JP6657876B2 - 内燃機関及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関及びその制御方法に関し、より詳細には、アクセルオフ時に過度の未燃の燃料がＥＧＲシステムに進入することを防止する内燃機関及びその制御方法に関する。

エンジン（内燃機関）には、排気通路に排出された排気ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気通路に供給して、気筒へ再度、排気ガスを還流するＥＧＲシステムが搭載されている。このＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲクーラーでＥＧＲガスを冷却し、ＥＧＲバルブでＥＧＲガスの流量を調節することで、ＥＧＲガスの気筒への充填率を向上し、排気ガス中の窒素酸化物を低減している。

また、エンジンには、排気ガスを浄化する排気ガスシステムが搭載されている。この排気ガスシステムとしては、炭化水素を酸化する酸化触媒の下流に、粒子状物質（ＰＭ）を捕集する捕集フィルタ、及び尿素水などの還元剤により窒素酸化物を還元する選択的還元触媒のいずれか、あるいは両方が配置されてなるものが例示される。

これに関して、排気ガス浄化システムにおける浄化状況が低下した場合に、その排気ガス浄化システムの浄化状況を再生する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、未燃の燃料を排気ガス浄化システムの酸化触媒に供給して、この酸化触媒で未燃の燃料を酸化させて酸化熱により排気ガス温度を高めて、酸化触媒の下流に配置された装置の温度を上昇させることによって、浄化状況を再生している。なお、排気ガス浄化システムの浄化状況の低下とは、捕集フィルタに多くの粒子状物質が堆積した状況、選択的還元触媒に還元剤に起因する堆積物が堆積した状況が例示される。

しかしながら、この排気ガス浄化システムを再生するための未燃の燃料には、多くの有機化合物である炭化水素（ＨＣ）が含有されている。そのために、排気ガス浄化システムの再生中にＥＧＲシステムのＥＧＲバルブを開弁すると、ポスト噴射等で排気ガス中に供給された未燃の燃料がＥＧＲガス中にも含まれるので、ＥＧＲガスにその炭化水素が高濃度に存在することになる。

このように、ＥＧＲガスに高濃度の炭化水素が存在すると、その炭化水素がＥＧＲ通路の壁面、ＥＧＲバルブ、ＥＧＲクーラーの内部で凝縮し、堆積した後に酸化や熱分解などによりバインダーとなる。そして、このバインダーによって微粒子状物質（ＰＭ）同士を結合し、堆積物として固形化、固定化する。その結果として、ＥＧＲシステムに堆積物が過度に堆積して、ＥＧＲ通路やＥＧＲクーラーの閉塞やＥＧＲバルブの作動不良が発生するなどの問題が生じていた。

特に、未燃の燃料を供給しての排気ガス浄化システムの昇温中に、アクセルペダルの踏み込みが解除される、所謂、アクセルオフ時には、排気ガスの温度も低くなる。そのために、排気ガス及び排気ガス浄化システムを昇温するには、より多くの未燃の燃料を供給する必要があり、未燃の燃料がＥＧＲシステムに過度に進入するおそれがある。

特開２００５−２４８７６２号公報

本発明の目的は、排気ガス浄化システムを再生している場合で、アクセルオフになったときに、過度の未燃の燃料がＥＧＲシステムに進入することを防止できる内燃機関及びその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の内燃機関は、気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に配置されて、排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムと、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流し、排気ガスを再度、前記気筒へ還流するＥＧＲシステムと、を備える内燃機関において、前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得する浄化状況取得装置と、車両が走行する予定の道路状況を取得する道路状況取得装置と、アクセルペダルのアクセル開度を取得するアクセル開度取得装置と、それらの浄化状況取得装置、道路状況取得装置、及び、アクセル開度取得装置、並びに、前記燃料噴射弁に信号線を介して接続された制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記浄化状況取得装置を介して前記浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、前記燃料噴射弁から噴射される燃料のうちの駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、前記道路状況取得装置を介して前記道路状況を監視し、その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がゼロになるアクセルオフ状況になると予測した場合、アクセル開度がゼロよりも大きいときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料のうちの未然の燃料の供給を停止して前記再生制御を停止する制御を行い、さらに、前記アクセル開度取得装置を介して前記アクセル開度を監視し、そのアクセル開度がオフになると前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路に配置されるＥＧＲバルブを開弁する制御を行う構成にすることを特徴とするものである。
また、本発明の内燃機関は、排気通路に配置されて、排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムと、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流し、排気ガスを再度、前記気筒へ還流するＥＧＲシステムと、排気ガスの流れに対して前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路への分岐部よりも上流側の前記排気通路に配置された未燃燃料噴射弁と、を備える内燃機関において、前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得する浄化状況取得装置と、車両が走行する予定の道路状況を取得する道路状況取得装置と、アクセルペダルのアクセル開度を取得するアクセル開度取得装置と、それらの浄化状況取得装置、道路状況取得装置、及び、アクセル開度取得装置、並びに、前記燃料噴射弁に信号線を介して接続された制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記浄化状況取得装置を介して前記浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、前記未然燃料噴射弁から噴射される未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、前記道路状況取得装置を介して前記道路状況を監視し、その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がゼロになるアクセルオフ状況になると予測した場合、アクセル開度がゼロよりも大きいときに、前記未然燃料噴射弁から噴射される未然の燃料の供給を停止して前記再生制御を停止する制御を行い、さらに、前記アクセル開度取得装置を介して前記アクセル開度を監視し、そのアクセル開度がオフになると前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路に配置されるＥＧＲバルブを開弁する制御を行う構成にすることを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明の内燃機関の制御方法は、排気通路に配置される排気ガス浄化システムが排気ガスを浄化すると共に、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流するＥＧＲシステムが排気ガスを再度、気筒へ還流するエンジンの制御方法において、前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得するステップと、その浄化状況が低下状況になったか否かを判定するステップと、その浄化状況が低下したと判定した場合に、駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給して、その排気ガス浄化システムを再生するステップと、を含む再生制御と、車両が走行する予定の道路状況を取得するステップと、その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がゼロになるアクセルオフ状況になるか否かを予め予測するステップと、前記道路状況が前記アクセルオフ状況になると予測した場合、アクセル開度がゼロよりも大きいときに、未然の燃料の供給を停止して前記排気ガス浄化システムを再生するステップを停止するステップと、を含む再生停止制御と、前記アクセル開度を取得するステップと、前記アクセル開度がゼロになったか否かを判定するステップと、前記アクセル開度がゼロになったと判定した場合に、前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲバルブを開弁するステップと、を含む保温制御と、を含むことを特徴とする方法である。

排気ガス浄化システムの浄化状況が低下した状況とは、排気ガス浄化システムの各装置に堆積物が堆積したことにより、排気ガス中の除去すべき成分が浄化できなくなる状況である。より具体的には、この状況は、捕集フィルタの前後の差圧が閾値以上になったり、車両の走行距離や走行時間が閾値以上になったりする状況として検出される。

排気ガス浄化システムの再生は、未燃の燃料が酸化触媒に供給されて酸化されることにより、その酸化触媒よりも下流側に配置される装置の温度が上昇することによって、その装置に堆積した堆積物が燃焼除去されることで達成される。

この未燃の燃料の供給は、具体的に、気筒に噴射された燃料が未燃の状態で排気バルブから排気通路に排出される、所謂、ポスト噴射が例示される。なお、排気ガス浄化システムへの未燃の燃料の供給は、気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁の他には、排気通路に配置され、排気ガスに直接的に未燃の燃料を噴射する未燃燃料噴射弁も例示可能である。

従って、ここでいう排気ガス浄化システムの再生の停止とは、排気ガス浄化システムに供給される未燃の燃料の供給が停止するということであり、具体的には、燃料噴射弁からのポスト噴射が停止する、あるいは未燃燃料噴射弁からの噴射が停止することである。

道路状況取得装置は、車両が走行する予定の道路状況として、走行路の勾配や先行車両との関係を取得する装置である。この道路状況取得装置としては、電子的に車両の走行時に現在位置や目的地への経路案内を行うカーナビゲーションシステムや、ミリ波レーダなどにより先行車両との車間距離や相対速度を測定可能な先行車両追尾装置や車線逸脱装置などのいずれか、あるいはいくつかの組み合わせが例示される。その他に、車両の走行した走行路を記憶するドライブレコーダーなどが例示される。

道路状況がアクセルオフ状況になる状況とは、運転者によりアクセルペダルの踏み込みが解除されて、アクセル開度がオフ、つまりゼロになる状況である。より具体的には、車両が降坂路を走行する際や、車両と先行車両との車間距離が接近する際にアクセルペダルがオフにされる状況である。なお、このアクセルオフ状況には、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれる状況も含む。

この内燃機関及びその制御方法によれば、予め道路状況を予測し、その道路状況がアクセルオフ状況になる前に、排気ガス浄化システムの再生を停止する、つまり、未燃の燃料の供給を停止する。これにより、道路状況がアクセルオフ状況になるときに、排気ガス浄化システムの再生に起因する過度の未燃の燃料が排気通路に存在しないために、未燃の燃料がＥＧＲシステムに進入することを防止できる。そして、その結果として、ＥＧＲシステムに堆積物が過度に堆積することを回避できるので、ＥＧＲ通路やＥＧＲクーラーの閉塞やＥＧＲバルブの作動不良の発生を防止することができる。

特に、上記の内燃機関及びその制御方法は、アクセル開度がオフになったときに、ＥＧＲバルブを開弁して、排気ガス浄化システムを保温する制御を行うものに好適である。

アクセル開度がオフになったときに、燃料噴射弁から駆動に寄与する燃料が噴射されないために、排気ガスの温度は上昇しない。従って、低温の排気ガスが排気ガス浄化システムに流れ込むことになる。そこで、アクセル開度がオフになったときに、ＥＧＲバルブが開弁するようにすることで、ＥＧＲガスが還流して、低温の排気ガスが排気ガス浄化システムに到達することを低減できる。これにより、アクセルオフ時で気筒内への燃料の噴射が停止していても、排気ガス浄化システムを保温することができる。

そして、上記の内燃機関及びその制御方法によれば、道路状況がアクセルオフ状況になる前に、排気ガス浄化システムの再生を停止した後で、実際にアクセル開度がオフになったときに、ＥＧＲバルブを開弁して、排気ガス浄化システムを保温することで、ＥＧＲシステムに堆積物が過度に堆積することを回避しつつ、排気ガス浄化システムを保温することができる。

これにより、アクセル開度がオンになる、つまり、駆動に寄与する燃料の噴射が開始されたときに、排気ガス浄化システムの再生を再開しても、排気ガス浄化システムの温度が低下しないように維持されていることで、迅速に堆積物を燃焼することができる。その結果として、排気ガス浄化システムの再生に必要な未燃の燃料を低減できるので、燃費の向上に有利になる。

本発明の第一実施形態のエンジンを例示する構成図である。 本発明の実施形態のエンジンの制御方法のうちの排気ガス浄化システムの再生に関する制御方法を例示するフロー図である。 本発明の実施形態のエンジンの制御方法のうちの排気ガス浄化システムの再生を停止する制御方法を例示するフロー図である。 本発明の実施形態のエンジンの制御方法のうちの排気ガス浄化システムを保温する制御方法を例示するフロー図である。 降坂路を走行した時間と各パラメータとの相関を例示する相関図である。 先行車両と近接した時間と各パラメータとの相関を例示する相関図である。 本発明の第二実施形態のエンジンを例示する構成図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の第一実施形態からなるエンジン（内燃機関）１０を例示している。このエンジン１０は、排気ガス浄化システム２０により、排気通路１９に排出された排気ガスＧ１を浄化すると共に、ＥＧＲシステム３０により、排気通路１９に排出された排気ガスＧ１の一部をＥＧＲガスＧ２として吸気通路１１に還流するものである。

なお、以下では、Ｇ１は気筒１６から排出される、あるいは排気ガス浄化システム２０で浄化された後に外部へ排出される排気ガスを、Ｇ２は還流するＥＧＲガスを、それぞれ示している。また、Ｆ１は燃料噴射弁１７から気筒１６に噴射されて燃焼し、駆動に寄与する燃料を、Ｆ２は燃料噴射弁１７から気筒１６に噴射されて燃焼せずに未燃の状態で排気通路１９に排出され、駆動に寄与しない未燃燃料を、それぞれ示している。

エンジン１０においては、吸気通路１１へ吸入された吸気Ａ１が、ターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａにより圧縮されて高温になり、インタークーラ１３で冷却される。その後、この吸気Ａ１は、インテークマニホールド１４を経てエンジン本体１５の気筒１６に供給される。気筒１６に供給された吸気Ａ１は、燃料噴射弁１７から噴射された燃料Ｆ１と混合されて燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、排気ガスＧ１となる。

そして、その排気ガスＧ１は、エキゾーストマニホールド１８を経由して排気通路１９へ排気されて、ターボチャージャ１２のタービン１２ｂを駆動した後に排気ガス浄化システム２０で浄化されてから大気中へ放出される。

この排気ガス浄化システム２０においては、排気ガスＧ１が酸化触媒２１、捕集フィルタ２２、及びＳＣＲ触媒（選択的還元触媒）２４の順に通過して浄化される。具体的には、酸化触媒２１で、排気ガスＧ１に含有される炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）とが酸化される。次いで、捕集フィルタ２２で、担持された触媒によって一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成されると共に、排気ガスＧ１に含有される微粒子状物質（ＰＭ）が捕集される。また、この捕集フィルタ２２では、捕集した微粒子状物質と二酸化窒素とを反応させることで微粒子状物質が酸化除去される。次いで、ＳＣＲ触媒２４では、排気ガスＧ１に含有される窒素酸化物（ＮＯｘ）が、尿素水噴射弁２３から噴射された尿素水の加水分解により生じたアンモニア（ＮＨ_３）を還元剤とした各ＳＣＲ反応によって還元される。

なお、この排気ガス浄化システム２０としては、酸化触媒２１の下流に捕集フィルタ２２とＳＣＲ触媒２４との両方を配置したものが例示されるが、捕集フィルタ２２及びＳＣＲ触媒２４のどちらか一方を配置したものでもよい。また、ＳＣＲ触媒２４の代わりに、三元触媒やＮＯｘ吸蔵型還元触媒（ＬＮＴ）を用いてもよい。

また、排気ガスＧ１の一部は、ＥＧＲシステム３０によりＥＧＲガスＧ２として排気通路１９から吸気通路１１に還流される。ＥＧＲシステム３０においては、ＥＧＲガスＧ２は、排気通路１９の中途の位置から分岐して吸気通路１１の中途の位置に合流するＥＧＲ通路３１に配置されるＥＧＲクーラー３２で冷却され、ＥＧＲバルブ３３でＥＧＲ通路３
１を流れる量が調整される。

なお、このＥＧＲシステム３０としては、ＥＧＲ通路３１と排気通路１９との分岐部が、排気通路１９における排気ガス浄化システム２０よりも上流側に配置されるものであればよい。つまり、分岐部がターボチャージャ１２の上流側に配置される高圧型や下流側に配置される低圧型のどちらでもよい。また、ＥＧＲクーラー３２は、空冷式、あるは水冷式のクーラーである。ＥＧＲバルブ３３は、ＥＧＲクーラー３２の下流側に配置されるものに限定されずに、ＥＧＲクーラー３２の上流側に配置されてもよい。

このようなエンジン１０において、制御装置４０と、排気ガス浄化システム２０の浄化状況Ｃ１を取得する浄化状況取得装置として差圧センサ４１と、エンジン１０が搭載される図示しない車両が走行する予定の道路状況Ｃ２を取得する道路状況取得装置としてナビゲーションシステム４２と、を備えて構成される。そして、制御装置４０が、浄化状況Ｃ１を監視し、その浄化状況Ｃ１が低下状況Ｃａになった場合に、未燃燃料Ｆ２を排気ガス浄化システム２０に供給する再生制御を行うように構成される。また、制御装置４０が、道路状況Ｃ２を監視し、実際にその道路状況Ｃ２がアクセルペダル４３のアクセル開度θ１がオフ（ゼロ）になるアクセルオフ状況Ｃｂになる前に、その再生制御を停止する制御を行うように構成される。

制御装置４０は、各種処理を行うＣＰＵ、その各種処理を行うために用いられるプログラムや処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成される。

この制御装置４０は、信号線を介して差圧センサ４１及びナビゲーションシステム４２に接続される。また、この制御装置４０は、信号線を介して燃料噴射弁１７、尿素水噴射弁２３、及びＥＧＲバルブ３３に接続される。加えて、この制御装置４０は、信号線を介してアクセル開度取得装置としてのアクセル開度センサ４４に接続される。

内部記憶装置に記憶された実行プログラムは、ＣＰＵにより読み出されることで、予め指定された処理を行う。この実行プログラムとして、以下にフロー図で説明される再生制御プログラムと、再生停止プログラムと、保温制御プログラムが例示される。

差圧センサ４１は、捕集フィルタ２２の前後に配置された圧力センサからなり、捕集フィルタ２２を通過前の排気ガスＧ１の圧力と通過後の圧力との差圧を検出するセンサである。

なお、この実施形態では、浄化状況取得装置として、差圧センサ４１が例示されるが、排気ガス浄化システム２０の浄化状況Ｃ１を取得できればよく、これに限定されない。例えば、捕集フィルタ２２の微粒子状物質の堆積状況やＳＣＲ触媒２４に堆積する白色生成物の堆積状況を、車両の走行距離や走行時間で取得する装置も例示可能である。また、差圧センサ４１の代わりに、捕集フィルタ２２の微粒子状物質の堆積状況を算出する装置も例示可能である。

差圧センサ４１に例示される浄化状況取得装置が取得する排気ガス浄化システム２０の浄化状況Ｃ１とは、言い換えると排気ガス浄化システム２０の各装置への堆積物の堆積状況のことである。つまり、低下状況Ｃａとは、各装置の堆積状況が悪化して、排気ガスＧ１中の除去すべき成分が浄化できなくなる状況である。より具体的には、この実施形態では、差圧センサ４１が検出する捕集フィルタ２２の前後の差圧が閾値以上になる状況である。この低下状況Ｃａとしては、その他に、車両の走行距離や走行時間が捕集フィルタ２２の微粒子状物質の堆積量が閾値以上になる距離や時間になる状況や、ＳＣＲ触媒２４に尿素水を起因にする白色生成物の堆積量が閾値以上になる距離や時間になる状況が例示される。

ナビゲーションシステム４２は、電子的に車両の走行時に現在位置や目的地への経路案内を行うシステムである。より具体的には、衛星測位システム（ＧＰＳ）や三次元道路データが記憶されたサーバーと通信して、車両が走行する予定の走行路の勾配θ２を取得したり、渋滞情報など車両と先行車両との相対関係Ｒ１を取得したりするシステムである。

なお、この実施形態では、道路状況取得装置として、ナビゲーションシステム４２が例示されるが、ミリ波レーダなどにより先行車両との車間距離や相対速度を測定可能な先行車両追尾装置や車線逸脱装置なども例示可能である。また、車両の走行した走行路を記憶するドライブレコーダーも例示可能である。

ナビゲーションシステム４２に例示される道路状況取得装置が取得する道路状況Ｃ２とは、勾配θ２や先行車両に対する相対速度や車間距離を含む相対関係Ｒ１のことである。また、アクセルオフ状況Ｃｂとは、運転者によりアクセルペダル４３の踏み込みが解除されて、アクセル開度θ１がオフ、つまりゼロになる状況である。より具体的には、このエンジン１０を搭載した車両が勾配θ２の降坂路を走行する際や、車両と先行車両との相対関係Ｒ１が接近する関係になる際に、運転者によってアクセルペダル４３がオフにされる状況である。なお、このアクセルオフ状況Ｃｂは、運転者により図示しないブレーキペダルが踏み込まれる状況も含むものとする。

なお、勾配θ２においては、車両に加わる重力加速度による前進方向の力が走行抵抗以上になり、エンジン１０の駆動力を付与しなくても、車速が減速しない勾配以上であるか否かで、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになるか否かを判定可能である。この勾配θ２は、車両の車重に基づいており、車重に対して負の相関になり、車重が重くなるほど小さく設定するとよい。この勾配θ２としては、例えば、ＨＥＶの車重が２５ｔの場合には、２％の勾配が例示される。

また、相対関係Ｒ１においては、車両と、この車両と同一車線上を走行する先行車両との車間距離や、車両からみた先行車両の相対速度が近接する関係になるか否かで、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになるか否かを判定可能である。この近接する関係を示す車間距離としては、車速が６０ｋｍ／ｈ以下の場合はその車速の値から所定の値を減算した距離（例えば、車速が４０ｋｍ／ｈ、所定の値を「１５」とすると、近接距離は２５ｋｍ）や、車速が６０ｋｍ／ｈを超える場合は、その車速と同程度の距離（例えば、車速が８０ｋｍ／ｈとすると、近接距離は８０ｋｍ）が例示される。また、近接する関係を示す相対速度としては、車間距離が近接距離以下の場合で、−１０ｋｍ／ｈ以下が例示される。加えて、この相対関係Ｒ１には、車両と同一車線上に渋滞が存在する場合や、車両の走行する予定の走行路の信号が赤信号である場合なども含むとよい。

次に、エンジン１０の制御方法について、図２〜図４のフロー図を参照しながら制御装置４０の機能として、以下に説明する。なお、この制御方法は、エンジン１０を搭載した車両の走行が開始されると、開始される。

最初に、再生プログラムにより、以下のステップＳ１０〜ステップＳ４０が実施される。まず、ステップＳ１０では、制御装置４０が、差圧センサ４１を介して排気ガス浄化システム２０の浄化状況Ｃ１を取得する。

次いで、ステップＳ２０では、制御装置４０が、浄化状況Ｃ１が低下状況Ｃａになったか否かを判定する。具体的には、差圧センサ４１の検出値が閾値以上になったか否かを判
定する。このステップＳ２０で、浄化状況Ｃ１が低下状況Ｃａになったと判定した場合は、ステップＳ３０へ進む。一方、浄化状況Ｃ１が低下状況Ｃａになっていないと判定した場合は、ステップＳ６０へ進む。

次いで、ステップＳ３０では、制御装置４０が、排気ガス浄化システム２０の再生を行う。このステップＳ３０は、未燃燃料Ｆ２を排気ガス浄化システム２０に供給するステップである。

より具体的には、燃料噴射弁１７から気筒１６に噴射された燃料のうちの駆動に寄与しない未燃の状態の未燃燃料Ｆ２を、図示しない排気バルブから排気通路１９に排出する、所謂、ポスト噴射により酸化触媒２１に供給するステップである。なお、このステップＳ３０は、すでに再生が行われている場合には、その未燃燃料Ｆ２の噴射を維持する。

このステップＳ３０により未燃燃料Ｆ２を酸化触媒２１に供給すると、酸化触媒２１がその未燃燃料Ｆ２を酸化することにより、その酸化熱によって排気ガスＧ１の温度が上昇する。そして、その酸化触媒２１よりも下流側に配置される捕集フィルタ２２、ＳＣＲ触媒２４の温度が上昇して、その捕集フィルタ２２やＳＣＲ触媒２４に堆積した堆積物を燃焼除去する。これにより、堆積物が除去されるので、排気ガス浄化システム２０の浄化状況Ｃ１が回復する。

次いで、ステップＳ４０では、制御装置４０が、再度、浄化状況Ｃ１を取得する。次いで、ステップＳ５０では、制御装置４０が、浄化状況Ｃ１が通常状況Ｃｃになったか否かを判定する。通常状況Ｃｃとは、排気ガス浄化システム２０の再生により、各装置の堆積物が燃焼除去した状況である。具体的に、この実施形態では、差圧センサ４１で検出される差圧がゼロの近傍に設定された閾値（ステップＳ２０における閾値とは異なる値）を下回る状況である。このステップＳ５０で、浄化状況Ｃ１が通常状況Ｃｃになったと判定した場合は、ステップＳ６０へ進む。一方、浄化状況Ｃ１が通常状況Ｃｃにならないと判定した場合は、再度、ステップＳ３０へ戻り、再生を維持する。

次いで、ステップＳ６０では、制御装置４０が、排気ガス浄化システム２０の再生を停止する。このステップＳ６０は、未燃燃料Ｆ２を排気ガス浄化システム２０に供給することを停止するステップであり、具体的には、燃料噴射弁１７から未燃燃料Ｆ２の噴射を停止するステップである。

このステップＳ６０が完了すると、スタートへ戻り、エンジン１０が停止するまで、ステップＳ１０〜ステップＳ６０を繰り返す。

次いで、上記のステップＳ３０で、排気ガス浄化システム２０の再生が行われると、再生停止プログラムが以下のステップＳ１１０〜ステップＳ１６０を実施する。まず、ステップＳ１１０では、制御装置４０が、ナビゲーションシステム４２を介して道路状況Ｃ２を取得する。

次いで、ステップＳ１２０では、制御装置４０が、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになるか否かを予め予測する。このステップＳ１２０は、実際に道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになったか否かの判定ではなく、予め予測するステップである。つまり、このエンジン１０を搭載した車両がアクセルオフ状況Ｃｂとなる道路状況Ｃ２を走行する前に、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになる手前の地点で予測するステップである。具体的には、これらか走行する走行路の勾配θ２が勾配閾値以上になるか否か、あるいは先行車両との相対関係Ｒ１が近接関係になるか否かを予測するステップである。このステップＳ１２０で、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになると予測した場合は、ステップＳ１３０へ進む。一方、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂにならないと予測した場合は、ステップＳ１６０へ進む。

次いで、ステップＳ１３０では、制御装置４０が、排気ガス浄化システム２０の再生を一時的に停止する。このステップＳ１３０は、実際に道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになる前に、未燃燃料Ｆ２を排気ガス浄化システム２０に供給することを一時的に停止するステップである。より具体的には、実際に道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになる前に、燃料噴射弁１７から未燃燃料Ｆ２の噴射を一時的に停止し、アクセルオフ状況Ｃｂになった時点では未燃燃料Ｆ２の供給が既に停止されている状況にするステップである。

次いで、ステップＳ１４０では、制御装置４０が、アクセル開度センサ４４を介してアクセル開度θ１を取得する。次いで、ステップＳ１５０では、制御装置４０が、アクセル開度θ１がオンになった、つまり、運転者によってアクセルペダル４３が踏み込まれてアクセル開度θ１がゼロを超えたか否かを判定する。このステップＳ１５０で、アクセル開度θ１がオンになったと判定した場合は、ステップＳ１６０へ進む。一方、アクセル開度θ１がオンになっていないと判定した場合は、ステップＳ１３０へ戻り、排気ガス浄化システム２０の再生の一時的な停止を維持する。

次いで、ステップＳ１６０では、制御装置４０が、排気ガス浄化システム２０の再生を再開する。このステップＳ１６０は、未燃燃料Ｆ２を排気ガス浄化システム２０へ、より具体的には酸化触媒２１への供給を再開するステップである。

つまり、ステップＳ１３０でいう一時的に停止するとは、上記のステップＳ１０〜ステップＳ６０において、排気ガス浄化システム２０が再生されている場合に、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになる場合にのみ、その再生を一時的に停止することである。この一時的な期間Δｔ１としては、ステップＳ１５０でアクセル開度θ１が一旦ゼロになってからゼロを超えるまでの期間が例示される。なお、この一時的な期間Δｔ１としては、ステップＳ１５０では図示しないが、アクセルオフ状況Ｃｂになるであろうと推定した時間をあらかじめ設定した時間経過するまでの期間（この期間は、先行車両が速度を上げるなどして、アクセルオフ状況Ｃｂにならなかった場合に対応するための期間となる）も例示される。

上記のステップＳ１１０〜ステップＳ１６０は、排気ガス浄化システム２０の再生が停止するまで行われる。従って、上記のステップＳ１０〜ステップＳ６０において、排気ガス浄化システム２０の再生が停止されると、強制的に終了する。

次いで、上記のステップＳ１０〜ステップＳ６０、ステップＳ１１０〜ステップＳ１６０が行われている際に、保温制御プログラムが以下のステップＳ２１０〜ステップＳ２３０を実施する。まず、ステップＳ２１０では、制御装置４０が、アクセル開度センサ４４を介してアクセル開度θ１を取得する。次いで、ステップＳ２２０では、制御装置４０が、アクセル開度θ１がオフになった、つまり、運転者によりアクセルペダル４３の踏み込みが解除されてアクセル開度θ１がゼロになったか否かを判定する。このステップＳ２２０で、アクセル開度θ１がゼロになったと判定した場合は、ステップＳ２３０へ進む。一方、アクセル開度θ１がゼロにならないと判定した場合は、スタートへ戻る。

次いで、ステップＳ２３０では、制御装置４０が、ＥＧＲバルブ３３を開弁して、ＥＧＲ通路３１を開放する。このステップＳ２３０では、ＥＧＲバルブ３３を全開（１００％）、あるいは全開側（７０％〜９０％）の開度にすることが好ましい。このように、ＥＧＲバルブ３３を開弁すると、アクセルオフ時の低温の排気ガスＧ１の大部分がＥＧＲガスＧ２として還流する。従って、その低温の排気ガスＧ１が排気ガス浄化システム２０に到達し、排気ガス浄化システム２０を冷却することを抑制する。このステップＳ２３０が完了するとスタートへ戻る。

図５及び図６は、エンジン１０と搭載した車両の走行時間と各パラメータとの相関を例示しており、図５は車両が降坂路を走行した場合を、図６は先行車両がいる場合をそれぞれ示している。なお、図中のθ３はＥＧＲバルブ３３の開度を、Ｔ１は捕集フィルタ２２の温度を示している。また、図中では時間ｔ０では、上記のステップＳ１０〜ステップＳ６０が行われて、排気ガス浄化システム２０の再生が行われているものとする。

図５に示すように、時間ｔ１で、上記のステップＳ１１０〜ステップＳ１３０が行われて、車両が、アクセルオフ状況Ｃｂとなる降坂路を走行することが予測されて、排気ガス浄化システム２０の再生が一時的に停止する。

このステップＳ１３０を行う時間ｔ２は、実際に道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになったときに、排気通路１９に未燃燃料Ｆ２が略存在しない状況になるタイミングが好ましい。より具体的には、燃料噴射弁１７から駆動に寄与しない燃料の噴射を停止した時間ｔ１から道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになった時間ｔ２までの経過時間Δｔ２が、最後に気筒１６から排出された排気ガスＧ１が排気通路１９及びＥＧＲ通路３１との分岐部を通過するまでの時間に設定されることが好ましい。この経過時間Δｔ２については、予め実験や試験により最後に気筒１６から排出された排気ガスＧ１が排気通路１９及びＥＧＲ通路３１との分岐部を通過するまでの時間を求めておき、その平均値などに設定するとよい。

次いで、時間ｔ２で道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになった後に、時間ｔ３で実際に運転者によって、アクセルペダル４３の踏み込みが解除されてアクセル開度θ１がオフになる。この時間ｔ３で、上記のステップＳ２１０〜ステップＳ２３０が行われる。

次いで、時間ｔ３から時間ｔ４まで、つまり、運転者によってアクセルペダル４３の踏み込みが解除されてから、アクセルペダル４３が踏み込まれるまで、上記のステップＳ１３０〜ステップＳ１５０が行われて、排気ガス浄化システム２０の再生は一時的に停止される。また、同時に、ステップＳ２１０〜ステップＳ２３０が行われて、排気ガス浄化システム２０が保温される。

そして、時間ｔ４で、運転者が実際にアクセルペダル４３を踏み込むと、上記のステップＳ１５０、Ｓ１６０が行われて、排気ガス浄化システム２０の再生が再開される。

図６に示すように、時間ｔ５で、上記のステップＳ１１０〜ステップＳ１３０が行われて、車両が、先行車両との関係がアクセルオフ状況Ｃｂとなる、つまり、先行車両が停止、あるいは徐行により近接することが予測されて、排気ガス浄化システム２０の再生が一時的に停止する。

次いで、時間ｔ６で道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになったときに、実際に運転し者によって、アクセルペダル４３の踏み込みが解除されてアクセル開度θ１がオフになる。この時間ｔ６で、上記のステップＳ２１０〜ステップＳ２３０が行われる。

次いで、時間ｔ６から時間ｔ７まで、つまり、運転者によってアクセルペダル４３が踏み込まれるまで、上記のステップＳ１３０〜ステップＳ１５０が行われて、排気ガス浄化システム２０の再生は一時的に停止される。また、同時に、ステップＳ２１０〜ステップＳ２３０が行われて、排気ガス浄化システム２０が保温される。

そして、時間ｔ７で、先行車両の速度が速くなり、運転者が実際にアクセルペダル４３を踏み込むと、上記のステップＳ１５０、Ｓ１６０が行われて、排気ガス浄化システム２０の再生が再開される。

なお、図５においては、時間ｔ１から時間ｔ４までが、図６においては、時間ｔ５から時間ｔ７までが、それぞれ排気ガス浄化システム２０の再生が一時的に停止される一時的の期間Δｔ１となる。

以上のような制御を行うようにしたことで、道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになると予想したときに、排気ガス浄化システム２０の再生が一時的に停止する。この一時的な停止により実際に道路状況Ｃ２がアクセルオフ状況Ｃｂになったときには、排気ガス浄化システム２０の再生に起因する過度の未燃燃料Ｆ２が排気通路１９に存在しない。これにより、その未燃燃料Ｆ２がＥＧＲシステム３０に進入することを防止できるので、ＥＧＲシステム３０に堆積物が過度に堆積することを回避して、ＥＧＲ通路３１やＥＧＲクーラー３２の閉塞やＥＧＲバルブ３３の作動不良を防止することができる。

また、アクセル開度θ１がオフになったときに、ＥＧＲバルブ３３を開弁して、排気ガス浄化システム２０を保温する制御と組み合わせると、ＥＧＲシステム３０に堆積物が過度に堆積することを回避する。その一方で、アクセル開度θ１がオフになったときに、ＥＧＲバルブ３３が開弁して、ＥＧＲガスＧ２が還流するので、低温の排気ガスＧ１が排気ガス浄化システム２０に到達することを低減できる。これにより、アクセルオフ時で気筒１６内への燃料の噴射が停止していても、排気ガス浄化システム２０を保温することができる。

従って、アクセル開度θ１がオンになり、駆動に寄与する燃料Ｆ１の噴射が開始されたときに、排気ガス浄化システム２０の再生を再開しても、排気ガス浄化システム２０の温度が低下しないように維持されていることで、迅速に堆積物を燃焼することができる。その結果として、排気ガス浄化システム２０の再生に必要な未燃燃料Ｆ２を低減できる、すなわち、駆動に寄与しない未燃燃料Ｆ２を低減できるので、燃費の向上に有利になる。

図７は本発明の第二実施形態からなるエンジン１０を例示している。このエンジン１０は、図１の構成に加えて、排気通路１９に配置され、未燃燃料Ｆ２を噴射する未燃燃料噴射弁４５を備えて構成される。

未燃燃料噴射弁４５は、排気ガスＧ１の流れに対してＥＧＲシステム３０のＥＧＲ通路３１への分岐部よりも上流側の排気通路１９に配置される。なお、この未燃燃料噴射弁４５は、ＥＧＲ通路３１への分岐部よりも上流側であればよく、エキゾーストマニホールド１８の内部に配置されてもよい。

この構成の場合には、制御装置４０が、再生制御において、燃料噴射弁１７から噴射される燃料のうちの駆動に寄与しない未燃燃料Ｆ２を排気ガス浄化システム２０に供給する代わりに、未燃燃料噴射弁４５から噴射される未燃燃料Ｆ２を排気ガス浄化システム２０に供給する制御を行うように構成される。

この実施形態も、前述と同様の制御を行うようにしたことで、アクセルオフ時の排気ガス浄化システム２０の再生に起因する過度の未燃燃料Ｆ２がＥＧＲシステム３０に進入することを防止できる。

１０ エンジン
１１ 吸気通路
１６ 気筒
１７ 燃料噴射弁
１９ 排気通路
２０ 排気ガス浄化システム
３０ ＥＧＲシステム
４０ 制御装置
４１ 差圧センサ
４２ ナビゲーションシステム
Ｃ１ 浄化状況
Ｃ２ 道路状況
Ｃａ 低下状況
Ｃｂ アクセルオフ状況
Ｆ２ 未燃燃料

Claims (6)

1. 気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に配置されて、排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムと、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流し、排気ガスを再度、前記気筒へ還流するＥＧＲシステムと、を備える内燃機関において、
   前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得する浄化状況取得装置と、車両が走行する予定の道路状況を取得する道路状況取得装置と、アクセルペダルのアクセル開度を取得するアクセル開度取得装置と、それらの浄化状況取得装置、道路状況取得装置、及び、アクセル開度取得装置、並びに、前記燃料噴射弁に信号線を介して接続された制御装置と、を備え、
   前記制御装置が、前記浄化状況取得装置を介して前記浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、前記燃料噴射弁から噴射される燃料のうちの駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、
   前記道路状況取得装置を介して前記道路状況を監視し、その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がゼロになるアクセルオフ状況になると予測した場合、アクセル開度がゼロよりも大きいときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料のうちの未然の燃料の供給を停止して前記再生制御を停止する制御を行い、
   さらに、前記アクセル開度取得装置を介して前記アクセル開度を監視し、そのアクセル開度がオフになると前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路に配置されるＥＧＲバルブを開弁する制御を行う構成にすることを特徴とする内燃機関。
2. 排気通路に配置されて、排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムと、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流し、排気ガスを再度、前記気筒へ還流するＥＧＲシステムと、排気ガスの流れに対して前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路への分岐部よりも上流側の前記排気通路に配置された未燃燃料噴射弁と、を備える内燃機関において、
   前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得する浄化状況取得装置と、車両が走行する予定の道路状況を取得する道路状況取得装置と、アクセルペダルのアクセル開度を取得するアクセル開度取得装置と、それらの浄化状況取得装置、道路状況取得装置、及び、アクセル開度取得装置、並びに、前記燃料噴射弁に信号線を介して接続された制御装置と、を備え、
   前記制御装置が、前記浄化状況取得装置を介して前記浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、前記未然燃料噴射弁から噴射される未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、
   前記道路状況取得装置を介して前記道路状況を監視し、その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がゼロになるアクセルオフ状況になると予測した場合、アクセル開度がゼロよりも大きいときに、前記未然燃料噴射弁から噴射される未然の燃料の供給を停止して前記再生制御を停止する制御を行い、
   さらに、前記アクセル開度取得装置を介して前記アクセル開度を監視し、そのアクセル開度がオフになると前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路に配置されるＥＧＲバルブを開弁する制御を行う構成にすることを特徴とする内燃機関。
3. 前記制御装置は、前記車両が走行する予定の道路が予め設定された勾配の降坂路である場合に、前記道路状況が前記アクセルオフ状況になると予測する請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 前記制御装置は、前記車両と先行車両との相対関係が予め設定された近接する関係である場合に、前記道路状況が前記アクセルオフ状況になると予測する請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 前記制御装置が、前記道路状況が前記アクセルオフ状況になる前に、前記再生制御が停止されてから、実際に前記アクセル開度がオフを経由してオンになったときに、前記再生制御を再開する制御を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
6. 排気通路に配置される排気ガス浄化システムが排気ガスを浄化すると共に、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流するＥＧＲシステムが排気ガスを再度、気筒へ還流するエンジンの制御方法において、
   前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得するステップと、
   その浄化状況が低下状況になったか否かを判定するステップと、
   その浄化状況が低下したと判定した場合に、駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給して、その排気ガス浄化システムを再生するステップと、を含む再生制御と、
   車両が走行する予定の道路状況を取得するステップと、
   その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がゼロになるアクセルオフ状況になるか否かを予め予測するステップと、
   前記道路状況が前記アクセルオフ状況になると予測した場合、アクセル開度がゼロよりも大きいときに、未然の燃料の供給を停止して前記排気ガス浄化システムを再生するステップを停止するステップと、を含む再生停止制御と、
   前記アクセル開度を取得するステップと、
   前記アクセル開度がゼロになったか否かを判定するステップと、
   前記アクセル開度がゼロになったと判定した場合に、前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲバルブを開弁するステップと、を含む保温制御と、を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。