内燃機関の排気浄化システム
【課題】排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することを目的とする。
【解決手段】本発明では、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりのＰＭの付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出する。そして、各単位ＰＭ付着量に基づいて排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出する。このときに、内燃機関の温度が低いほど、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒをその下流部分における単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒよりも多く算出する。
【解決手段】本発明では、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりのＰＭの付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出する。そして、各単位ＰＭ付着量に基づいて排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出する。このときに、内燃機関の温度が低いほど、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒをその下流部分における単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒよりも多く算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に、酸化触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等の排気浄化触媒や、排気中の粒子状物質（Particulate Matter:以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレート
フィルタを排気浄化装置として設ける技術が知られている。また、排気浄化装置として電気加熱式触媒を採用する技術も知られている。
【０００３】
特許文献１には、フィルタの前後差圧に基づいてフィルタにおけるＰＭ堆積量を推定する技術が開示されている。また、特許文献１には、フィルタへ流入する排気のＮＯｘの作用によって、フィルタに堆積したＰＭが燃焼した量に相当する燃焼相当値を算出し、該燃焼相当値が閾値を超えた場合に、フィルタの前後差圧に基づくＰＭ堆積量の推定精度が劣化したと判定することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、内燃機関の運転状態から、ＰＭの急速燃焼の可能性があると判断した時に、スロットル弁の開度を通常時より開き側とする制御を行うとともに、ＥＧＲ弁の開度を通常時より閉じ側とする制御を行うことで、フィルタに流入する排気の流量を増加させて該フィルタの温度を低下させる技術が開示されている。さらに、特許文献２には、フィルタ温度、またはフィルタの上流側と下流側との温度差に基づいて、フィルタに流入する排気の流量を増加させる制御を行った結果、ＰＭの急速燃焼の可能性がなくなった、或いは急速燃焼が停止したと判断する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９０１２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置には排気中のＰＭが堆積する。該ＰＭは酸化させることで除去することができる。該排気浄化装置に堆積したＰＭを好適に除去するためには、排気浄化装置におけるＰＭ堆積量を推定する必要がある。しかしながら、ＰＭは、排気浄化装置の全体に均一に付着するわけではない。そのため、排気浄化装置におけるＰＭ堆積量が、その上流部分と下流部分とで異なる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりのＰＭの付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出する。そして、各単位ＰＭ付着量に基づいて排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出する。このときに、内燃機関の温度が低いほど、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量をその下流部分における単位ＰＭ付着量
よりも多く算出する。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置に排気中の粒子状物質が付着し堆積する条件が成立した場合に、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりの粒子状物質の付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出し、各単位ＰＭ付着量に基づいて前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するＰＭ堆積量推定手段と、を備え、
前記ＰＭ堆積量推定手段が、内燃機関の温度が低いほど、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、前記排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量をその下流部分における単位ＰＭ付着量よりも多く算出する。
【００１０】
ここで、排気浄化装置に排気中のＰＭが付着し堆積する条件とは、例えば、内燃機関の始動時のように、排気の温度がＰＭの酸化が可能な温度よりも低いことである。このような条件が成立している場合、内燃機関の温度が低いほど、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量が多くなる。また、排気浄化装置の上流部分は下流部分よりもＰＭが付着し易い。そのため、内燃機関の温度が同一であれば、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量はその下流部分における単位ＰＭ付着量よりも多くなる。
【００１１】
そこで、本発明においては、上記を考慮して、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を算出する。そして、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量に基づいて該上流部分におけるＰＭ堆積量を算出し、排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ付着量に基づいて該下流部分におけるＰＭ堆積量を算出する。これにより、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【００１２】
本発明において、ＰＭ堆積量推定手段は、排気浄化装置に堆積したＰＭが酸化される条件が成立した場合、排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて排気浄化装置の上流部分における単位時間当たりのＰＭの酸化量である単位ＰＭ酸化量を算出し、排気浄化装置から流出する排気の温度に基づいて排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量を算出し、各単位ＰＭ酸化量に基づいて排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出してもよい。
【００１３】
ここで、排気浄化装置に堆積した粒子状物質が酸化される条件とは、例えば、所謂フューエルカット制御の実行中のように、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な濃度であることである。このような条件が成立している場合、排気浄化装置に堆積したＰＭが酸化されることで、ＰＭ堆積量が減少する。このとき、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ酸化量は、排気浄化装置に流入する排気の温度に応じて変化し、排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量は、排気浄化装置から流出する排気の温度に応じて変化する。
【００１４】
そこで、上記の場合、排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ酸化量を算出し、排気浄化装置から流出する排気の温度に基づいて排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量を算出する。そして、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ酸化量に基づいて排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量を算出し、排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量に基づいて排気浄化装置の下流部分におけるＰＭ堆積量を算出する。これにより、酸化されるＰＭの量を考慮して、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【００１５】
本発明において、排気浄化装置は、発熱体、ケース、絶縁支持部材、及び内管と、を有する電気加熱式触媒であってもよい。発熱体は、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する。ケースは、発熱体を収容する。絶縁支持部材は、発熱体とケースとの間に設けられ、発熱体を支持すると共に電気を絶縁する。内管は、発熱体とケースとの間に位置するように絶縁支持部材に挟み込まれた電気絶縁性を有する管状の部材であって、上流部分と下流部分とに分割されており、且つ、その上流部分の上流側の端部が絶縁支持部材の上流側の端面から排気中に突出しており、その下流部分の下流側の端部が絶縁支持部材の下流側の端面から排気中に突出している。
【００１６】
この場合、排気浄化装置の上流部分とは、内管の上流部分の上流側の端部であって排気中に突出している上流側突出部のことであってもよい。また、排気浄化装置の下流部分とは、内管の下流部分の下流側の端部であって排気中に突出している下流側突出部のことであってもよい。そして、ＰＭ堆積量推定手段は、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部と下流側突出部とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するものであってもよい。
【００１７】
電気加熱式触媒の内管は上流部分と下流部分とに分割されている。また、内管の各突出部は電気加熱式触媒の上流側又は下流側の排気中に突出している。そのため、該内管の上流側突出部と下流側突出部との温度差及び周囲雰囲気の酸素濃度差は、触媒担体自体或いはパティキュレートフィルタ自体の上流部分と下流部分との温度差及び周囲雰囲気の酸素濃度差よりも大きくなり易い。そのため、該内管の上流側突出部と下流側突出部とではＰＭ堆積量の差が大きくなり易い。しかしながら、このような場合であっても、本発明によれば、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量と下流側突出部とにおけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【００１８】
排気浄化装置が上記のような電気加熱式触媒である場合、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、フューエルカット制御実行手段、スロットル弁、及びＰＭ酸化促進手段をさらに備えてもよい。フューエルカット制御実行手段は、内燃機関の運転状態が減速運転となった時にフューエルカット制御を実行する。スロットル弁は、内燃機関の吸入空気量を制御する。ＰＭ酸化促進手段は、フューエルカット制御実行手段によってフューエルカット制御が実行されている時に、電気加熱式触媒の内管の各突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させる。
【００１９】
この場合、ＰＭ酸化促進手段は、フューエルカット制御が実行されている時に、ＰＭ堆積量推定手段によって算出される電気加熱式触媒の内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が第１所定堆積量以上であり且つ電気加熱式触媒に流入する排気の温度が所定温度以上である場合は、フューエルカット制御の実行開始時から所定期間が経過するまではスロットル弁の開度を第１所定開度に制御し、該所定期間の経過後はスロットル弁の開度を第１所定開度よりも小さい第２所定開度に制御することで、該フューエルカット制御の実行中における電気加熱式触媒の内管の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させてもよい。
【００２０】
また、ＰＭ酸化促進手段は、フューエルカット制御が実行されている時に、ＰＭ堆積量推定手段によって算出される電気加熱式触媒の内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が第１所定堆積量より少ないとき又は電気加熱式触媒に流入する排気の温度が所定温度より低いときであって、ＰＭ堆積量推定手段によって算出される電気加熱式触媒の内管の下流側突出部におけるＰＭ堆積量が第２所定堆積量以上であり且つ電気加熱式触媒から流出する排気の温度が所定温度以上である場合において、電気加熱式触媒から流出する排気の空燃比が所定空燃比より低いときはスロットル弁の開度を第１所定開度に制御し、該排気の空燃比が該所定空燃比以上のときはスロットル弁の開度を第２所定開度に制御することで
、該フューエルカット制御の実行中における電気加熱式触媒の内管の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させてもよい。
【００２１】
フューエルカット制御の実行中は電気加熱式触媒の周囲の酸素濃度が高くなる。そのため、ＰＭの酸化が促進され易い。そして、フューエルカット制御の実行中においてスロットル弁の開度を上記のように制御することで、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部或いは下流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させることができる。
【００２２】
尚、上記における第１所定堆積量、第２所定堆積量、所定温度、第１所定開度、第２所定開度、及び所定空燃比は、実験等に基づいて予め定められた値である。ここで、フューエルカット制御の実行中は、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部は、該内管の下流側突出部に比べて温度が低下し易い。そこで、該内管の上流側突出部におけるＰＭの酸化をより促進させるために、第１所定堆積量を第２所定堆積量よりも小さい値に設定してもよい。また、所定温度はＰＭの酸化が可能な温度である。また、所定空燃比は、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な酸素濃度となる空燃比である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。
【図３】実施例に係る、内燃機関の始動時において上流側ＰＭ堆積量と下流側ＰＭ堆積量とを算出する際のフローを示すフローチャートである。
【図４】内燃機関の冷却水の温度ｔｈｗｓｔと、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒとの関係を示すグラフである。
【図５】実施例に係る、フューエルカット制御の実行中において上流側ＰＭ堆積量と下流側ＰＭ堆積量とを算出する際のフローを示すフローチャートである。
【図６】実施例に係るＰＭ酸化促進制御のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】
＜実施例＞
［内燃機関の吸排気系の概略構成］
ここでは、本発明を車両駆動用のガソリンエンジンの排気浄化システムに適用した場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明に係る内燃機関はガソリンエンジンに限られるものではなく、例えば、ディーゼルエンジンであってもよい。また、本発明に係る内燃機関は、電動モータと組み合わされたハイブリットシステムにおけるエンジンであってもよい。
【００２７】
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。
【００２８】
吸気通路２にはエアフローメータ４及びスロットル弁５が設けられている。エアフローメータ４は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁５は、吸気通路２の流路断
面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を制御する。
【００２９】
排気通路３には、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）６が設けられている。ＥＨＣ６の構成については後述する。ＥＨＣ６より上流側の排気通路３には、ＥＨＣ６に流入する排気（以下、流入排気と称する場合もある）の温度を検出する上流側排気温度センサ１３が設けられている。ＥＨＣ６より下流側には、ＥＨＣ６から流出する排気（以下、流出排気と称する場合もある）の温度を検出する下流側排気温度センサ１４及び該流出排気の空燃比を検出する空燃比センサ１５が設けられている。
【００３０】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４、上流側排気温度センサ１３、下流側排気温度センサ１４、及び空燃比センサ１５が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０には、水温センサ１６、クランク角センサ１１及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。
【００３１】
水温センサ１６は、内燃機関１の冷却水の温度を検出する。本実施例では、該水温センサ１６によって検出される冷却水の温度を内燃機関１の温度として採用する。ただし、内燃機関１の潤滑油の温度等を内燃機関１の温度として採用してもよい。クランク角センサ１１は、内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１２は、内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度を検出する。
【００３２】
そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ１１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
【００３３】
また、ＥＣＵ１０には、スロットル弁５及び内燃機関１の燃料噴射弁が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これらの装置が制御される。例えば、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態が減速運転となると、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する、所謂フューエルカット制御を実行する。
【００３４】
［ＥＨＣの概略構成］
図２は、ＥＨＣ６の概略構成を示す図である。図２は、ＥＨＣ６をその中心軸に沿って切断した断面図である。
【００３５】
本実施例に係るＥＨＣ６は、触媒担体６３、ケース６４、マット６５、内管６６、及び電極６７を備えている。触媒担体６３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気通路３の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。触媒担体６３には排気浄化触媒６１が担持されている。排気浄化触媒６１としては、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、及び選択還元型ＮＯｘ触媒等を例示することができる。
【００３６】
触媒担体６３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体６３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体６３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。尚、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体６３の断面形状は楕円形等であっても良い。中心軸Ａは、排気通路３、触媒担体６３、内管６６、及びケース６４で共通の中心軸である。
【００３７】
触媒担体６３はケース６４に収容されている。ケース６４内には電極室６９が形成されている。触媒担体６３には、該電極室６９を通して左右方向から一対の電極６７が接続されている。電極６７にはバッテリ（図示せず）から電気が供給される。電極６７に電気が
供給されると、触媒担体６３に通電される。通電によって触媒担体６３が発熱すると、触媒担体６３に担持された排気浄化触媒６１が加熱され、その活性化が促進される。
【００３８】
ケース６４は、金属によって形成されている。ケース６４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース６４は、中心軸Ａと平行な曲面を含んで構成される収容部６４ａと、該収容部６４ａよりも上流側及び下流側で該収容部６４ａと排気通路３とを接続するテーパ部６４ｂ，６４ｃと、を有している。収容部６４ａの通路断面積は排気通路３の通路断面積よりも大きくなっており、その内側に、触媒担体６３、マット６５、及び内管６６が収容されている。テーパ部６４ｂ，６４ｃは、収容部６４ａから離れるに従って通路断面積が縮小するテーパ形状をしている。
【００３９】
ケース６４の収容部６４ａの内壁面と触媒担体６３の外周面との間にはマット６５が挟み込まれている。つまり、ケース６４内において、触媒担体６３がマット６５によって支持されている。また、マット６５には内管６６が挟み込まれている。内管６６は、中心軸Ａを中心とした管状の部材である。マット６５が、内管６６を挟み込むことで、該内管６６によってケース６４側と触媒担体６３側とに分割されている。
【００４０】
マット６５は、電気絶縁材によって形成されている。マット６５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット６５は、触媒担体６３の外周面及び内管６６の外周面に巻きつけられている。また、マット６５は、上流部分６５ａと下流部分６５ｂとに分割されており、該上流部分６５ａと下流部分６５ｂとの間には空間が形成されている。マット６５が、触媒担体６３とケース６４との間に挟み込まれていることで、触媒担体６３に通電したときに、ケース６４へ電気が流れることが抑制される。
【００４１】
内管６６は、その本体がステンレス鋼材によって形成されており、さらに本体の表面全体がセラミック又はガラス等によって形成された電気絶縁層で覆われている。尚、内管６６の本体をアルミナ等の電気絶縁材によって形成してもよい。
【００４２】
また、図１に示すように、内管６６は、上流部分と下流部分とに分割されている。そして、内管６６の上流部分はマット６５の上流部分６５ａに挟み込まれており、内管６６の下流部分はマット６５の下流部分６５ｂに挟み込まれている。また、内管６６の上流部分の上流側端部はマット６５の上流部分６５ａの上流側端面から排気中に突出しており、内管６６の下流部分の下流側端部はマット６５の下流部分６５ｂの下流側端面から排気中に突出している。以下、内管６６の上流部分におけるマット６５の上流部分６５ａの上流側端面から突出している部分６６ａを上流側突出部６６ａと称し、内管６６の下流部分におけるマット６５の下流部分６５ｂの下流側端面から突出している部分６６ｂを下流側突出部６６ｂと称する。
【００４３】
ケース６４には、電極６７を通すために、貫通孔６４ｄが開けられている。そして、ケース６４内における、マット６５の上流部分６５ａと下流部分６５ｂとの間の空間によって、電極室６９が形成されている。つまり、本実施例においては、マット６５の上流部分６５ａと下流部分６５ｂとの間における触媒担体６３の外周面全周にわたって電極室６９が形成される。ケース６４に開けられている貫通孔６４ｄには、電極６７を支持する電極支持部材８が設けられている。この電極支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース６４と電極６７との間に隙間なく設けられている。
【００４４】
ＥＨＣ６において、上記のように、内管６６が上流側突出部６６ａ及び下流側突出部６６ｂを有する構成とすることで、ケース６４の内壁面を流れてマット６５に到達した凝縮水が、該マット６５の上流部分６５ａの上流側端面又は下流部分６５ｂの下流側端面を伝
って触媒担体６３にまで至ることが抑制される。従って、マット６５の端面において、触媒担体６３とケース６４との間が凝縮水によって短絡することが抑制される。
【００４５】
［ＰＭ堆積量の推定］
しかしながら、内管６６を上記のような構成とすると、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂに排気中のＰＭが付着する。その結果、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂにＰＭが堆積すると、触媒担体６３とケース６４との間が該ＰＭによって短絡する虞がある。
【００４６】
このようなＰＭによる触媒担体６３とケース６４との間の短絡を抑制するためには、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂに堆積したＰＭを除去する必要がある。そして、該ＰＭの除去を好適に行うためには、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂにおけるＰＭ堆積量を推定する必要がある。ただし、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとに均一にＰＭが付着するわけではない。そのため、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量が異なる場合がある。そこで、本実施例においては、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量を別々に推定する。
【００４７】
ここで、内燃機関１の始動時は、機関温度が低いため、内燃機関１からＰＭが排出され易い。また、排気温度も低いためＰＭが酸化され難い。そのため、内管６６の各突出部６６ａ，６６ｂに付着したＰＭが堆積することとなる。図３は、このような内燃機関１の始動時において、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量を算出する際のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００４８】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の始動時であるか否かが判別される。ここでは、内燃機関１が始動されてから所定時間が経過するまでの期間を、内燃機関１の始動時とする。また、内燃機関１が始動されてから冷却水の温度が所定温度に達するまでの期間を、内燃機関１の始動時としてもよい。
【００４９】
ステップＳ１０１において内燃機関１の始動時ではないと判断された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ１０１において内燃機関１の始動時であると判定された場合、次にステップＳ１０２において、内燃機関１の運転状態、即ち内燃機関１の機関負荷Ｑｅと機関回転速度Ｎｅが算出される。次に、ステップＳ１０３において、水温センサ１６によって検出される内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔが読み込まれる。
【００５０】
次に、ステップＳ１０４において、内燃機関１の運転状態及び冷却水の温度ｔｈｗｓｔに基づいて、内管６６の上流側突出部６６ａにおける単位時間当たりのＰＭ付着量（以下、上流側単位ＰＭ付着量と称する）ｃｉｎｆｒと内管６６の下流側突出部６６ｂにおける単位時間当たりのＰＭ付着量（以下、下流側単位ＰＭ付着量と称する）ｃｉｎｒｒとがそれぞれ算出される。
【００５１】
ここで、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔと、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒとの関係について、図４に示すグラフに基づいて説明する。図４において、横軸は内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔを表しており、縦軸は単位ＰＭ付着量ｃｉｎを表している。また、図４において、実線は上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒを示しており、破線は下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒを示している。
【００５２】
内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔの温度が低いほど、即ち内燃機関１の温度が低いほど、内燃機関１の運転状態を同一とした場合に排気に含まれるＰＭの量は多くなる。その結果、図４に示すように、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔの温度が低いほど、各
単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ，ｃｉｎｒｒはいずれも多くなる。
【００５３】
また、ＥＨＣ６の触媒担体６３に流入した排気中のＰＭの一部は、該触媒担体６３にトラップされる。そのため、ＥＨＣ６から流出する排気中のＰＭ量は、ＥＨＣ６に流入する排気中のＰＭ量に比べて少ない。従って、図４に示すように、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔを同一とした場合、下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒは上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒよりも少なくなる。
【００５４】
図４に示すような、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔと、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒとの関係は、実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ１０４においては、該マップ又は関数を用いて、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒがそれぞれ算出される。
【００５５】
次に、ステップＳ１０５において、内管６６の上流側突出部６６ａにおけるＰＭ堆積量（以下、上流側ＰＭ堆積量と称する）ＴＣｉｎｆｒが、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒに基づいて算出される。また、内管６６の下流側突出部６６ｂにおけるＰＭ堆積量（以下、下流側ＰＭ堆積量と称する）ＴＣｉｎｒｒが、下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒに基づいて算出される。具体的には、内燃機関１が始動された時点から、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒが積算されることで上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが算出され、下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒを積算されることで下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが算出される。
【００５６】
上記フローによれば、内燃機関１の始動時における上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒと下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒとのそれぞれを高精度で推定することができる。尚、本フローにおける上流側ＰＭ堆積量及び下流側ＰＭ堆積量の推定方法は、内燃機関１の始動時に以外にも、内燃機関１の温度が低下することで排気の温度も低下し、内管６６の各突出部６６ａ，６６ｂに付着したＰＭが堆積することとなる条件が成立した場合に適用することができる。
【００５７】
また、ＥＣＵ１０によってフューエルカット制御が実行されている時は、ＥＨＣ６に供給される排気の酸素濃度が高くなるため、該排気の温度が十分に高ければ、内管６６の各突出部６６，６６ｂに堆積したＰＭが酸化される。図５は、このようなフューエルカット制御の実行中において、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量を算出する際のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００５８】
本フローでは、先ずステップＳ２０１において、フューエルカット制御の実行中であるか否かが判別される。ステップＳ１０１においてフューエルカット制御の実行中ではないと判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ２０１においてフューエルカット制御の実行中であると判定された場合、次にステップＳ２０２において、上流側排気温度センサ１３によって検出される流入排気の温度ｔｃａｔｉｎ及び下流側排気温度センサ１４によって検出される流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが読み込まれる。流入排気の温度ｔｃａｔｉｎは、即ち内管６６の上流側突出部６６ａの周囲雰囲気の温度であり、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔは、即ち内管６６の下流側突出部６６ｂの周囲雰囲気の温度である。
【００５９】
次に、ステップＳ２０３において、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。ここで、所定温度ｔｃａｔ０とは、ＰＭの酸化が可能な温度であって、実験等に基づいて予め定められた温度である。ステップＳ２０３において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であると判定された場合、次にス
テップＳ２０４において、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎに基づいて、内管６６の上流側突出部６６ａにおける単位時間当たりのＰＭの酸化量（以下、上流側単位ＰＭ酸化量と称する）ｃｏｕｔｆｒが算出される。ここでは、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが高いほど、上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒは多く算出される。流入排気の温度ｔｃａｔｉｎと上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒとの関係は、実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ２０４においては、該マップ又は関数を用いて、上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒが算出される。
【００６０】
一方、ステップＳ２０３において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０より低いと判定された場合、次にステップＳ２０７において、流出排気の空燃比（即ち内管６６の下流側突出部６６ｂの周囲雰囲気の空燃比である）Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上である否かが判別される。ここで、所定空燃比Ｒａｆ０とは、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な濃度となる空燃比であって、実験等に基づいて予め定められた空燃比である。
【００６１】
ステップＳ２０７において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上であると判定された場合、次に、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。ここで、フューエルカット制御が実行されると、内燃機関１から排出される排気の温度が低下する。その結果、流入排気の温度が低下する。しかし、流入排気の温度が低下しても、触媒担体６３に担持された排気浄化触媒６１における酸化反応によって生じる熱によって、ＥＨＣ６を通過する排気が加熱される。そのため、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０より低い場合であっても、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上の場合がある。
【００６２】
そして、ステップＳ２０８において流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上と判定された場合、次にステップＳ２０９において、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔに基づいて、内管６６の下流側突出部６６ｂにおける単位時間当たりのＰＭの酸化量（以下、下流側単位ＰＭ酸化量と称する）ｃｏｕｔｒｒが算出される。ここでは、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが高いほど、下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒは多く算出される。流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔと下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒとの関係は、実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ２０９においては、該マップ又は関数を用いて、下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒが算出される。
【００６３】
ステップＳ２０４において上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒが算出されると、次に、ステップＳ２０５において上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒに基づいて算出される。具体的には、フューエルカット制御の実行開始時の上流側ＰＭ堆積量から、該フューエルカット制御の実行開始時からの上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒの積算値を減算することで、現時点の上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが算出される。
【００６４】
次に、ステップＳ２０６において、流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０より低いか否かが判別される。ステップＳ２０６において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０より低いと判定された場合、現状では内管６６の下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭは酸化されないと判断できる。この場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、ステップＳ２０６において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆより低くない、即ち所定空燃比Ｒａｆ０以上であると判定された場合、次にステップＳ２０８の処理が実行される。
【００６５】
また、ステップＳ２０９において下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒが算出されると、
次に、ステップＳ２１０において下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒに基づいて算出される。具体的には、フューエルカット制御の実行開始時の下流側ＰＭ堆積量から、該フューエルカット制御の実行開始時からの下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒの積算値を減算することで、現時点の下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが算出される。
【００６６】
上記フローによれば、フューエルカット制御の実行中における上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒと下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒとのそれぞれを高精度で推定することができる。尚、本フローにおける上流側ＰＭ堆積量及び下流側ＰＭ堆積量の推定方法は、フューエルカット制御の実行時に以外にも、排気の酸素濃度が上昇することで、内管６６の各突出部６６ａ，６６ｂに堆積したＰＭが酸化されることとなる条件が成立した場合に適用することができる。
【００６７】
また、上記のような内燃機関の始動時或いはフューエルカット制御の実行中における上流側ＰＭ堆積量及び下流側ＰＭ堆積量の推定方法は、ＥＨＣの内管の上流側突出部及び下流側突出部におけるＰＭ堆積量の推定以外にも適用することができる。つまり、通常の排気浄化触媒やパティキュレートフィルタ等の排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量は、内燃機関の始動時或いはフューエルカット制御の実行中において、排気の温度或いは空燃比に対して、ＥＨＣの内管の上流側突出部及び下流側突出部におけるＰＭ堆積量と同様に推移する。従って、通常の排気浄化触媒やパティキュレートフィルタ等の排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量を別々に推定する場合にも上記のような推定方法を適用することができる。
【００６８】
［ＰＭ酸化促進制御］
本実施例では、上記のような方法によって推定されたＥＨＣ６の内管６６の各突出部６６ａ、６６ｂにおけるＰＭ堆積量がある程度の量に達した場合、ＰＭの酸化を促進させるためのＰＭ酸化促進制御を実行する。本実施例に係るＰＭ酸化促進制御は、フューエルカット制御の実行中においてスロットル弁５の開度を調整することで実現される。上述したように、フューエルカット制御が実行されている時は、ＥＨＣ６に供給される排気の酸素濃度が高くなるため、ＰＭが酸化され易い。この時に、スロットル弁５の開度を調整することによって排気の流量を制御することで、上流側突出部６６ａに堆積したＰＭ又は下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭそれぞれの酸化を促進させることができる。
【００６９】
以下、本実施例に係るＰＭ酸化促進制御のフローについて図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００７０】
本フローでは、先ずステップＳ３０１において、フューエルカット制御の実行中であるか否かが判別される。ステップＳ３０１においてフューエルカット制御の実行中ではないと判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ３０１においてフューエルカット制御の実行中であると判定された場合、次にステップＳ３０２において、上流側排気温度センサ１３によって検出される流入排気の温度ｔｃａｔｉｎ及び下流側排気温度センサ１４によって検出される流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが読み込まれる。
【００７１】
次に、ステップＳ３０３において、上記のような方法によって推定された上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒ及び下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが読み込まれる。次に、ステップＳ３０４において、上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが第１所定堆積量ＴＣｉｎ１以上であるか否かが判別される。ここで、第１所定堆積量ＴＣｉｎ１は、内管６６の上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化の促進を実行する閾値であって、実験等に基づいて予め定められた値である。
【００７２】
ステップＳ３０４において上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが第１所定堆積量ＴＣｉｎ１以上であると判定された場合、次にステップＳ３０５において、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。上述したように、所定温度ｔｃａｔ０は、ＰＭの酸化が可能な温度であって、実験等に基づいて予め定められた温度である。
【００７３】
ステップＳ３０５において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であると判定された場合、次にステップＳ３０６において、フューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過したか否かが判別される。ステップＳ３０６においてフューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過していないと判定された場合、次にステップＳ３１１において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１に制御される。一方、ステップＳ３０６においてフューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過したと判定された場合、次にステップＳ３０７において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度よりも小さい第２所定開度Ｄｔｈ２に制御される。
【００７４】
ここで、第１所定開度Ｄｔｈ１は、フューエルカット制御の実行が開始された時点のスロットル弁５の開度であってもよい。また、第１所定開度Ｄｔｈ１及び第２所定開度Ｄｔｈ２が、フューエルカット制御の実行時のスロットル弁５の開度として、それぞれ実験等に基づいて予め定められていてもよい。
【００７５】
スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第１所定開度Ｄｔｈ１に制御した場合、スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第２所定開度Ｄｔｈ２に制御した場合に比べて、排気の流量が多くなる。その結果、ＥＨＣ６に供給される酸素量が多くなるため、ＰＭの酸化が促進されることとなる。しかしながら、フューエルカット制御の実行中は排気の温度が低い。そのため、排気による持ち去り熱量が多くなるため、ＥＨＣ６の温度、特にその上流部分の温度が低下し易い。その結果、内管６６の上流側突出部６６ａの温度が過剰に低下すると、該上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化が促進され難くなる。
【００７６】
そこで、本フローでは、フューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過すると、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１から第２所定開度Ｄｔｈ２に低減される。スロットル弁５の開度が低減されると、排気の流量が減少する。さらに、内燃機関１から排出される排気の温度（即ち、流入排気の温度）の温度の低下速度を抑制できる。従って、内管６６の上流側突出部６６ａの温度の過剰な低下を抑制することができる。その結果、該上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化をさらに促進することができる。
【００７７】
尚、所定時間Δｔ０は、実験等に基づいて予め定められた時間である。該所定時間Δｔ０を、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１である状態がそれ以上継続すると、内管６６の上流側突出部６６ａの温度が過剰に低下する可能性があると判断できる閾値としてもよい。
【００７８】
一方、ステップＳ３０４において上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが第１所定堆積量ＴＣｉｎ１より少ないと判定された場合、又は、ステップＳ３０５において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０より低いと判定された場合、次にステップＳ３０８の処理が実行される。ステップＳ３０８においては、下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが第２所定堆積量ＴＣｉｎ２以上であるか否かが判別される。ここで、第２所定堆積量ＴＣｉｎ２は、内管６６の下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化の促進を実行する閾値であって、実験等に基づいて予め定められた値である。
【００７９】
第１所定堆積量ＴＣｉｎ１と第２所定堆積量ＴＣｉｎ２とは同一の値であってもよい。しかしながら、上述したように、フューエルカット制御の実行中はＥＨＣ６の上流部分はその下流部分に比べて温度が低下し易い。そのため、内管６６の上流側突出部６６ａに堆積したＰＭは、その下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭに比べて酸化が促進され難い。そこで、第１所定堆積量ＴＣｉｎ１を第２所定堆積量ＴＣｉｎ２よりも小さい値に設定してもよい。これによれば、上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化をより促進させることができる。
【００８０】
ステップＳ３０８において下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが第２所定堆積量ＴＣｉｎ２以上であると判定された場合、次にステップＳ３０９において、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。ステップＳ３０８において下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが第２所定堆積量ＴＣｉｎ２より少ないと判定された場合、又は、ステップＳ３０９において流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０より低いと判定された場合、次にステップＳ３１１において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１に制御される。
【００８１】
ステップＳ３０９において流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上であると判定された場合、次に、ステップＳ３１０において、流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上である否かが判別される。上述したように、所定空燃比Ｒａｆ０は、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な濃度となる空燃比であって、実験等に基づいて予め定められた空燃比である。
【００８２】
ステップＳ３０９において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０より低いと判定された場合、次にステップＳ３１１において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１に制御される。この場合、スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第２所定開度Ｄｔｈ２に制御した場合に比べて、ＥＨＣ６を通過する排気の流量が多くなる。そのため、内管６６の下流側突出部６６ｂにより多くの酸素を供給することができる。その結果、流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが低い状態であっても、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を促進することができる。
【００８３】
一方、ステップＳ３０９において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上であると判定された場合、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭを酸化するための酸素は十分に供給されていると判断できる。そのため、この場合は、次にステップＳ３０７において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第２所定開度Ｄｔｈ２に制御される。この場合、スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第１所定開度Ｄｔｈ１に制御した場合に比べて、ＥＨＣ６を通過する排気の流量が少なくなる。そのため、排気による持ち去り熱量が減少するため、下流側突出部６６ｂの温度の低下を抑制することができる。その結果、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を促進することができる。
【００８４】
本フローによれば、上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化を優先させる条件が成立したときには該上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化を優先して促進させることができ、また、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を優先させる条件が成立したときには該下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を優先して促進させることができる。
【００８５】
また、各突出部６６ａ，６６ｂに堆積したＰＭを酸化させる場合に、その周囲雰囲気の温度や酸素濃度が好適に制御されることとなるため、該ＰＭの酸化をより促進させることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・エアフローメータ
５・・・スロットル弁
６・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
６１・・排気浄化触媒
６３・・触媒担体
６４・・ケース
６５・・マット
６６・・内管
６６ａ・・上流側突出部
６６ｂ・・下流側突出部
１０・・ＥＣＵ
１１・・クランク角センサ
１２・・アクセル開度センサ
１３・・上流側排気温度センサ
１４・・下流側排気温度センサ
１５・・空燃比センサ
１６・・水温センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に、酸化触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等の排気浄化触媒や、排気中の粒子状物質（Particulate Matter:以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレート
フィルタを排気浄化装置として設ける技術が知られている。また、排気浄化装置として電気加熱式触媒を採用する技術も知られている。
【０００３】
特許文献１には、フィルタの前後差圧に基づいてフィルタにおけるＰＭ堆積量を推定する技術が開示されている。また、特許文献１には、フィルタへ流入する排気のＮＯｘの作用によって、フィルタに堆積したＰＭが燃焼した量に相当する燃焼相当値を算出し、該燃焼相当値が閾値を超えた場合に、フィルタの前後差圧に基づくＰＭ堆積量の推定精度が劣化したと判定することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、内燃機関の運転状態から、ＰＭの急速燃焼の可能性があると判断した時に、スロットル弁の開度を通常時より開き側とする制御を行うとともに、ＥＧＲ弁の開度を通常時より閉じ側とする制御を行うことで、フィルタに流入する排気の流量を増加させて該フィルタの温度を低下させる技術が開示されている。さらに、特許文献２には、フィルタ温度、またはフィルタの上流側と下流側との温度差に基づいて、フィルタに流入する排気の流量を増加させる制御を行った結果、ＰＭの急速燃焼の可能性がなくなった、或いは急速燃焼が停止したと判断する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９０１２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置には排気中のＰＭが堆積する。該ＰＭは酸化させることで除去することができる。該排気浄化装置に堆積したＰＭを好適に除去するためには、排気浄化装置におけるＰＭ堆積量を推定する必要がある。しかしながら、ＰＭは、排気浄化装置の全体に均一に付着するわけではない。そのため、排気浄化装置におけるＰＭ堆積量が、その上流部分と下流部分とで異なる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりのＰＭの付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出する。そして、各単位ＰＭ付着量に基づいて排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出する。このときに、内燃機関の温度が低いほど、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量をその下流部分における単位ＰＭ付着量
よりも多く算出する。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置に排気中の粒子状物質が付着し堆積する条件が成立した場合に、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりの粒子状物質の付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出し、各単位ＰＭ付着量に基づいて前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するＰＭ堆積量推定手段と、を備え、
前記ＰＭ堆積量推定手段が、内燃機関の温度が低いほど、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、前記排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量をその下流部分における単位ＰＭ付着量よりも多く算出する。
【００１０】
ここで、排気浄化装置に排気中のＰＭが付着し堆積する条件とは、例えば、内燃機関の始動時のように、排気の温度がＰＭの酸化が可能な温度よりも低いことである。このような条件が成立している場合、内燃機関の温度が低いほど、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量が多くなる。また、排気浄化装置の上流部分は下流部分よりもＰＭが付着し易い。そのため、内燃機関の温度が同一であれば、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量はその下流部分における単位ＰＭ付着量よりも多くなる。
【００１１】
そこで、本発明においては、上記を考慮して、排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を算出する。そして、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量に基づいて該上流部分におけるＰＭ堆積量を算出し、排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ付着量に基づいて該下流部分におけるＰＭ堆積量を算出する。これにより、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【００１２】
本発明において、ＰＭ堆積量推定手段は、排気浄化装置に堆積したＰＭが酸化される条件が成立した場合、排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて排気浄化装置の上流部分における単位時間当たりのＰＭの酸化量である単位ＰＭ酸化量を算出し、排気浄化装置から流出する排気の温度に基づいて排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量を算出し、各単位ＰＭ酸化量に基づいて排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出してもよい。
【００１３】
ここで、排気浄化装置に堆積した粒子状物質が酸化される条件とは、例えば、所謂フューエルカット制御の実行中のように、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な濃度であることである。このような条件が成立している場合、排気浄化装置に堆積したＰＭが酸化されることで、ＰＭ堆積量が減少する。このとき、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ酸化量は、排気浄化装置に流入する排気の温度に応じて変化し、排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量は、排気浄化装置から流出する排気の温度に応じて変化する。
【００１４】
そこで、上記の場合、排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ酸化量を算出し、排気浄化装置から流出する排気の温度に基づいて排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量を算出する。そして、排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ酸化量に基づいて排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量を算出し、排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量に基づいて排気浄化装置の下流部分におけるＰＭ堆積量を算出する。これにより、酸化されるＰＭの量を考慮して、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【００１５】
本発明において、排気浄化装置は、発熱体、ケース、絶縁支持部材、及び内管と、を有する電気加熱式触媒であってもよい。発熱体は、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する。ケースは、発熱体を収容する。絶縁支持部材は、発熱体とケースとの間に設けられ、発熱体を支持すると共に電気を絶縁する。内管は、発熱体とケースとの間に位置するように絶縁支持部材に挟み込まれた電気絶縁性を有する管状の部材であって、上流部分と下流部分とに分割されており、且つ、その上流部分の上流側の端部が絶縁支持部材の上流側の端面から排気中に突出しており、その下流部分の下流側の端部が絶縁支持部材の下流側の端面から排気中に突出している。
【００１６】
この場合、排気浄化装置の上流部分とは、内管の上流部分の上流側の端部であって排気中に突出している上流側突出部のことであってもよい。また、排気浄化装置の下流部分とは、内管の下流部分の下流側の端部であって排気中に突出している下流側突出部のことであってもよい。そして、ＰＭ堆積量推定手段は、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部と下流側突出部とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するものであってもよい。
【００１７】
電気加熱式触媒の内管は上流部分と下流部分とに分割されている。また、内管の各突出部は電気加熱式触媒の上流側又は下流側の排気中に突出している。そのため、該内管の上流側突出部と下流側突出部との温度差及び周囲雰囲気の酸素濃度差は、触媒担体自体或いはパティキュレートフィルタ自体の上流部分と下流部分との温度差及び周囲雰囲気の酸素濃度差よりも大きくなり易い。そのため、該内管の上流側突出部と下流側突出部とではＰＭ堆積量の差が大きくなり易い。しかしながら、このような場合であっても、本発明によれば、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量と下流側突出部とにおけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【００１８】
排気浄化装置が上記のような電気加熱式触媒である場合、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、フューエルカット制御実行手段、スロットル弁、及びＰＭ酸化促進手段をさらに備えてもよい。フューエルカット制御実行手段は、内燃機関の運転状態が減速運転となった時にフューエルカット制御を実行する。スロットル弁は、内燃機関の吸入空気量を制御する。ＰＭ酸化促進手段は、フューエルカット制御実行手段によってフューエルカット制御が実行されている時に、電気加熱式触媒の内管の各突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させる。
【００１９】
この場合、ＰＭ酸化促進手段は、フューエルカット制御が実行されている時に、ＰＭ堆積量推定手段によって算出される電気加熱式触媒の内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が第１所定堆積量以上であり且つ電気加熱式触媒に流入する排気の温度が所定温度以上である場合は、フューエルカット制御の実行開始時から所定期間が経過するまではスロットル弁の開度を第１所定開度に制御し、該所定期間の経過後はスロットル弁の開度を第１所定開度よりも小さい第２所定開度に制御することで、該フューエルカット制御の実行中における電気加熱式触媒の内管の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させてもよい。
【００２０】
また、ＰＭ酸化促進手段は、フューエルカット制御が実行されている時に、ＰＭ堆積量推定手段によって算出される電気加熱式触媒の内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が第１所定堆積量より少ないとき又は電気加熱式触媒に流入する排気の温度が所定温度より低いときであって、ＰＭ堆積量推定手段によって算出される電気加熱式触媒の内管の下流側突出部におけるＰＭ堆積量が第２所定堆積量以上であり且つ電気加熱式触媒から流出する排気の温度が所定温度以上である場合において、電気加熱式触媒から流出する排気の空燃比が所定空燃比より低いときはスロットル弁の開度を第１所定開度に制御し、該排気の空燃比が該所定空燃比以上のときはスロットル弁の開度を第２所定開度に制御することで
、該フューエルカット制御の実行中における電気加熱式触媒の内管の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させてもよい。
【００２１】
フューエルカット制御の実行中は電気加熱式触媒の周囲の酸素濃度が高くなる。そのため、ＰＭの酸化が促進され易い。そして、フューエルカット制御の実行中においてスロットル弁の開度を上記のように制御することで、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部或いは下流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させることができる。
【００２２】
尚、上記における第１所定堆積量、第２所定堆積量、所定温度、第１所定開度、第２所定開度、及び所定空燃比は、実験等に基づいて予め定められた値である。ここで、フューエルカット制御の実行中は、電気加熱式触媒の内管の上流側突出部は、該内管の下流側突出部に比べて温度が低下し易い。そこで、該内管の上流側突出部におけるＰＭの酸化をより促進させるために、第１所定堆積量を第２所定堆積量よりも小さい値に設定してもよい。また、所定温度はＰＭの酸化が可能な温度である。また、所定空燃比は、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な酸素濃度となる空燃比である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、排気浄化装置の上流部分におけるＰＭ堆積量と下流部分におけるＰＭ堆積量とのそれぞれをより高い精度で推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。
【図３】実施例に係る、内燃機関の始動時において上流側ＰＭ堆積量と下流側ＰＭ堆積量とを算出する際のフローを示すフローチャートである。
【図４】内燃機関の冷却水の温度ｔｈｗｓｔと、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒとの関係を示すグラフである。
【図５】実施例に係る、フューエルカット制御の実行中において上流側ＰＭ堆積量と下流側ＰＭ堆積量とを算出する際のフローを示すフローチャートである。
【図６】実施例に係るＰＭ酸化促進制御のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】
＜実施例＞
［内燃機関の吸排気系の概略構成］
ここでは、本発明を車両駆動用のガソリンエンジンの排気浄化システムに適用した場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明に係る内燃機関はガソリンエンジンに限られるものではなく、例えば、ディーゼルエンジンであってもよい。また、本発明に係る内燃機関は、電動モータと組み合わされたハイブリットシステムにおけるエンジンであってもよい。
【００２７】
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。
【００２８】
吸気通路２にはエアフローメータ４及びスロットル弁５が設けられている。エアフローメータ４は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁５は、吸気通路２の流路断
面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を制御する。
【００２９】
排気通路３には、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）６が設けられている。ＥＨＣ６の構成については後述する。ＥＨＣ６より上流側の排気通路３には、ＥＨＣ６に流入する排気（以下、流入排気と称する場合もある）の温度を検出する上流側排気温度センサ１３が設けられている。ＥＨＣ６より下流側には、ＥＨＣ６から流出する排気（以下、流出排気と称する場合もある）の温度を検出する下流側排気温度センサ１４及び該流出排気の空燃比を検出する空燃比センサ１５が設けられている。
【００３０】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４、上流側排気温度センサ１３、下流側排気温度センサ１４、及び空燃比センサ１５が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０には、水温センサ１６、クランク角センサ１１及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。
【００３１】
水温センサ１６は、内燃機関１の冷却水の温度を検出する。本実施例では、該水温センサ１６によって検出される冷却水の温度を内燃機関１の温度として採用する。ただし、内燃機関１の潤滑油の温度等を内燃機関１の温度として採用してもよい。クランク角センサ１１は、内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１２は、内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度を検出する。
【００３２】
そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ１１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
【００３３】
また、ＥＣＵ１０には、スロットル弁５及び内燃機関１の燃料噴射弁が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これらの装置が制御される。例えば、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態が減速運転となると、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する、所謂フューエルカット制御を実行する。
【００３４】
［ＥＨＣの概略構成］
図２は、ＥＨＣ６の概略構成を示す図である。図２は、ＥＨＣ６をその中心軸に沿って切断した断面図である。
【００３５】
本実施例に係るＥＨＣ６は、触媒担体６３、ケース６４、マット６５、内管６６、及び電極６７を備えている。触媒担体６３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気通路３の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。触媒担体６３には排気浄化触媒６１が担持されている。排気浄化触媒６１としては、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、及び選択還元型ＮＯｘ触媒等を例示することができる。
【００３６】
触媒担体６３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体６３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体６３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。尚、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体６３の断面形状は楕円形等であっても良い。中心軸Ａは、排気通路３、触媒担体６３、内管６６、及びケース６４で共通の中心軸である。
【００３７】
触媒担体６３はケース６４に収容されている。ケース６４内には電極室６９が形成されている。触媒担体６３には、該電極室６９を通して左右方向から一対の電極６７が接続されている。電極６７にはバッテリ（図示せず）から電気が供給される。電極６７に電気が
供給されると、触媒担体６３に通電される。通電によって触媒担体６３が発熱すると、触媒担体６３に担持された排気浄化触媒６１が加熱され、その活性化が促進される。
【００３８】
ケース６４は、金属によって形成されている。ケース６４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース６４は、中心軸Ａと平行な曲面を含んで構成される収容部６４ａと、該収容部６４ａよりも上流側及び下流側で該収容部６４ａと排気通路３とを接続するテーパ部６４ｂ，６４ｃと、を有している。収容部６４ａの通路断面積は排気通路３の通路断面積よりも大きくなっており、その内側に、触媒担体６３、マット６５、及び内管６６が収容されている。テーパ部６４ｂ，６４ｃは、収容部６４ａから離れるに従って通路断面積が縮小するテーパ形状をしている。
【００３９】
ケース６４の収容部６４ａの内壁面と触媒担体６３の外周面との間にはマット６５が挟み込まれている。つまり、ケース６４内において、触媒担体６３がマット６５によって支持されている。また、マット６５には内管６６が挟み込まれている。内管６６は、中心軸Ａを中心とした管状の部材である。マット６５が、内管６６を挟み込むことで、該内管６６によってケース６４側と触媒担体６３側とに分割されている。
【００４０】
マット６５は、電気絶縁材によって形成されている。マット６５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット６５は、触媒担体６３の外周面及び内管６６の外周面に巻きつけられている。また、マット６５は、上流部分６５ａと下流部分６５ｂとに分割されており、該上流部分６５ａと下流部分６５ｂとの間には空間が形成されている。マット６５が、触媒担体６３とケース６４との間に挟み込まれていることで、触媒担体６３に通電したときに、ケース６４へ電気が流れることが抑制される。
【００４１】
内管６６は、その本体がステンレス鋼材によって形成されており、さらに本体の表面全体がセラミック又はガラス等によって形成された電気絶縁層で覆われている。尚、内管６６の本体をアルミナ等の電気絶縁材によって形成してもよい。
【００４２】
また、図１に示すように、内管６６は、上流部分と下流部分とに分割されている。そして、内管６６の上流部分はマット６５の上流部分６５ａに挟み込まれており、内管６６の下流部分はマット６５の下流部分６５ｂに挟み込まれている。また、内管６６の上流部分の上流側端部はマット６５の上流部分６５ａの上流側端面から排気中に突出しており、内管６６の下流部分の下流側端部はマット６５の下流部分６５ｂの下流側端面から排気中に突出している。以下、内管６６の上流部分におけるマット６５の上流部分６５ａの上流側端面から突出している部分６６ａを上流側突出部６６ａと称し、内管６６の下流部分におけるマット６５の下流部分６５ｂの下流側端面から突出している部分６６ｂを下流側突出部６６ｂと称する。
【００４３】
ケース６４には、電極６７を通すために、貫通孔６４ｄが開けられている。そして、ケース６４内における、マット６５の上流部分６５ａと下流部分６５ｂとの間の空間によって、電極室６９が形成されている。つまり、本実施例においては、マット６５の上流部分６５ａと下流部分６５ｂとの間における触媒担体６３の外周面全周にわたって電極室６９が形成される。ケース６４に開けられている貫通孔６４ｄには、電極６７を支持する電極支持部材８が設けられている。この電極支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース６４と電極６７との間に隙間なく設けられている。
【００４４】
ＥＨＣ６において、上記のように、内管６６が上流側突出部６６ａ及び下流側突出部６６ｂを有する構成とすることで、ケース６４の内壁面を流れてマット６５に到達した凝縮水が、該マット６５の上流部分６５ａの上流側端面又は下流部分６５ｂの下流側端面を伝
って触媒担体６３にまで至ることが抑制される。従って、マット６５の端面において、触媒担体６３とケース６４との間が凝縮水によって短絡することが抑制される。
【００４５】
［ＰＭ堆積量の推定］
しかしながら、内管６６を上記のような構成とすると、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂに排気中のＰＭが付着する。その結果、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂにＰＭが堆積すると、触媒担体６３とケース６４との間が該ＰＭによって短絡する虞がある。
【００４６】
このようなＰＭによる触媒担体６３とケース６４との間の短絡を抑制するためには、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂに堆積したＰＭを除去する必要がある。そして、該ＰＭの除去を好適に行うためには、内管６６の突出部６６ａ，６６ｂにおけるＰＭ堆積量を推定する必要がある。ただし、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとに均一にＰＭが付着するわけではない。そのため、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量が異なる場合がある。そこで、本実施例においては、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量を別々に推定する。
【００４７】
ここで、内燃機関１の始動時は、機関温度が低いため、内燃機関１からＰＭが排出され易い。また、排気温度も低いためＰＭが酸化され難い。そのため、内管６６の各突出部６６ａ，６６ｂに付着したＰＭが堆積することとなる。図３は、このような内燃機関１の始動時において、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量を算出する際のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００４８】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の始動時であるか否かが判別される。ここでは、内燃機関１が始動されてから所定時間が経過するまでの期間を、内燃機関１の始動時とする。また、内燃機関１が始動されてから冷却水の温度が所定温度に達するまでの期間を、内燃機関１の始動時としてもよい。
【００４９】
ステップＳ１０１において内燃機関１の始動時ではないと判断された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ１０１において内燃機関１の始動時であると判定された場合、次にステップＳ１０２において、内燃機関１の運転状態、即ち内燃機関１の機関負荷Ｑｅと機関回転速度Ｎｅが算出される。次に、ステップＳ１０３において、水温センサ１６によって検出される内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔが読み込まれる。
【００５０】
次に、ステップＳ１０４において、内燃機関１の運転状態及び冷却水の温度ｔｈｗｓｔに基づいて、内管６６の上流側突出部６６ａにおける単位時間当たりのＰＭ付着量（以下、上流側単位ＰＭ付着量と称する）ｃｉｎｆｒと内管６６の下流側突出部６６ｂにおける単位時間当たりのＰＭ付着量（以下、下流側単位ＰＭ付着量と称する）ｃｉｎｒｒとがそれぞれ算出される。
【００５１】
ここで、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔと、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒとの関係について、図４に示すグラフに基づいて説明する。図４において、横軸は内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔを表しており、縦軸は単位ＰＭ付着量ｃｉｎを表している。また、図４において、実線は上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒを示しており、破線は下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒを示している。
【００５２】
内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔの温度が低いほど、即ち内燃機関１の温度が低いほど、内燃機関１の運転状態を同一とした場合に排気に含まれるＰＭの量は多くなる。その結果、図４に示すように、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔの温度が低いほど、各
単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ，ｃｉｎｒｒはいずれも多くなる。
【００５３】
また、ＥＨＣ６の触媒担体６３に流入した排気中のＰＭの一部は、該触媒担体６３にトラップされる。そのため、ＥＨＣ６から流出する排気中のＰＭ量は、ＥＨＣ６に流入する排気中のＰＭ量に比べて少ない。従って、図４に示すように、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔを同一とした場合、下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒは上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒよりも少なくなる。
【００５４】
図４に示すような、内燃機関１の冷却水の温度ｔｈｗｓｔと、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒとの関係は、実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ１０４においては、該マップ又は関数を用いて、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒ及び下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒがそれぞれ算出される。
【００５５】
次に、ステップＳ１０５において、内管６６の上流側突出部６６ａにおけるＰＭ堆積量（以下、上流側ＰＭ堆積量と称する）ＴＣｉｎｆｒが、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒに基づいて算出される。また、内管６６の下流側突出部６６ｂにおけるＰＭ堆積量（以下、下流側ＰＭ堆積量と称する）ＴＣｉｎｒｒが、下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒに基づいて算出される。具体的には、内燃機関１が始動された時点から、上流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｆｒが積算されることで上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが算出され、下流側単位ＰＭ付着量ｃｉｎｒｒを積算されることで下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが算出される。
【００５６】
上記フローによれば、内燃機関１の始動時における上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒと下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒとのそれぞれを高精度で推定することができる。尚、本フローにおける上流側ＰＭ堆積量及び下流側ＰＭ堆積量の推定方法は、内燃機関１の始動時に以外にも、内燃機関１の温度が低下することで排気の温度も低下し、内管６６の各突出部６６ａ，６６ｂに付着したＰＭが堆積することとなる条件が成立した場合に適用することができる。
【００５７】
また、ＥＣＵ１０によってフューエルカット制御が実行されている時は、ＥＨＣ６に供給される排気の酸素濃度が高くなるため、該排気の温度が十分に高ければ、内管６６の各突出部６６，６６ｂに堆積したＰＭが酸化される。図５は、このようなフューエルカット制御の実行中において、内管６６の上流側突出部６６ａと下流側突出部６６ｂとにおけるＰＭ堆積量を算出する際のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００５８】
本フローでは、先ずステップＳ２０１において、フューエルカット制御の実行中であるか否かが判別される。ステップＳ１０１においてフューエルカット制御の実行中ではないと判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ２０１においてフューエルカット制御の実行中であると判定された場合、次にステップＳ２０２において、上流側排気温度センサ１３によって検出される流入排気の温度ｔｃａｔｉｎ及び下流側排気温度センサ１４によって検出される流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが読み込まれる。流入排気の温度ｔｃａｔｉｎは、即ち内管６６の上流側突出部６６ａの周囲雰囲気の温度であり、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔは、即ち内管６６の下流側突出部６６ｂの周囲雰囲気の温度である。
【００５９】
次に、ステップＳ２０３において、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。ここで、所定温度ｔｃａｔ０とは、ＰＭの酸化が可能な温度であって、実験等に基づいて予め定められた温度である。ステップＳ２０３において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であると判定された場合、次にス
テップＳ２０４において、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎに基づいて、内管６６の上流側突出部６６ａにおける単位時間当たりのＰＭの酸化量（以下、上流側単位ＰＭ酸化量と称する）ｃｏｕｔｆｒが算出される。ここでは、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが高いほど、上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒは多く算出される。流入排気の温度ｔｃａｔｉｎと上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒとの関係は、実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ２０４においては、該マップ又は関数を用いて、上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒが算出される。
【００６０】
一方、ステップＳ２０３において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０より低いと判定された場合、次にステップＳ２０７において、流出排気の空燃比（即ち内管６６の下流側突出部６６ｂの周囲雰囲気の空燃比である）Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上である否かが判別される。ここで、所定空燃比Ｒａｆ０とは、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な濃度となる空燃比であって、実験等に基づいて予め定められた空燃比である。
【００６１】
ステップＳ２０７において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上であると判定された場合、次に、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。ここで、フューエルカット制御が実行されると、内燃機関１から排出される排気の温度が低下する。その結果、流入排気の温度が低下する。しかし、流入排気の温度が低下しても、触媒担体６３に担持された排気浄化触媒６１における酸化反応によって生じる熱によって、ＥＨＣ６を通過する排気が加熱される。そのため、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０より低い場合であっても、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上の場合がある。
【００６２】
そして、ステップＳ２０８において流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上と判定された場合、次にステップＳ２０９において、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔに基づいて、内管６６の下流側突出部６６ｂにおける単位時間当たりのＰＭの酸化量（以下、下流側単位ＰＭ酸化量と称する）ｃｏｕｔｒｒが算出される。ここでは、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが高いほど、下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒは多く算出される。流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔと下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒとの関係は、実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ２０９においては、該マップ又は関数を用いて、下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒが算出される。
【００６３】
ステップＳ２０４において上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒが算出されると、次に、ステップＳ２０５において上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒに基づいて算出される。具体的には、フューエルカット制御の実行開始時の上流側ＰＭ堆積量から、該フューエルカット制御の実行開始時からの上流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｆｒの積算値を減算することで、現時点の上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが算出される。
【００６４】
次に、ステップＳ２０６において、流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０より低いか否かが判別される。ステップＳ２０６において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０より低いと判定された場合、現状では内管６６の下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭは酸化されないと判断できる。この場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、ステップＳ２０６において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆより低くない、即ち所定空燃比Ｒａｆ０以上であると判定された場合、次にステップＳ２０８の処理が実行される。
【００６５】
また、ステップＳ２０９において下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒが算出されると、
次に、ステップＳ２１０において下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒに基づいて算出される。具体的には、フューエルカット制御の実行開始時の下流側ＰＭ堆積量から、該フューエルカット制御の実行開始時からの下流側単位ＰＭ酸化量ｃｏｕｔｒｒの積算値を減算することで、現時点の下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが算出される。
【００６６】
上記フローによれば、フューエルカット制御の実行中における上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒと下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒとのそれぞれを高精度で推定することができる。尚、本フローにおける上流側ＰＭ堆積量及び下流側ＰＭ堆積量の推定方法は、フューエルカット制御の実行時に以外にも、排気の酸素濃度が上昇することで、内管６６の各突出部６６ａ，６６ｂに堆積したＰＭが酸化されることとなる条件が成立した場合に適用することができる。
【００６７】
また、上記のような内燃機関の始動時或いはフューエルカット制御の実行中における上流側ＰＭ堆積量及び下流側ＰＭ堆積量の推定方法は、ＥＨＣの内管の上流側突出部及び下流側突出部におけるＰＭ堆積量の推定以外にも適用することができる。つまり、通常の排気浄化触媒やパティキュレートフィルタ等の排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量は、内燃機関の始動時或いはフューエルカット制御の実行中において、排気の温度或いは空燃比に対して、ＥＨＣの内管の上流側突出部及び下流側突出部におけるＰＭ堆積量と同様に推移する。従って、通常の排気浄化触媒やパティキュレートフィルタ等の排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量を別々に推定する場合にも上記のような推定方法を適用することができる。
【００６８】
［ＰＭ酸化促進制御］
本実施例では、上記のような方法によって推定されたＥＨＣ６の内管６６の各突出部６６ａ、６６ｂにおけるＰＭ堆積量がある程度の量に達した場合、ＰＭの酸化を促進させるためのＰＭ酸化促進制御を実行する。本実施例に係るＰＭ酸化促進制御は、フューエルカット制御の実行中においてスロットル弁５の開度を調整することで実現される。上述したように、フューエルカット制御が実行されている時は、ＥＨＣ６に供給される排気の酸素濃度が高くなるため、ＰＭが酸化され易い。この時に、スロットル弁５の開度を調整することによって排気の流量を制御することで、上流側突出部６６ａに堆積したＰＭ又は下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭそれぞれの酸化を促進させることができる。
【００６９】
以下、本実施例に係るＰＭ酸化促進制御のフローについて図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００７０】
本フローでは、先ずステップＳ３０１において、フューエルカット制御の実行中であるか否かが判別される。ステップＳ３０１においてフューエルカット制御の実行中ではないと判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ３０１においてフューエルカット制御の実行中であると判定された場合、次にステップＳ３０２において、上流側排気温度センサ１３によって検出される流入排気の温度ｔｃａｔｉｎ及び下流側排気温度センサ１４によって検出される流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが読み込まれる。
【００７１】
次に、ステップＳ３０３において、上記のような方法によって推定された上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒ及び下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが読み込まれる。次に、ステップＳ３０４において、上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが第１所定堆積量ＴＣｉｎ１以上であるか否かが判別される。ここで、第１所定堆積量ＴＣｉｎ１は、内管６６の上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化の促進を実行する閾値であって、実験等に基づいて予め定められた値である。
【００７２】
ステップＳ３０４において上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが第１所定堆積量ＴＣｉｎ１以上であると判定された場合、次にステップＳ３０５において、流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。上述したように、所定温度ｔｃａｔ０は、ＰＭの酸化が可能な温度であって、実験等に基づいて予め定められた温度である。
【００７３】
ステップＳ３０５において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０以上であると判定された場合、次にステップＳ３０６において、フューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過したか否かが判別される。ステップＳ３０６においてフューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過していないと判定された場合、次にステップＳ３１１において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１に制御される。一方、ステップＳ３０６においてフューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過したと判定された場合、次にステップＳ３０７において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度よりも小さい第２所定開度Ｄｔｈ２に制御される。
【００７４】
ここで、第１所定開度Ｄｔｈ１は、フューエルカット制御の実行が開始された時点のスロットル弁５の開度であってもよい。また、第１所定開度Ｄｔｈ１及び第２所定開度Ｄｔｈ２が、フューエルカット制御の実行時のスロットル弁５の開度として、それぞれ実験等に基づいて予め定められていてもよい。
【００７５】
スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第１所定開度Ｄｔｈ１に制御した場合、スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第２所定開度Ｄｔｈ２に制御した場合に比べて、排気の流量が多くなる。その結果、ＥＨＣ６に供給される酸素量が多くなるため、ＰＭの酸化が促進されることとなる。しかしながら、フューエルカット制御の実行中は排気の温度が低い。そのため、排気による持ち去り熱量が多くなるため、ＥＨＣ６の温度、特にその上流部分の温度が低下し易い。その結果、内管６６の上流側突出部６６ａの温度が過剰に低下すると、該上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化が促進され難くなる。
【００７６】
そこで、本フローでは、フューエルカット制御の実行開始から所定時間Δｔ０が経過すると、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１から第２所定開度Ｄｔｈ２に低減される。スロットル弁５の開度が低減されると、排気の流量が減少する。さらに、内燃機関１から排出される排気の温度（即ち、流入排気の温度）の温度の低下速度を抑制できる。従って、内管６６の上流側突出部６６ａの温度の過剰な低下を抑制することができる。その結果、該上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化をさらに促進することができる。
【００７７】
尚、所定時間Δｔ０は、実験等に基づいて予め定められた時間である。該所定時間Δｔ０を、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１である状態がそれ以上継続すると、内管６６の上流側突出部６６ａの温度が過剰に低下する可能性があると判断できる閾値としてもよい。
【００７８】
一方、ステップＳ３０４において上流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｆｒが第１所定堆積量ＴＣｉｎ１より少ないと判定された場合、又は、ステップＳ３０５において流入排気の温度ｔｃａｔｉｎが所定温度ｔｃａｔ０より低いと判定された場合、次にステップＳ３０８の処理が実行される。ステップＳ３０８においては、下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが第２所定堆積量ＴＣｉｎ２以上であるか否かが判別される。ここで、第２所定堆積量ＴＣｉｎ２は、内管６６の下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化の促進を実行する閾値であって、実験等に基づいて予め定められた値である。
【００７９】
第１所定堆積量ＴＣｉｎ１と第２所定堆積量ＴＣｉｎ２とは同一の値であってもよい。しかしながら、上述したように、フューエルカット制御の実行中はＥＨＣ６の上流部分はその下流部分に比べて温度が低下し易い。そのため、内管６６の上流側突出部６６ａに堆積したＰＭは、その下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭに比べて酸化が促進され難い。そこで、第１所定堆積量ＴＣｉｎ１を第２所定堆積量ＴＣｉｎ２よりも小さい値に設定してもよい。これによれば、上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化をより促進させることができる。
【００８０】
ステップＳ３０８において下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが第２所定堆積量ＴＣｉｎ２以上であると判定された場合、次にステップＳ３０９において、流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上であるか否かが判別される。ステップＳ３０８において下流側ＰＭ堆積量ＴＣｉｎｒｒが第２所定堆積量ＴＣｉｎ２より少ないと判定された場合、又は、ステップＳ３０９において流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０より低いと判定された場合、次にステップＳ３１１において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１に制御される。
【００８１】
ステップＳ３０９において流出排気の温度ｔｃａｔｏｕｔが所定温度ｔｃａｔ０以上であると判定された場合、次に、ステップＳ３１０において、流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上である否かが判別される。上述したように、所定空燃比Ｒａｆ０は、排気の酸素濃度がＰＭの酸化が可能な濃度となる空燃比であって、実験等に基づいて予め定められた空燃比である。
【００８２】
ステップＳ３０９において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０より低いと判定された場合、次にステップＳ３１１において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第１所定開度Ｄｔｈ１に制御される。この場合、スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第２所定開度Ｄｔｈ２に制御した場合に比べて、ＥＨＣ６を通過する排気の流量が多くなる。そのため、内管６６の下流側突出部６６ｂにより多くの酸素を供給することができる。その結果、流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが低い状態であっても、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を促進することができる。
【００８３】
一方、ステップＳ３０９において流出排気の空燃比Ｒａｆｒｒが所定空燃比Ｒａｆ０以上であると判定された場合、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭを酸化するための酸素は十分に供給されていると判断できる。そのため、この場合は、次にステップＳ３０７において、スロットル弁５の開度Ｄｔｈが第２所定開度Ｄｔｈ２に制御される。この場合、スロットル弁５の開度Ｄｔｈを第１所定開度Ｄｔｈ１に制御した場合に比べて、ＥＨＣ６を通過する排気の流量が少なくなる。そのため、排気による持ち去り熱量が減少するため、下流側突出部６６ｂの温度の低下を抑制することができる。その結果、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を促進することができる。
【００８４】
本フローによれば、上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化を優先させる条件が成立したときには該上流側突出部６６ａに堆積したＰＭの酸化を優先して促進させることができ、また、下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を優先させる条件が成立したときには該下流側突出部６６ｂに堆積したＰＭの酸化を優先して促進させることができる。
【００８５】
また、各突出部６６ａ，６６ｂに堆積したＰＭを酸化させる場合に、その周囲雰囲気の温度や酸素濃度が好適に制御されることとなるため、該ＰＭの酸化をより促進させることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・エアフローメータ
５・・・スロットル弁
６・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
６１・・排気浄化触媒
６３・・触媒担体
６４・・ケース
６５・・マット
６６・・内管
６６ａ・・上流側突出部
６６ｂ・・下流側突出部
１０・・ＥＣＵ
１１・・クランク角センサ
１２・・アクセル開度センサ
１３・・上流側排気温度センサ
１４・・下流側排気温度センサ
１５・・空燃比センサ
１６・・水温センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置に排気中の粒子状物質が付着し堆積する条件が成立した場合に、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりの粒子状物質の付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出し、各単位ＰＭ付着量に基づいて前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するＰＭ堆積量推定手段と、を備え、
前記ＰＭ堆積量推定手段が、内燃機関の温度が低いほど、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、前記排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量をその下流部分における単位ＰＭ付着量よりも多く算出する内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記ＰＭ堆積量推定手段が、前記排気浄化装置に堆積した粒子状物質が酸化される条件が成立した場合に、前記排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて前記排気浄化装置の上流部分における単位時間当たりの粒子状物質の酸化量である単位ＰＭ酸化量を算出し、前記排気浄化装置から流出する排気の温度に基づいて前記排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量を算出し、各単位ＰＭ酸化量に基づいて前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記排気浄化装置が、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁支持部材と、
前記発熱体とケースとの間に位置するように前記絶縁支持部材に挟み込まれた電気絶縁性を有する管状の部材であって、上流部分と下流部分とに分割されており、且つ、その上流部分の上流側の端部が前記絶縁支持部材の上流側の端面から排気中に突出しており、その下流部分の下流側の端部が前記絶縁支持部材の下流側の端面から排気中に突出している内管と、を有する電気加熱式触媒であって、
前記排気浄化装置の上流部分とは、前記内管の上流部分の上流側の端部であって排気中に突出している上流側突出部のことであり、
前記排気浄化装置の下流部分とは、前記内管の下流部分の下流側の端部であって排気中に突出している下流側突出部のことであり、
前記ＰＭ堆積量推定手段が、前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部と下流側突出部とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するものである請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
内燃機関の運転状態が減速運転となった時にフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御実行手段と、
内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、
前記フューエルカット制御実行手段によってフューエルカット制御が実行されている時に、前記電気加熱式触媒の前記内管の各突出部に堆積した粒子状物質の酸化を促進させるＰＭ酸化促進手段と、をさらに備え、
前記ＰＭ酸化促進手段が、フューエルカット制御が実行されている時に、前記ＰＭ堆積量推定手段によって算出される前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が第１所定堆積量以上であり且つ前記電気加熱式触媒に流入する排気の温度が所定温度以上である場合は、フューエルカット制御の実行開始時から所定期間が経過するまでは前記スロットル弁の開度を第１所定開度に制御し、該所定期間の経過後は前記スロッ
トル弁の開度を前記第１所定開度よりも小さい第２所定開度に制御することで、該フューエルカット制御の実行中における前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させ、さらに、フューエルカット制御が実行されている時に、前記ＰＭ堆積量推定手段によって算出される前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が前記第１所定堆積量より少ないとき又は前記電気加熱式触媒に流入する排気の温度が前記所定温度より低いときであって、前記ＰＭ堆積量推定手段によって算出される前記電気加熱式触媒の前記内管の下流側突出部におけるＰＭ堆積量が第２所定堆積量以上であり且つ前記電気加熱式触媒から流出する排気の温度が前記所定温度以上である場合において、前記電気加熱式触媒から流出する排気の空燃比が所定空燃比より低いときは前記スロットル弁の開度を前記第１所定開度に制御し、該排気の空燃比が該所定空燃比以上のときは前記スロットル弁の開度を前記第２所定開度に制御することで、該フューエルカット制御の実行中における前記電気加熱式触媒の前記内管の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させる請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置に排気中の粒子状物質が付着し堆積する条件が成立した場合に、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位時間当たりの粒子状物質の付着量である単位ＰＭ付着量を内燃機関の温度に基づいてそれぞれ算出し、各単位ＰＭ付着量に基づいて前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するＰＭ堆積量推定手段と、を備え、
前記ＰＭ堆積量推定手段が、内燃機関の温度が低いほど、前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおける単位ＰＭ付着量を多く算出し、且つ、内燃機関の温度を同一とした場合、前記排気浄化装置の上流部分における単位ＰＭ付着量をその下流部分における単位ＰＭ付着量よりも多く算出する内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記ＰＭ堆積量推定手段が、前記排気浄化装置に堆積した粒子状物質が酸化される条件が成立した場合に、前記排気浄化装置に流入する排気の温度に基づいて前記排気浄化装置の上流部分における単位時間当たりの粒子状物質の酸化量である単位ＰＭ酸化量を算出し、前記排気浄化装置から流出する排気の温度に基づいて前記排気浄化装置の下流部分における単位ＰＭ酸化量を算出し、各単位ＰＭ酸化量に基づいて前記排気浄化装置の上流部分と下流部分とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記排気浄化装置が、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁支持部材と、
前記発熱体とケースとの間に位置するように前記絶縁支持部材に挟み込まれた電気絶縁性を有する管状の部材であって、上流部分と下流部分とに分割されており、且つ、その上流部分の上流側の端部が前記絶縁支持部材の上流側の端面から排気中に突出しており、その下流部分の下流側の端部が前記絶縁支持部材の下流側の端面から排気中に突出している内管と、を有する電気加熱式触媒であって、
前記排気浄化装置の上流部分とは、前記内管の上流部分の上流側の端部であって排気中に突出している上流側突出部のことであり、
前記排気浄化装置の下流部分とは、前記内管の下流部分の下流側の端部であって排気中に突出している下流側突出部のことであり、
前記ＰＭ堆積量推定手段が、前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部と下流側突出部とにおけるＰＭ堆積量をそれぞれ算出するものである請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
内燃機関の運転状態が減速運転となった時にフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御実行手段と、
内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、
前記フューエルカット制御実行手段によってフューエルカット制御が実行されている時に、前記電気加熱式触媒の前記内管の各突出部に堆積した粒子状物質の酸化を促進させるＰＭ酸化促進手段と、をさらに備え、
前記ＰＭ酸化促進手段が、フューエルカット制御が実行されている時に、前記ＰＭ堆積量推定手段によって算出される前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が第１所定堆積量以上であり且つ前記電気加熱式触媒に流入する排気の温度が所定温度以上である場合は、フューエルカット制御の実行開始時から所定期間が経過するまでは前記スロットル弁の開度を第１所定開度に制御し、該所定期間の経過後は前記スロッ
トル弁の開度を前記第１所定開度よりも小さい第２所定開度に制御することで、該フューエルカット制御の実行中における前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させ、さらに、フューエルカット制御が実行されている時に、前記ＰＭ堆積量推定手段によって算出される前記電気加熱式触媒の前記内管の上流側突出部におけるＰＭ堆積量が前記第１所定堆積量より少ないとき又は前記電気加熱式触媒に流入する排気の温度が前記所定温度より低いときであって、前記ＰＭ堆積量推定手段によって算出される前記電気加熱式触媒の前記内管の下流側突出部におけるＰＭ堆積量が第２所定堆積量以上であり且つ前記電気加熱式触媒から流出する排気の温度が前記所定温度以上である場合において、前記電気加熱式触媒から流出する排気の空燃比が所定空燃比より低いときは前記スロットル弁の開度を前記第１所定開度に制御し、該排気の空燃比が該所定空燃比以上のときは前記スロットル弁の開度を前記第２所定開度に制御することで、該フューエルカット制御の実行中における前記電気加熱式触媒の前記内管の下流側突出部に堆積したＰＭの酸化を促進させる請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２３３１（Ｐ２０１３−２３３１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３０７６（Ｐ２０１１−１３３０７６）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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