JP2020176609A - エンジンの制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カットに伴うパティキュレートフィルタの熱損傷を防止しつつ、燃費悪化を防止あるいは抑制する。【解決手段】ＧＰＦ３３（パティキュレートフィルタ）での煤の捕集量が、異常判定しきい値（ＳＬＭ３）を超えたときは、ＧＰＦの再生制御が禁止され、燃料カットが禁止され、ＥＧＲが実行される。煤の捕集量の推定に際しては、ＧＰＦ３３の上流と下流との差圧に基づいて推定するのが好ましい。すなわち、各検出差圧について、所定の重み特性から重み値を決定すると共に重み値の積算値を算出し、重み値の積算値が所定値に達したタイミングにおいて、重み値で重み付けされた各重み付け差圧についての移動平均値に基づいて煤の捕集量を決定するのが好ましい。【選択図】 図４

Description

本発明は、エンジンの制御方法および制御装置に関するものである。

エンジンにおいては、排気ガス中の煤（微粒状物質＝パティキュレート）を除去するために、排気通路にパティキュレートフィルタを配設して、排気ガス中の煤を捕集することが行われている。そして、パティキュレートフィルタで捕集した煤量が所定値以上になると、パティキュレートフィルタの再生（例えば燃料のポスト噴射やリタード噴射）が行われる。

パティキュレートフィルタは、その再生を繰り返すことにより徐々に劣化するものである。この劣化は、再生時に高熱を受けて部分的に熱損傷することにより生じ、劣化が進行すると、煤を十分に捕集できなくなる異常状態（故障状態）となる。

特許文献１には、パティキュレートフィルタの上流側と下流側との差圧に基づいてパティキュレートフィルタの異常（故障）判定を行うものが開示されている。特許文献２には、パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の異常判定を、パティキュレートフィルタ下流の排気ガス圧力に対して所定の重み付けを行った値を用いて行うことが開示されている。

特開２０１１−２２０２３３号公報 特開２００４−３０８４５４号公報

ところで、エンジンにおいては、減速時に燃料カットが行われるのが通常である。燃料カットが行われた際には、排気ガス中の酸素濃度が高まることから、排気通路に配設されたパティキュレートフィルタが自然再生されると共に、自然再生に伴ってパティキュレートフィルタの温度が上昇される。そして、煤の捕集量が多いほど、燃料カットに伴うパティキュレートフィルタの温度上昇度合いが大きくなる。

上述のように、燃料カットに伴うパティキュレートフィルタの温度上昇によって、パティキュレートフィルタが極めて高温になって、熱損傷を生じる限界温度以上になってしまう可能性がある。特に、ガソリンを燃料とするエンジンにおいては、パティキュレートフィルタ自体の温度が相当に高温になることから、燃料カットに伴う温度上昇によって、熱損傷されてしまう限界温度を超える可能性が極めて高くなる。

燃料カットに伴うパティキュレートフィルタの熱損傷を防止するために、煤の捕集量が多い状態での燃料カットを禁止することが考えられる。燃料カットを禁止すると、煤の自然再生がされにくくなり、煤の捕集量を低下させることが困難になる。従って、一度燃料カットを禁止すると、その後燃料カットを許可することが困難になる。この場合、パティキュレートフィルタの異常を解消するまでの間、常に燃料カットが禁止され続けることになり、燃費悪化の問題が大きくなる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、燃料カットに伴うパティキュレートフィルタの熱損傷を防止しつつ、燃費悪化を防止あるいは抑制できるようにしたエンジンの制御方法および制御装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明らは、燃費を向上させる方法として、パティキュレートフィルタの下流の排気通路の排気ガスを吸気通路に環流させるＥＧＲガスの導入を検討した。一般に、煤の捕集量が多いときにはパティキュレートフィルタの煤の燃焼量が多く、パティキュレートフィルタの熱損傷リスクが高い。排気ガス温度が比較的高温のガソリンエンジンにおいては、パティキュレートフィルタに多量の空気が導入されると多くの煤が急速に燃焼するためパティキュレートフィルタの温度が急上昇し、パティキュレートフィルタが短時間のうちに熱損傷に至るおそれがある。このときに、パティキュレートフィルタ下流の排気ガスを吸気通路に環流させるＥＧＲガスを導入していると、パティキュレートフィルタの熱損傷が生じた後、多量の煤が吸気通路に環流されて、吸気系の部品等に煤が堆積し、これら部品等が正常に作動きなくなるおそれがある。そのため、煤の捕集量が多いときにはＥＧＲガスの導入は難しいと考えられていた。しかし、本発明らは、煤の捕集量が多い場合においても、燃料カットが禁止されていれば、パティキュレートフィルタが熱損傷する量の空気がパティキュレートフィルタに導入されるエンジン状態にはならないと考え、様々な運転条件や環境条件下で、その検証を行い、ＥＧＲガス環流による吸気系部品等の故障リスクは極めて小さいことを確認した。

本発明は、上記したような知見に基づいてなされたものである。具体的には、本発明における異常判定方法にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
エンジンの排気通路に配設されたパティキュレートフィルタでの煤の捕集量を推定し、
前記推定された煤の捕集量が、異常と判断される異常判定しきい値以下でかつ所定の燃料カット条件が成立したときには、燃料カットを実行し、
前記推定された煤の捕集量が、異常と判断される異常判定しきい値を超えたときは、前記所定の燃料カット条件が成立したときでの燃料カットを制限すると共に、前記パティキュレートフィルタ下流側の排気通路からの排気ガスを吸気通路へ環流させるＥＧＲを実行する、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、パティキュレートフィルタでの煤の捕集量が異常判定しきい値を超えているときは、燃料カットによる温度上昇によって熱損傷される可能性が高くなるが、このときは燃料カットを禁止することにより、パティキュレートフィルタが熱損傷されてしまう事態を防止することができる。また、燃料カット禁止により燃費が悪化することになるが、ＥＧＲを実行することにより熱効率を向上させて、燃費悪化を防止あるいは抑制することができる。さらに、ＥＧＲ実行により、その分排気ガス中の酸素濃度を低下させて自然再生を防止あるいは抑制して、パティキュレートフィルタの温度上昇を防止あるいは抑制する上でも好ましいものとなる。なお、パティキュレートフィルタの熱損傷が問題とならない煤の捕集量が異常判定しきい値以下のときは、燃料カット条件が成立したのに応じて燃料カットを行うので、燃費の点で問題のないものとなる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、次のとおりである。

前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満のときは、前記ＥＧＲを制限する、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、燃料カットが許容される煤の捕集量が少ないときにあらかじめＥＧＲを制限しておくことにより、燃料カットが禁止される煤の捕集量が多くなったときに備えることができる。

前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満でかつ該異常判定しきい値よりも小さい値に設定された第２判定しきい値以上であるときに、前記パティキュレートフィルタの再生制御を実行すると共に、前記ＥＧＲを禁止する、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、再生制御によって煤の捕集量を低減できるようにしつつ、ＥＧＲを禁止しておくことにより、燃料カットが禁止される煤の捕集量が多くなったときのＥＧＲ実行に備えることができる。

前記煤の捕集量の推定が、前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との差圧を検出して、該検出された各差圧についてエンジンの運転状態に応じて設定された重み特性から重み値を決定すると共に該決定された重み値でもって重み付けされた重み付け差圧を算出して、該重み値の積算値が所定値となった時点での該重み付け差圧の移動平均値に基づいて行われる、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、重み値を利用して、精度よく煤の捕集量を推定することができる。

燃料カット時には、前記重み値の積算値および重み付け差圧の移動平均値がリセットされる、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、燃料カットに伴う自然再生による差圧の変化（低下）がノイズとなるが、このノイズに影響されることなく煤の捕集量を精度よく推定することができる。

エンジンが、ガソリンを燃料として、少なくとも一部の運転領域で燃焼室中の全ガスと燃料との重量比となるＧ／Ｆがリーンとされた状態で自己着火を行うＧ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼が行われるものとされている、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、Ｇ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼を行うようにして、燃費向上等の上で好ましいものとなる。

前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満でかつ該異常判定しきい値よりも小さい値に設定された第２判定しきい値以上であるときに、前記ＥＧＲを禁止すると共に、前記Ｇ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼を禁止する、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、ＥＧＲが禁止されるのに対応して、ＥＧＲを前提としたＧ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼を行わないようにすることができる。

前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満でかつ該異常判定しきい値よりも小さい値に設定された第２判定しきい値以上であるときに、エンジンの燃焼モードとして空燃比Ａ／Ｆがリーンとされた状態で自己着火を行うＡ／ＦリーンＣＩ燃焼モードが許容される、ようにしてある（請求項８対応）。この場合、ＥＧＲが禁止されるときは、ＥＧＲを前提としないＡ／ＦリーンＣＩ燃焼モードで燃焼を行って、燃費向上の上で好ましいものとなる。

前記目的を達成するため、本発明における異常判定装置にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項９に記載のように、
エンジンの排気通路に配設されたパティキュレートフィルタと、
エンジンの気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁と、
パティキュレートフィルタ下流側のエンジン排気通路とエンジンの吸気通路とを接続するＥＧＲ通路および該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置と、
前記燃料噴射弁と前記ＥＧＲ弁に接続され、該燃料噴射弁と該ＥＧＲ弁に制御信号を出力する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、推定された煤の捕集量が、異常と判断される異常判定用しきい値以下でかつ所定の燃料カット条件が成立したときには、前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止する一方、該の燃料カット条件が成立したときであっても、推定したパティキュレートフィルタによる煤の捕集量が該異常判定用しきい値を超えたときは、前記燃料噴射の停止を制限すると共に、前記ＥＧＲ弁を開弁させる制御を行う、
ようにしてある。上記解決手法によれば、請求項１に記載の異常判定方法を実行するための装置を提供することができる。

本発明によれば、燃料カットに伴うパティキュレートフィルタの熱損傷を防止しつつ、燃費悪化を防止あるいは抑制できる。

本発明が適用されたエンジンの全体系統例を示す図。 本発明の制御系等例をブロック図的に示す図。 煤の堆積量に応じた再生制御の一例を簡略的に示す図。 煤の堆積量に応じた再生制御の一例を示すフローチャート。 ＳＰＣＣＩ燃焼を行ったときの燃焼状況を示す図。 冷却水温度の相違に応じた運転領域の区分け例を示す図。 暖機時において区分けされた各運転領域においてスワール弁および過給機の作動状態を示す図。 図７の黒丸で示す複数の運転状態に対応した燃料噴射態様と点火時期と燃焼形態とを示す図。 冷却水温度に応じた排気絞り弁の開度変更例を示す特性図。 排気ガス流量に応じてＧＰＦの上流側と下流側との差圧が変化する様子を示す図。 ＧＰＦの異常判断を行っている状況を示すタイムチャート。 煤の捕集量を推定するための制御例を示すフローチャート。 燃料カット禁止領域の設定例を示す図。

（全体の概要）
図１において、Ｅはエンジン（エンジン本体）であり、図１はある１つの気筒に着目した断面図となっている。そして、エンジンＥは、ガソリン等を燃料とする直列４気筒の４サイクルエンジンとされている。

図１中、１はシリンダ、２はシリンダヘッド、３はシリンダ１内に摺動自在に嵌合されたピストンである。ピストン３は、図示を略すコンロッドを介して、クランクシャフト４と連動されている。

シリンダ１とシリンダヘッド２とピストン３とにより、ピストン３の上方空間に燃焼室５が構成されている。この燃焼室５には、吸気ポート６および排気ポート７が開口されている。そして、吸気ポート６は吸気弁８により開閉され、排気ポート７は排気弁９により開閉される。

シリンダヘッド２には、燃焼室５の略中央部において、点火プラグ１０、燃料噴射弁１１および筒内の圧力を検出する圧力センサ１２が配設されている。実施形態では、エンジンＥは、１つの気筒について、２個の吸気ポート６（吸気弁８）と２個の排気ポート７（排気弁９）とを有する４弁式とされている。２個の吸気弁８同士はクランクシャフト４の軸線方向に間隔をあけて配設され、同様に２個の排気弁９もクランクシャフト４の軸線方向に間隔をあけて配設されている。

クランクシャフト４に対して、ベルト１３を介して、ＩＳＧ１４が連動されている。ＩＳＧ１４は、スタータモータと発電機（オルタネータまたはジェネレータ）とを兼用した機器である。すなわち、イグニッションスイッチがオンされた際に、ＩＳＧ１４を駆動することによりエンジンＥを始動させる。また、走行中において、例えば減速時にはＩＳＧ１４により発電を行って回生を行う（回生エネルギは、バッテリやキャパシタ等の充電に用いたり、各種の電気機器類への供給用とされる）。

吸気ポート６には、吸気通路２０が接続されている。吸気通路２０には、その上流側から下流側へ順次、エアクリーナ２１、スロットル弁２２、機械式の過給機（スーパチャージャ）２３、インタークーラ２４が配設されている。なお、２５は、過給機２３を駆動するモータである。吸気通路２０に対して、バイパス通路２６が接続されている。バイパス通路２６の上流側端は、スロットル弁２２と過給機２３との間において吸気通路２０に開口されている。また、バイパス通路２６の下流側端は、インタークーラ２４の下流側において吸気通路２０に開口されている。そして、バイパス通路２６には、バイパス弁２７が配設されている。

吸気ポート６は、タンブルポートされている。そして、吸気通路２０には、吸気ポート６の直上流側において、スワール弁５６が配設されている。このスロットル弁５６を制御することにより、燃焼室５内でのスワールの強さが調整（変更）可能とされている。

排気ポート７には、排気通路３０が接続されている。排気通路３０の上流側端部は、各気筒共通の排気マニホールド３１によって構成されている。排気通路３０には、排気マニホールド３１よりも下流側において、上流側から下流側は向けて順次、排気絞り弁３６、排気ガス流量センサ３７、小容量の第１三元触媒３２、温度センサ３８、ＧＰＦ（パティキュレートフィルタ）３３、大容量の第２三元触媒３４が配設されている。ＧＰＦ３３は、排気ガス中の微粒子を捕集するものである。そして、それぞれ後述するように、ＧＰＦ３３の直上流側と直下流側との圧力差を検出する圧力センサ３５での検出差圧に基づいて、ＧＰＦ３３に堆積した煤量を検出するようになっている。また、圧力センサ３５での検出差圧に基づいて、ＧＰＦの故障判定を行うようになっている。また、温度センサ３８によって、ＧＰＦ３３の入り口側の温度が検出される。

吸気通路２０と排気通路３０とは、ＥＧＲ通路４０を介して接続されている。ＥＧＲ通路４０の上流側端は、ＧＰＦ３３と第２三元触媒３４との間の排気通路３０に開口されている。ＥＧＲ通路４０の下流側端は、バイパス通路２６のうちバイパス弁２７の上流側に開口されている。そして、ＥＧＲ通路４０には、その上流側から下流側へ順次、ＥＧＲクーラ４１、ＥＧＲ弁４２が配設されている。

上記のようなエンジンＥは、ガソリンを燃料として、所定の運転領域（例えばアクセル開度が所定開度以下でかつエンジン回転数が所定回転数以下の領域）において極めてリーンな空燃比（例えば空燃比が３０程度）でもって圧縮自己着火されるようになっている（実施形態では、点火プラグ１０の着火により生じる火種を利用して自己着火を促進させる火花点火制御式自己着火）。そして、上記所定の運転領域以外では、通常のガソリンエンジンと同様に、点火プラグ１０の着火による火花点火式でもって燃焼を行うようになっている（空燃比は主として理論空燃比付近）。このため、エンジンＥの幾何学的圧縮比が通常のガソリンエンジンに比して相当に高く設定されている（例えば幾何学的圧縮比が１８以上で、有効圧縮比が１６以上）。なお、圧縮自己着火の燃焼形態については後に詳述する。

過給機２３は、上述した圧縮自己着火を行う際に要求される多量の空気量を確保するために作動されるようになっており、このときはバイパス弁２７が閉じられる。一方、火花点火による着火を行う運転領域では、過給機２３の作動が停止されると共にバイパス弁２７が開かれる。

図２は、本発明の制御系等例を示すものである。図中、Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵは、各種演算を行うＣＰＵの他、メモリＭ１、燃料噴射学習量参照モジュールＭ２を有している。

コントローラＵは、後述する制御のために各種のセンサは機器類が接続される。図２に示されるセンサや機器類は、主としてＧＰＦの再生制御と故障診断制御とを行うために必要なものに限定して示される。

すなわち、コントローラＵには、前述した圧力センサ３５、流量センサ３７、温度センサ３８からの信号が入力される他、各種センサ類Ｓ１〜Ｓ４からの信号が入力される。Ｓ１は、エンジン回転数を検出する回転数センサである。Ｓ２は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサである。Ｓ３は、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサである。Ｓ４は、後述する制御に用いられるパラメータを検出するセンサ類（例えば、大気圧センサ、外気温センサ等）をまとめて示したものである。また、コントローラＵは、前記点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、排気絞り弁３６、ＥＧＲ弁５６を制御する他、ワーニングランプＳ１１、各種機器類Ｓ１２を制御する。各種機器類Ｓ１２は、例えばＳ−ＶＴ２３、Ｓ−ＶＴ２４等をまとめて示したものである。
（ＳＰＣＣＩ燃焼）
次に、エンジンＥが行うＳＰＣＣＩ燃焼の詳細について説明する。ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火プラグ１０が、燃焼室５の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりＳＩ燃焼をすると共に、ＳＩ燃焼の発熱により燃焼室５の中の温度が高くなりかつ、火炎伝播により燃焼室５の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるＣＩ燃焼をする形態である。

ＳＩ燃焼の発熱量を調節することによって、圧縮開始前の燃焼室５の中の温度のばらつきを吸収することができる。点火タイミングを調節することによって、混合気を目標のタイミングで自己着火させることができる。

ＳＰＣＣＩ燃焼において、ＳＩ燃焼時の熱発生は、ＣＩ燃焼時の熱発生よりも穏やかである。ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、図５に例示するように、立ち上がりの傾きが、ＣＩ燃焼の波形における立ち上がりの傾きよりも小さくなる。また、燃焼室１７の中における圧力変動（ｄｐ／ｄθで、単位クランク角変化に対する圧力変化）も、ＳＩ燃焼時は、ＣＩ燃焼時よりも穏やかになる。

ＳＩ燃焼の開始後、未燃混合気が自己着火すると、自己着火のタイミングで、熱発生率の波形の傾きが、小から大へと変化する場合がある。熱発生率の波形は、ＣＩ燃焼が開始するタイミングで、変曲点Ｘを有する場合がある。

ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。しかし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが大きくなりすぎることが回避される。ＣＩ燃焼時の圧力変動（ｄｐ／ｄθ）も、比較的穏やかになる。

圧力変動（ｄｐ／ｄθ）は、燃焼騒音を表す指標として用いることができる。前述の通りＳＰＣＣＩ燃焼は、圧力変動（ｄｐ／ｄθ）を小さくすることができるため、燃焼騒音が大きくなりすぎることを回避することが可能になる。エンジンの燃焼騒音は、許容レベル以下に抑えられる。

ＣＩ燃焼が終了することによって、ＳＰＣＣＩ燃焼が終了する。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼に比べて、燃焼期間が短い。ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも、燃焼終了時期が早まる。

ＳＰＣＣＩ燃焼の熱発生率波形は、ＳＩ燃焼によって形成された第１熱発生率部ＱＳＩ
と、ＣＩ燃焼によって形成された第２熱発生部ＱＣＩと、が、この順番に連続するように
形成されている。

ここで、ＳＰＣＣＩ燃焼の特性を示すパラメータとして、ＳＩ率を定義する。ＳＩ率は、ＳＰＣＣＩ燃焼により発生した全熱量に対し、ＳＩ燃焼により発生した熱量の割合に関係する指標と定義する。ＳＩ率は、燃焼形態の相違する二つの燃焼によって発生する熱量比率である。ＳＩ率が高いと、ＳＩ燃焼の割合が高く、ＳＩ率が低いと、ＣＩ燃焼の割合が高い。ＳＩ率は、ＣＩ燃焼により発生した熱量に対するＳＩ燃焼により発生した熱量の比率と定義してもよい。つまり、図５に示す波形８０１においてＳＩ率＝（ＳＩ燃焼の面積：ＱＳＩ）／（ＣＩ燃焼の面積：ＱＣＩ）である。

エンジンは、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うときに、燃焼室５内に強いスワール流を発生させる。強いスワール流とは、例えば４以上のスワール比を有する流れと定義してもよい。スワール比は、吸気流横方向角速度をバルブリフト毎に測定して積分した値を、エンジン角速度で除した値と定義することができる。吸気流横方向角速度は、図示を省略するが、公知のリグ試験装置を用いた測定に基づいて、求めることができる。

燃焼室５内に強いスワール流を発生させると、燃焼室５の外周部は強いスワール流れとなる一方、中央部のスワール流は相対的に弱くなる。中央部と外周部との境界における速度勾配に起因する渦流によって、中央部は、乱流エネルギが高くなる。点火プラグ１０が中央部の混合気に点火をすると、ＳＩ燃焼は高い乱流エネルギによって、燃焼速度が高くなる。

ＳＩ燃焼の火炎は、燃焼室５内の強いスワール流れに乗って、周方向に伝播する。ＣＩ燃焼は、燃焼室１７における外周部から中央部においてＣＩ燃焼が行われる。

燃焼室１７の中に強いスワール流を発生させると、ＣＩ燃焼の開始までにＳＩ燃焼を十分に行うことができる。燃焼騒音の発生を抑制することができると共に、サイクル間におけるトルクのばらつきを抑制することができる。

（エンジンの運転領域）
図６及び図７は、エンジン１の制御に係るマップを例示している。マップは、コントローラＵ０のメモリ１０２に記憶されている。マップは、三種類のマップ５０１、マップ５０２、マップ５０３を含んでいる。コントローラＵは、燃焼室５の壁温及び吸気の温度それぞれの高低に応じて、三種類のマップ５０１、５０２、５０３の中から選択したマップを、エンジンの制御に用いる。尚、三種類のマップ５０１、５０２、５０３の選択についての詳細は、後述する。

第一マップ５０１は、エンジンの温間時のマップである。第二マップ５０２は、エンジンの半暖機時のマップである。第三マップ５０３は、エンジンの冷間時のマップである。

各マップ５０１、５０２、５０３は、エンジンの負荷及び回転数によって規定されている。第一マップ５０１は、負荷の高低及び回転数の高低に対し、大別して三つの領域に分かれる。具体的に、三つの領域は、アイドル運転を含みかつ、低回転及び中回転の領域に広がる低負荷領域Ａ１、低負荷領域Ａ１よりも負荷が高い中高負荷領域Ａ２、Ａ３、Ａ４、及び、低負荷領域Ａ１、中高負荷領域Ａ２、Ａ３、Ａ４よりも回転数の高い高回転領域Ａ５である。中高負荷領域Ａ２、Ａ３、Ａ４はまた、中負荷領域Ａ２と、中負荷領域Ａ２よりも負荷が高い高負荷中回転領域Ａ３と、高負荷中回転領域Ａ３よりも回転数の低い高負荷低回転領域Ａ４とに分かれる。

第二マップ５０２は、大別して二つの領域に分かれる。具体的に、二つの領域は、低中回転領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、及び、低中回転領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３よりも回転数の高い高回転領域Ｂ４である。低中回転領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３はまた、前記低負荷領域Ａ１及び中負荷領域Ａ２に相当する低中負荷領域Ｂ１と、高負荷中回転領域Ｂ２と、高負荷低回転領域Ｂ３とに分かれる。

第三マップ５０３は、複数の領域に分かれておらず、一つの領域Ｃ１のみを有している。

ここで、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域はそれぞれ、エンジンの全運転領域を回転数方向に、低回転領域、中回転領域及び高回転領域の略三等分にしたときの、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域としてもよい。図６及び図７の例では、回転数Ｎ１未満を低回転、回転数Ｎ２以上を高回転、回転数Ｎ１以上Ｎ２未満を中回転としている。回転数Ｎ１は、例えば１２００ｒｐｍ程度、回転数Ｎ２は、例えば４０００ｒｐｍ程度としてもよい。

また、低負荷領域は、軽負荷の運転状態を含む領域、高負荷領域は、全開負荷の運転状態を含む領域、中負荷は、低負荷領域と高負荷領域との間の領域としてもよい。また、低負荷領域、中負荷領域、及び、高負荷領域はそれぞれ、エンジン１の全運転領域を負荷方向に、低負荷領域、中負荷領域及び高負荷領域の略三等分にしたときの、低負荷領域、中負荷領域、及び、高負荷領域としてもよい。

図６のマップ５０１、５０２、５０３はそれぞれ、各領域における混合気の状態及び燃焼形態を示している。図７のマップ５０４は、第一マップ５０１に相当し、当該マップにおける、各領域における混合気の状態及び燃焼形態と、各領域におけるスワール弁５６の開度と、過給機２３の駆動領域及び非駆動領域と、を示している。エンジンは、低負荷領域Ａ１、中負荷領域Ａ２、高負荷中回転領域Ａ３、及び、高負荷低回転領域Ａ４、並びに、低中負荷領域Ｂ１、高負荷中回転領域Ｂ２、及び、高負荷低回転領域Ｂ３において、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う。エンジンはまた、それ以外の領域、具体的には、高回転領域Ａ５、高回転領域Ｂ４、及び、領域Ｃ１においては、ＳＩ燃焼を行う。

（各領域におけるエンジンの運転）
以下、図７のマップ５０４の各領域におけるエンジンの運転について、図８に示す燃料噴射時期及び点火時期を参照しながら詳細に説明をする。図８の横軸は、クランク角である。尚、図８における符号６０１、６０２、６０３、６０４、６０５及び６０６はそれぞれ、図７のマップ５０４における符号６０１、６０２、６０３、６０４、６０５及び６０６によって示すエンジンの運転状態に対応する。なお、図６に示すマップは、コントローラＵのメモリＭ１に記憶されている。また、コントローラＵの燃料噴射学習量算出モジュールＭ２による学習制御によって、運転状態に応じた燃料噴射の学習量が算出されて、算出結果がメモリＭ１に記憶される（運転を継続することによる燃料噴射量等の最適化）。

（低負荷領域）
エンジンが低負荷領域Ａ１において運転しているときに、エンジン１は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う。

図８の符号６０１は、エンジン１が低負荷領域Ａ１における運転状態６０１にて運転しているときの燃料噴射時期（符号６０１１、６０１２）及び点火時期（符号６０１３）、並びに、燃焼波形（つまり、クランク角に対する熱発生率の変化を示す波形、符号６０１４）を示している。符号６０２は、エンジン１が低負荷領域Ａ１における運転状態６０２にて運転しているときの燃料噴射時期（符号６０２１、６０２２）及び点火時期（符号６０２３）、並びに、燃焼波形（符号６０２４）を示し、符号６０３は、エンジンが低負荷領域Ａ１における運転状態６０３にて運転しているときの燃料噴射時期（符号６０３１、６０３２）及び点火時期（符号６０３３）、並びに、燃焼波形（符号６０３４）を示している。運転状態６０１、６０２、６０３は、エンジンの回転数が同じでかつ、負荷が相違する。運転状態６０１が、最も負荷が低く（つまり、軽負荷）、運転状態６０２が、次に負荷が低く（つまり、低負荷）、運転状態６０３が、この中では負荷が最も高い。

エンジンの燃費性能を向上させるために、ＥＧＲ弁４２が開かれて、燃焼室５の中にＥＧＲガスを導入する。具体的に、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、排気上死点付近において、吸気弁２１及び排気弁２２の両方を開弁するポジティブオーバーラップ期間を設ける。燃焼室５から吸気ポート６及び排気ポート７に排出した排気ガスの一部は、燃焼室５の中に再導入される。燃焼室５の中に熱い排気ガスを導入するため、燃焼室５の中の温度が高くなる。ＳＰＣＣＩ燃焼の安定化に有利になる。尚、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、吸気弁８及び排気弁９の両方を閉弁するネガティブオーバーラップ期間を設けてもよい。

また、スワール弁５６を制御して、燃焼室５の中に、強いスワール流を形成する。スワール比は、例えば４以上である。スワール弁５６は、全閉又は閉じ側の所定の開度である。前述したように、吸気ポート６はタンブルポートであるため、燃焼室５の中には、タンブル成分とスワール成分とを有する斜めスワール流が形成される。

燃料噴射弁１１は、吸気行程中に、燃料を複数回、燃焼室５の中に噴射する（符号６０１１、６０１２、６０２１、６０２２、６０３１、６０３２）。複数回の燃料噴射と、燃焼室５の中のスワール流とによって、混合気は成層化する。

燃焼室５の中央部における混合気の燃料濃度は、外周部の燃料濃度よりも濃い。具体的に、中央部の混合気のＡ／Ｆは、２０以上３０以下であり、外周部の混合気のＡ／Ｆは、３５以上である。尚、空燃比の値は、点火時における空燃比の値であり、以下の説明においても同じである。点火プラグ１０に近い混合気のＡ／Ｆを２０以上３０以下にすることにより、ＳＩ燃焼時のＲａｗＮＯｘの発生を抑制することができる。また、外周部の混合気のＡ／Ｆを３５以上にすることで、ＣＩ燃焼が安定化する。

混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃焼室５の全体において理論空燃比よりもリーンである（つまり、空気過剰率λ＞１）。より詳細に、燃焼室５の全体において混合気のＡ／Ｆは３０以上である。こうすることで、ＲａｗＮＯｘの発生を抑制することができ、排出ガス性能を向上させることができる。

エンジンの負荷が低いとき（つまり、運転状態６０１のとき）に、燃料噴射弁１１は、吸気行程の前半に、第一噴射６０１１を行い、吸気行程の後半に、第二噴射６０１２を行う。吸気行程の前半は、吸気行程を前半と後半とに二等分したときの前半、吸気行程の後半は、吸気行程を二等分したときの後半としてもよい。また、第一噴射６０１１と第二噴射６０１２との噴射量比は、例えば９：１としてもよい。

エンジンの負荷が高い運転状態６０２のときに、インジェクタ６は、吸気行程の後半に行う第二噴射６０２２を、運転状態６０１の第二噴射６０１２よりも進角したタイミングで開始する。第二噴射６０２２を進角することによって、燃焼室５内の混合気は均質に近づく。第一噴射６０２１と第二噴射６０２２との噴射量比は、例えば７：３〜８：２としてもよい。

エンジンの負荷がさらに高い運転状態６０３のときに、燃料噴射弁１１は、吸気行程の後半に行う第二噴射６０３２を、運転状態６０２の第二噴射６０２２よりもさらに進角したタイミングで開始する。第二噴射６０３２をさらに進角することによって、燃焼室５内の混合気は、均質にさらに近づく。第一噴射６０３１と第二噴射６０３２との噴射量比は、例えば６：４としてもよい。

燃料噴射の終了後、圧縮上死点前の所定のタイミングで、点火プラグ１０は、燃焼室５の中央部の混合気に点火をする（符号６０１３、６０２３、６０３３）。点火タイミングは、圧縮行程の終期としてもよい。圧縮行程の終期は、圧縮行程を、初期、中期、及び終期に三等分したときの終期としてもよい。

前述したように、中央部の混合気は燃料濃度が相対的に高いため、着火性が向上すると共に、火炎伝播によるＳＩ燃焼が安定化する。ＳＩ燃焼が安定化することによって、適切なタイミングで、ＣＩ燃焼が開始する。ＳＰＣＣＩ燃焼において、ＣＩ燃焼のコントロール性が向上する。燃焼騒音の発生が抑制される。また、混合気のＡ／Ｆを理論空燃比よりもリーンにしてＳＰＣＣＩ燃焼を行うことによって、エンジン１の燃費性能を、大幅に向上させることができる。

（中高負荷領域）
エンジンが中高負荷領域において運転しているときも、エンジンは、低負荷領域と同様に、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う。

図８の符号６０４は、エンジンが中高負荷領域の中でも、中負荷領域Ａ２における運転状態６０４にて運転しているときの燃料噴射時期（符号６０４１、６０４２）及び点火時期（符号６０４３）、並びに、燃焼波形（符号６０４４）を示している。符号６０５は、エンジン１が高負荷低回転領域Ａ４における運転状態６０５にて運転しているときの燃料噴射時期（符号６０５１）及び点火時期（符号６０５２）、並びに、燃焼波形（符号６０５３）を示している。

ＥＧＲ弁４２を制御して、燃焼室５の中にＥＧＲガスを導入する。具体的に、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、排気上死点付近において、吸気弁８及び排気弁９の両方を開弁するポジティブオーバーラップ期間を設ける。内部ＥＧＲガスが、燃焼室５の中に導入される。また、ＥＧＲ通路４０を通じて、ＥＧＲクーラー４１によって冷却した排気ガスを、燃焼室５の中に導入する。つまり、内部ＥＧＲガスに比べて温度が低い外部ＥＧＲガスを、燃焼室５の中に導入する。外部ＥＧＲガスは、燃焼室５の中の温度を、適切な温度に調節する。ＥＧＲ弁４２を制御して、エンジンの負荷が高まるに従いＥＧＲガスの量を減らす。全開負荷において、内部ＥＧＲガス及び外部ＥＧＲガスを含むＥＧＲガスを、ゼロにしてもよい。

また、中高負荷領域Ａ２及び高負荷中回転領域Ａ３において、スワール弁５６は、全閉又は閉じ側の所定の開度である。燃焼室５の中には、スワール比が４以上の、強いスワール流が形成される。一方、高負荷低回転領域Ａ４において、スワール弁５６は開である。

混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃焼室５の全体において理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）である。三元触媒３２、３４が、燃焼室５から排出された排出ガスを浄化することによって、エンジンの排出ガス性能は良好になる。混合気のＡ／Ｆは、三元触媒の浄化ウインドウの中に収まるようにすればよい。混合気の空気過剰率λは、１．０±０．２としてもよい。尚、エンジンが、全開負荷（つまり、最高負荷）を含む高負荷中回転領域Ａ３において運転しているときには、混合気のＡ／Ｆは、燃焼室５の全体において理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにしてもよい（つまり、混合気の空気過剰率λは、λ≦１）。

燃焼室５内にＥＧＲガスを導入しているため、燃焼室５の中の全ガスと燃料との重量比であるＧ／Ｆは理論空燃比よりもリーンになる。混合気のＧ／Ｆは１８以上にしてもよい。こうすることで、いわゆるノッキングの発生を回避することができる。Ｇ／Ｆは１８以上３０以下において設定してもよい。また、Ｇ／Ｆは１８以上５０以下において設定してもよい。

エンジンが運転状態６０４で運転するときに、燃料噴射弁１１は、吸気行程中に、複数回の燃料噴射（符号６０４１、６０４２）を行う。燃料噴射弁１１は、第一噴射６０４１を吸気行程の前半に行い、第二噴射６０４２を吸気行程の後半に行ってもよい。

また、エンジンが運転状態６０５で運転するときに、燃料噴射弁１１は、吸気行程において燃料を噴射する（符号６０５１）。

点火プラグ１０は、燃料の噴射後、圧縮上死点付近の所定のタイミングで混合気に点火をする（符号６０４３、６０５２）。エンジンを運転状態６０４で運転しているときに、点火プラグ１０は、圧縮上死点前に点火を行ってもよい（符号６０４３）。エンジンを運転状態６０５で運転しているときに、点火プラグ１０は、圧縮上死点後に点火を行ってもよい（符号６０５２）。

混合気のＡ／Ｆを理論空燃比にしてＳＰＣＣＩ燃焼を行うことによって、三元触媒３２、３４を利用して、燃焼室５から排出された排出ガスを浄化することができる。また、ＥＧＲガスを燃焼室５に導入して混合気を希釈化することによって、エンジン１の燃費性能が向上する。

（過給機の動作）
ここで、図７のマップ５０４に示すように、低負荷領域Ａ１の一部、及び、中高負荷領域Ａ２の一部においては、過給機２３はオフである（Ｓ／Ｃ ＯＦＦ参照）。詳細には、低負荷領域Ａ１における低回転側の領域において、過給機２３はオフである。低負荷領域Ａ１における高回転側の領域においては、エンジンの回転数が高くなることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機２３はオンである。また、中高負荷領域Ａ２における低負荷低回転側の一部の領域において、過給機２３はオフである。中高負荷領域Ａ２における高負荷側の領域においては、燃料噴射量が増えることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機２３はオンである。また、中高負荷領域Ａ２における高回転側の領域においても過給機２３はオンである。

尚、高負荷中回転領域Ａ３、高負荷低回転領域Ａ４、及び、高回転領域Ａ５の各領域においては、その全域において過給機２３がオンである（Ｓ／Ｃ ＯＮ参照）。

（高回転領域）
エンジンの回転数が高いと、クランク角が１°変化するのに要する時間が短くなる。燃焼室５内において混合気を成層化することが困難になる。エンジンの回転数が高くなると、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うことが困難になる。

そこで、エンジンが高回転領域Ａ５において運転しているときに、エンジンは、ＳＰＣＣＩ燃焼ではなく、ＳＩ燃焼を行う。尚、高回転領域Ａ５は、低負荷から高負荷まで負荷方向の全域に広がっている。

図８の符号６０６は、エンジン１が高回転領域Ａ５における負荷の高い運転状態６０６にて運転しているときの燃料噴射時期（符号６０６１）及び点火時期（符号６０６２）、並びに、燃焼波形（符号６０６３）を示している。

ＥＧＲ弁４２を制御して、燃焼室５の中にＥＧＲガスを導入する。ＥＧＲ弁４２は、負荷が高まるに従いＥＧＲガスの量を減らす。ＥＧＲ弁４２は、全開負荷では、ＥＧＲガスをゼロにしてもよい。

スワール弁５６は、全開である。燃焼室５内にはスワール流が発生せず、タンブル流のみが発生する。スワール弁５６を全開にすることによって、充填効率を高めることができると共に、ポンプ損失を低減することが可能になる。

混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、基本的には、燃焼室５の全体において理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）である。混合気の空気過剰率λは、１．０±０．２とすればよい。尚、エンジンが全開負荷の付近において運転しているときには、混合気の空気過剰率λは１未満であってもよい。

燃料噴射弁１１は、吸気行程中に燃料噴射を開始する。燃料噴射弁１１は、燃料を一括で噴射する（符号６０６１）。吸気行程中に燃料噴射を開始することによって、燃焼室５の中に、均質又は略均質な混合気が形成される。また、燃料の気化時間を長く確保することができるため、未燃損失の低減を図ることもできる。

点火プラグ１０は、燃料の噴射終了後、圧縮上死点前の適宜のタイミングで、混合気に点火を行う（符号６０６２）。
（排気絞り弁）
ここで、排気絞り弁３６を閉弁方向に作動させることにより、排気ポート７やその付近の排気通路３０の圧力が高められる。これにより、高温の排気ガスが燃焼室５に環流される内部ＥＧＲ量が増大して、エンジンが早期に暖機される。このことは、エミッションの改善や、安定した燃焼を確保して燃費向上の上で好ましいものとなる。

図９には、排気絞り弁３６の開弁特性が示される。この開弁特性は、次のように設定されている。まず、エンジンが暖機状態であるとき（図５のマップ５０１対応で、例えば冷却水温度が９５℃以上）は、排気絞り弁３６は全開とされる。エンジンが暖機状態でないときは、冷却水温度が低いほど排気絞り弁３６の開度が小さくされる。ただし、排気絞り弁３６を絞り過ぎないように、冷却水温度が所定温度（例えば８０℃よりも若干低い温度）以下のときは、排気絞り弁３６は所定の最低開度とされる。

図９に示す特性では、排気絞り弁３６は、最低開度から全開までの間は、冷却水温度の上昇に比例して増大されるように線形特性とされているが、非線形特性として設定することもできる。また、排気絞り弁３６は、冷却水温度が同じでも、エンジン回転数が低いほどより開弁方向へと作動される。ただし、エンジン回転数が所定回転数以上の回転数領域では、排気絞り弁３６は全開のままとされる。

（ＧＰＦの再生制御）
ＧＰＦ３３は、運転を継続することにより、煤の捕集量が増大することから、適宜のタイミングでもってその再生を行う必要がある。ＧＰＦ３３の再生は、燃料のポスト噴射や燃料噴射タイミングのリタードによって、ＧＰＦ３３で煤を燃焼させることにより行われる。このＧＰＦ３３の再生は、エンジンが所定運転領域にあるときに実行される（例えば、加減速時を除く定常走行時であること、アクセル開度が所定開度以上であること、エンジン回転数が所定回転数以上であること、ＧＰＦ３３の入り口温度がして温度以上であること、という条件を全て満たしたとき）。

次に、図３を参照しつつ、ＧＰＦ３３における煤の捕集量（堆積量）に応じた制御内容の概要について説明する。まず、ＧＰＦ３３への煤の捕集量として、小さい方から大きい順に、ＳＬＭ１、ＳＬＭ２、ＳＬＭ３の３つの所定値（しきい値）が設定される（ＳＬＭ１＜ＳＬＭ２＜ＳＬＭ３）。所定値ＳＬＭ３が、特許請求の範囲における異常判定しきい値に対応し、ＳＬＭ２が、特許請求の範囲における第２判定しきい値に対応する。

煤の捕集量がＳＬＭ１以下のときは、捕集量が小さいとして、ＧＰＦ３３の再生は行われない（走行に応じてＧＰＦ３３での煤の捕集量が増大していく状態）。

ＧＰＦ３３での煤の捕集量が、ＳＬＭ１よりも大きくてＳＬＭ２以下のときは、ＧＰＦ３３の再生が行われる（通常の再生で、ポスト噴射あるいはリタード噴射の実行）。

ＧＰＦ３３での煤の捕集量が、ＳＬＭ２よりも大きくてＳＬＭ３以下のときは、ＧＰＦ３３の熱損傷を防止する保護制御を実行しつつ、ＧＰＦ３３の再生が行われる。この保護制御は、大別して、次のような第１と第２の２つの手法を適宜採択できる。なお、このときは、運転者に対して、ＧＰＦ３３での煤の捕集量が多すぎる状況になっている、ということで、ワーニングランプＳ１１が点灯される。ワーニングランプＳ１１の点灯により、運転者は、ＧＰＦ３３の再生実行領域となるような運転を行うように促されると共に、早い時期に車両販売点（ディーラ）に出向いてＧＰＦ３３の保守、点検を受けることが促される。

ＧＰＦ３３の保護制御は、第１に、ＧＰＦ３３に流入する排気ガス流量を増大させることである（ＧＰＦ３３の温度を排気ガス中へ逃がす）。排気ガス流量の増大は、例えば、燃料カット時の復帰回転数を高めることやアイドル回転数を高めることによって行うことができる。

ＧＰＦ３３の保護制御は、第２に、エンジンの出力制御によって、ＧＰＦ３３の温度上昇を抑制する制御を行うことである。上記エンジンの出力制御としては、例えば、エンジントルクを目標トルクよりも低下させることや空燃比をリッチ化することによって行うことができる。そして、実施形態では、ＥＧＲ弁４２を閉弁して、ＥＧＲ禁止を行うようにしてある。

ＧＰＦ３３での煤の捕集量が、ＳＬＭ３よりも大きいときは、ＧＰＦ３３の再生が禁止されると共に、減速時に行われる燃料カットが禁止される（ＧＰＦ３３が熱損傷されてしまう事態を確実に防止）。また、ＥＧＲが実行されて、排気ガス中の酸素量が低減されるようにされ、かつ燃料カット禁止に伴う燃費悪化を燃焼室５へのＥＧＲガス導入による熱効率向上によって補うようにしてある。

なお、減速時に燃料カットが禁止された際には、ＩＳＧ１４を発電機として機能させることによる回生を行って、必要な減速度を確保することもできる。さらに、ワーニングランプＳ１１は点灯されているが、ＧＰＦ３３の再生制御が禁止されていて煤の捕集量が増大する一方なので、より早い時期に車両販売点（ディーラ）に出向いてＧＰＦ３３の保守、点検を受けることを強く促すように、ワーニングランプＳ１１を点滅させる状態での点灯とすることもできる。また合わせて、音声や文字表示によって、例えば「早い時期に車両販売点に出向いてＧＰＦの保守、点検を受けて下さい」という案内を行うこともできる。

次に、図４を参照しつつ、コントローラＵによる再生制御例について説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、各種センサ等からの信号が読みこまれた後、Ｑ２において、目標トルクが演算される。目標トルクは、基本的に、エンジン回転数とアクセル開度とをパラメータとして設定され、さらに、吸気温度やエンジン冷却水温度等によって補正される。なお、目標トルクを演算（設定）する手法そのものは、従来から種々提案されているので、これ以上の説明は省略する。

Ｑ３では、圧力センサ３５からの信号（差圧）に基づいて、ＧＰＦ３３での煤の捕集量（堆積量）が推定される。なお、煤の捕集量の推定は、従来既知の適宜の手法で行うことができるが、後述するように、ＧＰＦ３３の上流側と下流側との差圧に対して重み付けされた重み付け差圧の移動平均値を用いることもできる。

Ｑ３の後、Ｑ４において、Ｑ３で推定された煤の捕集量が、所定値ＳＬＭ３よりも大きいか否かが判別される。このＱ４の判別でＮＯのときは、Ｑ５において、煤の捕集量がＳＭＬ１よりも大きいか否かが判別される。このＱ５の判別でＮＯのときは、Ｑ６において、目標トルクに応じた燃料噴射制御が行われる。Ｑ５からＱ６へ至るときの目標トルクは、Ｑ２で設定された目標トルクであり、目標トルクの低下は行われないものとなる。

前記Ｑ５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ７において、ＧＰＦ３３の再生が実行される（ポスト噴射あるいはリタード噴射の実行）。この後、Ｑ８において、煤の捕集量がＳＭＬ２よりも大か大きいか否かが判別される。このＱ８の判別でＮＯのときは、Ｑ６に移行される。

上記Ｑ８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ９において、ワーニングランプＳ１１が点灯される。この後、Ｑ１０において、ＥＧＲが禁止される。

Ｑ１０の後、Ｑ１１において、加速時であるか否かが判別される。このＱ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１２において、Ｑ２で設定された目標トルクが、所定分だけ低下するように補正される。この後は、Ｑ６に移行される。Ｑ１２での目標トルクの低下により、ＧＰＦ３３（の入り口温度）の上昇が抑制されて、ＧＰＦ３３の保護が図られる。

前記Ｑ１１の判別でＮＯのときは、Ｑ１３において、減速時での燃料カット時であるか否かが判別される。このＱ１３の判別でＮＯのときは、Ｑ６に移行される（Ｑ２で設定された目標トルクがＱ６で実行される）。

上記Ｑ１３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１４において、燃料カットが行われる。この後、Ｑ１５において、燃料カットからの復帰回転数が、通常時よりも所定分高い大きな回転数に補正される。この後、Ｑ１６において、エンジン回転数がＱ１５で上昇補正された復帰回転数にまで低下したか否かが判別される。このＱ１６の判別でＮＯのときは、Ｑ１４に戻る。

上記Ｑ１６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１７において、燃料噴射が再開される。この後、Ｑ１８において、アイドル回転数が上昇補正される。

前記Ｑ４の判別で判別でＹＥＳのときは、Ｑ１９において、ワーニングランプＳ１１が点灯されると共に、ＧＰＦ３３の再生が禁止される。Ｑ１９でのワーニングランプＳ１１の点灯は、Ｑ９での点灯による警告に比してより強い警告となるように、点滅による点灯とするのが好ましい。Ｑ１９の後、Ｑ２０において、減速時での燃料カットが禁止される。また、Ｑ２１において、ＥＧＲが実行される（排気ガス中の酸素濃度低減＋熱効率向上による向上）。
（煤の捕集量推定）
まず、図１０を参照しつつ、煤の捕集量の推定に用いる差圧と重み値とについて説明する。図１０は、排気ガス流量と圧力センサ３５で検出された差圧とをパラメータとして設定されており、コントローラＵのメモリＭ１に記憶されている。図中α線は、ＧＰＦ３３での煤の捕集量が、所定値ＳＬＭ３に相当するレベルになった状態での特性を示す。また、β線は、ＧＰＦ３３でのす捕集量が０（新品）の状態での特性を示す。

圧力センサ３５で検出される差圧は、排気ガス流量が同じであれば、α線で示す特性の方が、β線で示す特性の場合よりも大きくなる。なお、排気ガス流量が所定値ｇ１以下の範囲では、差圧が小さく、かつα線とβ線との大小関係が逆転することもあることから、故障判定には用いない領域とされている。

車両の走行（エンジンの運転）によってＧＰＦ３３でのす捕集量が増大すると、ＧＰＦ３３の流路抵抗が大きくなっていき、検出される差圧が大きくなる方向へと変化される（β線の状態からα線の特性に近づく方向へと変化する）。煤の捕集量が所定分増大した現状のＧＰＦ３３の特性が、γ線で示される。

α線とβ線との間の範囲で、γ線のα線に対する離間度合いが所定値以下になると、ＧＰＦ３３が異常（煤の捕集量が極めて大）であると判定される。

図１０から理解されるように、排気ガス流量が所定値ｇ１よりも大きい範囲において、排気ガス流量が大きいほどα線とβ線との差圧が大きくなり、ＧＰＦ３３での煤の捕集量を判定するのに用いる差圧として好ましい値となる。換言すれば、排気ガス流量の大きいときに検出された差圧は、排気ガス流量が小さいときに検出された差圧よりも、ＧＰＦ３３での煤の捕集量をより精度よく示しているものとなる（Ｓ／Ｎ比が大）。このような理由から、検出された差圧について、所定の重み付けが行われる。この重み付けに用いる重み値は、０から１の範囲で設定される（０＜重み値＜１）。

上記重み値は、排気ガス流量が大きいほど大きな値とされる。また、重み値は、α線とβ線との間の理論上の差圧に比例した大きさとされる。このような重み値は、あらかじめ、排気ガス流量と圧力センサ３５での検出差圧とをパラメータとして、テーブル値としてメモリＭ１に記憶されている。つまり、圧力センサ３５で検出された実際の差圧を、上記テーブルに照合することにより重み値が取得される。圧力センサ３５で差圧が検出される毎に重み値が決定されて、決定された重み値が積算される。

検出された各差圧について、上記重み値でもって重み付けされた重み付け差圧が算出される。そして、重み付け差圧を積算することにより、重み付け差圧の積算値が算出される。
重み付け差圧の積算値を重み値の積算値で除することにより、重み付け差圧の移動平均値が算出される。この重み付け差圧の移動平均値に基づいて、煤の捕集量が推定される（例えば、重み付け差圧の移動平均値をメモリＭ１に記憶されているテーブルに照合して、煤の捕集量に変換する）。

煤の捕集量を推定（決定）するタイミングは、重み値の積算値が所定値に達した時点とされる。重み値の積算値は、所定値に達した後に、次の煤の捕集量の推定のためにリセットされる（０からの積算開始）。煤の捕集量の推定を行うタイミングが、前述した重み値の積算値が所定値以上になった時点とされることから、十分に信頼性の高くなった（Ｓ／Ｎ比の高い）差圧の移動平均値が取得された時点で、煤の捕集量の推定が行われることになる。

上述した重み値を利用して煤の捕集量を推定するための制御例が、図１２のフローチャートに示される。以下、このフローチャートについて説明するが、この図１２は、図４におけるＱ３での処理に対応している。

まず、Ｑ３１において、圧力センサ３５での検出値が今回の差圧△Ｐ（瞬時値である）として入力される。この後、Ｑ３２において、差圧△Ｐに基づいて、重み値ｍが決定される。この後、Ｑ３３において、決定された重み値ｍが前回の重み値に加算されて、積算値ＩＮＴ・ｍが算出される（積算値は一時的にメモリＭ１に記憶される）。

Ｑ３４では、圧力センサ３５での今回の検出値△Ｐに対してその重み値ｍを乗算してなる重み付け差圧ｍ×△Ｐ算出して、算出された値を前回値に加算してその積算値ＩＮＴ・ｍ△Ｐが算出される（積算値は一時的にメモリＭ１に記憶される）。この後、Ｑ３５において、積算値ＩＮＴ・ｍ△Ｐを重み値の積算値ＩＮＴ・ｍで除することにより、差圧の移動平均値ＡＶ△Ｐが算出される。

Ｑ３５の後、Ｑ３６において、重み値の積算値ＩＮＴ・ｍが所定値よりも大きいか否かが判別される。当初は、Ｑ３６の判別でＮＯとなり、このときはＱ３１に戻る。

上記Ｑ３６の判別でＹＥＳとなると、Ｑ３７において、差圧の移動平均値ＡＶ△Ｐに基づいて煤の捕集量が決定される。このＱ３７で決定された煤の捕集量が、図４のＱ３での煤の捕集量の推定値として用いられる。この後、Ｑ３８において、Ｑ３２〜Ｑ３５での算出値が全てクリアされる。なお、重み値の積算値は、燃料カットされている間は、リセットしておくのが好ましい（重み値の積算値のリセットに伴って、重み付け差圧やその積算値、重み付け差圧の移動平均値についてもリセットされる）。

図１１は、煤の捕集量と燃料カットとの関係を示すタイムチャートであり、燃料カットの禁止が行われないためにＧＰＦ３３が熱損傷されてしまう従来例をも示してある。なお、図１１中、異常判定フラグは、立ち上がった状態が異常であると判定されたことを示す。また、ＬＰＥＧＲ（ロープレッシャーＥＧＲ）許可フラグは、立ち上がっているときが、排気ガスをＥＧＲ通路４０を通して吸気通路２０へ環流させることを許可することを示す。

まず、ｔ１時点よりも前の時点では、ＧＰＦ３３が正常（煤の捕集量が過大でない）であると判定されている状態であり、ＧＰＦ３３の温度が熱損傷される温度よりも低い温度であり、煤の捕集量もＳＬＭ２以下の状態である。

ＥＧＲは、煤の捕集量が、ＳＬＭ２とＳＬＭ３の間の範囲では禁止される（禁止領域は、ｔ１時点とｔ２時点との間、ｔ３時点とｔ４時点との間）。また、煤の捕集量がＳＬＭ３よりも多いときは、ＥＧＲが実行される（ｔ４時点以降）。

本発明では、煤の捕集量が、異常判定しきい値となるＳＬＭ３を超えたときは（ｔ４時点以降）、燃料カットが禁止される。これにより、煤の捕集量は、実線で示すように減少することはないが、ＧＰＦ３３の温度が熱損傷される温度よりも低い温度に維持されて、ＧＰＦ３３が熱損傷されてしまう事態が防止される。

一方、煤の捕集量がＳＬＭ３よりも多くなったｔ４時点で燃料カットを行う従来の場合は、煤の捕集量を低減することができるものの、ＧＰＦ３３が熱損傷される温度よりも高温になってしまうことになる。

図１３は、燃料カット禁止領域の好まし設定例を示すものである。ハッチングを付した領域が燃料カット禁止領域であり、燃料カット禁止領域と燃料カットを許可する領域との境界がＹ線で示される。

煤の捕集量が、異常判定しきい値となるＳＬＭ３を超えているときは、ＧＰＦ３３の温度にかかわらず、燃料カットが禁止される。一方、煤の捕集量がＳＬＭ３以下のときは、ＧＰＦ３３の温度が活性温度（例えば６００℃）以上であることを前提として、ＧＰＦ３３の温度が高いほど、煤の捕集量が少ない状態でも燃料カットを禁止するようにしてある。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。

（１）エンジンは、自己着火を行わないで、火花点火による着火のみを行うものであってもよい。また、自己着火としては、火花点火制御を利用しない圧縮自己着火（ＨＣＣＩ燃焼）であってもよい。ディーゼルエンジンについても適用できる。

（２）エンジンが、ガソリンを燃料として、少なくとも一部の運転領域で燃焼室中の全ガスと燃料との重量比となるＧ／Ｆがリーンとされた状態で自己着火を行うＧ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼が行われるものとするのが好ましい。この場合、推定された煤の捕集量が、異常判定しきい値（ＳＬＭ３）以下でかつ異常判定しきい値よりも小さい値に設定された第２判定しきい値（ＳＬＭ２）を超えているときに、ＥＧＲを禁止すると共に、ＥＧＲを前提とするＧ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼を禁止することができる一方、ＥＧＲを前提としないエンジンの燃焼モードとして空燃比Ａ／Ｆがリーンとされた状態で自己着火を行うＡ／ＦリーンＣＩ燃焼モードを許容することができる。

（３）排気絞り弁３６の開度は、図９に示すようにエンジン回転数に応じて変更する場合に限らず、エンジン負荷に応じて変更するようにしてもよい。この場合、排気絞り弁が閉弁方向へ作動される際に、エンジン低負荷時よりもエンジン高負荷時の方が開度大とされるようにするのが好ましい。また、排気絞り弁３６の開度を、エンジン回転数とエンジン負荷の両方をパラメータとして決定することもできる。

（４）フローチャートに示す各ステップあるいはステップ群は、その機能を示す名称に手段の文字を付して、コントローラＵの有する機能手段として表現することができる。本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、パティキュレートフィルタを有する車両に適用して好適である。

Ｅ：エンジン
Ｕ：コントローラ
Ｓ１：センサ（エンジン回転数）
Ｓ２：センサ（アクセル開度）
Ｓ３：センサ（冷却水温度）
Ｓ１１：ワーニングランプ
３３：ＧＰＦ（パティキュレートフィルタ）
５：燃焼室
１０：点火プラグ
１１：燃料噴射弁
３０：排気通路
３５：圧力センサ（差圧検出用）
３６：排気絞り弁
３７：流量センサ
３８：温度センサ

Claims (9)

1. エンジンの排気通路に配設されたパティキュレートフィルタでの煤の捕集量を推定し、
   前記推定された煤の捕集量が、異常と判断される異常判定しきい値以下でかつ所定の燃料カット条件が成立したときには、燃料カットを実行し、
   前記推定された煤の捕集量が、異常と判断される異常判定しきい値を超えたときは、前記所定の燃料カット条件が成立したときでの燃料カットを制限すると共に、前記パティキュレートフィルタ下流側の排気通路からの排気ガスを吸気通路へ環流させるＥＧＲを実行する、
   ことを特徴とするエンジンの制御方法。
2. 請求項１において、
   前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満のときは、前記ＥＧＲを制限する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
3. 請求項２において、
   前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満でかつ該異常判定しきい値よりも小さい値に設定された第２判定しきい値以上であるときに、前記パティキュレートフィルタの再生制御を実行すると共に、前記ＥＧＲを禁止する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   前記煤の捕集量の推定が、前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との差圧を検出して、該検出された各差圧についてエンジンの運転状態に応じて設定された重み特性から重み値を決定すると共に該決定された重み値でもって重み付けされた重み付け差圧を算出して、該重み値の積算値が所定値となった時点での該重み付け差圧の移動平均値に基づいて行われる、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
5. 請求項４において、
   燃料カット時には、前記重み値の積算値および重み付け差圧の移動平均値がリセットされる、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
   エンジンが、ガソリンを燃料として、少なくとも一部の運転領域で燃焼室中の全ガスと燃料との重量比となるＧ／Ｆがリーンとされた状態で自己着火を行うＧ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼が行われるものとされている、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
7. 請求項６において、
   前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満でかつ該異常判定しきい値よりも小さい値に設定された第２判定しきい値以上であるときに、前記ＥＧＲを禁止すると共に、前記Ｇ／ＦリーンＣＩ燃焼モードでの燃焼を禁止する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
8. 請求項７において、
   前記推定された煤の捕集量が、前記異常判定しきい値未満でかつ該異常判定しきい値よりも小さい値に設定された第２判定しきい値以上であるときに、エンジンの燃焼モードとして空燃比Ａ／Ｆがリーンとされた状態で自己着火を行うＡ／ＦリーンＣＩ燃焼モードが許容される、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
9. エンジンの排気通路に配設されたパティキュレートフィルタと、
   エンジンの気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁と、
   パティキュレートフィルタ下流側のエンジン排気通路とエンジンの吸気通路とを接続するＥＧＲ通路および該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置と、
   前記燃料噴射弁と前記ＥＧＲ弁に接続され、該燃料噴射弁と該ＥＧＲ弁に制御信号を出力する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、推定された煤の捕集量が、異常と判断される異常判定用しきい値以下でかつ所定の燃料カット条件が成立したときには、前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止する一方、該の燃料カット条件が成立したときであっても、推定したパティキュレートフィルタによる煤の捕集量が該異常判定用しきい値を超えたときは、前記燃料噴射の停止を制限すると共に、前記ＥＧＲ弁を開弁させる制御を行う、
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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