特許 6654469 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6654469

(24)【登録日】2020年2月3日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/36 20060101AFI20200217BHJP

   F02D 17/00 20060101ALI20200217BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20200217BHJP

   F01P 3/16 20060101ALI20200217BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20200217BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/36 C

   F01N3/36 B

   F02D17/00 M

   F02D43/00 301J

   F01P3/16

   F01P3/20

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-44706(P2016-44706)

(22)【出願日】2016年3月8日

(65)【公開番号】特開2017-160817(P2017-160817A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2019年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 徹

(72)【発明者】

【氏名】天野 典保

(72)【発明者】

【氏名】太田 一貴

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雄貴

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３７０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２７４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９６０８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０８２８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３３２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０９６２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９７４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３８５８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８，９／００−１１／００，

Ｆ０２Ｄ １３／００−２８／００，４３／００−４５／００，

Ｆ０１Ｐ １／００−１１／２０，

Ｆ０２Ｍ ３７／００−７１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気通路を構成する一部材である排気管に設けられ、該排気通路に設けられた排気浄化装置よりも上流側に燃料を供給する燃料添加弁を制御する添加制御部と、
前記燃料添加弁を冷却する冷却装置の駆動態様を制御する冷却制御部と、
前記排気管の温度を算出する温度算出部と、
内燃機関の停止に関する操作信号が入力されたか否かを判定する判定部と、
前記操作信号が入力されたと前記判定部が判定したことを条件として内燃機関を停止させる停止部とを有し、
前記操作信号が入力されたと前記判定部が判定したときには、前記停止部によって内燃機関を停止する前に、前記温度算出部によって算出された前記排気管の温度が所定温度以上であるか否かを判定し、前記排気管の温度が所定温度以上であると判定した場合には、前記添加制御部によって前記燃料添加弁からの燃料の噴射を停止させるとともに前記冷却制御部によって前記燃料添加弁を冷却して前記排気管の温度を低下させ、前記排気管の温度が前記所定温度未満になっているときに前記添加制御部によって前記燃料添加弁から燃料を噴射する
内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されている内燃機関の排気通路には、燃料添加弁が設けられている。燃料添加弁は、排気通路における排気浄化装置の上流側に燃料を供給する。排気浄化装置として、排気に含まれる窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）を吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元触媒や、排気に含まれる粒子状物質（以下「ＰＭ」という。）を捕集するＰＭフィルタが設けられている。燃料添加弁から排気に添加された燃料は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されているＮＯｘの還元や、ＰＭフィルタに捕集されたＰＭの除去に利用される。燃料添加弁には、排気に含まれる煤や排気通路に供給されなかった燃料が付着する。煤や燃料は、燃料添加弁の温度が高温になると変質、固化してデポジットを生成する。特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転中に、排気の浄化時以外にも、所定周期で燃料添加弁から排気に燃料を添加する。これにより、燃料添加弁の温度を低下させて、該燃料添加弁にデポジットが堆積することを抑制している。

【0003】

また、特許文献２に記載の内燃機関には、燃料添加弁を冷却するための冷却装置が設けられている。冷却装置は、ラジエータと、一端がラジエータに連結され、他端が燃料添加弁に連結された導出路及び導入路と、導入路に設けられている駆動ポンプとを有している。冷却装置には、冷却水が充填されており、駆動ポンプの駆動によりラジエータ及び燃料添加弁を冷却水が環流する。燃料添加弁に流れた冷却水は受熱して該燃料添加弁の温度を低下させる。受熱した冷却水は、ラジエータに流れ、該ラジエータにおいてその熱を大気に放出する。放熱により温度の低下した冷却水は、再度燃料添加弁に供給される。このように冷却水が環流することによって、燃料添加弁の温度を低下させて、該燃料添加弁にデポジットが堆積することを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５‐１０６０４７号公報

【特許文献2】特開２０１１‐１４４７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

内燃機関が停止すると、該内燃機関の各種冷却系の駆動が停止する。そのため、燃料添加弁は、内燃機関の停止後に排気通路からの受熱により温度が上昇することもある。内燃機関の停止後に燃料添加弁の温度が上昇すると、該燃料添加弁に付着している煤や燃料によりデポジットが生成されるおそれがある。特許文献１及び特許文献２には、この点については考慮されておらず、燃料添加弁におけるデポジットの堆積を抑制する上では、未だ改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、排気通路を構成する一部材である排気管に設けられ、該排気通路に設けられた排気浄化装置よりも上流側に燃料を供給する燃料添加弁を制御する添加制御部と、前記燃料添加弁を冷却する冷却装置の駆動態様を制御する冷却制御部と、前記排気管の温度を算出する温度算出部と、内燃機関の停止に関する操作信号が入力されたか否かを判定する判定部と、前記操作信号が入力されたと前記判定部が判定したことを条件として内燃機関を停止させる停止部とを有し、前記操作信号が入力されたと前記判定部が判定したときには、前記停止部によって内燃機関を停止する前に、前記温度算出部によって算出された前記排気管の温度が所定温度以上であるか否かを判定し、前記排気管の温度が所定温度以上であると判定した場合には、前記冷却制御部によって前記燃料添加弁を冷却して前記排気管の温度を低下させるとともに前記排気管の温度が前記所定温度未満になっているときに前記添加制御部によって前記燃料添加弁から燃料を噴射する。

【0007】

燃料添加弁を冷却すると、該燃料添加弁が設けられている排気管も冷却される。排気管の熱は、内燃機関の停止後、燃料添加弁の温度上昇に寄与する。上記構成では、内燃機関の停止に関する操作信号が入力されてから実際に内燃機関を停止させるまでの間に、燃料添加弁を冷却し、排気管の温度を低下させる。そのため、内燃機関を停止した後、該排気管に設けられている燃料添加弁の温度が上昇しにくくなる。そして、燃料添加弁の温度が低下し、該燃料添加弁に燃料が付着してもデポジットを生じ難い状況下で、燃料添加弁から燃料を噴射して該燃料添加弁に付着している煤を吹き飛ばす。上記構成によれば、内燃機関を停止した後であっても燃料添加弁の温度を低く維持することができ、且つ該燃料添加弁に付着している煤の量を低減できるため、機関停止後に燃料添加弁にデポジットが堆積することを抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】内燃機関の制御装置の一実施形態の概略構成を示す模式図。

【図2】（ａ）及び（ｂ）は、冷却装置に設けられる電磁弁の構成を示す模式図。

【図3】燃料添加弁の構成を示す断面図。

【図4】燃料添加弁のノズルを拡大して示す断面図。

【図5】内燃機関の制御装置が実行する停止制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。

【図6】（ａ）〜（ｇ）は、停止制御の実行態様の一例を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

内燃機関の制御装置の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関のシリンダブロック１０には、シリンダ１０Ａが設けられている。シリンダ１０Ａにはピストン１１が摺動可能に収容されている。シリンダブロック１０の上端には、シリンダヘッド１２が固定されている。シリンダ１０Ａ、ピストン１１、及びシリンダヘッド１２によって燃焼室１３が構成されている。燃焼室１３には、吸気通路１４及び排気通路１５が接続されている。吸気通路１４は、吸気マニホールド１４Ａと、該吸気マニホールド１４Ａの吸気上流側の端部に連結されている吸気管１４Ｂとを有している。吸気管１４Ｂには、燃焼室１３に導入される吸気の量を調節するスロットルバルブ２０が設けられている。吸気通路１４には、該吸気通路１４と燃焼室１３とを連通、遮断する吸気バルブ２１が設けられている。排気通路１５は、排気マニホールド１６と、該排気マニホールド１６の排気下流側の端部に接続されている第１排気管１７と、第１排気管１７の排気下流側の端部に連結されている排気浄化装置１８と、該排気浄化装置１８の下流側の端部に連結されている第２排気管１９とを有している。第１排気管１７には、該第１排気管１７の温度を検出する温度センサ２２が設けられている。第１排気管１７における温度センサ２２の下流側には、排気に燃料を添加する燃料添加弁４０が設けられている。排気浄化装置１８には、酸化触媒１８ＡとＰＭフィルタ１８Ｂとが排気上流側から順に設けられている。酸化触媒１８Ａは、排気に含まれる未燃燃料や一酸化炭素を酸化して、水や二酸化炭素に変化させる。ＰＭフィルタ１８Ｂは、排気に含まれる煤などの粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。排気浄化装置１８には、差圧センサ２３も設けられている。差圧センサ２３は、ＰＭフィルタ１８Ｂの入り口側の排気圧と出口側の排気圧との差を検出する。排気通路１５には、該排気通路１５と燃焼室１３とを連通、遮断する排気バルブ２４が設けられている。

【0010】

吸気通路１４を通じて燃焼室１３に吸気が導入される。燃焼室１３には、燃料噴射弁２５が設けられている。燃料噴射弁２５には、燃料供給系３０から燃料が供給されている。燃料供給系３０は、燃料噴射弁２５が連結されているコモンレール３１と、該コモンレール３１に一端が連結された燃料供給通路３２と、該燃料供給通路３２の他端が連結されている燃料タンク３３とを有している。燃料供給通路３２の経路上には、燃料ポンプ３４が設けられている。燃料ポンプ３４の駆動により、燃料タンク３３に貯留されている燃料が燃料供給通路３２に汲み上げられ、コモンレール３１に流動する。コモンレール３１に流動した燃料は、燃料噴射弁２５に供給される。コモンレール３１には、分岐通路３５が連結されている。分岐通路３５は、燃料添加弁４０に連結されている。コモンレール３１に流動した燃料の一部は、分岐通路３５を通じて燃料添加弁４０にも供給されている。燃料噴射弁２５から燃焼室１３に噴射された燃料は吸気と混合されて混合気を形成する。混合気は、燃焼室１３において圧縮され所定のタイミングで着火する。これにより、混合気が燃焼する。

【0011】

内燃機関には、燃料添加弁４０を冷却するための冷却装置７０が設けられている。冷却装置７０は、ラジエータ７１と、一端がラジエータ７１に連結されて他端が電磁弁７２に連結されている第１導入路７３と、一端が電磁弁７２に連結されて他端が冷却ポンプ７４に連結されている第２導入路７５と、一端が冷却ポンプ７４に連結されて他端が冷却部８３に連結されている第３導入路７６とを有している。冷却部８３には、燃料添加弁４０が固定されている。電磁弁７２には、迂回路７７が連結されている。迂回路７７の他端には、リザーブタンク７８が連結されている。リザーブタンク７８は、溢出路７９を通じて第２導入路７５に連結されている。図２に示すように電磁弁７２は三方弁であり、ハウジング８１と、該ハウジング８１の内部に収容されている弁体８２とを有している。ハウジング８１には、第１導入路７３とハウジング８１の内部とを連通する第１開口部８１Ａと、第２導入路７５とハウジング８１の内部とを連通する第２開口部８１Ｂと、迂回路７７とハウジング８１の内部とを連通する第３開口部８１Ｃとが設けられている。弁体８２には、直線上に延びる直線路８２Ａと、直線路８２Ａの中間部分から分岐して延びている分岐路８２Ｂとが設けられている。すなわち、弁体８２は、直線路８２Ａと分岐路８２ＢとからなるＴ字状の経路を有している。図２（ａ）に示すように、電磁弁７２の弁体８２の位置を第１位置に制御して、第１開口部８１Ａと第２開口部８１Ｂとを直線路８２Ａによって接続するとともに、第３開口部８１Ｃを閉塞すると、第１導入路７３と第２導入路７５とが連通するとともに、迂回路７７と第１導入路７３及び第２導入路７５との連通が遮断される。一方、図２（ｂ）に示すように、電磁弁７２の弁体８２の位置を第２位置に制御して、第１開口部８１Ａと第３開口部８１Ｃとを接続するとともに、第２開口部８１Ｂを閉塞すると、第１導入路７３と迂回路７７とが連通するとともに、第２導入路７５と第１導入路７３及び迂回路７７との連通が遮断される。

【0012】

図１に示すように、冷却部８３とラジエータ７１とは、導出路８０を通じて連結されている。冷却装置７０では、リザーブタンク７８以外の各構成部に冷却水が充填されている。リザーブタンク７８には、所定量の冷却水が貯留されており、該リザーブタンク７８内は気層と液層とで分離されている。冷却ポンプ７４が駆動されると、ラジエータ７１から第１導入路７３に冷却水が汲み出される。電磁弁７２の弁体８２が上記第１位置にあるときには、第１導入路７３から第２導入路７５及び第３導入路７６を介して冷却部８３に冷却水が供給される。すなわち、リザーブタンク７８を経由せずにラジエータ７１から冷却部８３に冷却水が供給される。一方、電磁弁７２の弁体８２が上記第２位置にあるときには、ラジエータ７１から第１導入路７３に汲み出された冷却水は、迂回路７７、リザーブタンク７８、及び溢出路７９を通じて第２導入路７５に流れ、第３導入路７６から冷却部８３に供給される。すなわち、リザーブタンク７８を経由してラジエータ７１から冷却部８３に冷却水が供給される。冷却部８３に供給された冷却水は、燃料添加弁４０との熱交換により受熱して該燃料添加弁４０の温度を低下させる。受熱した冷却水は、導出路８０を通じてラジエータ７１に流れ、該ラジエータ７１においてその熱を大気に放出する。放熱により温度の低下した冷却水は、再度冷却部８３に供給される。電磁弁７２は、内燃機関の通常運転時には第１位置に制御されている。そのため、冷却装置７０において、冷却水はラジエータ７１と冷却部８３とをリザーブタンク７８を経由せずに環流する。冷却水の温度変化により冷却水の容積が変動したときには、溢出路７９を通じて、リザーブタンク７８と第２導入路７５との間で冷却水が移動する。これにより、冷却装置７０における冷却水の不足や過度な圧力上昇が抑えられる。

【0013】

図３に示すように、冷却部８３は、第１排気管１７の開口部１７Ａに固定されている。開口部１７Ａは、第１排気管１７の本体部１７Ｂから外方に突出した円筒状の突出壁１７１Ａと、該突出壁１７１Ａの先端部に設けられたフランジ壁１７１Ｂとからなる。冷却部８３は、円柱状に形成されており、第１排気管１７側の端部に形成されているフランジ８４が第１排気管１７のフランジ壁１７１Ｂに当接している。冷却部８３の中心部分には、軸方向（図３の上下方向）に貫通した貫通孔８３Ａが形成されている。冷却部８３の内部には、貫通孔８３Ａを囲むように環状の冷却室８５が形成されている。冷却部８３に連結されている第３導入路７６を通じて冷却室８５に冷却水が供給され、冷却部８３に連結されている導出路８０を通じて冷却室８５から冷却水が排出される。

【0014】

燃料添加弁４０は、冷却部８３に固定されている収容体４１と、該収容体４１に収容されているニードル６０とを有している。収容体４１は、冷却部８３の貫通孔８３Ａに挿通されている挿通部４３と、該挿通部４３から拡径して上方に突出している支持部４４とを有している。挿通部４３の外径は、貫通孔８３Ａの直径と同じであり、挿通部４３の外面と貫通孔８３Ａの内面とは当接している。挿通部４３の下端部は、冷却部８３から突出して下方に延びており、第１排気管１７の内域に配設されている。この先端部には、第１排気管１７側に突出した円錐状のノズル４６が形成されている。ノズル４６の内部には、噴射室４６Ａが形成されている。噴射室４６Ａは、ノズル４６に形成されている複数の噴孔４６Ｂによって第１排気管１７の内域に連通している。

【0015】

挿通部４３と支持部４４との内部には、ニードル６０を収容している収容穴４７が形成されている。収容穴４７は、挿通部４３と支持部４４との両方に跨って設けられている摺動室４７Ａと、支持部４４の内部に設けられて、摺動室４７Ａよりも拡径している拡径室４７Ｂと、挿通部４３の内部に設けられて、摺動室４７Ａから離間するほど縮径しているテーパ室４７Ｃとをその構成部として有している。支持部４４には、分岐通路３５が接続されている導入口４８が設けられている。導入口４８と収容穴４７とは、支持部４４に形成された連通路４９によって連通している。分岐通路３５から導入口４８に供給された燃料は、連通路４９を通じて収容穴４７に流動する。支持部４４には環状のコイル５０が内設されている。コイル５０は、その内周面が摺動室４７Ａに臨むように配設されており、摺動室４７Ａの壁面の一部を構成している。支持部４４の下面は、冷却部８３の上面に固定されている。

【0016】

ニードル６０は、摺動室４７Ａよりも直径の短い円柱状の本体軸６１を有している。本体軸６１には、軸方向における中央部分であって、コイル５０よりも第１排気管１７側に、摺動室４７Ａの壁面と摺動可能なコア６１Ａが設けられている。コア６１Ａによって摺動室４７Ａは上方側と下方側に区画されている。コア６１Ａには、本体軸６１の軸方向に延びる貫通孔６１１Ａが形成されている。この貫通孔６１１Ａを通じて、摺動室４７Ａの上方側から下方側に燃料が流動する。コア６１Ａは磁性材料によって構成されている。本体軸６１の一端（図３における上端）には、本体軸６１よりも拡径されている拡径部６２が連結されている。拡径部６２は、拡径室４７Ｂに配設されており、拡径部６２の外径と拡径室４７Ｂの内径とは同じである。拡径部６２は、拡径室４７Ｂに収容されている圧縮ばね６５によって第１排気管１７側（図３の下方）に付勢されている。拡径部６２には、複数の貫通孔６２Ａが設けられており、この貫通孔６２Ａを通じて摺動室４７Ａから拡径室４７Ｂに燃料が流動する。本体軸６１の他端（図３における下端）には、円錐状のテーパ部６３が連結されている。テーパ部６３は、テーパ室４７Ｃに配設されており、ノズル４６の内面に当接している。

【0017】

コイル５０が非通電状態にあるときには、圧縮ばね６５の付勢力によってニードル６０がノズル４６の内面に押しつけられる。そのため、収容穴４７とノズル４６の内部に形成されている噴射室４６Ａとの連通は遮断され、燃料添加弁４０から第１排気管１７の内域に燃料が噴射されない。一方、コイル５０が通電状態にあるときには、コイル５０の磁力によってコア６１Ａが引き寄せられ、ニードル６０がノズル４６から離間する方向に移動する。そのため、収容穴４７と噴射室４６Ａとが連通し、噴孔４６Ｂを通じて第１排気管１７の内域に燃料が供給される。

【0018】

図１に示すように、内燃機関には、制御装置９０が設けられている。制御装置９０には、温度センサ２２や差圧センサ２３などの各種センサから出力された信号が入力される。また、制御装置９０には、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ３６、機関回転速度を検出する回転速度センサ３７、及びイグニッションスイッチ３８などからの出力信号も入力される。制御装置９０は、入力される各信号に基づいて燃料噴射弁２５から噴射される燃料の量、スロットルバルブ２０の開度などを制御する。また、制御装置９０は、差圧センサ２３の出力信号に基づいてＰＭフィルタ１８Ｂの再生処理を実行する。この再生処理では、ＰＭフィルタ１８Ｂに捕集されたＰＭの量が所定量以上になっているときに、燃料添加弁４０を制御して、排気通路１５における排気浄化装置１８よりも上流側に燃料を供給する。すなわち、ＰＭフィルタ１８ＢにＰＭが捕集されると、ＰＭフィルタ１８Ｂを排気が通過しにくくなるため、入り口側の排気圧と出口側の排気圧との差が大きくなる。制御装置９０は、差圧センサ２３によりこの差圧を検出し、該差圧が所定圧以上になっているときに、燃料添加弁４０から排気に燃料を添加させる。排気通路１５に供給された燃料は、排気とともに下流側に流れ、酸化触媒１８Ａにおいて燃焼して排気の温度を上昇させる。酸化触媒１８Ａにおいて高温になった排気は、下流側のＰＭフィルタ１８Ｂに流れる。ＰＭフィルタ１８Ｂに捕集されているＰＭは、高温の排気によって燃焼し、除去される。

【0019】

ところで、燃料添加弁４０のノズル４６は、排気通路１５に露出している。そのため、図４に示すように、排気に含まれている煤Ｓがノズル４６の噴孔４６Ｂや噴射室４６Ａに入り込むことがある。また、燃料添加弁４０から噴射された燃料は、全量が排気通路１５に供給されるのではなく、その一部が噴射室４６Ａや噴孔４６Ｂに付着することもある。煤Ｓや燃料は、燃料添加弁４０の温度が高温になると変質、固化してデポジットを生成する。例えば、ノズル４６に付着している燃料の一部は、高温時に酸化して粘性の不溶性物質に変化する。燃料の気化成分が揮発して不溶性物質がノズル４６表面に付着している状態では、煤Ｓがノズル４６に付着しやすくなる。その結果、燃料と煤Ｓとが固着してデポジットが生成される。制御装置９０は、こうしたデポジットの生成を抑制するために、内燃機関の運転中に、冷却装置７０によって燃料添加弁４０を冷却している。すなわち、機関運転状態に応じて冷却ポンプ７４の駆動量を制御し、燃料添加弁４０が固定されている冷却部８３に供給される冷却水の量を制御している。これにより、燃料添加弁４０の温度が所定の許容温度（例えば１５０℃）よりも高くならないように制御している。

【0020】

制御装置９０は、内燃機関を停止する際に停止制御を実行する。これにより、内燃機関の停止後に燃料添加弁４０にデポジットが堆積しないようにもしている。図１に示すように、制御装置９０は、ソフトウェア及びハードウェアのうち少なくとも一方で構成されている機能部として、添加制御部９１、冷却制御部９２、温度算出部９３、判定部９４、及び停止部９５を有している。添加制御部９１は、燃料添加弁４０を制御する。冷却制御部９２は、冷却装置７０の駆動態様、すなわち、冷却ポンプ７４の駆動量や電磁弁７２の弁体８２の位置を制御する。温度算出部９３は、温度センサ２２の出力信号に基づいて第１排気管１７の温度を算出する。判定部９４は、内燃機関の停止に関する操作信号が入力されたか否かを判定する。本実施形態では、判定部９４は、イグニッションスイッチ３８がオンからオフに切り替えられたときに前記操作信号が入力されたと判定する。停止部９５は、前記操作信号が入力されたと判定部９４が判定したことを条件として内燃機関を停止させる。停止部９５は、燃料噴射弁２５からの燃料噴射を中止することにより、内燃機関を停止させる。

【0021】

図５のフローチャートを参照して、制御装置９０が実行する停止制御に係る一連の処理の流れについて説明する。制御装置９０は、この一連の処理を所定周期毎に実行する。
図５に示すように、この一連の処理を実行すると、制御装置９０はまず、判定部９４によってイグニッションスイッチ３８がオンからオフに切り替えられたか否かを判定する（ステップＳ５００）。この処理では、前回の停止制御における本処理においてイグニッションスイッチ３８がオンであると判定し、今回の処理においてイグニッションスイッチ３８がオフであると判定したときに肯定判定となる。この処理において、イグニッションスイッチ３８がオンからオフに切り替えられていないと判定したときには（ステップＳ５００：ＮＯ）、内燃機関の停止に関する操作信号が入力されておらず、該内燃機関を停止させる状態にはないため、以降の処理を行わずに、停止制御にかかる一連の処理を終了する。

【0022】

一方、イグニッションスイッチ３８がオンからオフに切り替えられたと判定したときには（ステップＳ５００：ＹＥＳ）、次に、温度算出部９３が第１排気管１７の温度（以下「排気管温度Ｔｅ」という。）を算出し、該算出された排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ以上になっているか否かを判定する（ステップＳ５０１）。第１排気管１７の熱は燃料添加弁４０に伝達される。そのため、第１排気管１７の熱は、内燃機関の停止後、冷却装置７０の駆動が停止しているときに、燃料添加弁４０の温度上昇に寄与する。ここでは、所定温度Ｔａとして、内燃機関の停止後、該燃料添加弁４０の温度が前記許容温度（例えば１５０℃）よりも上昇する第１排気管１７の温度範囲の中で、下限となる値を設定している。すなわち、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ以上であるときに内燃機関を停止すると、燃料添加弁４０の温度が許容温度よりも上昇し、該燃料添加弁４０にデポジットが堆積しやすくなることを意味している。所定温度Ｔａは、実験やシミュレーションによって予め求めることができる。ステップＳ５０１の処理において、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ以上であると判定したときには（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、次に、冷却制御部９２によって冷却装置７０を駆動させて燃料添加弁４０を冷却する（ステップＳ５０２）。この処理では、冷却ポンプ７４が既に駆動している場合にはその駆動を継続し、冷却ポンプ７４の駆動が停止している場合には該冷却ポンプ７４を駆動させる。また、電磁弁７２の弁体８２を第１位置から第２位置に変更する。これにより、冷却装置７０のリザーブタンク７８に貯留されている冷却水が燃料添加弁４０に供給されるようになる。燃料添加弁４０を冷却することにより、該燃料添加弁４０が設けられている第１排気管１７が冷却される。こうして冷却装置７０の駆動態様を制御して燃料添加弁４０を冷却した後、再度温度算出部９３によって排気管温度Ｔｅを算出し、この算出された排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３の処理において、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ以上であると判定した場合には（ステップＳ５０３：ＮＯ）、上述したように、内燃機関の停止後に燃料添加弁４０がデポジットの堆積しやすい温度まで上昇するおそれがある。そのため、この場合には、次の処理に移行せず、ステップＳ５０３の処理を繰り返す。そして、冷却装置７０によって燃料添加弁４０を冷却することにより第１排気管１７が冷やされると、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ未満になり、ステップＳ５０３の処理において肯定判定される（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）。この場合には、その後に内燃機関を停止しても燃料添加弁４０がデポジットの堆積しやすい温度まで上昇し難い状態であると判断できる。そのため、添加制御部９１によって燃料添加弁４０から燃料を噴射し（ステップＳ５０４）、停止部９５によって内燃機関を停止する（ステップＳ５０５）。その後、この停止制御に係る一連の処理を終了する。

【0023】

他方、ステップＳ５０１の処理において、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ未満であると判定した場合には（ステップＳ５０１：ＮＯ）、冷却装置７０による冷却を実行して第１排気管１７の温度を低下させなくても、内燃機関の停止後に燃料添加弁４０がデポジットの堆積しやすい温度まで上昇し難い状態であると判断できる。そのため、ステップＳ５０２及びステップＳ５０３の処理を実行せずに、ステップＳ５０４の処理に移行する。そして、添加制御部９１によって燃料添加弁４０から排気に燃料を添加した後、停止部９５によって内燃機関を停止する（ステップＳ５０５）。そうして、この停止制御に係る一連の処理を終了する。

【0024】

図６のタイミングチャートを参照して、内燃機関の制御装置９０の作用効果について説明する。
（１）本実施形態では、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、イグニッションスイッチ３８がオンからオフに切り替えられたタイミングｔ１では、燃料噴射弁２５からの噴射制御は継続され、内燃機関は停止しない。そして、図６（ｃ）に示すように、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａよりも高い場合には、図６（ｄ）及び（ｅ）に示すように、冷却装置７０の冷却ポンプ７４を駆動しつつ電磁弁７２の弁体８２を第２位置に切り替える。これにより、冷却部８３を介して燃料添加弁４０を冷却する。冷却部８３は、第１排気管１７に固定されているため、こうして燃料添加弁４０を冷却すると、該燃料添加弁４０が設けられている第１排気管１７も冷却される。そのため、図６（ｃ）に示すように、タイミングｔ１以降、排気管温度Ｔｅが低下していく。そして、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ未満になると（タイミングｔ２）、次に、図６（ｆ）に示すように、燃料添加弁４０から燃料が１回噴射される。これにより、燃料添加弁４０の温度が低く、燃料が付着してもデポジットを生じ難い状況下において、該燃料添加弁４０から燃料を噴射してノズル４６に付着している煤を吹き飛ばす。なお、この噴射によって排気通路１５まで噴ききれずにノズル４６に付着した燃料は、その気化熱によって燃料添加弁４０の温度低下に貢献する。その後、図６（ｂ）に示すように、燃料噴射弁２５からの燃料噴射を終了し、内燃機関を停止させる（タイミングｔ３）。これにより、内燃機関を停止した後、第１排気管１７に設けられている燃料添加弁４０がデポジットの堆積しやすい温度まで上昇し難い状況で、内燃機関を停止させることができる。このように、第１排気管１７から燃料添加弁４０に伝達される熱量を抑えた状態で内燃機関を停止しているため、図６（ｇ）に示すように、内燃機関を停止した後（タイミングｔ３以降）において、燃料添加弁４０の上昇が抑えられ、該燃料添加弁４０の温度が低く維持される。また、内燃機関の停止前に燃料添加弁４０から燃料を噴射することによって、燃料添加弁４０に付着している煤の量を低減することができる。したがって、内燃機関の停止後に燃料添加弁４０にデポジットが堆積することを抑えることができる。

【0025】

（２）排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ未満となってから内燃機関を停止するまでの間に燃料添加弁４０から燃料を噴射するようにしているため、内燃機関を停止するタイミングｔ３に近いタイミングで燃料が噴射される。これにより、付着している煤を吹き飛ばした後、燃料添加弁４０に再度煤が付着することを抑えることができる。そのため、燃料添加弁４０に付着する煤を効率良く低減できる。

【0026】

（３）イグニッションスイッチ３８がオンからオフに切り替えられたときに、電磁弁７２の弁体８２の位置を第２位置に切り替えるようにしている。冷却装置７０内を環流する冷却水は、内燃機関の運転中に燃料添加弁４０からの受熱によって比較的温度が高い状態になっている。一方、内燃機関の運転中には、電磁弁７２の弁体８２が第１位置に制御されており、リザーブタンク７８に貯留されている冷却水は冷却装置７０内を環流しない。そのため、他の部分の冷却水に比して、リザーブタンク７８に貯留されている冷却水の温度は低い状態に維持されやすい。そのため、内燃機関の停止制御の際に、リザーブタンク７８に貯留されている冷却水を冷却部８３に供給することにより、第１排気管１７の温度を所定温度Ｔａ未満まで早期に低下させることができる。したがって、イグニッションスイッチ３８がオンからオフに切り替えられてから内燃機関を停止させるまでの時間の短縮に貢献できる。

【0027】

上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・排気浄化装置１８として、ＰＭフィルタ１８Ｂだけを備えていてもよい。また、ＰＭフィルタ１８Ｂや酸化触媒１８Ａに加えて、または代えて、排気に含まれるＮＯｘを吸蔵還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えていてもよい。

【0028】

・停止制御において、内燃機関を停止する前に燃料添加弁４０から燃料を１回だけ噴射するのではなく、燃料を複数回噴射するようにしてもよい。燃料添加弁４０から排気通路１５に噴ききれずにノズル４６に付着した燃料は、燃料添加弁４０に既に堆積しているデポジットを溶解する。そのため、複数回に亘る一連の噴射によれば、既に堆積していたデポジットを溶解してこれを吹き飛ばすこともできるため、燃料添加弁４０におけるデポジットの堆積をより好適に抑制できる。

【0029】

・添加制御部９１は、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ未満になったタイミングｔ２において燃料添加弁４０から燃料を噴射するようにしてもよい。
・停止制御において、添加制御部９１は、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａよりも高くなっているタイミングｔ２以前に、燃料添加弁４０から燃料を噴射するようにしてもよい。この構成では、噴射された燃料の気化熱により燃料添加弁４０の温度を好適に低下させることができるため、排気管温度Ｔｅの温度低下に貢献できる。

【0030】

・停止制御において、図５のステップＳ５０１の処理において否定判定された場合には（ステップＳ５０１：ＮＯ）、ステップＳ５０４の処理を実行せずに、すなわち、燃料添加弁４０から燃料を噴射せずに、ステップＳ５０５の処理に移行して、内燃機関を停止するようにしてもよい。

【0031】

・冷却制御部９２は、イグニッションスイッチ３８がオンからオフ切り替えられたタイミングｔ１に電磁弁７２の弁体８２の位置を第２位置に切り替えるようにしていたが、イグニッションスイッチ３８がオンからオフ切り替えられてから所定時間遅れて弁体８２の位置を第２位置に切り替えるようにしてもよい。

【0032】

・冷却装置７０における冷却ポンプ７４を内燃機関の運転中に常に駆動している構成では、冷却制御部９２は、電磁弁７２の位置のみを制御するものであってもよい。
・冷却装置７０は、電磁弁７２及び迂回路７７を備えないものであってもよい。この構成では、停止制御では、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａよりも高い場合に、冷却制御部９２によって冷却ポンプ７４の駆動量を増大させることにより、早期に第１排気管１７を冷却することができる。

【0033】

・冷却制御部９２は、冷却装置７０の冷却ポンプ７４を、一定の駆動量で駆動させる場合と、停止させる場合とで切り替えるものであってもよい。すなわち、排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ以上であるときに、一定の駆動量で冷却ポンプ７４を駆動させるようにしてもよい。この構成であっても、内燃機関の停止に関する操作信号が入力された後、内燃機関を停止する前に排気管温度Ｔｅを低下させることはできる。

【0034】

・内燃機関の停止に関する操作信号として、イグニッションスイッチ３８の操作を例に説明したが、他の操作信号を採用することもできる。例えば、車両が停止している状態においてブレーキが操作されていることを条件として内燃機関を自動停止させる内燃機関の制御装置の場合には、車両が停止しているときのブレーキの操作信号を内燃機関の停止に関する操作信号として採用することができる。

【0035】

・温度算出部９３は、排気管温度Ｔｅを算出するとともに、該排気管温度Ｔｅが所定温度Ｔａ以上であるか否かの判定も行うようにしたが、内燃機関の制御装置９０は、この判定を行う機能部を温度算出部９３とは別に備えていてもよい。

【0036】

・温度算出部９３において排気管温度Ｔｅを算出する方法は、温度センサ２２の検出値に基づく方法に限られない。例えば、排気管温度Ｔｅに相関するパラメータ、例えば、排気の温度、吸気の温度、燃料噴射量、並びに燃焼室に導入される吸気量などの少なくとも１つに基づいて演算により算出するようにしてもよい。

【0037】

・燃料添加弁４０と冷却部８３とを別体として構成していたが、これらを一体物として形成してもよい。すなわち、燃料添加弁４０のニードル６０を収容するハウジングの内部に冷却室を形成し、この冷却室に冷却装置７０から冷却水を供給するようにしてもよい。こうした構成では、冷却装置７０によって燃料添加弁４０が冷却されると、温度の低下した燃料添加弁４０と、該燃料添加弁４０が固定されている第１排気管１７との熱交換によって該第１排気管１７も冷却されることになる。

【0038】

・燃料添加弁４０を第１排気管１７に設ける構成を例示したが、排気浄化装置１８よりも上流側に燃料を供給することができるのであれば、その配設位置は変更が可能である。例えば、排気が流れる管状部材であり、排気通路１５を構成する一部材である排気管としては、排気マニホールド１６を採用することもできる。すなわち、排気マニホールド１６に燃料添加弁４０を設けるようにしてもよい。この場合には、排気マニホールド１６に温度センサ２２を設ける。

【0039】

・１つの制御装置９０に添加制御部９１、冷却制御部９２、温度算出部９３、判定部９４、及び停止部９５の各機能部をすべて備える構成を例示したが、内燃機関に制御装置を複数設け、複数の制御装置に各機能部を分散させて設けるようにしてもよい。また、内燃機関とは異なる外部装置の制御装置に各機能部の一部を設けるようにしてもよい。

【0040】

・内燃機関の制御装置が適用される内燃機関として、燃焼室１３に点火プラグを有し、該点火プラグによって混合気に着火するガソリンエンジンを採用した場合には、停止部９５は、燃料噴射弁２５からの燃料噴射を停止させるのではなく、点火プラグによる点火を中止することにより、内燃機関を停止するようにしてもよい。また、燃料噴射弁２５からの燃料噴射と、点火プラグによる点火との両方を中止するようにしてもよい。また、他の方法によって内燃機関を停止するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１０…シリンダブロック、１０Ａ…シリンダ、１１…ピストン、１２…シリンダヘッド、１３…燃焼室、１４…吸気通路、１４Ａ…吸気マニホールド、１４Ｂ…吸気管、１５…排気通路、１６…排気マニホールド、１７…第１排気管、１７Ａ…開口部、１７Ｂ…本体部、１７１Ａ…突出壁、１７１Ｂ…フランジ壁、１８…排気浄化装置、１８Ａ…酸化触媒、１８Ｂ…ＰＭフィルタ、１９…第２排気管、２０…スロットルバルブ、２１…吸気バルブ、２２…温度センサ、２３…差圧センサ、２４…排気バルブ、２５…燃料噴射弁、３０…燃料供給系、３１…コモンレール、３２…燃料供給通路、３３…燃料タンク、３４…燃料ポンプ、３５…分岐通路、３６…アクセルセンサ、３７…回転速度センサ、３８…イグニッションスイッチ、４０…燃料添加弁、４１…収容体、４３…挿通部、４４…支持部、４６…ノズル、４６Ａ…噴射室、４６Ｂ…噴孔、４７…収容穴、４７Ａ…摺動室、４７Ｂ…拡径室、４７Ｃ…テーパ室、４８…導入口、４９…連通路、５０…コイル、６０…ニードル、６１…本体軸、６１Ａ…コア、６１１Ａ…貫通孔、６２…拡径部、６２Ａ…貫通孔、６３…テーパ部、６５…圧縮ばね、７０…冷却装置、７１…ラジエータ、７２…電磁弁７２…第１導入路、７４…冷却ポンプ、７５…第２導入路、７６…第３導入路、７７…迂回路、７８…リザーブタンク、７９…溢出路、８０…導出路、８１…ハウジング、８１Ａ…第１開口部、８１Ｂ…第２開口部、８１Ｃ…第３開口部、８２…弁体、８２Ａ…直線路、８２Ｂ…分岐路、８３…冷却部、８３Ａ…貫通孔、８４…フランジ、８５…冷却室、９０…制御装置、９１…添加制御部、９２…冷却制御部、９３…温度算出部、９４…判定部、９５…停止部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】