特許 7102873 排気浄化装置

(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】

(24)【登録日】2022-07-11

(45)【発行日】2022-07-20

(54)【発明の名称】排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/023 20060101AFI20220712BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20220712BHJP

   F01N 3/22 20060101ALI20220712BHJP

   F01N 3/26 20060101ALI20220712BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20220712BHJP

【ＦＩ】

F01N3/023 A

F01N3/20 C

F01N3/22 311L

F01N3/26 M

F02D43/00 301H

F02D43/00 301B

F02D43/00 301T

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018071519

(22)【出願日】2018-04-03

(65)【公開番号】P2019183672

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-01-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(72)【発明者】

【氏名】村田 智晴

【審査官】稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１５６１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０４９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０３５４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２２９８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１２２７７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－００２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２４７５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００－３／３８

Ｆ０２Ｄ ４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気を浄化する触媒と、
前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、
前記触媒の劣化診断及び前記捕集フィルタの再生制御を実施する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記捕集フィルタの再生を実施すると判断した場合、リッチ燃焼とリーン燃焼とを実施して前記触媒の劣化診断を実施し、前記リッチ燃焼の際に点火遅角を実施することで、前記捕集フィルタの再生を実施することを特徴とする排気浄化装置。

【請求項2】

エンジンの排気を浄化する触媒と、
前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、
前記触媒の上流側に配置される第１排気ガスセンサと、
前記触媒の下流側に配置される第２排気ガスセンサと、
前記触媒の劣化診断及び前記捕集フィルタの再生制御を実施する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記捕集フィルタの再生を実施すると判断した場合、前記第１排気ガスセンサ及び前記第２排気ガスセンサの出力に基づいてリッチ燃焼とリーン燃焼とを実施して前記触媒の劣化診断を実施し、前記リッチ燃焼の際に点火遅角を実施し、前記点火遅角は、前記第１排気ガスセンサがリッチを検出してから前記第２排気ガスセンサがリッチを検出した場合に中止され、リーン燃焼に移行させることで前記捕集フィルタの再生を実施することを特徴とする排気浄化装置。

【請求項3】

前記点火遅角を実施する際には、乗員の要求トルク及び前記点火遅角の遅角量に基づいて燃料噴射量及び吸入空気量を増量することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。

【請求項4】

前記点火遅角の遅角量は、前記捕集フィルタの現在温度と目標温度との差が大きい程大きく設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンを搭載する車両においては、エンジンの排出する排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：パティキュレートマター）を捕集するＰＭフィルタが設けられることがある。このようなＰＭフィルタにおいては、目詰まりを防止すべく、定期的にＰＭフィルタの再生制御が実施される（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１では、触媒の早期暖機制御の際に、点火遅角及び空燃比のリーン化を実施することで、ＰＭフィルタ中のＰＭを燃焼させて除去し、ＰＭフィルタを再生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１８３６０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、触媒の早期暖機制御のために点火遅角及び空燃比のリーン化を実施することで、エンジンの排ガス性能の悪化を招くおそれがあり、改善が望まれていた。

【0006】

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを、排ガス性能に影響を与えることなく適切に再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様の排気浄化装置は、エンジンの排気を浄化する触媒と、前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、前記触媒の劣化診断及び前記捕集フィルタの再生制御を実施する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記捕集フィルタの再生を実施すると判断した場合、リッチ燃焼とリーン燃焼とを実施して前記触媒の劣化診断を実施し、前記リッチ燃焼の際に点火遅角を実施することで、前記捕集フィルタの再生を実施することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを、燃費に影響を与えることなく適切に再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。

【図2】本実施の形態に係る触媒劣化診断及びＧＰＦ再生制御のフロー図である。

【図3】本実施の形態における空燃比及び点火時期の経時変化を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係るエンジンの制御システムが適用される車両として、四輪車を例にして説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明を二輪車等、他のタイプの車両に適用してもよい。

【0011】

図１を参照して、本実施の形態に係るエンジンの制御システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。なお、エンジンの制御システムは、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。

【0012】

図１に示すように、本実施の形態に係るエンジンの制御システム１は、内燃機関としてのエンジン２及びその周辺構成の動作を、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３で制御するように構成されている。詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、本願の制御装置を構成する。エンジン２は、例えば、直動式多気筒のＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンで構成される。エンジン２は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト２０を収容し、シリンダ２１及びシリンダヘッド２２等を備えて構成される。

【0013】

シリンダ２１内には、ピストン２３が所定方向（図１では上下）に往復可能に収容されている。クランクシャフト２０とピストン２３とはコンロッド２４によって連結されている。エンジン２では、ピストン２３が所定方向に往復運動することでクランクシャフト２０がコンロッド２４を介して回転される。

【0014】

シリンダヘッド２２の内部空間は、燃焼室２５を構成する。燃焼室２５の上部には、点火装置としてのスパークプラグ２６が設けられている。スパークプラグ２６は、ＥＣＵ３から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火し、燃焼室２５内の混合気を着火する。

【0015】

シリンダヘッド２２には、燃焼室２５に連通する吸気ポート２７ａ及び排気ポート２７ｂが形成されている。また、シリンダヘッド２２には、吸気ポート２７ａ及び排気ポート２７ｂに対応して、吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂが設けられている。吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂの上端には、吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂが設けられている。

【0016】

クランクシャフト２０、吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂには、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト２０の回転は、カムチェーンを介して吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂに伝達される。吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂが回転されることで、吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂは所定タイミングで燃焼室２５に向けて往復動される。

【0017】

吸気ポート２７ａの上流端には、不図示の吸気マニホールドを介して吸気管１０が接続される。吸気管１０内の通路及び吸気ポート２７ａは、吸入空気の吸気路を構成する。吸気管１０の途中には、上流側からエアクリーナ１１、スロットルバルブ１２、及びサージタンク１３が設けられている。エアクリーナ１１及びスロットルバルブ１２の間の吸気管１０には、空気量センサ４０が設けられている。空気量センサ４０は、エアクリーナ１１を通過して吸気管１０内を流れる吸入空気量（質量流量）を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。

【0018】

スロットルバルブ１２は、例えばバタフライバルブを含んで構成され、ＥＣＵ３の指令に応じて開閉されることで、吸気管１０内を流れる吸入空気の流量（吸入空気量）を調整する。サージタンク１３は、吸気管１０に比べて十分に大きい容積を有し、吸入空気の脈動を防止するものである。サージタンク１３には、吸気圧センサ４１が設けられている。吸気圧センサ４１は、サージタンク１３内の吸入空気の圧力（吸気圧）を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、上記した吸入空気量や吸気圧からエンジン負荷を推定することが可能である。

【0019】

サージタンク１３の下流側における吸気管１０（又は吸気ポート２７ａ）には、燃料を噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ１４が設けられている。インジェクタ１４は、ＥＣＵ３の指令に応じて吸気管１０内（又は吸気ポート２７ａ内）に所定量の燃料を噴射する。すなわち、本実施の形態に係るエンジン２は、いわゆるポート噴射式のエンジンで構成される。

【0020】

排気ポート２７ｂの下流端には、不図示の排気マニホールドを介して排気管１５が接続される。排気ポート２７ｂ及び排気管１５内の通路は、排気ガスの排気路を構成する。排気管１５の途中には、排気浄化装置の一部として、エンジン２の排気（排気ガス）を浄化する触媒１６が設けられている。触媒１６は、例えば、三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換する。エンジン２がディーゼルエンジンの場合、触媒１６には例えば酸化触媒が用いられる。

【0021】

触媒１６の前後（上流側及び下流側）には、排気ガス中の所定成分を検出する第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂが配置されている。第１排気ガスセンサ１６ａは上流側センサと呼ばれてもよく、第２排気ガスセンサ１６ｂは下流側センサと呼ばれてもよい。第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂは、例えば、ジルコニア式酸素センサで構成され、排気ガス内の酸素濃度に応じて出力（電流値）が変化する。第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂは、各検出値（電流値）をＥＣＵ３に出力する。なお、第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂは、酸素センサに限らず、例えば、触媒１６の前後を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサであってもよい。

【0022】

触媒１６の下流側の排気管１５は、エンジン２の燃焼によって発生する排気中の煤等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する捕集フィルタとして、ＧＰＦ１７（Particulate Filter）が設けられている。ＧＰＦ１７の前後（上流及び下流）には、温度センサ１８ａ、１８ｂが設けられている。温度センサ１８ａ、１８ｂは、ＧＰＦ１７の前後における排気ガス温度を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。

【0023】

また、ＧＰＦ１７には、差圧センサ１９が設けられている。差圧センサ１９は、ＧＰＦ１７の前後の圧力差を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、当該圧力差からＧＰＦ１７の目詰まり状態、すなわち、ＰＭの捕集量を推定することが可能である。

【0024】

このように構成されるエンジン２においては、エアクリーナ１１を通過した吸入空気が、スロットルバルブ１２でその流量が調整された後、サージタンク１３を通じて吸気ポート２７ａに流れ込む。このとき、インジェクタ１４から所定のタイミングで燃料が噴射され、吸気ポート２７ａ内で吸入空気と燃料が混合される。吸入空気と燃料の混合気は、吸気バルブ２８ａが開かれたタイミングで燃焼室２５内に流れ込み、燃焼室２５内で圧縮された後、スパークプラグ２６によって所定のタイミングで点火される。点火されて燃焼した後の排気ガスは、排気ポート２７ｂから排気管１５を通じて外に排出される。このとき、排気ガスは、触媒１６によって浄化され、ＧＰＦ１７によってＰＭが捕集された後、図示しないマフラによってその排気音が低減される。

【0025】

また、エンジン２には、エンジン水温を検出する水温センサ４２と、クランクシャフト２０の位相を検出するクランクセンサ４３が設けられている。水温センサ４２及びクランクセンサ４３の各検出値は、ＥＣＵ３に出力される。クランクセンサ４３の出力からエンジン回転数を算出することが可能である。

【0026】

また、車両には、車速を検出する車速センサ４４と、ブレーキペダル４５と、アクセルペダル４６とが設けられている。車速センサ４４の検出値は、ＥＣＵ３に出力される。ブレーキペダル４５は、車両に制動力を発生する制動手段を構成し、その踏み込み量（踏力）に応じた所定の電気信号をＥＣＵ３に出力する。アクセルペダル４６は、車両に加速力を発生する加速手段を構成し、その踏み込み量（踏力）に応じた所定の電気信号をＥＣＵ３に出力する。

【0027】

ＥＣＵ３は、エンジン２内外の各種構成を含む車両全体の動作を統括制御する。ＥＣＵ３は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、上記した各種構成を制御する制御プログラム等が記憶されている。

【0028】

例えばＥＣＵ３は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、スパークプラグ２６、インジェクタ１４、スロットルバルブ１２等の駆動の制御を実施する。また、詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、触媒１６の温度や触媒前後の空燃比に基づいて触媒１６の劣化診断を実施し、更にＧＰＦ１７の温度やＰＭ堆積量に基づいてＧＰＦ１７の再生制御を実施する。なお、ＥＣＵ３は、上記制御を実施するために、所定の閾値を予め記憶している。

【0029】

本実施の形態における排気浄化装置は、上記したエンジン２及びその周辺構成（触媒１６、ＧＰＦ１７、ＥＣＵ３、各種センサ等）を含んで構成される。

【0030】

ところで、車両用エンジンの排気浄化装置において、排気ガス中のＰＭを捕集するＰＦは、ＰＭの蓄積によって目詰まりが生じ得る。このため、ＰＦの温度を上昇させてＰＭを燃焼させることでＰＦの目詰まりを解消する、いわゆるフィルタ再生制御が実施される。

【0031】

この種の制御として、例えば、ＰＦにおけるＰＭ蓄積量が所定量以上となった場合、エンジンの点火時期を通常より遅くし、燃料を排気下流側で燃焼させるものがある。これにより、ＰＦの温度を上昇させると共に、ＰＦ周辺の排気管内の残留酸素濃度が多くなるようにエンジンをリーン燃焼させることで、ＰＦ中のＰＭを燃焼させてＰＦが再生される。

【0032】

しかしながら、ＰＦ再生のために単純に点火時期を遅角するとなると、燃費や排ガス性能の悪化を招くおそれがある。

【0033】

そこで、本件発明者は、触媒の劣化診断を実施する際に、排気下流側においてリッチ燃焼とリーン燃焼とを繰り返すようにエンジンを制御することに着目し、本発明に想到した。具体的に本実施の形態において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の再生を実施すると判断した場合、リッチ燃焼とリーン燃焼とを実施して触媒１６の劣化診断を実施し、当該リッチ燃焼の際に点火遅角を実施することで、ＧＰＦ１７の再生を実施する。すなわち、本発明の骨子は、触媒１６の劣化診断を実施するタイミングと、ＧＰＦ１７の再生制御を実施するタイミングとを合わせることである。

【0034】

この構成によれば、触媒１６の劣化診断の際のリッチ燃焼時に点火遅角を実施することで、触媒１６の劣化診断とＧＰＦ１７の再生制御とを同時に実施することが可能である。このため、触媒１６の劣化診断とＧＰＦ１７の再生制御とを別々に実施する場合に比べて、燃費及び排ガス性能の悪化を抑制することが可能である。また、点火遅角を実施することで、エンジン２の排気ガスを昇温させることができるので、触媒１６の劣化により触媒１６の酸化反応が少ない場合であっても、ＧＰＦ１７の再生を適切に実施することが可能である。

【0035】

また、上記点火遅角を実施する際には、乗員の要求トルク及び当該点火遅角の遅角量に基づいて燃料噴射量及び吸入空気量を増量することが好ましい。この場合、点火遅角によって出力が落ちたとしても、その減少分を補正することが可能である。よって、点火遅角によるＧＰＦ１７の昇温を行いつつも、乗員の要求トルクでの車両走行が可能であり、ＧＰＦ１７の再生による走行性能低下を防止することが可能である。

【0036】

次に、図２を参照して、本実施の形態に係る制御フローについて説明する。図２は、本実施の形態に係る触媒劣化診断及びＧＰＦ再生制御のフロー図である。なお、以下に示すフローでは、特に明示が無い限り、動作（算出（演算）や判定等）の主体はＥＣＵとする。

【0037】

図２に示すように、制御が開始されると、ステップＳＴ１０１において、ＥＣＵ３は、触媒１６の暖機が完了しているか否かを判定する。なお、この暖機とは、触媒が排気ガスを浄化可能な活性温度まで上昇している状態を指す。ＥＣＵ３は、例えば、触媒１６の近傍を流れる排気ガスの温度やＧＰＦ１７の温度（温度センサ１８ａ、１８ｂの検出値）等から触媒１６の暖機完了を判定することが可能である。触媒１６の暖機が完了している場合（ステップＳＴ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０２の処理に進む。触媒１６の暖機が完了していない場合（ステップＳＴ１０１：ＮＯ）、ステップＳＴ１０１の処理が繰り返される。

【0038】

ステップＳＴ１０２において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７におけるＰＭ堆積量が規定量以上であるか否かを判定する。ＰＭ堆積量は、例えば、差圧センサ１９の検出値から予測することが可能である。ＰＭ堆積量が規定量以上である場合（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）、ＧＰＦ１７の再生が必要であるとして、ステップＳＴ１０３の処理に進む。ＰＭ堆積量が規定量未満である場合（ステップＳＴ１０２：ＮＯ）、ＧＰＦ１７の再生は不要であるとして、制御は終了する。

【0039】

ステップＳＴ１０３において、ＥＣＵ３は、触媒１６の劣化診断及びＧＰＦ１７の再生制御を開始する。そして、ステップＳＴ１０４の処理に進む。

【0040】

ステップＳＴ１０４において、ＥＣＵ３は、リッチ燃焼制御を実施する。ＥＣＵ３は、例えば、燃料噴射量を増やしたり、吸入空気量を減らすことで、空燃比の高い混合気を生成してエンジン２をリッチ燃焼させる。そして、ステップＳＴ１０５の処理に進む。

【0041】

ステップＳＴ１０５において、ＥＣＵ３は、第１排気ガスセンサ１６ａが排気ガスのリッチ状態を検出したか否かを判定する。ＥＣＵ３は、例えば、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度以下である場合にリッチと判定し、当該酸素濃度が所定濃度より高い場合にリーンと判定する。第１排気ガスセンサ１６ａがリッチ状態を検出した場合（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０６の処理に進む。第１排気ガスセンサ１６ａがリーン状態を検出した場合（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）、ステップＳＴ１０４の処理に戻る。

【0042】

ステップＳＴ１０６において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度が所定温度以下であるか否かを判定する。この所定温度とはＰＦに捕集されたＰＭを燃焼可能な温度である。ＧＰＦ１７の温度が所定温度以下である場合（ステップＳＴ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０７の処理に進む。ＧＰＦ１７の温度が所定温度より大きい場合（ステップＳＴ１０６：ＮＯ）、ステップＳＴ１０９の処理に進む。

【0043】

ステップＳＴ１０７において、ＥＣＵ３は、点火遅角制御を実施する。具体的にＥＣＵ３は、所定の遅角量で点火時期を遅角するようにスパークプラグ２６を制御する。そして、ステップＳＴ１０８の処理に進む。

【0044】

ステップＳＴ１０８において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度が所定温度以上であるか否かを判定する。ＧＰＦ１７の温度が所定温度以上である場合（ステップＳＴ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０９の処理に進む。ＧＰＦ１７の温度が所定温度より小さい場合（ステップＳＴ１０８：ＮＯ）、ステップＳＴ１０７の処理に戻る。

【0045】

ステップＳＴ１０９において、ＥＣＵ３は、点火時期を通常に戻す。すなわち、ＥＣＵ３は、点火遅角の遅角量をゼロにする。そして、ステップＳＴ１１０の処理に進む。

【0046】

ステップＳＴ１１０において、ＥＣＵ３は、第２排気ガスセンサ１６ｂが排気ガスのリッチ状態を検出したか否かを判定する。ＥＣＵ３は、例えば、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度以上である場合にリッチと判定し、当該酸素濃度が所定濃度に満たない場合にリーンと判定する。第２排気ガスセンサ１６ｂがリッチ状態を検出した場合（ステップＳＴ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１１１の処理に進む。第２排気ガスセンサ１６ｂがリーン状態を検出した場合（ステップＳＴ１１０：ＮＯ）、ステップＳＴ１１０の処理が繰り返される。

【0047】

ステップＳＴ１１１において、ＥＣＵ３は、リーン燃焼制御を実施する。ＥＣＵ３は、例えば、燃料噴射量を減らしたり、吸入空気量を増やすことで、空燃比の低い（小さい）混合気を生成してエンジン２をリーン燃焼させる。そして、ステップＳＴ１１２の処理に進む。

【0048】

ステップＳＴ１１２において、ＥＣＵ３は、第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂの両方が排気ガスのリーン状態を検出したか否かを判定する。第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂの両方が排気ガスのリーン状態を検出した場合（ステップＳＴ１１２：ＹＥＳ）、第１排気ガスセンサ１６ａのリーン検出から第２排気ガスセンサ１６ｂのリーン検出までの時間が所定時間より短ければ、ＥＣＵ３は、触媒１６が劣化していると判定して制御は終了する。また、この場合において、第１排気ガスセンサ１６ａのリーン検出から第２排気ガスセンサ１６ｂのリーン検出までの時間が所定時間以上であれば、ＥＣＵ３は、触媒１６は劣化していないものと判定して制御が終了する。一方、第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂの両方が排気ガスのリーン状態を検出しない場合（ステップＳＴ１１２：ＮＯ）、ステップＳＴ１１１の処理に戻る。

【0049】

このように、本実施の形態では、触媒１６の劣化診断制御における空燃比のリッチ燃焼中に、ＧＰＦ１７の温度を上昇させるように点火遅角を実施している。これにより、触媒１６の劣化診断制御における空燃比のリーン燃焼中に、ＧＰＦ１７に堆積しているＰＭを燃焼して除去することが可能である。すなわち、触媒１６の劣化診断とＧＰＦ１７の再生制御とを同時進行とすることで、それぞれの制御を別々に実施する場合に比べて燃費や排ガス性能の悪化を抑制することが可能である。また、２つの制御を同時行うことで、制御に要する時間を短縮することが可能である。

【0050】

また、本実施の形態では、上記したように、ステップＳＴ１０６及びＳＴ１０８において、ＧＰＦ１７の温度判定を実施し、その結果に基づいてステップＳＴ１０７及びＳＴ１０９で点火遅角の遅角量を制御している。すなわち、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度に応じて点火遅角の遅角量を設定する。この際、点火遅角の遅角量は、ＧＰＦ１７の現在温度とＰＭの燃焼可能温度である目標温度との差が大きい程大きく設定されることが好ましい。

【0051】

この構成によれば、例えば、ＧＰＦ１７の温度が比較的低い場合、すなわち、ＧＰＦ１７の現在温度及び目標温度の差が所定値より大きい場合は、遅角量を大きくすることで、早期にＧＰＦ１７の温度を高めることが可能である。一方、ＧＰＦ１７の温度が比較的高い場合、すなわち、ＧＰＦ１７の現在温度と目標温度との差が所定値以下の場合は、遅角量を比較的小さくすることで、点火遅角によるＧＰＦ１７の過昇温を防止しつつ、ＧＰＦ１７の再生を適切に実施することが可能である。

【0052】

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る制御を適用した場合の空燃比及び点火時期の経時変化について説明する。図３は、本実施の形態に空燃比及び点火時期の経時変化を示すタイムチャートである。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は上から順に空燃比、点火時期を示している。なお、図３に示すタイムチャートはあくまで一例を示すものであり、これに限らず、適宜変更が可能である。

【0053】

図３に示すように、本制御の開始時において、空燃比は目標空燃比に制御されており、点火時期は通常の点火時期に制御されている。触媒１６の劣化診断及びＧＰＦ１７の再生制御が開始された後、ＥＣＵ３は、Ｔ１のタイミングでリッチ燃焼制御を実施し、例えば燃料噴射量を増加させる。

【0054】

その後、リッチ燃焼制御中のＴ２のタイミングで第１排気ガスセンサ１６ａによって空燃比のリッチが検出されると、ＥＣＵ３は点火遅角制御を実施し、所定の遅角量で点火時期を遅角する。これ以後、点火時期の遅角によって排気ガス温度を昇温でき、ＧＰＦ１７を昇温することが可能である。この結果、ＧＰＦ１７に堆積したＰＭを燃焼させて除去することが可能である。

【0055】

その後、Ｔ３のタイミングで第２排気ガスセンサ１６ｂによって空燃比のリッチが検出されると、ＥＣＵ３はリッチ燃焼制御からリーン燃焼制御に切り換え、例えば燃料噴射量を減少させる。また、これと同時にＥＣＵ３は点火時期を通常の点火時期に戻す。

【0056】

その後、Ｔ４のタイミングで第２排気ガスセンサ１６ｂによって空燃比のリーンが検出されると、ＥＣＵ３は、空燃比を目標空燃比に戻すように制御する。これにより、触媒１６の劣化診断が可能となる。これ以後、ＧＰＦ１７の再生が完了してなければ、再度リッチ燃料制御が実施される。なお、図３においては、リーン燃焼に切り換えるタイミングで点火時期を通常に戻す（点火遅角を中止する）場合について説明したが、これに限定されない。例えば、Ｔ３の前にＧＰＦ１７の温度が所定温度まで上昇してＧＰＦ１７の再生が完了したと判断できれば、Ｔ３より前に点火遅角を中止してもよい。これにより、ＧＰＦ１７の過昇温を抑制することができる。

【0057】

以上説明したように、本実施の形態では、リッチ燃焼の際に点火遅角を実施して、触媒１６の劣化診断とＧＰＦ１７の再生制御とを同時進行する構成としたことで、燃費や排ガス性能に影響を与えることなく適切にＧＰＦ１７を再生することが可能である。

【0058】

なお、上記実施の形態では、ポート噴射式のエンジン２を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、直噴式のエンジン２であってもよい。

【0059】

また、上記実施の形態では、ガソリンエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。ディーゼルエンジンであっても、本制御を適用可能である。

【0060】

また、上記実施の形態では、ＤＯＨＣエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。エンジン２は、ＳＯＨＣ（Single OverHead Camshaft）エンジンであってもよい。

【0061】

また、上記実施の形態では、図２に示すフローにおいて、第２排気ガスセンサ１６ｂがリッチを検出する前に点火時期を通常に戻す（点火遅角を中止する）場合について説明したが、この構成に限定されない。例えば、点火遅角は、第１排気ガスセンサ１６ａがリッチを検出してから第２排気ガスセンサ１６ｂがリッチを検出した場合に中止されてもよい。この構成によれば、点火遅角の実施有無を第１排気ガスセンサ１６ａ及び第２排気ガスセンサ１６ｂがリッチを検出することに基づいて判断することができ、点火遅角に伴う出力低下（トルク低減）の影響を抑制することが可能である。

【0062】

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

【0063】

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

【産業上の利用可能性】

【0064】

以上説明したように、本発明は、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを、燃費に影響を与えることなく適切に再生することができるという効果を有し、特に、車両の排気浄化装置に有用である。

【符号の説明】

【0065】

１ ：制御システム
２ ：エンジン
３ ：ＥＣＵ
１０ ：吸気管
１１ ：エアクリーナ
１２ ：スロットルバルブ
１３ ：サージタンク
１４ ：インジェクタ
１５ ：排気管
１６ ：触媒
１６ａ ：第１排気ガスセンサ
１６ｂ ：第２排気ガスセンサ
１８ａ ：温度センサ
１８ｂ ：温度センサ
１９ ：差圧センサ
２０ ：クランクシャフト
２１ ：シリンダ
２２ ：シリンダヘッド
２３ ：ピストン
２４ ：コンロッド
２５ ：燃焼室
２６ ：スパークプラグ
２７ａ ：吸気ポート
２７ｂ ：排気ポート
２８ａ ：吸気バルブ
２８ｂ ：排気バルブ
２９ａ ：吸気カムシャフト
２９ｂ ：排気カムシャフト
４０ ：空気量センサ
４１ ：吸気圧センサ
４２ ：水温センサ
４３ ：クランクセンサ
４４ ：車速センサ
４５ ：ブレーキペダル
４６ ：アクセルペダル

【図1】

【図2】

【図3】