(57)【要約】【課題】ディザ制御によってフィルタの温度を再生処理にとって適切な温度領域まで上昇させた後、フィルタの温度が再生処理にとって適切な温度領域を下回る事態が生じ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、ＧＰＦ２６に捕集されたＰＭの量が所定量以上となることにより、フィルタ再生処理が要求される場合、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。そして、ＣＰＵ３２は、ＧＰＦ２６の温度が、再生処理にとって適切な温度領域に達すると、目標空燃比をリーンとし、リッチ燃焼気筒の空燃比とリーン燃焼気筒の空燃比の差の絶対値を小さくしてディザ制御を継続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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、を備える内燃機関を制御対象とし、
前記フィルタの再生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処理であって、第１モードと、該第１モードの後に実行される第２モードとを有するディザ制御処理を実行し、
前記第２モードでは、前記第１モードと比較して前記リーン燃焼気筒における空燃比と前記リッチ燃焼気筒における空燃比との差の絶対値が小さい内燃機関の制御装置。
【請求項２】
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、
前記第２モードは、前記第１モードと比較して前記平均値がよりリーンである請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ディザ制御処理は、前記内燃機関のクランク軸の回転速度と負荷とを入力変数とするマップデータを用いて前記リーン燃焼気筒における空燃比と前記リッチ燃焼気筒における空燃比との差を可変設定する処理を含み、
前記マップデータは、前記第１モード用のマップデータと前記第２モード用のマップデータとを含む請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記フィルタの温度を取得する温度取得処理を実行し、
前記ディザ制御処理は、前記フィルタの温度が所定温度となることを条件に、前記第１モードから前記第２モードに切り替える切替処理を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ディザ制御処理を、当該制御装置の外部から前記フィルタの修理のために前記フィルタの再生処理の実行指令信号が入力されることを条件に実行する請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１には、内燃機関の排気通路に、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えることが記載されている。また、この文献には、フィルタが捕集した粒子状物質をフィルタから除去するフィルタの再生処理のために、フィルタを高温とすることが記載されている。
【０００３】
一方、下記特許文献２には、触媒装置（触媒）の昇温要求がある場合、一部の気筒を、その空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるリッチ燃焼気筒とし、残りの気筒を、その空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるリーン燃焼気筒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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３６１８３号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者は、フィルタの再生処理のためにフィルタの温度を上昇させるべく、ディザ制御を実行することを検討した。その場合、ディザ制御によってフィルタの温度を再生処理にとって適切な温度領域まで昇温したことをもってディザ制御を終了すると、フィルタの温度が低下し、再生処理にとって適切な温度領域を下回るおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、を備える内燃機関を制御対象とし、前記フィルタの再生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処理であって、第１モードと、該第１モードの後に実行される第２モードとを有するディザ制御処理を実行し、前記第２モードでは、前記第１モードと比較して前記リーン燃焼気筒における空燃比と前記リッチ燃焼気筒における空燃比との差の絶対値が小さい。
【０００７】
上記構成では、第１モードは、第２モードと比較してリーン燃焼気筒における空燃比とリッチ燃焼気筒における空燃比との差の絶対値が大きいため、フィルタの昇温効果が大きい。このため、フィルタの昇温要求に適切に応じることができる。ただし、フィルタの温度を再生処理にとって適切な温度領域まで昇温した場合にディザ制御処理自体を停止する場合には、フィルタの温度が再生処理にとって適切な温度領域を下回り、フィルタの再生処理を適切に実行できなくなるおそれがある。そこで上記構成では、第１モードの後、第２モードのディザ制御処理として、第１モードと比較してリーン燃焼気筒における空燃比とリッチ燃焼気筒における空燃比との差の絶対値を小さくしたディザ制御処理を実行する。この第２モードのディザ制御処理によれば、第１モードと比較して昇温効果が小さいものの昇温効果を奏するために、フィルタの温度が再生処理にとって適切な温度領域を下回る事態が生じることを抑制できる。
【０００８】
２．上記１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、前記第２モードは、前記第１モードと比較して前記平均値がよりリーンである。
【０００９】
第２モードにおいては、排気空燃比の平均値がよりリーンであるため、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第１モードと同一とする場合には、リーン燃焼気筒における空燃比が、リーン側失火限界に達するおそれがある。これに対し、上記構成では、第２モードにおいて第１モードと比較して上記差の絶対値を小さくするために、第２モードにおいてリーン燃焼気筒の空燃比がリーン側失火限界となることを抑制できる。
【００１０】
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、前記内燃機関のクランク軸の回転速度と負荷とを入力変数とするマップデータを用いて前記リーン燃焼気筒における空燃比と前記リッチ燃焼気筒における空燃比との差を可変設定する処理を含み、前記マップデータは、前記第１モード用のマップデータと前記第２モード用のマップデータとを含む。
【００１１】
内燃機関の回転速度と負荷とによって定まる動作点が異なると、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が同一であっても、ディザ制御処理による昇温効果が異なりうる。このため、内燃機関の回転速度および負荷に応じて、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を可変設定することにより、内燃機関の動作点にかかわらずディザ制御処理による昇温効果を適切なものとすることができる。
【００１２】
特に、上記構成では、第１モードにおいては第１モード用のマップデータを用いて上記差を可変設定し、第２モードにおいては第２モード用のマップデータを用いて上記差を可変設定する。このため、第２モードについては第１モード用のマップデータを用いて定まる値を所定の縮小率にて縮小する場合と比較すると、第１モード用のマップデータによって定まる排気空燃比の平均値とリーン側失火限界との差が大きい動作点については、第２モードにおいて上記差の絶対値を大きくすることができることから、昇温効果を高めることができる。
【００１３】
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、前記フィルタの温度を取得する温度取得処理を実行し、前記ディザ制御処理は、前記フィルタの温度が所定温度となることを条件に、前記第１モードから前記第２モードに切り替える切替処理を含む。
【００１４】
上記実施形態では、所定温度となることにより第２モードに切り替えるため、所定温度を、再生処理にとって適切な温度領域内の温度に設定することにより、フィルタの温度が再生処理にとって適切な温度領域に入るまで昇温効果の高いディザ制御処理を実行することができる。このため、フィルタの温度を再生処理にとって適切な温度領域に迅速に到達させることができる。
【００１５】
５．上記１〜４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に前記フィルタの再生処理の実行指令信号が入力されることを条件に実行する。
【００１６】
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ことを条件に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、特に第１モードにおいて、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することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】同実施形態にかかる噴射量補正要求値のマップデータを示す図。
【図５】同実施形態の効果を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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を増加補正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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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５０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）。
【００３３】
そして、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）、フィルタ温度Ｔｇｐｆを取得する（Ｓ１８）。そしてＣＰＵ３２は、フィルタ温度Ｔｇｐｆが、所定温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。ここで、所定温度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。
【００３４】
ＣＰＵ３２は、所定温度Ｔｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ２０：ＮＯ）、目標空燃比を理論空燃比（ストイキ）とする（Ｓ２２）。これは、気筒＃１〜＃４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に基づき噴射量補正要求値αを算出し（Ｓ２４）、噴射量補正要求値αを出力する（Ｓ２６）。一方、ＣＰＵ３２は、所定温度Ｔｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、目標空燃比を理論空燃比よりもリーンとする（Ｓ２８）。これは、気筒＃１〜＃４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に基づき噴射量補正要求値αを算出し（Ｓ３０）、噴射量補正要求値αを出力する（Ｓ２６）。
【００３５】
なお、ＣＰＵ３２は、Ｓ１４，Ｓ２６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、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
【００３６】
上記Ｓ２４，Ｓ３０の処理において、ＣＰＵ３２は、予めＲＯＭ３４に記憶されている、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数とし、噴射量補正要求値αを出力変数とするマップデータを用いて、噴射量補正要求値αをマップ演算する。
【００３７】
図４に、マップデータを示す。図４には、Ｓ２４の処理において用いるマップデータの出力変数ａｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、Ｓ３０の処理において用いるマップデータの出力変数ｂｉｊ以上となっている。詳しくは、特定の動作点においては、出力変数ａｉｊと出力変数ｂｉｊが等しくて且つそれらの値がゼロである。これは、フィルタ再生処理にとって適切ではない動作点に対応する。すなわち、動作点によっては、フィルタ再生処理にとって適切な温度までＧＰＦ２６の温度を昇温させるのが困難である動作点があり、こうした動作点においては、ディザ制御を実行しないこととしているため、出力変数がゼロとなっている。これに対し、Ｓ２４の処理において用いるマップデータの出力変数ａｉｊがゼロではない場合、Ｓ３０の処理において用いるマップデータの出力変数ｂｉｊよりも大きい値となっている。これは、Ｓ３０の処理は、目標空燃比が理論空燃比よりもリーンとなっているときの噴射量補正要求値αを定めるものであるため、リーン燃焼気筒の空燃比を失火が生じる下限値であるリーン側失火限界に達することを抑制する上では、噴射量補正要求値αをあまり大きい値にできないからである。
【００３８】
なお、本実施形態では、変数（ｉ，ｊ）によって定まる全ての動作点において、単一の補正係数Ｋ（＜１）を用いて、「Ｋ・ａｉｊ＝ｂｉｊ」と表現できないものとなっている。すなわち、（ｓ，ｔ）にて特定される特定の動作点において「Ｋ・ａｓｔ＝ｂｓｔ」となる場合、他の動作点の中には、等式「Ｋ・ａｉｊ＝ｂｉｊ」が成立しないものがある。
【００３９】
ここで本実施形態の作用を説明する。
図５に、本実施形態および、Ｓ２４の処理において用いるマップデータのみを用いてディザ制御を実行する比較例について、フィルタ温度Ｔｇｐｆ、目標空燃比、気筒＃１〜＃４の空燃比、およびＰＭ堆積量ＤＰＭの推移を例示する。
【００４０】
図５に示すように、時刻ｔ１において、ディザ制御が開始されると、リッチ燃焼気筒とされる気筒＃ｗの空燃比が理論空燃比よりもリッチとされ、リーン燃焼気筒とされる気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの空燃比が理論空燃比よりもリーンとされる。これにより、フィルタ温度Ｔｇｐｆが上昇する。そして、時刻ｔ２においてフィルタ温度Ｔｇｐｆが所定温度Ｔｔｈに達すると、目標空燃比をリーンとして、ＧＰＦ２６に酸素を供給し、これにより、ＧＰＦ２６に捕集された粒子状物質を燃焼させる。時刻ｔ２以降においては、時刻ｔ２以前と比較して噴射量補正要求値αが小さくなっている。図５では、時刻ｔ２の前後でリーン燃焼気筒である気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの空燃比が変化していないことを例示しており、時刻ｔ２以降、目標空燃比がリーンとされていることから、これは噴射量補正要求値αが時刻ｔ２以降小さくなっていることを意味する。噴射量補正要求値αを小さくすることにより、時刻ｔ２以降においても、リーン燃焼気筒である気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの空燃比が、リーン側失火限界Ｌｉｍに達することがない。なお、噴射量補正要求値αを小さくすることにより、ディザ制御の昇温効果が低下するが、図５では、これを、フィルタ温度Ｔｇｐｆが上昇しなくなることによって表現している。
【００４１】
これに対し、比較例の場合、時刻ｔ２以降、リーン燃焼気筒である気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの空燃比がリーン側失火限界Ｌｉｍを超える。これにより燃焼が不安定になり、最悪の場合、失火が生じる。これに対し、たとえば、時刻ｔ２以降、ディザ制御を停止する場合には、ＧＰＦ２６の温度が所定温度Ｔｔｈよりも低下し、フィルタ再生処理を実行できなくなるおそれがある。
【００４２】
なお、図５において、時刻ｔ２の前後でリーン燃焼気筒である気筒＃ｘ，＃ｙ，＃ｚの空燃比が変化していないこと自体は、必須ではない。
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。
【００４３】
（１）Ｓ２４の処理において用いるマップデータとＳ３０の処理において用いるマップデータとを各別にＲＯＭ３４に記憶した。これにより、Ｓ３０の処理をＳ２４の処理において用いるマップデータによって定まる噴射量補正要求値αを所定の縮小比率で縮小する処理とする場合と比較すると、Ｓ３０の処理において噴射量補正要求値αを極力大きい値とすることができる。すなわち、Ｓ２４の処理において算出される噴射量補正要求値αに応じたリーン燃焼気筒の空燃比がリーン側失火限界Ｌｉｍに対してある程度余裕を有している動作点においては、Ｓ３０の噴射量補正要求値αを、大きくすることができる。
【００４４】
（２）フィルタ温度Ｔｇｐｆが所定温度Ｔｔｈとなることを条件に、Ｓ２４の処理からＳ３０の処理に切り替えた。これにより、フィルタ温度Ｔｇｐｆが再生処理にとって適切な温度領域に入るまで昇温効果の高いディザ制御処理を実行することができ、ひいてはフィルタ温度Ｔｇｐｆを再生処理にとって適切な温度領域に迅速に到達させることができる。
【００４５】
（３）ディザ制御を、制御装置３０の外部から修理工場の工員により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実行する。これにより、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Ｓ２４の処理において、噴射量補正要求値αを大きくすることができる。
【００４６】
＜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、Ｓ１６の処理において否定判定されて且つ噴射量補正要求値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。第１モードは、Ｓ２４の処理によって噴射量補正要求値αがゼロよりも大きい値に算出されている場合のディザ制御処理に対応し、第２モードは、Ｓ３０の処理によって噴射量補正要求値αがゼロよりも大きい値に算出されている場合のディザ制御処理に対応する。［２］Ｓ２２，Ｓ２８の処理に対応する。［３］図４に対応する。［４］温度取得処理は、Ｓ１８の処理に対応し、切替処理は、Ｓ２０〜Ｓ２４，Ｓ２８，Ｓ３０の処理に対応する。［５］Ｓ１０の処理に対応する。
【００４７】
＜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。
・「第１モード、第２モードについて」
上記実施形態では、ディザ制御を実行する動作点において、第１モード用（Ｓ２４の処理用）のマップデータの出力変数ａｉｊが、第２モード用（Ｓ３０の処理用）のマップデータの出力変数ｂｉｊよりも必ず大きくなる設定としたが、これに限らない。たとえば、一部の動作点においては、出力変数の値同士が等しくなってもよい。
【００４８】
上記実施形態では、図４に示したように、第１モード用（Ｓ２４の処理用）のマップデータと、第２モード用（Ｓ３０の処理用）のマップデータとを各別に備えることとしたが、これに限らない。たとえば、第１モード用のマップデータと、リーン側失火限界情報とを備え、Ｓ３０の処理については、第１モード用のマップデータから算出された値を、リーン側失火限界に応じて上限ガード処理をしてもよい。これは、たとえば、目標空燃比をリーンとしたときにリーン燃焼気筒の空燃比がリーン側失火限界となるときの噴射量補正要求値よりもわずかに小さい値を上限ガード値として記憶することで実現できる。この際、上限ガード値を固定値としてもよい。ただし、上限ガード値を、回転速度ＮＥおよび負荷に応じて可変設定するなら、可変設定しない場合と比較して、Ｓ３０の処理によって算出される噴射量補正要求値αを極力大きい値とすることができる。さらに、たとえば、Ｓ３０の処理については、第１モード用のマップデータから算出された値に、「１」よりも小さい補正係数を乗算することによって所定の縮小比率にて縮小する処理としてもよい。
【００４９】
上記実施形態では、フィルタ温度Ｔｇｐｆが所定温度Ｔｔｈ未満の場合、気筒＃１〜＃４の排気空燃比の平均値を理論空燃比としたが、これに限らない。たとえば、フィルタ温度Ｔｇｐｆが所定温度Ｔｔｈ以上となったときよりもリッチ側であるものの理論空燃比よりもリーンとしてもよい。
【００５０】
上記実施形態では、フィルタ温度Ｔｇｐｆが所定温度Ｔｔｈ以上となることにより、Ｓ２２、Ｓ２４の処理から、Ｓ２８、Ｓ３０の処理に切り替えたが、これに限らない。たとえば、ディザ制御の実行時間が所定時間となることを条件に、Ｓ２２、Ｓ２４の処理から、Ｓ２８、Ｓ３０の処理に切り替えてもよい。
【００５１】
・「第２モードの狙いについて」
上記実施形態では、排気空燃比の平均値をリーンとすることに起因してリーン燃焼気筒の空燃比がリーン側失火限界Ｌｉｍに達することを抑制すべく、噴射量補正要求値αを小さい側に制限する第２モードを用いたがこれに限らない。たとえば、第１モードにおいてＧＰＦ２６の温度をフィルタ再生処理にとって適切な温度に迅速に上昇させるための昇温効果が極めて高いディザ制御を実行する場合、これを継続するなら、ＧＰＦ２６の温度が過度に上昇するおそれがある。その場合、ＧＰＦ２６の温度がフィルタ再生処理にとって適切な温度となることにより、昇温効果が小さい第２モードのディザ制御に切り替えることが有効である。
【００５２】
・「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。
【００５３】
・「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。
【００５４】
また、差圧ΔＰに基づくことなく、フィルタ温度Ｔｇｐｆが所定温度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、所定温度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。
【００５５】
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。
・「取得処理について」
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。
【００５６】
・「フィルタの再生要求が生じることを条件に実行される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。この場合であっても、第１モードと第２モードとを有して、第２モードの目標空燃比をリーンとしてもよいが、第２モードを設けることなく、フィルタ温度Ｔｇｐｆが所定温度Ｔｔｈ以上となった後、フューエルカット処理が入ることによりＧＰＦ２６に酸素が供給されることを利用してＧＰＦ２６内の粒子状物質を燃焼させてもよい。
【００５７】
・「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。
【００５８】
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Ｓ２４の処理用のゼロよりも大きい単一の値と、Ｓ３０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。
【００５９】
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。
【００６０】
・「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。
【００６１】
・「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。
【００６２】
・「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。
【００６３】
・「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。
【符号の説明】
【００６４】
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…警告灯。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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