JP2019060301A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速比を変更する制御の制御性の低下を抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ６２は、三元触媒２２の暖機要求が生じる場合、気筒＃１〜＃４のうちの１つを、理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りを、理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とするディザ制御を実行する。ＣＰＵ６２は、ディザ制御の実行中に、変速制御装置３０から変速実行フラグが入力される場合、リッチ燃焼気筒のリッチ化度合いとリーン燃焼気筒のリーン化度合いとを小さくする。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の気筒から排出された排気を浄化する排気浄化装置と、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備え、クランク軸に有段変速装置が連結される内燃機関を制御対象とする内燃機関の制御装置に関する。

たとえば特許文献１には、触媒装置（触媒）の昇温要求がある場合、一部の気筒における空燃比を理論空燃比よりもリッチとし、残りの気筒における空燃比を理論空燃比よりもリーンとするディザ制御を実行する制御装置が記載されている。

また、内燃機関のクランク軸に接続された有段変速装置の変速比を可変制御する制御装置が周知である。

特開２００４−２１８５４１号公報

ところで、ディザ制御を実行する場合には、実行していない場合よりも内燃機関のクランク軸の回転変動が大きくなりやすい。このため、ディザ制御の実行時に有段変速装置を操作して変速比を変更する場合、変速比を変更する制御の制御性が低下するおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の制御装置は、複数の気筒から排出された排気を浄化する排気浄化装置と、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備え、クランク軸に有段変速装置が連結される内燃機関を制御対象とし、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とすべく、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、前記有段変速装置の変速比が変更される変更期間において、前記ディザ制御処理を、前記変更期間ではない期間に対して前記複数の気筒の空燃比同士の差が小さくなる側に制限する制限処理と、を実行する。

上記構成では、変速期間に制限処理によって複数の気筒の空燃比同士の差が小さくなる側にディザ制御処理を制限するため、制限しない場合と比較して、内燃機関のクランク軸の回転変動を抑制できる。回転変動が抑制されると、有段変速装置の出力軸の回転速度とクランク軸の回転速度との比を変更後の変速比に制御する制御性の低下を抑制できる。

２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記制限処理は、前記リッチ燃焼気筒の空燃比と前記リーン燃焼気筒の空燃比との差を低減する低減処理を含む。
上記構成では、変速期間であってもディザ制御処理を継続するため、内燃機関のクランク軸の回転変動を抑制しつつもディザ制御処理による排気通路内の排気の昇温を継続することができる。

３．上記２記載の内燃機関の制御装置において、前記排気浄化装置の暖機要求が生じる場合、前記ディザ制御処理を実行し、前記低減処理を、前記排気浄化装置の暖機要求に応じた前記ディザ制御処理に適用する。

排気浄化装置の暖機要求が生じる場合、排気浄化装置を早期に暖機することが望まれる。ここで、仮に変速期間にディザ制御処理を停止する場合には、排気浄化装置の暖機が遅れるおそれがある。このため、低減処理の利用価値が特に大きい。

４．上記１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記制限処理は、前記ディザ制御処理を用いた排気の昇温要求が生じていても前記ディザ制御処理を実行しない禁止処理を含む。

上記構成では、禁止処理によって、変速期間にディザ制御処理に起因して回転変動が大きくなることを回避することができる。

一実施形態にかかる内燃機関の制御装置および内燃機関を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図。 同実施形態にかかる要求値出力処理部の処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる要求値出力処理部の処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるディザ制御処理の制限処理を例示するタイムチャート。 同実施形態にかかるディザ制御処理の制限処理を例示するタイムチャート。

以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０において、吸気通路１２から吸入された空気は、各気筒の燃焼室１４に流入する。気筒＃１〜＃４のそれぞれには、燃料を噴射する燃料噴射弁１６と、火花放電を生じさせる点火装置１８とが設けられている。燃焼室１４において、空気と燃料との混合気は、燃焼に供され、燃焼に供された混合気は、排気として、排気通路２０に排出される。排気通路２０には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒２２が設けられている。さらに、排気通路２０のうち三元触媒２２の下流には、ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ２４）が設けられている。

内燃機関１０のクランク軸２６には、ロックアップクラッチ３１を備えたトルクコンバータ３０を介して有段変速装置３２が接続されている。有段変速装置３２は、遊星歯車機構３４や、複数のブレーキＢｒおよび複数のクラッチＣｒからなる油圧駆動式の摩擦係合要素を備えている。摩擦係合要素による係合状態の変更によって、クランク軸２６の回転速度と有段変速装置３２の出力軸３６の回転速度との比である変速比が変更される。変速比は、たとえば６〜１２通りに変更される。

変速制御装置４０は、有段変速装置３２を制御対象とし、変速比を制御する。変速制御装置４０は、変速比の制御に際し、車速センサ５０によって検出される車速ＳＰＤや、アクセルセンサ５２によって検出されるアクセル操作量ＡＣＣＰを参照する。変速制御装置４０は、車速ＳＰＤが高い場合に低い場合よりも変速比を小さくする。換言すれば、よりハイギアとする。また変速制御装置４０は、アクセル操作量ＡＣＣＰが大きい場合、すなわち内燃機関１０に対するトルクの要求が大きい場合に小さい場合よりも変速比をより大きくする。さらに変速制御装置４０は、変速比を小さい値に切り替えるときの車速ＳＰＤと変速比を大きい値に切り替えるときの車速ＳＰＤとを異ならせることでヒステリシスを設けている。変速制御装置は、変速比を変更する場合、摩擦係合要素の係合力を調整することによって、遊星歯車機構３４を構成するサンギア、リングギア、キャリア等の回転要素の回転エネルギの一部を吸収し、これにより変速ショックを抑制する制御を実行する。

変速制御装置４０は、変速比を変更するのに先立つタイミングから変速比を変更する処理が終了したのち所定期間経過するタイミングまでの期間、変速実行フラグを出力する。変速制御装置４０は、ＣＰＵ４２およびＲＯＭ４４を備えており、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより、上記変速比の制御を実行する。

制御装置６０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分等）を制御するために、燃料噴射弁１６や点火装置１８等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置６０は、三元触媒２２の上流側に設けられた空燃比センサ７０によって検出される空燃比Ａｆや、上流側圧力センサ７２によって検出されるＧＰＦ２４の上流側の圧力（上流側圧力Ｐｕ）、下流側圧力センサ７４によって検出されるＧＰＦ２４の下流側の圧力（下流側圧力Ｐｄ）を参照する。また、制御装置６０は、クランク角センサ７６の出力信号Ｓｃｒや、エアフローメータ７８によって検出される吸入空気量Ｇａ、水温センサ８０によって検出される内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）を参照する。制御装置６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、および電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ６６を備えており、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより上記制御量の制御を実行する。

図２に、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより実現される処理の一部を示す。
ベース噴射量算出処理部Ｍ１０は、クランク角センサ７６の出力信号Ｓｃｒに基づき算出された回転速度ＮＥと吸入空気量Ｇａとに基づき、燃焼室１４における混合気の空燃比を目標空燃比に開ループ制御するための操作量である開ループ操作量として、ベース噴射量Ｑｂを算出する。

目標値設定処理部Ｍ１２は、燃焼室１４における混合気の空燃比を上記目標空燃比に制御するためのフィードバック制御量の目標値Ａｆ＊を設定する。
フィードバック処理部Ｍ１４は、フィードバック制御量である空燃比Ａｆを目標値Ａｆ＊にフィードバック制御するための操作量であるフィードバック操作量ＫＡＦを算出する。本実施形態では、目標値Ａｆ＊と空燃比Ａｆとの差を入力とする比例要素、積分要素、および微分要素の各出力値の和を、フィードバック操作量ＫＡＦとする。

フィードバック補正処理部Ｍ１６は、ベース噴射量Ｑｂにフィードバック操作量ＫＡＦを乗算することによってベース噴射量Ｑｂを補正し、要求噴射量Ｑｄを算出する。
要求値出力処理部Ｍ１８は、内燃機関１０の各気筒＃１〜＃４から排出される排気全体の成分を、気筒＃１〜＃４の全てで燃焼対象とする混合気の空燃比を目標空燃比とした場合と同等としつつも、燃焼対象とする混合気の空燃比を気筒間で異ならせるディザ制御の噴射量補正要求値αを算出して出力する。ここで、本実施形態にかかるディザ制御では、第１の気筒＃１〜第４の気筒＃４のうちの１つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りの３つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とする。そして、リッチ燃焼気筒における噴射量を、上記要求噴射量Ｑｄの「１＋α」倍とし、リーン燃焼気筒における噴射量を、要求噴射量Ｑｄの「１−（α／３）」倍とする。リーン燃焼気筒とリッチ燃焼気筒との上記噴射量の設定によれば、気筒＃１〜＃４のそれぞれに充填される空気量が同一であるなら、内燃機関１０の各気筒＃１〜＃４から排出される排気全体の成分を、気筒＃１〜＃４の全てで燃焼対象とする混合気の空燃比を目標空燃比とした場合と同等とすることができる。なお、上記噴射量の設定によれば、気筒＃１〜＃４のそれぞれに充填される空気量が同一であるなら、各気筒において燃焼対象とされる混合気の燃空比の平均値の逆数が目標空燃比となる。なお、燃空比とは、空燃比の逆数のことである。

要求値出力処理部Ｍ１８は、三元触媒２２やＧＰＦ２４の昇温要求が生じることを条件に、噴射量補正要求値αを「０」よりも大きい値とする。これにより、リーン燃焼気筒から排出された酸素が三元触媒２２に吸蔵され、その酸素が、リッチ燃焼気筒から排出された未燃燃料成分と反応することにより、排気温度が上昇し、ひいては三元触媒２２やその下流のＧＰＦ２４を昇温することができる。

補正係数算出処理部Ｍ２０では、「１」に、噴射量補正要求値αを加算して、リッチ燃焼気筒に関し、要求噴射量Ｑｄの補正係数を算出する。ディザ補正処理部Ｍ２２は、要求噴射量Ｑｄに補正係数「１＋α」を乗算することによって、リッチ燃焼気筒とされる気筒＃ｗの噴射量指令値を算出する。ここで、「ｗ」は、「１」〜「４」のいずれかを意味する。

乗算処理部Ｍ２４では、噴射量補正要求値αを「−１／３」倍し、補正係数算出処理部Ｍ２６では、「１」に、乗算処理部Ｍ２４の出力値を加算して、リーン燃焼気筒に関し、要求噴射量Ｑｄの補正係数を算出する。ディザ補正処理部Ｍ２８は、要求噴射量Ｑｄに補正係数「１−（α／３）」を乗算することによって、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの噴射量指令値を算出する。ここで、「ｘ」，「ｙ」，「ｚ」は、「１」〜「４」のいずれかであって、且つ、「ｗ」，「ｘ」，「ｙ」，「ｚ」は、互いに異なるものとする。ちなみに、気筒＃１〜＃４のうちのいずれがリッチ燃焼気筒となるかは、１燃焼サイクルよりも長い周期で変更されることが望ましい。

噴射量操作処理部Ｍ３０は、ディザ補正処理部Ｍ２２が出力する噴射量指令値に基づき、リッチ燃焼気筒とされる気筒＃ｗの燃料噴射弁１６の操作信号ＭＳ１を生成して、同燃料噴射弁１６に出力し、同燃料噴射弁１６から噴射される燃料量が噴射量指令値に応じた量となるように燃料噴射弁１６を操作する。また、噴射量操作処理部Ｍ３０は、ディザ補正処理部Ｍ２８が出力する噴射量指令値に基づき、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの燃料噴射弁１６の操作信号ＭＳ１を生成して、同燃料噴射弁１６に出力し、同燃料噴射弁１６から噴射される燃料量が噴射量指令値に応じた量となるように燃料噴射弁１６を操作する。

堆積量算出処理部Ｍ３２は、上流側圧力Ｐｕ、下流側圧力Ｐｄおよび吸入空気量Ｇａに基づき、ＧＰＦ２４に捕集されたＰＭの量（ＰＭ堆積量ＤＰＭ）を算出して出力する。堆積量算出処理部Ｍ３２は、上流側圧力Ｐｕから下流側圧力Ｐｄを引いた差圧が高い場合に低い場合よりもＰＭ堆積量ＤＰＭを大きい値とし、吸入空気量Ｇａが大きい場合に小さい場合よりもＰＭ堆積量ＤＰＭを小さい値とする。詳しくは、ＲＯＭ６４に、差圧と吸入空気量Ｇａとを入力変数とし、ＰＭ堆積量ＤＰＭを出力変数とするマップデータを記憶しておき、ＣＰＵ６２によりＰＭ堆積量ＤＰＭをマップ演算する。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

図３に、要求値出力処理部Ｍ１８の処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず、ＧＰＦ２４の再生処理（フィルタ再生処理）の実行中であるか否かを判定する（Ｓ１０）。そしてＣＰＵ６２は、フィルタ再生処理を実行していないと判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、三元触媒２２の昇温要求があるか否かを判定する（Ｓ１２）。本実施形態では、三元触媒２２を活性状態とすべく暖機要求が生じる場合に、三元触媒２２の昇温要求が生じるとする。三元触媒２２の暖機要求は、始動からの積算空気量が規定値以上となることにより、三元触媒２２の上流側の端部の温度が活性温度となっていると判定されてから、水温ＴＨＷが所定温度以下且つ積算空気量が所定値（＞規定値）以下である場合に生じるものとする。

ＣＰＵ６２は、三元触媒２２の昇温要求が生じると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、内燃機関１０の動作点に基づき、噴射量補正要求値αのベース値であるベース要求値α０を算出する（Ｓ１４）。本実施形態は、動作点を、回転速度ＮＥと、回転速度ＮＥおよび吸入空気量Ｇａに基づき算出される負荷率ＫＬによって定義する。ここで負荷率ＫＬは、基準流入空気量に対する、１気筒の１燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度ＮＥに応じて可変設定される量としてもよい。

ベース要求値α０は、中負荷領域において最大とされる。これは、低負荷領域では中負荷領域と比較して燃焼が不安定なために、低負荷領域では中負荷領域よりもベース要求値α０を大きくしにくいことと、高負荷領域では、ディザ制御を実行しなくても排気温度が高いこととに鑑みたものである。また、ベース要求値α０は、回転速度ＮＥが低い場合よりも高い場合に大きい値とされる。これは、回転速度ＮＥが低い場合よりも高い場合の方が燃焼が安定するために、ベース要求値α０を大きい値としやすいためである。具体的には、ＲＯＭ６４に、入力変数としての回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬと出力変数としてのベース要求値α０との関係を定めたマップデータを記憶しておき、ＣＰＵ６２がこれを用いてベース要求値α０をマップ演算すればよい。

ちなみに、図３には、Ｓ１４の処理において、変数ｎを用いて「α０（ｎ）」と記載している。変数ｎは、ベース要求値α０等の時系列データのうちの特定のデータを指定するためのものであり、以下では、図３の一連の処理の制御周期の今回の制御周期において算出されるデータを「ｎ」とし、前回の制御周期において算出されるデータを「ｎ−１」と記載する。

次にＣＰＵ６２は、変速実行フラグを受信中であるか否かを判定する（Ｓ１６）。この処理は、ベース要求値α０に基づくディザ制御に起因してクランク軸２６の回転変動が変速制御に支障をきたす懸念があるか否かを判定する処理である。すなわち、ロックアップクラッチ３１が締結されている状態では、各変速比において、クランク軸２６は、有段変速装置３２の出力軸３６に連結されていることから、クランク軸２６の回転速度と、出力軸３６の回転速度との比として許容されるのは、変速比に等しい値となる。変速比を変更する際には、摩擦係合要素の一部の係合を解除したり、別の箇所を新たに係合したりして、クランク軸２６から出力軸３６までの動力伝達経路を変更する。ここで、クランク軸２６の回転変動が大きいときに、新たに係合する箇所の摩擦係合要素の係合力を強めるなら、変速ショックが生じる。また、新たに係合する箇所の係合力を強めようとしているときに、回転変動が大きくなると、有段変速装置３２の保護等の観点から摩擦係合要素の係合力を弱める制御が変速制御装置４０によってなされる場合、摩擦係合要素によって本来係合すべき箇所の係合が外れるおそれがある。さらに、変速ショックを抑制すべく、変速時の摩擦係合要素の係合力を調整し、その際のクランク軸２６の回転変動等に基づき係合力を学習する制御が変速制御装置４０によってなされる場合、ディザ制御による回転変動によって、ディザ制御の停止時にとって適切な係合力からずれた係合力が学習（誤学習）されるおそれがある。

ＣＰＵ６２は、変速実行フラグを受信していると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ベース要求値α０（ｎ）に補正係数Ｋｌｉｍを乗算した値を、ベース要求値α０（ｎ）に代入する（Ｓ１８）。ここで、補正係数Ｋｌｉｍは、「０」よりも大きく「１」よりも小さい一定値である。これは、Ｓ１４の処理によって算出されるベース要求値α０が、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬによって指定される内燃機関１０の動作点毎の回転変動の生じやすいさ度合いに応じて設定されていることに鑑みたものである。すなわち、Ｓ１４の処理では、リーン燃焼気筒のリーン化度合いとリッチ燃焼気筒のリッチ化度合いとを大きくする割に回転変動が大きくなりにくい動作点においては、ベース要求値α０が比較的大きい値に算出される。このため、補正係数Ｋｌｉｍによってベース要求値α０を減少補正することによって、回転変動が大きくなりやすい動作点であるほど、Ｓ１８の処理によって算出されるベース要求値α０を小さい値とすることができる。

ＣＰＵ６２は、Ｓ１８の処理が完了する場合や、Ｓ１６において否定判定する場合には、今回のベース要求値α０（ｎ）から、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）を減算した値が閾値Δよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０）。そしてＣＰＵ６２は、閾値Δよりも大きいと判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）に閾値Δを加算した値を、今回の噴射量補正要求値α（ｎ）に代入する（Ｓ２２）。これに対し、ＣＰＵ６２は、閾値Δ以下であると判定する場合（Ｓ２０：ＮＯ）、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）から今回のベース要求値α０（ｎ）を減算した値が閾値Δよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２４）。そしてＣＰＵ６２は、大きいと判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、前回の噴射量補正要求値α（ｎ−１）から閾値Δを減算した値を、今回の噴射量補正要求値α（ｎ）に代入する（Ｓ２６）。また、ＣＰＵ４２は、閾値Δ以下であると判定する場合（Ｓ２２：ＮＯ）、今回の噴射量補正要求値α（ｎ）に、今回のベース要求値α０（ｎ）を代入する（Ｓ２８）。

一方、ＣＰＵ６２は、昇温要求がないと判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ベース要求値α０（ｎ）に「０」を代入し（Ｓ３０）、Ｓ２０の処理に移行する。
なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ２２，Ｓ２６，Ｓ２８の処理が完了する場合、変数ｎを更新する（Ｓ３２）。そして、ＣＰＵ６２は、Ｓ３２の処理が完了する場合やＳ１０の処理において肯定判定する場合には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。

図４に、要求値出力処理部Ｍ１８の処理の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず、不揮発性メモリ６６にアクセスして、図１に示す警告灯８２を点灯した履歴があるか否かを判定する（Ｓ４０）。そしてＣＰＵ６２は、履歴がないと判定する場合（Ｓ４０：ＮＯ）、ＰＭ堆積量ＤＰＭが閾値Ｄｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ４２）。この処理は、ＰＭ堆積量ＤＰＭが多いことからこのまま放置する場合には、内燃機関１０の運転に支障を来すおそれが生じるか否かを判定する処理である。ＣＰＵ６２は、閾値Ｄｔｈ以上であると判定する場合、内燃機関１０を搭載した車両のユーザに、修理工場にてＧＰＦ２４に捕集されたＰＭを燃焼させるフィルタ再生処理をすることを促すべく、警告灯８２を点灯し、不揮発性メモリ６６にその旨を記憶する（Ｓ４４）。

一方、ＣＰＵ６２は、警告灯８２の点灯履歴があると判定する場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、外部から指令信号が入力されているか否かを判定する（Ｓ４６）。ここで、指令信号は、修理工場において制御装置６０に専用の異常対処機器（メンテナンス機器）が接続された状態で、メンテナンス機器から制御装置６０に入力されるものを想定している。すなわち、Ｓ４６の処理は、車両がユーザの手を離れ、修理工場においてフィルタ再生処理がなされるときであるか否かを判定する処理である。ＣＰＵ６２は、指令信号が入力されていると判定する場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、ベース要求値α０（ｎ）を算出する（Ｓ４８）。ここでのベース要求値α０（ｎ）は、Ｓ１４の処理において算出される値よりも大きい。これは、フィルタ再生処理のためには、ＧＰＦ２４の温度を三元触媒２２の暖機要求時の三元触媒２２の温度よりも高温（たとえば６００°Ｃ以上）とする必要があるためである。特に、本実施形態では、ユーザによって車両が運転されるときに内燃機関１０のクランク軸２６の回転変動として許容される量よりも大きい回転変動が、フィルタ再生処理のためのディザ制御によって生じることを許容することによって、ディザ制御によってフィルタ再生処理が可能な内燃機関１０の動作点の集合（運転領域）を大きくする。すなわち、ディザ制御が実行されないならば排気温度が低い比較的低負荷の運転領域においても、ベース要求値α０を大きい値に設定することによって、フィルタ再生処理を実行する。

次に、ＣＰＵ６２は、変速実行フラグを受信中であるか否かを判定する（Ｓ５０）。そして、ＣＰＵ６２は、受信中であると判定する場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ディザ制御を停止すべく、ベース要求値α０（ｎ）に「０」を代入する（Ｓ５２）。ＣＰＵ６２は、Ｓ５２の処理が完了する場合や、Ｓ５０の処理において否定判定する場合には、図３のＳ２０〜Ｓ３２の処理に対応するＳ５４〜Ｓ６４の処理を実行する。

なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ４４，Ｓ６４の処理が完了する場合や、Ｓ４２，Ｓ４６の処理において否定判定する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。ちなみに、ＣＰＵ６２は、フィルタ再生処理が完了する場合、不揮発性メモリ６６に記憶された警告灯８２を点灯した履歴を消去する。

ここで本実施形態の作用を説明する。
図５は、三元触媒２２の暖機要求時における、変速実行フラグ、変速比、噴射量補正要求値α、クランク軸２６の回転変動Δω、車速ＳＰＤの推移を示す。なお、回転変動Δωは、たとえば、各気筒の圧縮上死点付近の所定の角度領域における回転速度（瞬時回転速度ω）に関する、時系列的に圧縮上死点が隣り合うもの同士の差の変動量によって定義される。

図５に示すように、ＣＰＵ６２は、変速実行フラグが入力される場合、噴射量補正要求値αを漸減させ、変速実行フラグの入力が停止されることにより、噴射量補正要求値αをベース要求値α０へと漸増させる。このため、変速比が変更される処理が実際になされているときには、噴射量補正要求値αがベース要求値α０よりも小さい値とされることから、ベース要求値α０とする場合と比較して、クランク軸２６の回転変動Δωを小さくすることができる。このため、変速比を変更する制御の制御性の低下を抑制することができる。しかも、ディザ制御自体を停止するのではなく、噴射量補正要求値αを低減しつつもディザ制御処理を継続することにより、三元触媒２２を早期に暖機する要求に極力応じることができる。

図６は、フィルタ再生処理時における、変速実行フラグ、変速比、噴射量補正要求値αの推移を示す。
図６に示すように、ＣＰＵ６２は、変速実行フラグが入力される場合、噴射量補正要求値αを漸減させてゼロとすることによりディザ制御を一旦停止し、変速実行フラグの入力が停止されることにより、噴射量補正要求値αをゼロからベース要求値α０へと漸増させることにより、ディザ制御を再開する。これにより、変速比が変更される処理が実際になされているときには、ディザ制御が停止していることから、ディザ制御に起因して変速比の制御にとって好ましくない回転変動が生じることを回避できる。

特に、本実施形態では、フィルタ再生処理を修理工場にて実行することとしている。修理工場でのフィルタ再生処理は、内燃機関１０の運転領域をある程度フィルタ再生処理に適したものに設定しつつ実行することが可能であり、また、三元触媒２２の暖機のためのディザ制御に与えられた時間（たとえば数十秒）よりも、フィルタ再生処理のためのディザ制御に与えられた時間（たとえば数十分）の方が長い。このため、変速比の変更のために一時的にディザ制御を停止しても、フィルタ再生処理を十分に実行することができる。

しかも、本実施形態にかかるフィルタ再生処理は、特に負荷が比較的小さい領域においては、噴射量補正要求値αを、通常走行時に許容されるよりも大きな回転変動が許容される値としている。このため、負荷が比較的小さい領域において噴射量補正要求値αを低減しつつもディザ制御を継続する場合、低減量を非常に大きくする必要があるため、噴射量補正要求値αを低減しつつディザ制御を継続することと、ディザ制御を一旦停止することとの相違がより目立ちにくい。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］排気浄化装置は、三元触媒２２およびＧＰＦ２４に対応する。ディザ制御処理は、補正係数算出処理部Ｍ２０、ディザ補正処理部Ｍ２２、乗算処理部Ｍ２４、補正係数算出処理部Ｍ２６、ディザ補正処理部Ｍ２８、および噴射量操作処理部Ｍ３０の処理、およびＳ２０〜Ｓ２８（Ｓ５４〜Ｓ６２）の処理に対応する。制限処理は、図３のＳ１８の処理や、図４のＳ５２の処理に対応する。［２］低減処理は、図３のＳ１８の処理に対応する。［３］図３の処理に対応する。［４］禁止処理は、図４のＳ５２の処理に対応する。［５］フィルタは、ＧＰＦ２４に対応し、報知機器は、警告灯８２に対応し、報知処理は、Ｓ４４の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・「報知機器、報知処理について」
報知機器としては、警告灯８２のように視覚情報を出力する装置に限らず、たとえば聴覚情報を出力する装置であってもよい。この場合、報知処理は、聴覚装置を操作して聴覚情報を制御する処理となる。

・「低減処理について」
図３の処理では、低減処理として、ベース要求値α０に補正係数Ｋｌｉｍを乗算する処理を例示したが、これに限らない。たとえばベース要求値α０に、ベース要求値α０と変速期間用の上限ガード値とのうちの小さい方を代入する処理としてもよい。ここで、上限ガード値は、内燃機関１０の動作点に応じて可変設定することが望ましい。また、図３のＳ１６，Ｓ１８の処理を削除し、Ｓ２２，Ｓ２６，Ｓ２８の処理によって算出された噴射量補正要求値αに、変速期間である場合に補正係数Ｋｌｉｍを乗算した値を、噴射量補正要求値αに代入して出力してもよい。

低減処理の対象となるディザ制御としては、三元触媒２２の暖機要求に応じたディザ制御に限らない。たとえば、上記フィルタ再生処理でもよい。また、たとえば下記「排気の昇温要求について」の欄に記載した、高負荷領域に限ったフィルタ再生処理を実行する場合に限って、禁止処理に代えて低減処理をしてもよい。さらに、たとえば下記「排気の昇温要求について」の欄に記載した硫黄被毒回復処理のためのディザ制御に適用してもよい。なお低減処理を実行することは必須ではない。

・「禁止処理について」
図４の処理では、禁止処理として、ベース要求値α０をゼロとする処理を例示したが、噴射量補正要求値αをゼロとする処理であってもよい。

禁止処理の対象となるディザ制御としては、上記フィルタ再生処理に限らない。たとえば、下記「排気の昇温要求について」の欄に記載した硫黄被毒回復処理のためのディザ制御であってもよい。ただし、硫黄被毒量がある程度大きくなる場合、硫黄被毒回復処理のためのディザ制御に禁止処理を適用することをやめて、低減処理を適用するように切り替えることが望ましい。

・「ディザ制御処理について」
噴射量補正要求値αを、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに加えて、水温ＴＨＷに基づき可変設定してもよい。またたとえば、回転速度ＮＥおよび水温ＴＨＷ、または負荷率ＫＬおよび水温ＴＨＷの２つのパラメータのみに基づいて可変設定してもよく、またたとえば、上記３つのパラメータのうちの１つのパラメータのみに基づいて可変設定してもよい。また、たとえば内燃機関１０の動作点を特定するパラメータとして回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを用いる代わりに、負荷としての負荷率ＫＬに代えて、たとえば負荷としてのアクセル操作量を用いてもよい。また、回転速度ＮＥおよび負荷に代えて、吸入空気量Ｇａに基づき可変設定してもよい。

ベース要求値α０を上記パラメータに基づき可変設定すること自体必須ではない。たとえば固定値としてもよい。
上記実施形態では、リッチ燃焼気筒の数よりもリーン燃焼気筒の数を多くしたが、これに限らない。たとえば、リッチ燃焼気筒の数とリーン燃焼気筒の数とを同一としてもよい。またたとえば、全ての気筒＃１〜＃４を、リーン燃焼気筒かリッチ燃焼気筒かにするものに限らず、たとえば１つの気筒の空燃比を目標空燃比としてもよい。さらに、１燃焼サイクル内で、筒内充填空気量が同一であるなら燃空比の平均値の逆数が目標空燃比となることも必須ではない。たとえば、上記実施形態のように４気筒の場合において、筒内充填空気量が同一であるなら、５ストロークにおける燃空比の平均値の逆数が目標空燃比となるようにしてもよく、３ストロークにおける燃空費比の平均値の逆数が目標空燃比となるようにしてもよい。ただし、１燃焼サイクルにおいて、リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒との双方が存在する期間が少なくとも２燃焼サイクルに１回以上は生じることが望ましい。換言すれば、筒内充填空気量が同一であるなら所定期間における燃空比の平均値の逆数を目標空燃比とする際、所定期間を２燃焼サイクル以下とすることが望ましい。ここで、たとえば所定期間を２燃焼サイクルとして２燃焼サイクルの間に１度だけリッチ燃焼気筒が存在する場合、リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒との出現順序は、リッチ燃焼気筒をＲ、リーン燃焼気筒をＬとすると、たとえば「Ｒ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ」となる。この場合、所定期間よりも短い１燃焼サイクルの期間であって「Ｒ，Ｌ，Ｌ，Ｌ」となる期間が設けられており、気筒＃１〜＃４のうちの一部がリーン燃焼気筒であり、別の気筒がリッチ燃焼気筒となっている。ちなみに、１燃焼サイクルとは異なる期間における燃空比の平均値の逆数を目標空燃比とする場合には、内燃機関が吸気行程において一旦吸入した空気の一部を吸気バルブが閉弁するまでに吸気通路に吹き戻す量が無視できることが望ましい。

・「排気の昇温要求について」
フィルタ再生処理の要求としては、上記実施形態に例示したものに限らない。たとえば、ＰＭ堆積量ＤＰＭが上記閾値Ｄｔｈよりも小さい所定値以上であって閾値Ｄｔｈ未満である場合、高負荷領域であることを条件にディザ制御を実行してフィルタ再生処理を実行してもよい。

昇温要求としては、上記実施形態において例示したものに限らない。硫黄被毒回復処理の実行要求が生じる場合であってもよい。ちなみに、硫黄被毒回復処理による昇温要求は、三元触媒２２の硫黄被毒量が予め定められた値以上となる場合に生じるとすればよく、また硫黄被毒量は、たとえば回転速度ＮＥが高いほど、負荷率ＫＬが高いほど被毒量の増加量を多く算出し、増加量を積算することによって算出すればよい。ただし、ディザ制御が実行される場合、実行されない場合と比較して被毒量の増加量は低減される。またたとえば、三元触媒２２に硫黄が堆積しやすい運転領域（たとえばアイドリング運転領域）である場合に、昇温要求が生じるとしてもよい。

またたとえば、排気通路２０への凝縮水の付着を抑制すべく排気通路２０を昇温するためにディザ制御による排気の昇温要求を生じさせてもよい。
・「昇温対象となる排気浄化装置について」
上記構成では、ディザ制御処理による昇温対象となる排気浄化装置として、三元触媒２２およびＧＰＦ２４を例示したがこれに限らない。たとえばＧＰＦ２４のみであってもよい。ただし、その場合、ディザ制御による昇温性能を高めるうえでは、ＧＰＦ２４に、酸素吸蔵能力を付与することが望ましい。

・「制御装置について」
制御装置としては、ＣＰＵ６２とＲＯＭ６４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

上記実施形態では、変速制御装置４０と制御装置６０とが互いに別体であることを想定したが、これに限らない。たとえば駆動系の単一の電子制御装置によって、上記変速制御装置４０と上記制御装置６０との機能が実現されるものであってもよい。

・「内燃機関について」
内燃機関としては、４気筒の内燃機関に限らない。たとえば直列６気筒の内燃機関であってもよい。またたとえば、Ｖ型の内燃機関等、第１の排気浄化装置と第２の排気浄化装置とを備え、それぞれによって排気が浄化される気筒が異なるものであってもよい。また、過給機を備えるものであってもよい。ちなみに、過給機を備える内燃機関の場合、排気中の熱が過給機で奪われることによってその下流に位置する排気浄化装置の温度が上昇しにくいことから、ディザ制御を利用することが特に有効である。

・「そのほか」
燃料噴射弁としては、燃焼室１４に燃料を噴射するものに限らず、たとえば吸気通路１２に燃料を噴射するものであってもよい。ディザ制御の実行時に空燃比フィードバック制御をすることは必須ではない。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…燃焼室、１６…燃料噴射弁、１８…点火装置、２０…排気通路、２２…三元触媒、２４…ＧＰＦ、２６…クランク軸、３０…トルクコンバータ、３１…ロックアップクラッチ、３２…有段変速装置、３４…遊星歯車機構、３６…出力軸、４０…変速制御装置、４２…ＣＰＵ、４４…ＲＯＭ、５０…車速センサ、５２…アクセルセンサ、６０…制御装置、６２…ＣＰＵ、６４…ＲＯＭ、６６…不揮発性メモリ、７０…空燃比センサ、７２…上流側圧力センサ、７４…下流側圧力センサ、７６…クランク角センサ、７８…エアフローメータ、８０…水温センサ、８２…警告灯。

Claims (4)

1. 複数の気筒から排出された排気を浄化する排気浄化装置と、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備え、クランク軸に有段変速装置が連結される内燃機関を制御対象とし、
   前記複数の気筒のうちの一部の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とし、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは別の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とすべく、前記燃料噴射弁を操作するディザ制御処理と、
   前記有段変速装置の変速比が変更される変更期間において、前記ディザ制御処理を、前記変更期間ではない期間に対して前記複数の気筒の空燃比同士の差が小さくなる側に制限する制限処理と、を実行する内燃機関の制御装置。
2. 前記制限処理は、前記リッチ燃焼気筒の空燃比と前記リーン燃焼気筒の空燃比との差を低減する低減処理を含む請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記排気浄化装置の暖機要求が生じる場合、前記ディザ制御処理を実行し、
   前記低減処理を、前記排気浄化装置の暖機要求に応じた前記ディザ制御処理に適用する請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制限処理は、前記ディザ制御処理を用いた排気の昇温要求が生じていても前記ディザ制御処理を実行しない禁止処理を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。