と、機関本体１０の排気管２２（排気通路）に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ５２と、フィルタ５２よりも排気流れ方向下流側の排気管２２に設けられて、フィルタ５２から流出したガスの温度を検出する排気温度センサ５４（温度センサ）と、を備える。そして、この内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）は、機関本体１０の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実施する燃料カット制御部と、排気温度センサ５４によって検出されたフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に基づいて、燃料カット制御の実行条件が成立していたとしても燃料カット制御を強制的に終了させる強制終了部と、を備える。

そのため本実施形態によれば、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に基づいて、ＰＭ燃焼熱量が過大になっているか否かを直接的に検出することができる。そのため、ＰＭ燃焼熱量が許容範囲内に収まっていてフィルタ温度が過度に上昇するおそれがないにもかかわらず、燃料カット制御を強制的に終了してしまうのを抑制することができる。したがって、１トリップ中における燃料カット制御の総実施時間が短くなってしまうのを抑制することができ、フィルタ５２に捕集されたＰＭを燃焼除去する機会を減少させてしまうのを抑制することができる。

本実施形態による強制終了部は、具体的には、ガス温度の温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じる又は転じたと判定することが可能の所定のタイミングになったときに、燃料カット制御を強制的に終了させるように構成される。所定のタイミングは、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化量ΔＴ_ＧＡＳが、過昇温判定閾値（所定量）以上となるタイミングであり、本実施形態では、過昇温判定閾値は１０［℃］とされる。

また本実施形態による電子制御ユニット２００は、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬ及び推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭに基づいて、燃料カット制御を実施した場合にフィルタ５２の温度がフィルタ５２を劣化させるおそれのある耐久保証温度Ｔ_ＵＰ（所定温度）以上となるおそれのない燃料カット制御の実施時間である許容燃料カット時間を算出する許容燃料カット時間算出部と、許容燃料カット時間が所定時間未満のときは、燃料カット制御の実施を予め禁止する燃料カット制御禁止部と、をさらに備える。

これにより、許容燃料カット時間が所定時間未満のとき、すなわち燃料カット制御を実施すると、すぐに燃料カット制御を強制的に終了しなければならなくなる可能性が高いときには、燃料カット制御の実施を予め禁止されるので、燃料カット制御を強制的に終了させたときに生じるトルク変動に起因するドライバビリティの悪化を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向を示すパラメータとして、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの時間変化率（時間微分）α_ＧＡＳを用いた点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図９は、図２と同様に、燃料カット制御中にＰＭ燃焼熱量が過大となった場合（実線）と、そうならなかった場合（実線）の各フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化等を示した図である。図２とは、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化量ΔＴ_ＧＡＳに替えて、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの時間変化率α_ＧＡＳを示している点で相違している。

図９（Ｄ）に示すように、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化を示すパラメータとして、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化量ΔＴ_ＧＡＳに替えて、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの時間変化率α_ＧＡＳ（＝（Ｔ_ＧＡＳ（今回値）－Ｔ_ＧＡＳ（前回値））／Δｔ）を検出することによっても、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じ始める変曲点（すなわち時間変化率α_ＧＡＳがゼロになる点）を検出することができる。したがって、時間変化率α_ＧＡＳが所定の過昇温判定閾値（例えばゼロ）以上となったときに、ＰＭ燃焼熱量が過大となっていると判定することができる。そのため、この時点で燃料カット制御を強制的に終了すれば、第１実施形態と同様に、フィルタ温度が過度に上昇して耐久保証温度Ｔ_ＵＰよりも高くなってしまうような事態になることを抑制することができる。

図１０は、本実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。なお、図１０において、ステップＳ３７１からステップＳ３７８までの処理の内容は、第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ４０１において、電子制御ユニット２００は、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの時間変化率α_ＧＡＳ（＝（Ｔ_ＧＡＳ（今回値）－Ｔ_ＧＡＳ（前回値））／Δｔ）を算出する。

ステップＳ４０２において、電子制御ユニット２００は、時間変化率α_ＧＡＳが所定の過昇温判定閾値（例えばゼロ）になっているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、時間変化率α_ＧＡＳが過昇温判定閾値以上であれば、多量のＰＭが一気に燃焼し始めるなど、ＰＭ燃焼熱量が過大になる兆候が現れており、このまま燃料カット制御を継続すると、フィルタ温度が過度に上昇して耐久保証温度Ｔ_ＵＰよりも高くなるおそれがあると判定してステップＳ３７６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、時間変化率αが過昇温判定閾値未満であれば、そのようなおそれは無いと判定して今回の処理を終了し、燃料カット制御を継続させる。

時間変化率α_ＧＡＳと比較する過昇温判定閾値の大きさは、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じる又は転じたと判定することが可能な大きさとされ、例えば－１から１までの範囲の任意の値とすることができる。

このように、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向を示すパラメータとして、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化量ΔＴ_ＧＡＳに替えて、時間変化率α_ＧＡＳを用いても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、排気温度センサ５４が故障しているか否かにかかわらず、排気温度センサ５４の検出値の信頼度が低い場合も、例外的に、燃料カット時間が許容燃料カット時間以上になったときに燃料カット制御を強制的に終了させる点で、上記の各実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

前述した各実施形態では、排気温度センサ５４が故障していない場合は、燃料カット制御を実施しているときのフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に基づいて、燃料カット制御を強制的に終了させるか否かを判定し、断線故障や張り付き故障など、排気温度センサ５４が明確に故障していると判定できる場合には、例外的に、燃料カット時間が許容燃料カット時間以上になったときに燃料カット制御を強制的に終了させるようにしていた。

これに対して本実施形態では、排気温度センサ５４が明確に故障しているとは判定できないものの、排気温度センサ５４に何らかの不具合が発生しているおそれがある場合、すなわち排気温度センサ５４の検出値の信頼度が低い場合も、例外的に、燃料カット時間が許容燃料カット時間以上になったときに燃料カット制御を強制的に終了させるようにした。

排気温度センサ５４の検出値の信頼度が低い場合の一例としては、例えば、燃料カット制御が開始された後のフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向自体は減少傾向にあるものの、その減少度合いが異常に大きい場合などが挙げられる。通常、燃料カット制御が開始されてＰＭ捕集装置５０に流入した空気は、ＰＭ捕集装置５０内においてフィルタ５２との熱交換やＰＭ燃焼熱によって加熱されるため、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの減少度合いはある程度抑制される。したがって、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの減少度合いが異常に大きい場合は、排気温度センサ５４に何らかの不具合が発生しているおそれがあり、排気温度センサ５４の検出値の信頼度が低いと考えられるためである。

以下、図１１を参照して、本実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明する。

図１１は、本実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。なお、図１１において、ステップＳ５０１以外の処理の内容は、既に説明済みなので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ５０１において、電子制御ユニット２００は、排気温度センサ５４の信頼度が低いか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、燃料カット制御開始時のフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳと、現在のフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳと、の差分が所定値以上であれば、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの減少度合い（減少速度）が異常に大きくなっているため、排気温度センサ５４の信頼度が低いと判定する。電子制御ユニット２００は、排気温度センサ５４の信頼度が低ければ、ステップＳ３７７の処理に進み、例外的に、燃料カット時間が許容燃料カット時間以上になったときに燃料カット制御を強制的に終了させる。一方で電子制御ユニット２００は、排気温度センサ５４の信頼度が低くなければ、ステップＳ３７３の処理に進む。

以上説明した本実施形態によれば、排気温度センサ５４の検出値の信頼度が低い場合には、ＰＭ燃焼熱量が過大になる兆候が現れているにもかかわらず、その兆候を排気温度センサ５４によって検出できなくなる可能があるが、このよう場合には燃料カット時間が許容燃料カット時間以上になったときに燃料カット制御が強制的に終了させられるため、フィルタ温度が過度に上昇してフィルタ５２が劣化してしまうのを抑制することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に応じて過昇温判定を実施している場合において、その判定を中止する時間（判定タイムアウト時間）を設定するようにした点で、上記の各実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

燃料カット制御が開始されてＰＭ捕集装置５０に流入した空気は、ＰＭ捕集装置５０内においてフィルタ５２との熱交換やＰＭ燃焼熱によって加熱されつつ、ＰＭ捕集装置５０から流出する。このときのフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向は、図２を参照して前述したように、ＰＭ燃焼熱量が許容範囲内に収まっているうちは基本的に減少傾向となる。しかしながら、燃料カット制御が長時間続くと、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳは、いずれ外気温相当の或る一定温度に収束する。

フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳが或る一定温度に収束し、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化がなくなると、温度変化量ΔＴ_ＧＡＳや時間変化率α_ＧＡＳがゼロになるため、例えば過昇温判定閾値をゼロとしていた場合、過昇温のおそれがないにもかかわらず、過昇温のおそれがあると誤判定する可能性がある。

そこで本実施形態では、燃料カット制御開始時の推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬ及び推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭに基づいて、判定タイムアウト時間を設定することとした。判定タイムアウト時間は、燃料カット制御を開始した後、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化が一定になるまでの時間であって、予め実験等によって求めることができる。判定タイムアウト時間は、フィルタ温度が高いときは、低いときに比べて長くなる傾向にある。また判定タイムアウト時間は、ＰＭ堆積量が多いときは、少ないときと比べて長くなる傾向にある。

図１２は、本実施形態による燃料カット制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを、内燃機関１００の運転中に所定の演算周期Δｔ（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し実行する。なお図１２において、ステップＳ３０からステップＳ４０までの処理の内容は、第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ６０１において、電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成されたマップ等を参照して、現在の推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬ及び推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭに基づいて、判定タイムアウト時間を算出する。

図１３は、本実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。なお、図１３において、ステップＳ６０２の処理以外の各ステップの処理の内容は、第１実施形態及び第２実施形態で前述したので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ６０２において、電子制御ユニット２００は、燃料カット時間ｔ_ＦＣが判定タイムアウト時間未満か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、燃料カット時間ｔ_ＦＣが判定タイムアウト時間未満であれば、ステップＳ４０１の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、燃料カット時間ｔ_ＦＣが判定タイムアウト時間以上であれば、今回の処理を終了する。

以上説明した本実施形態による電子制御ユニット２００は、第１実施形態と同様の燃料カット制御部、強制終了部、及び許容燃料カット時間算出部を備えると共に、推定フィルタ温度Ｔ_ＦＩＬ及び推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭに基づいて、排気温度センサ５４によって検出されたフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化が所定未満となる定常状態になるまでの判定タイムアウト時間を算出する判定タイムアウト時間算出部をさらに備える。

そして本実施形態による強制終了部は、燃料カット制御の実施時間が判定タイムアウト時間以上となったときは、排気温度センサ５４によって検出されたフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に基づく燃料カット制御の強制終了に替えて、燃料カット制御の実施時間が許容燃料カット時間以上になったときに、燃料カット制御を強制的に終了させるように構成される。

前述した通り、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳが或る一定温度に収束し、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化が定常状態になると、温度変化量ΔＴ_ＧＡＳや時間変化率α_ＧＡＳがゼロになるため、例えば過昇温判定閾値をゼロとしていた場合など、過昇温判定閾値の設定次第で、過昇温のおそれがないにもかかわらず、過昇温のおそれがあると誤判定する可能性がある。したがって本実施形態のように、燃料カット制御の実施時間が判定タイムアウト時間以上となったときは、燃料カット制御の実施時間が許容燃料カット時間以上になったときに燃料カット制御を強制的に終了させるようにすることで、過昇温のおそれがあると誤判定してしまうのを抑制しつつ、また燃料カット制御中にフィルタ温度を過度に上昇させてしまうのを抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、ＰＭ堆積状態に基づいて、判定タイムアウト時間を補正する点で、第４実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１４は、フィルタ５２にＰＭが堆積していく様子を示した図である。

図１４（Ａ）に示すように、フィルタ５２にＰＭが堆積するときは、フィルタ外周部と比較してフィルタ中央部の方が、排気の流速が速くなるため、フィルタ外周部と比較してフィルタ中央部の方が、堆積するＰＭ量も多くなる傾向にある。

そして図１４（Ｂ）に示すように、フィルタ温度は、フィルタ外周部と比較してフィルタ中央部の方が高くなる傾向にあるため、ＰＭ捕集装置５０内が大気雰囲気下となったときは、フィルタ外周部に堆積したＰＭの燃焼量と比較して、フィルタ中央部に堆積したＰＭの燃焼量の方が多くなる傾向にある。

このように、フィルタ中央部と比較して、フィルタ外周部にはＰＭが堆積しにくいものの、フィルタ外周部に堆積したＰＭは燃焼させ難いという特徴がある。そのため、ＰＭの堆積、酸化燃焼が繰り返されると、図１４（Ｄ）に示すように、フィルタ外周部に多量のＰＭが堆積した状態となることがある。

前述した通り、フィルタ外周部のフィルタ温度は、フィルタ中央部よりも低くなる傾向にあるため、フィルタ外周部に多量のＰＭが堆積しているときは、フィルタ中央部に多量のＰＭが堆積しているときと比較して、燃料カット制御が開始された後、堆積している多量のＰＭが一気に燃焼し始めるまでに要する時間も長くなる傾向にある。

したがって、フィルタ外周部に多量のＰＭが堆積した状態になっているときは、判定タイムアウト時間も長くしなければ、判定タイムアウト時間の経過後に、フィルタ外周部に堆積した多量のＰＭが一気に燃焼し始めてしまうおそれがある。

そこで本実施形態では、例えば推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭや燃料カット制御の実施回数などに応じてＰＭ堆積状態を推定し、ＰＭ堆積状態に基づいて、判定タイムアウト時間を補正することとした。具体的には、推定ＰＭ堆積量Ｑ_ＰＭが多く、また燃料カット制御の実施回数が多いほど、フィルタ外周部に多量のＰＭが堆積した状態になっている可能性があると判断して、判定タイムアウト時間が長くなるように補正する。以下、図１５を参照して、本実施形態による燃料カット制御について説明する。

図１５は、本実施形態による燃料カット制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを、内燃機関１００の運転中に所定の演算周期Δｔ（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し実行する。なお図１５において、ステップＳ７０１の処理以外の各ステップの処理の内容については既に説明済みなので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ７０１において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ堆積状態に基づいて、判定タイムアウト時間を補正する。判定タイムアウト時間は、フィルタ外周部に多量のＰＭが堆積した状態になっているときほど長くなるように補正される。

以上説明した本実施形態によれば、ＰＭ堆積状態に応じて判定タイムアウト時間を適切に補正することができるので、過昇温のおそれがあると誤判定してしまうのを、一層確実に抑制することができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。前述した各実施形態では、基本的にフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向に応じて過昇温判定を実施し、排気温度センサ５４が故障している場合は、例外的に、燃料カット時間を許容燃料カット時間と比較することで過昇温判定を実施するようにしていた。これに対して本実施形態では、これら２つの過昇温判定方法に特に優劣をつけず、必要に応じて２つの過昇温判定方法を適切に使い分ける点で、上記の各実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１６は、本実施形態による燃料カット制御処理の詳細について説明するフローチャートである。なお、図１６において、ステップＳ８０１及びステップＳ８０２の処理以外の各ステップの処理の内容については既に説明済みなので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ８０１において、電子制御ユニット２００は、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの減少度合い（減少速度）が異常に大きくなっているか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、燃料カット制御開始時のフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳと、現在のフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳと、の差分が所定値以上であれば、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの減少度合い（減少速度）が異常に大きくなっていると判定する。この場合、排気温度センサ５４の信頼度が低いと判断できるため、電子制御ユニット２００はステップＳ３７７の処理に進み、燃料カット時間を許容燃料カット時間と比較することで過昇温判定を実施する。一方で電子制御ユニット２００は、フィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの減少度合い（減少速度）が正常であれば、ステップＳ４０１の処理に進む。

ステップＳ８０２において、電子制御ユニット２００は、燃料カット制御を開始してから過昇温判定に至るまでの時間が短すぎるか否かを判定する。

燃料カット制御を開始してから過昇温判定に至るまで、すなわち多量のＰＭが一気に燃焼し始めるまでには或る程度の時間を要するが、例えば排気温度センサ５４自体に堆積したＰＭが燃焼するなどして、一時的にフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳが上昇することがあり、これは誤判定の要因となる。そこで本実施形態では、仮にステップＳ４０２で時間変化率α_ＧＡＳが過昇温判定閾値以上と判定された場合であっても、燃料カット制御を開始してから過昇温判定に至るまでの時間が短すぎる場合には、Ｓ３７７の処理に進み、燃料カット時間を許容燃料カット時間と比較することで過昇温判定を実施することとした。

なお本実施形態では、電子制御ユニット２００は、燃料カット終了判定閾値と、燃料カット制御を開始してからステップＳ４０２で時間変化率α_ＧＡＳが過昇温判定閾値以上と判定されるまでの時間と、の差分が所定値以上であれば、燃料カット制御を開始してから過昇温判定に至るまでの時間が短すぎると判定し、Ｓ３７７の処理に進む。

以上説明した本実施形態による電子制御ユニット２００は、前述した燃料カット制御部、強制終了部、及び許容燃料カット時間算出部を備える。そして本実施形態による強制終了部は、許容燃料カット時間と、燃料カット制御が開始されてからフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳの温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じると判定することが可能な所定のタイミングになるまでの時間と、の差分が所定値以上であったときは、燃料カット制御の実施時間が許容燃料カット時間以上であれば、燃料カット制御を強制的に終了させるように構成される。

これにより、例えば排気温度センサ５４自体に堆積したＰＭが燃焼するなどして、一時的にフィルタ後流ガス温度Ｔ_ＧＡＳが上昇した場合に、過昇温のおそれがあると誤判定してしまうのを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０ 機関本体
２２ 排気管（排気通路）
５２ フィルタ
５４ 排気温度センサ（温度センサ）
１００ 内燃機関
２００ 電子制御ユニット（制御装置）

Claims (8)

1. 機関本体と、
   前記機関本体の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられて、前記フィルタから流出したガスの温度を検出する温度センサと、
   を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   前記機関本体の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実施する燃料カット制御部と、
   前記温度センサによって検出されたガス温度の温度変化の傾向に基づいて、前記燃料カット制御の実行条件が成立していたとしても前記燃料カット制御を強制的に終了させる強制終了部と、
   を備え、
   前記強制終了部は、
   前記ガス温度の温度変化の傾向が減少傾向から増加傾向に転じる又は転じたと判定することが可能な所定のタイミングになったときに、前記燃料カット制御を強制的に終了させる、
   内燃機関の制御装置。
2. 前記所定のタイミングは、
   前記ガス温度の温度変化量が、所定量以上となるタイミングである、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記所定量は、１０℃である、
   請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記所定のタイミングは、
   前記ガス温度の温度変化率が、所定率以上となるタイミングである、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記所定率は、－１から１までの任意の値である、
   請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 機関本体と、
   前記機関本体の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられて、前記フィルタから流出したガスの温度を検出する温度センサと、
   を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   前記機関本体の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実施する燃料カット制御部と、
   前記温度センサによって検出されたガス温度の温度変化の傾向に基づいて、前記燃料カット制御の実行条件が成立していたとしても前記燃料カット制御を強制的に終了させる強制終了部と、
   前記フィルタの温度及び粒子状物質堆積量に基づいて、前記燃料カット制御を実施した場合に前記フィルタの温度が前記フィルタを劣化させる所定温度以上となるおそれのない前記燃料カット制御の実施時間である許容燃料カット時間を算出する許容燃料カット時間算出部と、
   前記許容燃料カット時間が所定時間未満のときは、前記燃料カット制御の実施を予め禁止する燃料カット制御禁止部と、
   を備える内燃機関の制御装置。
7. 機関本体と、
   前記機関本体の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられて、前記フィルタから流出したガスの温度を検出する温度センサと、
   を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   前記機関本体の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実施する燃料カット制御部と、
   前記温度センサによって検出されたガス温度の温度変化の傾向に基づいて、前記燃料カット制御の実行条件が成立していたとしても前記燃料カット制御を強制的に終了させる強制終了部と、
   前記フィルタの温度及び粒子状物質堆積量に基づいて、前記燃料カット制御を実施した場合に前記フィルタの温度が前記フィルタを劣化させる所定温度以上となるおそれのない前記燃料カット制御の実施時間である許容燃料カット時間を算出する許容燃料カット時間算出部と、
   前記フィルタの温度及び粒子状物質堆積量に基づいて、前記温度センサによって検出されたガス温度が変化しなくなる定常状態になるまでの判定タイムアウト時間を算出する判定タイムアウト時間算出部と、
   を備え、
   前記強制終了部は、
   前記燃料カット制御の実施時間が前記判定タイムアウト時間以上となったときは、前記燃料カット制御の実施時間が前記許容燃料カット時間以上になったときに、前記燃料カット制御を強制的に終了させる、
   内燃機関の制御装置。
8. 前記フィルタの温度及び粒子状物質堆積量に基づいて、前記燃料カット制御を実施した場合に前記フィルタの温度が前記フィルタを劣化させる所定温度以上となるおそれのない前記燃料カット制御の実施時間である許容燃料カット時間を算出する許容燃料カット時間算出部をさらに備え、
   前記強制終了部は、
   前記許容燃料カット時間と、前記燃料カット制御が開始されてから前記所定のタイミングになるまでの時間と、の差分が所定値以上であったときは、前記燃料カット制御の実施時間が前記許容燃料カット時間以上であれば、前記燃料カット制御を強制的に終了させる、
   請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

Images