WO2019207330A1 - 内燃機関の制御方法および制御装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a control method and a control device for an internal combustion engine including an exhaust particulate filter that collects exhaust particulate in an exhaust passage.
  • an exhaust particulate filter for collecting exhaust particulates in exhaust gas may be provided in the exhaust passage.
  • the exhaust particulate filter is regenerated by burning the accumulated exhaust particulate during operation.
  • oxygen is supplied to the exhaust particulate filter during coasting with fuel cut, exhaust particulate combustion occurs.
  • a large amount of oxygen is supplied to the exhaust particulate filter due to a fuel cut during deceleration when the exhaust particulate filter has a large amount of accumulation in the exhaust particulate filter and the temperature of the exhaust particulate filter is high, rapid exhaust combustion of the exhaust particulate
  • the exhaust particulate filter may overheat.
  • Patent Document 1 in order to avoid such an excessive temperature rise of the exhaust particulate filter, the accumulation amount of the exhaust particulate filter exceeds a predetermined value, and the temperature of the exhaust particulate filter exceeds the predetermined temperature. Discloses that fuel cut during deceleration is prohibited. Patent Document 1 also discloses that weak lean control is performed in which the air-fuel ratio is weakly lean in the first stage before the accumulation amount or temperature of the exhaust particulate filter reaches a level at which fuel cut should be prohibited. .
  • Patent Document 1 in the configuration in which the fuel cut at the time of deceleration is prohibited when the exhaust particulate accumulation amount is large and the exhaust particulate filter temperature is high, when the operation is performed in a mode in which the ratio of the fully open operation is high, The opportunity to regenerate the exhaust particulate filter is almost eliminated.
  • the present invention is a method or apparatus for controlling an internal combustion engine that mainly performs combustion at a stoichiometric air-fuel ratio and includes an exhaust particulate filter in the exhaust passage, and detects or estimates the exhaust particulate accumulation amount and temperature of the exhaust particulate filter.
  • the exhaust particulate accumulation amount and temperature are within a predetermined overheating condition, fuel cut during deceleration is prohibited, and when the predetermined release condition is satisfied while the fuel cut is prohibited, the exhaust particulate filter Provide a temporary oxygen supply.
  • Temporary oxygen supply to the exhaust particulate filter can be performed by, for example, fuel cut or secondary air supply of all cylinders or a part of the cylinders, and exhaust gas accumulated in the exhaust particulate filter by this temporary oxygen supply. Fine particles burn. If the oxygen supply time is long, the temperature (bed temperature) of the exhaust particulate filter, where the exhaust particulate accumulation amount and temperature were under excessive temperature rise conditions, will rise excessively and the exhaust particulate filter may be thermally damaged. There is. However, in the case of temporary oxygen supply for a short time, the rise in bed temperature is relatively small, and the temperature is not overheated to a temperature at which thermal damage becomes a problem.
  • FIG. 1 shows a system configuration of an embodiment of an internal combustion engine 1 to which the control according to the present invention is applied.
  • the internal combustion engine 1 is an internal combustion engine that mainly performs combustion at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), and includes, for example, a spark-ignition gasoline engine having a four-stroke cycle.
  • Each cylinder of the internal combustion engine 1 has a fuel injection valve (not shown) that supplies fuel in the cylinder or toward the intake port, and an ignition plug (not shown) that ignites an air-fuel mixture formed in the cylinder. Each is provided.
  • An electronically controlled throttle valve 3 whose opening degree is controlled by a control signal from the engine controller 11 is disposed in the intake passage 2 of the internal combustion engine 1.
  • An air flow meter 12 for detecting the intake air amount of the internal combustion engine 1 is provided on the upstream side of the throttle valve 3, and an air cleaner (not shown) is provided on the further upstream side of the air flow meter 12.
  • a catalyst device 5 made of a three-way catalyst is disposed in the exhaust passage 4 of the internal combustion engine 1, and an exhaust particulate filter that collects and removes exhaust particulates contained in the exhaust gas downstream of the catalyst device 5. 6 (so-called GPF) is arranged. On the downstream side of the exhaust particulate filter 6, the exhaust passage 4 is opened to the atmosphere via a silencer (not shown). An air-fuel ratio sensor 13 that detects the exhaust air-fuel ratio is disposed upstream of the catalyst device 5 in the exhaust passage 4.
  • the exhaust particulate filter 6 is formed of, for example, a so-called wall flow type monolithic ceramic filter formed so as to have a large number of fine passages whose ends are alternately sealed.
  • the exhaust particulate filter 6 carries a three-way catalyst so as to function as a downstream three-way catalyst device combined with the upstream catalyst device 5.
  • the exhaust particulate filter 6 includes a filter temperature sensor 14 that detects the temperature (bed temperature) of the ceramic filter.
  • An upstream temperature sensor and a downstream temperature sensor for detecting the gas temperature are provided on the upstream side and the downstream side of the exhaust particulate filter 6 without directly detecting the bed temperature, and the detection values of these two temperature sensors are used. You may comprise so that bed temperature may be estimated.
  • the temperature of the exhaust particulate filter 6 can be estimated from other parameters such as the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the history of the operating conditions without detecting the temperature of the exhaust particulate filter 6 by a temperature sensor.
  • the engine controller 11 includes a crank angle sensor 15 for detecting the rotational speed of the internal combustion engine 1, a water temperature sensor 16 for detecting the cooling water temperature, Detection signals of various sensors such as an accelerator opening sensor 17 for detecting the amount of depression of an accelerator pedal operated by a driver and a vehicle speed sensor 18 for detecting a vehicle speed are input. Based on these detection signals, the engine controller 11 optimally controls a fuel injection amount and injection timing by a fuel injection valve (not shown), an ignition timing by an ignition plug, an opening of the throttle valve 3, and the like.
  • the air-fuel ratio of the internal combustion engine 1 is controlled using the theoretical air-fuel ratio as the target air-fuel ratio by feedback-controlling the fuel injection amount from the fuel injection valve based on the detection signal of the air-fuel ratio sensor 13. Under this stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalytic action by the catalyst device 5 is obtained.
  • the engine controller 11 has a fuel cut control function for cutting fuel when the internal combustion engine 1 is decelerated at a predetermined speed.
  • a predetermined fuel cut condition for example, the cooling water temperature is after the warm-up is completed, the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined threshold, If the engine rotational speed is equal to or higher than a predetermined threshold, the fuel injection is stopped, that is, the fuel cut is executed.
  • the fuel cut recovery condition is detected, for example, when the accelerator pedal is depressed, the vehicle speed is reduced below a predetermined threshold, or the engine rotational speed is reduced below a predetermined threshold.
  • resumption of fuel supply that is, fuel cut recovery is executed.
  • the temporary oxygen supply during prohibition of fuel cut is realized by temporarily canceling prohibition of fuel cut.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow of fuel cut control executed during deceleration by the engine controller 11.
  • the routine shown in this flowchart is repeatedly executed, for example, every predetermined minute time.
  • step 1 the exhaust particulate amount and temperature (bed temperature) of the exhaust particulate filter 6 are read.
  • the current exhaust particulate accumulation amount in the exhaust particulate filter 6 is sequentially estimated during operation of the internal combustion engine 1 by another routine (not shown). For example, while the exhaust particulate generation amount per unit time obtained from the operating conditions (load and rotational speed) of the internal combustion engine 1 is sequentially added, the amount that would decrease due to combustion is sequentially subtracted under the operating conditions in which the exhaust particulates burn. By doing so, the present exhaust particulate accumulation amount is estimated. When it is considered that the exhaust particulate filter 6 has been completely regenerated by the combustion of the exhaust particulates, the estimated value of the exhaust particulate accumulation amount may be reset to zero. As an example of the temperature of the exhaust particulate filter 6, the detection value of the filter temperature sensor 14 is used.
  • Step 2 it is determined whether or not these exhaust particulate accumulation amount and temperature are in a predetermined overheating condition that may cause overheating due to fuel cut execution. Specifically, with the exhaust particulate accumulation amount and temperature as parameters, as shown in FIG. 3, a region that is an overheating condition is determined such that the temperature threshold Tfc decreases as the exhaust particulate accumulation amount increases. Whether or not the overheating condition is satisfied is determined based on the characteristics shown in FIG. That is, assuming that the total amount of exhaust particulate that has accumulated is combusted along with the fuel cut, the temperature rise during regeneration increases as the exhaust particulate deposition amount increases, so the temperature threshold Tfc is relatively low. It becomes.
  • step 2 for example, the temperature threshold Tfc determined based on the exhaust particulate accumulation amount of the exhaust particulate filter 6 is compared with the detected temperature, and the detected temperature exceeds the temperature threshold Tfc corresponding to the exhaust particulate accumulation amount at that time. If so, it is determined that the temperature is overheated. It should be noted that an exhaust particulate accumulation threshold that is a limit determined according to the temperature of the exhaust particulate filter 6 may be compared with an estimated exhaust particulate accumulation amount at that time.
  • step 13 normal control is continued as fuel cut control. That is, the fuel cut at the time of normal deceleration and the subsequent fuel cut recovery are permitted. Accordingly, when the driver fully closes the accelerator pedal opening degree while the vehicle is traveling, the fuel cut is executed on condition that other fuel cut conditions are satisfied. As a result, as described above, the exhaust particulates deposited on the exhaust particulate filter 6 are burned, and the exhaust particulate filter 6 is regenerated.
  • step 2 determines whether or not the accelerator pedal opening is fully closed. In other words, it is determined whether or not a deceleration operation that is a target of fuel cut has been performed. If the accelerator pedal opening does not change to fully closed, the current routine is terminated.
  • step 3 If it is determined in step 3 that the deceleration operation has been performed, the process proceeds to step 4 where fuel cut is prohibited in order to avoid overheating due to combustion of exhaust particulates.
  • step 6 it is determined whether a release condition is satisfied.
  • the release condition is that the following three conditions are satisfied simultaneously (that is, “AND condition”).
  • the temperature (bed temperature) of the exhaust particulate filter 6 is lower than a predetermined prohibition release temperature Tfc1; (2) The prohibition is canceled within a predetermined number of times (for example, once in this embodiment) during one coast driving; (3) A predetermined time has elapsed since the previous prohibition cancellation (specifically, either the start or end of the prohibition cancellation).
  • the prohibition release temperature Tfc1 is a bed temperature at which an excessive temperature rise of the exhaust particulate filter 6 is considered not to occur if fuel is cut for a short time (that is, oxygen supply for a short time), and may be a fixed value.
  • a value corresponding to the exhaust particulate accumulation amount is set in advance so that the temperature is slightly higher than the temperature threshold value Tfc corresponding to the exhaust particulate deposition amount described above. That is, the characteristic of the prohibition release temperature Tfc1 is obtained by adding a predetermined temperature difference to the temperature threshold value Tfc for prohibiting basic fuel cut.
  • the conditions (2) and (3) take into consideration that even if the oxygen supply is performed for a short time, if the frequency is high, there is a possibility of overheating. According to the condition (3), an interval is provided such that the bed temperature that has risen with the fuel cut returns to the original temperature.
  • step 5 the prohibition release temperature Tfc1 corresponding to the exhaust particulate accumulation amount at that time is set for the condition (1), and “1”, which is the allowable number of times during one coast driving, is set for the condition (2).
  • the predetermined time (for example, fixed value) used as an interval is set for the condition (3).
  • step 6 the temperature of the exhaust particulate filter 6 at that time is compared with the prohibition release temperature Tfc1 to determine the condition (1), and the conditions (2) and (3) are determined. If the conditions (1), (2), and (3) are satisfied at the same time, it is determined that the fuel cut prohibition can be temporarily released (that is, the temporary oxygen supply).
  • step 6 If NO in step 6, the routine is terminated as it is. Therefore, prohibition of fuel cut is continued.
  • step 6 If “YES” in the step 6, the process proceeds from the step 6 to the step 7 to cancel the fuel cut prohibition. That is, the fuel cut is executed.
  • step 8 the temperature (bed temperature) of the exhaust particulate filter 6 is read. Normally, the exhaust particulates are oxidized and burned with the fuel cut, so the temperature of the exhaust particulate filter 6 rises.
  • step 9 the time during which the fuel cut prohibition is canceled, that is, the duration of the fuel cut is measured.
  • step 10 a calorific value (integrated value) due to combustion of exhaust particulates generated by the current fuel cut is obtained.
  • the heat generation amount of the exhaust particulates is estimated from, for example, the exhaust particulate accumulation amount and the oxygen amount.
  • step 11 if any one of the following three conditions (4) to (6) is satisfied (that is, the “OR” condition), the temporary release of the fuel cut prohibition is finished. Assume that the condition is met.
  • Elapsed time since release (that is, fuel cut duration) is not less than a predetermined time; (5) The calorific value (integrated value) due to combustion of exhaust particulates is a predetermined value or more; (6) The temperature (bed temperature) of the exhaust particulate filter 6 is equal to or higher than a predetermined release end temperature Tfc2.
  • the predetermined time in the condition (4) is set to a time in a range in which the exhaust particulate filter 6 having a temperature in the vicinity of the prohibition release temperature Tfc1 does not overheat due to combustion of the exhaust particulate accompanying the fuel cut.
  • the amount of heat generation under the condition (5) takes into consideration that the temperature rise peak of the exhaust particulate filter 6 is delayed after the end of the fuel cut, as will be described later. That is, when the heat generation amount is large, it is necessary to end the fuel cut before the temperature detected by the filter temperature sensor 14 reaches the release end temperature Tfc2.
  • the release end temperature Tfc2 under the condition (6) is set as a temperature at which an excessive temperature rise of the exhaust particulate filter 6 does not occur in consideration of a temperature rise that occurs after the fuel cut ends, and is a fixed value.
  • a value corresponding to the exhaust particulate accumulation amount is set so as to be slightly higher than the prohibition release temperature Tfc1 corresponding to the exhaust particulate accumulation amount described above. It is set in advance. That is, the characteristic of the prohibition release temperature Tfc1 is obtained by adding a predetermined temperature difference to the prohibition release temperature Tfc1.
  • step 11 If none of these conditions is satisfied, the determination in step 11 is NO, and in this case, the process returns to step 7 to continue the fuel cut.
  • step 11 determines whether any of the conditions (4) to (6) is satisfied. If any of the conditions (4) to (6) is satisfied, the determination in step 11 is YES, and in this case, the process proceeds from step 11 to step 12 to terminate the cancellation of the fuel cut prohibition. Therefore, the fuel cut ends even during coasting.
  • the fuel cut at the time of deceleration is basically prohibited and the fuel cut is performed.
  • the excessive heating of the exhaust particulate filter 6 and the thermal damage thereof are avoided.
  • a temporary (that is, a short time) fuel cut is executed. The Thereby, the exhaust particulate filter 6 is partially regenerated. Therefore, even when the driver continues the high load operation for a long time, an opportunity for partial regeneration is obtained along with the deceleration operation, and excessive accumulation of exhaust particulates is prevented.
  • FIG. 5 is a time chart showing changes in the bed temperature of the exhaust particulate filter 6 due to fuel cut during deceleration. This is based on the assumption that the exhaust particulate accumulation amount is relatively large and the bed temperature at the time of deceleration (immediately before the start of fuel cut) is between the above-described temperature threshold Tfc and the prohibition release temperature Tfc1.
  • (B) in the figure is a characteristic when a normal fuel cut is performed at the time of deceleration as a comparative example, and the fuel cut is performed from the start of deceleration until the normal fuel cut recovery conditions (such as the aforementioned reduction in vehicle speed) are satisfied. continuing. Since the combustion of the exhaust particulates accumulating with the fuel cut occurs, the bed temperature starts to rise slightly after the start of the fuel cut. The temperature continues to rise after the fuel cut ends, and a temperature peak appears after the fuel cut ends. In this example, the bed temperature exceeds the limit temperature Tlim at which thermal damage to the exhaust particulate filter 6 occurs after the fuel cut ends. In this specification, “overheating” means exceeding this limit temperature Tlim.
  • (A) in the figure shows, as an example, characteristics when the fuel cut prohibition is temporarily canceled during deceleration and the fuel cut is performed for a short time.
  • the temperature rise is moderate, and the temperature peak that appears after the end of the fuel cut is low. Therefore, it does not exceed the limit temperature Tlim at which the exhaust particulate filter 6 is thermally damaged.
  • a secondary air introduction device capable of introducing secondary air is provided in the exhaust passage 4 upstream of the catalyst device 5 or upstream of the exhaust particulate filter 6, and temporary oxygen supply is performed using this secondary air introduction device. You may do it.

Abstract

内燃機関（１）は、排気通路（４）に設けられた排気微粒子フィルタ（６）を備え る。排気微粒子フィルタ（６）の微粒子堆積量および温度が所定の過昇温条件にある ときには、減速時のフューエルカットをリリする。フューエルカットのリリ中に所定 の解除条件を満たすリ合には、フューエルカットを一時的に許可し、排気微粒子フィ ルタ（６）の再生を行う。

Description

内燃機関の制御方法および制御装置
　この発明は、排気通路に排気微粒子を捕集する排気微粒子フィルタを備えた内燃機関の制御方法および制御装置に関する。
　ガソリン機関のように主に理論空燃比での燃焼を行う内燃機関において、排気中の排気微粒子を捕集するための排気微粒子フィルタが排気通路に設けられることがある。この排気微粒子フィルタは、堆積した排気微粒子が運転中に燃焼することによって再生される。例えば、燃料カットを伴うコースト走行中に排気微粒子フィルタに酸素が供給されるため、排気微粒子の燃焼が生じる。ここで、排気微粒子フィルタにおける排気微粒子堆積量が多くかつ排気微粒子フィルタの温度が高いときに、減速時の燃料カットによって排気微粒子フィルタに多量の酸素が供給されると、排気微粒子の急激な燃焼によって排気微粒子フィルタが過昇温する虞がある。
　特許文献１には、このような排気微粒子フィルタの過昇温を回避するために、排気微粒子フィルタの堆積量が所定値を越えており、かつ排気微粒子フィルタの温度が所定温度を越えている場合には、減速時の燃料カットを禁止することが開示されている。また特許文献１には、排気微粒子フィルタの堆積量や温度が燃料カットを禁止すべきレベルに達する前の第１段階において、空燃比を弱リーンとする弱リーン制御を行うことも開示されている。
　しかし、特許文献１のように、排気微粒子堆積量が多くかつ排気微粒子フィルタ温度が高いときに減速時の燃料カットを禁止する構成では、全開運転の割合が高い態様で運転がなされたときに、排気微粒子フィルタが再生される機会がほぼ無くなってしまう。
　また、弱リーン制御により空燃比をリーンとした運転を継続すると、ＮＯｘの発生およびこのＮＯｘの処理が新たな問題となる。
特開２０１１−９９４５１号公報
　この発明は、主に理論空燃比での燃焼を行うとともに、排気通路に排気微粒子フィルタを備えた内燃機関の制御方法ないし制御装置において、上記排気微粒子フィルタの排気微粒子堆積量および温度を検出もしくは推定し、これらの排気微粒子堆積量および温度が所定の過昇温条件にあれば減速時の燃料カットを禁止し、この燃料カットの禁止中に、さらに所定の解除条件を満たすときには、上記排気微粒子フィルタへの一時的な酸素供給を行う。
　排気微粒子フィルタへの一時的な酸素供給は、例えば、全気筒もしくは一部気筒の燃料カットや二次空気供給によって行うことができ、この一時的な酸素供給によって排気微粒子フィルタに堆積していた排気微粒子が燃焼する。仮に、酸素供給の時間が長いと、排気微粒子堆積量や温度が過昇温条件にあった排気微粒子フィルタの温度（ベッド温度）は過度に昇温し、排気微粒子フィルタが熱的損傷に至る懸念がある。しかし、短い時間の一時的な酸素供給であれば、ベッド温度の上昇は比較的小さく、熱的損傷が問題となる温度まで過昇温することはない。
　従って、排気微粒子堆積量および温度が所定の過昇温条件にあるときに、基本的に燃料カットを禁止しつつ、所定の解除条件を満たすときには一時的な酸素供給を許容することで、過昇温の回避と再生機会の確保とを両立させることができる。
この発明が適用される内燃機関のシステム構成の説明図。 エンジンコントローラが実行する制御の流れを示すフローチャート。 排気微粒子堆積量および温度をパラメータとした過昇温条件の領域を示した特性図。 禁止解除温度Ｔｆｃ１および解除終了温度Ｔｆｃ２の特性を示した特性図。 減速時の燃料カットに伴うベッド温度の変化を、（ａ）実施例と（ｂ）比較例とで対比して示した特性図。
　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、この発明に係る制御が適用される内燃機関１の一実施例のシステム構成を示している。内燃機関１は、主に理論空燃比（ストイキ）での燃焼を行う内燃機関であり、例えば、４ストロークサイクルの火花点火式ガソリン機関からなる。内燃機関１の各々の気筒には、筒内もしくは吸気ポートへ向けて燃料の供給を行う図示しない燃料噴射弁と、筒内に形成された混合気への点火を行う図示しない点火プラグと、がそれぞれ設けられている。
　内燃機関１の吸気通路２には、エンジンコントローラ１１からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ３が配置されている。スロットルバルブ３の上流側には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフロメータ１２が設けられており、このエアフロメータ１２のさらに上流側に、図示を省略したエアクリーナが設けられている。
　内燃機関１の排気通路４には、三元触媒からなる触媒装置５が配置されており、この触媒装置５の下流に、排気ガス中に含まれる排気微粒子を捕集して除去する排気微粒子フィルタ６（いわゆるＧＰＦ）が配置されている。排気微粒子フィルタ６よりも下流側において、排気通路４は図示しない消音器を介して大気に開放されている。排気通路４の触媒装置５よりも上流側には、排気空燃比を検出する空燃比センサ１３が配置されている。
　排気微粒子フィルタ６は、例えば、端部が交互に目封じされた微細な多数の通路を有するように形成されたいわゆるウォールフロー型のモノリス型セラミックスフィルタからなる。好ましい一例では、上流側の触媒装置５と組み合わせられる下流側の三元触媒装置としても機能するように、排気微粒子フィルタ６が三元触媒を担持している。また、一例では、排気微粒子フィルタ６は、セラミックスフィルタの温度（ベッド温度）を検出するフィルタ温度センサ１４を備えている。なお、ベッド温度を直接に検出せずに、排気微粒子フィルタ６の上流側および下流側にそれぞれガス温度を検出する上流側温度センサおよび下流側温度センサを設け、これら２つの温度センサの検出値からベッド温度を推定するように構成してもよい。あるいは、排気微粒子フィルタ６の温度を温度センサにより検出せずに、内燃機関１の運転条件や運転条件の履歴などの他のパラメータから排気微粒子フィルタ６の温度を推定することも可能である。
　上記エンジンコントローラ１１には、上記のエアフロメータ１２、空燃比センサ１３、フィルタ温度センサ１４のほか、内燃機関１の回転速度を検出するためのクランク角センサ１５、冷却水温を検出する水温センサ１６、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ１７、車速を検出する車速センサ１８、等の種々のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ１１は、これらの検出信号に基づき、図示しない燃料噴射弁による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグによる点火時期、スロットルバルブ３の開度、等を最適に制御している。
　基本的には、内燃機関１の空燃比は、空燃比センサ１３の検出信号に基づいて燃料噴射弁からの燃料噴射量をフィードバック制御することにより、理論空燃比を目標空燃比として制御される。この理論空燃比の下で、触媒装置５による三元触媒作用が得られる。
　また、エンジンコントローラ１１は、内燃機関１の所定の減速時に燃料カットを行う燃料カット制御機能を備えている。例えば、車両走行中に運転者がアクセルペダル開度を全閉としたときに、所定の燃料カット条件（例えば、冷却水温が暖機完了後であること、車速が所定の閾値以上であること、機関回転速度が所定の閾値以上であること、など）を満たせば、燃料噴射の停止つまり燃料カットを実行する。そして、燃料カットリカバー条件として、例えば、アクセルペダルの踏込、車速が所定の閾値以下に低下したこと、あるいは、機関回転速度が所定の閾値以下に低下したこと、などのいずれかが検出されたときに、燃料供給の再開つまり燃料カットリカバーを実行する。
　このような燃料カットが行われると、燃焼室に取り込まれた酸素が消費されることなく排気通路４に流れ出るので、排気微粒子フィルタ６の温度がある程度高い状態にあれば、排気微粒子フィルタ６に堆積していた排気微粒子が燃焼して除去される。すなわち、排気微粒子フィルタ６が再生される。しかしながら、排気微粒子フィルタ６に多量の排気微粒子が堆積していて、かつ排気微粒子フィルタ６の温度がかなり高い状態にあるときに、燃料カットが実行されると、多量の排気微粒子が急激に燃焼する結果、排気微粒子フィルタ６が過度に昇温し、熱的損傷に至る懸念がある。そのため、以下に詳述するように、排気微粒子フィルタ６の状態に応じて燃料カットが制限される。
　なお、以下に説明する実施例では、燃料カット禁止中の一時的な酸素供給が燃料カットの禁止を一時的に解除することによって実現される。
　図２は、エンジンコントローラ１１において実行される減速時の燃料カットの制御の流れを示したフローチャートである。このフローチャートに示すルーチンは、例えば所定の微小時間毎に繰り返し実行される。
　ステップ１では、排気微粒子フィルタ６の排気微粒子堆積量と温度（ベッド温度）とを読み込む。排気微粒子フィルタ６における現在の排気微粒子堆積量は、図示しない他のルーチンによって内燃機関１の運転中に逐次推定されている。例えば、内燃機関１の運転条件（負荷および回転速度）から求められる単位時間当たりの排気微粒子生成量を逐次加算する一方、排気微粒子が燃焼する運転条件では燃焼により減少するであろう量を逐次減算していくことで、現在の排気微粒子堆積量が推定される。排気微粒子の燃焼により排気微粒子フィルタ６が完全に再生されたものとみなされたときに、排気微粒子堆積量の推定値を０にリセットするようにしてもよい。排気微粒子フィルタ６の温度としては、一例では、フィルタ温度センサ１４の検出値が用いられる。
　ステップ２では、これらの排気微粒子堆積量と温度とが、燃料カット実行により過昇温を招来する虞がある所定の過昇温条件にあるか否かを判定する。具体的には、排気微粒子堆積量と温度とをパラメータとして、図３に示すように、排気微粒子堆積量が大であるほど温度閾値Ｔｆｃが低くなる特性に過昇温条件となる領域が定められており、この図３の特性に基づいて過昇温条件にあるか否かが判定される。すなわち、堆積していた排気微粒子の全量が燃料カットに伴って燃焼すると仮定すると、排気微粒子堆積量が大であるほど再生時の温度上昇が大となるので、温度閾値Ｔｆｃが相対的に低い温度となる。ステップ２では、例えば、排気微粒子フィルタ６の排気微粒子堆積量に基づいて定まる温度閾値Ｔｆｃと検出温度とを比較し、検出温度がそのときの排気微粒子堆積量に対応する温度閾値Ｔｆｃを越えていれば、過昇温条件にあると判定する。なお、排気微粒子フィルタ６の温度に応じて定まる限界となる排気微粒子堆積量閾値とそのときの推定排気微粒子堆積量とを比較するようにしてもよい。
　排気微粒子堆積量および温度が過昇温条件になければ、ステップ１３へ進んで、燃料カット制御として通常制御を継続する。つまり、通常の減速時の燃料カットおよびその後の燃料カットリカバーを許可する。従って、車両走行中に運転者がアクセルペダル開度を全閉としたときに、他の燃料カット条件を満たすことを条件として燃料カットを実行する。これにより、前述したように、排気微粒子フィルタ６に堆積していた排気微粒子が燃焼し、排気微粒子フィルタ６が再生される。
　排気微粒子堆積量および温度が過昇温条件にあれば、ステップ２からステップ３へ進み、アクセルペダル開度が全閉となったか否かを繰り返し判定する。換言すれば、燃料カットの対象となる減速操作がなされたか否かを判定する。アクセルペダル開度が全閉に変化していなければ、今回のルーチンを終了する。
　ステップ３で減速操作がなされたと判定した場合には、ステップ４へ進み、排気微粒子の燃焼に伴う過昇温を回避するために燃料カットを禁止する。
　次に、ステップ４からステップ５へ進み、排気微粒子フィルタ６への一時的な酸素供給を許可する解除条件を求める。そして、ステップ６において、解除条件が成立しているか否かを判定する。この実施例では、解除条件は、下記の３つの条件が同時に成立（つまり「ＡＮＤ条件」）していることである。
　（１）排気微粒子フィルタ６の温度（ベッド温度）が所定の禁止解除温度Ｔｆｃ１未満であること；
　（２）１回のコースト走行中の中で所定回数（本実施例では例えば１回）以内の禁止解除であること；
　（３）前回の禁止解除（詳しくは禁止解除の開始時点もしくは終了時点のいずれか）から所定時間が経過していること。
　禁止解除温度Ｔｆｃ１は、短時間の燃料カット（つまり短時間の酸素供給）であれば排気微粒子フィルタ６の過昇温が生じないと考えられるベッド温度であり、固定値であってもよいが、この実施例では、図４に示すように、前述した排気微粒子堆積量に対応した温度閾値Ｔｆｃよりも僅かに高い温度となるように排気微粒子堆積量に応じた値として予め設定されている。つまり、禁止解除温度Ｔｆｃ１の特性は、基本的な燃料カットの禁止を行う温度閾値Ｔｆｃに所定の温度差を加算したものとなっている。
　（２）および（３）の条件は、短時間の酸素供給であっても頻度が高いと過昇温に至る虞があることを考慮したものである。（３）の条件により、燃料カットに伴って上昇したベッド温度が元の温度に戻る程度のインターバルが与えられる。
　従って、ステップ５においては、（１）の条件に関してそのときの排気微粒子堆積量に対応した禁止解除温度Ｔｆｃ１を設定し、（２）の条件に関して１コースト走行中の許容回数である「１」を設定し、（３）の条件に関してインターバルとなる所定時間（例えば固定値）を設定する。
　そして、ステップ６において、そのときの排気微粒子フィルタ６の温度を禁止解除温度Ｔｆｃ１と比較して（１）の条件を判定するとともに、（２），（３）の条件を判定し、最終的に（１），（２），（３）の条件が同時に成立していれば、燃料カットの禁止の一時的な解除（つまり一時的な酸素供給）が可能であると判定する。
　ステップ６においてＮＯであれば、そのままルーチンを終了する。従って、燃料カットの禁止が継続される。
　ステップ６においてＹＥＳであれば、ステップ６からステップ７へ進み、燃料カット禁止を解除する。つまり、燃料カットを実行する。
　そして、ステップ８~１１において、この一時的な燃料カット禁止の解除を終了する条件の判定を行う。ステップ８では、排気微粒子フィルタ６の温度（ベッド温度）を読み込む。通常は、燃料カットに伴って排気微粒子の酸化・燃焼が生じるので、排気微粒子フィルタ６の温度は上昇する。ステップ９では、燃料カット禁止を解除している時間つまり燃料カットの継続時間を計測する。ステップ１０では、今回の燃料カットによって生じた排気微粒子の燃焼による発熱量（積算値）を求める。排気微粒子の発熱量は、例えば、排気微粒子堆積量と酸素量とから推定される。
　ステップ１１においては、下記の（４）~（６）の３つの条件の中の何れか１つが成立（つまり「ＯＲ」条件）していれば、燃料カット禁止の一時的な解除を終了する終了条件が成立したものとする。
　（４）解除してからの経過時間（つまり燃料カットの継続時間）が所定時間以上であること；
　（５）排気微粒子の燃焼による発熱量（積算値）が所定値以上であること；
　（６）排気微粒子フィルタ６の温度（ベッド温度）が所定の解除終了温度Ｔｆｃ２以上であること。
　（４）の条件における所定時間は、禁止解除温度Ｔｆｃ１付近の温度を有する排気微粒子フィルタ６が燃料カットに伴う排気微粒子の燃焼によって過昇温を来さない範囲の時間に設定される。
　（５）の条件における発熱量は、後述するように、排気微粒子フィルタ６の温度上昇のピークが燃料カット終了後に遅れて生じることを考慮したものである。すなわち、発熱量が大である場合には、フィルタ温度センサ１４で検出される温度が解除終了温度Ｔｆｃ２に達する前に燃料カットを終了する必要がある。
　（６）の条件における解除終了温度Ｔｆｃ２は、燃料カット終了後に遅れて生じる温度上昇をも考慮して排気微粒子フィルタ６の過昇温が生じない温度として設定されるものであって、固定値であってもよいが、この実施例では、図４に示すように、前述した排気微粒子堆積量に対応した禁止解除温度Ｔｆｃ１よりも僅かに高い温度となるように排気微粒子堆積量に応じた値として予め設定されている。つまり、禁止解除温度Ｔｆｃ１の特性は、禁止解除温度Ｔｆｃ１に所定の温度差を加算したものとなっている。
　これらの条件のいずれも成立していない場合は、ステップ１１の判定はＮＯであり、この場合は、ステップ７へ戻って燃料カットを継続する。
　（４）~（６）のいずれかの条件が成立すれば、ステップ１１の判定はＹＥＳとなり、この場合は、ステップ１１からステップ１２へ進んで燃料カット禁止の解除を終了する。従って、コースト走行中であっても、燃料カットが終了する。
　このように、上記実施例では、排気微粒子フィルタ６における排気微粒子堆積量および温度（ベッド温度）が所定の過昇温条件にあれば、基本的に減速時の燃料カットが禁止され、燃料カットに伴う排気微粒子フィルタ６の過昇温ひいてはその熱的損傷が回避される。しかしながら、排気微粒子堆積量および温度が過昇温条件にあっても、上述した（１）~（３）の解除条件を満たす場合には、一時的な（つまり短時間の）燃料カットが実行される。これにより、排気微粒子フィルタ６が部分的に再生される。従って、運転者が高負荷運転を長く継続したような場合でも、減速操作に伴って部分的な再生の機会が得られ、排気微粒子の過度の堆積が防止される。
　図５は、減速時の燃料カットに伴う排気微粒子フィルタ６のベッド温度の変化を示したタイムチャートである。これは、排気微粒子堆積量が比較的多く、かつ減速時（燃料カット開始直前）のベッド温度が前述した温度閾値Ｔｆｃと禁止解除温度Ｔｆｃ１との間にあることを前提としている。
　図の（ｂ）は、比較例として、減速時に通常の燃料カットを行った場合の特性であり、減速開始から通常の燃料カットリカバー条件（前述した車速の低下等）が成立するまで燃料カットを継続している。燃料カットに伴って堆積していた排気微粒子の燃焼が生じるので、ベッド温度は、燃料カット開始から僅かに遅れて上昇し始める。そして、燃料カット終了後も温度上昇が継続し、燃料カット終了後に温度のピークが現れる。この例では、燃料カット終了後にベッド温度が排気微粒子フィルタ６の熱的損傷が生じる限界温度Ｔｌｉｍを越えてしまう。なお、本明細書において「過昇温」とは、この限界温度Ｔｌｉｍを越えることを意味する。
　図の（ａ）は、実施例として、減速時に燃料カット禁止を一時的に解除して短時間の燃料カットを行った場合の特性を示している。この場合は、排気微粒子フィルタ６に与えられる酸素の総量が相対的に少なくなるので、温度上昇が緩やかであり、燃料カット終了後に出現する温度のピークが低くなる。従って、排気微粒子フィルタ６の熱的損傷が生じる限界温度Ｔｌｉｍを越えることがない。
　なお、図（ａ）の例では、減速時（燃料カット開始直前）のベッド温度が前述した温度閾値Ｔｆｃと禁止解除温度Ｔｆｃ１との間にあることを前提とするので、運転者による減速操作と実質的に同時に一時的な燃料カットが許可されることになる。しかしながら、減速開始時に前述した解除条件が成立していないものの、減速による排気微粒子フィルタ６の温度低下等によって解除条件が減速中（コースト走行中）に成立したような場合には、その時点から一時的な燃料カットが開始されることもあり得る。
　解除条件を満たしたときの一時的な酸素供給の手段としては、全気筒の燃料カット、あるいは一部気筒の燃料カットが可能である。一部気筒の燃料カットでは、全気筒の燃料カットに比較して、排気微粒子フィルタ６への酸素供給量を少なく抑制することができる。あるいは、排気通路４における触媒装置５の上流もしくは排気微粒子フィルタ６の上流に二次空気を導入可能な二次空気導入装置を設け、この二次空気導入装置を用いて一時的な酸素供給を行うようにしてもよい。

Claims (8)

  1. 　主に理論空燃比での燃焼を行うとともに、排気通路に排気微粒子フィルタを備えた内燃機関の制御方法において、
    　上記排気微粒子フィルタの排気微粒子堆積量および温度を検出もしくは推定し、これらの排気微粒子堆積量および温度が所定の過昇温条件にあれば減速時の燃料カットを禁止し、
    　この燃料カットの禁止中に、さらに所定の解除条件を満たすときには、上記排気微粒子フィルタへの一時的な酸素供給を行う、
    　内燃機関の制御方法。
  2. 　上記の過昇温条件は、排気微粒子堆積量と温度とをパラメータとして排気微粒子堆積量が大であるほど温度閾値が低くなる特性に定められている、請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
  3. 　上記の一時的な酸素供給の実行回数を、１回のコースト走行中に所定回数以内に制限する、請求項１または２に記載の内燃機関の制御方法。
  4. 　上記の一時的な酸素供給の１回における継続時間を、所定時間に制限する、請求項１~３のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  5. 　上記排気微粒子フィルタの温度が所定の温度未満であることを上記解除条件の一つとして含む、請求項１~４のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  6. 　上記の一時的な酸素供給を行った後、所定時間が経過するまでは、次の一時的な酸素供給を禁止する、請求項１~５のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  7. 　上記の一時的な酸素供給は、全気筒の燃料カット、一部気筒の燃料カット、二次空気供給、のいずれかで行う、請求項１~６のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  8. 　主に理論空燃比での燃焼を行うとともに、排気通路に排気微粒子フィルタを備えた内燃機関の制御装置であって、
    　上記排気微粒子フィルタの排気微粒子堆積量および温度を検出もしくは推定し、これらの排気微粒子堆積量および温度が所定の過昇温条件にあれば減速時の燃料カットを禁止し、
    　この燃料カットの禁止中に、さらに所定の解除条件を満たすときには、上記排気微粒子フィルタへの一時的な酸素供給を行う、
    　内燃機関の制御装置。
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