JP2000154751A - 希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リッチスパイク処理の実行に際して、機関燃焼
形態の急激な変化に起因するショックの発生を極力抑え
つつ、機関減速時におけるリーン失火の発生を抑制し得
る希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置を提供する。 【解決手段】エンジン１０の燃焼形態は「成層燃焼」、
「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」、「均質ストイキ
燃焼」、及び「均質リッチ燃焼」の間で切り替えられ
る。電子制御装置６０はリッチスパイク処理の実行によ
り燃焼形態を「成層燃焼」や「弱成層燃焼」から「均質
リッチ燃焼」に切り替える際に一旦「均質リーン燃焼」
を経てから切り替える。燃料噴射量が所定量以下になる
機関減速時には、リッチスパイク処理を中断するととも
に、燃焼形態が「均質リーン燃焼」に切り替えられるの
を禁止して、「弱成層燃焼」と「均質リッチ燃焼」との
間で直接切り替えられるように燃焼形態の切替態様を変
更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼形態が成層
燃焼及び均質リーン燃焼の間で適宜切り替えられ、その
各燃焼形態に対応した燃料噴射量及び吸入空気量がアク
セル開度に基づいて設定される希薄燃焼内燃機関に適用
される燃焼制御装置に係り、特にリッチスパイク処理に
伴って燃焼形態を成層燃焼及び均質リッチ燃焼間で切り
替える際に均質リーン燃焼を一旦経てから切り替えるよ
うにした希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空燃比を理論空燃比よりもリ
ーンに設定した希薄燃焼方式を採用する内燃機関が提案
されている。例えば、特開平７−３３２０７１号公報に
記載される内燃機関では、こうした希薄燃焼方式とし
て、燃料噴射時期を圧縮行程に設定して点火プラグの近
傍にのみ可燃混合気を偏在させるようにした成層燃焼
や、燃料噴射時期を吸気行程に設定して燃焼室内の混合
気の燃料濃度を略均一にするようにした均質リーン燃焼
を採用するようにしている。

【０００３】一般に、こうした成層燃焼や均質リーン燃
焼といった希薄燃焼時には、運転者によるアクセル部材
の操作量（アクセル開度）等に基づいて燃料噴射量が設
定されることにより機関出力が調節されるとともに、こ
のアクセル開度等に基づいてスロットルバルブの開度
（スロットル開度）が設定され、更にこのスロットル開
度に基づいて吸入空気量が調節されるようになってい
る。

【０００４】また、希薄燃焼を行う内燃機関では、排気
中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx ）を浄化するＮＯx 吸
蔵還元触媒（以下、「ＮＯx 触媒」と略記する）が用い
られており、このＮＯx 触媒の浄化能力を保持するため
に、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質リ
ッチ燃焼へと燃焼形態を一時的に切り替える処理、いわ
ゆるリッチスパイク処理を実行するようにしている。

【０００５】ここで、こうしたリッチスパイク処理を実
行するに際して、燃焼形態を成層燃焼と均質リッチ燃焼
との間で直接切り替えるようにすると、燃焼形態の急激
な変化に起因してショックが発生するおそれがあるた
め、従来ではリッチスパイク処理の開始時には燃焼形態
を成層燃焼から一旦、均質リーン燃焼を経て均質リッチ
燃焼に切り替え、また、同処理の終了時には均質リッチ
燃焼から均質リーン燃焼を経て成層燃焼に切り替えるよ
うにしている（上記公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした希
薄燃焼内燃機関において、アクセル開度が減少する機関
減速時には、その減少に応じて燃料噴射量が減少すると
ともに、スロットル開度が絞られて吸入空気量も減少す
るようになる。ここで、このようにアクセル開度が減少
する際にはスロットルバルブの開閉動作や吸入空気量変
化の応答遅れに起因して同吸入空気量が定常時と比較し
て多くなる傾向があり、こうした機関減速時には空燃比
が定常時よりもリーン側にずれるようになる。

【０００７】上記のようにリッチスパイク処理の実行中
における機関減速時に空燃比がリーン側にずれたとして
も、機関の燃焼形態が均質リッチ燃焼や成層燃焼に設定
されている場合には、空燃比が点火可能な範囲からリー
ン側に外れて失火に到る、いわゆるリーン失火を招くこ
とは少ない。均質リッチ燃焼時には空燃比が点火可能な
範囲において十分にリッチ側に設定されているためであ
り、また、成層燃焼時には噴射燃料の大部分を点火プラ
グの近傍に偏在させるようにしているため、吸入空気量
が定常時と比較して多くなったとしても、同点火プラグ
の近傍に偏在する混合気の空燃比が大きくリーン側にず
れてしまうことはないためである。

【０００８】しかしながら、リッチスパイク処理の実行
に際して上記のような機関減速時に燃焼形態が均質リー
ン燃焼に切り替えられると、理論空燃比よりもリーンに
設定されている空燃比が更にリーン側にずれて点火可能
な範囲から外れてしまうようになるため、もはや混合気
の正常な点火を行うことはできなくなり、リーン失火の
発生も避けきれないものとなる。

【０００９】この発明はこうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、リッチスパイク処理の実行に
際して、機関燃焼形態の急激な変化に起因するショック
の発生を極力抑えつつ、機関減速時におけるリーン失火
の発生を抑制し得る希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明では、成層燃焼及び均質リ
ーン燃焼の各燃焼形態に対応した燃料噴射量及び吸入空
気量がアクセル開度に基づいて設定される希薄燃焼内燃
機関に適用され、リッチスパイク処理の実行に際して燃
焼形態を成層燃焼及び均質リッチ燃焼間で切り替える際
に均質リーン燃焼を一旦経てから切り替えるようにした
希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置において、リッチスパ
イク処理の実行中におけるアクセル開度の減少に伴う機
関減速時に燃焼形態の切り替えを行う際には均質リーン
燃焼への切り替えを禁止して成層燃焼及び均質リッチ燃
焼間で燃焼形態を直接切り替える燃焼形態制御手段を備
えるようにしている。

【００１１】こうした構成によれば、リッチスパイク処
理が実行される場合には、燃焼形態が均質リーン燃焼を
一旦経てから成層燃焼と均質リッチ燃焼との間で切り替
えられるため、機関燃焼形態の急激な変化が抑制され
る。

【００１２】一方、機関減速時にはこうした均質リーン
燃焼への切り替えが禁止され、燃焼形態は成層燃焼及び
均質リッチ燃焼間で直接切り替えられるようになる。従
って、吸入空気量の変化が燃料噴射量の変化よりも遅
れ、同吸入空気量が定常時よりも多くなっている場合で
あっても、燃焼形態として成層燃焼或いは均質リッチ燃
焼のいずれかが選択されるため、点火プラグ近傍に存在
する混合気の空燃比は点火可能な範囲に保持されるよう
になる。

【００１３】請求項２に記載した発明では、請求項１に
記載した構成において、燃焼形態制御手段は機関減速時
の減速割合が所定値以下であるときには均質リーン燃焼
への切り替えを許容するものであるとしている。

【００１４】上記構成では、機関減速時の減速割合に基
づいて上記吸入空気量変化の応答遅れの程度を評価する
ようにし、その減速割合が所定値以下であるときには、
吸入空気量変化の応答遅れが小さく、空燃比のリーンず
れも小さいものとして、上記均質リーン燃焼への切り替
えが許容される。

【００１５】従って、上記構成によれば、請求項１に記
載した発明の作用に加えて、燃焼形態が均質リーン燃焼
を経て成層燃焼と均質リッチ燃焼との間で切り替えられ
る機会が増えるようになるため、機関燃焼形態の急激な
変化が更に抑制されるようになる。

【００１６】請求項３に記載した発明では、請求項１又
は２に記載した構成において、燃焼形態制御手段は燃焼
形態が均質リーン燃焼であるときに内燃機関が機関減速
状態になるときには燃焼形態を強制的に均質リッチ燃焼
或いは成層燃焼に切り替えるものであるとしている。

【００１７】上記構成によれば、請求項１又は２に記載
した発明の作用に加えて、仮に燃焼形態が既に均質リー
ン燃焼に切り替えられた後であっても、機関減速状態に
なれば燃焼形態が均質リッチ燃焼或いは成層燃焼に強制
的に切り替えられるため、機関減速時に均質リーン燃焼
が継続されて点火プラグ近傍に存在する混合気の空燃比
が点火可能範囲から外れてしまうことが抑制されるよう
になる。

【００１８】請求項４に記載した発明では、請求項３に
記載した構成において、燃焼形態制御手段は機関減速時
の減速割合が所定値以下であるときには上記燃焼形態の
強制的な切り替えを禁止するものであるとしている。

【００１９】上記構成では、機関減速時の減速割合に基
づいて上記吸入空気量変化の応答遅れの程度を評価する
ようにし、その減速割合が所定値以下であるときには、
吸入空気量変化の応答遅れが小さく、空燃比のリーンず
れも小さいものとして上記燃焼形態の強制的な切り替え
が禁止される。

【００２０】従って、上記構成によれば、請求項３に記
載した発明の作用に加えて、燃焼形態を均質リーン燃焼
を経て成層燃焼と均質リッチ燃焼との間で切り替える際
に、同均質リーン燃焼を機関燃焼形態の急激な変化を抑
制するうえで十分な時間継続させることのできる機会が
増えるようになるため、機関燃焼形態の急激な変化が更
に抑制されるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、本発明
を筒内燃料噴射式ガソリンエンジンの燃焼制御装置に適
用するようにした第１の実施形態について図１〜９を参
照して説明する。

【００２２】図１は本実施形態に係る燃焼制御装置を示
す概略構成図である。エンジン１０のシリンダブロック
１１に形成された複数のシリンダ１５（図１ではその一
つを示す）内には、コネクティングロッド１６を介して
クランクシャフト１４に連結されたピストン１３が往復
動可能にそれぞれ設けられている。このピストン１３の
上面とシリンダ１５の内壁面及びシリンダヘッド１２の
下面によって燃焼室１７が区画形成されている。この燃
焼室１７はシリンダヘッド１２に形成された吸気ポート
１８及び排気ポート１９を介して吸気管２０及び排気管
２１に接続されている。

【００２３】吸気管２０にはサージタンク２２が設けら
れるとともに、その上流側にはスロットルモータ５４に
よって開度（スロットル開度）が調節されるスロットル
バルブ３４が設けられている。このスロットルバルブ３
４は燃焼室１７に導入される吸入空気の量を調節する。

【００２４】シリンダヘッド１２には燃焼室１７内に燃
料を直接噴射するインジェクタ５０と、燃焼室１７内の
混合気を点火する点火プラグ２６とが各シリンダ１５に
対応してそれぞれ設けられている。インジェクタ５０は
燃料を断続的に噴射するための電磁弁（図示略）を内蔵
しており、この電磁弁の開閉動作に基づいて燃料噴射量
及び燃料噴射時期が調節される。

【００２５】排気管２１には三元触媒（図示略）及びＮ
Ｏx 触媒２４がそれぞれ設けられており、燃焼室１７か
ら同排気管２１に排出される排出ガスはこれら各触媒に
よって浄化される。特に、ＮＯx 触媒２４は排出ガス中
に含まれるＮＯx を浄化するための触媒であり、排気空
燃比がリーンであるときには排出ガス中に含まれるＮＯ
x を吸蔵する一方、同空燃比がリッチになると吸蔵して
いたＮＯx を窒素（Ｎ2 ）に還元して放出するものであ
る。

【００２６】吸気管２０においてスロットルバルブ３４
の近傍にはアクセルセンサ６４が設けられている。この
アクセルセンサ６４は運転者によって操作されるアクセ
ルペダル４６とワイヤ（図示略）により連結されてお
り、このアクセルペダル４６の踏込量、即ちアクセル開
度ＡＣＣＰに応じた検出信号を出力する。

【００２７】クランクシャフト１４の近傍にはクランク
センサ６５が設けられ、また、このクランクシャフト１
４の回転と同期して回転する各カムシャフト３０，３１
の一方の近傍にはカムセンサ６６が設けられている。こ
れら各センサ６５，６６からはクランクシャフト１４の
回転角、即ちクランク角ＣＡと、同クランクシャフト１
４の回転速度、即ち機関回転速度ＮＥとに応じた信号が
出力される。

【００２８】サージタンク２２には吸気圧センサ６７が
設けられており、同吸気圧センサ６７は吸気管２０内の
吸入空気の圧力、即ち吸気圧ＰＭの大きさに応じた検出
信号を出力する。

【００２９】これら各種センサ６４〜６７の検出信号は
エンジン１０の電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略記
する）６０に入力される。ＥＣＵ６０はこれら検出信号
に基づいてアクセル開度ＡＣＣＰ、クランク角ＣＡ、機
関回転速度ＮＥ、吸気圧ＰＭをそれぞれ検出する。ＥＣ
Ｕ６０はこれら各検出値に基づいてインジェクタ５０の
電磁弁、スロットルモータ５４等を駆動することによ
り、燃料噴射量、燃料噴射時期、及びスロットル開度等
を機関運転状態に適合するように制御する。ＥＣＵ６０
はこうした各種制御を所定の手順に基づいて実行するた
めの制御プログラムや関数データが予め記憶されたメモ
リ６１を備えている。

【００３０】本実施形態におけるエンジン１０は、その
燃焼形態が空燃比又は燃料噴射方式の異なる以下の５つ
のモードの間で変更されるようになっている。 ［成層燃焼（強成層燃焼）］ 燃焼形態として「成層燃
焼」が選択されると、燃料は圧縮行程後期に噴射される
ようになる。従って、点火時において点火プラグ２６近
傍の混合気のみが部分的に点火可能な状態となる。ま
た、燃焼室１７内における混合気の平均的な空燃比（Ａ
／Ｆ）は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５）よりもリーン
（Ａ／Ｆ＝２５〜５０）に設定される。

【００３１】［弱成層燃焼］ 燃焼形態として「弱成層
燃焼」が選択されると、燃料は圧縮行程に加えて吸気行
程においても噴射されるようになり、燃焼室１７内にお
ける混合気の平均的な空燃比は理論空燃比よりもリーン
（Ａ／Ｆ＝２０〜３０）に設定される。また、この「弱
成層燃焼」では、一部の燃料が吸気行程中に噴射される
ため、点火時における燃焼室１７内の空燃比の濃度差は
上記「成層燃焼」と比較して小さくなる。

【００３２】［均質リーン燃焼］ 燃焼形態として「均
質リーン燃焼」が選択されると、燃料は吸気行程中に噴
射されるようになる。この「均質リーン燃焼」では、全
ての燃料が吸気行程中に噴射されるため、点火時におけ
る燃焼室１７内の空燃比は均一な状態になる。また、そ
の空燃比は理論空燃比よりもリーン（Ａ／Ｆ＝１５〜２
３）に設定される。

【００３３】［均質ストイキ燃焼］ 燃焼形態として
「均質ストイキ燃焼」が選択されると、燃料は上記［均
質リーン燃焼］と同様、吸気行程中に噴射されるように
なり、空燃比は理論空燃比近傍に設定される。

【００３４】［均質リッチ燃焼］ 燃焼形態として「均
質リッチ燃焼」が選択されると、燃料は上記［均質リー
ン燃焼］、［均質ストイキ燃焼］と同様、吸気行程中に
噴射されるようになり、空燃比は理論空燃比よりもリッ
チ（Ａ／Ｆ＝１１〜１３）に設定される。

【００３５】こうした燃焼形態の決定は、ＥＣＵ６０に
よって機関運転状態やＮＯx 触媒２４のＮＯx 浄化能力
等に基づいて行われる。以下、このＥＣＵ６０による燃
焼形態の決定手順について説明する。

【００３６】まず、ＥＣＵ６０はアクセル開度ＡＣＣＰ
及び機関回転速度ＮＥに基づいて基本燃料噴射量ＱＡＬ
ＬＩＮＪＢを算出する。この基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩ
ＮＪＢはエンジン１０の負荷状態を反映するものであ
り、インジェクタ５０から実際に噴射される燃料の量
は、この基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢから得られる
最終燃料噴射量ＱＩＮＪによって決定されている。

【００３７】即ち、定常時及び機関加速時には、基本燃
料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢに基づき最終燃料噴射量ＱＩ
ＮＪが決定される。また、機関減速時には、スロットル
バルブ３４や吸入空気量変化の応答遅れに起因して空燃
比が定常時よりもリーン側にずれてしまうのを抑制する
ために、機関減速時を条件として基本燃料噴射量ＱＡＬ
ＬＩＮＪＢを次式によってなまし処理した基本燃料噴射
量なまし値ＱＡＬＬＳＭに基づき最終燃料噴射量ＱＩＮ
Ｊが決定される。ここで、「Ｎ」は定数であり、また、
添字「ｉ」は今回値を「ｉ−１」は前回値をそれぞれ示
す。 ＱＡＬＬＳＭ(i)＝ＱＡＬＬＳＭ(i-1)＋（ＱＡＬＬＩＮ
ＪＢ(i-1)−ＱＡＬＬＳＭ(i-1)）／Ｎ また、ＥＣＵ６０のメモリ６１には、図２に示すような
上記基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢとアクセル開度Ａ
ＣＣＰ及び機関回転速度ＮＥとの関係を定義する関数デ
ータが記憶されている。同図に示すように、基本燃料噴
射量ＱＡＬＬＩＮＪＢはアクセル開度ＡＣＣＰが大きく
なるほど、また、機関回転速度ＮＥが大きくなるほど大
きく算出される。ＥＣＵ６０は基本燃料噴射量ＱＡＬＬ
ＩＮＪＢを算出する際にこの関数データを参照する。

【００３８】次に、ＥＣＵ６０は、こうして算出された
基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢと機関回転速度ＮＥと
に基づいて基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢを決定す
る。この基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢは、前述し
た燃焼形態の各モードのうち現在の機関運転状態に最も
適合するモードを判断するためのものである。

【００３９】例えば、この基本燃焼モード指示値ＦＭＯ
ＤＥＢが「０」である場合には、燃焼形態として上記
「成層燃焼」が選択される。同様に、基本燃焼モード指
示値ＦＭＯＤＥＢが「４」である場合には燃焼形態とし
て「弱成層燃焼」が選択され、「８」である場合には
「均質リーン燃焼」、そして、「１２」である場合には
「均質ストイキ燃焼」がそれぞれ選択される。

【００４０】ＥＣＵ６０のメモリ６１には、この基本燃
焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢの値と機関回転速度ＮＥ及
び基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢとの関係を定義する
関数データが記憶されている。図３はこの関数データを
概略的に示すマップである。

【００４１】例えば、機関回転速度ＮＥ及び基本燃料噴
射量ＱＡＬＬＩＮＪＢが同図に示す一点鎖線に沿って点
Ａに示す状態から点Ｂに示す状態にまで変化する場合、
基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢは「０」から
「４」、「８」、「１２」と順に変化し、燃焼形態は
「成層燃焼」から「弱成層燃焼」及び「均質リーン燃
焼」を経て「均質ストイキ燃焼」へと順に変更されるこ
ととなる。

【００４２】また、所定の実行条件が満たされると、空
燃比を一時的にリッチに設定すべく、燃焼形態を上記基
本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢに対応する形態とは異
なる「均質リッチ燃焼」に強制的に切り替える、いわゆ
るリッチスパイク処理（以下、「ＲＳ処理」と略記す
る）が実行される。

【００４３】例えば、基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥ
Ｂが「０」に設定され、燃焼形態として「成層燃焼」が
選択されているときにＲＳ処理が開始されると、実際の
燃焼形態に対応する実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥは
「０→４→８→１１」と変更され、所定時間が経過する
と実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが基本燃焼モード指示
値ＦＭＯＤＥＢと一致するまで、「１１→８→・・」と
いった態様で変更されることとなる。

【００４４】そして、このように実燃焼モード指示値Ｆ
ＭＯＤＥが変更されることにより燃焼形態は「成層燃
焼」から「弱成層燃焼」及び「均質リーン燃焼」を経て
「均質リッチ燃焼」（ＦＭＯＤＥ＝「１１」）に切り替
えられ、所定時間が経過すると「均質リッチ燃焼」から
基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢに対応した燃焼形態
にまで切り替えられることとなる。

【００４５】こうしたＲＳ処理は、触媒浄化要求フラグ
ＸＮＯＸＳＴ及びＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが
いずれも「ＯＮ」に設定されていることがその実行条件
となっている。ここで、触媒浄化要求フラグＸＮＯＸＳ
ＴはＮＯx 触媒２４の総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸが限界量
近傍にまで増大したことを判断するためのフラグであ
り、また、ＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡはエンジ
ン１０の運転状態がＲＳ処理に適した領域にあることを
判断するためのフラグである。

【００４６】以下、上記触媒浄化要求フラグＸＮＯＸＳ
Ｔ及びＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡの操作手順に
ついて説明する。図４は触媒浄化要求フラグＸＮＯＸＳ
Ｔの操作手順を示すフローチャートである。ＥＣＵ６０
はこのフローチャートに示す一連の処理を所定の時間周
期毎に実行する。

【００４７】まず、ＥＣＵ６０はステップ１１０におい
て、ＮＯx 吸蔵量ＮＯＸＩＮとＮＯx 還元量ＮＯＸＯＵ
Ｔとをアクセル開度ＡＣＣＰ及び機関回転速度ＮＥに基
づいて算出する。これらＮＯx 吸蔵量ＮＯＸＩＮ、ＮＯ
x 還元量ＮＯＸＯＵＴは単位時間当たりにＮＯx 触媒２
４にて吸蔵或いは還元されるＮＯx の量である。

【００４８】例えば、空燃比がリーン側に設定されてい
るときには、ＮＯx 還元量ＮＯＸＯＵＴよりもＮＯx 吸
蔵量ＮＯＸＩＮが大きくなり、逆にリッチ側に設定され
ているときには、ＮＯx 吸蔵量ＮＯＸＩＮよりもＮＯx
還元量ＮＯＸＯＵＴが大きくなる。また、排出ガス量が
増大するほど、これらＮＯx 吸蔵量ＮＯＸＩＮ及びＮＯ
x 還元量ＮＯＸＯＵＴはいずれも増大する。

【００４９】次に、ステップ１２０では現在設定されて
いる総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸにＮＯx 吸蔵量ＮＯＸＩＮ
を加算するとともにＮＯx 還元量ＮＯＸＯＵＴを減算
し、その演算結果（ΣＮＯＸ＋ＮＯＸＩＮ−ＮＯＸＯＵ
Ｔ）を新たな総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸとして設定する。

【００５０】ステップ１３０では、こうして設定された
総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸと上限判定値ＫＮＯＸＭＡＸと
を比較する。ここで総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸが上限判定
値ＫＮＯＸＭＡＸを上回っていると判断すると、ステッ
プ１４０において、触媒浄化要求フラグＸＮＯＸＳＴを
「ＯＮ」に設定し、一連の処理を一旦終了する。

【００５１】これに対して、ステップ１３０において、
総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸが上限判定値ＫＮＯＸＭＡＸ以
下であると判断した場合、ステップ１３５において更
に、この総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸと下限判定値ＫＮＯＸ
ＭＩＮとを比較する。そして、総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸ
が下限判定値ＫＮＯＸＭＩＮを下回っていると判断する
と、ステップ１５０において、触媒浄化要求フラグＸＮ
ＯＸＳＴを「ＯＦＦ」に設定し、一連の処理を一旦終了
する。一方、ステップ１３５において、総ＮＯx吸蔵量
ΣＮＯＸが下限判定値ＫＮＯＸＭＩＮ以上であると判断
した場合には触媒浄化要求フラグＸＮＯＸＳＴの操作は
行わずに一連の処理を一旦終了する。

【００５２】こうした一連の処理が実行されることによ
り、触媒浄化要求フラグＸＮＯＸＳＴは総ＮＯx 吸蔵量
ΣＮＯＸが上限判定値ＫＮＯＸＭＡＸを上回ったときに
「ＯＮ」に設定され、同総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸが下限
判定値ＫＮＯＸＭＩＮを下回るまで「ＯＮ」のまま保持
されるようになる。

【００５３】図５は上記ＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲ
ＥＡの操作手順を示すフローチャートである。ＥＣＵ６
０はこのフローチャートに示す一連の処理を所定のクラ
ンク角毎に実行する。

【００５４】まず、ＥＣＵ６０はステップ２１０におい
て、基本燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭと下限判定値
ＱＭＩＮとを比較する。ここで基本燃料噴射量なまし値
ＱＡＬＬＳＭが下限判定値ＱＭＩＮを下回っていると判
断すると、ステップ２２０においてＲＳ処理領域フラグ
ＸＲＳＡＲＥＡを「ＯＦＦ」に設定する。

【００５５】一方、ステップ２１０において、基本燃料
噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭが下限判定値ＱＭＩＮ以上
であると判断した場合、ステップ２１５において、更に
基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢと上限判定値ＱＭＡＸ
とを比較する。ここで基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢ
が上限判定値ＱＭＡＸを上回っていると判断した場合に
は、前記ステップ２２０においてＲＳ処理領域フラグＸ
ＲＳＡＲＥＡを「ＯＦＦ」に設定する。

【００５６】これに対してステップ２１５で基本燃料噴
射量ＱＡＬＬＩＮＪＢが上限判定値ＱＭＡＸ以下である
と判断した場合、ステップ２３０においてＲＳ処理領域
フラグＸＲＳＡＲＥＡを「ＯＮ」に設定する。ＥＣＵ６
０は上記各ステップ２２０，２３０の処理を実行した
後、一連の処理を一旦終了する。

【００５７】こうした一連の処理が実行されることによ
り、ＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡは基本燃料噴射
量なまし値ＱＡＬＬＳＭが下限判定値ＱＭＩＮ以上であ
り且つ基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢが上限判定値Ｑ
ＭＡＸ以下であるときに「ＯＮ」に設定されることとな
る。因みに、基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢが大き
く、ＮＯx 触媒２４の触媒床温が高い場合や、基本燃料
噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭが小さく、同触媒床温が低
い場合にはいずれもＮＯx 触媒２４におけるＮＯx 還元
効率が低下することから、上記のようにＲＳ処理領域フ
ラグＸＲＳＡＲＥＡを設定するようにしている。

【００５８】次に、ＲＳ処理時における燃焼形態の制御
手順について図６，７に示すフロチャート及び図８，９
に示すタイミングチャートを併せ参照して説明する。Ｅ
ＣＵ６０はこれら図６，７のフローチャートに示す一連
の処理を所定のクランク角周期毎に実行する。

【００５９】まず、ＥＣＵ６０は、ステップ３１０及び
ステップ３２０においてＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲ
ＥＡ、触媒浄化要求フラグＸＮＯＸＳＴがいずれも「Ｏ
Ｎ」であると判断すると、ステップ３３０以降において
燃焼形態を「均質リッチ燃焼」に順次切り替える処理を
実行する。

【００６０】即ち、ＥＣＵ６０は、ステップ３３０にお
いて、保持カウンタ値ＣＭＨＯＬＤが「０」であり、且
つ、実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「１１」未満、即
ち「０」，「４」，「８」のいずれかであると判断する
と、ステップ３４０において実燃焼モード指示値ＦＭＯ
ＤＥを増加させることにより燃焼形態を隣り合う次の形
態に切り替える。

【００６１】従って、例えば、実燃焼モード指示値ＦＭ
ＯＤＥが「０」である場合には「４」に変更され、同様
に「４」である場合には「８」に、「８」である場合に
は「１１」にそれぞれ変更されることにより、燃焼形態
は「成層燃焼」から「弱成層燃焼」に、「弱成層燃焼」
から「均質リーン燃焼」に、「均質リーン燃焼」から
「均質リッチ燃焼」にそれぞれ切り替えられる。

【００６２】更に、このステップ３４０において、ＥＣ
Ｕ６０は保持カウンタ値ＣＭＨＯＬＤを「１６」に設定
する。尚、この保持カウンタ値ＣＭＨＯＬＤはＲＳ処理
によって燃焼形態を順次切り替える際に、各燃焼形態を
所定時間保持する際の保持時間を計時するためのもので
あり、所定クランク角毎に起動される別の処理ルーチン
においてデクリメントされるカウンタ値である。

【００６３】次に、ステップ３５０において、ＲＳ処理
実行フラグＸＲＳＥＸＥを「ＯＮ」に設定する。このＲ
Ｓ処理実行フラグＸＲＳＥＸＥはＲＳ処理が実行途中で
あるか否かを判断するためのフラグであり、ＲＳ処理が
開始されて実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが基本燃焼モ
ード指示値ＦＭＯＤＥＢとは異なる値になった以後、同
実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが再び基本燃焼モード指
示値ＦＭＯＤＥＢに一致してＲＳ処理が終了するまでの
間、「ＯＮ」に設定されている。

【００６４】このステップ３５０の処理を実行した後、
或いはステップ３３０において否定判断された場合はい
ずれも、ＥＣＵ６０は処理をステップ６１０に移行す
る。一方、上記ステップ３２０において触媒浄化要求フ
ラグＸＮＯＸＳＴが「ＯＦＦ」であると判断した場合、
ＥＣＵ６０はステップ４３０以降において実燃焼モード
指示値ＦＭＯＤＥが基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢ
に一致するように燃焼形態を順次切り替える処理を実行
する。

【００６５】即ち、ＥＣＵ６０は、ステップ４３０にお
いて、保持カウンタ値ＣＭＨＯＬＤが「０」であり、且
つ、基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢが実燃焼モード
指示値ＦＭＯＤＥ未満であると判断すると、ステップ４
４０において実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥを減少させ
ることにより燃焼形態を隣り合う次の形態に切り替え
る。

【００６６】従って、例えば、実燃焼モード指示値ＦＭ
ＯＤＥが「１１」である場合には「８」に変更され、同
様に「８」である場合には「４」に、「４」である場合
には「０」にそれぞれ変更されることにより、燃焼形態
は「均質リッチ燃焼」から「均質リーン燃焼」に、「均
質リーン燃焼」から「弱成層燃焼」に、「弱成層燃焼」
から「成層燃焼」にそれぞれ切り替えられる。

【００６７】更に、このステップ４４０において、ＥＣ
Ｕ６０は保持カウンタ値ＣＭＨＯＬＤを「１６」に設定
する。ステップ４４０の処理を実行した後、或いはステ
ップ４３０において否定判断された場合、ＥＣＵ６０は
処理をステップ４５０に移行する。そして、ステップ４
５０において、基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢと実
燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥとを比較する。ここで実燃
焼モード指示値ＦＭＯＤＥが基本燃焼モード指示値ＦＭ
ＯＤＥＢ以下であると判断した場合、ステップ４６０に
おいてＲＳ処理実行フラグＸＲＳＥＸＥを「ＯＦＦ」に
設定してＲＳ処理を終了する。

【００６８】このステップ４６０の処理を実行した後、
或いはステップ４５０において実燃焼モード指示値ＦＭ
ＯＤＥが基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢを上回って
いると判断した場合はいずれも、ＥＣＵ６０は処理をス
テップ６１０に移行する。

【００６９】そして、ステップ６１０でＲＳ処理実行フ
ラグＸＲＳＥＸＥが「ＯＦＦ」であると判断した場合、
ステップ６２０において実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥ
を基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢと等しく設定す
る。このステップ６２０の処理を実行した後、或いはス
テップ６１０においてＲＳ処理実行フラグＸＲＳＥＸＥ
が「ＯＮ」であると判断した場合はいずれも、ＥＣＵ６
０は一連の処理を一旦終了する。

【００７０】以上説明したように、各ステップ３１０〜
３５０，４３０〜４６０に示す処理手順に従ってＲＳ処
理が実行されることにより、燃焼形態は一時的に「均質
リッチ燃焼」に切り替えられて所定時間保持された後、
基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢに対応した形態にま
で切り替えられるようになる。

【００７１】以下、この燃焼形態の切替態様の一例につ
いて図８に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。尚、この例ではＲＳ処理が開始される前の燃焼形態
として「成層燃焼」が選択されており（実燃焼モード指
示値ＦＭＯＤＥ＝「０」）、また、アクセル開度ＡＣＣ
Ｐ及び機関回転速度ＮＥがＲＳ処理の実行中にいずれも
略一定に保持される定常時を想定している。

【００７２】同図に示すタイミングｔ１において、触媒
浄化要求フラグＸＮＯＸＳＴ（同図（ｂ））が「ＯＮ」
に設定されると、実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥ（同図
（ｅ））が「０」から「４」に変更される。従って、Ｒ
Ｓ処理が開始され、燃焼形態が「成層燃焼」から「弱成
層燃焼」に切り替えられるとともに、ＲＳ処理実行フラ
グＸＲＳＥＸＥ（同図（ｃ））が「ＯＮ」に設定され
る。

【００７３】このように実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥ
が変更されることにより、スロットルバルブ３４の目標
開度である目標スロットル開度ＴＡＴＲＧ（同図
（ｇ））が減少する。因みに、この目標スロットル開度
ＴＡＴＲＧは上記実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥ毎に機
関回転速度ＮＥ及び基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢに
基づいて別の処理ルーチンにおいて算出されるものであ
る。また、上記基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢがアク
セル開度ＡＣＣＰ等に基づいて算出されることから、こ
の目標スロットル開度ＴＡＴＲＧも実質的にアクセル開
度ＡＣＣＰに基づいて変化するものとなっている。

【００７４】こうした目標スロットル開度ＴＡＴＲＧの
減少に伴って、タイミングｔ１以降、吸入空気量と相関
を有する吸気圧ＰＭ（同図（ｉ））も減少するが、この
吸気圧ＰＭの変化には目標スロットル開度ＴＡＴＲＧの
変化と比較して応答遅れが存在している。目標スロット
ル開度ＴＡＴＲＧに基づいてスロットルモータ５４を駆
動させスロットルバルブ３４を変更したとしても、同ス
ロットルバルブ３４の開度が目標スロットル開度ＴＡＴ
ＲＧと等しくなるまで、また、吸気圧ＰＭがその目標ス
ロットル開度ＴＡＴＲＧに対応した大きさにまで変化す
るまでには所定の時間が必要になるからである。

【００７５】次に、タイミングｔ１以降、保持カウンタ
値ＣＭＨＯＬＤが「１６」から徐々に減少してタイミン
グｔ２において「０」に達すると、実燃焼モード指示値
ＦＭＯＤＥが「４」から「８」に変更され、燃焼形態が
「弱成層燃焼」から「均質リーン燃焼」に切り替えられ
る。更に、タイミングｔ３において保持カウンタ値ＣＭ
ＨＯＬＤが再び「０」に達すると、実燃焼モード指示値
ＦＭＯＤＥが「８」から「１１」に変更され、燃焼形態
が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り替
えられる。また、こうした実燃焼モード指示値ＦＭＯＤ
Ｅの変更に伴って目標スロットル開度ＴＡＴＲＧが段階
的に減少し、吸気圧ＰＭも応答遅れを伴いながら徐々に
減少するようになる。

【００７６】タイミングｔ３以降、燃焼形態が「均質リ
ッチ燃焼」に設定されて空燃比がリッチに保持されるた
め、ＮＯx 還元量ＮＯＸＯＵＴが増大して総ＮＯx 吸蔵
量ΣＮＯＸは徐々に減少するようになる。

【００７７】そして、タイミングｔ４において総ＮＯx
吸蔵量ΣＮＯＸが下限判定値ＫＮＯＸＭＩＮを下回るよ
うになる。その結果、タイミングｔ４において触媒浄化
要求フラグＸＮＯＸＳＴが「ＯＦＦ」に設定され、同タ
イミングｔ４以降、実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが
「１１」から「８」、「４」、「０」と変更され、燃焼
形態が「均質リッチ燃焼」から「均質リーン燃焼」、
「弱成層燃焼」を経て「成層燃焼」に切り替えられる。
また、こうした燃焼形態の切り替えに伴って目標スロッ
トル開度ＴＡＴＲＧは段階的に増大し、吸気圧ＰＭも応
答遅れを伴いながら徐々に増大する。

【００７８】更に、タイミングｔ６において実燃焼モー
ド指示値ＦＭＯＤＥが基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥ
Ｂと一致するようになると（ＦＭＯＤＥ＝ＦＭＯＤＥＢ
＝「０」）、ＲＳ処理実行フラグＸＲＳＥＸＥが「ＯＦ
Ｆ」に設定されてＲＳ処理が終了される。

【００７９】このように上記各ステップ３１０〜３５
０，４３０〜４６０に示す処理手順に従ってＲＳ処理が
実行されることにより、定常運転時におけるＲＳ処理の
実行に際して燃焼形態が「成層燃焼」及び「均質リッチ
燃焼」間で切り替えられる場合には、「均質リーン燃
焼」を一旦経てから切り替えられるようになるため、機
関燃焼形態の急激な変化が抑制されるようになる。

【００８０】再び図６及び図７のフローチャートに示す
処理について説明する。図６に示すステップ３１０にお
いてＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＦＦ」で
あると判断した場合、即ちＮＯx 触媒２４の触媒床温が
ＲＳ処理の実行に適さない温度であると判断した場合、
ＥＣＵ６０は図７に示すステップ５１０以降においてＲ
Ｓ処理を中断するための処理を実行する。尚、本実施形
態において、このステップ３１０の判断処理は、エンジ
ン１０がアクセル開度ＡＣＣＰの減少に伴って基本燃料
噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭが下限判定値ＱＭＩＮを下
回る減速状態にあることを判断するための処理を兼ねて
いる。

【００８１】即ち、ステップ５１０でＲＳ処理実行フラ
グＸＲＳＥＸＥが「ＯＮ」であると判断した場合、ステ
ップ５２０において実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが
「４」より大きいか否かを判断する。ここで実燃焼モー
ド指示値ＦＭＯＤＥが「４」より大きいと判断した場
合、即ち、同実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「８」，
「１１」であり、燃焼形態が「均質リッチ燃焼」或いは
「均質リーン燃焼」のいずれかに設定されていると判断
した場合、ステップ５３０において実燃焼モード指示値
ＦＭＯＤＥを「４」に変更するとともに、保持カウンタ
値ＣＭＨＯＬＤを「２」に設定する。

【００８２】一方、ステップ５２０において実燃焼モー
ド指示値ＦＭＯＤＥが「４」以下であると判断した場
合、即ち、同実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「４」で
あり、燃焼形態が「弱成層燃焼」に設定されていると判
断した場合、ＥＣＵ６０は処理をステップ５２２に移行
する。

【００８３】ステップ５２２では保持カウンタ値ＣＭＨ
ＯＬＤが「０」であるか否かを判断する。ここで保持カ
ウンタ値ＣＭＨＯＬＤが「０」であると判断した場合に
は、ステップ５２４において実燃焼モード指示値ＦＭＯ
ＤＥを基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢと等しく設定
する。従って、燃焼形態は基本燃焼モード指示値ＦＭＯ
ＤＥＢに対応した「弱成層燃焼」或いは「成層燃焼」の
いずれかに設定されることとなる。

【００８４】上記ステップ５２４，５３０の処理を実行
した場合、或いはステップ５２２において保持カウンタ
値ＣＭＨＯＬＤが「０」ではないと判断した場合にはい
ずれも、ＥＣＵ６０は処理をステップ５４０に移行す
る。そして、ステップ５４０において基本燃焼モード指
示値ＦＭＯＤＥＢと実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥとを
比較する。ここで実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが基本
燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢ以下であると判断した場
合、即ち、実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥをこれ以上減
少させる必要がないと判断した場合には、ステップ５５
０においてＲＳ処理実行フラグＸＲＳＥＸＥ及び触媒浄
化要求フラグＸＮＯＸＳＴをいずれも「ＯＦＦ」に設定
し処理を図６に示すステップ６１０に移行する。

【００８５】また、ステップ５４０において実燃焼モー
ド指示値ＦＭＯＤＥが基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥ
Ｂを上回っていると判断した場合や、前記ステップ５１
０においてＲＳ処理実行フラグＸＲＳＥＸＥが「ＯＦ
Ｆ」であると判断した場合には、ＥＣＵ６０は処理をス
テップ６１０に移行する。

【００８６】以上説明したように、各ステップ５１０〜
５５０に示す処理手順に従うことにより、ＲＳ処理の実
行中にＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＦＦ」
となった場合には同ＲＳ処理が中断され、燃焼形態は
「弱成層燃焼」に強制的に切り替えられ後、基本燃焼モ
ード指示値ＦＭＯＤＥＢに対応した形態にまで切り替え
られるようになる。

【００８７】以下、この燃焼形態の切替態様の一例につ
いて図９に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。尚、この例ではＲＳ処理の実行により燃焼形態が
「均質リッチ燃焼」に切り替えられているときに、アク
セル開度ＡＣＣＰが戻されてエンジン１０が減速状態と
なることによりＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが
「ＯＦＦ」となった場合を想定している。

【００８８】同図に示すタイミングｔ１において、アク
セルペダル４６の踏み込みが戻されてアクセル開度ＡＣ
ＣＰが減少すると、その減少に伴って基本燃料噴射量Ｑ
ＡＬＬＩＮＪＢも減少し、エンジン１０が減速状態とな
る。そして、この基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪＢの減
少に伴って、タイミングｔ１以降、基本燃料噴射量なま
し値ＱＡＬＬＳＭが徐々に減少するようになる。

【００８９】また、上記基本燃料噴射量ＱＡＬＬＩＮＪ
Ｂの減少に伴って目標スロットル開度ＴＡＴＲＧが減少
することにより、吸気圧ＰＭも減少するようになる。こ
こで前述したように吸気圧ＰＭの変化には応答遅れが存
在していることから、同吸気圧ＰＭは同図（ｉ）に一点
鎖線で示すような目標スロットル開度ＴＡＴＲＧに対応
する圧力（定常圧）にまで減少しきれず、同定常圧より
も高い圧力領域で推移するようになる。

【００９０】そして、タイミングｔ２において基本燃料
噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭが前記下限判定値ＱＭＩＮ
に達すると、ＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「Ｏ
Ｎ」から「ＯＦＦ」に変更される。従って、このタイミ
ングｔ２以降、ＲＳ処理を強制的に終了して燃焼形態を
基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢ（＝「０」）に対応
した形態（「成層燃焼」）にまで戻す処理が実行され
る。

【００９１】即ち、このタイミングｔ２において、実燃
焼モード指示値ＦＭＯＤＥは「１１」から「４」に変更
され、燃焼形態は「均質リッチ燃焼」から「弱成層燃
焼」に切り替えられる。

【００９２】そして、保持カウンタ値ＣＭＨＯＬＤがタ
イミングｔ２〜ｔ３において「２」から「０」にまで減
少すると、実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「４」から
更に基本燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥＢと等しい「０」
に変更される。その結果、燃焼形態が「弱成層燃焼」か
ら「成層燃焼」に切り替えられ、ＲＳ処理実行フラグＸ
ＲＳＥＸＥが「ＯＦＦ」に設定されてＲＳ処理が終了す
る。

【００９３】以上説明したように、本実施形態では、ア
クセル開度ＡＣＣＰの減少に伴ってエンジン１０が減速
状態となっているときにＲＳ処理を中断させる場合、燃
焼形態が「均質リーン燃焼」に切り替えられるのを禁止
して、同燃焼形態を「均質リッチ燃焼」から直接「弱成
層燃焼」に切り替えるようにしている。従って、吸気圧
ＰＭが目標スロットル開度ＴＡＴＲＧに対応した定常圧
よりも高く、吸入空気量が定常時よりも多くなっていた
としても、点火プラグ２６の近傍に存在する混合気の空
燃比を点火可能な範囲内に保持することができる。

【００９４】従って、本実施形態によれば、 （１）機関減速時以外にはＲＳ処理の実行に伴う燃焼形
態の急激な変化に起因したショックの発生を極力抑える
ことができ、また、機関減速時にＲＳ処理を中断する場
合にはリーン失火の発生を抑制することができるように
なる。

【００９５】［第２の実施形態］次に本発明の第２の実
施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心に
説明する。

【００９６】第１の実施形態では、ＲＳ処理領域フラグ
ＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＦＦ」に設定されてＲＳ処理を強
制的に終了させる場合に、燃焼形態が「均質リーン燃
焼」に切り替わるのを禁止することにより、吸入空気量
変化の応答遅れに起因したリーン失火の発生を抑制する
ようにしたが、こうした吸入空気量変化の応答遅れはＲ
Ｓ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＮ」に設定され
ている場合であっても発生し得る。そこで、本実施形態
ではＲＳ処理の実行中に発生する吸入空気量変化の応答
遅れをも考慮して燃焼形態を設定するようにしている点
が上記第１の実施形態と相異している。

【００９７】以下、こうした燃焼形態の設定手順につい
て図１０及び図１１に示すフローチャートを参照して説
明する。図１０に示す一連の処理は、図６に示すステッ
プ３５０とステップ６１０との間（同図に示す位置Ａ）
に行われる処理である。従って、ＥＣＵ６０はステップ
３５０の処理を実行した後、或いはステップ３３０にお
いて否定判断した場合、処理をこの図１０に示すステッ
プ３５２に移行する。

【００９８】そして、このステップ３５２において実燃
焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「８」であるか否か、即ち
燃焼形態が「均質リーン燃焼」に設定されているか否か
を判断する。ここで燃焼形態が「均質リーン燃焼」に設
定されていると判断した場合、ステップ３５４において
基本燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭの時間的な変化率
△ＱＡＬＬＳＭを算出する。因みに、この変化率△ＱＡ
ＬＬＳＭは今回の制御周期における基本燃料噴射量なま
し値ＱＡＬＬＳＭの値及び前回の制御周期における基本
燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭの値並びに機関回転速
度ＮＥに基づいて算出することができる。

【００９９】次に、ステップ３５６において、上記変化
率△ＱＡＬＬＳＭと判定値β（＜０）とを比較する。こ
こで変化率△ＱＡＬＬＳＭが判定値βを下回っていると
判断した場合、即ち基本燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳ
Ｍの減少率が大きく、従って吸入空気量変化の応答遅れ
が大きいと判断した場合、ステップ３５８において実燃
焼モード指示値ＦＭＯＤＥを「８」から「１１」に変更
して燃焼形態を「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃
焼」に強制的に切り替える。このステップ３５８の処理
を実行した後、或いは上記各ステップ３５２，３５６に
おいて否定判断された場合はいずれも、ＥＣＵ６０は処
理をステップ６１０に移行する。

【０１００】例えば、図６に示すステップ３４０におい
て実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「８」に設定され、
引き続きステップ３５８の処理が実行される場合には、
実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「１１」に設定し直さ
れるため、実質的に燃焼形態が「均質リーン燃焼」にな
るのが禁止されることとなる。また、既に燃焼形態が
「均質リーン燃焼」に設定された後に、このステップ３
５８の処理が実行される場合には、燃焼形態が「均質リ
ーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」へ強制的に切り替え
られることとなる。

【０１０１】また、図１１に示す一連の処理は図６に示
すステップ４６０とステップ６１０との間（同図に示す
位置Ｂ）に行われる処理である。従って、ＥＣＵ６０は
ステップ４６０の処理を実行した後、或いはステップ４
５０において肯定判断した場合、処理をこの図１１に示
すステップ４６２に移行する。

【０１０２】そして、このステップ４６２において実燃
焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「８」であり、燃焼形態が
「均質リーン燃焼」に設定されているか否かを判断す
る。ここで燃焼形態が「均質リーン燃焼」に設定されて
いると判断した場合、ステップ４６４において上記ステ
ップ３５６と同様、基本燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳ
Ｍの時間的な変化率△ＱＡＬＬＳＭを算出する。

【０１０３】次に、ステップ４６６において、上記変化
率△ＱＡＬＬＳＭと判定値β（＜０）とを比較する。こ
こで変化率△ＱＡＬＬＳＭが判定値βを下回っており、
基本燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭの減少率が大き
く、従って吸入空気量変化の応答遅れが大きいと判断し
た場合、ステップ４６８において実燃焼モード指示値Ｆ
ＭＯＤＥを「８」から「４」に変更するとともに、保持
カウンタ値ＣＭＨＯＬＤを「１６」に設定して、燃焼形
態を「均質リーン燃焼」から「弱成層燃焼」に強制的に
切り替える。このステップ４６８の処理を実行した後、
或いは上記各ステップ４６２，４６６において否定判断
された場合はいずれも、ＥＣＵ６０は処理をステップ６
１０に移行する。

【０１０４】例えば、図６に示すステップ４４０におい
て実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「８」に設定され、
引き続きステップ４６８の処理が実行される場合には、
実燃焼モード指示値ＦＭＯＤＥが「４」に設定し直され
るため、実質的に燃焼形態が「均質リーン燃焼」になる
のが禁止されることとなる。また、既に燃焼形態が「均
質リーン燃焼」に設定された後に、このステップ４６８
の処理が実行される場合には、燃焼形態が「均質リーン
燃焼」から「弱成層燃焼」へ強制的に切り替えられるこ
ととなる。

【０１０５】以上説明したように、本実施形態では、エ
ンジン１０が減速状態となって吸入空気量変化の応答遅
れが大きくなると判断した場合には、ＲＳ処理における
燃焼形態の切替態様を変更し、同燃焼形態が「均質リー
ン燃焼」になるのを禁止するともに、既に燃焼形態が
「均質リーン燃焼」に設定されている場合には、同「均
質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」或いは「弱成層
燃焼」に強制的に切り替えるようにしている。

【０１０６】従って、本実施形態によれば、第１の実施
形態において（１）に記載した作用効果に加えて更に、 （２）機関減速時に「均質リーン燃焼」が継続されて点
火プラグ２６の近傍に存在する混合気の空燃比が点火可
能範囲から外れてしまうのを抑制することができ、リー
ン失火の発生を更に確実に抑制することができるように
なる。

【０１０７】また、本実施形態では、機関減速時であっ
ても基本燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭの減少率が小
さく吸入空気量変化の応答遅れが小さいときには、空燃
比のリーンずれは小さいものとして、燃焼形態が「均質
リーン燃焼」への切り替えを許容するとともに、同「均
質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」或いは「弱成層
燃焼」への燃焼形態の強制的な切り替えを禁止するよう
にしている。

【０１０８】従って、本実施形態によれば、 （３）機関減速時であっても、燃焼形態を「成層燃焼」
と「均質リッチ燃焼」との間で切り替える際に「均質リ
ーン燃焼」を経てから切り替えられる機会が増えるよう
になり、また、「均質リーン燃焼」を燃焼形態の急激な
変化を抑制するうえで十分な時間継続させることのでき
る機会も増えるようになるため、燃焼形態の急激な変化
を更に抑制して、ショックの発生を好適に抑えることが
できるようになる。

【０１０９】以上説明した各実施形態は以下のように構
成の一部を変更して実施することもできる。 ・第２の実施形態では変化率△ＱＡＬＬＳＭが所定値β
未満であるときにのみ、燃焼形態が「均質リーン燃焼」
に切り替えられるのを禁止し、また、燃焼形態を「均質
リーン燃焼」から「弱成層燃焼」又は「成層燃焼」に強
制的に切り替えるようにしたが、機関減速時であると判
断されるときには常に、燃焼形態が「均質リーン燃焼」
に切り替えられるのを禁止し、或いは燃焼形態を「弱成
層燃焼」又は「成層燃焼」に強制的に切り替えるように
してもよい。

【０１１０】・上記各実施形態では基本燃料噴射量なま
し値ＱＡＬＬＳＭに基づいてエンジン１０が減速状態に
あることを判断するようにしたが、例えば、基本燃料噴
射量ＱＡＬＬＩＮＪＢ或いは機関回転速度ＮＥや吸気圧
ＰＭの変化に基づいてこうした判断を行うこともでき
る。

【０１１１】・上記各実施形態においてＲＳ処理領域フ
ラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＦＦ」に設定されてＲＳ処理
を中断する場合には、燃焼形態が「均質リーン燃焼」に
切り替わるのを常に禁止するようにしたが、例えば上記
基本燃料噴射量なまし値ＱＡＬＬＳＭの変化率△ＱＡＬ
ＬＳＭが所定値より大きく、吸入空気量変化の応答遅れ
が小さいと判断するときには「均質リーン燃焼」に切り
替わるのを許容するようにしてもよい。

【０１１２】・上記各実施形態では触媒浄化要求フラグ
ＸＮＯＸＳＴが「ＯＮ」であることをＲＳ処理の実行条
件の一つとして設定している場合について説明したが、
この実行条件に加えて、或いはこの実行条件に代えて別
の条件に基づいてＲＳ処理を実行するようにしてもよ
い。

【０１１３】・上記各実施形態では燃焼形態の一つとし
て「弱成層燃焼」が選択されるエンジン１０に本発明の
燃焼制御装置を適用するようにしたが、例えば、この
「弱成層燃焼」が選択されないエンジンにも同様にして
適用することができる。

【０１１４】

【発明の効果】請求項１乃至４に記載した発明によれ
ば、機関減速時以外にリッチスパイク処理が実行される
場合には機関燃焼形態の急激な変化が抑制される一方、
機関減速時には均質リーン燃焼への切り替えが禁止さ
れ、燃焼形態は成層燃焼及び均質リッチ燃焼間で直接切
り替えられるようになるため、吸入空気量変化の応答遅
れが存在していても、点火プラグ近傍に存在する混合気
の空燃比は点火可能な範囲に保持されるようになる。そ
の結果、リッチスパイク処理の実行に際して機関燃焼形
態の急激な変化に起因するショックの発生を極力抑えつ
つ、機関減速時におけるリーン失火の発生を抑制するこ
とができるようになる。

【０１１５】特に、請求項２に記載した発明によれば、
燃焼形態が均質リーン燃焼を経て成層燃焼と均質リッチ
燃焼との間で切り替えられる機会が増えるようになり、
機関燃焼形態の急激な変化が更に抑制されるようになる
ため、ショックの発生を好適に抑えることができるよう
になる。

【０１１６】また、請求項３又は４に記載した発明で
は、仮に燃焼形態が既に均質リーン燃焼に切り替えられ
た後であっても、機関減速状態になれば燃焼形態が均質
リッチ燃焼或いは成層燃焼に切り替えられるため、機関
減速時に均質リーン燃焼が継続されて点火プラグ近傍に
存在する混合気の空燃比が点火可能な範囲から外れてし
まうことが抑制されるようになり、リーン失火の発生を
更に確実に抑制することができるようになる。

【０１１７】特に、請求項４に記載した発明によれば、
燃焼形態を均質リーン燃焼を経て成層燃焼と均質リッチ
燃焼との間で切り替える際に、同均質リーン燃焼を機関
燃焼形態の急激な変化を抑制するうえで十分な時間継続
させることのできる機会が増えるようになり、機関燃焼
形態の急激な変化が更に抑制されるようになるため、シ
ョックの発生を好適に抑えることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの燃焼制御装置を示す概略構成図。

【図２】基本燃料噴射量とアクセル開度及び機関回転速
度との関係を示す関数マップ。

【図３】燃焼形態と基本燃料噴射量及び機関回転速度と
の関係を示す関数マップ。

【図４】触媒浄化要求フラグの操作手順を示すフローチ
ャート。

【図５】ＲＳ処理領域フラグの操作手順を示すフローチ
ャート。

【図６】第１の実施形態における燃焼形態の制御手順を
示すフローチャート。

【図７】同じく燃焼形態の制御手順を示すフローチャー
ト。

【図８】定常時における燃焼形態の切替態様の一例を示
すタイミングチャート。

【図９】機関減速時における燃焼形態の切替態様の一例
を示すタイミングチャート。

【図１０】第２の実施形態における燃焼形態の制御手順
を示すフローチャート。

【図１１】同じく燃焼形態の制御手順を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリ
ンダヘッド、１３…ピストン、１４…クランクシャフ
ト、１５…シリンダ、１６…コネクティングロッド、１
７…燃焼室、１８…吸気ポート、１９…排気ポート、２
０…吸気管、２１…排気管、２２…サージタンク、２４
…ＮＯx 触媒、２６…点火プラグ、３０，３１…カムシ
ャフト、３４…スロットルバルブ、４６…アクセルペダ
ル、５０…インジェクタ、５３…点火コイル、５４…ス
ロットルモータ、６０…ＥＣＵ、６１…メモリ、６４…
アクセルセンサ、６５…クランクセンサ、６６…カムセ
ンサ、６７…吸気圧センサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成層燃焼及び均質リーン燃焼の各燃焼形
   態に対応した燃料噴射量及び吸入空気量がアクセル開度
   に基づいて設定される希薄燃焼内燃機関に適用され、リ
   ッチスパイク処理の実行に際して前記燃焼形態を前記成
   層燃焼及び均質リッチ燃焼間で切り替える際に前記均質
   リーン燃焼を一旦経てから切り替えるようにした希薄燃
   焼内燃機関の燃焼制御装置において、 前記リッチスパイク処理の実行中における前記アクセル
   開度の減少に伴う機関減速時に前記燃焼形態の切り替え
   を行う際には前記均質リーン燃焼への切り替えを禁止し
   て前記成層燃焼及び前記均質リッチ燃焼間で前記燃焼形
   態を直接切り替える燃焼形態制御手段を備えることを特
   徴とする希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した希薄燃焼内燃機関の
   燃焼制御装置において、 前記燃焼形態制御手段は前記機関減速時の減速割合が所
   定値以下であるときには前記均質リーン燃焼への切り替
   えを許容するものであることを特徴とする希薄燃焼内燃
   機関の燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載した希薄燃焼内燃
   機関の燃焼制御装置において、 前記燃焼形態制御手段は前記燃焼形態が前記均質リーン
   燃焼であるときに前記内燃機関が減速状態となるときに
   は前記燃焼形態を強制的に前記均質リッチ燃焼或いは前
   記成層燃焼に切り替えるものであることを特徴とする希
   薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載した希薄燃焼内燃機関の
   燃焼制御装置において、 前記燃焼形態制御手段は前記機関減速時の減速割合が所
   定値以下であるときには前記燃焼形態の強制的な切り替
   えを禁止するものであることを特徴とする希薄燃焼内燃
   機関の燃焼制御装置。