JP2019085965A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの再生処理の完了までに要する時間が長くなること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】ＣＰＵ３２は、アクセルペダル５０が解放されているときにクランク軸の回転速度が所定範囲内にあることを条件に、フューエルカット処理を実行する。ＣＰＵ３２は、ＧＰＦ２６に捕集された粒子状物質の量が多くなると、ＧＰＦ２６を再生させるべく、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。ＣＰＵ３２は、ディザ制御中にアクセルペダル５０および回転速度に関する上記フューエルカット処理の実行条件が成立しても、フューエルカット処理を禁止する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の気筒から排出された排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備えて車両に搭載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。

たとえば下記特許文献１には、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた内燃機関の制御装置が記載されている。この制御装置は、フィルタが捕集した粒子状物質（ＰＭ）の量が過度に多くなるいわゆる目詰まりの状態を解消するフィルタ再生処理のために、フィルタの昇温処理を実行する。具体的には、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、残りの気筒を、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る気筒別空燃比制御（ディザ制御）を実行することにより、フィルタの昇温処理を行っている。

また、下記特許文献２に記載のように、フューエルカット処理を実行する制御装置が周知である。

特開２０１２−２１９７３２号公報 特開２００７−１７７７５９号公報

ところで、フィルタの再生処理のためにフィルタの昇温処理を実行しているときにフューエルカット処理が実行される場合には、フィルタに流入する気体の温度が低下することから、フィルタの温度がＰＭを燃焼させることができる温度よりも低下し、ひいては再生処理に要する時間が長くなるおそれがある。

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中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備えて車両に搭載される内燃機関を制御対象とし、前記フィルタの再生処理の実行要求が生じることを条件に、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、アクセル操作量がゼロとなることを条件に、前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止するフューエルカット処理と、前記ディザ制御処理が実行されていることを条件に、前記フューエルカット処理を禁止する禁止処理と、を実行する。

上記構成では、ディザ制御処理が実行されていることを条件に、フューエルカット処理を禁止するために、禁止しない場合と比較して、フィルタの温度を高く保ちやすい。このため、フィルタの再生処理の完了までに要する時間が長くなることを抑制できる。

２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記禁止処理は、前記ディザ制御処理が実行されて且つ、前記フィルタの温度が前記再生処理によって要求される温度よりも低い温度から前記要求される温度に向けて昇温されている場合に、前記フューエルカット処理を禁止する処理を含む。

上記構成では、フィルタの温度が再生処理によって要求される温度へと上昇しているときにフューエルカット処理を禁止することにより、禁止しない場合と比較すると、フィルタの温度を上記要求される温度に早期に上昇させることができる。

３．上記２記載の内燃機関の制御装置において、前記ディザ制御処理は、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る期間を設けつつ、該期間を含んだ所定期間における排気空燃比の平均値を目標空燃比に制御する処理であり、前記再生処理によって要求される温度に達することを条件に、達する前と比較して前記目標空燃比をリーンとする処理を含み、前記禁止処理は、前記リーンとする処理を実行している場合にも前記フューエルカット処理を禁止する処理を含む。

上記構成では、フィルタの温度が再生処理によって要求される温度に達した後、目標空燃比をリーンとすることにより、フィルタに流入する酸素量を増量させることができ、ひいては粒子状物質を燃焼させるうえで十分な酸素を供給することができる。また、上記構成では、目標空燃比をよりリーンとする処理を実行しているときであってもフューエルカット処理を禁止する。フューエルカット処理によれば、フィルタに多量の酸素を供給することができるものの、フィルタの温度が低下すると粒子状物質を燃焼させることができなくなる。このため、粒子状物質がフィルタに多量に存在する場合には、フュールカット処理を実行すると、フィルタの温度が低下してしまった後にも粒子状物質が多量に残存した事態となるおそれがあり、フィルタの温度を再度上昇させる必要が生じるおそれがある。これに対し、上記構成では、リーンとする処理を実行しているときであってもフューエルカット処理を禁止することにより、再生処理をより早期に完了することができる。

４．上記１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記再生処理の実行要求に応じたディザ制御処理を、当該制御装置の外部から前記フィルタの修理のための前記フィルタの再生処理の実行指令信号が入力される場合に実行する。

上記構成では、フィルタの修理のためにフィルタの再生処理の実行指令信号が入力される場合に再生処理の実行要求に応じたディザ制御処理を実行するため、ユーザによる通常の利用時と比較して、排気空燃比の平均値を理論空燃比よりもリーンに制御しやすい。また、クランク軸の回転変動が大きくなることを許容しやすいため、リッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比との差の絶対値を大きくしやすい。

５．上記４記載の内燃機関の制御装置において、前記粒子状物質の量が規定量以上である場合、報知機器を操作してユーザに報知する報知処理を実行する。
上記構成では、粒子状物質の量が規定量以上となることにより報知処理を実行するため、ユーザに修理工場による修理を促すことができる。

一実施形態にかかる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の手順を示す流れ図。 同実施形態の効果を示すタイムチャート。

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は、車両に搭載される。内燃機関１０において、吸気通路１２から吸入された空気は、過給機１４を介して気筒＃１〜＃４のそれぞれの燃焼室１６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１８と、火花放電を生じさせる点火装置２０とが設けられている。燃焼室１６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２２に排出される。排気通路２２のうちの過給機１４の下流には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒２４が設けられている。さらに、排気通路２２のうち三元触媒２４の下流には、ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ２６）が設けられている。

制御装置３０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１８や点火装置２０等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置３０は、三元触媒２４の上流側に設けられた空燃比センサ４０によって検出される空燃比Ａｆや、差圧センサ４２によって検出されるＧＰＦ２６の上流側の圧力と大気圧との差圧ΔＰを参照する。ここで、差圧ΔＰは、ＧＰＦ２６の上流側の圧力と下流側の圧力との差に相当するものであり、上流側の圧力が大気圧を上回る場合に正となる。また、制御装置３０は、クランク角センサ４６の出力信号Ｓｃｒや、エアフローメータ４８によって検出される吸入空気量Ｇａ、アクセルセンサ５２によって検出されるアクセルペダル５０の踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を参照する。制御装置３０は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３４、およびＲＡＭ３６を備えており、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２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、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２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Ｍ１０は、クランク角センサ４６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１６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を算出する処理である。

目標値設定処理Ｍ１２は、燃焼室１６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＊を設定する処理である。
フィードバック処理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、ベース噴射量Ｑｂの補正比率δとし、フィードバック操作量ＫＡＦを、「１＋δ」とする。

要求噴射量算出処理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を算出する処理である。
要求値出力処理Ｍ１８は、内燃機関１０の気筒＃１〜＃４のそれぞれ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。

燃空比の平均値の逆数を目標空燃比とする設定は、排気成分を所望に制御することを狙ったものである。以下では、排気中の未燃燃料成分と酸素とが過不足なく反応できる場合、排気空燃比が理論空燃比であると称し、排気中の未燃燃料成分が酸素と過不足なく反応できる量を超過する量が多ければ多いほど、排気空燃比がリッチであると称し、少なければ少ないほど排気空燃比がリーンであると称する。ただし、超過する量には、排気中の未燃燃料成分の量が酸素と過不足なく反応できる量よりも少ない場合を含み、その場合、超過する量は、マイナスの量となる。また、たとえば、１燃焼サイクル当たりの排気空燃比の平均値とは、気筒＃１〜＃４から排出される排気全体に関する排気空燃比のことと定義する。

補正係数算出処理Ｍ２０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処理である。ディザ補正処理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Ｑ＊を算出する処理である。ここで、「ｗ」は、「１」〜「４」のいずれかを意味する。

乗算処理Ｍ２４は、噴射量補正要求値αを「−１／３」倍する処理であり、補正係数算出処理Ｍ２６は、「１」に、乗算処理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処理である。ディザ補正処理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Ｑ＊を算出する処理である。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。

噴射量操作処理Ｍ３０は、ディザ補正処理Ｍ２２が出力する噴射量指令値Ｑ＊に基づき、リッチ燃焼気筒とされる気筒＃ｗの燃料噴射弁１８の操作信号ＭＳ１を生成して、同燃料噴射弁１８に出力し、同燃料噴射弁１８から噴射される燃料量が噴射量指令値Ｑ＊に応じた量となるように燃料噴射弁１８を操作する。また、噴射量操作処理Ｍ３０は、ディザ補正処理Ｍ２８が出力する噴射量指令値Ｑ＊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１８の操作信号ＭＳ１を生成して、同燃料噴射弁１８に出力し、同燃料噴射弁１８から噴射される燃料量が噴射量指令値Ｑ＊に応じた量となるように燃料噴射弁１８を操作する。

堆積量算出処理Ｍ３２は、差圧ΔＰおよび吸入空気量Ｇａに基づき、ＧＰＦ２６に捕集されたＰＭの量（ＰＭ堆積量ＤＰＭ）を算出して出力する処理である。堆積量算出処理Ｍ３２は、差圧ΔＰ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を小さい値とする処理である。詳しくは、ＲＯＭ３４に、差圧ΔＰ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、ＣＰＵ３２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。

フィルタ温度算出処理Ｍ３４は、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬおよび噴射量補正要求値αに基づき、ＧＰＦ２６の温度（フィルタ温度Ｔｇｐｆ）を算出する処理である。詳しくは、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づきベース温度Ｔｂを算出し、噴射量補正要求値αに基づきベース温度Ｔｂの増加補正量を算出することによりフィルタ温度Ｔｇｐｆを算出する処理である。ここで、ベース温度Ｔｂは、ディザ制御をしていない場合に、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬにて定まる内燃機関１０の動作点の変動が無視できる定常状態におけるＧＰＦ２６の温度の推定値である。ディザ制御をする場合、リッチ燃焼気筒から排出される未燃燃料とリーン燃焼気筒から排出される酸素との三元触媒２４における反応熱によって、三元触媒２４の下流の排気の温度が、ディザ制御をしない場合よりも上昇する。そして、三元触媒２４の下流の排気の温度のディザ制御による上昇量は、噴射量補正要求値αが大きい場合に小さい場合よりも大きくなる。このため、噴射量補正要求値αに応じてベース温度Ｔｂを増加補正することによりフィルタ温度Ｔｇｐｆを算出する。詳しくは、ベース温度Ｔｂは、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数としベース温度Ｔｂを出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２によりマップ演算される。また、フィルタ温度Ｔｇｐｆは、噴射量補正要求値αを入力変数とし、温度上昇量を出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により温度上昇量をマップ演算し、この温度上昇量をベース温度Ｔｂに加算した量に、フィルタ温度Ｔｇｐｆを時間の経過とともに近づけることによって算出される。具体的には、ＣＰＵ３２は、温度上昇量をベース温度Ｔｂに加算した量と、フィルタ温度Ｔｇｐｆとの指数移動平均処理によって、フィルタ温度Ｔｇｐｆを算出する。

ちなみに、負荷率ＫＬは、燃焼室１６内に充填される空気量を示すパラメータであり、ＣＰＵ３２により、吸入空気量Ｇａに基づき算出される。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。

フューエルカット処理Ｍ３６は、アクセル操作量ＡＣＣＰに基づきアクセルペダル５０が解放されていると判定されることと、回転速度ＮＥが所定範囲内にあることとの論理積が真となることを条件に、燃料噴射を停止する処理である。

要求値出力処理Ｍ１８は、ＰＭ堆積量ＤＰＭに応じて、ＧＰＦ２６の再生処理（フィルタ再生処理）のために噴射量補正要求値αを「０」よりも大きい値とする。
図３に、要求値出力処理Ｍ１８の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２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、ＣＰＵ３２は、制御装置３０に外部からＧＰＦ２６の修理のためにフィルタ再生処理の実行指令信号が入力されているか否かを判定する（Ｓ１０）。ここで、指令信号は、修理工場の工員により制御装置３０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３０に入力されるものを想定している。すなわち、Ｓ１０の処理は、車両がユーザの手を離れ、修理工場の工員により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。

ＣＰＵ３２は、指令信号が入力されていないと判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＰＭ堆積量ＤＰＭが規定量Ｄｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。ここで、規定量Ｄｔｈは、ＰＭ堆積量ＤＰＭがかなり多く、このまま放置する場合には、内燃機関１０の運転に支障をきたすおそれがある値に設定されている。ＣＰＵ３２は、規定量Ｄｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、図１に示す警告灯５４を操作して、内燃機関１０が搭載された車両のユーザに、ＰＭ堆積量ＤＰＭが多いために修理工場でフィルタ再生処理をしてもらうことを促す処理を実行する（Ｓ１４）。

一方、ＣＰＵ３２は、指令信号が入力されていると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＰＭ堆積量ＤＰＭが規定量Ｄｔｈよりも小さい所定量ＤｔｈＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ１６）。そして、ＣＰＵ３２は、所定量ＤｔｈＬよりも大きいと判定する場合（Ｓ１６：ＮＯ）、フューエルカット禁止指令を出力する（Ｓ１８）。これにより、フューエルカット処理Ｍ３６では、上述した実行条件が成立したとしても燃料噴射を停止する処理を実行しないこととなる。次にＣＰＵ３２は、フィルタ温度Ｔｇｐｆを取得する（Ｓ２０）。そしてＣＰＵ３２は、フィルタ温度Ｔｇｐｆが、規定温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２２）。ここで、規定温度Ｔｔｈは、ＧＰＦ２６に酸素を供給することにより、ＧＰＦ２６によって捕集された粒子状物質を燃焼させることができる温度（たとえば、５５０°Ｃ以上）に設定されている。

ＣＰＵ３２は、規定温度Ｔｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ２２：ＮＯ）、目標空燃比を理論空燃比（ストイキ）とする（Ｓ２４）。これは、１燃焼サイクルあたりの排気空燃比の平均値を理論空燃比に制御するための設定である。そして、ＣＰＵ３２は、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬによって規定される内燃機関１０の動作点に基づき噴射量補正要求値αを算出し（Ｓ２６）、噴射量補正要求値αを出力する（Ｓ２８）。一方、ＣＰＵ３２は、規定温度Ｔｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、目標空燃比を理論空燃比よりもリーンとする（Ｓ３０）。これは、１燃焼サイクルあたりの排気空燃比の平均値を理論空燃比よりもリーンに制御し、ＧＰＦ２６に酸素を供給するための設定である。そして、ＣＰＵ３２は、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬによって規定される内燃機関１０の動作点に基づき噴射量補正要求値αを算出し（Ｓ３２）、噴射量補正要求値αを出力する（Ｓ２８）。

なお、ＣＰＵ３２は、Ｓ２６，Ｓ３２の処理において、内燃機関１０の動作点によっては、噴射量補正要求値αをゼロとすることもある。これは、動作点によっては、ディザ制御を実行しない場合の排気温度が低いため、ディザ制御によってＧＰＦ２６の温度を規定温度Ｔｔｈ以上とすることが困難であるためである。また、噴射量補正要求値αがゼロよりも大きい場合、Ｓ２６の処理によって算出される噴射量補正要求値αは、Ｓ３２の処理によって算出される噴射量補正要求値αよりも大きい値に設定されている。これは、目標空燃比が理論空燃比であるときの方が目標空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときよりも、リーン燃焼気筒の空燃比を目標空燃比よりもよりリーンとしても燃焼限界となりにくいためである。ちなみに、Ｓ２６の処理によって算出される噴射量補正要求値αは、ゼロよりも大きい値である場合、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて様々な値に設定される。同様に、Ｓ３２の処理によって算出される噴射量補正要求値αも、ゼロよりも大きい値である場合、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて様々な値に設定される。

一方、ＣＰＵ３２は、Ｓ１４の処理が完了する場合や、Ｓ１２の処理において否定判定する場合、Ｓ１６の処理において肯定判定する場合には、噴射量補正要求値αにゼロを代入し（Ｓ３４）、Ｓ２８の処理に移行する。なお、ＣＰＵ３２は、Ｓ２８の処理を完了する場合、図３に示す一連の処理を一旦終了する。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
図４では、時刻ｔ１以前に、ＰＭ堆積量ＤＰＭが規定値Ｄｔｈ以上となりフィルタ再生処理の要求（ＰＭ再生要求）が生じ、修理工場において制御装置３０にメンテナンス機器が接続された状況を想定している。

時刻ｔ１に、内燃機関１０の動作点に応じて算出される噴射量補正要求値αがゼロよりも大きくなることによりディザ制御が実行されると、フィルタ温度Ｔｇｐｆが規定温度Ｔｔｈ以上に上昇する。これにより、ＣＰＵ３２は、目標空燃比をリーンとし、ＧＰＦ２６に酸素を供給しつつもディザ制御を継続する。これにより、フィルタ温度Ｔｇｐｆが極端に低下することを抑制できる。なお、図４には、フィルタ温度Ｔｇｐｆが規定温度Ｔｔｈ未満となり、目標空燃比を理論空燃比に戻す処理と、フィルタ温度Ｔｇｐｆが規定温度Ｔｔｈ以上となり、目標空燃比をリーンとする処理とが複数回実行されることを例示している。

こうしてフィルタ再生処理がなされている期間において、時刻ｔ２〜ｔ３や時刻ｔ４〜ｔ５に、アクセル操作量ＡＣＣＰおよび回転速度ＮＥによって定まるフューエルカット処理の実行条件が成立しても、ＣＰＵ３２は、フューエルカット処理を実行しない。これにより、フィルタ温度Ｔｇｐｆが過度に低下することを十分に抑制することができる。そして、時刻ｔ６にＰＭ堆積量ＤＰＭが所定量ＤｔｈＬ以下となることにより、ＣＰＵ３２は、ディザ制御を停止する。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）ＧＰＦ２６の修理のためにフィルタ再生処理の実行指令信号が入力されることを条件にディザ制御を実行するため、ユーザによる通常の利用時と比較して、排気空燃比の平均値を理論空燃比よりもリーンに制御しやすい。また、クランク軸の回転変動が大きくなることを許容しやすいため、特にＳ２６の処理によって算出される噴射量補正要求値αを大きくすることができる。

（２）ＰＭ堆積量ＤＰＭが規定量Ｄｔｈ以上である場合、警告灯５４を点灯させた。これにより、ユーザに修理工場にて修理してもらうことを促すことができる。
＜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］フィルタは、ＧＰＦ２６に対応し、ディザ制御処理は、噴射量補正要求値αがゼロよりも大きい場合における、補正係数算出処理Ｍ２０、ディザ補正処理Ｍ２２、乗算処理Ｍ２４、補正係数算出処理Ｍ２６、ディザ補正処理Ｍ２８、噴射量操作処理Ｍ３０に対応する。禁止処理は、Ｓ１８の処理に対応する。［２］Ｓ２４，Ｓ２６の処理が実行されているときのＳ１８の処理に対応する。［３］所定期間は、１燃焼サイクルの期間に対応し、リーンとする処理は、Ｓ３０の処理に対応する。［４］Ｓ１０の処理に対応する。［５］報知処理は、Ｓ１４の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・「禁止処理について」
上記実施形態では、フィルタ温度Ｔｇｐｆが規定温度Ｔｔｈ以上となっていても、フューエルカット処理を禁止したが、これに限らない。たとえば、規定温度Ｔｔｈ以上となっている状態が所定時間継続する場合には、フューエルカット処理を実行してもよい。この場合、フューエルカット処理に起因してＧＰＦ２６に供給される酸素によって粒子状物質を燃焼させることができる。

たとえば、下記「再生処理の実行要求に応じたディザ制御処理について」の欄に記載したようにユーザによる運転中にディザ制御を実行する場合、フィルタ温度Ｔｇｐｆが規定温度Ｔｔｈ未満であることを条件に、フューエルカット処理を禁止してもよい。この場合、フィルタ温度Ｔｇｐｆが規定温度Ｔｔｈ以上となることを条件に、フューエルカット処理の上記実行条件が成立する場合、フューエルカット処理を実行することによってディザ制御を停止すればよい。これにより、ＧＰＦ２６に酸素を供給することができ、粒子状物質を燃焼させることができる。

・「修理のための実行指令信号について」
上記実施形態では、制御装置３０にメンテナンス機器が接続されメンテナンス機器から制御装置３０に実行指令信号が入力されることを例示したが、これに限らない。たとえば、シフトレバーがニュートラルであるときにアクセルとブレーキを同時に踏み込む等、ユーザによる通常操作からは想定できない予め定められた操作状態を、再生処理の実行指令信号の入力としてもよい。

・「ＰＭ堆積量について」
上記実施形態では、ＰＭ堆積量ＤＰＭを、差圧ΔＰと、吸入空気量Ｇａとに基づきマップ演算したがこれに限らない。たとえば、吸入空気量Ｇａが規定値以上である場合、上記マップ演算を行い、規定値未満の場合には、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬ、内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）および空燃比Ａｆに基づき推定してもよい。これはたとえば、次のようにして実行できる。すなわち、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数とし単位時間当たりのＰＭ堆積増加量を出力変数とするマップデータと、水温ＴＨＷを入力変数とし水温補正係数を出力変数とするマップデータと、空燃比Ａｆを入力変数とし空燃比補正係数を出力変数とするマップデータとをＲＯＭ３４に記憶しておく。そして、ＣＰＵ３２によりＰＭ堆積増加量、水温補正係数および空燃比補正係数のそれぞれをマップ演算した後、ＰＭ堆積増加量に水温補正係数および空燃比補正係数を乗算してＰＭ堆積増加量を補正し、補正されたＰＭ堆積増加量によって、ＰＭ堆積量ＤＰＭを逐次増量補正する。なお、吸入空気量Ｇａが規定値以上である状態から規定値未満となる状態に移行した場合、ＰＭ堆積量ＤＰＭの初期値は、上記差圧ΔＰに基づき算出された値とすればよい。また、吸入空気量Ｇａが規定値未満の状態から規定値以上の状態に切り替わる場合、差圧ΔＰに基づき算出されるＰＭ堆積量ＤＰＭを用いればよい。

また、差圧ΔＰに基づくことなく、フィルタ温度Ｔｇｐｆが規定温度Ｔｔｈ未満であることを条件に、水温補正係数および空燃比補正係数にて補正されたＰＭ堆積増加量を逐次積算することによって、ＰＭ堆積量ＤＰＭを推定してもよい。その場合、フィルタ温度Ｔｇｐｆが、規定温度Ｔｔｈ以上である場合において、ＧＰＦ２６に酸素が供給される場合、ＰＭ堆積量ＤＰＭを、減少補正すればよい。これは、フィルタ温度ＴｇｐｆおよびＰＭ堆積量ＤＰＭに応じて減少補正量を逐次算出し、減少補正量にてＰＭ堆積量を減少補正することにより実現できる。ここで、フィルタ温度Ｔｇｐｆが大きい場合に小さい場合よりも減少補正量を大きくし、ＰＭ堆積量ＤＰＭが大きい場合に小さい場合よりも減少補正量を大きくすることが望ましい。これは、フィルタ温度ＴｇｐｆおよびＰＭ堆積量ＤＰＭを入力変数とし、減量補正量を出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により減少補正量をマップ演算することにより、実現できる。

また、専用のセンサを用いてＰＭ堆積量ＤＰＭを検出してもよい。
・「フィルタ温度について」
上記実施形態では、推定したフィルタ温度Ｔｇｐｆを取得して用いたが、これに限らず、たとえばＧＰＦ２６に熱電対等の温度センサを備え、その検出値を取得して用いてもよい。

・「フィルタ再生処理について」
上記実施形態では、目標空燃比をリッチからリーンに変更する際のフィルタ温度Ｔｇｐｆとリーンからリッチに変更する際のフィルタ温度Ｔｇｐｆとを同一の規定温度Ｔｔｈとしたが、これに限らず、互いに異なる値としてもよい。

また、上記実施形態では、フィルタ温度Ｔｇｐｆに応じて目標空燃比を切り替えたが、これに限らず、たとえば常時理論空燃比よりもリーンに設定し、目標空燃比の切り替え処理を実行しなくてもよい。

たとえば下記「再生処理の実行要求に応じたディザ制御処理について」の欄に記載したようにユーザによる運転中にディザ制御を実行する場合、目標空燃比を常時、理論空燃比とすることが望ましい。

・「再生処理の実行要求に応じたディザ制御処理について」
上記実施形態では、修理工場の工員による実行指令信号が入力されることを条件にフィルタ再生処理を実行したが、これに限らない。たとえば、ＰＭ堆積量ＤＰＭが規定量Ｄｔｈよりも小さい所定量以上であって且つ、内燃機関１０が高負荷運転される場合に、上記実施形態よりも噴射量補正要求値αを小さい値としつつディザ制御処理を実行することによりフィルタ再生処理を実行してもよい。

・「ディザ制御処理について」
上記実施形態では、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬの２つのパラメータから噴射量補正要求値αを算出したが、これに限らない。たとえば、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに加えて、水温ＴＨＷに基づき噴射量補正要求値αを算出してもよい。さらに、ＰＭ堆積量ＤＰＭを加味してもよい。もっとも、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づくこと自体必須ではない。たとえば、ＰＭ堆積量ＤＰＭ、水温ＴＨＷ、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬの４つのパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータのみに基づいて噴射量補正要求値αを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に基づき噴射量補正要求値αを可変設定してもよい。

噴射量補正要求値αを、ディザ制御を実行する動作点において「０」よりも大きい値で可変設定すること自体必須ではない。たとえば、ディザ制御を実行する動作点においてＳ２６の処理用のゼロよりも大きい単一の値と、Ｓ３２の処理用のゼロよりも大きい単一の値とを定めてもよい。

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、所定期間において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。ただし、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。

・「排気浄化装置について」
上記実施形態では、上流側排気浄化装置を三元触媒２４とし、下流側排気浄化装置をＧＰＦ２６としたが、これに限らない。たとえば、上流側排気浄化装置をＧＰＦとし、下流側排気浄化装置を三元触媒としてもよい。上記構成では、排気浄化装置として、三元触媒２４およびＧＰＦ２６を例示したがこれに限らない。たとえば、ＧＰＦ２６のみであってもよい。ただしＧＰＦの上流に酸素吸蔵能力を有する触媒を備えない場合、ディザ制御による昇温能力を高めるうえでは、ＧＰＦ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、ＣＰＵ３２とＲＯＭ３４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。

・「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。

・「報知機器について」
警告灯５４に限らず、たとえば、音声信号を出力する装置であってもよい。
・「そのほか」
燃料噴射弁としては、燃焼室１６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…過給機、１６…燃焼室、１８…燃料噴射弁、２０…点火装置、２２…排気通路、２４…三元触媒、２６…ＧＰＦ、３０…制御装置、３２…ＣＰＵ、３４…ＲＯＭ、３６…ＲＡＭ、４０…空燃比センサ、４２…差圧センサ、４６…クランク角センサ、４８…エアフローメータ、５０…アクセルペダル、５２…アクセルセンサ、５４…警告灯。

Claims (5)

1. 複数の気筒から排出された排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、を備えて車両に搭載される内燃機関を制御対象とし、
   前記フィルタの再生処理の実行要求が生じることを条件に、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、
   アクセル操作量がゼロとなることを条件に、前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止するフューエルカット処理と、
   前記ディザ制御処理が実行されていることを条件に、前記フューエルカット処理を禁止する禁止処理と、を実行する内燃機関の制御装置。
2. 前記禁止処理は、前記ディザ制御処理が実行されて且つ、前記フィルタの温度が前記再生処理によって要求される温度よりも低い温度から前記要求される温度に向けて昇温されている場合に、前記フューエルカット処理を禁止する処理を含む請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ディザ制御処理は、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る期間を設けつつ、該期間を含んだ所定期間における排気空燃比の平均値を目標空燃比に制御する処理であり、前記再生処理によって要求される温度に達することを条件に、達する前と比較して前記目標空燃比をリーンとする処理を含み、
   前記禁止処理は、前記リーンとする処理を実行している場合にも前記フューエルカット処理を禁止する処理を含む請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記再生処理の実行要求に応じたディザ制御処理を、当該制御装置の外部から前記フィルタの修理のための前記フィルタの再生処理の実行指令信号が入力される場合に実行する請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記粒子状物質の量が規定量以上である場合、報知機器を操作してユーザに報知する報知処理を実行する請求項４記載の内燃機関の制御装置。