JP2014101777A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーナー装置の作動頻度と燃焼率の両立を図る。
【解決手段】本発明によれば、排気通路内に燃料を添加してこれを着火させるバーナー装置を備える内燃機関の制御装置が提供される。制御装置は、添加燃料の燃焼性に関わる複数のパラメータを対応する第１閾値と比較し、全てのパラメータが第１閾値に対し燃焼良好側の値であるときにバーナー装置を作動させ、この作動時に検出された燃焼率が対応する第２閾値に対し燃焼不良側の値であるときに少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正する。また制御装置は、各パラメータにつきパラメータが第１閾値に対し燃焼良好側の値となる時間比率を算出し、第１閾値を燃焼良好側に補正するとき、少なくとも時間比率が最も高いパラメータの第１閾値を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、排気通路にバーナー装置を設けた内燃機関の制御装置に関する。

車両用等の内燃機関の排気通路において、排気浄化装置（触媒等）の上流側にバーナー装置を設け、バーナー装置で生成された加熱ガスにより排気温度を上昇させ、排気浄化装置を加熱昇温し、排気浄化装置の暖機を促進する場合がある。例えば内燃機関の始動後に排気浄化装置の活性化を早めたり、内燃機関の通常運転時に排気浄化装置の活性状態を維持したりするために、バーナー装置が使用される。バーナー装置は、典型的に、排気通路内に添加された燃料を着火して燃焼させることにより、火炎を含む加熱ガスを生成するものである（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−１０７６３４号公報

ところで、バーナー装置の制御において、バーナー装置の作動時に燃焼率を検出し、検出された燃焼率がこれに対応する閾値に対し燃焼不良側、すなわち低い値であるときにはバーナー装置の作動を停止することが考えられる。ここで燃焼率とは、添加燃料のうち実際に燃焼した燃料の割合をいう。

バーナー装置の燃焼率は内燃機関の運転状態に応じて変化する。燃焼率が低いと、排気浄化装置に未燃燃料が付着し、排気温度が急上昇する加速時等に、付着した未燃燃料が一気に燃焼して白煙を発生させる傾向にある。また燃焼率が低いのに燃料を添加し続けることは燃料の不効率使用ひいては燃費悪化につながる。よって、検出された燃焼率が閾値に対し低い値であるときにはバーナー装置の作動を停止するのが好ましい。

一方、バーナー装置の作動もしくは始動条件に関し、添加燃料の燃焼性に関わる複数のパラメータを各パラメータに対応する閾値とそれぞれ比較し、全てのパラメータが閾値に対し燃焼良好側の値であるという条件が成立したときにバーナー装置を作動させることが考えられる。ここで添加燃料の燃焼性に関わるパラメータとは、その大小に応じて添加燃料の燃焼性、ひいては燃焼率を変化させるようなパラメータをいう。

全パラメータが閾値に対し燃焼良好側の値であるとき、原則的にはバーナー装置を作動させても燃焼率が閾値に対し燃焼良好側の値となり、バーナー装置の作動は継続される。逆に言えば、各パラメータの閾値はそうなるように予め設定されている。しかし、製造ばらつきや個々の使用状況等によって実際にそうならない場合もある。すなわち、全パラメータが閾値に対し燃焼良好側の値となっているのに、実際の燃焼率が閾値に対し燃焼良好側の値とならない場合がある。こうなると、全パラメータの条件が成立しているのにバーナー装置が不意に停止され、バーナー装置の作動頻度ひいては排気浄化装置の暖機性能が低下してしまう。

このことに対処するため、燃焼率の閾値をより燃焼不良側の値に変更することが考えられる。しかしこうすると、必然的にバーナー装置作動時の燃焼率が低下し、前述したように加速時等に白煙を生じさせたり燃費を悪化させたりする虞がある。燃焼率の元々の閾値が白煙限界に対し余裕がない場合にはなおさらである。

一方、全パラメータの閾値を適合段階でより燃焼良好側の値に一律に変更設定することが考えられる。こうすることでバーナー装置が作動した時の燃焼率の向上が見込まれるからである。しかし、こうすると全パラメータの条件成立頻度が低下し、やはりバーナー装置の作動頻度を低下させてしまう。

そこで本発明は上記事情に鑑みて創案され、その一の目的は、バーナー装置の作動頻度と燃焼率の両立を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
排気通路内に燃料を添加し、この添加燃料を着火させるバーナー装置を備える内燃機関の制御装置であって、
前記添加燃料の燃焼性に関わる複数のパラメータを各パラメータに対応する第１閾値とそれぞれ比較し、全ての前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値であるときに前記バーナー装置を作動させ、前記バーナー装置の作動時に燃焼率を検出し、検出された前記燃焼率がこれに対応する第２閾値に対し燃焼不良側の値であるときに少なくとも一つの前記第１閾値を燃焼良好側に補正し、
それぞれの前記パラメータについて、前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値となる時間比率を算出し、前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正するとき、少なくとも前記時間比率が最も高いパラメータの前記第１閾値を補正する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。

ここで前述したように、「添加燃料の燃焼性に関わるパラメータ」とは、その大小に応じて添加燃料の燃焼性、ひいては燃焼率を変化させるようなパラメータをいい、「燃焼率」とは、添加燃料のうち実際に燃焼した燃料の割合をいう。また「時間比率」とは、所定時間中においてパラメータがパラメータ閾値に対し燃焼良好側の値となっている時間の比率もしくは割合をいう。

好ましくは、前記制御装置は、前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正した後、その補正された前記第１閾値を、燃焼良好側への補正量よりも少ない補正量で燃焼不良側に補正する。

好ましくは、前記制御装置は、前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正した後で且つ前記バーナー装置の作動時に前記燃焼率を検出し、検出された前記燃焼率が前記第２閾値に対し燃焼良好側の値であるとき、その補正された前記第１閾値を、燃焼良好側への補正量よりも少ない補正量で燃焼不良側に補正する。

好ましくは、前記制御装置は、前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正するとき、前記時間比率が最高位のパラメータの前記第１閾値と、前記時間比率がより下位のパラメータの前記第１閾値とを燃焼良好側に補正する。

好ましくは、前記制御装置は、前記時間比率が高いパラメータほど前記第１閾値の燃焼良好側への補正量を大きくする。

好ましくは、前記制御装置は、検出された前記燃焼率が前記第２閾値に対し燃焼不良側の値であるときに前記バーナー装置を停止させる。

好ましくは、前記制御装置は、所定の作動要求が有り、且つ全ての前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値であるときに前記バーナー装置を作動させ、
前記作動要求が有る時間と、全ての前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値となっている時間との割合に基づき、故障診断を実行する。

好ましくは、前記バーナー装置が、前記添加燃料を着火させるための着火装置を含み、
前記複数のパラメータが、前記バーナー装置に供給される排気ガスの酸素濃度、排気温度および排気流量、ならびに前記着火装置の発熱部の温度の少なくとも一つを含む。

好ましくは、前記パラメータが、前記第１閾値が燃焼良好側の値であるほど前記時間比率が低下するようなパラメータである。

本発明によれば、バーナー装置の作動頻度と燃焼率の両立を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。

第１実施形態に係る内燃機関の概略図である。 燃焼率の検出結果の一例を示すタイムチャートである。 各パラメータと燃焼率の高低を示す図である。 エンジン運転中におけるパラメータ条件の成立の有無の一例を示す図である。 第１実施形態におけるバーナー装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。 第２実施形態におけるバーナー装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。 第３実施形態における故障診断処理のフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。本実施形態の内燃機関（エンジン）Ｅは車両（自動車）に搭載された多気筒圧縮着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンである。シリンダブロック、シリンダヘッド、ピストン等を含むエンジン本体１には吸気通路２と排気通路３が接続されている。エンジン本体１の各気筒には筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁すなわち筒内噴射弁６が設けられている。

吸気通路２の途中にターボチャージャ５のコンプレッサ５Ｃが、また排気通路３の途中にターボチャージャ５のタービン５Ｔがそれぞれ配設されている。

吸気通路２において、コンプレッサ５Ｃの上流側には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ４が設けられ、コンプレッサ５Ｃの下流側にはインタークーラ７と電子制御式スロットルバルブ８とが直列に設けられている。

排気通路３において、タービン５Ｔの下流側にはそれぞれ排気浄化装置をなす酸化触媒１０およびＮＯｘ触媒１１が上流側からこの順番で直列に設置されている。また図示しないが、過給圧制御のための機構すなわちタービンバイパス通路とウェイストゲート弁、またはタービン入口部の可変ベーンもしくは可変ノズル（ＶＮ）が設けられる。

排気通路３内の排気ガスを吸気通路２に環流させるＥＧＲ（外部ＥＧＲ）を実行するため、ＥＧＲ装置９が設けられる。ＥＧＲ装置９は、タービン上流側の排気通路３とスロットルバルブ下流側の吸気通路２とを連通させるＥＧＲ通路９Ａと、ＥＧＲ通路９Ａに上流側から順に設けられたＥＧＲクーラ９ＢおよびＥＧＲ弁９Ｃとを備える。

酸化触媒１０は、ＨＣ，ＣＯなどの未燃成分を酸素Ｏ₂と反応させてＣＯ，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏ等とする。触媒物質としては例えばＰｔ／ＣｅＯ₂、Ｍｎ／ＣｅＯ₂、Ｆｅ／ＣｅＯ₂、Ｎｉ／ＣｅＯ₂、Ｃｕ／ＣｅＯ₂等を用いることができる。

ＮＯｘ触媒１１は例えば吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NSR: NOx Storage Reduction）からなる。ＮＯｘ触媒１１は、これに流入する排気ガスの空燃比がストイキ（理論空燃比、例えば１４．６）より高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がストイキ以下のときには吸蔵ＮＯｘを放出して還元する機能を有する。ＮＯｘ触媒１１は、アルミナＡｌ₂Ｏ₃等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔのような貴金属と、ＮＯｘ吸収成分とを担持させて構成されている。ＮＯｘ吸収成分は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つから成る。なおＮＯｘ触媒１１は、尿素等の還元剤の供給時に排気中のＮＯｘを連続的に還元処理可能な選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）であってもよい。

これら酸化触媒１０およびＮＯｘ触媒１１に加えて、排気中の煤等の微粒子（ＰＭ、パティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられてもよい。好ましくはＤＰＦは、貴金属からなる触媒が担持され、捕集した微粒子を連続的に酸化燃焼する連続再生式のものである。好ましくはＤＰＦは、少なくとも酸化触媒１０の下流側に配置される。なおエンジンは火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンであってもよく、この場合、排気通路に三元触媒が設けられるのが好ましい。これらＤＰＦおよび三元触媒も排気浄化装置に該当する。

排気通路３において、タービン５Ｔの下流側且つ酸化触媒６の上流側にはバーナー装置２０が設置されている。バーナー装置２０は、その下流側の酸化触媒１０およびＮＯｘ触媒１１（特に最上流位置にある酸化触媒１０）に供給される排気ガスを昇温させるためのものである。バーナー装置２０は、燃料添加弁２１と、着火装置またはヒータとしてのグロープラグ２２とを含む。

燃料添加弁２１は、排気通路３内に液体の燃料Ｆを噴射、供給あるいは添加する。燃料Ｆとしては、エンジン用の燃料である軽油が共用されるが、別種の燃料を使用しても良い。燃料添加弁２１は概ねグロープラグ２２に向けて燃料Ｆを噴射し、グロープラグ２２は燃料添加弁２１から噴射された燃料Ｆもしくはこれと排気ガスとの混合気を着火もしくは燃焼させる。グロープラグ２２は燃料添加弁２１よりも若干下流側の位置に配置される。

バーナー装置２０は、グロープラグ２２の直後の位置において排気通路３内に設置された小型酸化触媒（図示せず）を含んでもよい。

エンジンＥは、車両に搭載された制御器としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００により総括的に制御される。ＥＣＵ１００は、エンジン制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成される。

ＥＣＵ１００には、上述したエアフローメータ４の他、エンジンのクランク角を検出するためのクランク角センサ３１と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ３２とが接続されている。

ＥＣＵ１００は、クランク角センサ３１の出力に基づいて検出値としてのエンジン回転数（機関回転数）Ｎｅを算出する。またＥＣＵ１００は、エアフローメータ４の出力に基づいて検出値としての吸入空気量Ｇａを算出する。そしてＥＣＵ１００は、算出された吸入空気量Ｇａに基づいてエンジン負荷（機関負荷）ＫＬを算出する。

排気通路３において、タービン５Ｔの下流側且つバーナー装置２０の上流側の位置に第１排気温センサとしての上流排気温センサ３３が設けられ、バーナー装置２０の下流側且つ酸化触媒１０の上流側の位置に第２排気温センサとしての下流排気温センサ３４が設けられている。そして酸化触媒１０にも触媒温センサ３５が設けられている。これら温度センサ３３，３４，３５もＥＣＵ１００に接続されている。

ＥＣＵ１００は、各センサによる各検出値に基づき上述の筒内噴射弁６、スロットルバルブ８、ＥＧＲ弁９Ｃおよびバーナー装置２０（燃料添加弁２１およびグロープラグ２２）を制御する。

さて、本実施形態におけるバーナー装置２０は、主にエンジンの冷間始動後の暖機中に、最上流位置にある酸化触媒１０をできるだけ早く活性化させるために使用ないし作動される。他方、暖機中でなくても、酸化触媒６の温度が最小活性温度を下回り酸化触媒６が未活性となったときに、これを活性化すべくバーナー装置２０が作動される。

具体的には、ＥＣＵ１００は、触媒温センサ３５により検出された酸化触媒１０の触媒温度を所定の最小活性温度と比較し、触媒温度が最小活性温度未満なら作動要求有り、触媒温度が最小活性温度以上なら作動要求無しと判断する。なお、バーナー装置２０は未活性の酸化触媒１０を暖機して活性化させるために作動させるものなので、バーナー装置２０への作動要求は酸化触媒１０への暖機要求と言い換えることもできる。このバーナー装置２０への作動要求が有ることが、バーナー装置２０を作動させるための第１の基本的条件である。なお、酸化触媒１０の触媒温度は触媒温センサ３５により直接検出しているが、これを推定してもよい。例えば、下流排気温センサ３４による検出温度およびエンジン運転状態等に基づき触媒温度を推定可能である。

バーナー装置２０の作動時には、グロープラグ２２が連続的に通電（オン）されると共に、燃料添加弁２１が間欠的ないしパルス状に通電（オン）され、グロープラグ２２に向けて燃料Ｆが間欠的に噴射される。すると、添加燃料Ｆもしくはこれと排気ガスとの混合気が、グロープラグ２２によって着火、燃焼させられる。これにより火炎を含む加熱ガスが生成され、この加熱ガスにより排気ガスが昇温される。昇温された排気ガスは酸化触媒６に供給され、酸化触媒６の活性化を促す。酸化触媒６が活性化したのと同時に、すなわち酸化触媒１０の触媒温度が最小活性温度以上に達したのと同時に、バーナー装置２０を停止することが可能である。

なお、バーナー装置２０に小型酸化触媒を設けた場合、小型酸化触媒は添加燃料Ｆの供給を受けて発熱し、排気昇温を助ける。また小型酸化触媒は、添加燃料Ｆを改質し、この改質された添加燃料を酸化触媒６に送って酸化触媒６の活性化を助ける機能も有する。

ところで本実施形態において、ＥＣＵ１００は、バーナー装置２０の作動時に燃焼率を検出し、検出された燃焼率がこれに対応する閾値に対し燃焼不良側、すなわち低い値であるときにバーナー装置の作動を停止する。ここで燃焼率とは、添加燃料のうち実際に燃焼した燃料の割合をいう。なお燃焼率から、添加燃料のうち実際に燃焼していない燃料の割合を算出することが可能である。燃焼率は、全添加燃料量のうち実際に燃焼した燃料量の割合、または、添加燃料が全て完全燃焼したと仮定したときに発生するＣＯ₂量に対する実際の燃焼時に発生したＣＯ₂量の割合と言い換えることもできる。

バーナー装置２０の燃焼率はエンジンの運転状態に応じて変化する。燃焼率が低いと、酸化触媒１０（およびＮＯｘ触媒１１）に未燃燃料が付着し、排気温度が急上昇する加速時等に、付着した未燃燃料が一気に燃焼して白煙を発生させる傾向にある。また燃焼率が低いのに燃料を添加し続けることは燃料の不効率使用ひいては燃費悪化につながる。よって、検出された燃焼率が閾値に対し低い値であるときにはバーナー装置２０の作動を停止するのが好ましい。

ここで、ＥＣＵ１００が実行する燃焼率検出の方法を以下に説明する。なお以下の方法以外に、公知方法を含む他の方法により燃焼率を検出してもよい。

一般に、下流排気温センサ３４の熱容量をＣ_Sとし、下流排気温センサ３４の周囲の排ガスから下流排気温センサ３４に演算周期τ当たりに伝達される熱エネルギー量をｄＱとした場合、下流排気温センサ３４によって検出される排気温Ｔ２の演算周期τ当たりの変化率ｄＴ２は
ｄＴ２＝ｄＱ／Ｃ_S ・・・(１)
によって表すことができる。ここで演算周期τとはＥＣＵ１００の演算周期のことである。また検出排気温Ｔ２の演算周期τ当たりの変化率ｄＴ２とは、演算周期τの前後の検出排気温Ｔ２（今回値と前回値）の差をいい、今回の検出排気温の微分値ないし傾きと等価である。

また、ｚ₃，ｚ₅を定数とし、下流排気温センサ３４の周囲の排ガスの排気温をＴ_Eとし、下流排気温センサ３４自体の熱伝導率をκ_Sとし、下流排気温センサ３４の周囲の排ガスから下流排気温センサ３４に熱が伝わるときの熱伝導率をκ_Eとすると、一般的な伝熱法則から
ｄＱ＝(Ｔ_E−Ｔ₂)／{(１／ｚ₃・κ_S)＋(１／ｚ₅・κ_E)} ・・・(２)
である。（１）式を（２）式に代入してｄＱを消去すると
Ｔ_E＝Ｃ_S・ｄＴ２{(１/ｚ₃・κ_S)＋(１/ｚ₅・κ_E)}＋Ｔ２ ・・・(３)
となる。

一方、燃料添加開始時期から所定時間経過後の所定時期であって且つ燃料添加中における、下流排気温センサ３４の周囲の排ガスの排気温Ｔ_Eは、燃料の添加開始直前時期に下流排気温センサ３４によって検出された排気温をＴ２_Sとし、所定時間の間に添加された燃料の供給エネルギー量をＱ_Fとし、排気の熱容量をＣ_Eとし、燃焼率Ｒｃを考慮すると
Ｔ_E＝(Ｑ_F・Ｒｃ／Ｃ_E)＋Ｔ２_S ・・・（４）
である。(４)式を(３)式に代入すると
Ｒｃ＝(Ｃ_E／Ｑ_F)・[Ｃ_S・ｄＴ２{(１／ｚ₃・κ_S)＋(１／ｚ₅・κ_E)}＋Ｔ２−Ｔ２_S] ・・・(５)
となる。（５）式におけるＣ_S{(１／ｚ₃・κ_S)＋(１／ｚ₅・κ_E)}はパラメータＺとして表すことができるので、(Ｔ２−Ｔ２_S)を燃料添加開始時期から所定時間経過後の所定時期までの検出排気温の上昇量ΔＴ２とすると、(５)式は
Ｒｃ＝(Ｃ_E／Ｑ_F)(Ｚ・ｄＴ２＋ΔＴ２) ・・・ (６)
のように変形することができる。

そこで本実施形態においては、ＥＣＵ１００が、この（６）式に基づき燃焼率Ｒｃを常時（演算周期τ毎に）演算する。ここでＣ_EとＺは定数とみなされ、その値がＥＣＵ１００に予め入力されている。よってＥＣＵ１００は、燃料添加中、Ｑ_F、ｄＴ２およびΔＴ２の値を検出もしくは算出し、これらの値に基づいて検出値としての燃焼率Ｒｃを算出する。

なお、この燃焼率Ｒｃの検出に際し、下流排気温センサ３４による排気温検出位置（一般的には排気通路断面の偏在位置）に起因する誤差を補償すること、および上流排気温センサ３３の検出温度変化に起因する誤差を補償することなどの少なくとも一つを行ってもよい。

本実施形態による燃焼率の検出結果の一例を図２に示す。図２（Ａ）において、燃焼率が０（％）となっている期間はバーナー装置２０が停止されている期間、そうでない期間はバーナー装置２０が作動されている期間を意味する。燃焼率の検出自体はバーナー装置２０の停止期間中も実行されるが、その停止期間中には結果的に０（％）という値の燃焼率が検出される。図２（Ａ）と図２（Ｂ）実線とを見比べれば分かるように、バーナー装置２０の作動中には下流排気温センサ３４の検出排気温が上昇し、且つ燃焼率が精度良くリアルタイムで検出されている。図２（Ｂ）の二点鎖線は、添加燃料が未燃のときの検出排気温を参考までに示す。

本実施形態において、ＥＣＵ１００は、特にバーナー装置２０の作動時において燃焼率Ｒｃを検出し、検出された燃焼率Ｒｃがこれに対応する閾値すなわち燃焼率閾値Ｒｃｔｈより大きい値であるときにはバーナー装置２０の作動を継続し、検出された燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃｔｈ以下の値であるときにはバーナー装置２０の作動を停止する。すなわち、燃焼率Ｒｃの検出値が燃焼率閾値Ｒｃｔｈより大きい値であることが、バーナー装置２０を作動させるための第２の追加的条件である。

ところで、バーナー装置２０のさらなる作動条件もしくは始動条件に関し、ＥＣＵ１００は、バーナー装置２０からの添加燃料の燃焼性に関わる複数のパラメータを各パラメータに対応する閾値（パラメータ閾値ともいう）とそれぞれ比較し、全てのパラメータが閾値に対し燃焼良好側の値であるという条件が成立したときにバーナー装置２０を作動もしくは始動させる。ここで添加燃料の燃焼性に関わるパラメータとは、その大小に応じて添加燃料の燃焼性、ひいては燃焼率を変化させるようなパラメータをいう。ＥＣＵ１００は複数のパラメータの値をそれぞれ検出し、検出された各パラメータの値を各閾値と比較する。

本実施形態においては以下の４つのパラメータが使用される。第１のパラメータは、バーナー装置２０に供給される排気ガス（バーナー入りガスともいう）の酸素濃度（Ｏ２濃度ともいう）である。バーナー入りガスはエンジン本体１から排出される排気ガスと等価である。バーナー入りガスのＯ２濃度が高いほど、バーナー装置２０の燃焼性や着火性が良好となり、燃焼率が上昇する。Ｏ２濃度に対応する閾値をＯ２濃度閾値と称する。バーナー装置２０を作動もしくは始動させるには、検出されたＯ２濃度がＯ２濃度閾値より高いことが必要である。なお添加燃料もしくはその混合気がグロープラグ２２の発熱部によって着火されることから、バーナー入りガスとは、グロープラグ２２の発熱部に供給される排気ガスであってもよい。

本実施形態においては、Ｏ２濃度検出値として、以下の方法により推定されたＯ２濃度の値を用いる。すなわちＥＣＵ１００は、次式（７）に従ってＯ２濃度Ｃｒを推定する。

λは空気過剰率、ｍは燃料分子中の炭素原子数、ｎは燃料分子中の水素原子数である。例えばｍ＝１４、ｎ＝２６としてｍ，ｎの値が予め定められ、ＥＣＵ１００に記憶されている。

空気過剰率λは、エアフローメータ４により検出された吸入空気量Ｇａと、筒内噴射量Ｑｃとに基づき次式（８）に従って算出される。

筒内噴射量Ｑｃは、エンジン回転数Ｎｅと、アクセル開度センサ３２により検出されたアクセル開度Ａｃとに基づき、所定のマップに従って算出される。この算出された筒内噴射量Ｑが実際に筒内噴射弁６から噴射されるよう筒内噴射弁６が制御される。

なお、バーナー装置２０の上流側の排気通路３に設けられた酸素濃度センサもしくは空燃比センサにより、Ｏ２濃度Ｃｒを直接的に検出してもよい。

第２のパラメータは、バーナー装置２０に供給される排気ガスの排気温度である。排気温度が高いほど、バーナー装置２０の燃焼性や着火性が良好となり、燃焼率が上昇する。この排気温度に対応する閾値を排気温度閾値と称する。バーナー装置２０を作動もしくは始動させるには、検出された排気温度が排気温度閾値より高いことが必要である。この排気温度は上流排気温センサ３３により検出される。

第３のパラメータは、バーナー装置２０に供給される排気ガスの排気流量である。排気流量が少ないほど、バーナー装置２０の燃焼性や着火性が良好となり、燃焼率が上昇する。逆に排気流量が多いと、添加燃料の着火が困難となり、また着火できたとしてもこれによりできた火炎が吹き消されてしまうことがある。この排気流量に対応する閾値を排気流量閾値と称する。バーナー装置２０を作動もしくは始動させるには、検出された排気流量が排気流量閾値より低いことが必要である。

ここで本実施形態では、排気流量の代用値として、単位時間当たりの吸入空気量（ｇ／ｓ）すなわち吸気流量が用いられる。従って検出された排気流量とは、エアフローメータ４によって検出された吸入空気量を意味し、排気流量閾値は吸入空気量閾値と置き換えることができる。以下、排気流量に関しては吸入空気量に置き換えて説明を進める。

第４のパラメータは、グロープラグ２２の発熱部の温度である。グロープラグ２２の発熱部とは、排気通路３内に位置されて電力供給により発熱し、燃料を実質的に着火させるグロープラグ２２の部分である。このグロープラグ２２の発熱部の温度をグロー温度と称する。グロー温度が高いほど、バーナー装置２０の燃焼性や着火性が良好となり、燃焼率が上昇する。このグロー温度に対応する閾値をグロー温度閾値と称する。バーナー装置２０を作動もしくは始動させるには、検出されたグロー温度がグロー温度閾値より高いことが必要である。グロー温度の検出は、本実施形態ではグロープラグ２２に内蔵されたグロー温度センサによって行うが、その他の方法によって行うこともできる。

なお、本実施形態では以上の４つのパラメータを用いるが、このパラメータの数や種類は任意に変更可能である。パラメータの数は２以上あればよい。上記以外の種類のパラメータを用いることもできる。上記４つのパラメータのうちの幾つかのみを用いてもよい。

本実施形態において、ＥＣＵ１００は、それぞれ検出したＯ２濃度Ｃｒ、排気温度Ｔ１、吸入空気量Ｇａおよびグロー温度Ｔｇを、それぞれＯ２濃度閾値Ｃｒｔｈ、排気温度閾値Ｔ１ｔｈ、吸入空気量閾値Ｇａｔｈおよびグロー温度閾値Ｔｇｔｈと比較する。そしてＣｒ＞Ｃｒｔｈ、Ｔ１＞Ｔ１ｔｈ、Ｇａ＜ＧａｔｈおよびＴｇ＞Ｔｇｔｈの全ての条件が成立したとき、すなわち４つのパラメータ条件が全て成立したとき、バーナー装置２０を作動もしくは始動させる。これがバーナー装置２０を作動させるための第３の追加的条件である。そして４つのパラメータ条件のうち一つでも不成立であれば、バーナー装置２０を停止させる。例えば内燃機関の減速フューエルカット時や、アイドルを含む軽負荷運転時に４つのパラメータ条件が成立し易い。

本実施形態において、ＥＣＵ１００は、４つのパラメータ条件が全て成立しているか否かを判断し、全て成立している場合はバーナー装置２０を作動させる。このバーナー装置２０の作動時に燃焼率Ｒｃを検出し、検出された燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃｔｈより高いときにはバーナー装置２０の作動を継続し、燃焼率閾値Ｒｃｔｈ以下のときにはバーナー装置２０を停止させる。バーナー装置２０の停止中に４つのパラメータ条件が全て成立したときは、バーナー装置２０を始動可能である。

このように本実施形態では、４つのパラメータ条件が全て成立したときにバーナー装置２０を作動させ、このバーナー装置作動時に検出した燃焼率Ｒ_Cに応じてバーナー装置２０の作動・停止を制御するフィードバック制御を行う。

４つのパラメータ条件が全て成立したとき、原則的にはバーナー装置２０を作動させても燃焼率閾値Ｒｃｔｈより高い燃焼率Ｒｃが得られ、バーナー装置２０の作動は継続される。逆に言えば、各パラメータの閾値Ｃｒｔｈ、Ｔ１ｔｈ、ＧａｔｈおよびＴｇｔｈはそうなるように予め設定されている。

しかし、製造ばらつきや個々の使用状況等によって実際にはそうならない場合もある。すなわち、４つのパラメータ条件が全て成立しているのに、燃焼率閾値Ｒｃｔｈ以下の燃焼率Ｒｃしか得られない場合がある。こうなると、４つのパラメータ条件が全て成立しているのにバーナー装置２０が不意に停止され、バーナー装置２０の作動頻度ひいては排気浄化装置の暖機性能が低下してしまう。

このことに対処するため、燃焼率閾値Ｒｃｔｈをより低い値に変更することが考えられる。しかしこうすると、必然的にバーナー装置作動時の燃焼率Ｒｃが低下し、加速時等に白煙を生じさせたり燃費を悪化させたりする虞がある。燃焼率の元々の閾値が白煙限界に対し余裕がない場合にはなおさらである。

一方、全パラメータの閾値を適合段階でより燃焼良好側の値に一律に変更設定することが考えられる。すなわち、Ｃｒｔｈ、Ｔ１ｔｈ、Ｔｇｔｈをより大きい値に変更し、Ｇａｔｈをより小さい値に変更することが考えられる。こうすることでバーナー装置が作動した時の燃焼率の向上が見込まれるからである。しかしこうすると、各パラメータ条件の成立頻度が低下し、やはりバーナー装置２０の作動頻度を低下させてしまう。

そこで本実施形態では、バーナー装置作動時に燃焼率閾値Ｒｃｔｈ以下の燃焼率Ｒｃが得られた場合に少なくとも一つのパラメータ閾値をより燃焼良好側の値に補正する。そしてこのとき、それぞれのパラメータについて、パラメータがパラメータ閾値に対し燃焼良好側の値となる時間比率を算出する。時間比率とは、所定時間中においてパラメータがパラメータ閾値に対し燃焼良好側の値となっている時間の比率もしくは割合をいう。パラメータ閾値を補正するとき、少なくとも時間比率が最も高いパラメータに対応するパラメータ閾値を補正する。こうすることで、後に理解されるように、バーナー装置２０の作動頻度と燃焼率の両立を図ることができる。

以下、本実施形態の当該特徴を詳細に説明する。図３には、各パラメータと燃焼率の高低を示し、（Ａ）にはＯ２濃度Ｃｒ（％）、（Ｂ）には排気温度Ｔ１（％）、（Ｃ）には吸入空気量Ｇａ（ｇ／ｓ）、（Ｄ）にはグロー温度Ｔｇ（℃）、（Ｅ）には燃焼率Ｒｃ（％）を示す。

（Ａ）に示すＯ２濃度に関して、基準値または初期値としてのＯ２濃度閾値Ｃｒｔｈ０は例えば１７（％）である。図中上方に向かうほど値が増加し、燃焼良好となり、燃焼率が上昇する。但しＯ２濃度閾値Ｃｒｔｈをより高い値に変更するとＣｒ＞Ｃｒｔｈという条件の成立頻度は低くなる。逆に、図中下方に向かうほど値が減少し、燃焼不良となり、燃焼率が低下する。但しＯ２濃度閾値Ｃｒｔｈをより低い値に変更するとＣｒ＞Ｃｒｔｈという条件の成立頻度は高くなる。また、例えば０．５（％）というステップ量ΔＣｒが予め定められている。このステップ量は後に説明するパラメータ閾値補正の際の補正量の１単位である。

（Ｂ）に示す排気温度、（Ｄ）に示すグロー温度、および（Ｅ）に示す燃焼率ＲｃにもＯ２濃度と同様の傾向がある。例えば、基準の排気温度閾値Ｔ１ｔｈ０は１００（℃）、排気温度ステップ量ΔＴ１は５（℃）、基準のグロー温度閾値Ｔｇｔｈ０は１１００（℃）、グロー温度ステップ量ΔＴｇは１０（℃）である。また燃焼率閾値Ｒｃｔｈは８０（％）である。

（Ｃ）に示す吸入空気量にはＯ２濃度等と逆の傾向がある。すなわち、図中上方に向かうほど値が減少し、燃焼良好となり、燃焼率が上昇する。逆に、図中下方に向かうほど値が増大し、燃焼不良となり、燃焼率が低下する。基準の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ０は例えば１６（ｇ／ｓ）であり、吸入空気量閾値Ｇａｔｈをより小さい値に変更するとＧａ＜Ｇａｔｈという条件の成立頻度は低くなり、吸入空気量閾値Ｇａｔｈをより大きい値に変更するとＧａ＜Ｇａｔｈという条件の成立頻度は高くなる。また、例えば０．５（ｇ／ｓ）というステップ量ΔＧａが予め定められている。なお、吸入空気量閾値Ｇａｔｈをより小さい値に変更すると、この閾値Ｇａｔｈより小さい吸入空気量の範囲が少なくなるので、Ｇａ＜Ｇａｔｈという条件の成立頻度は低くなる。

図４には、エンジン運転中におけるパラメータ条件の成立の有無の一例を示す。成立の場合を○、不成立の場合を×で表す。（Ａ）にはＯ２濃度の場合、（Ｂ）には排気温度の場合、（Ｃ）には吸入空気量の場合、（Ｄ）にはグロー温度の場合を示す。（Ｅ）には、４つのパラメータ条件が全て成立したか否か（全条件が成立したか否か）を示す。

（Ｆ）には、各時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５）毎のパラメータ条件の成立比率（時間毎成立比率という）を示す。これは、各時間毎に、４つのパラメータ条件のうち成立したものの割合を意味する。例えば、時刻ｔ１ではいずれのパラメータ条件も成立していないので時間毎成立比率は０（％）であり、時刻ｔ３では２つのパラメータ条件が成立しているので時間毎成立比率は５０（％）であり、時刻ｔ５では４つ全てのパラメータ条件が成立しているので時間毎成立比率は１００（％）である。なお、時刻ｔ５のように時間毎成立比率が１００（％）となったとき、バーナー装置２０が作動可能である。

（Ｇ）には、ｔ１からｔ５までの全期間中におけるパラメータ条件成立比率を示す。このパラメータ条件成立比率が前述の時間比率に相当する。例えば、Ｏ２濃度の場合には、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５のうち時刻ｔ５のみでしかパラメータ条件が成立していないので、時刻ｔ５の時点においてパラメータ条件成立比率は２０（％）である。グロー温度の場合には、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５でパラメータ条件が成立しているので、時刻ｔ５の時点においてパラメータ条件成立比率は８０（％）である。

ここでＥＣＵ１００における演算上、各時刻の間隔は演算周期τに等しく、各時刻は演算時期に該当する。そして現時点ないし今回におけるパラメータ条件の成立結果は、前回から今回までの１演算周期τ間の成立結果として扱われる。例えば、現時点ないし今回が時刻ｔ５のときＯ２濃度のパラメータ条件は成立しているが、このとき、前回の時刻ｔ４から今回の時刻ｔ５までの期間でＯ２濃度のパラメータ条件は成立していると扱われる。こうして、各パラメータ条件の成立の有無と成立比率とが、演算周期τ毎に逐次的に判定および算出される。

もっとも、必ずしもこのように演算周期τ毎に判定および算出を行う必要はない。これらを行う時間間隔は任意に設定できる。例えば演算周期τの複数倍の時間間隔（２τ、３τ、４τ等）で判定および算出を行ってもよい。また、現時点から所定時間前までの複数サンプルのうちパラメータ条件が成立したサンプルの数の割合でもって時間比率を定めてもよい。

さて、図示例によると時刻ｔ５の時点でパラメータ条件成立比率が最も高いのはグロー温度（８０％）である。よってＥＣＵ１００は、この結果に基づき、少なくともグロー温度閾値Ｔｇｔｈを燃焼良好側の値に補正する。図３（Ｄ）に矢印ａで示すように、例えば、グロー温度閾値Ｔｇｔｈを、基準値Ｔｇｔｈ０の１１００（℃）から２ステップ量（２ΔＴｇ）だけ増大させた１１２０（℃）に補正する。

こうすると、グロー温度閾値Ｔｇｔｈを上昇させた分、実際にバーナー装置２０を作動させたときの燃焼率Ｒｃを上昇させることができる。また、補正するのは少なくとも成立比率が最も高いグロー温度の閾値Ｔｇｔｈなので、閾値補正によりその成立比率が多少低下しても、全体に及ぼす影響は少なく、全てのパラメータ条件の成立比率すなわち時間毎成立比率（図４（Ｆ））の低下を最小限に止めることができる。よって、バーナー装置２０の作動頻度と燃焼率の両立を図ることが可能となる。

このパラメータ閾値の補正方法については次のような様々な例が考えられる。
（１）一つのパラメータ閾値のみを補正する場合
この場合、パラメータ条件成立比率が最も高いパラメータの閾値のみが補正される。例えば前述の例のように、パラメータ条件成立比率が最も高いグロー温度閾値Ｔｇｔｈのみが基準値Ｔｇｔｈ０の１１００（℃）から２ステップ量（２ΔＴｇ）だけ増大された１１２０（℃）に補正される。なおパラメータ条件成立比率が最も高いパラメータが複数ある場合、この複数のパラメータのうち全ての閾値または選択された一つもしくは一部の閾値が補正されてもよい。以下の例も含め、補正する際の補正量またはステップ量は任意に定め得る。
（２）一部（二つまたは三つ）のパラメータ閾値を補正する場合
この場合、パラメータ条件成立比率が最も高い（最高位の）パラメータの閾値と、それより下位のパラメータの閾値とが補正される。補正されるパラメータ閾値の数は二つでも三つでもよい。例えば、成立比率が最も高い（最高位の）グロー温度の閾値Ｔｇｔｈと、成立比率が次に高い（次に下位の）排気温度の閾値Ｔ１ｔｈとの二つが補正される。これら閾値に対する補正量としてのステップ量は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。例えばグロー温度閾値Ｔｇｔｈを基準値Ｔｇｔｈ０の１１００（℃）から２ステップ量（２ΔＴｇ）だけ増大させた１１２０（℃）に補正する（図３（Ｄ）矢印ａ参照）と共に、排気温度閾値Ｔ１ｔｈを基準値Ｔ１ｔｈ０の１００（℃）から同様に２ステップ量（２ΔＴ１）だけ増大させた１１０（℃）に補正する（図３（Ｂ）矢印ｂ参照）ことができる。

このように複数のパラメータ閾値を補正する場合、好ましくは、成立比率が高いパラメータほどその閾値の補正量を大きくする。成立比率が相対的に高いパラメータについては、全体とのバランスからして、その閾値を大きく補正しても、全てのパラメータ条件の成立比率をそれ程低下させるとは思われないし、またその閾値を大きく補正することで燃焼率の格段の向上を見込めるからである。また成立比率が相対的に低いパラメータについては、その閾値補正量を小さくして成立比率の低下を抑制し、なおかつ閾値補正による燃焼率向上を見込めるからである。

例えば、グロー温度閾値Ｔｇｔｈを基準値Ｔｇｔｈ０の１１００（℃）から２ステップ量（２ΔＴｇ）だけ増大させた１１２０（℃）に補正する（図３（Ｄ）矢印ａ参照）と共に、排気温度閾値Ｔ１ｔｈを基準値Ｔ１ｔｈ０の１００（℃）からより少ない１ステップ量（ΔＴ１）だけ増大させた１０５（℃）に補正する（図３（Ｂ）矢印ｃ参照）ことができる。

あるいは、各閾値の補正量を成立比率に基づいて定めてもよい。例えば、補正量を、成立比率とステップ量の積に等しくすることができる。この場合、グロー温度閾値Ｔｇｔｈの補正量は（成立比率）×（ステップ量）＝０．８ΔＴｇ＝８（℃）であり、排気温度閾値Ｔ１ｔｈの補正量は（成立比率）×（ステップ量）＝０．６ΔＴ１＝３（℃）である。よってグロー温度閾値Ｔｇｔｈは基準値Ｔｇｔｈ０の１１００（℃）から１１０８（℃）に補正され、排気温度閾値Ｔ１ｔｈは基準値Ｔ１ｔｈ０の１００（℃）から１０３（℃）に補正される。
（３）全て（四つ）のパラメータ閾値を補正する場合
この場合、好ましくは成立比率が高いパラメータほどその閾値の補正量を大きくし、より好ましくは各パラメータ閾値の補正量を成立比率に基づいて定め、さらに好ましくは補正量を成立比率とステップ量の積に等しくする。この場合、グロー温度閾値Ｔｇｔｈの補正量は（成立比率）×（ステップ量）＝０．８ΔＴｇ＝８（℃）であり、排気温度閾値Ｔ１ｔｈの補正量は（成立比率）×（ステップ量）＝０．６ΔＴ１＝３（℃）であり、吸入空気量閾値Ｇａｔｈの補正量は（成立比率）×（ステップ量）＝０．４ΔＧａ＝０．２（ｇ／ｓ）であり、Ｏ２濃度閾値Ｇａｔｈの補正量は（成立比率）×（ステップ量）＝０．２ΔＣｒ＝０．１（％）である。よってグロー温度閾値Ｔｇｔｈは基準値Ｔｇｔｈ０の１１００（℃）から１１０８（℃）に補正され、排気温度閾値Ｔ１ｔｈは基準値Ｔ１ｔｈ０の１００（℃）から１０３（℃）に補正され、吸入空気量閾値Ｇａｔｈは基準値Ｇａｔｈ０の１６（ｇ／ｓ）から１６．２（ｇ／ｓ）に補正され、Ｏ２濃度閾値Ｃｒｔｈは基準値Ｃｒｔｈ０の１７（％）から１７．１（％）に補正される。

このように、成立比率が低いパラメータほどその閾値の補正量を小さくするので、成立比率が低いパラメータを補正しても全条件成立比率ひいてはバーナー装置作動頻度を極度に低下させることがない。

以上の方法で、各パラメータ閾値がエンジン運転中に時々刻々と補正され、更新されていく。そして現状の個体や使用状況等に見合った最適値に徐々に近づいていく。これにより、全てのパラメータ条件が成立し、バーナー装置２０を作動させたときには、燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃをより多くの時点で上回るようになり、安定した着火制御、燃焼制御を実現することができる。しかもこれによるバーナー装置作動頻度の低下は最小限で済むため、当該作動頻度を実質的に犠牲にすることなく高い燃焼率が得られる。

なお、各パラメータ閾値について燃焼良好側のガード値を定め、これらガード値を超えて閾値が補正、更新されないようにしてもよい。これによりパラメータ条件成立比率が極端に低下することを抑制できる。

次に、図５を参照して本実施形態のバーナー装置の制御を具体的に説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の時間もしくは演算周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、バーナー装置２０に対する作動要求（すなわち酸化触媒１０に対する暖機要求）の有無が判断される。作動要求が無ければステップＳ１１２に進んでバーナー装置２０が停止（オフ）され、ルーチンが終了される。

作動要求が有る場合、ステップＳ１０２に進んで、４つ全てのパラメータ条件が成立しているか否かが判断される。
成立している場合、ステップＳ１０３に進んで、各パラメータ条件成立比率が算出される。そしてステップＳ１０４においてバーナー装置２０が作動（オン）され、ステップＳ１０５で燃焼率Ｒｃが検出される。なおバーナー装置２０の作動開始と同時に即時に燃焼率Ｒｃが立ち上がらない可能性もあるので、この場合にはバーナー装置２０の作動開始から所定時間経過後に燃焼率Ｒｃの検出を開始しても良い。

次いでステップＳ１０６において、検出された燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃｔｈと比較される。燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃｔｈより高い場合、ルーチンが終了され、バーナー装置２０の作動が継続される。

他方、燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃｔｈ以下の場合、ステップＳ１０７でバーナー装置２０が停止され、ステップＳ１０８において、少なくともパラメータ条件成立比率が最も高いパラメータの閾値が燃焼良好側の値に補正され、ルーチンが終了される。

一方、ステップＳ１０２において、全てのパラメータ条件成立とは判断されない場合、ステップＳ１０９に進んでバーナー装置２０が停止され、ステップＳ１１０においていずれかのパラメータ条件が成立しているか否かが判断される。いずれのパラメータ条件も成立していない場合、ステップＳ１１２に進んでバーナー装置２０が停止され、ルーチンが終了される。

他方、いずれかのパラメータ条件が成立している場合、ステップＳ１１１に進んで各パラメータ条件成立比率が算出され、ルーチンが終了される。ここで分かるように、この例ではいずれかの（少なくとも一つの）パラメータ条件が成立している場合に限って、各パラメータ条件成立比率の算出が行われる。いずれのパラメータ条件も成立していない場合には、各パラメータ条件成立比率の算出は行われない。従って図４（Ｆ）、時刻ｔ１に示すように、時間毎成立比率が０（％）の時には各パラメータ条件成立比率の算出が行われず、その時の条件非成立の結果は、各パラメータ条件成立比率の算出結果に反映されない。こうする理由は、いずれのパラメータ条件も成立しない期間も含めて算出を行ってしまうと、各パラメータ条件成立比率の値自体が小さくなりすぎて取り扱いが不便になる可能性があるからである。従ってこの場合、ある特定パラメータのパラメータ条件成立比率とは、いずれかのパラメータ条件が成立している期間中における、特定パラメータのパラメータ条件が成立している期間の割合（後者を前者で割った値）をいう。

なお、同様の考え方で、全てのパラメータ条件が成立したときの各パラメータ条件成立比率の算出（ステップＳ１０３）を省略してもよい。また、いずれのパラメータ条件も成立しないときと、全てのパラメータ条件が成立したときとを含めて、各パラメータ条件成立比率の算出を行ってもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、以下相違点を中心に説明する。

この第２実施形態は、概して、燃焼良好側に補正したパラメータ閾値を燃焼不良側に戻すような補正を行う点に特徴がある。

すなわち、第１実施形態では、例えば図３（Ｄ）に矢印ａで示したように、パラメータ条件成立比率が最も高いグロー温度閾値Ｔｇｔｈのみが２ステップ量（２ΔＴｇ）だけ増大補正され、グロー温度閾値Ｔｇｔｈが基準の１１００（℃）から１１２０（℃）に補正される。

一方、こうした結果、燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃを上回るようになれば、グロー温度閾値Ｔｇｔｈを、増大補正量より少ない量だけ燃焼不良側すなわち減少側に戻せる可能性も出てくる。

そこで本実施形態では、パラメータ閾値を燃焼良好側に補正した後に燃焼率Ｒｃを検出し、この検出された燃焼率Ｒｃが燃焼率閾値Ｒｃを上回る場合には、燃焼良好側への補正量より少ない量だけ、パラメータ閾値を燃焼不良側に補正する。これにより、バーナー装置２０の作動頻度と燃焼率の両立に最適なパラメータ閾値を探索的且つ自動的に設定することが可能となる。また一旦燃焼良好側に補正したパラメータ閾値を燃焼不良側に補正するので、このパラメータ閾値に対応するパラメータの条件成立比率を増大し、バーナー装置２０の作動頻度を増大させることができる。

図６は本実施形態のバーナー装置の制御ルーチンを示す。この制御ルーチンは第１実施形態の制御ルーチンと大略同様であり、ステップＳ２０１〜Ｓ２１２は前記ステップＳ１０１〜Ｓ１１２と同様である。異なるのは、ステップＳ２０６ＡとＳ２１１Ａが追加された点のみである。

ステップＳ２０６の判定がイエス（Ｒｃ＞Ｒｃｔｈ）の場合にステップＳ２０６Ａが実行され、ルーチンが終了される。またステップＳ２１１の後にステップＳ２１１Ａが実行され、ルーチンが終了される。

ステップＳ２０６Ａでは、ステップＳ２０８の実行により既に燃焼良好側に補正されているパラメータ閾値が燃焼不良側に補正される。このとき、燃焼不良側への補正量は燃焼良好側への補正量より少なくされる。なお、燃焼良好側に補正されているパラメータ閾値がない場合にはこのような燃焼不良側への補正は実行されない。

例えば、前述の補正方法（１）に対応して、グロー温度閾値Ｔｇｔｈのみが既に基準値に対し２ステップ量（２ΔＴｇ）増大補正されている場合（図３矢印ａ参照）、ステップＳ２０６Ａが実行されると、そのグロー温度閾値Ｔｇｔｈが、２ステップ量より少ない１ステップ量（ΔＴｇ）だけ減少補正される。この様子を図３（Ｄ）に矢印ｄで示す。

その後のルーチン実行時にステップＳ２０６の判定が再度イエスになると、再びステップＳ２０６Ａにおいてグロー温度閾値Ｔｇｔｈが１ステップ量減少補正され、グロー温度閾値Ｔｇｔｈは元の基準値Ｔｇｔｈ０に戻される。本実施形態ではこれ以上の減少補正はなされない。すなわちパラメータ閾値が基準値に戻った時点で燃焼不良側への補正が実質的に終了され、それ以上燃焼不良側に補正されることはない。基準値よりもさらに燃焼不良側に補正してしまうと、燃焼率閾値Ｒｃを上回る燃焼率Ｒｃを確保するのが著しく困難になると予想されるからである。もっとも、基準値より燃焼不良側への補正を行っても特に問題ない場合はこれを行ってもよい。

ステップＳ２１１ＡでもステップＳ２０６Ａと同様の補正が実行される。ここで全パラメータ条件が成立せず、バーナー装置２０が停止されている場合にも燃焼不良側への補正を実行する理由は次の通りである。ステップＳ２０８の燃焼良好側への補正を特定のパラメータ閾値に対し繰り返し実行すると、当該パラメータ閾値がパラメータ条件成立頻度低下側に大きく変更され、全条件成立頻度ひいてはバーナー装置作動頻度が著しく低下し、最悪バーナー装置を作動させられなくなる虞がある。そこでこのことを抑制または防止するため、かかる場合にもパラメータ閾値を燃焼不良側に補正している。これにより一定以上のバーナー装置作動頻度を安定して確保することが可能となる。

また例えば、前述の補正方法（２）に対応して、最高位とこれより下位のパラメータの閾値が既に等しい補正量で補正されている場合には次のようになる。例えば、グロー温度閾値Ｔｇｔｈと排気温度閾値Ｔ１ｔｈとが基準値に対し２ステップ量（２ΔＴｇ、２ΔＴ１）ずつ増大補正されている場合（図３矢印ａ、ｂ参照）、ステップＳ２０６Ａが実行されると、これらグロー温度閾値Ｔｇｔｈと排気温度閾値Ｔ１ｔｈとが、それぞれ１ステップ量（ΔＴｇ、ΔＴ１）ずつ減少補正される。この様子を図３に矢印ｄ、ｅで示す。

また例えば、前述の補正方法（２）に対応して、最高位とこれより下位のパラメータの閾値が既に補正されており、且つ成立比率が高いパラメータほどその閾値の補正量が大きくされている場合、燃焼不良側に補正する際には次の補正方法を採用することができる。ここでは前述の例、すなわちグロー温度閾値Ｔｇｔｈが基準値に対し２ステップ量（２ΔＴｇ）増大補正され（図３矢印ａ参照）、排気温度閾値Ｔ１ｔｈが基準値に対し１ステップ量（ΔＴ１）増大補正されている場合（図３矢印ｃ参照）を考える。

例えば、燃焼良好側への補正量が大きかったパラメータほど、燃焼不良側への補正量も大きくすることが可能である。この場合、ステップＳ２０６Ａが実行されると、グロー温度閾値Ｔｇｔｈが１ステップ量（ΔＴｇ）減少補正され（図３矢印ｄ参照）、排気温度閾値Ｔ１ｔｈが０．５ステップ量（０．５ΔＴ１）減少補正される（図３矢印ｆ参照）。

あるいは、燃焼良好側への補正量が最小であったパラメータ閾値の燃焼不良側への補正量で、全てのパラメータ閾値を等しく燃焼不良側に補正することが可能である。この場合、ステップＳ２０６Ａが実行されると、グロー温度閾値Ｔｇｔｈが０．５ステップ量（０．５ΔＴｇ）減少補正され（図３矢印ｇ参照）、排気温度閾値Ｔ１ｔｈが０．５ステップ量（０．５ΔＴ１）減少補正される（図３矢印ｆ参照）。

また例えば、前述の補正方法（３）の例について燃焼不良側への補正を実施する際には次の補正方法を採用することができる。前述の例だと、燃焼良好側への補正量は（成立比率）×（ステップ量）であり、グロー温度閾値Ｔｇｔｈの補正量は０．８ΔＴｇ、排気温度閾値Ｔ１ｔｈの補正量は０．６ΔＴ１、吸入空気量閾値Ｇａｔｈの補正量は０．４ΔＧａ、Ｏ２濃度閾値Ｇａｔｈの補正量は０．２ΔＣｒであった。これに対し、燃焼不良側への補正量は（係数）×（成立比率）×（ステップ量）とすることができる。係数は０より大きく１より小さい所定の値である。例えば係数を０．５とすると、燃焼不良側への補正量は、グロー温度閾値Ｔｇｔｈについては０．４ΔＴｇ、排気温度閾値Ｔ１ｔｈについては０．３ΔＴ１、吸入空気量閾値Ｇａｔｈについては０．２ΔＧａ、Ｏ２濃度閾値Ｇａｔｈについては０．１ΔＣｒである。

この燃焼不良側への補正方法も上記以外に様々な例が可能である。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。なお第１および第２実施形態と同様の部分については説明を省略し、以下相違点を中心に説明する。

本実施形態は概して故障診断に関する。すなわち、第１または第２実施形態において、何等かの故障により全てのパラメータ条件が成立しなくなると、バーナー装置２０を作動させることができず、エミッションが悪化する。従ってこの状態を早急に検出するため、本実施形態では以下のような故障診断を実行する。

図７は本実施形態に係る故障診断のルーチンを示す。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の時間もしくは演算周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ３０１では、故障フラグがオフか否かが判断される。故障フラグとは、後述のステップで故障と判断されたときにオンされるフラグであり、初期状態はオフである。故障フラグがオフのときにはステップＳ３０２に進み、故障フラグがオンのときにはルーチンが終了される。

ステップＳ３０２では、バーナー装置２０に対する作動要求の有無が判断される。作動要求が無ければルーチンが終了され、作動要求が有ればステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３では、作動要求が有りとなっている時間すなわち作動要求時間が積算される。この作動要求積算時間はΣＳ１で表される。このとき、今回から前回までの間で作動要求有りとなっていたと扱われ、今回から前回までの時間が前回までの作動要求積算時間に加算される。

次いでステップＳ３０４では、全てのパラメータ条件が成立しているか否かが判断される。成立していなければルーチンが終了され、成立していればステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、全てのパラメータ条件が成立している時間すなわち全条件成立時間が積算される。この全条件成立積算時間はΣＳ２で表される。この積算時間の求め方は作動要求積算時間のときと同じである。

次いでステップＳ３０６では、故障か否かを判定する判定タイミングであるかどうかが判断される。判定タイミングでなければルーチンが終了され、判定タイミングならばステップＳ３０７に進む。ここでは判定タイミングが１トリップの終了時、すなわちエンジン停止時に定められている。なお１トリップとは、エンジンが始動されてから停止されるまでの１回の期間をいう。つまりここでは１トリップ毎に１回、故障判定を実行するようにしている。

ステップＳ３０７では、作動要求積算時間ΣＳ１に対する全条件成立積算時間ΣＳ２の割合、すなわち全条件成立時間割合Ｈ＝ΣＳ２／ΣＳ１が算出される。これは、作動要求有りとなっている時間中の、全パラメータ条件が成立している時間の割合を意味する。

次いでステップＳ３０８では、全条件成立時間割合Ｈが所定の閾値Ｈｔｈと比較される。全条件成立時間割合Ｈが閾値Ｈｔｈより高い場合には、ステップＳ３０９で故障フラグがオフされ、ルーチンが終了される。これにより実質的に故障無しすなわち正常と判定される。

他方、全条件成立時間割合Ｈが閾値Ｈｔｈ以下の場合には、ステップＳ３１０で故障フラグがオンされ、ルーチンが終了される。これにより実質的に故障有りと判定され、後のバーナー装置２０の作動が禁止される。図５または図６に示した制御ルーチンも実行されない。そして警告ランプ等の警告装置が起動され、ユーザーに対して故障箇所を修理すべき旨の警告が発せられる。これにより、バーナー装置２０の作動頻度が異常なまでに低下してエミッションが悪化する事態を早期に改善することができる。一旦故障フラグがオンされれば、ステップＳ３０１から直ちにルーチンが終了され、本ルーチンは実質的に実行されない。

なお、ここでは全条件成立時間割合Ｈが１回だけ閾値Ｈｔｈ以下となれば故障有りと判定したが、２回以上の所定回数連続して閾値Ｈｔｈ以下となった場合に故障有りと判定してもよい。判定精度を高めるためである。

ところで、バーナー装置２０の作動頻度が異常に低下すると触媒暖機完了時間が長期化したりエミッション量が増大したりすることから、これら触媒暖機完了時間やエミッション量に基づいて間接的にバーナー装置２０の作動頻度異常低下を検出し、故障判定を行ってもよい。

例えば、触媒暖機完了時間を用いる場合、エンジンの冷間始動時から酸化触媒１０が活性化するまでの時間すなわち暖機完了時間を計測し、暖機完了時間を所定の目標暖機完了時間で除して時間比を算出する。そしてこの時間比が所定の閾値より大きければ故障と判定し、閾値以下ならば正常と判定する。この場合、前記判定タイミングは暖機完了時間計測終了時とすることができる。

また、エミッション量を用いる場合、エンジンの冷間始動時から所定期間の間、例えばトリップ終了時までの間、エミッションを構成する特定成分、例えばＮＯｘの量を積算計測する。このとき例えば、ＮＯｘ触媒１１の下流側の排気通路３にＮＯｘセンサを設け、その出力値を利用する。そして積算ＮＯｘ量を所定の目標積算ＮＯｘ量で除してＮＯｘ比を算出する。ＮＯｘ比が所定の閾値より大きければ故障と判定し、閾値以下ならば正常と判定する。

以上、本発明の好適実施形態を説明したが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば本発明は火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンにも適用可能であり、特にストイキよりもリーンな空燃比で運転するリーンバーンガソリンエンジンにも好適に適用可能である。また燃料噴射方式は直噴式に限らず、吸気ポートに噴射するポート噴射式であってもよい。上記実施形態の各構成要素は可能な限り組み合わせることが可能である。上記の数値はあくまで例示であり適宜変更可能である。バーナー装置の用途は特に限定されず、必ずしも排気浄化装置の暖機目的でなくてもよい。

本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

Ｅ 内燃機関（エンジン）
１ エンジン本体
２ 吸気通路
３ 排気通路
１０ 酸化触媒
１１ ＮＯｘ触媒
２０ バーナー装置
２１ 燃料添加弁
２２ グロープラグ
３３ 上流排気温センサ
３４ 下流排気温センサ
３５ 触媒温センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (9)

1. 排気通路内に燃料を添加し、この添加燃料を着火させるバーナー装置を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記添加燃料の燃焼性に関わる複数のパラメータを各パラメータに対応する第１閾値とそれぞれ比較し、全ての前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値であるときに前記バーナー装置を作動させ、前記バーナー装置の作動時に燃焼率を検出し、検出された前記燃焼率がこれに対応する第２閾値に対し燃焼不良側の値であるときに少なくとも一つの前記第１閾値を燃焼良好側に補正し、
   それぞれの前記パラメータについて、前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値となる時間比率を算出し、前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正するとき、少なくとも前記時間比率が最も高いパラメータの前記第１閾値を補正する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正した後、その補正された前記第１閾値を、燃焼良好側への補正量よりも少ない補正量で燃焼不良側に補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正した後で且つ前記バーナー装置の作動時に前記燃焼率を検出し、検出された前記燃焼率が前記第２閾値に対し燃焼良好側の値であるとき、その補正された前記第１閾値を、燃焼良好側への補正量よりも少ない補正量で燃焼不良側に補正する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記少なくとも一つの第１閾値を燃焼良好側に補正するとき、前記時間比率が最高位のパラメータの前記第１閾値と、前記時間比率がより下位のパラメータの前記第１閾値とを燃焼良好側に補正する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記時間比率が高いパラメータほど前記第１閾値の燃焼良好側への補正量を大きくする
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 検出された前記燃焼率が前記第２閾値に対し燃焼不良側の値であるときに前記バーナー装置を停止させる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 所定の作動要求が有り、且つ全ての前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値であるときに前記バーナー装置を作動させ、
   前記作動要求が有る時間と、全ての前記パラメータが前記第１閾値に対し燃焼良好側の値となっている時間との割合に基づき、故障診断を実行する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記バーナー装置が、前記添加燃料を着火させるための着火装置を含み、
   前記複数のパラメータが、前記バーナー装置に供給される排気ガスの酸素濃度、排気温度および排気流量、ならびに前記着火装置の発熱部の温度の少なくとも一つを含む
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記パラメータが、前記第１閾値が燃焼良好側の値であるほど前記時間比率が低下するようなパラメータである
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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