JP2018178739A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微粒子捕集フィルタの再生を継続して行うことができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】上流側の触媒および微粒子捕集フィルタにリーンの排気ガスを導入し、下流側の触媒にリッチの排気ガスを導入するようにしたフィルタ再生制御の実行中に、エンジンの運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合（ステップＳＴ５でＹＥＳ判定）、エンジンに対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行う（ステップＳＴ６）。これにより、触媒床温を上昇させ続けることができ、微粒子捕集フィルタの再生を継続して行うことが可能になって、微粒子の燃焼除去を効果的に行うことができる。【選択図】図４

Description

本発明は内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、排気系に微粒子捕集フィルタを備え、該微粒子捕集フィルタの再生要求に伴って空燃比を変動させるフィルタ再生制御の改良に関する。

従来、排気系に微粒子捕集フィルタを備えた内燃機関（エンジン）において、この微粒子捕集フィルタの再生要求が生じた際に空燃比を変動させるフィルタ再生制御（以下、ディザ制御と呼ぶ場合もある）によって微粒子捕集フィルタの再生を行うことが知られている。

具体的に、特許文献１には、一つの気筒の空燃比を理論空燃比よりもリッチにし、その気筒（リッチ側気筒）からの排気ガスを、スタート触媒（上流側触媒）および微粒子捕集フィルタをバイパスさせて、アンダーフロア触媒（下流側触媒）に導入する一方、他の気筒の空燃比を理論空燃比よりもリーンにし、その気筒（リーン側気筒）からの排気ガスを、スタート触媒を経て微粒子捕集フィルタに導入することが開示されている。これにより、微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を燃焼除去して微粒子捕集フィルタを再生させると共に、アンダーフロア触媒に吸蔵されているまたはアンダーフロア触媒に向けて流れ込む窒素酸化物（ＮＯｘ）を前記リッチ側気筒から排出される還元成分（ＨＣ等）によって還元除去するようにしている。

特開２００９−１５６１００号公報

ところで、通常運転中（例えばエンジンからの出力トルクによる車両走行中）にフィルタ再生制御を実行する場合に、このフィルタ再生制御を継続させて、微粒子の燃焼除去を良好に行うためには、触媒床温（スタート触媒の床温）を上昇させ続けることが必要である。

しかしながら、車両の減速時等であってエンジンに対する要求出力が低下する状況となった場合には、触媒床温を上昇させるための熱源が不足し、この触媒床温を上昇させ続けることが困難になり、微粒子捕集フィルタの再生を継続して行うことが難しくなってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微粒子捕集フィルタの再生を継続して行うことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、排気系に触媒および微粒子捕集フィルタを備え、前記微粒子捕集フィルタの再生要求に伴って、該微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子を燃焼除去するために空燃比を変動させるフィルタ再生制御が実行可能な内燃機関に適用される制御装置を前提とする。そして、この内燃機関の制御装置は、前記フィルタ再生制御の実行中に前記内燃機関の運転領域が前記フィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合、前記内燃機関に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行う要求出力嵩上げ部を備えていることを特徴とする。

この特定事項により、微粒子捕集フィルタの再生要求に伴ってフィルタ再生制御が開始された後、このフィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合には、内燃機関に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行う。これにより、内燃機関から排出される排気ガス温度を高く維持できて、触媒床温を上昇させ続けることができる。その結果、微粒子捕集フィルタの再生を継続して行うことが可能になり、微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子の燃焼除去を効果的に行うことができる。

本発明では、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合には、内燃機関に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行うようにしている。このため、触媒床温を上昇させ続けることができ、微粒子捕集フィルタの再生を継続して行うことが可能となって、微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子の燃焼除去を効果的に行うことが可能になる。

実施形態に係るエンジンの概略構成を示すシステム構成図である。 エンジンの１気筒のみを示す概略構成図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 実施形態におけるフィルタ再生制御の手順を示すフローチャート図である。 要求出力嵩上げ制御が行われる場合におけるエンジンに対する要求出力の推移を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、駆動力源としてエンジン（内燃機関）および電動モータ（走行用モータ）を搭載したハイブリッド車両に搭載された４気筒ガソリンエンジンに本発明を適用した場合について説明する。

−エンジン−
図１および図２は本実施形態に係るエンジン１の概略構成を示す図である。なお、図２ではエンジン１の１気筒の構成のみを示している。

これらの図に示すように、エンジン１は、火花点火式４気筒レシプロエンジンであり、各気筒１１（♯１〜♯４）毎にポート噴射式のインジェクタ１０ａを備え、このインジェクタ１０ａから噴射された燃料により混合気を生成するようになっている。

また、エンジン１の各気筒１１内にはピストン１３が設けられており、前記混合気の燃焼に伴ってこのピストン１３が気筒１１内で往復運動する。

前記各インジェクタ１０ａ，１０ａ，…は、それぞれデリバリパイプ１０ｂに接続されており、このデリバリパイプ１０ｂから燃料が供給されるようになっている。

また、インジェクタ１０ａによって燃焼室１２内に向けて噴射された燃料は、吸気通路１４の一部を構成するインテークマニホールド１４ａを通り、吸気バルブ１６の開弁動作（吸気カムシャフト１６ａの回転による吸気バルブ１６の開弁動作）に伴って燃焼室１２内へ導入される空気Ａと共に混合気を形成し、点火プラグ１５で着火されて燃焼する。混合気の燃焼圧力はピストン１３に伝えられ、ピストン１３を往復運動させる。

ピストン１３の往復運動はコネクティングロッド１３ａを介してクランクシャフト１８に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、エンジン１の出力として取り出される。

また、燃焼後の混合気は排気ガスＥｘとなり、排気バルブ１７の開弁動作（排気カムシャフト１７ａの回転による排気バルブ１７の開弁動作）に伴って排気通路１９の一部であるエキゾーストマニホールド１９ａへ排出される。エキゾーストマニホールド１９ａへ排出された排気ガスは、排気通路１９に排出され、後述する三元触媒１９ｂ，１９ｃおよび微粒子捕集フィルタ（ＧＰＦ）１９ｄにおいて浄化された後、外部に放出される。

また、エンジン１は、吸気通路１４におけるエアクリーナ１４ｂの下流側に設けられたスロットルボディ８により吸入空気量が調整される。このスロットルボディ８は、スロットルバルブ８１と、このスロットルバルブ８１を開閉駆動するスロットルモータ８２と、スロットルバルブ８１の開度を検出するスロットル開度センサ１０３とを備えている。

ＥＣＵ１００は、ドライバ（運転者）により操作されるアクセルの開度を検出するアクセル開度センサ１０１からの出力信号を取得して、スロットルモータ８２に制御信号を送り、スロットル開度センサ１０３からのスロットルバルブ８１の開度のフィードバック信号に基づいて、スロットルバルブ８１を適切な開度に制御する。これにより、エンジン１の気筒１１内へ導入する空気Ａの量を制御する。

エンジン１の排気通路１９には２つの三元触媒１９ｂ，１９ｃおよび微粒子捕集フィルタ１９ｄが備えられている。三元触媒１９ｂ，１９ｃは、酸素を貯蔵（吸蔵）するＯ₂ストレージ機能（酸素貯蔵機能）を有しており、この酸素貯蔵機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化することが可能となっている。即ち、エンジン１の空燃比がリーンとなって、三元触媒１９ｂ，１９ｃに流入する排気ガス中の酸素およびＮＯｘが増加すると、酸素の一部を三元触媒１９ｂ，１９ｃが吸蔵することでＮＯｘの還元・浄化を促進する。一方、エンジン１の空燃比がリッチになって、三元触媒１９ｂ，１９ｃに流入する排気ガスにＨＣ，ＣＯが多量に含まれると、三元触媒１９ｂ，１９ｃは内部に吸蔵している酸素分子を放出し、これらのＨＣ，ＣＯに酸素分子を与え、酸化・浄化を促進する。

これら三元触媒１９ｂ，１９ｃのうち上流側に位置している三元触媒はスタート触媒１９ｂである。このスタート触媒１９ｂは、排気通路１９の上流部分（燃焼室１２に近い部分）に設けられているため、エンジン１の始動後、短時間のうちに活性温度まで上昇するといった特徴がある。また、下流側に位置している三元触媒はアンダーフロア触媒１９ｃである。このアンダーフロア触媒１９ｃは、前記スタート触媒１９ｂで浄化することのできなかったＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化するためのものであり、車体を構成するフロアパネルの下側に配設されている。

微粒子捕集フィルタ１９ｄは、例えば多孔質セラミックス構造体で成り、多数のセルのうち隣り合うものの前端部と後端部とを交互に目封じした構造である。排気ガスは、微粒子捕集フィルタ１９ｄの排気上流側の端部が開放したセルに流入し、隣のセルとの間の多孔質の壁を通過するようになっており、このときに排気ガス中のＰＭが捕集される。また、本実施形態の微粒子捕集フィルタ１９ｄには白金等の貴金属が担持されており、後述するフィルタ再生制御の際には、この貴金属が、堆積したＰＭの酸化反応を促進する酸化触媒として機能する。なお、この微粒子捕集フィルタ１９ｄの構成としてはこれに限定されるものではない。

前記排気通路１９におけるスタート触媒１９ｂの上流側には、Ａ／Ｆセンサ（空燃比センサ）１１０が配置されている。このＡ／Ｆセンサ１１０は、例えば限界電流式の酸素濃度センサが適用されており、広い空燃比領域に亘って空燃比に対応した出力電圧を発生する構成となっている。

また、排気通路１９における微粒子捕集フィルタ１９ｄの下流側であって且つアンダーフロア触媒１９ｃの上流側には、Ｏ₂センサ（酸素センサ）１１１が配置されている。このＯ₂センサ１１１は、例えば起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサが適用されており、その出力値が理論空燃比付近でステップ状に変化する構成となっている。なお、このアンダーフロア触媒１９ｃの上流側に配設されるセンサとしてはＡ／Ｆセンサであってもよい。

また、本実施形態に係るエンジン１の排気系には、一つの気筒（第１番気筒♯１）からの排気ガスの一部を、スタート触媒１９ｂおよび微粒子捕集フィルタ１９ｄをバイパスしてアンダーフロア触媒１９ｃの上流側に導くためのバイパス通路２０が設けられている。つまり、このバイパス通路２０は、一端（上流端）がエキゾーストマニホールド１９ａにおける第１番気筒♯１の排気ポート近傍に接続されており、他端（下流端）が、排気通路１９における微粒子捕集フィルタ１９ｄとアンダーフロア触媒１９ｃとの間に接続されている。また、バイパス通路２０には開閉弁２１が設けられている。この開閉弁２１は例えば電磁式のバルブであって、ＥＣＵ１００からの指令信号に従って開閉動作を行う。

つまり、この開閉弁２１が閉鎖された状態では、各気筒♯１〜♯４から排出される排気ガスは、スタート触媒１９ｂに向かって流れ、該スタート触媒１９ｂ、微粒子捕集フィルタ１９ｄ、アンダーフロア触媒１９ｃの順に流れることで浄化される。一方、開閉弁２１が開放された状態では、第１番気筒♯１から排出される排気ガスの一部は、スタート触媒１９ｂおよび微粒子捕集フィルタ１９ｄをバイパスしてアンダーフロア触媒１９ｃに向かって流れる。また、その他の排気ガス（第１番気筒♯１から排出される他の排気ガスおよび第２〜４番気筒♯２〜♯４から排出される排気ガス）は、スタート触媒１９ｂ、微粒子捕集フィルタ１９ｄ、アンダーフロア触媒１９ｃの順に流れることになる。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転制御を含む各種制御を実行する電子制御装置であって、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。

ＥＣＵ１００には、図３に示すように、前記アクセル開度センサ１０１、クランクポジションセンサ１０２、スロットル開度センサ１０３、水温センサ１０４、エアフローメータ１０５、吸気温センサ１０６、Ａ／Ｆセンサ１１０、Ｏ₂センサ１１１、差圧センサ１１２等が接続されており、これらの各センサからの信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。前記差圧センサ１１２は、微粒子捕集フィルタ１９ｄの上流側（スタート触媒１９ｂ側）と下流側（アンダーフロア触媒１９ｃ側）との圧力差を検出するものであって、その差圧信号に基づいて微粒子捕集フィルタ１９ｄでのＰＭ堆積量を求めることが可能である。具体的には、前記圧力差が高くなるほどＰＭ捕集量が多いと判断される。その他のセンサの機能は周知であるため、ここでの説明は省略する。

また、ＥＣＵ１００には、インジェクタ１０ａ、点火プラグ１５の点火タイミングを調整するイグナイタ１５ａ、スロットルモータ８２、前記開閉弁２１などが接続されている。また、前述したように本実施形態における車両はハイブリッド車両であるため、ＥＣＵ１００には走行用モータ３０も接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１のスロットル開度制御（吸入空気量制御）、燃料噴射量制御、および、点火時期制御などのエンジン１の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ１００は、Ａ／Ｆセンサ１１０およびＯ₂センサ１１１の出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御（ストイキ制御）を実行する。この空燃比フィードバック制御にあっては、Ａ／Ｆセンサ１１０によって検出された排気空燃比を所定の目標空燃比であるストイキに一致させるメインフィードバック制御と、Ｏ₂センサ１１１によって検出された排気空燃比をストイキに一致させるようなサブフィードバック制御とが行われる。また、ＥＣＵ１００は、後述するフィルタ再生制御を実行する。

また、本実施形態におけるエンジン１の基本制御としては、アクセルペダルの踏み込み量が零となる車両の停車時や減速時にあっては、エンジン１が停止されることになる。また、走行モードがＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）モードとなっている場合にもエンジン１が停止されることになる。つまり、このエンジン１の基本制御では、エンジン１に対する要求出力が零となっている場合には、インジェクタ１０ａからの燃料噴射を停止することによりエンジン１が停止される。

また、ＥＣＵ１００は、走行用モータ３０の駆動力も制御する。具体的には、アクセル開度センサ１０１によって検出されるアクセル開度からドライバが要求している駆動力（要求駆動力）を算出し、エンジン１による駆動力と走行用モータ３０による駆動力との総和によって、この要求駆動力が達成できるようにエンジン１および走行用モータ３０を制御する。一例として、エンジン１は、その運転動作点が、燃料消費率が最も良好な最適燃費点となるように制御される。

また、エンジン１からの駆動力の最大値や最小値が制限される状況となった場合には、前記駆動力の総和が要求駆動力に一致するように走行用モータ３０の駆動力を制御することになる。具体的に、エンジン１からの駆動力の最大値が制限される場合には、要求駆動力に対するエンジン１からの駆動力の不足分を走行用モータ３０からの駆動力によって補うように走行用モータ３０からの駆動力を高める制御を行う。一方、エンジン１からの駆動力の最小値が制限される場合には、要求駆動力に対するエンジン１からの駆動力の過剰分を走行用モータ３０からの負の駆動力（例えば回生ブレーキによる負の駆動力）によって削減するように走行用モータ３０の制御を行う。なお、ハイブリッド車両における駆動系の詳細については周知であるため（例えば特開２０１６−１１２９１９号公報）、ここでの説明は省略する。

−フィルタ再生制御−
フィルタ再生制御は、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生要求に伴って、該微粒子捕集フィルタ１９ｄに捕集されているＰＭを燃焼除去させるために空燃比を変動させる制御（ディザ制御）である。具体的には、フィルタ再生制御の非実行時では、前記開閉弁２１を閉鎖しておく一方、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生要求が生じた場合には、開閉弁２１を開放する。また、第１番気筒♯１の空燃比を理論空燃比よりもリッチにし（第１番気筒♯１のインジェクタ１０ａからの燃料噴射量を所定量だけ増量補正し）、第２〜４番気筒♯２〜♯４の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする（第２〜４番気筒♯２〜♯４のインジェクタ１０ａからの燃料噴射量を所定量だけ減量補正する）。この微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生要求は、例えば、前記差圧センサ１１２からの差圧信号に基づいて微粒子捕集フィルタ１９ｄでのＰＭ堆積量を推定しておき、このＰＭ堆積量が所定量以上となった（微粒子捕集フィルタ１９ｄの前後差圧が所定値以上となった）場合に生じる。または、前記差圧センサ１１２を使用することなく、エンジン１の運転状態の履歴から微粒子捕集フィルタ１９ｄにおけるＰＭ堆積量を推定し、このＰＭ堆積量が所定量以上となった場合に再生要求が生じるようにしてもよい。

フィルタ再生制御では、前述したように開閉弁２１を開放すると共に、第１番気筒♯１の空燃比を理論空燃比よりもリッチにし、この第１番気筒♯１からの排気ガスを、バイパス通路２０によりスタート触媒１９ｂおよび微粒子捕集フィルタ１９ｄをバイパスさせてアンダーフロア触媒１９ｃに導入する。一方、第２〜４番気筒♯２〜♯４の空燃比を理論空燃比よりもリーンにし、この第２〜４番気筒♯２〜♯４からの排気ガスを、スタート触媒１９ｂを経て微粒子捕集フィルタ１９ｄに向けて導入する。これにより、微粒子捕集フィルタ１９ｄに捕集されているＰＭを燃焼除去して微粒子捕集フィルタ１９ｄを再生させると共に、アンダーフロア触媒１９ｃに吸蔵されているまたはアンダーフロア触媒１９ｃに向けて流れ込む窒素酸化物（ＮＯｘ）を前記第１番気筒♯１から排出される還元成分（ＨＣ等）によって還元除去する。

なお、このフィルタ再生制御における、第１番気筒♯１のインジェクタ１０ａからの燃料噴射量の増量補正量、および、第２〜４番気筒♯２〜♯４のインジェクタ１０ａからの燃料噴射量の減量補正量は、実験またはシミュレーションによって設定されている。

エンジン１の通常運転中（例えばエンジン１からの出力トルクによる車両走行中）にフィルタ再生制御を実行する場合に、このフィルタ再生制御を継続させて、微粒子の燃焼除去を良好に行うためには、触媒床温（スタート触媒１９ｂの床温）を上昇させ続けることが必要である。

しかしながら、従来技術にあっては、車両の減速時等であってエンジンに対する要求出力が低下する状況となった場合には、触媒床温を上昇させるための熱源が不足し、この触媒床温を上昇させ続けることが困難になり、フィルタの再生を継続して行うことが難しくなる。その結果、微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子の燃焼除去を効果的に行うことが困難になってしまう。

本実施形態は、この点に鑑み、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生を継続して行うことができるようにしたものである。

具体的には、フィルタ再生制御の実行中にエンジン１の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合、エンジン１に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行うようにしている。

ここでいう「フィルタ再生制御の実行可能領域」とは、前記フィルタ再生制御を開始した場合に微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生（微粒子の燃焼除去）を行うことができるエンジン１の運転領域であって、エンジン１に対する要求出力が所定値以上であり、触媒床温（スタート触媒１９ｂの床温）を上昇させ続けることが可能な運転領域をいう。この「フィルタ再生制御の実行可能領域」は、エンジン１の排気量や排気系の構造によって異なるため、エンジン１の種類毎に、実験またはシミュレーションによって決定される。

また、前記「要求出力嵩上げ制御」は、目標エンジン回転速度を高く設定したり、目標吸入空気量を多く設定するものとなっている。つまり、フィルタ再生制御の実行中であることから、第１番気筒♯１のインジェクタ１０ａからの燃料噴射量が、第２〜４番気筒♯２〜♯４のインジェクタ１０ａからの燃料噴射量よりも多い状態を維持しながらも、各インジェクタ１０ａからの燃料噴射量を増量補正したり、または、スロットルバルブ８１の開度を大きくしたりすることでエンジン１に対する要求出力の嵩上げを行うものとしている。そして、この要求出力嵩上げ制御における目標エンジン回転速度や目標吸入空気量としては、フィルタの再生を継続して行うことが可能な（微粒子捕集フィルタ１９ｄに捕集されている微粒子の燃焼除去が可能な）触媒床温を維持できる値であって、実験またはシミュレーションによって決定される。

この要求出力嵩上げ制御は前記ＥＣＵ１００によって実行される。このため、ＥＣＵ１００において、前記要求出力嵩上げ制御を実行する機能部分が本発明でいう要求出力嵩上げ部（フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合、内燃機関に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行う要求出力嵩上げ部）として構成されている。

次に、本実施形態におけるフィルタ再生制御の手順について図４のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、車両のスタートスイッチがオン操作された後、所定時間毎に繰り返して実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、失火異常検出モニタ前提条件が成立しているか否かを判定する。この失火異常検出モニタ前提条件は、失火の有無を検出する動作が実行可能なエンジン１の運転状態となっている場合に成立するものであって、例えばエンジン水温が所定値以上で且つインジェクタ１０ａからの燃料噴射が行われている（フューエルカットされていない）場合に成立する。この失火異常検出モニタ前提条件としてはこれらに限らず他の条件であってもよい。

失火異常検出モニタ前提条件が成立しておらず、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、そのままリターンされる。

一方、失火異常検出モニタ前提条件が成立しており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、失火ＯＢＤ検出モニタを開始する。つまり、エンジン１に失火が発生しているか否かの判定を行う。この判定（失火判定）は、例えば、各気筒♯１〜♯４の点火タイミングの後、所定クランク角度だけ回転するのに要した時間（前記クランクポジションセンサ１０２からの出力信号（パルス信号）に基づいて算出される所定クランク角度だけ回転するのに要した時間）が所定の閾値以上であった場合に、その点火タイミングにおいて失火が発生していたと判定するものである。

前記失火ＯＢＤ検出モニタを開始した後、ステップＳＴ３に移り、フィルタ再生制御実行フラグが「１」にセットされているか否かを判定する。このフィルタ再生制御実行フラグは、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生要求が生じた場合（例えば前述したように微粒子捕集フィルタ１９ｄの前後差圧が所定値以上となった場合）に「１」にセットされるものである。

フィルタ再生制御実行フラグが「１」にセットされておらず、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、そのままリターンされる。

一方、フィルタ再生制御実行フラグが「１」にセットされており、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、フィルタ再生制御を開始する。

前記フィルタ再生制御は、前述したように、開閉弁２１を開放し、第１番気筒♯１の空燃比を理論空燃比よりもリッチにして、この第１番気筒♯１からの排気ガスを、バイパス通路２０によりスタート触媒１９ｂおよび微粒子捕集フィルタ１９ｄをバイパスさせてアンダーフロア触媒１９ｃに導入すると共に、第２〜４番気筒♯２〜♯４の空燃比を理論空燃比よりもリーンにして、この第２〜４番気筒♯２〜♯４からの排気ガスを、スタート触媒１９ｂを経て微粒子捕集フィルタ１９ｄに向けて導入する。

その後、ステップＳＴ５に移り、エンジン１の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となったか否かを判定する。前述した如くフィルタ再生制御の実行可能領域は、フィルタ再生制御を開始した場合に微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生（微粒子の燃焼除去）を行うことができるエンジン１の運転領域であって、エンジン１に対する要求出力が所定値以上であり、触媒床温を上昇させ続けることが可能な運転領域である。このため、このステップＳＴ５の判定では、エンジン１に対する現在の要求出力をモニタし、この要求出力が、触媒床温を上昇させ続けることが可能な運転領域となる要求出力であるか否かを判定することになる。具体的には、アクセル開度センサ１０１によって検出されるアクセル開度や、クランクポジションセンサ１０２からの出力信号によって算出されるエンジン回転速度等に基づいてエンジン１に対する現在の要求出力を求めることになる。

エンジン１の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となっておらず、ステップＳＴ５でＮＯ判定された場合には、そのままリターンされる。つまり、現在のエンジン１の運転領域は、触媒床温を上昇させ続けることが可能な運転領域であり、微粒子の燃焼除去を良好に行うことができる状況にあるとして、そのままリターンされる。

一方、エンジン１の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となっており、ステップＳＴ５でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ６に移り、前記要求出力嵩上げ制御を実行する。つまり、前述したように、目標エンジン回転速度を高く設定したり、目標吸入空気量を多く設定することでエンジン１に対する要求出力の嵩上げを行う。

このような要求出力嵩上げ制御を実行することにより、エンジン１から排出される排気ガス温度を高く維持できて、触媒床温を上昇させ続けることができる。その結果、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生を継続して行うことが可能になり、微粒子捕集フィルタ１９ｄに捕集されている微粒子の燃焼除去を効果的に行うことが可能になる。なお、この要求出力嵩上げ制御は、その嵩上げ分だけ、エンジン１からの駆動力の最小値が制限されることになる。このため、このエンジン１からの駆動力が要求駆動力よりも大きくなる可能性がある。この場合、前述したように、この駆動力の過剰分を走行用モータ３０からの負の駆動力（例えば回生ブレーキによる負の駆動力）によって削減するように走行用モータ３０の制御が行われ、エンジン１からの駆動力と走行用モータ３０からの駆動力（負の駆動力）との総和が要求駆動力に一致するように制御される。この要求出力嵩上げ制御を実行する期間は任意であるが、エンジン１の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域に復帰するまで継続することが好ましい。

なお、前述したようなフィルタ再生制御の実行中に、エンジン１に失火が発生していると判定された場合には三元触媒１９ｂ，１９ｃの温度の過上昇を招く可能性があるとしてフィルタ再生制御を停止することになる。または、ディザ率（リーン側気筒のリーン度合いに対するリッチ側気筒のリッチ度合いの比率）を縮小させる。また、三元触媒１９ｂ，１９ｃの温度の過上昇を招くことなくフィルタ再生制御が終了した場合（例えば微粒子捕集フィルタ１９ｄの前後差圧が所定値未満となった場合）には、フィルタ再生制御を終了させ、前記フィルタ再生制御実行フラグを「０」にリセットする。

以上の動作が繰り返される。このため、前記ステップＳＴ４〜ＳＴ６の動作が、本発明でいう要求出力嵩上げ部（フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合、内燃機関に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行う要求出力嵩上げ部）の動作に相当する。

図５は、前記要求出力嵩上げ制御が行われる場合におけるエンジン１に対する要求出力の推移を示す図である。この図５は、横軸が時間であり、縦軸がエンジン１に対する要求出力である。

図中における細線は、従来技術において、ドライバが要求している駆動力（要求駆動力）の変化に伴うエンジン１に対する要求出力の推移の一例を表している。図中における太線は、前記従来技術の場合と同様の要求駆動力の変化が生じた場合におけるエンジン１に対する要求出力の推移を表している。また、この図５では、エンジン１に対する要求出力がＰａ以上である領域がフィルタ再生制御の実行可能領域となっている。

従来技術にあっては、微粒子捕集フィルタの再生が行われる期間は、エンジン１に対する要求出力が図中のＰａ以上となっている期間Ｔ０となっている。これに対し、本実施形態のものでは、図中における期間Ｔ２だけ要求出力嵩上げ制御が行われ、この期間Ｔ２ではエンジン１に対する要求出力が図中のＰａ以上となっている。つまり、この期間Ｔ２における細線と太線との差がエンジン１に対する要求出力の嵩上げ分に相当する。このため、本実施形態にあっては、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生が行われる期間は図中の期間Ｔ１となっている。つまり、従来技術に比べて期間Ｔ２だけ微粒子捕集フィルタの再生が長く行われることになる。

以上説明したように、本実施形態では、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生要求に伴ってフィルタ再生制御が開始された後、このフィルタ再生制御の実行中にエンジン１の運転領域がフィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合には、エンジン１に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行うようにしている。このため、エンジン１から排出される排気ガス温度を高く維持できて、触媒床温を上昇させ続けることができる。その結果、微粒子捕集フィルタ１９ｄの再生を継続して行うことが可能になり、微粒子捕集フィルタ１９ｄに捕集されている微粒子の燃焼除去を効果的に行うことができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、前記実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、図５で示した期間Ｔ２で行われる要求出力嵩上げ制御では、エンジン１に対する要求出力を、フィルタ再生制御の実行可能領域の下限値Ｐａとしていた。本発明はこれに限らず、この下限値Ｐａを超える要求出力によって要求出力嵩上げ制御を行うようにしてもよい。

また、前記実施形態では、三元触媒１９ｂ，１９ｃの温度過上昇の判定に用いるパラメータとして、所定クランク角度だけ回転するのに要した時間を採用していた。本発明はこれに限らず、三元触媒１９ｂ，１９ｃの温度を直接的に検出可能な温度センサを備えさせ、この温度センサによって検出される触媒温度を温度過上昇の判定に用いるパラメータとしてもよい。

本発明は、微粒子捕集フィルタの再生要求に伴って空燃比を変動させるフィルタ再生制御に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
１０ａ インジェクタ
１９ 排気通路
１９ｂ，１９ｃ 三元触媒
１９ｄ 微粒子捕集フィルタ
８１ スロットルバルブ
１００ ＥＣＵ
１１２ 差圧センサ

Claims (1)

1. 排気系に触媒および微粒子捕集フィルタを備え、前記微粒子捕集フィルタの再生要求に伴って、該微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子を燃焼除去するために空燃比を変動させるフィルタ再生制御が実行可能な内燃機関に適用される制御装置において、
   前記フィルタ再生制御の実行中に前記内燃機関の運転領域が前記フィルタ再生制御の実行可能領域から外れる状況となった場合、前記内燃機関に対する要求出力を嵩上げする要求出力嵩上げ制御を行う要求出力嵩上げ部を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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