JP2000204934A - 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を中断して燃焼方式を機関
運転状態に適合する燃焼方式に戻す際におけるショック
の発生を確実に抑制する。 【解決手段】エンジン１０の電子制御装置（ＥＣＵ）６
０は機関運転状態が所定の運転領域内にあるときに燃焼
方式を成層燃焼、弱成層燃焼、均質リーン燃焼といった
希薄燃焼から均質リッチ燃焼に段階的に切り替えるとと
もに、同均質リッチ燃焼から機関運転状態に適合する燃
焼方式に段階的に切り替える処理（リッチスパイク処
理）を実行する。ＥＣＵ６０は機関運転状態が所定の運
転領域から外れると、リッチスパイク処理を中断して燃
焼方式を機関運転状態に適合する燃焼方式に段階的に切
り替える。ＥＣＵ６０はこの切替途中、燃焼方式を同一
の方式に保持する燃焼方式保持期間をリッチスパイク処
理中における燃焼方式保持期間よりも長く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は燃焼方式を希薄燃
焼からリッチ燃焼へと一時的に切り替えるリッチスパイ
ク処理を実行する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を行う内燃機関が提案されてお
り、例えば、特開平７−３３２０７１号公報に記載され
るように、筒内燃料噴射式の内燃機関においては、この
希薄燃焼を含む複数の燃焼方式を機関運転状態に基づい
て切り替えるようにしている。

【０００３】従来、このように燃焼方式を切り替える場
合には、現在の燃焼方式から機関運転状態に基づく燃焼
方式へと直接切り替えるのではなく、その切り替えを段
階的に行うようにし、燃焼方式を切り替えてから次の切
替時期に至るまでの燃焼方式が変化しない期間（以下、
「燃焼方式保持期間」という）を所定時間以上確保する
ことによって燃焼状態の急激な変化に起因したショック
の発生を確実に抑制するようにしている。

【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）が通常
用いられており、このＮＯx 触媒の浄化能力を保持する
ため、機関運転状態が所定の運転領域内にあるときに、
燃焼方式を希薄燃焼から空燃比を理論空燃比よりもリッ
チに設定したリッチ燃焼へ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】そして、このリッチスパイク処理の実行時
においても、燃焼方式は段階的に切り替えられ、例えば
成層燃焼から均質リッチ燃焼へと燃焼方式を切り替える
際には、一旦、均質リーン燃焼を経てから切り替えられ
る（上記公報参照）。

【０００６】ここで、こうしたリッチスパイク処理によ
って燃焼方式を段階的に切り替える場合、その切替後の
燃焼方式は機関運転状態に適合する燃焼方式とは異なっ
ているために、一時的にせよ燃費や排気性状の悪化が避
けられない。このため、こうした燃費や排気性状の悪化
を極力抑えるために、リッチスパイク処理中における燃
焼方式保持期間は燃焼状態の急激な変化を抑制すること
のできる必要最小限の時間に設定されている。

【０００７】また、上記のようにリッチスパイク処理を
実行しているときに、内燃機関の加減速等に伴って機関
運転状態が所定の運転領域内から外れた場合には、リッ
チスパイク処理は中断され、燃焼方式はリッチスパイク
処理に基づく燃焼方式から機関運転状態に適合する燃焼
方式へと戻される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に燃焼方式が切り替えられる際には、燃料噴射量や燃料
噴射時期といった燃料噴射形態の他、吸入空気量も併せ
て変更されるが、通常、この吸入空気量は燃料噴射形態
の変化よりも遅れて変化する傾向がある。インジェクタ
の通電時間や通電時期を変更することにより燃料噴射形
態は速やかに変化するのに対し、スロットルバルブの開
度を変更しても、所定の応答遅れ時間が経過した後でな
ければ、燃焼室内に供給される吸入空気の量がその開度
に対応した量、即ち燃焼方式に適合する量にまで変化し
ないからである。また、こうした応答遅れ時間は吸入空
気の変化割合が大きくなる内燃機関の加減速時、換言す
れば機関負荷が大きく変化する時に特に大きくなる。

【０００９】従って、こうした加減速時にリッチスパイ
ク処理を中断し、燃焼方式を機関運転状態に適合する燃
焼方式へと直接戻すようにすると、燃焼方式を切り替え
ることによる影響に加え、更にこの応答遅れによる影響
が重なるようになり、燃焼状態が円滑につながり難くな
ってその悪化を招くおそれがあった。

【００１０】また、燃焼方式を直接戻すのではなく、リ
ッチスパイク処理の実行中と同様に段階的に切り替えて
燃焼方式保持期間を確保するようにすれば、燃焼状態に
及ぼす応答遅れの影響を小さくすることはできる。

【００１１】しかしながら、リッチスパイク処理の実行
中における燃焼方式保持期間は前述したように必要最小
限の時間に設定されているため、燃焼状態に及ぼす応答
遅れの影響を抑制するにも自ずと限界がある。このた
め、リッチスパイク処理を中断する際における燃焼状態
の悪化は避けきれず、同燃焼状態が円滑に変化しないこ
とによるショックの発生、ひいてはドライバビリティの
悪化を招くおそれがあった。

【００１２】この発明はこうした従来の実情に鑑みてな
されたものであり、その目的は、リッチスパイク処理を
中断して燃焼方式を機関運転状態に適合する燃焼方式に
戻す際におけるショックの発生を確実に抑制することの
でき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。

【００１３】

【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に記載の発明は、燃料噴射形態を変更する
ことにより燃焼方式を切替可能な希薄燃焼内燃機関であ
って、希薄燃焼を含む複数の燃焼方式を機関運転状態に
適合する燃焼方式に段階的に切り替える通常切替処理
と、機関運転状態が所定の運転領域内にあるときに燃焼
方式を希薄燃焼からリッチ燃焼へと段階的に切り替えた
後、該リッチ燃焼から機関運転状態に適合する燃焼方式
に段階的に切り替えるリッチスパイク処理とを実行する
とともに、希薄燃焼内燃機関のスロットル開度を切り替
えられる燃焼方式に適合する開度に変更する燃焼制御手
段を備えた希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置において、
燃焼制御手段は、燃焼方式を段階的に切り替える際、該
切替時から次の切替時までの燃焼方式保持期間を、リッ
チスパイク処理の実行時には第１の所定期間に設定する
一方、機関運転状態が所定の運転領域から外れることに
より燃焼方式をリッチスパイク処理に基づく燃焼方式か
ら機関運転状態に適合する燃焼方式へと段階的に切り替
えるリッチスパイク処理の中断時には第１の所定期間よ
りも長い第２の所定期間に設定するものであるとしてい
る。

【００１４】こうした構成によれば、リッチスパイク処
理の中断時には同処理の実行中よりも上記燃焼方式保持
期間が長く設定されるため、内燃機関の加減速等に伴っ
て吸入空気量変化の応答遅れが増大していたとしても、
この燃焼方式保持期間中にこの応答遅れの影響を減少さ
せて燃焼状態の安定化を図ることができ、同燃焼状態を
円滑に切り替えることができるようになる。

【００１５】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載した構成において、燃焼制御手段は、リッチス
パイク処理の中断時において燃焼方式を均質燃焼と成層
燃焼とに跨って段階的に切り替えるときには、該切り替
えられる燃焼方式の一つとして、燃料噴射形態を希薄燃
焼内燃機関の吸気行程及び圧縮行程の両行程において燃
料噴射が実行される噴射形態とする燃焼方式を少なくと
も選択するものであるとしている。

【００１６】一般に、噴射燃料を機関燃焼室内において
略均一に分散させて燃焼させる均質燃焼と、同噴射燃料
を機関燃焼室内において点火プラグ周りに偏在させて燃
焼させる成層燃焼との間に跨って燃焼方式が切り替えら
れるときには、その切り替えに伴う吸入空気量の変化割
合が大きくなって上記のような応答遅れも更に顕著にな
る傾向がある。従って、燃焼方式が特にこれら均質燃焼
と成層燃焼との間で切り替えられるときに、その燃焼状
態を極力円滑につなげることがリッチスパイク処理の中
断時における燃焼状態の悪化を抑制するうえでは重要に
なる。

【００１７】この点、上記請求項２に記載した構成で
は、均質燃焼と成層燃焼とに跨る燃焼方式の切り替えが
行われる場合に、その切替途中の燃焼方式の一つとし
て、燃料噴射形態を内燃機関の吸気行程及び圧縮行程の
両行程において燃料噴射が実行される形態とする燃焼方
式が選択される。吸気行程に噴射される燃料は機関燃焼
室内において略均等に分散する一方、圧縮行程に噴射さ
れる燃料は点火プラグ周りに偏在するようになるため、
上記選択される燃焼方式は噴射燃料の分散状態について
みれば均質燃焼と成層燃焼との間の中間的な性質を有す
る燃焼方式となる。切替途中の燃焼方式として、こうし
た中間的な性質を有する燃焼方式が選択されることによ
り、均質燃焼と成層燃焼とに跨って燃焼方式が切り替え
られるときでも、その燃焼状態をより円滑につなげるこ
とができるようになる。

【００１８】また、請求項３に記載した発明のように、
上記請求項１又は２に記載した構成において更に、燃焼
制御手段は通常切替処理時における燃焼方式保持期間を
第２の所定期間として設定するものである、といった構
成を採用すれば、この第２の所定期間を個別に設定する
必要が無くなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】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一
実施形態について図１〜９を参照して説明する。

【００２０】図１はエンジン１０及び同エンジン１０の
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（図
１ではその一つのみを示す）１５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にはシリンダヘッド１
２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が接続されている。

【００２１】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ＴＡ）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３４によって燃焼室１７に導入される吸入空気の量が
調節される。

【００２２】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。

【００２３】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。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、排出ガスの空
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、同空燃比が理論空燃比又はリッチに
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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】サージタンク２２には吸気管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
を出力する吸気圧センサ６７が設けられている。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。ＥＣＵ６０は各検出値に
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ＴＡ等を制御する。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。

【００２７】本実施形態におけるエンジン１０では、そ
の燃焼方式が異なる以下の５つのモードの間で切り替え
られる。 ［成層燃焼］ 燃焼方式として「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、噴射燃料は点火プラグ２６近傍に偏在するように
なり、点火時において同点火プラグ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。

【００２８】［弱成層燃焼］ 燃焼方式として「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。

【００２９】［均質リーン燃焼］ 燃焼方式として「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、噴射燃料は燃
焼室１７内において均等に分散され、点火時における同
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。

【００３０】［均質ストイキ燃焼］ 燃焼方式として
「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。

【００３１】［均質リッチ燃焼］ 燃焼方式として「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。

【００３２】上記各燃焼方式のうち、「成層燃焼」、
「弱成層燃焼」、及び「均質リーン燃焼」はいずれも空
燃比を理論空燃比よりもリーンとする希薄燃焼に属して
いる。また、上記「弱成層燃焼」では、燃料が吸気行程
及び圧縮行程の双方において噴射されることから、燃焼
室１７内での噴射燃料の分散状態は、全ての燃料が圧縮
行程に噴射される「成層燃焼」における状態と、全ての
燃料が吸気行程において噴射される「均質燃焼」（「均
質リーン燃焼」、「均質ストイキ燃焼」、「均質リッチ
燃焼」）における状態との中間的な性質を有した状態に
なる。

【００３３】ＥＣＵ６０は、上記各燃焼方式を機関運転
状態やＮＯx 触媒２４のＮＯx 吸蔵能力等に基づいて決
定する。以下、このＥＣＵ６０による燃焼方式の決定手
順について説明する。

【００３４】まず、ＥＣＵ６０はアクセル開度ＡＣＣＰ
及び機関回転速度ＮＥに基づいて燃料噴射量Ｑｆを算出
する。ＥＣＵ６０のメモリ６１には、図２に示すような
燃料噴射量Ｑｆとアクセル開度ＡＣＣＰ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。ＥＣＵ６０は燃料噴射量Ｑｆを算出する際にこの関
数データを参照する。

【００３５】次に、ＥＣＵ６０は、算出された燃料噴射
量Ｑｆと機関回転速度ＮＥとに基づいて燃焼方式指示値
ｔＭＯＤＥを決定する。この燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥ
は、前述した各燃焼方式のうち現在の機関運転状態に最
も適合する燃焼方式を指示するためのものである。

【００３６】例えば、この燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥが
「０」である場合には、機関運転状態に最も適合する燃
焼方式として上記「成層燃焼」が選択される。また、燃
焼方式指示値ｔＭＯＤＥが「１」である場合には燃焼方
式として「弱成層燃焼」が選択され、「２」である場合
には「均質リーン燃焼」が、「４」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。

【００３７】ＥＣＵ６０のメモリ６１には、この燃焼方
式指示値ｔＭＯＤＥの値と機関回転速度ＮＥ及び燃料噴
射量Ｑｆ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。

【００３８】例えば、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量
Ｑｆ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に示す状態にまで順次変化する場合、燃焼方式指示
値ｔＭＯＤＥは「０」から「１」、「２」、「４」と順
に変化し、燃焼方式は「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。

【００３９】また、所定の実行条件が満たされると、燃
焼方式を上記燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥに対応する燃焼
方式とは異なる「均質リッチ燃焼」へと段階的に切り替
えた後、再び燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥに対応する燃焼
方式に戻す処理、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。

【００４０】例えば、燃焼方式が「成層燃焼」に設定さ
れているとき（燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥ＝「０」）
に、このＲＳ処理が開始されると、同燃焼方式は「成層
燃焼」から「弱成層燃焼」に切り替えられる。次に、燃
焼方式はその切替時から所定期間（以下、「燃焼方式保
持期間」という）が経過するまで「弱成層燃焼」のまま
保持された後、「均質リーン燃焼」に切り替えられる。
更に、燃焼方式はその切替時から上記燃焼方式保持期間
が経過するまで「均質リーン燃焼」のまま保持された
後、更に「均質リッチ燃焼」に切り替えられる。

【００４１】このように燃焼方式が「均質リッチ燃焼」
に切り替えられることにより、空燃比が理論空燃比より
もリッチになって排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）、
ＣＯ（一酸化炭素）が増大する。その結果、ＮＯx 触媒
２４に吸蔵されているＮＯxがこれらＨＣ，ＣＯによっ
て還元され、同ＮＯx 触媒２４のＮＯx 吸蔵量が減少す
る。

【００４２】そして、このＮＯx 吸蔵量が所定量以下に
まで減少すると、燃焼方式は「均質リッチ燃焼」から
「均質リーン燃焼」に切り替えられ、燃焼方式保持期間
が経過するまで保持された後、同「均質リーン燃焼」か
ら「弱成層燃焼」に切り替えられる。そして、燃焼方式
保持期間が経過するまで「弱成層燃焼」に保持された
後、燃焼方式は「弱成層燃焼」から更に「成層燃焼」に
切り替えられる。このように燃焼方式が燃焼方式指示値
ｔＭＯＤＥに対応する燃焼方式、換言すれば機関運転状
態に適合する燃焼方式にまで切り替えられた時点でＲＳ
処理が終了する。

【００４３】また、こうしたＲＳ処理は、ＲＳ処理領域
フラグＸＲＳＡＲＥＡ及びＲＳ処理要求フラグＸＲＩＣ
ＨＳ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。

【００４４】このＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡ
は、機関運転状態が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り、燃料噴射量Ｑｆ及び機関
回転速度ＮＥが図３において破線で囲まれる斜線領域内
にあるときに「ＯＮ」に設定され、同領域から外れたと
きに「ＯＦＦ」に設定される。

【００４５】また、ＲＳ処理要求フラグＸＲＩＣＨＳ
は、ＲＳ処理の実行が必要であるか否かを判断するため
のフラグである。このＲＳ処理要求フラグＸＲＩＣＨＳ
は上記ＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＮ」に
設定され、且つ、ＮＯx 触媒２４の総ＮＯx 吸蔵量ΣＮ
ＯＸが限界量を超えているときに「ＯＮ」に設定され、
ＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＦＦ」に設定
されたとき、或いは上記総ＮＯx 吸蔵量ΣＮＯＸが所定
量以下にまで低下したときに「ＯＦＦ」に設定される。

【００４６】次に、本実施形態における燃焼方式の制御
手順について図４〜６に示すフローチャート及び図７〜
９に示すタイミングチャートを参照して説明する。図４
及び図５の「燃焼方式制御ルーチン」は、機関運転状態
及びＮＯx 触媒２４のＮＯx 吸蔵状態等に基づいて燃焼
方式を切り替える際の制御手順を示しており、また、図
６の「カウンタ値設定ルーチン」は、上記「燃焼方式制
御ルーチン」において用いられる各カウンタ値を設定す
る際の設定手順をそれぞれ示している。ＥＣＵ６０はこ
れら各ルーチンを所定のクランク角毎の割込処理として
実行する。

【００４７】「燃焼方式制御ルーチン」では、最終燃料
噴射量及び燃料噴射時期、点火プラグ２６における点火
時期をそれぞれ決定するための噴射・点火系指示値ＭＯ
ＤＥＩと、スロットル開度ＴＡ等を決定するための吸気
系指示値ＭＯＤＥがそれぞれ設定される。

【００４８】以下、「燃焼方式制御ルーチン」の処理内
容の説明に先立ち、この噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩ
及び吸気系指示値ＭＯＤＥに基づく最終燃料噴射量、燃
料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度ＴＡの決定
手順について説明する。

【００４９】これら噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩ及び
吸気系指示値ＭＯＤＥは「成層燃焼」、「弱成層燃
焼」、「均質リーン燃焼」、「均質リッチ燃焼」、「均
質ストイキ燃焼」に対応するようにして「０」，
「１」，「２」，「３」，「４」のいずれかの値に設定
される。

【００５０】噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩ、吸気系指
示値ＭＯＤＥが「０〜３」のうちのいずれかに設定され
ている場合には、燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥ
に基づいて、噴射量補正係数、燃料噴射時期、点火時
期、及びスロットル開度ＴＡがそれぞれ算出される。
尚、上記噴射量補正係数は燃料噴射量Ｑｆを補正して最
終燃料噴射量を求めるためのものであり、燃焼方式を切
り替えることによる機関出力の変化を抑えることができ
るように設定されている。

【００５１】ＥＣＵ６０のメモリ６１には、燃料噴射量
Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥと、上記噴射量補正係数、燃
料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度ＴＡとのそ
れぞれの関係を定義する関数マップが「成層燃焼」、
「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」、「均質リッチ燃
焼」の各燃焼方式毎に記憶されている。

【００５２】そして、例えば噴射・点火系指示値ＭＯＤ
ＥＩが「０」に設定されている場合には、燃料噴射量Ｑ
ｆ及び機関回転速度ＮＥに基づく噴射量補正係数、燃料
噴射時期、及び点火時期を算出する際に、上記各関数マ
ップのうち「成層燃焼」用の関数マップが参照され、同
噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩが「１」に設定されてい
る場合には「弱成層燃焼」用の関数マップが参照され
る。更に、噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩが「２」，
「３」に設定されている場合には、「均質リーン燃焼」
用の関数マップ、「均質リッチ燃焼」用の関数マップが
それぞれ参照される。

【００５３】また、吸気系指示値ＭＯＤＥに関しても同
様に、これが「０」に設定されている場合には、スロッ
トル開度ＴＡを算出する際に「成層燃焼」用の関数マッ
プが参照され、「１」，「２」，「３」に設定されてい
る場合には、それぞれ順に「弱成層燃焼」用、「均質リ
ーン燃焼」用、「均質リッチ燃焼」用の関数マップが参
照される。

【００５４】これに対して、噴射・点火系指示値ＭＯＤ
ＥＩ、吸気系指示値ＭＯＤＥが「４」に設定されている
場合には、まずアクセル開度ＡＣＣＰ等に基づいてスロ
ットル開度ＴＡが算出される。そして、このスロットル
開度ＴＡに応じて変化する吸気圧ＰＭが検出され、同吸
気圧ＰＭ及び機関回転速度ＮＥ等に基づいて最終燃料噴
射量、燃料噴射時期、及び点火時期がそれぞれ算出され
る。そしてこのようにスロットル開度ＴＡ及び最終燃料
噴射量等が決定されることにより、燃焼方式は「均質ス
トイキ燃焼」に設定される。

【００５５】次に、上記「燃焼方式制御ルーチン」の処
理内容について説明する。図４に示すステップ１１０に
おいて、ＥＣＵ６０は機関回転速度ＮＥに基づいて判定
値ＱＳＪを設定する。この判定値ＱＳＪは機関運転状態
に適合する燃焼方式が希薄燃焼、即ち「成層燃焼」、
「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」のいずれかである
か否か、換言すれば、ＮＯx 触媒２４のＮＯx 吸蔵量を
増大させる燃焼方式が機関運転状態に適合する燃焼方式
として選択されているか否かを判断するためのものであ
る。

【００５６】次に、ステップ１１２では燃料噴射量Ｑｆ
とこの判定値ＱＳＪとが比較され、燃料噴射量Ｑｆが判
定値ＱＳＪより大きいと判断した場合には、ステップ１
１３において吸気系指示値ＭＯＤＥと、噴射・点火系指
示値ＭＯＤＥＩとがいずれも「４」に設定される。従っ
て、燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」となるように、別
の処理ルーチンにおいてスロットル開度ＴＡ及び最終燃
料噴射量等が決定される。

【００５７】一方、ステップ１１２において燃料噴射量
Ｑｆが上記判定値ＱＳＪ以下であって機関運転状態に適
合する燃焼方式が希薄燃焼領域にあると判断した場合、
ステップ１１４において燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速
度ＮＥに基づき燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥを設定する。
そしてステップ１１６においてＲＳ処理要求フラグＸＲ
ＩＣＨＳが「ＯＮ」であるか否かを判断する。

【００５８】ここでＲＳ処理要求フラグＸＲＩＣＨＳが
「ＯＮ」であると判断した場合、ＲＳ処理を開始すべく
ステップ１１８以降の処理を実行する。まず、ステップ
１１８において、ＲＳ処理実行フラグＸＲＳＭを「Ｏ
Ｎ」に設定する。このＲＳ処理実行フラグＸＲＳＭはＲ
Ｓ処理が実行中であるか否かを判断するためのものであ
り、このＲＳ処理実行フラグＸＲＳＭが「ＯＮ」である
場合には、前回の制御周期までにＲＳ処理が既に開始さ
れていることになる。

【００５９】次に、ステップ１２０において、ＲＳ処理
用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤが「０」になっているか否か
を判断する。このＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤは
ＲＳ処理に基づいて燃焼方式を機関運転状態に適合する
方式から「均質リッチ燃焼」に段階的に切り替える際に
おいて、その燃焼方式の切替時から次の切替時までの燃
焼方式保持期間を計時するためのものである。ＲＳ処理
用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤは図６に示す「カウンタ値設
定ルーチン」において設定され、同ルーチンのステップ
２１０の処理により「０」以上であることを条件として
所定クランク角毎に「１」づつデクリメントされる。

【００６０】図４に示すステップ１２０においてＲＳ処
理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤが「０」であると判断した
場合、処理をステップ１２２に移行し、現在の吸気系指
示値ＭＯＤＥの値に対して「１」を加算する。更に、そ
の加算値が「３」以下、即ち「０」，「１」，「２」，
「３」のいずれかであるときには、吸気系指示値ＭＯＤ
Ｅをその加算値と等しく設定し、「３」より大きい場合
には「３」に設定する。そして、噴射・点火系指示値Ｍ
ＯＤＥＩをこの新たに設定された吸気系指示値ＭＯＤＥ
と等しく設定する。

【００６１】更に、ＥＣＵ６０はステップ１２２におい
て、ＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤを所定値ａに設
定する。この所定値ａは上記燃焼方式保持期間の長さに
相当するものであり、機関負荷に対応した燃料噴射量Ｑ
ｆが大きくなるほど大きい値に設定されている。

【００６２】上記各ステップ１２０，１２２の処理が実
行されることにより、吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・
点火系指示値ＭＯＤＥＩはいずれも「３」と等しくなる
まで順に変更され、燃焼方式は機関運転状態に適合する
方式から「均質リッチ燃焼」となるまで段階的に切り替
えられるようになる。

【００６３】例えば、燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥが
「０」に設定されているときにＲＳ処理が開始された場
合、図７のタイミングチャートに示すように、ＲＳ処理
要求フラグＸＲＩＣＨＳが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切
り替わったタイミングｔ１に、ＲＳ処理用カウンタ値Ｃ
ＭＨＯＬＤが所定値ａに設定されるとともに、吸気系指
示値ＭＯＤＥ及び噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩがそれ
ぞれ「０」から「１」に変更される。従って、燃焼方式
は「成層燃焼」から「弱成層燃焼」切り替えられる。

【００６４】更にその後、ＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨ
ＯＬＤが減少して「０」になるタイミングｔ２，ｔ３に
おいて、吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・点火系指示値
ＭＯＤＥＩが「１」から「２」、「３」へと順次変更さ
れることにより、燃焼方式は「弱成層燃焼」から「均質
リーン燃焼」を経て「均質リッチ燃焼」になるまで段階
的に切り替えられる。そして、タイミングｔ４において
ＲＳ処理要求フラグＸＲＩＣＨＳが「ＯＮ」から「ＯＦ
Ｆ」に切り替えられるまで燃焼方式は「均質リッチ燃
焼」のまま保持されるようになる。

【００６５】一方、ステップ１１６においてＲＳ処理要
求フラグＸＲＩＣＨＳが「ＯＦＦ」であると判断した場
合、ＥＣＵ６０は処理を図５に示すステップ１２４に移
行する。このステップ１２４ではＲＳ処理実行フラグＸ
ＲＳＭが「ＯＮ」であるか否か、即ち前回の制御周期に
おいてＲＳ処理が実行中であったか否かを判断する。

【００６６】ここでＲＳ処理実行フラグＸＲＳＭが「Ｏ
Ｎ」であると判断した場合、ＥＣＵ６０は処理をステッ
プ１２６に移行し、ＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡ
が「ＯＮ」であるか否かを更に判断する。ここでＲＳ処
理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＮ」であると判断し
た場合、ＥＣＵ６０は燃焼方式を「均質リッチ燃焼」か
ら機関運転状態に適合する燃焼方式へと段階的に切り替
えるべくステップ１２８以降の処理を実行する。

【００６７】まず、ステップ１２８ではＲＳ処理用カウ
ンタ値ＣＭＨＯＬＤが「０」になっているか否かを判断
する。ここでＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤが
「０」であると判断した場合、処理をステップ１３０に
移行し、現在の吸気系指示値ＭＯＤＥの値から「１」を
減算する。更に、その減算値がステップ１１４において
設定された燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥ以上である場合に
は、同吸気系指示値ＭＯＤＥをその減算値と等しく設定
し、燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥ未満である場合には同燃
焼方式指示値ｔＭＯＤＥと等しく設定する。そして、噴
射・点火系指示値ＭＯＤＥＩをこの新たに設定された吸
気系指示値ＭＯＤＥと等しく設定する。更にＥＣＵ６０
は、ＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤを所定値ａに設
定する。

【００６８】次に、ＥＣＵ６０はステップ１３２におい
て、吸気系指示値ＭＯＤＥと燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥ
とが等しいか否かを判断する。ここで吸気系指示値ＭＯ
ＤＥと燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥとが等しいと判断した
場合、燃焼方式が再び機関運転状態に適合する燃焼方式
に戻されたとして処理をステップ１３４に移行し、ＲＳ
処理実行フラグＸＲＳＭを「ＯＦＦ」に設定する。

【００６９】上記各ステップ１２８〜１３４の処理が実
行されることにより、吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・
点火系指示値ＭＯＤＥＩはいずれも「３」から燃焼方式
指示値ｔＭＯＤＥと等しくなるまで順に変更され、燃焼
方式は「均質リッチ燃焼」から機関運転状態に適合する
方式となるまで段階的に切り替えられるようになる。

【００７０】例えば、燃焼方式を「均質リッチ燃焼」か
ら「成層燃焼」に戻す場合、図７のタイミングチャート
に示すように、ＲＳ処理要求フラグＸＲＩＣＨＳが「Ｏ
Ｎ」から「ＯＦＦ」に切り替わったタイミングｔ４にお
いて、吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・点火系指示値Ｍ
ＯＤＥＩがそれぞれ「３」から「２」に変更されるとと
もに、ＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤが所定値ａに
設定される。従って、燃焼方式は「均質リッチ燃焼」か
ら「均質リーン燃焼」に切り替えられる。

【００７１】更にその後、ＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨ
ＯＬＤが減少して「０」になるタイミングｔ５，ｔ６に
おいて、吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・点火系指示値
ＭＯＤＥＩが「２」から「１」、「０」へと順次変更さ
れることにより、燃焼方式は「均質リーン燃焼」から
「弱成層燃焼」を経て「成層燃焼」になるまで段階的に
切り替えられる。そして、タイミングｔ６において、吸
気系指示値ＭＯＤＥが燃焼方式指示値ｔＭＯＤＥと等し
くなった時点、即ち、燃焼方式が機関運転状態に適合す
る「成層燃焼」に切り替わった時点でＲＳ処理が終了す
る。

【００７２】ステップ１３４においてＲＳ処理実行フラ
グＸＲＳＭを「ＯＦＦ」に設定した後、或いはステップ
１２８においてＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤが
「０」ではないと判断した場合、又はステップ１３２に
おいて吸気系指示値ＭＯＤＥが燃焼方式指示値ｔＭＯＤ
Ｅと等しくないと判断した場合にはいずれも処理を図４
に示すステップ１６０に移行する。

【００７３】また、前述したステップ１２２の処理を実
行した後、或いはステップ１１３の処理を実行した後、
又はステップ１２０においてＲＳ処理用カウンタ値ＣＭ
ＨＯＬＤが「０」ではないと判断した場合にも同様に処
理をステップ１６０に移行する。

【００７４】ステップ１６０においてＥＣＵ６０は、今
回の制御周期における吸気系指示値ＭＯＤＥと前回の制
御周期における吸気系指示値ＭＯＤＥＯとを加算し、そ
の加算値（＝ＭＯＤＥ＋ＭＯＤＥＯ）が「３」と等しい
か否かを判断する。ここで上記加算値が「３」と等しく
なる場合としては、「弱成層燃焼」と「均質リーン燃
焼」との間で燃焼方式が切り替わった場合、即ち同燃焼
方式が「弱成層燃焼」から「均質リーン燃焼」へと切り
替わった場合（ＭＯＤＥＯ＝「１」，ＭＯＤＥ＝
「２」）と、「均質リーン燃焼」から「弱成層燃焼」へ
と切り替わった場合（ＭＯＤＥＯ＝「２」，ＭＯＤＥ＝
「１」）とがある。

【００７５】ステップ１６０において、「弱成層燃焼」
と「均質リーン燃焼」との間で燃焼方式が切り替えられ
たと判断した場合、ＥＣＵ６０は処理をステップ１６２
に移行し、遅延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹを所定値ｓ
に設定する。

【００７６】燃焼方式が変更される場合、燃料噴射量や
点火時期の他、吸入空気量も変更されるが、この吸入空
気量の変化は燃料噴射量や点火時期の変化に対して遅れ
る傾向がある。特に、燃焼方式の切り替えが、「成層燃
焼」や「弱成層燃焼」といった、噴射燃料を点火プラグ
２６近傍に偏在させて燃焼させる燃焼方式と、「均質リ
ーン燃焼」や「均質リッチ燃焼」といった、噴射燃料を
燃焼室１７内に均一に分散させた状態で燃焼させる燃焼
方式との間に跨って行われる場合には、吸入空気量の変
化量が相対的に大きくなるため、こうした傾向が一層顕
著になる。

【００７７】そこで、本実施形態では、噴射・点火系指
示値ＭＯＤＥＩの変更時期を吸気系指示値ＭＯＤＥの変
更時期よりも所定期間遅らせて、同噴射・点火系指示値
ＭＯＤＥＩをその所定期間の間、「１」に設定するよう
にしている（以下、「遅延処理」という）。従って、こ
の噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩに基づいて最終燃料噴
射量、燃料噴射時期、点火時期等が変更されることによ
り、燃焼方式は実質的に「弱成層燃焼」に所定期間の間
保持されるようになる。その結果、この所定期間中に吸
入空気量変化の応答遅れによる影響が減少するようにな
り、同応答遅れに起因した機関燃焼状態の悪化を抑える
ことができるようになる。

【００７８】ステップ１６２において設定される遅延処
理用カウンタ値ＣＭＤＬＹは上記のように噴射・点火系
指示値ＭＯＤＥＩを「１」に設定して燃焼方式を実質的
に「弱成層燃焼」に保持する期間（「遅延処理」中の燃
焼方式保持期間）を計時するためのものである。この遅
延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹはＲＳ処理用カウンタ値
ＣＭＨＯＬＤと同様、図６に示す「カウンタ値設定ルー
チン」において設定され、同ルーチンのステップ２１２
の処理により「０」以上であることを条件として所定ク
ランク角毎に「１」づつデクリメントされる。

【００７９】また、上記所定値ｓは「遅延処理」中にお
ける燃焼方式保持期間の長さに相当するものである。こ
の所定値ｓは前述したＲＳ処理中における燃焼方式保持
期間の長さを設定する所定値ａと同様、機関負荷に対応
した燃料噴射量Ｑｆが大きくなるほど大きい値に設定さ
れる。この所定値ｓは燃料噴射量Ｑｆが同じであれば前
記所定値ａよりも常に大きく設定されている。

【００８０】このステップ１６２において遅延処理用カ
ウンタ値ＣＭＤＬＹを「ｓ」に設定した後、或いはステ
ップ１６０において否定判断した場合、ＥＣＵ６０は処
理をステップ１６４に移行する。そして、このステップ
１６４において、今回の制御周期における吸気系指示値
ＭＯＤＥを前回の制御周期における吸気系指示値ＭＯＤ
ＥＯとして設定し、本ルーチンの処理を一旦終了する。

【００８１】一方、図５に示すステップ１２４におい
て、ＲＳ処理実行フラグＸＲＳＭが「ＯＦＦ」であり、
前回の制御周期でＲＳ処理が実行されていなかったと判
断した場合、ＥＣＵ６０は処理をステップ１４０に移行
する。そして、このステップ１４０以降の処理に基づい
て吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・点火系指示値ＭＯＤ
ＥＩを操作することにより、燃焼方式を機関運転状態に
適合する燃焼方式に切り替える通常の切替処理を実行す
る。

【００８２】まず、ステップ１４０において、ＥＣＵ６
０はＲＳ処理実行フラグＸＲＳＭを「ＯＦＦ」に設定す
るとともに、吸気系指示値ＭＯＤＥを燃焼方式指示値ｔ
ＭＯＤＥと等しく設定する。次に、ステップ１４２にお
いて、遅延処理実行フラグＸＤＬＹが「ＯＮ」であるか
否かを判断する。この遅延処理実行フラグＸＤＬＹは、
前述した「遅延処理」が実行されているか否かを判断す
るためのものであり、同処理の実行中は「ＯＮ」に設定
されるフラグである。

【００８３】ステップ１４２において遅延処理実行フラ
グＸＤＬＹが「ＯＦＦ」であって「遅延処理」が実行さ
れていないと判断した場合、処理をステップ１４４に移
行する。ステップ１４４において、ＥＣＵ６０は以下の
各条件のいずれかが満たされているか否かを判断する。

【００８４】・吸気系指示値ＭＯＤＥが「２」であり、
且つ、噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩが「０」又は
「１」である ・吸気系指示値ＭＯＤＥが「０」であり、且つ、噴射・
点火系指示値ＭＯＤＥＩが「２」又は「３」である これら各条件のいずれかが満たされている場合には、燃
焼方式の切り替えが「均質燃焼」と「弱成層燃焼」或い
は「成層燃焼」との間に跨って行われ、且つ、切替後の
燃焼方式が「弱成層燃焼」とは異なる燃焼方式に設定さ
れていることになる。

【００８５】このステップ１４４において上記各条件の
いずれかが満たされていると判断した場合、「遅延処
理」を開始すべく処理をステップ１４６に移行し、遅延
処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹを「ｓ」に設定するととも
に、噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩを「１」に設定す
る。そして更に、ステップ１４８において、遅延処理実
行フラグＸＤＬＹを「ＯＮ」に設定する。

【００８６】このステップ１４８の処理を実行した後、
或いはステップ１４２において遅延処理実行フラグＸＤ
ＬＹが「ＯＮ」であり「遅延処理」が実行中であると判
断した場合、又はステップ１４４において上記各条件が
いずれも満たされていないと判断した場合には処理をス
テップ１５０に移行する。

【００８７】ステップ１５０において、ＥＣＵ６０は遅
延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹが「０」になっているか
否かを判断する。ここで遅延処理用カウンタ値ＣＭＤＬ
Ｙが「０」であると判断した場合、ＥＣＵ６０は「遅延
処理」を終了させるべく処理をステップ１５２に移行
し、噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩを吸気系指示値ＭＯ
ＤＥと等しく設定した後、ステップ１５４において遅延
処理実行フラグＸＤＬＹを「ＯＦＦ」に設定する。

【００８８】ステップ１５４の処理を実行した後、或い
はステップ１５０において遅延処理実行フラグＸＤＬＹ
が「０」ではないと判断した場合にはいずれもステップ
図４に示す１６４の処理を実行した後、本ルーチンの処
理を一旦終了する。

【００８９】上記各ステップ１４０〜１５４における一
連の処理により、以下の場合に上記「遅延処理」が実行
されるようになる。 ・燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」から「均
質リーン燃焼」に切り替えられる場合 ・燃焼方式が「均質リッチ燃焼」又は「均質リーン燃
焼」から「成層燃焼」に切り替えられる場合 ・燃焼方式が「均質リーン燃焼」から「弱成層燃焼」に
切り替えられた後、前記所定値ｓによって定まる燃焼方
式保持期間が経過する前に同燃焼方式が「成層燃焼」に
切り替えられる場合 また、ステップ１２４においてＲＳ処理実行フラグＸＲ
ＳＭが「ＯＮ」であると判断した後、更にステップ１２
６においてＲＳ処理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＦ
Ｆ」であると判断した場合には、エンジン１０の加減速
等に伴って燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥが図３
に示す斜線領域から外れることにより、ＲＳ処理が中断
されたものとして、ＥＣＵ６０は燃焼方式を機関運転状
態に適合させるべく上記ステップ１４０以降の処理を実
行する。従って、こうしたＲＳ処理の中断時においても
上記通常の切替処理時と同様に、前述した「遅延処理」
が実行されるようになる。

【００９０】例えば、ＲＳ処理によって燃焼方式が「均
質リッチ燃焼」に切り替えられているときに同処理が中
断された場合には、図８のタイミングチャートに示すよ
うに、ＲＳ処理要求フラグＸＲＩＣＨＳ及びＲＳ処理領
域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切
り替わるタイミングｔ４において、吸気系指示値ＭＯＤ
Ｅが「均質リッチ燃焼」に対応した「３」から燃焼方式
指示値ｔＭＯＤＥと等しい「成層燃焼」に対応した
「０」に変更される（図５のステップ１４０）。更にこ
のタイミングｔ４において、噴射・点火系指示値ＭＯＤ
ＥＩが同じく「均質リッチ燃焼」に対応した「３」から
「弱成層燃焼」に対応した「１」に変更されるととも
に、遅延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹが「ｓ」に設定さ
れる（図５のステップ１４６）。そして、このタイミン
グｔ４以降、噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩは「１」に
保持される。

【００９１】ここで、前述したように、前記所定値ａと
所定値ｓとの間には（ａ＜ｓ）なる関係が常に成立して
いることから、上記のように噴射・点火系指示値ＭＯＤ
ＥＩが「１」に保持される燃焼方式保持期間（タイミン
グｔ４〜ｔ５）は、ＲＳ処理中における燃焼方式保持期
間（例えば、図８のタイミングｔ１〜ｔ２やタイミング
ｔ２〜ｔ３の期間）よりも長い時間に設定されることと
なる。従って、吸入空気量変化に応答遅れが生じていた
としても、この応答遅れの影響を上記燃焼方式保持期間
（タイミングｔ４〜ｔ５）中に十分に小さくなるまで減
少させることができる。

【００９２】そして、遅延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹ
が減少して「０」になるタイミングｔ５において、噴射
・点火系指示値ＭＯＤＥＩは吸気系指示値ＭＯＤＥと等
しい「０」に設定され、燃焼方式が機関運転状態に適合
する「成層燃焼」に切り替えられる（図５のステップ１
５２）。

【００９３】また例えば、ＲＳ処理によって燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」から「均質リーン燃焼」に切り替え
られ、更に同「均質リーン燃焼」から「弱成層燃焼」に
切り替えられているときに同ＲＳ処理が中断された場合
には、図９のタイミングチャートに示すように、ＲＳ処
理領域フラグＸＲＳＡＲＥＡが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」
に切り替わるタイミングｔ６に、吸気系指示値ＭＯＤＥ
が「１」から「０」に変更される（図５のステップ１４
０）。

【００９４】また、この切り替えに先立ち、吸気系指示
値ＭＯＤＥが「２」から「１」に変更されるタイミング
ｔ５において遅延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹが「ｓ」
に設定されており（図４のステップ１６２）、この遅延
処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹがタイミングｔ６において
「０」になっていないため、同タイミングｔ６以降、噴
射・点火系指示値ＭＯＤＥＩは「１」のまま保持される
ようになる（図５のステップ１５０：ＮＯ）。従って、
上記の例と同様、この燃焼方式保持期間（タイミングｔ
５〜ｔ７）において、吸入空気量変化の応答遅れによる
影響を減少させることができる。

【００９５】そして、この遅延処理用カウンタ値ＣＭＤ
ＬＹが「０」になるタイミングｔ７において噴射・点火
系指示値ＭＯＤＥＩは吸気系指示値ＭＯＤＥと等しい
「０」に切り替えられ（図５のステップ１５２）、燃焼
方式が「成層燃焼」に切り替えられる。

【００９６】以上説明したように、本実施形態では、Ｒ
Ｓ処理を中断して燃焼方式を機関運転状態に適合する方
式に段階的に切り替える際に、その燃焼方式保持期間を
ＲＳ処理の実行中における燃焼方式保持期間よりも長く
設定するようにしている。

【００９７】（１）従って、エンジン１０の加減速に伴
って吸入空気量変化の応答遅れが増大していたとして
も、この燃焼方式保持期間においてこの応答遅れの影響
を十分に小さくなるまで減少させて燃焼状態の安定化を
図ることができ、同燃焼状態を円滑に切り替えることが
できるようになる。その結果、燃焼状態の急激な変化に
起因するショックの発生を確実に抑制することができる
ようになる。

【００９８】更に、本実施形態では、ＲＳ処理の中断時
において燃焼方式を「均質リッチ燃焼」や「均質リーン
燃焼」といった「均質燃焼」と「成層燃焼」との間に跨
って切り替えるときには、噴射・点火系指示値ＭＯＤＥ
Ｉを所定期間の間、「１」に設定しておくことにより、
燃焼方式を実質的に「弱成層燃焼」に保持するようにし
ている。

【００９９】（２）従って、吸入空気量変化の応答遅れ
が増大することによる燃焼状態の悪化や、燃料噴射形態
の急激な変化を緩和して、その燃焼状態をより円滑につ
なげることができるようになるため、上記のようなショ
ック発生の抑制を更に確実なものとすることができるよ
うになる。

【０１００】また、本実施形態では、ＲＳ処理の中断時
には、燃焼方式保持期間を計時するためのカウンタ値を
ＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤからＲＳ処理以外の
通常の切替処理に用いられる遅延処理用カウンタ値ＣＭ
ＤＬＹへと切り替えるようにしている。

【０１０１】（３）従って、ＲＳ処理の中断時における
燃焼方式保持期間を上記所定値ｓによって決定される期
間として簡便に設定することができ、同期間を個別に設
定する必要が無くなる。その結果、ＥＣＵ６０における
制御手順を簡略化することができ、その演算負荷の低減
を図ることができるようになる。

【０１０２】更に、上記のような吸入空気量変化の応答
遅れは機関負荷が大きくなるほど吸入空気量の増大に伴
って大きくなり、また、機関回転速度ＮＥが高くなるほ
ど吸入空気の流速が増大するため小さくなる傾向があ
る。従って、吸入空気量変化の応答遅れに起因した燃焼
状態の悪化を確実に抑制するうえでは、こうした傾向を
ＲＳ処理中或いは同処理を中断する際の燃焼方式保持期
間を設定する際に反映させる必要がある。

【０１０３】この点、本実施形態では各燃焼方式保持期
間を決定するＲＳ処理用カウンタ値ＣＭＨＯＬＤ及び遅
延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹの初期値（前記所定値
ａ，ｓ）を機関負荷に対応する燃料噴射量Ｑｆが大きく
なるほど大きい値に設定するようにしているため、上記
各燃焼方式保持期間は機関負荷が大きくなるほど長く設
定されるようになる。

【０１０４】更に、これら各カウンタ値ＣＭＨＯＬＤ，
ＣＭＤＬＹをそれぞれ所定のクランク角毎にデクリメン
トするようにしているため、機関回転速度ＮＥが高くな
るほど各カウンタ値ＣＭＨＯＬＤ，ＣＭＤＬＹの減少速
度が大きくなる。従って、実質的に機関回転速度ＮＥが
高くなるほど各燃焼方式保持期間は短く設定されるよう
になる。 （４）その結果、本実施形態によれば、上記のような機
関負荷及び機関回転速度によって変化する吸入空気量変
化の応答遅れの大きさをより正確に把握したうえで、燃
焼方式保持期間を設定することができ、こうした応答遅
れに起因した燃焼状態の悪化を更に確実に抑制すること
ができるようになる。

【０１０５】以上説明した本実施形態は以下のように構
成を変更して実施することもできる。 ・ＲＳ処理によって燃焼方式を段階的に切り替える際、
上記実施形態では吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・点火
系指示値ＭＯＤＥＩを同時に変更するようにしたが、吸
入空気量変化の応答遅れによる影響を極力抑えるために
噴射・点火系指示値ＭＯＤＥＩの変更タイミングを吸気
系指示値ＭＯＤＥの変更タイミングから所定時間遅延さ
せるようにしてもよい。

【０１０６】・上記実施形態では、ＲＳ処理を中断して
燃焼方式を機関運転状態に適合する燃焼方式に戻す際
に、吸気系指示値ＭＯＤＥ及び噴射・点火系指示値ＭＯ
ＤＥＩをそれぞれ別のタイミングで変更するようにした
が、これら各指示値ＭＯＤＥ，ＭＯＤＥＩを同時に変更
することもできる。

【０１０７】・上記実施形態では、通常の切替処理或い
はＲＳ処理を中断して燃焼方式を機関運転状態に適合す
る燃焼方式に切り替える際、その切替途中の燃焼方式と
して「弱成層燃焼」のみを選択するようにしたが、この
「弱成層燃焼」に代えて、或いは加えて「均質リーン燃
焼」を選択することもできる。

【０１０８】・上記実施形態では、ＲＳ処理用カウンタ
値ＣＭＨＯＬＤ及び遅延処理用カウンタ値ＣＭＤＬＹの
初期値である所定値ａ，ｓを機関負荷、即ち燃料噴射量
Ｑｆの大きさに基づいて設定するようにしたが、（ａ＜
ｓ）の条件下でこれらを一定値とすることもできる。ま
た、上記各カウンタ値ＣＭＨＯＬＤ，ＣＭＤＬＹを設定
する「カウンタ値設定ルーチン」が所定時間毎の割込処
理として実行される場合等には、この所定値ａ，ｓを燃
料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥの双方に基づいて設
定するようにしてもよい。

【０１０９】・上記実施形態では、ＮＯx 触媒２４のＮ
Ｏx 吸蔵能力を維持するためにＲＳ処理を実行するよう
にしたが、排気温の低下や吸気管２０内における吸気負
圧の確保等といった、その他の要求に基づいてこのＲＳ
処理を実行することもできる。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１乃至３に記載した発明によれ
ば、リッチスパイク処理を中断して燃焼方式を機関運転
状態に適合する燃焼方式に戻す際に、内燃機関の加減速
等に伴って吸入空気量変化の応答遅れが増大していたと
しても、燃焼方式保持期間においてこの応答遅れの影響
を減少させて燃焼状態の安定化を図ることができ、同燃
焼状態を円滑に切り替えることができるようになる。そ
の結果、燃焼状態の急激な変化に起因するショックの発
生を確実に抑制することができるようになる。

【０１１１】特に、請求項２に記載した発明によれば、
均質燃焼と成層燃焼との間の中間的な性質を有する燃焼
方式が切替途中の燃焼方式として選択されるため、リッ
チスパイク処理を中断する際に燃焼方式が均質燃焼と成
層燃焼とに跨って切り替えられ、吸入空気量変化の応答
遅れが顕著になる場合であっても、燃焼状態を円滑につ
なげることができ、ショックの発生を更に確実に抑制す
ることができるようになる。

【０１１２】更に、請求項３に記載した発明によれば、
リッチスパイク処理の中断時における燃焼方式保持期間
としての第２の所定期間を個別に設定する必要が無くな
り、燃焼方式を切り替える際における制御手順の簡略化
を図ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン及びその燃焼制御装置を示す概略構成
図。

【図２】燃料噴射量とアクセル開度及び機関回転速度と
の関係を示すマップ。

【図３】燃料噴射量及び機関回転速度と燃焼方式指示値
との関係を示すマップ。

【図４】燃焼方式の制御手順を示すフローチャート。

【図５】燃焼方式の制御手順を示すフローチャート。

【図６】各カウンタ値の設定手順を示すフローチャー
ト。

【図７】吸気系指示値及び噴射・点火系指示値等の変化
態様を示すタイミングチャート。

【図８】吸気系指示値及び噴射・点火系指示値等の変化
態様を示すタイミングチャート。

【図９】吸気系指示値及び噴射・点火系指示値等の変化
態様を示すタイミングチャート。

【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、３４…スロットルバ
ルブ、３０…カムシャフト、３１…カムシャフト、４６
…アクセルペダル、５０…インジェクタ、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。

フロントページの続き (72)発明者 高木 登 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 BA14 BA15 BA19 BA33 CB02 CB03 CB05 CB07 DA01 DA02 DA03 DA07 DB06 DB10 EA01 EA06 EA07 EA31 FB10 FB11 FB12 FC02 HA08 3G301 HA01 HA04 HA06 HA16 JA04 JA25 JA26 JB09 LA03 LB04 MA01 MA11 MA13 MA18 MA20 MA23 MA26 NA04 NA06 NA08 NC02 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 NE21 PA07B PA07Z PE01B PE01Z PE03B PE03Z PF03B PF03Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射形態を変更することにより燃焼方
   式を切替可能な希薄燃焼内燃機関であって、希薄燃焼を
   含む複数の燃焼方式を機関運転状態に適合する燃焼方式
   に段階的に切り替える通常切替処理と、前記機関運転状
   態が所定の運転領域内にあるときに前記燃焼方式を希薄
   燃焼からリッチ燃焼へと段階的に切り替えた後、該リッ
   チ燃焼から前記機関運転状態に適合する燃焼方式に段階
   的に切り替えるリッチスパイク処理とを実行するととも
   に、前記希薄燃焼内燃機関のスロットル開度を前記切り
   替えられる燃焼方式に適合する開度に変更する燃焼制御
   手段を備えた希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置におい
   て、 前記燃焼制御手段は、前記燃焼方式を段階的に切り替え
   る際、該切替時から次の切替時までの燃焼方式保持期間
   を、前記リッチスパイク処理の実行時には第１の所定期
   間に設定する一方、前記機関運転状態が前記所定の運転
   領域から外れることにより前記燃焼方式を前記リッチス
   パイク処理に基づく燃焼方式から前記機関運転状態に適
   合する燃焼方式へと段階的に切り替える前記リッチスパ
   イク処理の中断時には前記第１の所定期間よりも長い第
   ２の所定期間に設定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。
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、 前記燃焼制御手段は、前記リッチスパイク処理の中断時
   において前記燃焼方式を均質燃焼と成層燃焼とに跨って
   段階的に切り替えるときには、該切り替えられる燃焼方
   式の一つとして、前記燃料噴射形態を前記希薄燃焼内燃
   機関の吸気行程及び圧縮行程の両行程において燃料噴射
   が実行される噴射形態とする燃焼方式を少なくとも選択
   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、 前記燃焼制御手段は前記通常切替処理時における前記燃
   焼方式保持期間を前記第２の所定期間として設定するも
   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。