JP2005155480A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine capable of minimizing the exhaustion of NOx while securing excellent operability. <P>SOLUTION: The ECU 2 of this control device 1 switches a combustion mode between a uniform combustion mode and a stratified combustion mode, and performs fuel injection two times while both combustion modes are being switched. The ECU 2 terminates two times of fuel injection according to the results of the comparison of a fuel injection amount TCYLLMT for transfer calculated according to a requested torque PMCMD against a fuel injection amount TCYLISTT for intake stroke calculated according to an intake air amount during the two times of fuel injection in switching the combustion mode from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode (step 124). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の燃焼モードを、均一燃焼モードと成層燃焼モードとの間で切り換えるとともに、両燃焼モード間の切換えの際の移行中に、2回燃料噴射を実行する筒内噴射式の内燃機関の制御装置に関する。   The present invention switches the combustion mode of an internal combustion engine between a uniform combustion mode and a stratified combustion mode, and performs in-cylinder injection type in which fuel injection is performed twice during the transition between the two combustion modes. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

従来、この種の制御装置として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。この制御装置では、内燃機関の燃焼モードとして、燃料噴射を吸気行程中に行う均一燃焼モードと、圧縮行程中に行う成層燃焼モードと、燃料噴射を1燃焼サイクル内の吸気行程中および圧縮行程中にそれぞれ行う2回噴射燃焼モードとを有している。これら3つの燃焼モードから、エンジン回転数および目標トルクに応じて、いずれか1つの燃焼モードが選択され、2回噴射燃焼モードは、成層燃焼モードと均一燃焼モードとの間の切換え時に発生するトルク段差を抑制するために、両燃焼モードの移行中に実行される。   Conventionally, as this type of control device, for example, the one described in Patent Document 1 is known. In this control device, as a combustion mode of the internal combustion engine, a uniform combustion mode in which fuel injection is performed during the intake stroke, a stratified combustion mode in which the fuel injection is performed during the compression stroke, and a fuel injection during the intake stroke and the compression stroke within one combustion cycle. Each has a two-injection combustion mode. From these three combustion modes, any one of the combustion modes is selected according to the engine speed and the target torque, and the double injection combustion mode is a torque generated when switching between the stratified combustion mode and the uniform combustion mode. In order to suppress the step, it is executed during the transition between both combustion modes.

また、上記2回噴射燃焼モードでは、次のように燃料噴射制御が実行される。すなわち、まず、吸入空気量およびエンジン回転数に基づき、2回噴射分の総燃料噴射量を算出する。次いで、例えば、圧縮行程中に噴射すべき燃料噴射量を所定の一定値に設定するとともに、その燃料噴射量を総燃料噴射量から差し引いた値を、吸気行程中に噴射すべき燃料噴射量として設定する。そして、以上のように設定された圧縮行程噴射用および吸気行程噴射用の燃料噴射量に基づいて、燃料噴射制御を実行する。   In the two-injection combustion mode, fuel injection control is executed as follows. That is, first, the total fuel injection amount for two injections is calculated based on the intake air amount and the engine speed. Next, for example, the fuel injection amount to be injected during the compression stroke is set to a predetermined constant value, and the value obtained by subtracting the fuel injection amount from the total fuel injection amount is used as the fuel injection amount to be injected during the intake stroke. Set. Then, the fuel injection control is executed based on the fuel injection amounts for the compression stroke injection and the intake stroke injection set as described above.

上記の制御装置では、以下のような問題点がある。すなわち、この制御装置の2回噴射燃焼モードでは、圧縮行程噴射用の燃料噴射量を一定値に設定しているため、内燃機関の運転状態によっては、2回噴射燃焼モードの燃焼に適した混合気を生成できないことがある。具体的には、2回噴射燃焼モード中に内燃機関の運転状態、特にエンジン回転数が変化したときには、気筒内の空気の流動状態が変化し、これに伴い、圧縮行程中の着火可能な最小燃料噴射量が変化する。このように最小燃料噴射量が変化した場合に、この制御装置では、圧縮行程噴射用の燃料噴射量が一定値のままであるので、安定した燃焼に適した混合気を生成することができない。その結果、2回噴射燃焼モード中の燃焼状態が不安定になり、それにより、内燃機関のトルク変動などによる運転性の悪化などを招いてしまう。   The above control device has the following problems. That is, in the two-injection combustion mode of this control device, the fuel injection amount for compression stroke injection is set to a constant value, so that mixing suitable for combustion in the two-injection combustion mode is performed depending on the operating state of the internal combustion engine. Qi may not be generated. Specifically, when the operating state of the internal combustion engine during the two-injection combustion mode, particularly when the engine speed changes, the flow state of the air in the cylinder changes, and accordingly, the minimum ignitable during the compression stroke The fuel injection amount changes. When the minimum fuel injection amount changes in this manner, in this control device, the fuel injection amount for compression stroke injection remains a constant value, and therefore, an air-fuel mixture suitable for stable combustion cannot be generated. As a result, the combustion state during the two-injection combustion mode becomes unstable, which leads to deterioration in drivability due to torque fluctuations of the internal combustion engine.

また、上記の制御装置では、3つの燃焼モードが目標トルクおよびエンジン回転数をパラメータとして選択されるため、これらのパラメータが2回噴射燃焼モードの実行領域内にある限り、2回噴射燃焼モードが継続される。2回噴射燃焼モードでは、吸気行程中に加えて、圧縮行程中にも燃料が噴射されるため、点火プラグの付近に濃く、その周囲にはそれよりも薄い混合気が生成される。このため、燃焼時には、濃い混合気から燃え始めることにより、火炎の伝播速度が速くなり、そのため、均一燃焼モードに比べて燃焼温度が高くなる。その結果、2回噴射燃焼モードが長時間にわたり継続して実行された場合には、NOxの排出量が多くなってしまうという問題がある。   In the above control device, since the three combustion modes are selected using the target torque and the engine speed as parameters, the two-injection combustion mode is set as long as these parameters are within the execution region of the two-injection combustion mode. Will continue. In the two-injection combustion mode, fuel is injected during the compression stroke in addition to the intake stroke, so that a rich air-fuel mixture is generated in the vicinity of the spark plug and thinner around it. For this reason, at the time of combustion, by starting to burn from a rich air-fuel mixture, the propagation speed of the flame is increased, so that the combustion temperature is higher than in the uniform combustion mode. As a result, when the two-injection combustion mode is continuously executed for a long time, there is a problem that the amount of NOx emission increases.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、良好な運転性を確保しながら、NOxの排出を最小限に抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine control device capable of suppressing NOx emission to a minimum while ensuring good operability. With the goal.

特開平11−82135号公報JP-A-11-82135

本発明の請求項1に係る内燃機関の制御装置は、気筒10内への燃料噴射を吸気行程中に行う均一燃焼モードと、燃料噴射を圧縮行程中に行う成層燃焼モードとに燃焼モードを切り換えて運転するとともに、均一燃焼モードと成層燃焼モードとの間の燃焼モードの切換えの際の移行中に、燃料を1燃焼サイクル内の吸気行程中および圧縮行程中にそれぞれ噴射する2回燃料噴射を実行する筒内噴射式の内燃機関3の制御装置1であって、内燃機関3の運転状態を検出する運転状態検出手段(実施形態における(以下、本項において同じ)ECU2、クランク角センサ22、エアフローセンサ24、吸気管内絶対圧センサ26、アクセル開度センサ30)と、検出された内燃機関3の運転状態に応じて、内燃機関3の要求トルクを算出する要求トルク算出手段(ECU2、図2のステップ1)と、算出された要求トルクに応じて、燃焼モードを、均一燃焼モードおよび成層燃焼モードのいずれかに決定する燃焼モード決定手段(ECU2、図2のステップ2)と、算出された要求トルクに応じて、移行中に噴射すべき移行時用燃料噴射量(暫定要求燃料噴射量TCYLLMT)を算出する移行時用燃料噴射量算出手段(ECU2、図3のステップ13)と、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段(エアフローセンサ24)と、検出された吸入空気量に応じて、吸気行程中に噴射すべき吸気行程用燃料噴射量(吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STT)を算出する吸気行程用燃料噴射量算出手段(ECU2、図3のステップ11)と、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換え時における2回燃料噴射中に、移行時用燃料噴射量と吸気行程用燃料噴射量との比較結果に応じて、2回燃料噴射を終了させる2回燃料噴射終了手段(ECU2、図10のステップ124)と、を備えていることを特徴とする。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention switches the combustion mode between a uniform combustion mode in which fuel injection into the cylinder 10 is performed during the intake stroke and a stratified combustion mode in which fuel injection is performed during the compression stroke. And injecting fuel during the intake stroke and the compression stroke in one combustion cycle during the transition during the switching of the combustion mode between the uniform combustion mode and the stratified combustion mode, respectively. A control device 1 for an in-cylinder injection internal combustion engine 3 to be executed, the operation state detection means for detecting the operation state of the internal combustion engine 3 (the same in the embodiment (hereinafter the same in this section)) ECU 2, crank angle sensor 22, The air flow sensor 24, the intake pipe absolute pressure sensor 26, the accelerator opening sensor 30), and a request for calculating the required torque of the internal combustion engine 3 according to the detected operating state of the internal combustion engine 3. In accordance with the torque calculation means (ECU 2, step 1 in FIG. 2) and the calculated required torque, the combustion mode determination means (ECU 2, FIG. 2) determines the combustion mode to be either the uniform combustion mode or the stratified combustion mode. Step 2) and a transition-time fuel injection amount calculating means (ECU2, FIG. 3) for calculating a transition-time fuel injection amount (temporary required fuel injection amount TCYLLMT) to be injected during the transition according to the calculated required torque Step 13), intake air amount detection means (air flow sensor 24) for detecting the intake air amount, and fuel injection amount for intake stroke (intake stroke) to be injected during the intake stroke according to the detected intake air amount Intake stroke fuel injection amount calculation means (ECU 2, step 11 in FIG. 3) for calculating the required fuel injection amount TCYL1STT for injection, and the uniform combustion mode from the stratified combustion mode The fuel injection end means (ECU2, FIG. 10) for ending the fuel injection twice according to the comparison result between the fuel injection amount for transition and the fuel injection amount for intake stroke And step 124).

この構成によれば、内燃機関の運転状態に応じて要求トルクを算出し、この要求トルクに応じて、燃焼モードを均一燃焼モードまたは成層燃焼モードに決定する。均一燃焼モードでは、燃料を吸気行程中に噴射し、成層燃焼モードでは、燃料を圧縮行程中に噴射する。また、両燃焼モードの切換えの際の移行中には、安定した燃焼を確保するとともにトルク段差の発生を抑制するために、燃料を1燃焼サイクル内の吸気行程中および圧縮行程中にそれぞれ噴射する2回燃料噴射を実行する。また、算出された要求トルクに応じて、両燃焼モードの切換えの際の移行中に噴射すべき移行時用燃料噴射量を算出するとともに、検出された吸入空気量に応じて、吸気行程中に噴射すべき吸気行程用燃料噴射量を算出する。そして、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換え時における2回燃料噴射中に、移行時用燃料噴射量と吸気行程用燃料噴射量との比較結果に応じて、2回燃料噴射を終了させる。   According to this configuration, the required torque is calculated according to the operating state of the internal combustion engine, and the combustion mode is determined to be the uniform combustion mode or the stratified combustion mode according to the required torque. In the uniform combustion mode, fuel is injected during the intake stroke, and in the stratified combustion mode, fuel is injected during the compression stroke. Further, during the transition between the two combustion modes, the fuel is injected during the intake stroke and the compression stroke in one combustion cycle in order to ensure stable combustion and suppress the occurrence of a torque step. Perform fuel injection twice. Further, the fuel injection amount for transition to be injected during the transition at the time of switching between the two combustion modes is calculated according to the calculated required torque, and during the intake stroke according to the detected intake air amount. The fuel injection amount for the intake stroke to be injected is calculated. Then, during the two-time fuel injection when switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode, the second-time fuel injection is terminated according to the comparison result between the transition-time fuel injection amount and the intake stroke fuel injection amount.

このように、移行時用燃料噴射量と吸気行程用燃料噴射量との比較結果に応じて2回燃料噴射を終了させるのは、以下の理由による。すなわち、成層燃焼モードでは、吸入空気量が非常に大きく、極リーンな空燃比で燃焼が行われ、一方、均一燃焼モードでは、成層燃焼モードよりも吸入空気量が小さく、よりリッチな空燃比で燃焼が行われる。このため、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの燃焼モードの切換え時には、吸入空気量を減少させる必要があるものの、スロットル弁の応答遅れになどより、吸入空気量が切換え後の燃焼モード、すなわち均一燃焼モードに適した値に収束するのに時間がかかる。このため、吸入空気量に応じて算出される吸気行程用燃料噴射量は、吸入空気量の減少に伴って、徐々に減少する。これにより、均一燃焼モードへの切換えの際の移行中には、吸気行程用燃料噴射量は、吸入空気量の減少に伴って減少し、移行時用燃料噴射量に近づく。このように、吸気行程用燃料噴射量が移行時用燃料噴射量に近づき、空燃比が成層燃焼モード時よりも、よりリッチで、均一燃焼モードの実行を開始してもよい程度になったとき、すなわち、トルク段差が発生せず、均一燃焼モードでの安定した燃焼を確保できるようになったときに、2回燃料噴射を終了させることにより、必要以上に2回燃料噴射を実行することがなくなり、したがって、良好な運転性を確保しながら、NOxの排出を最小限に抑制することができる。   Thus, the reason for terminating the fuel injection twice in accordance with the comparison result between the fuel injection amount for transition and the fuel injection amount for intake stroke is as follows. That is, in the stratified combustion mode, the intake air amount is very large and combustion is performed at an extremely lean air-fuel ratio. On the other hand, in the uniform combustion mode, the intake air amount is smaller than in the stratified combustion mode and the rich air-fuel ratio is increased. Combustion takes place. Therefore, when the combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode, it is necessary to reduce the intake air amount. However, the intake air amount is changed to the combustion mode after switching, that is, uniform because of the response delay of the throttle valve. It takes time to converge to a value suitable for the combustion mode. Therefore, the fuel injection amount for the intake stroke calculated according to the intake air amount gradually decreases as the intake air amount decreases. Thus, during the transition to the switching to the uniform combustion mode, the intake stroke fuel injection amount decreases as the intake air amount decreases and approaches the transition fuel injection amount. As described above, when the fuel injection amount for the intake stroke approaches the fuel injection amount for the transition time, the air-fuel ratio is richer than that in the stratified combustion mode, and the execution of the uniform combustion mode can be started. In other words, when the torque level difference does not occur and stable combustion in the uniform combustion mode can be secured, the fuel injection can be executed twice more than necessary by terminating the fuel injection twice. Accordingly, NOx emission can be suppressed to a minimum while ensuring good drivability.

請求項2に係る発明は、請求項1の内燃機関の制御装置において、2回燃料噴射終了手段(ECU2)は、移行時用燃料噴射量と吸気行程用燃料噴射量との比(TCYLLMT/TCYL1STT)が、所定値(KCMDDSC/KCMD1ST)よりも大きいときに、2回燃料噴射を終了させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the two-time fuel injection end means (ECU2) is a ratio of the fuel injection amount for transition and the fuel injection amount for intake stroke (TCYLLMT / TCYL1STT). ) Is larger than a predetermined value (KCMDDSC / KCMD1ST), the fuel injection is terminated twice.

この構成によれば、移行時用燃料噴射量と吸気行程用燃料噴射量との比によって、両者の接近度合いを得ることができるので、これを用いて所定値と比較することにより、2回燃料噴射の終了タイミングを容易かつ適切に判定することができる。   According to this configuration, the degree of approach between the two can be obtained by the ratio between the fuel injection amount for transition and the fuel injection amount for intake stroke. The end timing of injection can be determined easily and appropriately.

請求項3に係る発明は、請求項1または2の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関の回転数(エンジン回転数NE)を検出する回転数検出手段(ECU2、クランク角センサ22)を有し、移行時用燃料噴射量算出手段は、2回燃料噴射の圧縮行程中の燃料噴射量(圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSC)を、検出された内燃機関の回転数に応じて算出することを特徴とする。   According to a third aspect of the invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the operating state detecting means is a rotational speed detecting means (ECU2, crank angle) for detecting the rotational speed of the internal combustion engine (engine rotational speed NE). The transition-time fuel injection amount calculation means includes a sensor 22), and the fuel injection amount calculation means for the transition time is set to the detected number of revolutions of the internal combustion engine by changing the fuel injection amount during the compression stroke of the second fuel injection (fuel amount TIMDSC for compression stroke injection). It is calculated according to this.

この構成によれば、2回燃料噴射中に、内燃機関の回転数の変化に伴い気筒内の空気の流動状態が変化した場合でも、2回燃料噴射の圧縮行程中の燃料噴射量を、空気の流動状態の変化を反映させながら、適切に設定することができる。これにより、2回燃料噴射中に、より安定した燃焼を確保することができ、その結果、より良好な運転性を確保することができる。   According to this configuration, even when the flow state of the air in the cylinder changes with the change in the rotational speed of the internal combustion engine during the second fuel injection, the fuel injection amount during the compression stroke of the second fuel injection is It is possible to set appropriately while reflecting the change of the flow state. Thereby, more stable combustion can be ensured during the fuel injection twice, and as a result, better drivability can be ensured.

請求項4に係る発明は、請求項1ないし3の内燃機関の制御装置において、2回燃料噴射終了手段は、2回燃料噴射が所定時間TMDSCMDS1、実行された後、移行時用燃料噴射量と吸気行程用燃料噴射量とを比較することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first to third aspects, the two-time fuel injection ending means performs the fuel injection amount for transition after the second time fuel injection is executed for a predetermined time TMDSCMDS1. The fuel injection amount for the intake stroke is compared.

この構成によれば、2回燃料噴射が所定時間、実行されてから、その終了タイミングを決定するための移行時用燃料噴射量と吸気行程用燃料噴射量との比較を行う。つまり、均一燃焼モードへの切換え時には、少なくとも所定時間、2回燃料噴射を実行するので、前述した2回燃料噴射の実行による効果を確保することができる。   According to this configuration, after the fuel injection is performed twice for a predetermined time, the transition-time fuel injection amount and the intake stroke fuel injection amount for determining the end timing are compared. That is, at the time of switching to the uniform combustion mode, fuel injection is executed at least for a predetermined time, so that the effect obtained by executing the fuel injection twice can be ensured.

請求項5に係る発明は、請求項4の内燃機関の制御装置において、内燃機関は、排気ガスを内燃機関の吸気側に再循環させるためのEGR通路(EGR管15)と、このEGR通路を開閉するEGRバルブ(EGR制御弁16)とを有しており、所定時間は、EGRバルブの応答性に応じて設定されることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the internal combustion engine recirculates exhaust gas to the intake side of the internal combustion engine (EGR pipe 15), and the EGR passage. It has an EGR valve (EGR control valve 16) that opens and closes, and the predetermined time is set according to the responsiveness of the EGR valve.

この構成によれば、上記所定時間、すなわち2回燃料噴射を少なくとも実行する時間を、EGRバルブの応答性に応じて設定する。一般に、EGRバルブは、内燃機関の燃焼状態に直接関係する機器のうちで応答性が最も悪く、その燃焼状態に対する影響が大きい。また、EGRバルブによるEGR量は、成層燃焼モードでは大きく、均一燃焼モードでは小さくなるように制御される。このため、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換え時には、EGR量が均一燃焼モードに適した値に収束するのに時間がかかる。したがって、上記所定時間を、EGRバルブの応答性に応じて設定することにより、EGRバルブの応答性を反映させながら、2回燃料噴射の実行による効果を確保することができる。   According to this configuration, the predetermined time, that is, the time for executing at least two fuel injections is set according to the responsiveness of the EGR valve. In general, the EGR valve has the worst response among the devices directly related to the combustion state of the internal combustion engine, and has a large influence on the combustion state. Further, the EGR amount by the EGR valve is controlled so as to be large in the stratified combustion mode and small in the uniform combustion mode. For this reason, when switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode, it takes time for the EGR amount to converge to a value suitable for the uniform combustion mode. Therefore, by setting the predetermined time according to the responsiveness of the EGR valve, it is possible to ensure the effect of executing the fuel injection twice while reflecting the responsiveness of the EGR valve.

本発明の一実施形態による制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control device according to an embodiment of the present invention and an internal combustion engine to which the control device is applied. 燃料噴射制御処理のメインルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main routine of a fuel-injection control process. 要求燃料噴射量TCYLを算出するためのサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine for calculating the request | requirement fuel injection amount TCYL. 吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTを算出するためのサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine for calculating the request | requirement fuel injection quantity TCYL1STT for intake stroke injection. 圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL2NDTを算出するためのサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine for calculating the request | requirement fuel injection quantity TCYL2NDT for compression stroke injection. 暫定要求燃料噴射量TCYLLMTを算出するためのサブルーチンの一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of subroutine for calculating provisional request | requirement fuel injection amount TCYLLMT. 図6のサブルーチンに続くフローチャートである。It is a flowchart following the subroutine of FIG. 仮想目標空燃比KCMDIMGを算出するためのサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine for calculating virtual target air fuel ratio KCMDIMG. 燃料噴射を実行するためのサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine for performing fuel injection. 燃焼移行モードフラグF_DSCMODを設定するためのサブルーチンの一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of subroutine for setting the combustion transfer mode flag F_DSCMOD. 図10のサブルーチンに続くフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart following the subroutine of FIG. 10. FIG. 2回噴射フラグF_DBLINJを設定するためのサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine for setting the double injection flag F_DBLINJ. 圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSCを算出するためのTIMDSCテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the TIMDSC table for calculating the fuel amount TIMDSC for compression stroke injection. 要求トルクPMCMDを算出するためのマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map for calculating required torque PMCMD. 成層燃焼許可フラグF_DISCOKを設定するためのマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map for setting the stratified combustion permission flag F_DISCOK.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による制御装置1およびこれを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3の概略構成を示している。同図に示すように、制御装置1はECU2を備えており、このECU2は、後述するように、内燃機関3の燃料噴射制御処理などを行う。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a control device 1 according to an embodiment of the present invention and an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which the control device 1 is applied. As shown in the figure, the control device 1 includes an ECU 2. The ECU 2 performs a fuel injection control process for the internal combustion engine 3 and the like, as will be described later.

エンジン3は、図示しない車両に搭載された直列4気筒(1つのみ図示)タイプのガソリンエンジンであり、各気筒10のピストン3aとシリンダヘッド3bとの間に燃焼室3cが形成されている。ピストン3aの上面の中央部には、凹部3dが形成されている。また、シリンダヘッド3bには、燃焼室3cに臨むように燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)4および点火プラグ5が取り付けられており、燃料が燃焼室3c内に直接噴射される。すなわちこのエンジン3は、筒内噴射式のものである。   The engine 3 is an in-line four-cylinder (only one is shown) type gasoline engine mounted on a vehicle (not shown), and a combustion chamber 3c is formed between a piston 3a and a cylinder head 3b of each cylinder 10. A recess 3d is formed at the center of the upper surface of the piston 3a. A fuel injection valve (hereinafter referred to as “injector”) 4 and a spark plug 5 are attached to the cylinder head 3b so as to face the combustion chamber 3c, and fuel is directly injected into the combustion chamber 3c. That is, the engine 3 is of a cylinder injection type.

インジェクタ4は、燃焼室3cの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ4bを介して高圧ポンプ4aに接続されている。燃料は、図示しない燃料タンクから高圧ポンプ4aで昇圧された後、レギュレータ(図示せず)で調圧された状態でインジェクタ4に供給されるとともに、このインジェクタ4を介して、ピストン3aの凹部3dに向かって噴射される。これにより、燃料は、凹部3dを含むピストン3aの上面に衝突して燃料噴流を形成する。特に、後述する成層燃焼のときには、噴射された燃料の大部分が、凹部3dに衝突して燃料噴流を形成する。また、インジェクタ4は、ECU2に電気的に接続されており、後述するように、ECU2からの駆動信号により、その開弁時間である燃料噴射時間および燃料噴射タイミング(開弁タイミングおよび閉弁タイミング)が制御される。なお、このインジェクタ4の燃料噴射時間は、気筒10内に噴射される燃料量、すなわち燃料噴射量に相当するものであり、以下の説明では、インジェクタ4の燃料噴射時間を燃料噴射量という。   The injector 4 is disposed in the center of the top wall of the combustion chamber 3c, and is connected to the high-pressure pump 4a via the fuel pipe 4b. The fuel is boosted by a high-pressure pump 4 a from a fuel tank (not shown), and then supplied to the injector 4 in a state of being regulated by a regulator (not shown), and through this injector 4, a recess 3 d of the piston 3 a. It is jetted toward. As a result, the fuel collides with the upper surface of the piston 3a including the recess 3d to form a fuel jet. In particular, during stratified combustion, which will be described later, most of the injected fuel collides with the recess 3d to form a fuel jet. The injector 4 is electrically connected to the ECU 2 and, as will be described later, a fuel injection time and a fuel injection timing (valve opening timing and valve closing timing) that are valve opening times according to a drive signal from the ECU 2. Is controlled. The fuel injection time of the injector 4 corresponds to the amount of fuel injected into the cylinder 10, that is, the fuel injection amount. In the following description, the fuel injection time of the injector 4 is referred to as the fuel injection amount.

また、燃料パイプ4bのインジェクタ4の付近には、燃料圧センサ20が取り付けられている。この燃料圧センサ20は、インジェクタ4が噴射する燃料の燃料圧PFを検出して、その検出信号をECU2に出力する。また、ECU2には、燃料温センサ21が電気的に接続されており、この燃料温センサ21は、燃料温TFを検出して、その検出信号をECU2に出力する。   A fuel pressure sensor 20 is attached in the vicinity of the injector 4 of the fuel pipe 4b. The fuel pressure sensor 20 detects the fuel pressure PF of the fuel injected by the injector 4 and outputs a detection signal to the ECU 2. In addition, a fuel temperature sensor 21 is electrically connected to the ECU 2, and the fuel temperature sensor 21 detects the fuel temperature TF and outputs a detection signal to the ECU 2.

さらに、上記点火プラグ5もECU2に電気的に接続されており、ECU2により、点火時期に応じたタイミングで高電圧が加えられることによって放電し、それにより、燃焼室3c内の混合気が燃焼する。   Further, the spark plug 5 is also electrically connected to the ECU 2, and the ECU 2 discharges when a high voltage is applied at a timing according to the ignition timing, whereby the air-fuel mixture in the combustion chamber 3c burns. .

また、エンジン3は、DOHC型のものであり、吸気カムシャフト6および排気カムシャフト7を備えている。これらの吸気および排気カムシャフト6、7はそれぞれ、吸気弁8および排気弁9を開閉駆動する吸気カム6aおよび排気カム7aを有している。吸気および排気カムシャフト6、7は、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト3eに連結されており、クランクシャフト3eの回転に従い、これが2回転するごとに1回転する。   The engine 3 is of the DOHC type and includes an intake camshaft 6 and an exhaust camshaft 7. These intake and exhaust camshafts 6 and 7 have an intake cam 6a and an exhaust cam 7a for opening and closing the intake valve 8 and the exhaust valve 9, respectively. The intake and exhaust camshafts 6 and 7 are connected to the crankshaft 3e via a timing belt (not shown). The intake and exhaust camshafts 6 and 7 rotate once every two rotations according to the rotation of the crankshaft 3e.

クランクシャフト3eには、マグネットロータ22aが取り付けられている。このマグネットロータ22aは、MREピックアップ22bとともに、クランク角センサ22(運転状態検出手段、回転数検出手段)を構成している。クランク角センサ22は、クランクシャフト3eの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに1パルスが出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。一方、TDC信号は、各気筒10のピストン3aが吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、4気筒タイプの本例では、クランク角180゜ごとに1パルスが出力される。   A magnet rotor 22a is attached to the crankshaft 3e. The magnet rotor 22a, together with the MRE pickup 22b, constitutes a crank angle sensor 22 (operating state detection means, rotation speed detection means). The crank angle sensor 22 outputs a CRK signal and a TDC signal, both of which are pulse signals, to the ECU 2 as the crankshaft 3e rotates. One pulse of the CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The ECU 2 calculates the engine speed (hereinafter referred to as “engine speed”) NE of the engine 3 based on the CRK signal. On the other hand, the TDC signal is a signal indicating that the piston 3a of each cylinder 10 is at a predetermined crank angle position near the TDC (top dead center) at the start of the intake stroke. In this example of the four-cylinder type, the crank angle 180 One pulse is output every °.

また、エンジン3の本体には、水温センサ23が取り付けられている。水温センサ23は、サーミスタで構成されており、エンジン3の本体内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温TWを検出して、その検出信号をECU2に出力する。   A water temperature sensor 23 is attached to the main body of the engine 3. The water temperature sensor 23 is composed of a thermistor, detects an engine water temperature TW that is the temperature of the cooling water circulating in the main body of the engine 3, and outputs a detection signal to the ECU 2.

また、エンジン3の吸気管12には、上流側から順に、エアフローセンサ24、スロットル弁機構13、スロットル弁開度センサ25および吸気管内絶対圧センサ26などが設けられている。   The intake pipe 12 of the engine 3 is provided with an air flow sensor 24, a throttle valve mechanism 13, a throttle valve opening sensor 25, an intake pipe absolute pressure sensor 26, and the like in order from the upstream side.

エアフローセンサ24(吸入空気量検出手段)は、熱線式エアフローメータで構成されており、後述するスロットル弁13aを通過する吸入空気量(以下「TH通過吸入空気量」という)GTHを表す検出信号をECU2に出力する。   The air flow sensor 24 (intake air amount detection means) is composed of a hot-wire air flow meter, and detects a detection signal representing an intake air amount (hereinafter referred to as “TH passage intake air amount”) GTH passing through a throttle valve 13a described later. It outputs to ECU2.

また、スロットル弁機構13は、スロットル弁13aおよびこれを開閉駆動するアクチュエータ13bなどを有している。スロットル弁13aは、吸気管12の途中に回動自在に設けられており、その回動に伴う開度変化によって、TH通過吸入空気量GTHが変化する。アクチュエータ13bは、モータおよびギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせて構成されており、ECU2からの制御信号でモータが駆動されることにより、スロットル弁13aの開度(以下「スロットル弁開度」という)THが変化する。   The throttle valve mechanism 13 includes a throttle valve 13a and an actuator 13b that opens and closes the throttle valve 13a. The throttle valve 13a is rotatably provided in the middle of the intake pipe 12, and the TH passing intake air amount GTH changes according to the opening degree change accompanying the rotation. The actuator 13b is configured by combining a motor and a gear mechanism (both not shown). When the motor is driven by a control signal from the ECU 2, the opening of the throttle valve 13a (hereinafter referred to as "throttle valve opening"). ") TH changes.

さらに、スロットル弁開度センサ25(運転状態検出手段)は、例えばポテンショメータなどで構成され、スロットル弁開度THを検出し、その検出信号をECU2に出力する。また、吸気管内絶対圧センサ26(運転状態検出手段)は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気管12内の絶対圧である吸気管内絶対圧PBAを検出し、その検出信号をECU2に出力する。吸気管12には、吸気温センサ27が設けられている。この吸気温センサ27は、サーミスタで構成されており、吸気管12内の吸気温TAを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   Further, the throttle valve opening sensor 25 (operating state detection means) is constituted by, for example, a potentiometer, detects the throttle valve opening TH, and outputs a detection signal to the ECU 2. The intake pipe absolute pressure sensor 26 (operating state detection means) is constituted by a semiconductor pressure sensor or the like, detects the intake pipe absolute pressure PBA, which is the absolute pressure in the intake pipe 12, and sends the detection signal to the ECU 2. Output. The intake pipe 12 is provided with an intake air temperature sensor 27. The intake air temperature sensor 27 is composed of a thermistor, detects the intake air temperature TA in the intake pipe 12, and outputs a detection signal to the ECU 2.

また、吸気管12のスロットル弁機構13よりも下流側と、排気管14の触媒装置17よりも上流側との間には、EGR管15が接続されている。このEGR管15は、エンジン3の排気ガスを吸気側に再循環することにより、前記燃焼室3c内の燃焼温度を下げ、これにより、排気ガス中のNOxを低減させるEGR動作を実行するためのものである。このEGR管15には、EGR制御弁16が取り付けられている。EGR制御弁16は、リニア電磁弁であり、ECU2からの駆動信号に応じて、そのバルブリフト量がリニアに変化し、これによってEGR管15を開閉する。ECU2は、エンジン3の運転状態に応じてEGR制御弁16のバルブリフト量を制御することにより、EGR量を制御する。   An EGR pipe 15 is connected between the intake pipe 12 downstream of the throttle valve mechanism 13 and the exhaust pipe 14 upstream of the catalyst device 17. This EGR pipe 15 recirculates the exhaust gas of the engine 3 to the intake side, thereby lowering the combustion temperature in the combustion chamber 3c, thereby executing an EGR operation for reducing NOx in the exhaust gas. Is. An EGR control valve 16 is attached to the EGR pipe 15. The EGR control valve 16 is a linear electromagnetic valve, and its valve lift varies linearly in response to a drive signal from the ECU 2, thereby opening and closing the EGR pipe 15. The ECU 2 controls the EGR amount by controlling the valve lift amount of the EGR control valve 16 according to the operating state of the engine 3.

また、排気管14には、触媒装置17が設けられている。この触媒装置17は、3元触媒とNOx吸着触媒を組み合わせたものである。このNOx吸着触媒は、イリジウム触媒(イリジウムを担持した炭化ケイ素ウイスカ粉末とシリカの焼成体)をハニカム構造の基材の表面に被覆し、その上にペロブスカイト型複酸化物(LaCoO3粉末とシリカの焼成体)をさらに被覆したものである。触媒装置17は、3元触媒の酸化還元作用により、運転時の排気ガス中のCO、HCおよびNOxを浄化するとともに、NOx吸着触媒による吸着作用および還元作用により、後述する成層燃焼モードでの運転時およびリーンバーン運転時の排気ガス中のNOxを浄化する。   The exhaust pipe 14 is provided with a catalyst device 17. The catalyst device 17 is a combination of a three-way catalyst and a NOx adsorption catalyst. This NOx adsorption catalyst is obtained by coating the surface of a honeycomb-structured base material with an iridium catalyst (iridium-supported silicon carbide whisker powder and silica), and further firing a perovskite type double oxide (LaCoO3 powder and silica). Body) is further coated. The catalyst device 17 purifies CO, HC and NOx in the exhaust gas during operation by the oxidation-reduction action of the three-way catalyst, and operates in the stratified combustion mode described later by the adsorption action and reduction action by the NOx adsorption catalyst. NOx in the exhaust gas at the time and during lean burn operation is purified.

さらに、排気管14の触媒装置17よりも上流側および下流側にはそれぞれ、LAFセンサ28およびO2センサ(図示せず)が設けられている。LAFセンサ28は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、このLAFセンサ28の検出信号に基づき、排気ガス中の空燃比を表す検出空燃比KACTを算出する。なお、この検出空燃比KACTは、具体的には当量比として算出される。一方、O2センサは、排気ガス中の酸素濃度を表す検出信号をECU2に出力する。   Further, a LAF sensor 28 and an O 2 sensor (not shown) are provided on the upstream side and the downstream side of the exhaust pipe 14 from the catalyst device 17, respectively. The LAF sensor 28 is composed of zirconia and a platinum electrode, etc., and linearly detects the oxygen concentration in the exhaust gas in a wide range of air-fuel ratios from a rich region richer than the theoretical air-fuel ratio to an extremely lean region. Is output to the ECU 2. The ECU 2 calculates a detected air-fuel ratio KACT representing the air-fuel ratio in the exhaust gas based on the detection signal of the LAF sensor 28. The detected air-fuel ratio KACT is specifically calculated as an equivalence ratio. On the other hand, the O2 sensor outputs a detection signal indicating the oxygen concentration in the exhaust gas to the ECU 2.

さらに、ECU2には、大気圧センサ29、アクセル開度センサ30および車速センサ31が電気的に接続されている。大気圧センサ29は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧PAを検出し、その検出信号をECU2に出力する。また、アクセル開度センサ30は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度APを検出し、その検出信号をECU2に出力する。さらに、車速センサ31は、図示しない車両の速度(以下「車速」という)VPを検出し、検出信号をECU2に出力する。   Furthermore, an atmospheric pressure sensor 29, an accelerator opening sensor 30, and a vehicle speed sensor 31 are electrically connected to the ECU 2. The atmospheric pressure sensor 29 is composed of a semiconductor pressure sensor, detects the atmospheric pressure PA, and outputs a detection signal to the ECU 2. The accelerator opening sensor 30 detects an accelerator opening AP, which is an operation amount of an accelerator pedal (not shown), and outputs a detection signal to the ECU 2. Further, the vehicle speed sensor 31 detects a vehicle speed (hereinafter referred to as “vehicle speed”) VP (not shown) and outputs a detection signal to the ECU 2.

ECU2は、本実施形態において、本発明の運転状態検出手段、要求トルク算出手段、燃焼モード決定手段、移行時用燃料噴射量算出手段、吸気行程用燃料噴射量算出手段、2回燃料噴射終了手段、および回転数検出手段を構成するものであり、CPU2a、RAM2bおよびROM2cなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。ECU2は、前述した各種のセンサ20〜31の検出信号に応じ、ROM2cに記憶された制御プログラムなどに基づいて各種の演算処理を実行する。   In the present embodiment, the ECU 2 includes an operating state detecting means, a required torque calculating means, a combustion mode determining means, a transition time fuel injection amount calculating means, an intake stroke fuel injection amount calculating means, and a double fuel injection ending means according to the present invention. , And a rotational speed detection means, and is composed of a microcomputer including a CPU 2a, a RAM 2b, a ROM 2c, and the like. The ECU 2 executes various arithmetic processes based on the control programs stored in the ROM 2c according to the detection signals of the various sensors 20 to 31 described above.

具体的には、上記各種の検出信号からエンジン3の運転状態を判定し、その判定結果に基づいて、エンジン3の燃焼モードを、極低負荷運転時には成層燃焼モードに、極低負荷運転時以外の運転時には均一燃焼モードにそれぞれ切り換えるとともに、均一燃焼モードおよび成層燃焼モードの一方から他方への切換えの際の移行中の状態(以下「燃焼移行モード」という)では、原則として2回噴射燃焼モード(2回燃料噴射)を実行する。また、燃焼モードに従って、インジェクタ4の最終燃料噴射量TOUTおよび噴射タイミングを制御することにより、燃料噴射制御処理を実行するとともに、点火プラグ5の点火時期などを制御する。   Specifically, the operating state of the engine 3 is determined from the above various detection signals, and based on the determination result, the combustion mode of the engine 3 is changed to the stratified combustion mode at the time of extremely low load operation, and other than at the time of extremely low load operation. During the operation of the engine, the mode is switched to the uniform combustion mode, and in the state during the transition from one of the uniform combustion mode and the stratified combustion mode to the other (hereinafter referred to as “combustion transition mode”), in principle, the two-injection combustion mode (2 times fuel injection) is executed. Further, by controlling the final fuel injection amount TOUT and the injection timing of the injector 4 according to the combustion mode, the fuel injection control process is executed and the ignition timing of the spark plug 5 and the like are controlled.

上記の成層燃焼モードでは、燃料をインジェクタ4から圧縮行程中に燃焼室3c内に噴射し、噴射燃料の大部分を凹部3dに衝突させることにより燃料噴流が形成される。この燃料噴流と、吸気管12からの流入空気の流動とによって混合気が生成されるとともに、ピストン3aが圧縮行程の上死点に近い位置にあることで、混合気を点火プラグ5の付近に偏在させながら、成層燃焼が行われる。また、成層燃焼モードでの混合気の空燃比は、スロットル弁13aをほぼ全開状態に制御することにより、理論空燃比よりも極めて燃料リーンな空燃比(例えば27〜60)に制御される。   In the stratified combustion mode, fuel is injected from the injector 4 into the combustion chamber 3c during the compression stroke, and a fuel jet is formed by causing most of the injected fuel to collide with the recess 3d. An air-fuel mixture is generated by this fuel jet and the flow of the inflow air from the intake pipe 12, and the piston 3a is located near the top dead center of the compression stroke, so that the air-fuel mixture is brought close to the spark plug 5. Stratified combustion is performed while being unevenly distributed. Further, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the stratified combustion mode is controlled to an air-fuel ratio (for example, 27 to 60) that is much leaner than the stoichiometric air-fuel ratio by controlling the throttle valve 13a to be in a fully open state.

均一燃焼モードでは、燃料を吸気行程中に燃焼室3c内に噴射し、燃料噴流と空気の流動とによって生成した混合気を燃焼室3c内に均一に分散させながら、均一燃焼が行われる。また、均一燃焼モードでの空燃比は、成層燃焼モード中のときと比較して、スロットル弁13aを小さな開度に制御することにより吸入空気量を小さくすることで、成層燃焼モードよりもリッチな空燃比(例えば12〜22)に制御される。さらに、均一燃焼モードでのEGR制御弁16の目標バルブリフト量は、成層燃焼モードの場合よりも小さな値に設定される。   In the uniform combustion mode, fuel is injected into the combustion chamber 3c during the intake stroke, and uniform combustion is performed while an air-fuel mixture generated by the fuel jet and air flow is uniformly dispersed in the combustion chamber 3c. In addition, the air-fuel ratio in the uniform combustion mode is richer than that in the stratified combustion mode by reducing the intake air amount by controlling the throttle valve 13a to a small opening as compared with that in the stratified combustion mode. The air-fuel ratio is controlled (for example, 12 to 22). Further, the target valve lift amount of the EGR control valve 16 in the uniform combustion mode is set to a smaller value than in the stratified combustion mode.

さらに、2回噴射燃焼モードでは、1燃焼サイクル内の吸気行程中および圧縮行程中に燃料をそれぞれ噴射し、成層燃焼モードよりもリッチな空燃比(例えば14.7〜27)で、燃焼が行われる。   Further, in the double injection combustion mode, fuel is injected during the intake stroke and the compression stroke in one combustion cycle, and combustion is performed at a richer air-fuel ratio (for example, 14.7 to 27) than in the stratified combustion mode. Is called.

なお、均一燃焼モードは、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードに区分される。ストイキ燃焼モードでは、空燃比が理論空燃比またはこれよりもリッチ側に制御され、リーン燃焼モードでは、空燃比がストイキ燃焼モードの場合よりもリーン側に制御される。   The uniform combustion mode is divided into a stoichiometric combustion mode and a lean combustion mode. In the stoichiometric combustion mode, the air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or richer than this, and in the lean combustion mode, the air-fuel ratio is controlled to be leaner than in the stoichiometric combustion mode.

次に、図2〜図15を参照しながら、ECU2により実行される空燃比フィードバック制御処理を含む燃料噴射制御処理について説明する。図2は、この制御処理のメインルーチンを示しており、本処理は、TDC信号の入力に同期して割り込み実行される。本処理ではまず、ステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図14に示すマップを検索することにより、要求トルクPMCMDを算出する。このマップでは、要求トルクPMCMDは、エンジン回転数NEが高く、アクセル開度APが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数NEが高く、アクセル開度APが大きいほど、エンジン負荷がより大きい状態になるので、それに対応するためである。なお、この要求トルクPMCMDは、混合気燃焼時の図示平均有効圧力である。   Next, a fuel injection control process including an air-fuel ratio feedback control process executed by the ECU 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the main routine of this control process. This process is interrupted in synchronization with the input of the TDC signal. In this process, first, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), the required torque PMCMD is calculated by searching the map shown in FIG. 14 according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. In this map, the required torque PMCMD is set to a larger value as the engine speed NE is higher and the accelerator pedal opening AP is larger. This is because the engine load becomes larger as the engine speed NE is higher and the accelerator pedal opening AP is larger, and this is to cope with it. This required torque PMCMD is the indicated mean effective pressure at the time of air-fuel mixture combustion.

次いで、ステップ2に進み、成層燃焼許可フラグF_DISCOKの設定処理を実行する。この成層燃焼許可フラグF_DISCOKは、エンジン3が、成層燃焼モードおよび均一燃焼モードのいずれを実行すべき運転状態にあるかを表すものであり、要求トルクPMCMDとエンジン回転数NEに応じて、図15に示すマップを検索することにより設定される。具体的には、このマップにおいて、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEがともに低い成層燃焼域では、エンジン3が成層燃焼モードを実行すべき運転状態であるとして、成層燃焼許可フラグF_DISCOKが「1」に設定される。一方、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEが成層燃焼域よりも高い均一燃焼域、具体的にはリーン燃焼域およびストイキ燃焼域ではそれぞれ、エンジン3が均一燃焼モードのうちのリーン燃焼モードおよびストイキ燃焼モードを実行すべき運転状態であるとして、成層燃焼許可フラグF_DISCOKが「0」に設定される。なお、このマップにおけるストイキ燃焼域は、混合気を主として理論空燃比で燃焼させる領域に加えて、混合気を理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼させるリッチ領域も含むように設定されている。   Next, the routine proceeds to step 2 where the stratified combustion permission flag F_DISCOK is set. This stratified combustion permission flag F_DISCOK indicates whether the engine 3 is in an operation state in which the stratified combustion mode or the uniform combustion mode is to be executed, and according to the required torque PMCMD and the engine speed NE, FIG. This is set by searching the map shown in FIG. Specifically, in this map, in the stratified combustion region where both the required torque PMCMD and the engine speed NE are low, the stratified combustion permission flag F_DISCOK is set to “1”, assuming that the engine 3 is in an operating state in which the stratified combustion mode should be executed. Set to On the other hand, in the uniform combustion region where the required torque PMCMD and the engine speed NE are higher than those in the stratified combustion region, specifically, in the lean combustion region and the stoichiometric combustion region, the engine 3 is in the lean combustion mode and the stoichiometric combustion in the uniform combustion mode. The stratified combustion permission flag F_DISCOK is set to “0”, assuming that the operation state is to execute the mode. The stoichiometric combustion region in this map is set to include a rich region in which the air-fuel mixture is burned at an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio in addition to a region in which the air-fuel mixture is burned mainly at the stoichiometric air-fuel ratio. .

次いで、ステップ3に進み、後述の各種算出処理で用いる各種の補正係数を、例えばエンジン3の始動経過時間、車速VP、吸気温TA、大気圧PAまたはエンジン水温TWなどに応じて、それぞれ算出する。   Next, the process proceeds to step 3, and various correction coefficients used in various calculation processes to be described later are calculated in accordance with, for example, the elapsed start time of the engine 3, the vehicle speed VP, the intake air temperature TA, the atmospheric pressure PA, or the engine water temperature TW. .

次に、ステップ4で、吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1STおよび圧縮行程噴射用の目標空燃比KCMD2NDを算出する。燃焼モードが均一燃焼モードのときには、前者が用いられる一方、成層燃焼モードのときには、後者が用いられ、燃焼移行モードのときには、KCMD1STおよびKCMD2NDの一方が、適宜、用いられる。また、これらの目標空燃比KCMD1ST、KCMD2NDは、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDなどに応じて算出される。   Next, in step 4, a target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection and a target air-fuel ratio KCMD2ND for compression stroke injection are calculated. When the combustion mode is the uniform combustion mode, the former is used, while when the combustion mode is the stratified combustion mode, the latter is used. When the combustion mode is the combustion transition mode, one of KCMD1ST and KCMD2ND is appropriately used. The target air-fuel ratios KCMD1ST and KCMD2ND are calculated according to the engine speed NE, the required torque PMCMD, and the like.

次に、ステップ5に進み、空燃比フィードバック補正係数KAFを算出する。この空燃比フィードバック補正係数KAFは、燃焼モードに応じて算出されるものであり、具体的には、検出空燃比KACT、および吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1STまたは圧縮行程噴射用の目標空燃比KCMD2NDなどに応じて、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出される。   Next, the routine proceeds to step 5 where an air-fuel ratio feedback correction coefficient KAF is calculated. The air-fuel ratio feedback correction coefficient KAF is calculated according to the combustion mode. Specifically, the detected air-fuel ratio KACT, the target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection, or the target air-fuel ratio for compression stroke injection It is calculated by a predetermined feedback control algorithm according to KCMD2ND or the like.

次いで、ステップ6および7でそれぞれ、吸気行程噴射用の基本燃料噴射量TIM1STおよび圧縮行程噴射用の基本燃料噴射量TIM2NDを算出する。具体的には、吸気行程噴射用の基本燃料噴射量TIM1STの算出ではまず、実吸入空気量GCYL(気筒10内に実際に吸入されたと推定される空気量)を、TH通過吸入空気量GTHおよび吸気管内絶対圧PBAに応じて算出する。そして、この実吸入空気量GCYLに応じて、図示しない基本燃料噴射量のテーブルを検索することにより、そのテーブル値を算出し、これを補正することにより、吸気行程噴射用の基本燃料噴射量TIM1STを算出する。以上と同様に、圧縮行程噴射用の基本燃料噴射量TIM2NDも算出する。   Next, in steps 6 and 7, a basic fuel injection amount TIM1ST for intake stroke injection and a basic fuel injection amount TIM2ND for compression stroke injection are calculated, respectively. Specifically, in calculating the basic fuel injection amount TIM1ST for intake stroke injection, first, the actual intake air amount GCYL (the air amount estimated to be actually sucked into the cylinder 10) is converted into the TH passing intake air amount GTH and It is calculated according to the intake pipe absolute pressure PBA. Then, by searching a basic fuel injection amount table (not shown) according to the actual intake air amount GCYL, the table value is calculated and corrected, thereby correcting the basic fuel injection amount TIM1ST for intake stroke injection. Is calculated. Similarly to the above, the basic fuel injection amount TIM2ND for the compression stroke injection is also calculated.

次に、ステップ8に進み、要求燃料噴射量TCYLを算出する。このTCYLの算出ではまず、図3に示すように、ステップ11で、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STT(吸気行程用燃料噴射量)を算出する。このTCYL1STTの算出ではまず、図4に示すように、図2のステップ3で算出した各種補正係数のうちの始動時補正係数KAST、減速時補正係数KDECおよび加速時補正係数KACCを乗算した値を、第1総補正係数KTOTALTMPとして設定する(ステップ21)。   Next, the routine proceeds to step 8 where the required fuel injection amount TCYL is calculated. In calculating TCYL, first, as shown in FIG. 3, in step 11, a required fuel injection amount TCYL1STT (intake stroke fuel injection amount) for intake stroke injection is calculated. In the calculation of TCYL1STT, first, as shown in FIG. 4, a value obtained by multiplying the start time correction coefficient KAST, the deceleration time correction coefficient KDEC, and the acceleration time correction coefficient KACC among the various correction coefficients calculated in step 3 of FIG. The first total correction coefficient KTOTALTMP is set (step 21).

始動時補正係数KASTは、エンジン3の始動時における燃料噴射量の増大補正を行うためのものであり、始動時からの経過時間に応じて、図示しないテーブルを検索することにより算出される。また、減速時補正係数KDECは、図示しない車両の減速時における燃料噴射量の減量補正を行うためのものであり、車速VPの前回値と今回値との偏差に応じて、図示しないテーブルを検索することにより算出される。さらに、加速時補正係数KACCは、車両の加速時における燃料噴射量の増量補正を行うためのものであり、車速VPの前回値と今回値との偏差に応じて、図示しないテーブルを検索することにより算出される。   The starting correction coefficient KAST is used to correct the increase in the fuel injection amount when starting the engine 3, and is calculated by searching a table (not shown) according to the elapsed time from the starting time. The deceleration correction coefficient KDEC is used to correct a decrease in the fuel injection amount when the vehicle is not shown, and searches a table (not shown) according to the deviation between the previous value and the current value of the vehicle speed VP. It is calculated by doing. Further, the acceleration correction coefficient KACC is used to correct the fuel injection amount when the vehicle is accelerating, and searches a table (not shown) according to the deviation between the previous value and the current value of the vehicle speed VP. Is calculated by

次いで、ステップ22に進み、図2のステップ3で算出した各種補正係数のうちの吸気温補正係数KTA、大気圧補正係数KPAおよびエンジン水温補正係数KTWを乗算した値を、第2総補正係数KTATWPAとして設定する。これらの補正係数KTA、KPAおよびKTWはそれぞれ、吸気温TA、大気圧PAおよびエンジン水温TWに応じて、図示しないそれぞれのテーブルを検索することにより算出される。   Next, the routine proceeds to step 22 where the value obtained by multiplying the intake temperature correction coefficient KTA, the atmospheric pressure correction coefficient KPA and the engine water temperature correction coefficient KTW among the various correction coefficients calculated in step 3 of FIG. 2 is set as the second total correction coefficient KTATWPA. Set as. These correction coefficients KTA, KPA, and KTW are calculated by searching respective tables (not shown) according to the intake air temperature TA, the atmospheric pressure PA, and the engine water temperature TW.

次いで、ステップ23に進み、上記ステップ21および22でそれぞれ設定した第1総補正係数KTOTALTMPおよび第2総補正係数KTATWPAを乗算した値を、吸気行程噴射用の総補正係数KTTL1STとして設定する。そして、図2のステップ6で算出した吸気行程噴射用の基本燃料噴射量TIM1STに、図2のステップ5および4でそれぞれ算出した空燃比フィードバック補正係数KAFおよび吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1ST、ならびに上記ステップ23で設定した吸気行程噴射用の総補正係数KTTL1STを乗算することにより、気筒10ごとの吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTを算出し(ステップ24)、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 23, and a value obtained by multiplying the first total correction coefficient KTOTALTMP and the second total correction coefficient KTATWPA set in steps 21 and 22 is set as the total correction coefficient KTTL1ST for intake stroke injection. The basic fuel injection amount TIM1ST for intake stroke injection calculated in step 6 of FIG. 2 is added to the air-fuel ratio feedback correction coefficient KAF calculated in steps 5 and 4 of FIG. 2 and the target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection, respectively. In addition, by multiplying the intake stroke injection total correction coefficient KTTL1ST set in step 23, the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection for each cylinder 10 is calculated (step 24), and this process is terminated.

図3に戻り、ステップ12では、圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL2NDTを算出する。このTCYL2NDTの算出ではまず、図5に示すように、図2のステップ3で算出した補正係数のうちの吸気温補正係数KTA、大気圧補正係数KPAおよびエンジン水温補正係数KTWを乗算した値を、圧縮行程噴射用の総補正係数KTTL2NDとして設定する(ステップ31)。そして、図2のステップ7で算出した圧縮行程噴射用の基本燃料噴射量TIM2NDに、図2のステップ5および4でそれぞれ算出した空燃比フィードバック補正係数KAFおよび圧縮行程噴射用の目標空燃比KCMD2ND、ならびに上記ステップ31で設定した圧縮行程噴射用の総補正係数KTTL2NDを乗算することにより、気筒10ごとの圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL2NDTを算出し、本処理を終了する。   Returning to FIG. 3, in step 12, the required fuel injection amount TCYL2NDT for compression stroke injection is calculated. In the calculation of TCYL2NDT, first, as shown in FIG. 5, the value obtained by multiplying the correction coefficient KTA, the atmospheric pressure correction coefficient KPA, and the engine water temperature correction coefficient KTW among the correction coefficients calculated in Step 3 of FIG. The total correction coefficient KTTL2ND for compression stroke injection is set (step 31). The basic fuel injection amount TIM2ND for compression stroke injection calculated in step 7 of FIG. 2 is added to the air-fuel ratio feedback correction coefficient KAF and the target air-fuel ratio KCMD2ND for compression stroke injection calculated in steps 5 and 4 of FIG. In addition, by multiplying the total correction coefficient KTTL2ND for compression stroke injection set in step 31 above, the required fuel injection amount TCYL2NDT for compression stroke injection for each cylinder 10 is calculated, and this processing is terminated.

図3に戻り、ステップ13では、暫定要求燃料噴射量TCYLLMT(移行時用燃料噴射量)を算出する。図6および7は、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTの算出処理を示している。本処理では、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTは、均一燃焼モード中には吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTに設定され、成層燃焼モード中には圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL2NDTに設定されるのに対し、両燃焼モード間の切換えの際の燃焼移行モード中には、後述する第1〜第4のリミット値TCYLDS、TCYLDL、TCYLSD、TCYLLDのいずれかに設定される。   Returning to FIG. 3, in step 13, the provisional required fuel injection amount TCYLLMT (transition fuel injection amount) is calculated. 6 and 7 show a process for calculating the temporary required fuel injection amount TCYLLMT. In this process, the provisional required fuel injection amount TCYLLMT is set to the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection during the uniform combustion mode, and is set to the required fuel injection amount TCYL2NDT for compression stroke injection during the stratified combustion mode. On the other hand, during the combustion transition mode when switching between both combustion modes, it is set to one of first to fourth limit values TCYLDS, TCYLDL, TCYLSD, and TCYLLD, which will be described later.

このように燃焼モードの切換え時に通常時とは異なる切換え時要求燃料量を用いるのは、次の理由による。すなわち、前述したように、成層燃焼モードと均一燃焼モードでは、設定される吸入空気量が大きく異なり、成層燃焼モードの方が大きいとともに、燃焼モードの切換えの際の燃焼移行モード中には、吸入空気量は、スロットル弁の動作に対して応答遅れを伴って変化する。一方、吸気・圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STT、TCYL2NDTは、気筒10内に実際に吸入される吸入空気量に応じて設定される。このため、均一燃焼モードへの切換え時に、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTは、応答遅れを伴って減少する吸気空気量に応じて設定される結果、過大になりやすい。同じ理由から、成層燃焼モードへの切換え時には、圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL2NDTが過小になりやすい。   The reason why the required fuel amount at the time of switching different from the normal time is used when switching the combustion mode in this way is as follows. That is, as described above, the intake air amount that is set differs greatly between the stratified combustion mode and the uniform combustion mode, the stratified combustion mode is larger, and during the combustion transition mode when the combustion mode is switched, The amount of air changes with a response delay with respect to the operation of the throttle valve. On the other hand, the required fuel injection amounts TCYL1STT and TCYL2NDT for intake / compression stroke injection are set according to the intake air amount actually taken into the cylinder 10. For this reason, at the time of switching to the uniform combustion mode, the required fuel injection amount TCYL1STT for the intake stroke injection is likely to become excessive as a result of being set according to the intake air amount that decreases with a response delay. For the same reason, at the time of switching to the stratified combustion mode, the required fuel injection amount TCYL2NDT for compression stroke injection tends to be too small.

上記の切換え時要求燃料量は、燃焼移行モード中に吸入空気量が安定するまでの間、このような要求燃料噴射量TCYL1STT/2NDTの過大化・過小化を防止すべく、これらを制限するために用いられる。このため、均一燃焼モードへの切換え時に適用される第1リミット値TCYLDSなどは、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTを上限側で制限するように設定される一方、成層燃焼モードへの切換え時に適用される第3リミット値TCYLSDなどは、圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL2NDTを下限側で制限するように設定される。以下、このような第1リミット値TCYLDSなどの切換え時要求燃料量による制限を、「リミット処理」という。   The above-mentioned required fuel amount at the time of switching is limited to prevent the required fuel injection amount TCYL1STT / 2NDT from becoming excessively large or small until the intake air amount is stabilized during the combustion transition mode. Used for. For this reason, the first limit value TCYLDS applied when switching to the uniform combustion mode is set so as to limit the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection on the upper limit side, while switching to the stratified combustion mode The third limit value TCYLSD or the like that is sometimes applied is set to limit the required fuel injection amount TCYL2NDT for compression stroke injection on the lower limit side. Hereinafter, such restriction by the required fuel amount at the time of switching such as the first limit value TCYLDS is referred to as “limit processing”.

まず、図6のステップ41では、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTの算出に必要な各種のパラメータを算出する。図示はしないが、この算出処理では、まず、成層燃焼許可フラグF_DISCOKに応じ、均一燃焼モードのときには吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTを、成層燃焼モードのときには圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL2NDTを、それぞれ通常時要求燃料噴射量TCYLTとして設定する。また、燃焼モードの切換えの有無および切換えパターンを判別し、その判別結果に応じて、切換えステータスEMOD_STSを次のように設定する。
(a)成層燃焼モード→ストイキ燃焼モードの切換え時:「1」
(b)成層燃焼モード→リーン燃焼モードの切換え時 :「2」
(c)ストイキ燃焼モード→成層燃焼モードの切換え時:「3」
(d)リーン燃焼モード→成層燃焼モードの切換え時 :「4」
(e)(a)から(d)以外のとき :「0」
First, in step 41 of FIG. 6, various parameters necessary for calculating the temporary required fuel injection amount TCYLLMT are calculated. Although not shown, in this calculation process, first, the required fuel injection amount TCYL1STT for the intake stroke injection in the uniform combustion mode and the required fuel injection for the compression stroke injection in the stratified combustion mode according to the stratified combustion permission flag F_DISCOK. The amount TCYL2NDT is set as the normal required fuel injection amount TCYLT, respectively. Further, the presence / absence of switching of the combustion mode and the switching pattern are determined, and the switching status EMOD_STS is set as follows according to the determination result.
(A) When switching from stratified combustion mode to stoichiometric combustion mode: “1”
(B) When switching from stratified combustion mode to lean combustion mode: “2”
(C) When switching from stoichiometric combustion mode to stratified combustion mode: “3”
(D) When switching from lean combustion mode to stratified combustion mode: “4”
(E) When other than (a) to (d): “0”

また、この処理では、燃焼移行モードが開始したときに、その直前に得られた暫定要求燃料噴射量TCYLLMTを切換え直前要求燃料噴射量TCYLMINIとして設定する。さらに、燃焼移行モード中、燃焼モードの切換え直前からの要求トルクPMCMDの変化量を求めるとともに、求めた変化量を燃料量に換算することによって、トルク変化補正項TCYLDPMを算出する。   Further, in this process, when the combustion transition mode is started, the provisional required fuel injection amount TCYLLMT obtained immediately before that is set as the required fuel injection amount TCYLMINI immediately before switching. Further, during the combustion transition mode, the amount of change in the required torque PMCMD from immediately before switching to the combustion mode is obtained, and the torque change correction term TCYLDPM is calculated by converting the obtained amount of change into a fuel amount.

前記ステップ41に続くステップ42では、要求トルクPMCMDが値0よりも大きいか否かを判別する。この答えがNOで、エンジン3にトルクが要求されていないときには、アップカウント式の切換え後経過時間タイマのタイマ値TTCYLMCを所定時間TTCYLREF(例えば5sec)にセットし(ステップ43)、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTを通常時要求燃料噴射量TCYLTに設定する(ステップ44)。また、リミット実行フラグF_TCYLLMTを「0」にセットし(ステップ45)、リミット処理を禁止する。   In step 42 following step 41, it is determined whether or not the required torque PMCMD is greater than zero. If the answer is NO and no torque is required for the engine 3, the timer value TTCYLMC of the elapsed time after switching of the up-counting type is set to a predetermined time TTCYLREF (for example, 5 sec) (step 43), and the temporary required fuel injection The amount TCYLLMT is set to the normal required fuel injection amount TCYLT (step 44). Further, the limit execution flag F_TCYLLMT is set to “0” (step 45), and limit processing is prohibited.

一方、ステップ42の答えがYESで、PMCMD>0のときには、切換えステータスEMOD_STSが「0」であるか否かを判別する(ステップ46)。この答えがYESで、燃焼モードが切り換えられていないときには、前記ステップ43〜45を実行する。一方、ステップ46の答えがNOで、EMOD_STS≠0のときには、切換えステータスEMOD_STSが、その前回値EMOD_STSZと等しいか否かを判別する(ステップ47)。この答えがYESで、切換えステータスEMOD_STSが変化しておらず、今回のループが燃焼移行モードの開始直後でないときには、リミット実行フラグF_TCYLLMTが「1」であるか否かを判別する(ステップ49)。この答えがNOで、リミット処理を実行していないときには、前記ステップ43〜45を実行する。一方、ステップ49の答えがYESで、リミット処理を実行しているときには、ステップ50に進む。   On the other hand, if the answer to step 42 is YES and PMCMD> 0, it is determined whether or not the switching status EMOD_STS is “0” (step 46). When the answer is YES and the combustion mode is not switched, the steps 43 to 45 are executed. On the other hand, if the answer to step 46 is NO and EMOD_STS ≠ 0, it is determined whether or not the switching status EMOD_STS is equal to the previous value EMOD_STSZ (step 47). If the answer is YES and the switching status EMOD_STS has not changed and the current loop is not immediately after the start of the combustion transition mode, it is determined whether or not the limit execution flag F_TCYLLMT is “1” (step 49). When the answer is NO and the limit process is not executed, the steps 43 to 45 are executed. On the other hand, when the answer to step 49 is YES and limit processing is being executed, the process proceeds to step 50.

一方、上記ステップ47の答えがNOで、EMOD_STS≠EMOD_STSZのとき、すなわち、今回のループが燃焼移行モードの開始直後であるときには、前記ステップ43でセットした切換え後経過時間タイマのタイマ値TTCYLMCを値0にリセットし(ステップ48)、ステップ50に進む。   On the other hand, when the answer to step 47 is NO and EMOD_STS is not equal to EMOD_STSZ, that is, when the current loop is immediately after the start of the combustion transition mode, the timer value TTCYLMC of the post-switching elapsed time timer set in step 43 is set to the value. Reset to 0 (step 48) and go to step 50.

このステップ50では、切換え後経過時間タイマのタイマ値TTCYLMCが、リミット時間TMTCYLMTよりも小さいか否かを判別する。なお、このリミット時間TMTCYLMTは、前記切換えステータスEMOD_STSの設定と同様の条件で設定されるものであり、前記(a)〜(e)の燃焼モードの切換えパターンごとに所定のリミット時間がセットされる。上記ステップ50の答えがYES、すなわち、燃焼移行モードの開始後、リミット時間TMTCYLMTが経過していないときには、切換えステータスEMOD_STSが「1」であるか否かを判別する(ステップ51)。この答えがYESで、切換えパターンが成層燃焼モード→ストイキ燃焼モードのときには、この切換えパターン用の第1リミット値TCYLDSを算出する(ステップ52)。次いで、算出した第1リミット値TCYLDSを暫定要求燃料噴射量TCYLLMTとして設定し(ステップ53)、リミット実行フラグF_TCYLLMTを第1リミット値算出フラグF_TCYLDSの値にセットする(ステップ54)。   In this step 50, it is determined whether or not the timer value TTCYLMC of the elapsed time after switching is smaller than the limit time TMTCYLMT. The limit time TMTCYLMT is set under the same conditions as the setting of the switching status EMOD_STS, and a predetermined limit time is set for each of the combustion mode switching patterns (a) to (e). . If the answer to step 50 is YES, that is, if the limit time TMTCYLMT has not elapsed after the start of the combustion transition mode, it is determined whether or not the switching status EMOD_STS is “1” (step 51). If the answer is YES and the switching pattern is stratified combustion mode → stoichiometric combustion mode, the first limit value TCYLDS for this switching pattern is calculated (step 52). Next, the calculated first limit value TCYLDS is set as the provisional required fuel injection amount TCYLLMT (step 53), and the limit execution flag F_TCYLLMT is set to the value of the first limit value calculation flag F_TCYLDS (step 54).

一方、ステップ51の答えがNOのときには、上記ステップ51〜54と同様に、ステップ55〜65を実行する。まず、ステップ55および59では、切換えステータスEMOD_STSが「2」および「3」であるか否かをそれぞれ判別する。そして、ステップ55の答えがYES(EMOD_STS=2)で、切換えパターンが成層燃焼モード→リーン燃焼モードのときには、この切換えパターン用の第2リミット値TCYLDLを算出し(ステップ56)、この第2リミット値TCYLDLを暫定要求燃料噴射量TCYLLMTとして設定し(ステップ57)、リミット実行フラグF_TCYLLMTを第2リミット値算出フラグF_TCYLDLの値にセットする(ステップ58)。   On the other hand, when the answer to step 51 is NO, steps 55 to 65 are executed in the same manner as steps 51 to 54 described above. First, in steps 55 and 59, it is determined whether or not the switching status EMOD_STS is “2” and “3”, respectively. When the answer to step 55 is YES (EMOD_STS = 2) and the switching pattern is stratified combustion mode → lean combustion mode, a second limit value TCYLDL for this switching pattern is calculated (step 56). The value TCYLDL is set as the temporary required fuel injection amount TCYLLMT (step 57), and the limit execution flag F_TCYLLMT is set to the value of the second limit value calculation flag F_TCYLDL (step 58).

また、上記ステップ59の答えがYES(EMOD_STS=3)で、切換えパターンがストイキ燃焼モード→成層燃焼モードのときには、この切換えパターン用の第3リミット値TCYLSDを算出し(ステップ60)、この第3リミット値TCYLSDを暫定要求燃料噴射量TCYLLMTとして設定し(ステップ61)、リミット実行フラグF_TCYLLMTを第3リミット値算出フラグF_TCYLSDの値にセットする(ステップ62)。さらに、上記ステップ59の答えがNO(EMOD_STS=4)で、切換えパターンがリーン燃焼モード→成層燃焼モードのときには、この切換えパターン用の第4リミット値TCYLLDを算出し(ステップ63)、この第4リミット値TCYLLDを暫定要求燃料噴射量TCYLLMTとして設定し(ステップ64)、リミット実行フラグF_TCYLLMTを第4リミット値算出フラグF_TCYLLDの値にセットする(ステップ65)。   If the answer to step 59 is YES (EMOD_STS = 3) and the switching pattern is stoichiometric combustion mode → stratified combustion mode, a third limit value TCYLSD for this switching pattern is calculated (step 60). Limit value TCYLSD is set as provisional required fuel injection amount TCYLLMT (step 61), and limit execution flag F_TCYLLMT is set to the value of third limit value calculation flag F_TCYLSD (step 62). Further, when the answer to step 59 is NO (EMOD_STS = 4) and the switching pattern is the lean combustion mode → stratified combustion mode, a fourth limit value TCYLLD for this switching pattern is calculated (step 63). The limit value TCYLLD is set as the temporary required fuel injection amount TCYLLMT (step 64), and the limit execution flag F_TCYLLMT is set to the value of the fourth limit value calculation flag F_TCYLLD (step 65).

一方、前記ステップ50の答えがNOで、TTCYLMC≧TMTCYLMTのとき、すなわち、燃焼移行モードの開始後、リミット時間TMTCYLMTが経過したときには、リミット処理の実行期間が終了したとして、前記ステップ44および45を実行し、リミット処理を終了する。   On the other hand, when the answer to step 50 is NO and TTCYLMC ≧ TMTCYLMT, that is, when the limit time TMTCYLMT has elapsed after the start of the combustion transition mode, it is determined that the execution period of the limit process has ended, and the steps 44 and 45 are performed. Execute and finish the limit process.

前記ステップ45、54、58、62または65に続くステップ66では、リミット実行フラグF_TCYLLMTが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、リミット処理を実行しているときには、成層燃焼許可フラグF_DISCOKが「0」であるか否かを判別する(ステップ67)。この答えがYESで、成層燃焼の実行条件が成立していないときには、ダウンカウント式のディレイタイマのタイマ値TAFDTOSを所定の待機時間TMAFDTOS(例えば3sec)にセットし(ステップ68)、ステップ69に進む。一方、ステップ66の答えがNOで、F_TCYLLMT=0のとき、またはステップ67の答えがNOで、F_DISCOK=1のときには、ステップ68をスキップし、ステップ69に進む。   In Step 66 following Step 45, 54, 58, 62 or 65, it is determined whether or not the limit execution flag F_TCYLLMT is “1”. If the answer is YES and the limit process is being executed, it is determined whether or not the stratified combustion permission flag F_DISCOK is “0” (step 67). If the answer to this question is YES and the stratified charge combustion execution condition is not satisfied, the timer value TAFDTOS of the down-count delay timer is set to a predetermined standby time TMAFDTOS (for example, 3 sec) (step 68), and the routine proceeds to step 69. . On the other hand, when the answer to step 66 is NO and F_TCYLLMT = 0, or when the answer to step 67 is NO and F_DISCOK = 1, step 68 is skipped and the process proceeds to step 69.

このステップ69では、上記ステップ68でセットしたディレイタイマのタイマ値TAFDTOSが値0であるか否かを判別する。この答えがNOのときには、成層燃焼モードを禁止するために、成層燃焼モードフラグF_TAFDTOS0を「0」にセットし(ステップ70)、本処理を終了する。一方、この答えがYESで、TAFDTOS=0のときには、成層燃焼モードフラグF_TAFDTOS0を「1」にセットし(ステップ71)、本処理を終了する。   In step 69, it is determined whether or not the timer value TAFDTOS of the delay timer set in step 68 is 0. When this answer is NO, in order to prohibit the stratified combustion mode, the stratified combustion mode flag F_TAFDTOS0 is set to “0” (step 70), and this process is terminated. On the other hand, if the answer is YES and TAFDTOS = 0, the stratified combustion mode flag F_TAFDTOS0 is set to “1” (step 71), and this process is terminated.

上記ステップ66〜70から明らかなように、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換え時にリミット処理が実行されている状態から、このリミット処理が終了した後、または成層燃焼の実行条件が成立した後、待機時間TMAFDTOSが経過するまでは、成層燃焼モードが禁止される。これにより、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換え時に、成層燃焼の実行条件の成立あるいはリミット処理の終了に応じて、燃焼モードが成層燃焼モードにすぐに復帰するのを防止することができる。   As apparent from steps 66 to 70, after the limit process is completed when the limit process is executed when switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode, or after the execution condition of the stratified combustion is satisfied. The stratified charge combustion mode is prohibited until the waiting time TMAFDTOS elapses. Thereby, when switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode, it is possible to prevent the combustion mode from immediately returning to the stratified combustion mode in accordance with the establishment of the stratified combustion execution condition or the end of the limit processing.

また、燃焼モードの切換え時(前記ステップ46:NO)には、前記ステップ51〜65により、そのときの切換えパターンに応じて、第1〜第4リミット値TCYLDS、TCYLDL、TCYLSD、TCYLLDのいずれかが算出される。具体的には、これらの第1〜第4リミット値TCYLDS、TCYLDL、TCYLSD、TCYLLDの算出処理(ステップ52、56、60、63)は、燃焼移行モードの開始直前の要求燃料噴射量に相当する直前要求燃料噴射量TCYLMINIと、燃焼移行モード中における要求トルクPMCMDの変化量に応じたトルク変化補正項TCYLDPM、および燃焼移行モード中における燃焼効率を表す燃焼効率パラメータに応じて算出される。そして、算出されたリミット値によるリミット処理が実行され、燃焼移行モード中に、リミット時間TMTCYLMTが経過すると(前記ステップ50:NO)、前記ステップ44および45により、リミット処理が終了される。   Further, at the time of switching the combustion mode (step 46: NO), any one of the first to fourth limit values TCYLDS, TCYLDL, TCYLSD, and TCYLLD is performed according to the switching pattern at that time in steps 51 to 65. Is calculated. Specifically, the calculation processing (steps 52, 56, 60, 63) of these first to fourth limit values TCYLDS, TCYLDL, TCYLSD, and TCYLLD corresponds to the required fuel injection amount immediately before the start of the combustion transition mode. It is calculated according to the immediately preceding required fuel injection amount TCYLMMIN, the torque change correction term TCYLDPM corresponding to the change amount of the required torque PMCMD during the combustion transition mode, and the combustion efficiency parameter representing the combustion efficiency during the combustion transition mode. Then, the limit process is executed based on the calculated limit value, and when the limit time TMTCYLMT elapses during the combustion transition mode (step 50: NO), the limit process is terminated by steps 44 and 45.

図3に戻り、ステップ14では、膨張行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL3RDを算出する。このTCYL3RDの算出処理では、1燃焼サイクル内の膨張行程中に噴射すべき要求燃料噴射量を算出する。このTCYL3RDを算出し、これに基づき膨張行程中に燃料を噴射するのは、以下の理由による。すなわち、前記触媒装置17の一部を構成するNOx吸着触媒では、排気ガス中のNOxとともに硫黄分も吸着される。硫黄分の残留量が多くなると、NOx吸着触媒の吸着および還元性能が低下してしまう。このため、膨張行程中に燃料を噴射することによって、NOx吸着触媒の温度を上昇させるともに、排気ガスをリッチな還元雰囲気にし、これにより、NOx吸着触媒に吸着されていた硫黄分を脱離し、外部に放出するためである。なお、膨張行程中に燃料を噴射すべき条件が成立したときには、膨張行程噴射フラグF_DIBCが「1」にセットされる。   Returning to FIG. 3, in step 14, the required fuel injection amount TCYL3RD for the expansion stroke injection is calculated. In the calculation process of TCYL3RD, the required fuel injection amount to be injected during the expansion stroke in one combustion cycle is calculated. The reason why TCYL3RD is calculated and fuel is injected during the expansion stroke based on the TCYL3RD is as follows. That is, in the NOx adsorption catalyst that constitutes a part of the catalyst device 17, sulfur content is also adsorbed together with NOx in the exhaust gas. If the residual amount of sulfur content increases, the adsorption and reduction performance of the NOx adsorption catalyst will decrease. Therefore, by injecting fuel during the expansion stroke, the temperature of the NOx adsorption catalyst is raised and the exhaust gas is made rich in a reducing atmosphere, thereby desorbing the sulfur component adsorbed on the NOx adsorption catalyst, This is to release to the outside. Note that when the condition for injecting fuel is established during the expansion stroke, the expansion stroke injection flag F_DIBC is set to “1”.

次いで、ステップ15に進み、仮想目標空燃比KCMDIMGを算出する。図8に示すように、このKCMDIMGの算出処理では、図2のステップ4で算出した吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1ST、図3のステップ13で算出した暫定要求燃料噴射量TCYLLMT、および図3のステップ11で算出した吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTを用いて、次の式(1)により算出し(ステップ81)、本処理を終了する。
KCMDIMG=KCMD1ST・TCYLLMT/TCYL1STT …(1)
Next, the routine proceeds to step 15 where a virtual target air-fuel ratio KCMDIMG is calculated. As shown in FIG. 8, in this KCMDIMG calculation process, the target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection calculated in step 4 of FIG. 2, the temporary required fuel injection amount TCYLLMT calculated in step 13 of FIG. 3, and FIG. Using the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection calculated in step 11 of (1) below, the calculation is performed by the following equation (1) (step 81), and this processing is terminated.
KCMDIMG = KCMD1ST · TCYLLMT / TCYL1STT (1)

この仮想目標空燃比KCMDIMGは、均一燃焼モードで用いられる吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1STに、TCYLLMT/TCYL1STTを乗算した値であり、後述する燃焼移行モードフラグF_DSCMODの設定処理で用いられるものである。   This virtual target air-fuel ratio KCMDIMG is a value obtained by multiplying the target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection used in the uniform combustion mode by TCYLLMT / TCYL1STT, and is used in the setting process of the combustion transition mode flag F_DSCMOD described later. is there.

図3に戻り、ステップ16で、成層燃焼許可フラグF_DISCOKが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、エンジン3が成層燃焼モードを実行すべき運転状態であるときには、要求燃料量TCYLを前記ステップ13で算出した暫定要求燃料噴射量TCYLLMTに設定し(ステップ17)、本処理を終了する。一方、上記ステップ16の答えがNOのときには、ステップ18に進み、膨張行程噴射フラグF_DIBCが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESのときには、1燃焼サイクル内の膨張行程中に燃料を噴射すべき条件が成立しているとして、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTに前記ステップ14で算出した膨張行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL3RDを加算した値を、要求燃料量TCYLとして設定し(ステップ19)、本処理を終了する。一方、ステップ18の答えがNOのときには、上記ステップ17を実行して、本処理を終了する。   Returning to FIG. 3, in step 16, it is determined whether or not the stratified charge permission flag F_DISCOK is “1”. If the answer is YES and the engine 3 is in the operating state in which the stratified combustion mode is to be executed, the required fuel amount TCYL is set to the provisional required fuel injection amount TCYLLMT calculated in step 13 (step 17), and this process is performed. finish. On the other hand, when the answer to step 16 is NO, the process proceeds to step 18 to determine whether or not the expansion stroke injection flag F_DIBC is “1”. When the answer is YES, it is assumed that the condition for injecting fuel during the expansion stroke in one combustion cycle is satisfied, and the required fuel injection for the expansion stroke injection calculated in step 14 is calculated as the provisional required fuel injection amount TCYLLMT. A value obtained by adding the amount TCYL3RD is set as the required fuel amount TCYL (step 19), and this process is terminated. On the other hand, when the answer to step 18 is NO, the above step 17 is executed and the present process is terminated.

図2に戻り、ステップ9では、最終燃料噴射量TOUTを算出する。この最終燃料噴射量TOUTは、前記ステップ8で算出した要求燃料噴射量TCYLを、燃料圧PFおよび燃料温TFに応じて補正することにより算出される。   Returning to FIG. 2, in step 9, the final fuel injection amount TOUT is calculated. The final fuel injection amount TOUT is calculated by correcting the required fuel injection amount TCYL calculated in step 8 according to the fuel pressure PF and the fuel temperature TF.

次いで、ステップ10に進み、上記ステップ9で算出した最終燃料噴射量TOUTに基づき、燃料噴射を実行して、本処理を終了する。図9は、この燃料噴射の実行処理を示している。同図に示すように、この燃料噴射ではまず、燃焼移行モードフラグF_DSCMODを設定する(ステップ91)。この設定処理では、図10に示すように、まずステップ101で、フューエルカット中フラグF_FCが「1」であるか否かを判別する。このF_FCは、エンジン3がフューエルカット運転中であるときに、「1」にセットされるフラグであり、ステップ101の答えがYESで、フューエルカット運転中であるときには、燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODを値0にセットする(ステップ102)とともに、燃焼移行モード中でないことを表すために、燃焼移行モードフラグF_DSCMODを「0」にセットし(ステップ103)、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 10, where fuel injection is executed based on the final fuel injection amount TOUT calculated in step 9, and this processing is terminated. FIG. 9 shows the execution process of this fuel injection. As shown in the figure, in this fuel injection, first, a combustion transition mode flag F_DSCMOD is set (step 91). In this setting process, as shown in FIG. 10, it is first determined in step 101 whether or not the fuel cut flag F_FC is “1”. This F_FC is a flag that is set to “1” when the engine 3 is in the fuel cut operation. When the answer to step 101 is YES and the fuel cut operation is in progress, the timer of the combustion transition mode execution timer is set. The value TMDSCMOD is set to 0 (step 102), and the combustion transition mode flag F_DSCMOD is set to “0” (step 103) to indicate that the combustion transition mode is not in effect (step 103), and this process is terminated.

一方、ステップ101の答えがNOで、フューエルカット運転中でないときには、RAM2bに記憶されている燃焼移行モードフラグF_DSCMODが「1」であるか否かを判別する(ステップ104)。この答えがNOのときには、燃焼移行モード中でないとして、ステップ105に進み、成層燃焼許可フラグの今回値F_DISCOKが、その前回値F_DISCOKZと同じであるか否かを判別する。この答えがYESのときには、エンジン3が、燃焼モードを切り換えるべき運転状態でないとして、前記ステップ102、103を実行して、本処理を終了する。一方、ステップ105の答えがNOで、F_DISCOKZ≠F_DISCOKのときには、エンジン3が燃焼モードを切り換えるべき運転状態になったとして、ステップ106に進む。   On the other hand, when the answer to step 101 is NO and the fuel cut operation is not being performed, it is determined whether or not the combustion transition mode flag F_DSCMOD stored in the RAM 2b is “1” (step 104). If this answer is NO, it is determined that the combustion transition mode is not being executed, and the routine proceeds to step 105, where it is determined whether or not the current value F_DISCOK of the stratified combustion permission flag is the same as the previous value F_DISCOKZ. When this answer is YES, it is determined that the engine 3 is not in an operation state in which the combustion mode should be switched, and the above steps 102 and 103 are executed, and this process is terminated. On the other hand, if the answer to step 105 is NO and F_DISCOKZ ≠ F_DISCOK, it is determined that the engine 3 is in an operation state in which the combustion mode should be switched, and the process proceeds to step 106.

このステップ106では、成層燃焼許可フラグF_DISCOKが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESのとき、すなわち今回の燃焼モードの切換えパターンが、均一燃焼モード→成層燃焼モードのときには、図11のステップ107に進む。   In this step 106, it is determined whether or not the stratified combustion permission flag F_DISCOK is “1”. When this answer is YES, that is, when the present combustion mode switching pattern is the uniform combustion mode → stratified combustion mode, the routine proceeds to step 107 in FIG.

このステップ107では、図2のステップ4で算出した吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1STが、所定値KCMDDSCMD(例えば0.85)以上であるか否かを判別する。この答えがNOで、KCMD1ST<KCMDDSCMDのときには、今回の燃焼モードの切換えパターンが、リーン燃焼モード→成層燃焼モードであるとして、ダウンカウント式の燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODを第1タイマ値TMDSCMLDにセットし(ステップ108)、後述するステップ109に進む。一方、上記ステップ107の答えがYESで、KCMD1ST≧KCMDDSCMDのときには、今回の燃焼モードの切換えパターンが、ストイキ燃焼モード→成層燃焼モードであるとして、ステップ110に進む。   In step 107, it is determined whether or not the target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection calculated in step 4 of FIG. 2 is equal to or greater than a predetermined value KCMDDSCMD (for example, 0.85). When this answer is NO and KCMD1ST <KCMDDSCMD, it is determined that the combustion mode switching pattern is the lean combustion mode → the stratified combustion mode, and the timer value TMDSCMOD of the down-count type combustion transition mode execution timer is set to the first timer value. TMDSCMLD is set (step 108), and the process proceeds to step 109 described later. On the other hand, when the answer to step 107 is YES and KCMD1ST ≧ KCMDDSCMD, it is determined that the current combustion mode switching pattern is stoichiometric combustion mode → stratified combustion mode, and the process proceeds to step 110.

このステップ110では、エンジン状態判定値NKENGCMDが「1」であるか否かを判別する。このエンジン状態判定値NKENGCMDは、エンジン3が燃焼モードを切り換えるべき運転状態であるときに、その運転状態に応じてセットされるものであり、具体的には、エンジン3が、アイドル運転中のときには「1」に、高負荷の運転状態のときには「2」に、低負荷の運転状態のときには「3」にセットされる。   In this step 110, it is determined whether or not the engine state determination value NKENGCMD is “1”. The engine state determination value NKENGCMD is set according to the operation state when the engine 3 is in an operation state in which the combustion mode should be switched. Specifically, when the engine 3 is in an idle operation, It is set to “1”, “2” when operating under a high load, and “3” when operating under a low load.

したがって、ステップ110の答えがYESで、NKENGCMD=1のときには、燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODを第2タイマ値TMDSCMSDにセットし(ステップ111)、ステップ110の答えがNOで、NKENGCMD=2のときには(ステップ112:YES)、燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODを第3タイマ値TMDSCMSD2にセットし(ステップ113)、ステップ112の答えがNOで、NKENGCMD=3のときには、燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODを第4タイマ値TMDSCMSD3にセットする(ステップ114)。   Therefore, when the answer to step 110 is YES and NKENGCMD = 1, the timer value TMDSCMOD of the combustion transition mode execution timer is set to the second timer value TMDSCMDD (step 111), the answer to step 110 is NO, and NKENGCMD = 2 (Step 112: YES), the timer value TMDSCMOD of the combustion transition mode execution timer is set to the third timer value TMDSCMSD2 (step 113). When the answer to step 112 is NO and NKENGCMD = 3, the combustion transition mode is executed. The timer value TMDSCMOD of the timer is set to the fourth timer value TMDSCMSD3 (step 114).

前記ステップ108、111、113または114に続くステップ109では、今回の燃焼モードの切換えパターンが成層燃焼モード→均一燃焼モードでないとして、そのことを表すために、均一燃焼切換えフラグF_DSCMDSを「0」にセットする。   In Step 109 following Step 108, 111, 113 or 114, the uniform combustion switching flag F_DSCMDS is set to “0” to indicate that the current combustion mode switching pattern is not the stratified combustion mode → the uniform combustion mode. set.

次いで、ステップ115に進み、燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODが値0であるか否かを判別する。この答えがNOで、燃焼移行モード中であるときには、そのことを表すために、燃焼移行モードフラグF_DSCMODを「1」にセットし(ステップ116)、本処理を終了する。一方、ステップ115の答えがYESで、燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODが値0であるときには、燃焼移行モード中でないとして、そのことを表すために、燃焼移行モードフラグF_DSCMODを「0」にセットし(ステップ117)、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 115, where it is determined whether or not the timer value TMDSCMOD of the combustion transition mode execution timer is 0. If the answer is NO and the combustion transition mode is in effect, the combustion transition mode flag F_DSCMOD is set to “1” to indicate that (step 116), and the present process is terminated. On the other hand, when the answer to step 115 is YES and the timer value TMDSCMOD of the combustion transition mode execution timer is 0, the combustion transition mode flag F_DSCMOD is set to “0” to indicate that it is not in the combustion transition mode. Set (step 117), the process is terminated.

前記ステップ106の答えがNOで、F_DISCOK=1のときには、今回の燃焼モードの切換えパターンが成層燃焼モード→均一燃焼モードであるとして、ダウンカウント式の燃焼移行モード継続タイマのタイマ値TMDSCMINを、所定時間TMDSCMDS1(例えば0.5sec)にセットする(ステップ118)。この所定時間TMDSCMDS1は、EGR制御弁16の応答性を表す値に応じて設定されており、例えば、EGR制御弁16の応答遅れを補償するために、EGR制御弁16を閉鎖する際に、その実際のバルブリフト量が100%から5%まで変化するのに要する閉鎖時間として設定される。   When the answer to step 106 is NO and F_DISCOK = 1, it is determined that the current combustion mode switching pattern is the stratified combustion mode → the uniform combustion mode, and the timer value TMDSCMIN of the down-count type combustion transition mode continuation timer is set to a predetermined value. Time TMDSCMDS1 (for example, 0.5 sec) is set (step 118). This predetermined time TMDSCMDS1 is set according to a value representing the responsiveness of the EGR control valve 16. For example, when the EGR control valve 16 is closed to compensate for the response delay of the EGR control valve 16, the predetermined time TMDSCMDS1 is set. It is set as the closing time required for the actual valve lift to change from 100% to 5%.

上記ステップ118に続くステップ119および120ではそれぞれ、今回の燃焼モードの切換えパターンが、成層燃焼モード→均一燃焼モードであること、および燃焼移行モード中であることを表すために、均一燃焼切換えフラグF_DSCMDSおよび燃焼移行モードフラグF_DSCMODをいずれも「1」にセットし、本処理を終了する。   In steps 119 and 120 following step 118, the uniform combustion switching flag F_DSCMDS is used to indicate that the current combustion mode switching pattern is the stratified combustion mode → the uniform combustion mode and that the combustion transition mode is being performed. And the combustion transition mode flag F_DSCMOD are both set to “1”, and this process is terminated.

上記ステップ120または前記ステップ116で、燃焼移行モードフラグF_DSCMODが「1」にセットされることにより、次回のループでは、前記ステップ104の答えがYESとなり、そのときには、ステップ121に進む。このステップ121では、上記ステップ119または前記ステップ109でセットされた均一燃焼切換えフラグF_DSCMDSが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、今回の燃焼モードの切換えパターンが、成層燃焼モード→均一燃焼モードであるときには、ステップ123に進む。   In step 120 or step 116, the combustion transition mode flag F_DSCMOD is set to “1”, so that the answer to step 104 becomes YES in the next loop, and the process proceeds to step 121 at that time. In step 121, it is determined whether or not the uniform combustion switching flag F_DSCMDS set in step 119 or 109 is “1”. If the answer is YES and the current combustion mode switching pattern is stratified combustion mode → uniform combustion mode, the routine proceeds to step 123.

このステップ123では、燃焼移行モード継続タイマのタイマ値TMDSCMINが値0であるか否かを判別する。この答えがNOのときには、均一燃焼モードへの切換え時の燃焼移行モードを継続すべきであるとして、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ123の答えがYESで、TMDSCMIN=0のときには、燃焼移行モードにおける燃焼噴射、すなわち2回噴射燃焼モードによる燃料噴射が所定時間TMDSCMDS1、継続して実行されたときには、ステップ124に進み、図3のステップ15で算出した仮想目標空燃比KCMDIMGが、燃焼移行モード終了判定値KCMDDSC(例えば0.7(空燃比21相当値))よりも大きいか否かを判別する。   In step 123, it is determined whether or not the timer value TMDSCMIN of the combustion transition mode continuation timer is 0. When this answer is NO, it is assumed that the combustion transition mode at the time of switching to the uniform combustion mode should be continued, and this process is terminated as it is. On the other hand, when the answer to step 123 is YES and TMDSCMIN = 0, when the combustion injection in the combustion transition mode, that is, the fuel injection in the double injection combustion mode is continuously executed for a predetermined time TMDSCMDS1, the process proceeds to step 124. It is determined whether or not the virtual target air-fuel ratio KCMDIMG calculated in step 15 in FIG. 3 is larger than a combustion transition mode end determination value KCMDDSC (for example, 0.7 (a value corresponding to air-fuel ratio 21)).

このステップ124の答えがNOで、KCMDIMG≦KCMDDSCのときには、燃焼移行モード中の空燃比が均一燃焼モードに適した値に対してリーン側の値を示しており、燃焼移行モードを継続すべきであるとして、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ124の答えがYESで、KCMDIMG>KCMDDSCのときには、空燃比が均一燃焼モードの実行に適した値になり、燃焼移行モードを終了し、均一燃焼モードを実行すべきであるとして、前記ステップ102、103を実行し、本処理を終了する。   When the answer to step 124 is NO and KCMDIMG ≦ KCMDDSC, the air-fuel ratio in the combustion transition mode indicates a lean value with respect to a value suitable for the uniform combustion mode, and the combustion transition mode should be continued. If there is, the process is terminated. On the other hand, when the answer to step 124 is YES and KCMDIMG> KCMDDSC, the air-fuel ratio becomes a value suitable for execution of the uniform combustion mode, the combustion transition mode should be terminated, and the uniform combustion mode should be executed. Steps 102 and 103 are executed, and this process ends.

このような燃焼移行モードの終了判定を行うのは、以下の理由による。すなわち、前述したように、成層燃焼モードと均一燃焼モードでは、設定される吸入空気量が大きく異なり、成層燃焼モードの方が大きいとともに、燃焼モードの切換え時、吸入空気量は、スロットル弁13aの動作に対して応答遅れを伴って変化する。一方、仮想目標空燃比KCMDIMGは、前記式(1)で説明したように、均一燃焼モードで用いられる吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1STに、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTと吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTとの比を乗算した値である。   The reason why the end of the combustion transition mode is determined is as follows. That is, as described above, the intake air amount that is set is greatly different between the stratified combustion mode and the uniform combustion mode, the stratified combustion mode is larger, and when the combustion mode is switched, the intake air amount is determined by the throttle valve 13a. It changes with a response delay to the operation. On the other hand, the virtual target air-fuel ratio KCMDIMG is calculated by adding the temporary required fuel injection amount TCYLLMT and the intake stroke injection request to the target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection used in the uniform combustion mode, as described in the equation (1). This is a value obtained by multiplying the ratio with the fuel injection amount TCYL1STT.

この暫定要求燃料噴射量TCYLLMTは、燃焼モードの切換えパターンが成層燃焼モード→ストイキ燃焼モードのときの燃焼移行モード中には、図6のステップ52で算出した第1リミット値TCYLDSに設定される一方、成層燃焼モード→リーン燃焼モードのときの燃焼移行モード中には、図6のステップ56で算出した第2リミット値TCYLDLに設定される。一方、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTは、前述したように、気筒10内に実際に吸入される吸入空気量に応じて設定されるため、均一燃焼モードへの切換え時の燃焼移行モードの開始直後には、値が暫定要求燃料噴射量TCYLLMTよりも大きく、吸入空気量の減少に伴って減少し、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTに近づく。このように、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTが暫定要求燃料噴射量TCYLLMTに近づき、その結果、仮想目標空燃比KCMDIMGは、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換え時の燃焼移行モード中の空燃比を良好に反映する。したがって、このような仮想目標空燃比KCMDIMGを用い、空燃比が成層燃焼モード時よりも、よりリッチで、均一燃焼モードの実行を開始してもよい程度、すなわち、トルク段差が発生せず、均一燃焼モードでの安定した燃焼を確保できるようになったことを、適切に判定することが可能となる。   This temporary required fuel injection amount TCYLLMT is set to the first limit value TCYLDS calculated in step 52 in FIG. 6 during the combustion transition mode when the switching pattern of the combustion mode is the stratified combustion mode → the stoichiometric combustion mode. During the combustion transition mode when the stratified combustion mode is changed to the lean combustion mode, the second limit value TCYLDL calculated in step 56 of FIG. 6 is set. On the other hand, since the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection is set according to the intake air amount actually taken into the cylinder 10 as described above, the combustion transition mode when switching to the uniform combustion mode is set. Immediately after starting, the value is larger than the temporary required fuel injection amount TCYLLMT, decreases as the intake air amount decreases, and approaches the temporary required fuel injection amount TCYLLMT. Thus, the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection approaches the provisional required fuel injection amount TCYLLMT, and as a result, the virtual target air-fuel ratio KCMDIMG is in the combustion transition mode when switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode. Reflects the air / fuel ratio well. Therefore, using such a virtual target air-fuel ratio KCMDIMG, the air-fuel ratio is richer than in the stratified combustion mode, and the execution of the uniform combustion mode may be started, that is, the torque step does not occur and is uniform. It is possible to appropriately determine that stable combustion can be secured in the combustion mode.

前記ステップ121の答えがNOのとき、すなわち前記ステップ109でセットされた均一燃焼切換えフラグF_DSCMDSが「0」であるときには、今回の燃焼モードの切換えが、均一燃焼モードから成層燃焼モードへの切換えであるとして、ステップ122に進み、前記ステップ108、111、113または114でセットした燃焼移行モード実行タイマのタイマ値TMDSCMODが値0であるか否かを判別する。この答えがNOのときには、成層燃焼モードへの切換え時の燃焼移行モードを継続すべきであるとして、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ122の答えがYESのときには、燃焼移行モードを終了し、成層燃焼モードへの切換えを完了すべきであるとして、前記ステップ102、103を実行し、本処理を終了する。   When the answer to step 121 is NO, that is, when the uniform combustion switching flag F_DSCMDS set in step 109 is “0”, the current combustion mode is switched from the uniform combustion mode to the stratified combustion mode. If there is, the routine proceeds to step 122, where it is determined whether or not the timer value TMDSCMOD of the combustion transition mode execution timer set at step 108, 111, 113 or 114 is 0. When this answer is NO, it is assumed that the combustion transition mode at the time of switching to the stratified combustion mode should be continued, and this processing is terminated as it is. On the other hand, when the answer to step 122 is YES, it is determined that the combustion transition mode should be ended and the switching to the stratified combustion mode should be completed, and the above steps 102 and 103 are executed, and this processing is ended.

図9に戻り、ステップ92では、2回噴射フラグF_DBLINJを設定する。このF_DBLINJ設定処理では、図12に示すように、まずステップ131で、図9の前記ステップ91で設定した燃焼移行モードフラグF_DSCMODが「1」であるか否かを判別する。この答えがNOで、燃焼移行モード中でないとき、すなわち現在の燃焼モードが成層燃焼モードまたは均一燃焼モードであるときには、ステップ132に進み、成層燃焼許可フラグF_DISCOKが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、現在の燃焼モードが成層燃焼モードであるときには、圧縮行程中にのみ燃料を噴射すべきであるとして、それを表すために、吸気行程噴射フラグF_DIHCを「0」にセットする(ステップ133)とともに、圧縮行程噴射フラグF_DISCを「1」にセットする(ステップ134)。次いで、ステップ135に進み、燃料を2回噴射すべきでないとして、それを表すために、2回噴射フラグF_DBLINJを「0」にセットし、本処理を終了する。   Returning to FIG. 9, in step 92, the double injection flag F_DBLINJ is set. In this F_DBLINJ setting process, as shown in FIG. 12, first, in step 131, it is determined whether or not the combustion transition mode flag F_DSCMOD set in step 91 of FIG. 9 is “1”. When this answer is NO and the combustion transition mode is not being executed, that is, when the current combustion mode is the stratified combustion mode or the uniform combustion mode, the routine proceeds to step 132, where it is determined whether or not the stratified combustion permission flag F_DISCOK is “1”. Determine. When the answer is YES and the current combustion mode is the stratified combustion mode, the intake stroke injection flag F_DIHC is set to “0” to indicate that fuel should be injected only during the compression stroke. Along with (Step 133), the compression stroke injection flag F_DISC is set to “1” (Step 134). Next, the routine proceeds to step 135, where it is assumed that the fuel should not be injected twice, in order to indicate that, the double injection flag F_DBLINJ is set to “0”, and this processing is terminated.

一方、上記ステップ132の答えがNOで、現在の燃焼モードが均一燃焼モードであるときには、吸気行程中にのみ燃料を噴射すべきであるとして、それを表すために、上記ステップ133、134とは逆に、吸気行程噴射フラグF_DIHCを「1」にセットする(ステップ136)とともに、圧縮行程噴射フラグF_DISCを「0」にセットし(ステップ137)、上記ステップ135を実行して、本処理を終了する。   On the other hand, when the answer to the above step 132 is NO and the current combustion mode is the uniform combustion mode, it is assumed that the fuel should be injected only during the intake stroke. Conversely, the intake stroke injection flag F_DIHC is set to “1” (step 136), and the compression stroke injection flag F_DISC is set to “0” (step 137), and the above step 135 is executed to complete the present process. To do.

前記ステップ131の答えがYESのとき、すなわち燃焼移行モード中であるときには、ステップ138に進み、図2のステップ9で算出した最終燃料噴射量TOUTと、2回噴射燃焼モードにおける2回燃料噴射時の圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSCとの偏差(TOUT−TIMDSC)、すなわち2回燃料噴射時の吸気行程中に噴射すべき燃料量が、所定の噴射可能下限値TOUTDIMIN(例えば0.4msec)よりも小さいか否かを判別する。この噴射可能下限値TOUTDIMINは、インジェクタ4の噴射可能な最小燃料量を表している。また、2回燃料噴射時の圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSCは、エンジン回転数NEに応じて、例えば図13に示すTIMDSCテーブルを検索することにより算出される。このTIMDSCテーブルでは、2回燃料噴射時の圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSCは、エンジン回転数NEが高いほど、少なくなるように設定されている。これは、エンジン回転数NEが高いほど、筒内流動の関係上、混合気が燃焼しやすくなることで、圧縮行程での着火可能な最小燃料噴射量を少なくできるからである。なお、このTIMDSCテーブルでは、TIMDSCの値は、インジェクタ4の噴射可能下限値TOUTDIMIN以上に設定されている。   When the answer to step 131 is YES, that is, when the combustion transition mode is in progress, the routine proceeds to step 138, where the final fuel injection amount TOUT calculated in step 9 of FIG. The difference (TOUT−TIMDSC) from the fuel amount TIMDSC for the compression stroke injection, that is, the amount of fuel to be injected during the intake stroke at the time of the second fuel injection is from a predetermined injection possible lower limit value TOUTDIMIN (for example, 0.4 msec) It is also determined whether or not it is smaller. This injectable lower limit value TOUTDIMIN represents the minimum amount of fuel that can be injected by the injector 4. Further, the fuel amount TIMDSC for the compression stroke injection at the time of the second fuel injection is calculated by searching, for example, a TIMDSC table shown in FIG. 13 according to the engine speed NE. In this TIMDSC table, the fuel amount TIMDSC for compression stroke injection at the time of the second fuel injection is set so as to decrease as the engine speed NE increases. This is because the higher the engine speed NE, the easier the air-fuel mixture burns due to the in-cylinder flow, thereby reducing the minimum fuel injection amount that can be ignited in the compression stroke. In this TIMDSC table, the value of TIMDSC is set to be equal to or greater than the injectable lower limit value TOUTDIMIN of the injector 4.

前記ステップ138の答えがNOで、TOUT−TIMDSC≧TOUTDIMINのときには、2回燃料噴射時の圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSCに加えて、2回燃料噴射時の吸気行程中に噴射すべき燃料量(TOUT−TIMDSC)も、インジェクタ4から噴射可能であり、吸気行程中および圧縮行程中にそれぞれ燃料を噴射すべきであるとして、それを表すために、吸気行程噴射フラグF_DIHCおよび圧縮行程噴射フラグF_DISCをいずれも「1」にセットする(ステップ139、140)。そして、2回燃料噴射を実行すべきであることを表すために、2回噴射フラグF_DBLINJを「1」にセットし(ステップ141)、本処理を終了する。   If the answer to step 138 is NO and TOUT−TIMDSC ≧ TOUTDIMIN, the fuel amount to be injected during the intake stroke during the second fuel injection in addition to the fuel amount TIMDSC for the compression stroke injection during the second fuel injection (TOUT-TIMDSC) can also be injected from the injector 4, and it is assumed that fuel should be injected during the intake stroke and the compression stroke, respectively. In order to indicate that, the intake stroke injection flag F_DIHC and the compression stroke injection flag F_DISC Are set to “1” (steps 139 and 140). Then, in order to indicate that the two-time fuel injection should be executed, the two-time injection flag F_DBLINJ is set to “1” (step 141), and this process ends.

一方、ステップ138の答えがYESのとき、すなわち2回燃料噴射時の吸気行程中に噴射すべき燃料量(TOUT−TIMDSC)が噴射可能下限値TOUTDIMINを下回り、その燃料量を噴射できないとき、つまり2回燃料噴射を実行することができないときには、ステップ142に進み、成層燃焼許可フラグF_DISCOKが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、今回の燃焼モードの切換えが成層燃焼モードへの切換えであるとき、すなわち燃焼移行モードの開始前(燃焼モードの切換え前)の燃焼モードが均一燃焼モードであるときには、均一燃焼モードでの噴射タイミングと同様に、吸気行程中にのみ燃料を噴射すべきであるとして、それを表すために、吸気行程噴射フラグF_DIHCを「1」にセットする(ステップ143)とともに、圧縮行程噴射フラグF_DISCを「0」にセットする(ステップ144)。そして、今回のループでは2回燃料噴射を実行することができないとして、それを表すために、前記ステップ135を実行して、本処理を終了する。   On the other hand, when the answer to step 138 is YES, that is, when the amount of fuel to be injected (TOUT-TIMDSC) is lower than the injectable lower limit value TOUTDIMIN during the intake stroke in the second fuel injection, that fuel amount cannot be injected, that is, When the fuel injection cannot be executed twice, the routine proceeds to step 142, where it is determined whether or not the stratified combustion permission flag F_DISCOK is “1”. When this answer is YES and the current combustion mode switching is the stratified combustion mode switching, that is, when the combustion mode before the start of the combustion transition mode (before the combustion mode switching) is the uniform combustion mode, the uniform combustion mode Similarly to the injection timing in the mode, the intake stroke injection flag F_DIHC is set to “1” to indicate that the fuel should be injected only during the intake stroke (step 143), and the compression stroke injection is performed. The flag F_DISC is set to “0” (step 144). Then, in this loop, it is assumed that fuel injection cannot be executed twice, and in order to express this, step 135 is executed, and this processing is terminated.

一方、上記ステップ142の答えがNOのとき、すなわちF_DISCOK=0で、今回の燃焼モードの切換えが均一燃焼モードへの切換えであり、燃焼移行モードの開始前の燃焼モードが成層燃焼モードであるときには、成層燃焼モードでの噴射タイミングと同様に、圧縮行程中にのみ燃料を噴射すべきであるとして、それを表すために、吸気行程噴射フラグF_DIHCを「0」にセットする(ステップ145)とともに、圧縮行程噴射フラグF_DISCを「1」にセットし(ステップ146)、前記ステップ135を実行して、本処理を終了する。   On the other hand, when the answer to step 142 is NO, that is, when F_DISCOK = 0, the current combustion mode is switched to the uniform combustion mode, and the combustion mode before the start of the combustion transition mode is the stratified combustion mode. Like the injection timing in the stratified combustion mode, the intake stroke injection flag F_DIHC is set to “0” to indicate that the fuel should be injected only during the compression stroke (step 145), The compression stroke injection flag F_DISC is set to “1” (step 146), step 135 is executed, and this process is terminated.

以上のように、燃焼移行モード中に上記のような噴射タイミングで燃料噴射を実行するのは、以下の理由による。すなわち、均一燃焼モードと成層燃焼モードとの間の切換えの際の燃焼移行モード中に実行される2回燃料噴射では、燃焼が不安定になりやすく、そのため、燃焼の安定を確保するために、吸気行程中および圧縮行程中にそれぞれ噴射すべき燃料を、いずれも適正な量で噴射することが要求される。しかし、2回燃料噴射を実行する際の吸気行程中または圧縮行程中に噴射すべき燃料が、インジェクタ4の噴射可能な最小燃料量を下回っている場合、本来の適正な量からずれた燃料量で、2回燃料噴射を実行すると、燃焼が不安定になる。このような吸気行程中または圧縮行程中に噴射すべき燃料が、上記の最小燃料量を下回る状況は、特に、燃焼移行モードの開始直後に生じる傾向がある。したがって、上記のような状況が生じた場合に、2回燃料噴射を実行せずに、燃焼移行モードの開始直前、すなわち切換え前の燃焼モードの噴射タイミングで、最終燃料噴射量TOUTを噴射することにより、燃焼モードの切換えの際に安定した燃焼を確保することができる。   As described above, the fuel injection is executed at the injection timing as described above during the combustion transition mode for the following reason. That is, in the two-time fuel injection executed during the combustion transition mode when switching between the uniform combustion mode and the stratified combustion mode, the combustion is likely to become unstable, and therefore, in order to ensure the stability of the combustion, It is required that the fuel to be injected during the intake stroke and the compression stroke is injected in an appropriate amount. However, if the fuel to be injected during the intake stroke or the compression stroke when the fuel injection is performed twice is below the minimum fuel amount that can be injected by the injector 4, the fuel amount deviated from the original appropriate amount Thus, if fuel injection is executed twice, combustion becomes unstable. Such a situation where the fuel to be injected during the intake stroke or the compression stroke falls below the minimum fuel amount tends to occur particularly immediately after the start of the combustion transition mode. Therefore, when the above situation occurs, the final fuel injection amount TOUT is injected immediately before the start of the combustion transition mode, that is, at the injection timing of the combustion mode before switching, without executing the fuel injection twice. Thus, stable combustion can be ensured when switching the combustion mode.

図9に戻り、ステップ92に続くステップ93では、ステップ92で設定した2回噴射フラグF_DBLINJが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、2回燃料噴射を実行すべきであるときには、ステップ94に進み、2回噴射制御を実行して、本処理を終了する。前述したように、この2回噴射制御では、最終燃料噴射量TOUTを分割し、1燃焼サイクル内の吸気行程中に吸気行程噴射用の燃料量(TOUT−TIMDSC)を噴射するとともに、圧縮行程中に圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSCを噴射する。   Returning to FIG. 9, in step 93 following step 92, it is determined whether or not the double injection flag F_DBLINJ set in step 92 is “1”. If the answer is YES and the two fuel injections are to be executed, the routine proceeds to step 94, where the two-time injection control is executed, and this process ends. As described above, in the two-time injection control, the final fuel injection amount TOUT is divided, and the fuel amount for the intake stroke injection (TOUT-TIMDSC) is injected during the intake stroke in one combustion cycle, and the compression stroke is being performed. The fuel amount TIMDSC for the compression stroke injection is injected into.

一方、ステップ93の答えがNOのときには、ステップ95に進み、吸気行程噴射フラグF_DIHCが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、吸気行程中に燃料を噴射すべきであるときには、ステップ96に進み、吸気行程噴射制御を実行し、本処理を終了する。前述したように、この吸気行程噴射制御では、1燃焼サイクル内の吸気行程中にのみ、最終燃料噴射量TOUTを噴射する。なお、図示しないが、前述した膨張行程噴射フラグF_DIBCが「1」であるときには、吸気行程噴射制御において、最終燃料噴射量TOUTから膨張行程中に噴射すべき燃料量TOUTBを差し引いた燃料量を吸気行程中に噴射するとともに、燃料量TOUTBを膨張行程中に噴射する。   On the other hand, when the answer to step 93 is NO, the process proceeds to step 95 to determine whether or not the intake stroke injection flag F_DIHC is “1”. If the answer is YES and the fuel should be injected during the intake stroke, the routine proceeds to step 96, where the intake stroke injection control is executed, and this processing is terminated. As described above, in this intake stroke injection control, the final fuel injection amount TOUT is injected only during the intake stroke within one combustion cycle. Although not shown, when the above-described expansion stroke injection flag F_DIBC is “1”, in the intake stroke injection control, the intake fuel amount obtained by subtracting the fuel amount TOUTB to be injected during the expansion stroke from the final fuel injection amount TOUT. While injecting during the stroke, the fuel amount TOUTB is injected during the expansion stroke.

上記ステップ95の答えがNOのときには、ステップ97に進み、圧縮行程噴射フラグF_DISCが「1」であるか否かを判別する。この答えがYESで、圧縮行程中に燃料を噴射すべきであるときには、ステップ98に進み、圧縮行程噴射制御を実行し、本処理を終了する。前述したように、この圧縮行程噴射制御では、1燃焼サイクル内の圧縮行程中にのみ、最終燃料噴射量TOUTを噴射する。一方、ステップ97の答えがNOのとき、すなわちステップ93、95および97がいずれもNOで、2回噴射フラグF_DBLINJ、吸気行程噴射フラグF_DIHC、および圧縮行程噴射フラグF_DISCがいずれも「0」のときには、フューエルカット運転をすべきであるとして、燃料噴射を実行することなく、そのまま本処理を終了する。   When the answer to step 95 is NO, the process proceeds to step 97 to determine whether or not the compression stroke injection flag F_DISC is “1”. If the answer is YES and the fuel should be injected during the compression stroke, the routine proceeds to step 98, where the compression stroke injection control is executed, and this processing is terminated. As described above, in this compression stroke injection control, the final fuel injection amount TOUT is injected only during the compression stroke within one combustion cycle. On the other hand, when the answer to step 97 is NO, that is, when all of steps 93, 95, and 97 are NO and the double injection flag F_DBLINJ, the intake stroke injection flag F_DIHC, and the compression stroke injection flag F_DISC are all “0”, Assuming that the fuel cut operation should be performed, the present process is terminated without executing the fuel injection.

以上詳述したように、本実施形態によれば、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換え時における燃焼移行モード中において、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTと、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTとの比に基づき、燃焼移行モード中の空燃比を良好に反映した仮想目標空燃比KCMDIMGを算出し、これを用いて、燃焼移行モードの終了タイミングを適切に判定できるので、必要以上に2回燃料噴射を実行することがなくなり、したがって、良好な運転性を確保しながら、NOxの排出を最小限に抑制することができる。また、均一燃焼モードへの切換え時の燃焼移行モード中には、2回噴射燃焼モードを少なくとも所定時間TMDSCMDS1継続させるので、2回燃料噴射の実行による効果、すなわち安定した燃焼およびトルク段差の抑制を確保することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the temporary required fuel injection amount TCYLLMT and the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection during the combustion transition mode at the time of switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode. Based on the ratio, the virtual target air-fuel ratio KCMDIMG that well reflects the air-fuel ratio in the combustion transition mode is calculated, and this can be used to appropriately determine the end timing of the combustion transition mode. No fuel injection is performed, and therefore NOx emission can be minimized while ensuring good operability. In addition, during the combustion transition mode when switching to the uniform combustion mode, the two-injection combustion mode is continued for at least the predetermined time TMDSCMDS1, so that the effects of executing the two-time fuel injection, that is, stable combustion and suppression of torque steps are suppressed. Can be secured.

また、本実施形態によれば、インジェクタ4の構造上、燃焼移行モード中に2回燃料噴射を実行することができない場合には、2回燃料噴射を実行せずに、切換え前の燃焼モードの噴射タイミングで、最終燃料噴射量TOUTを噴射するので、燃焼移行モード中の安定した燃焼を確保することができる。   Further, according to the present embodiment, when the fuel injection cannot be executed twice during the combustion transition mode due to the structure of the injector 4, the fuel mode before switching is not executed without executing the fuel injection twice. Since the final fuel injection amount TOUT is injected at the injection timing, stable combustion during the combustion transition mode can be ensured.

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。実施形態では、燃焼移行モードの終了タイミングを判定するために、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTと、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTとの比に基づいて算出した仮想目標空燃比KCMDIMGと、燃焼移行モード終了判定値KCMDDSCとを比較したが、判定値として、燃焼移行モード射終了判定値KCMDDSCを吸気行程噴射用の目標空燃比KCMD1STで除算した値(KCMDDSC/KCMD1ST)を採用し、この判定値と、TCYLLMT/TCYL1STTとを比較し、
TCYLLMT/TCYL1STT>KCMDDSCMD/KCMD1ST
のときに、燃焼移行モードを終了させるようにしてもよい。また、暫定要求燃料噴射量TCYLLMTと、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量TCYL1STTとの比に代えて、両者の偏差(TCYLLMT−TCYL1STT)などに基づいて算出した値を用い、それを適当な判定値と比較することによって、燃焼移行モードを終了させるようにしてもよい。
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the said embodiment described. In the embodiment, in order to determine the end timing of the combustion transition mode, the virtual target air-fuel ratio KCMDIMG calculated based on the ratio between the temporary required fuel injection amount TCYLLMT and the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection, and combustion The transition mode end determination value KCMDDSC was compared. As the determination value, a value obtained by dividing the combustion transition mode firing end determination value KCMDDSC by the target air-fuel ratio KCMD1ST for intake stroke injection (KCMDDSC / KCMD1ST) is adopted. And TCYLLMT / TCYL1STT,
TCYLLMT / TCYL1STT> KCMDDSCMD / KCMD1ST
At this time, the combustion transition mode may be terminated. Further, instead of the ratio between the temporary required fuel injection amount TCYLLMT and the required fuel injection amount TCYL1STT for intake stroke injection, a value calculated based on the deviation between the two (TCYLLMT-TCYL1STT) or the like is used to make an appropriate determination. The combustion transition mode may be terminated by comparing with the value.

また、実施形態では、2回噴射燃焼モード中の燃料噴射、すなわち2回燃料噴射の実行の可否を、吸気行程中に噴射すべき燃料量(TOUT−TIMDSC)とインジェクタ4の噴射可能下限値TOUTDIMINとの比較結果に基づいて判定したが(ステップ138)、例えば、圧縮行程噴射用の燃料量TIMDSCが噴射可能下限値TOUTDIMINを下回ることがある場合には、両者の比較結果に基づいて、2回燃料噴射の実行の可否を判定してもよい。また、噴射可能下限値TOUTDIMINに代えて、これよりも大きな適当な値を採用することも可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。   Further, in the embodiment, the fuel injection during the two-injection combustion mode, that is, whether or not the two-time fuel injection is performed, determines whether or not the fuel amount to be injected during the intake stroke (TOUT−TIMDSC) and the lower limit value TOUTDIMIN that can be injected by the injector 4. (Step 138), for example, if the fuel amount TIMDSC for compression stroke injection may be lower than the injectable lower limit value TOUTDIMIN, it is determined twice based on the comparison result between the two. Whether or not fuel injection can be executed may be determined. Further, instead of the injectable lower limit value TOUTDIMIN, an appropriate value larger than this can be adopted. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御装置
2 ECU(運転状態検出手段、要求トルク算出手段、
燃焼モード決定手段、移行時用燃料噴射量算出手段、
吸気行程用燃料噴射量算出手段、2回燃料噴射終了手段、
および回転数検出手段)
3 内燃機関
10 気筒
13 スロットル弁機構(運転状態検出手段)
15 EGR管(ERG流路)
16 EGR制御弁(EGRバルブ)
22 クランク角センサ(運転状態検出手段、回転数検出手段)
24 エアフローセンサ(吸入空気量検出手段)
25 スロットル弁開度センサ(運転状態検出手段)
26 吸気管内絶対圧センサ(運転状態検出手段)
30 アクセル開度センサ(運転状態検出手段)
PMCMD 要求トルク
TCYL1STT 吸気行程噴射用の要求燃料噴射量(吸気行程用燃料噴射量)
TCYLLMT 暫定要求燃料噴射量(移行時用燃料噴射量)
KCMDIMG 仮想目標空燃比
TMDSCMDS1 所定時間
1 Control device
2 ECU (operating state detection means, required torque calculation means,
Combustion mode determining means, fuel injection amount calculating means for transition,
Fuel injection amount calculating means for intake stroke, means for terminating fuel injection,
And rotation speed detection means)
3 Internal combustion engine
10 cylinders
13 Throttle valve mechanism (operating state detection means)
15 EGR pipe (ERG flow path)
16 EGR control valve (EGR valve)
22 Crank angle sensor (operating state detection means, rotation speed detection means)
24 Air flow sensor (intake air amount detection means)
25 Throttle valve opening sensor (operating state detection means)
26 Intake pipe absolute pressure sensor (operating state detection means)
30 accelerator opening sensor (operating state detection means)
PMCMD required torque TCYL1STT required fuel injection amount for intake stroke injection (fuel injection amount for intake stroke)
TCYLLMT provisional required fuel injection amount (fuel injection amount for transition)
KCMDIMG Virtual target air-fuel ratio TMDSCMDS1 Predetermined time

Claims (5)

気筒内への燃料噴射を吸気行程中に行う均一燃焼モードと、燃料噴射を圧縮行程中に行う成層燃焼モードとに燃焼モードを切り換えて運転するとともに、前記均一燃焼モードと前記成層燃焼モードとの間の燃焼モードの切換えの際の移行中に、燃料を1燃焼サイクル内の吸気行程中および圧縮行程中にそれぞれ噴射する2回燃料噴射を実行する筒内噴射式の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、当該内燃機関の要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
当該算出された要求トルクに応じて、前記燃焼モードを、前記均一燃焼モードおよび前記成層燃焼モードのいずれかに決定する燃焼モード決定手段と、
前記算出された要求トルクに応じて、前記移行中に噴射すべき移行時用燃料噴射量を算出する移行時用燃料噴射量算出手段と、
吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
当該検出された吸入空気量に応じて、吸気行程中に噴射すべき吸気行程用燃料噴射量を算出する吸気行程用燃料噴射量算出手段と、
前記成層燃焼モードから前記均一燃焼モードへの切換え時における前記2回燃料噴射中に、前記移行時用燃料噴射量と前記吸気行程用燃料噴射量との比較結果に応じて、前記2回燃料噴射を終了させる2回燃料噴射終了手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The combustion mode is switched between a uniform combustion mode in which fuel injection into the cylinder is performed during the intake stroke and a stratified combustion mode in which fuel injection is performed during the compression stroke, and the uniform combustion mode and the stratified combustion mode are And a control device for an in-cylinder injection type internal combustion engine that performs fuel injection twice to inject fuel during an intake stroke and during a compression stroke in one combustion cycle during transition during switching of the combustion mode between And
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
Requested torque calculating means for calculating the required torque of the internal combustion engine according to the detected operating state of the internal combustion engine;
Combustion mode determining means for determining the combustion mode as one of the uniform combustion mode and the stratified combustion mode according to the calculated required torque;
A transition time fuel injection amount calculating means for calculating a transition time fuel injection amount to be injected during the transition in accordance with the calculated required torque;
An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount;
An intake stroke fuel injection amount calculating means for calculating an intake stroke fuel injection amount to be injected during the intake stroke according to the detected intake air amount;
During the second fuel injection at the time of switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode, the two-time fuel injection is performed according to a comparison result between the fuel injection amount for the transition time and the fuel injection amount for the intake stroke. A two-time fuel injection end means for ending
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記2回燃料噴射終了手段は、前記移行時用燃料噴射量と前記吸気行程用燃料噴射量との比が、所定値よりも大きいときに、前記2回燃料噴射を終了させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The two-time fuel injection end means ends the second-time fuel injection when a ratio between the transition time fuel injection amount and the intake stroke fuel injection amount is larger than a predetermined value. The control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を有し、
前記移行時用燃料噴射量算出手段は、前記2回燃料噴射の圧縮行程中の燃料噴射量を、前記検出された内燃機関の回転数に応じて算出することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
The operating state detection means has a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine,
3. The transition fuel injection amount calculating means calculates a fuel injection amount during a compression stroke of the second fuel injection according to the detected rotational speed of the internal combustion engine. The control apparatus of the internal combustion engine described in 1.
前記2回燃料噴射終了手段は、前記2回燃料噴射が所定時間、実行された後、前記移行時用燃料噴射量と前記吸気行程用燃料噴射量とを比較することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   2. The two-time fuel injection end means compares the fuel injection amount for transition and the fuel injection amount for intake stroke after the second fuel injection is executed for a predetermined time. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3. 前記内燃機関は、排気ガスを当該内燃機関の吸気側に再循環させるためのEGR通路と、
このEGR通路を開閉するEGRバルブとを有しており、
前記所定時間は、前記EGRバルブの応答性に応じて設定されることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
The internal combustion engine includes an EGR passage for recirculating exhaust gas to the intake side of the internal combustion engine;
And an EGR valve that opens and closes the EGR passage,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the predetermined time is set according to responsiveness of the EGR valve.
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