JP2006307739A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒内噴射式エンジンの噴射条件（噴射モード又は燃料噴射時期）切換時の排気エミッションを向上させる。
【解決手段】 エンジン運転状態等に応じて、各気筒の吸気行程で燃料を１回噴射する吸気行程１回噴射モードと、各気筒の圧縮行程で燃料を１回噴射する圧縮行程１回噴射モードと、各気筒の１サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換える。そして、噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で大きく切り換えられたときに、噴射条件の切り換えに伴ってウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間は、切り換え後の噴射条件に対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する燃料噴射量補正処理を実行する。これにより、噴射条件切換時に空燃比が一時的にリーン方向やリッチ方向に変動することを防止する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置に関するものである。

近年、低燃費、低排気エミッション、高出力の特長を兼ね備えた筒内噴射式エンジン（直噴エンジン）の需要が急増している。この筒内噴射式エンジンにおいては、特許文献１（特開２０００−３１４３３８号公報）に記載されているように、実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量を制御する空燃比Ｆ／Ｂ制御（空燃比フィードバック制御）を実行しながら、吸気行程で燃料を噴射する吸気行程噴射モードと、圧縮行程で燃料を噴射する圧縮行程噴射モードとを切り換えるようにしたものがある。この特許文献１では、吸気行程噴射モードと圧縮行程噴射モードとの間で噴射モードを切り換えたときに、空燃比Ｆ／Ｂ補正量を増減補正して、実空燃比を噴射モード切り換え後の目標空燃比に強制的に近付けることが提案されている。

更に、筒内噴射式エンジンにおいては、特許文献２（特開２００４−２１１５７１号公報）に記載されているように、空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行しながら、燃料を一括して噴射する一括噴射モードと、燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射モードとを切り換えるようにしたものがある。この特許文献２では、一括噴射モードから分割噴射モードに切り換えたときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインをリーン方向に増大させて、空燃比のリッチずれを防止することが提案されている。
特開２０００−３１４３３８号公報（第３頁等） 特開２００４−２１１５７１号公報（第４頁等）

ところで、筒内噴射式エンジンでは、噴射モードを切り換えると、噴射時の筒内圧力（図２参照）や筒内温度やピストン位置（図３参照）等が変化して噴射燃料のウエット量（筒内壁面やピストン等に付着する燃料量）や燃料噴射弁の噴射特性等が変化するため、同一運転条件でも必要な燃料噴射量（燃料噴射時間）が変化する。そこで、本発明者らは、噴射モードの違いによるウエット量や噴射特性等の変化を見込んで、噴射モードを切り換えたときに、燃料噴射量を、切り換え後の噴射モードのウエット量や噴射特性等に対応した燃料噴射量に切り換えるシステムを研究している。

しかし、噴射モードを切り換えたときに、ウエット量や噴射特性等は一気に変化するのではなく徐々に変化するため、図９に破線で示すように、噴射モードを切り換えたときに、燃料噴射量を、切り換え後の噴射モードのウエット量や噴射特性等に対応した燃料噴射量にステップ的に切り換えると、ウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間は、燃料噴射量が適正なものとならず、空燃比が一時的にリーン方向やリッチ方向に変動して、排気エミッションが悪化するという問題がある。

また、この空燃比の変動は一時的なものであり、本来、噴射モードの切り換えに伴うウエット量や噴射特性等の変化が終了すれば、空燃比が速やかに目標空燃比に収まるはずであるが、図１６に破線で示すように、空燃比Ｆ／Ｂ制御中は、この空燃比の一時的な変動を抑える方向に空燃比Ｆ／Ｂ補正量が増大するため、空燃比が目標空燃比付近で振動するハンチング現象が発生して、空燃比が目標空燃比に収束するまでの時間が長くなり、排気エミッションが悪化するという問題がある。

この場合、上記特許文献１の技術を適用して、噴射モードを切り換えたときに空燃比の変動を抑える方向に空燃比Ｆ／Ｂ補正量を増量補正したり、或は、上記特許文献２の技術を適用して、噴射モードを切り換えたときに空燃比の変動を抑える方向に空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを大きくすると、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的な変動を抑える方向に急激に増大してハンチング現象が助長されてしまう可能性がある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、筒内噴射式内燃機関の噴射条件切換時の空燃比制御性を向上させることができて、噴射条件切換時の排気エミッションを向上させることができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、噴射モード切換手段によって、各気筒の吸気行程で燃料を１回噴射する吸気行程１回噴射モードと、各気筒の圧縮行程で燃料を１回噴射する圧縮行程１回噴射モードと、各気筒の１サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換え、燃料噴射量補正手段によって、噴射モードが切り換えられたときに切り換え後の噴射モードに対応した燃料噴射量を一時的に補正する燃料噴射量補正処理を実行するようにしたものである。

このようにすれば、噴射モードが切り換えられたときに、噴射モードの切り換えに伴ってウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間は、切り換え後の噴射モードに対応した燃料噴射量が適正なものとならないという事情があっても、その期間に、燃料噴射量補正処理を実行して、切り換え後の噴射モードに対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正することができる。これにより、噴射モード切換時に空燃比が一時的にリーン方向やリッチ方向に変動することを未然に防止することができ、噴射モード切換時の排気エミッションを向上させることができる。

この技術（噴射モードが切り換えられたときに燃料噴射量補正処理を実行する技術）は、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードと分割噴射モードの３つの噴射モード間で噴射モードを切り換えるシステムに限定されず、請求項２のように、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードの２つの噴射モード間で噴射モードを切り換えるシステムに適用しても良い。

また、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で大きく切り換えられたときにも、噴射モード切換時と同様の理由で空燃比の一時的な変動が発生して排気エミッションが悪化する可能性があるため、請求項３のように、燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに燃料噴射量補正処理を実行するようにしても良い。このようにすれば、燃料噴射時期が同一行程内で大きく切り換えられたときに、空燃比が一時的に変動することを未然に防止することができ、噴射時期切換時の排気エミッションを向上させることができる。

一般に、噴射条件（噴射モード又は燃料噴射時期）切換時のウエット量や噴射特性等の変化量は、内燃機関の温度に応じて変化するため、請求項４のように、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を内燃機関の冷却水温（内燃機関の温度の代用情報）に応じて変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度に応じて噴射条件切換時のウエット量や噴射特性等の変化量が変化するのに対応して、燃料噴射補正量を変化させることができ、燃料噴射補正量を適正値に設定することができる。

更に、内燃機関の温度に応じて噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間が変化するため、請求項５のように、燃料噴射量補正処理の実行期間を内燃機関の冷却水温（内燃機関の温度の代用情報）に応じて変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度に応じて噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間が変化するのに対応して、燃料噴射量補正処理の実行期間を変化させることができ、燃料噴射量補正処理の実行期間を適正値に設定することができる。

また、燃料噴射量補正処理の実行期間を時間で設定するようにしても良いが、請求項６のように、燃料噴射量補正処理の実行期間を燃料噴射回数で設定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の回転速度に左右されずに、燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射回数（つまり燃料噴射量の補正回数）を確実に確保することができる。

ところで、吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モードと、分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合には、主に分割噴射モードの１回目の燃料噴射量に応じて噴射条件切換時のウエット量等の変化量が変化するため、請求項７のように、吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モードと、分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を分割噴射モードの１回目の燃料噴射量の比率に応じて変更するようにすると良い。このようにすれば、分割噴射モードの１回目の燃料噴射量に応じて噴射条件切換時のウエット量等の変化量が変化するのに対応して、燃料噴射補正量を変化させることができ、１回噴射モードと分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合の燃料噴射補正量を適正値に設定することができる。

また、請求項８のように、吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード（以下これらを「１回噴射モード」と総称する）と、該１回噴射モードと同一行程で燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合には、１回噴射モードと、吸気行程及び圧縮行程でそれぞれ燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に比べて、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を小さくするか又は０にするようにすると良い。この理由は、１回噴射モードと、該１回噴射モードと同一行程で燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合には、１回噴射モードと、吸気行程及び圧縮行程でそれぞれ燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に比べて、噴射モード切換時のウエット量等の変化が小さいからである。

また、請求項９のように、実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御（以下「空燃比Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行すると共に、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードと分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えるシステムでは、噴射モードが切り換えられたときに空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを一時的に小さくするか又は空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時的に禁止する空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行するようにしても良い。

このようにすれば、噴射モードが切り換えられたときに、空燃比が一時的にリーン方向やリッチ方向に変動しても、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行して、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを一時的に小さくするか又は空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時的に禁止することによって、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的な変動を抑える方向に過剰に増大することを防止することができ、空燃比のハンチング現象を防止することができる。これにより、噴射モード切換時に空燃比が目標空燃比に収束するまでの時間を短くすることができ、噴射モード切換時の排気エミッションを向上させることができる。

この技術（噴射モードが切り換えられたときに空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する技術）は、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードと分割噴射モードの３つの噴射モード間で噴射モードを切り換えるシステムに限定されず、請求項１０のように、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードの２つの噴射モード間で噴射モードを切り換えるシステムに適用しても良い。

また、請求項１１のように、燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行するようにしても良い。このようにすれば、燃料噴射時期が同一行程内で大きく切り換えられたときに、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的な変動を抑える方向に過剰に増大することを防止することができて、空燃比のハンチング現象を防止することができ、噴射時期切換時の排気エミッションを向上させることができる。

更に、請求項１２のように、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を内燃機関の冷却水温（内燃機関の温度の代用情報）に応じて変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度に応じて噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間（つまり、空燃比が変動する期間）が変化するのに対応して、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を変化させることができ、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を適正値に設定することができる。

また、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を時間で設定するようにしても良いが、請求項１３のように、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を燃料噴射回数で設定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の回転速度に左右されずに、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する燃料噴射回数を確実に確保することができる。

また、請求項１４のように、吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード（以下「１回噴射モード」と総称する）と、該１回噴射モードと同一行程で燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合には、１回噴射モードと、吸気行程及び圧縮行程でそれぞれ燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に比べて、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する期間を短くするか又は０にすると良い。この理由は、１回噴射モードと、該１回噴射モードと同一行程で燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合には、１回噴射モードと、吸気行程及び圧縮行程でそれぞれ燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に比べて、噴射モード切換時のウエット量等の変化が小さく、空燃比の変動が小さいか又は空燃比がほとんど変動しないためである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を４つの実施例１〜４を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０に、筒内の気流強度（スワール流強度やタンブル流強度）を制御する気流制御弁３１が設けられている。

エンジン１１の各気筒の上部には、それぞれ燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。また、エンジン１１の吸気バルブ３７と排気バルブ３８には、それぞれ開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング装置３９，４０が設けられている。

エンジン１１のシリンダブロックには、ノッキングを検出するノックセンサ３２と、冷却水温を検出する冷却水温センサ２３とが取り付けられている。また、クランク軸（図示せず）の外周側には、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２４が取り付けられている。このクランク角センサ２４の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

一方、エンジン１１の排気管２５には、排出ガスを浄化する上流側触媒２６と下流側触媒２７が設けられ、上流側触媒２６の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２８（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。本実施例１では、上流側触媒２６として理論空燃比付近で排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒が設けられ、下流側触媒２７としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒が設けられている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒２７は、排出ガスの空燃比がリーンのときに排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比が理論空燃比付近又はリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する特性を持っている。

また、排気管２５のうちの上流側触媒２６の下流側と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１６の下流側のサージタンク１８との間に、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ配管３３が接続され、このＥＧＲ配管３３の途中に排出ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁３４が設けられている。また、アクセルペダル３５の踏込量（アクセル開度）がアクセルセンサ３６によって検出される。

前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や燃料噴射時期、点火プラグ２２の点火時期等を制御する。その際、ＥＣＵ３０は、実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御（以下「空燃比Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御手段として機能する。

更に、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態等に応じて吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードと分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換える噴射モード切換手段として機能する。吸気行程１回噴射モードは、各気筒の吸気行程で燃料を１回噴射する噴射モードであり、エンジン運転状態等に応じて燃料噴射時期を吸気行程内で進角又は遅角する。圧縮行程１回噴射モードは、各気筒の圧縮行程で燃料を１回噴射する噴射モードであり、エンジン運転状態等に応じて燃料噴射時期を圧縮行程内で進角又は遅角する。

また、分割噴射モードは、各気筒の１サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する噴射モードであり、例えば、吸気行程で燃料を２回噴射する噴射パターンの吸気行程分割噴射モードと、吸気行程で燃料を１回噴射した後に圧縮行程で燃料を１回噴射する噴射パターンの吸気・圧縮行程分割噴射モードと、圧縮行程で燃料を２回噴射する噴射パターンの圧縮行程分割噴射モードの中からエンジン運転状態等に応じて選択される。

ところで、筒内噴射式エンジン１１では、噴射モードを切り換えると、噴射時の筒内圧力（図２参照）や筒内温度やピストン位置（図３参照）等が変化して噴射燃料のウエット量（筒内壁面やピストン等に付着する燃料量）や燃料噴射弁２１の噴射特性等が変化するため、同一運転条件でも必要な燃料噴射量（燃料噴射時間）が変化する。このため、噴射モードの違いによるウエット量や噴射特性等の変化を見込んで、噴射モードを切り換えたときに、燃料噴射量を、切り換え後の噴射モードのウエット量や噴射特性等に対応した燃料噴射量に切り換えるようにしている。

しかし、噴射モードを切り換えたときに、ウエット量や噴射特性等は一気に変化するのではなく徐々に変化するため、図９に破線で示すように、噴射モードを切り換えたときに、燃料噴射量を、切り換え後の噴射モードのウエット量や噴射特性等に対応した燃料噴射量にステップ的に切り換えると、ウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間は、燃料噴射量が適正なものとならず、空燃比が一時的にリーン方向やリッチ方向に変動して、排気エミッションが悪化する。また、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で大きく切り換えられたときにも、噴射モード切換時と同様の理由で空燃比の一時的な変動が発生して排気エミッションが悪化する可能性がある。

この対策として、ＥＣＵ３０は、後述する図５乃至図７の燃料噴射量補正処理用の各ルーチン等を実行することで、噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに、噴射条件（噴射モード又は燃料噴射時期）の切り換えに伴ってウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間は、燃料噴射量補正処理を実行して、切り換え後の噴射条件に対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。この機能が特許請求の範囲でいう燃料噴射量補正手段としての役割を果たす。

この燃料噴射量補正処理では、切り換え後の噴射条件に対応した燃料噴射量を所定の燃料噴射補正量を用いて補正するが、その際、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターン(1) 〜(18)に対応した増加補正量Ａ１〜Ａ４又は減少補正量Ｂ１〜Ｂ４を燃料噴射補正量の初期値として設定し、その燃料噴射補正量（増加補正量Ａ１〜Ａ４又は減少補正量Ｂ１〜Ｂ４）を徐々に減衰させて０に近付けることで、燃料噴射量を徐々に変化させて切り換え後の噴射条件に対応した燃料噴射量に近付けるようにする（図９の実線参照）。ここで、増加補正量Ａ１〜Ａ４の大小関係は、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３＞Ａ４であり、減少補正量Ｂ１〜Ｂ４の大小関係は、Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３＞Ｂ４である。

図４に示すマップは、噴射条件を切り換えたときに、ウエット量等の変化によって必要な燃料噴射量が減少する切り換えパターンの場合には、その減少量が大きくなるほど燃料噴射補正量が増加方向に大きくなり（つまり増加補正量が大きくなり）、これとは逆に、噴射条件を切り換えたときに、ウエット量等の変化によって必要な燃料噴射量が増加する切り換えパターンの場合には、その増加量が大きくなるほど燃料噴射補正量が減少方向に大きくなる（つまり減少補正量が大きくなる）ように設定されている。

具体的には、必要な燃料噴射量が最も大きく減少する切り換えパターンの場合、つまり、(1) 吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合や、(4) 吸気行程１回噴射モードにおいて燃料噴射時期を吸気行程内で所定量よりも大きく進角した場合や、(15)吸気行程１回噴射モードから圧縮行程分割噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が最も大きい増加補正量Ａ１に設定される。

また、必要な燃料噴射量が２番目に大きく減少する切り換えパターンの場合、つまり、(9) 吸気行程１回噴射モードから吸気・圧縮行程分割噴射モードに切り換えた場合や、(12)吸気行程分割噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が２番目に大きい増加補正量Ａ２に設定される。

また、必要な燃料噴射量が３番目に大きく減少する切り換えパターンの場合、つまり、(7) 吸気行程１回噴射モードから吸気行程分割噴射モードに切り換えた場合や、(14)吸気・圧縮行程分割噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が３番目に大きい増加補正量Ａ３に設定される。

また、必要な燃料噴射量が最も小さく減少する切り換えパターンの場合、つまり、(6) 圧縮行程１回噴射モードにおいて燃料噴射時期を圧縮行程内で所定量よりも大きく進角した場合や、(17)圧縮行程１回噴射モードから圧縮行程分割噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が最も小さい増加補正量Ａ４又は０に設定される。

一方、必要な燃料噴射量が最も大きく増加する切り換えパターンの場合、つまり、(2) 圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合や、(3) 吸気行程１回噴射モードにおいて燃料噴射時期を吸気行程内で所定量よりも大きく遅角した場合や、(16)圧縮行程分割噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が最も大きい減少補正量Ｂ１に設定される。

また、必要な燃料噴射量が２番目に大きく増加する切り換えパターンの場合、つまり、(10)吸気・圧縮行程分割噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合や、(11)圧縮行程１回噴射モードから吸気行程分割噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が２番目に大きい減少補正量Ｂ２に設定される。

また、必要な燃料噴射量が３番目に大きく増加する切り換えパターンの場合、つまり、(8) 吸気行程分割噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合や、(13)圧縮行程１回噴射モードから吸気・圧縮行程分割噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が３番目に大きい減少補正量Ｂ３に設定される。

また、必要な燃料噴射量が最も小さく増加する切り換えパターンの場合、つまり、(5) 圧縮行程１回噴射モードにおいて燃料噴射時期を圧縮行程内で所定量よりも大きく遅角した場合や、(18)圧縮行程分割噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合には、燃料噴射補正量の初期値が最も小さい減少補正量Ｂ４又は０に設定される。

ここで、(7),(8) 吸気行程１回噴射モードと吸気行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(9),(10)吸気行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、燃料噴射補正量（増加補正量又は減少補正量）の絶対値が小さくなるように設定されている。この理由は、吸気行程１回噴射モードと吸気行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、吸気行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、噴射モード切換時のウエット量等の変化が小さいからである。

更に、(17),(18) 圧縮行程１回噴射モードと圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(13),(14) 圧縮行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、燃料噴射補正量（増加補正量又は減少補正量）の絶対値が小さいか又は０になるように設定されている。この理由は、圧縮行程１回噴射モードと圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、圧縮行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、噴射モード切換時のウエット量等の変化が小さいか又はウエット量等がほとんど変化しないからである。

以下、ＥＣＵ３０が実行する図５乃至図７の燃料噴射量補正処理用の各ルーチンの処理内容を説明する。

［噴射モード切換判定ルーチン］
図５に示す噴射モード切換判定ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期で（例えば燃料噴射毎に）実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、現在の要求噴射モードＭＯＤＥreq を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、現在の実噴射モードＭＯＤＥを読み込む。

この場合、要求噴射モードＭＯＤＥreq と実噴射モードＭＯＤＥは、例えば、次の表１に示すように、それぞれ「１」〜「５」の数字で設定される。ここで、「１」は吸気行程１回噴射モードを意味し、「２」は圧縮行程１回噴射モードを意味する。また、「３」は吸気行程分割噴射モードを意味し、「４」は吸気・圧縮行程分割噴射モードを意味し、「５」は圧縮行程分割噴射モードを意味する。

要求噴射モードＭＯＤＥreq と実噴射モードＭＯＤＥを読み込んだ後、ステップ１０３に進み、要求噴射モードＭＯＤＥreq が実噴射モードＭＯＤＥと異なっているか否かを判定し、要求噴射モードＭＯＤＥreq が実噴射モードＭＯＤＥと異なっていると判定された場合には、ステップ１０４に進み、噴射モード切換要求有りと判定する。

一方、上記ステップ１０３で、要求噴射モードＭＯＤＥreq が実噴射モードＭＯＤＥと一致していると判定された場合には、ステップ１０５に進み、噴射時期の変化量（進角量又は遅角量）の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。その結果、噴射時期の変化量の絶対値が所定値よりも大きいと判定された場合には、ステップ１０４に進み、噴射モード切換要求有りと判定する。これは、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で大きく切り換えられたときにも、燃料噴射量補正処理を実行できるようにするためである。

これに対して、上記ステップ１０５で、噴射時期の変化量の絶対値が所定値以下であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、噴射モード切換要求無しと判定する。
［１回噴射モード間の切換時の噴射量補正ルーチン］
図６に示す１回噴射モード間の切換時の噴射量補正ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン中に周期的（例えば燃料噴射毎）に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モード切換要求が有るか否かを判定する。要求噴射モードが切り換えられた直後は、このステップ２０１で、噴射モード切換要求有りと判定されて、ステップ２０２に進み、切り換え後の噴射モード（要求噴射モード）を記憶した後、ステップ２０３に進み、図８に示すマップを参照して、現在の冷却水温に応じた燃料噴射量補正処理の実行期間を算出する。

この燃料噴射量補正処理の実行期間は、燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射回数で設定され、噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間（ウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間）に相当する値に設定されている。一般に、エンジン温度が低くなるほど噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間が長くなるため、図８のマップは、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほど燃料噴射量補正処理の実行期間が長くなる（燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射回数が多くなる）ように設定されている。

この後、ステップ２０４に進み、燃料噴射量補正処理の実行期間を判定するためのタイマＴmodeのカウント値を燃料噴射量補正処理の実行期間（燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射回数）に相当する初期値にセットした後、ステップ２０６に進み、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたか否かを判定する。

このステップ２０６で、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ２０７に進み、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターンに応じた増加補正量Ａ１を燃料噴射補正量の初期値として設定し、図９の（ａ）に示すように、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の噴射モード（圧縮行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を増量補正することで、切り換え後の噴射モード（圧縮行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。

一方、上記ステップ２０６で、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ２０８に進み、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターンに応じた減少補正量Ｂ１を燃料噴射補正量の初期値として設定し、図９の（ｂ）に示すように、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の噴射モード（吸気行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を減量補正することで、切り換え後の噴射モード（吸気行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。

燃料噴射補正量を算出した後、ステップ２０９に進み、タイマＴmodeのカウント値を燃料噴射毎（本ルーチンの演算周期毎）にカウントダウンする。

一方、噴射モードが切り換えられて要求噴射モードが実噴射モードと一致した後は、上記ステップ２０１で、噴射モード切換要求無しと判定されて、ステップ２０５に進み、タイマＴmodeのカウント値が「０」であるか否かを判定し、タイマＴmodeのカウント値が「０」でなければ、燃料噴射量補正処理の実行期間であると判断して、燃料噴射補正量を算出してタイマＴmodeのカウント値をカウントダウンする処理（ステップ２０６〜２０９の処理）を繰り返す。

その後、上記ステップ２０５で、タイマＴmodeのカウント値が「０」であると判定されたときに、燃料噴射量補正処理の実行期間が終了したと判断して、ステップ２０６〜２０９の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

［１回噴射モードと分割噴射モードの切換時の噴射量補正ルーチン］
図７に示す１回噴射モードと分割噴射モードの切換時の噴射量補正ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン中に周期的（例えば燃料噴射毎）に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、１回噴射モード（吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード）と分割噴射モード（吸気行程分割噴射モード又は吸気・圧縮行程分割噴射モード又は圧縮行程分割噴射モード）との間で噴射モード切換要求が有るか否かを判定する。

このステップ３０１で、噴射モード切換要求有りと判定された場合には、ステップ３０２に進み、切り換え後の噴射モード（要求噴射モード）を記憶した後、ステップ３０３に進み、現在の冷却水温に応じた燃料噴射量補正処理の実行期間（燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射回数）を算出する。この後、ステップ３０４に進み、タイマＴmodeのカウント値を燃料噴射量補正処理の実行期間に相当する初期値にセットした後、ステップ３０６に進み、１回噴射モードから分割噴射モードに切り換えられたか否かを判定する。

このステップ３０６で、１回噴射モードから分割噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ３０７に進み、１回噴射モードから分割噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターンに応じた増加補正量又は減少補正量を燃料噴射補正量の初期値として設定し、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の分割噴射モードに対応した燃料噴射量を補正することで、切り換え後の分割噴射モードに対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。

一方、上記ステップ３０６で、分割噴射モードから１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ３０８に進み、分割噴射モードから１回噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターンに応じた減少補正量又は増加補正量を燃料噴射補正量の初期値として設定し、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の１回噴射モードに対応した燃料噴射量を補正することで、切り換え後の１回噴射モードに対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。
燃料噴射補正量を算出した後、ステップ３０９に進み、タイマＴmodeのカウント値を燃料噴射毎（本ルーチンの演算周期毎）にカウントダウンする。

一方、上記ステップ３０１で、噴射モード切換要求無しと判定された場合には、ステップ３０５に進み、タイマＴmodeのカウント値が「０」であるか否かを判定し、タイマＴmodeのカウント値が「０」でなければ、燃料噴射補正量を算出してタイマＴmodeのカウント値をカウントダウンする処理（ステップ３０６〜３０９の処理）を繰り返す。

その後、上記ステップ３０５で、タイマＴmodeのカウント値が「０」であると判定されたときに、燃料噴射量補正処理の実行期間が終了したと判断して、ステップ３０６〜３０９の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

尚、１回噴射モード（吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード）において燃料噴射時期を同一行程内で所定量よりも大きく遅角又は進角したときにも、図６や図７のルーチンと同じようにして、燃料噴射量補正処理を実行する。

以上説明した本実施例１では、図９に実線で示すように、噴射モードが切り換えられたときに、噴射モードの切り換えに伴ってウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間は、燃料噴射量補正処理を実行して、切り換え後の噴射モードに対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。これにより、噴射モード切換時に空燃比が一時的にリーン方向やリッチ方向に変動することを未然に防止することができて、噴射モード切換時の排気エミッションを向上させることができる。

更に、本実施例１では、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときにも、燃料噴射量補正処理を実行するようにしたので、噴射時期切換時に空燃比が一時的に変動することを未然に防止することができ、噴射時期切換時の排気エミッションを向上させることができる。

また、本実施例１では、燃料噴射量補正処理の実行期間を冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じて設定するようにしたので、エンジン温度に応じて噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間が変化するのに対応して、燃料噴射量補正処理の実行期間を変化させることができ、燃料噴射量補正処理の実行期間を適正値に設定することができる。

しかも、本実施例１では、燃料噴射量補正処理の実行期間を燃料噴射回数で設定するようにしたので、エンジン回転速度等に左右されずに、燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射回数（つまり燃料噴射量の補正回数）を確実に確保することができる。

次に、図１０乃至図１３を用いて本発明の実施例２を説明する。
本実施例２では、図１０の１回噴射モード間の切換時の噴射量補正ルーチンを実行することで、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられたときに、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を冷却水温に応じて変更するようにしている。図１０のルーチンは、前記実施例１で説明した図６のルーチンのステップ２０７，２０８の処理をそれぞれステップ２０７ａ，２０８ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図６と同じである。

更に、本実施例２では、図１１の１回噴射モードと分割噴射モードの切換時の噴射量補正ルーチンを実行することで、１回噴射モード（吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード）と分割噴射モード（吸気行程分割噴射モード又は吸気・圧縮行程分割噴射モード又は圧縮行程分割噴射モード）との間で噴射モードが切り換えられたときに、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を分割噴射モードの分割率（分割噴射の全燃料噴射量に対する１回目の燃料噴射量の比率）に応じて変更するようにしている。図１１のルーチンは、前記実施例１で説明した図７のルーチンのステップ３０４の処理の後にステップ３０４ａの処理を追加すると共に、ステップ３０７，３０８の処理をそれぞれステップ３０７ａ，３０８ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図７と同じである。

図１０に示す１回噴射モード間の切換時の噴射量補正ルーチンでは、ステップ２０６で、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ２０７ａに進み、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図１２に示すマップを参照して、現在の冷却水温に応じた燃料噴射補正量（増加補正量）を初期値として算出し、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。

一般に、エンジン温度が低くなるほど噴射条件切換時のウエット量や噴射特性等の変化量が大きくなるため、図１２のマップは、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほど燃料噴射補正量が大きくなるように設定されている。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の噴射モード（圧縮行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を増量補正することで、切り換え後の噴射モード（圧縮行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。

一方、上記ステップ２０６で、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ２０８ａに進み、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図１２に示すマップを参照して、現在の冷却水温に応じた燃料噴射補正量（減少補正量）を初期値として算出し、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の噴射モード（吸気行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を減量補正することで、切り換え後の噴射モード（吸気行程１回噴射モード）に対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。

また、図１１に示す１回噴射モードと分割噴射モードの切換時の噴射量補正ルーチンでは、ステップ３０４で、タイマＴmodeのカウント値を初期値にセットした後、ステップ３０４ａに進み、切り換え前又は切り換え後の分割噴射モードの分割率を読み込む。

この後、ステップ３０６で、噴射モードが１回噴射モードから分割噴射モードに切り換えられたか否かを判定し、１回噴射モードから分割噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ３０７ａに進み、１回噴射モードから分割噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図１３に示すマップを参照して、切り換え後の分割噴射モードの分割率に応じた燃料噴射補正量（増加補正量又は減少補正量）を初期値として算出し、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。一般に、分割噴射モードの分割率が大きくなるほど噴射条件切換時のウエット量等の変化量が大きくなるため、図１３のマップは、分割噴射モードの分割率が大きくなるほど燃料噴射補正量が大きくなるように設定されている。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の分割噴射モードに対応した燃料噴射量を補正することで、切り換え後の分割噴射モードに対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。

一方、上記ステップ３０６で、分割噴射モードから１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ３０８ａに進み、分割噴射モードから１回噴射モードに切り換えた場合の燃料噴射補正量を算出する。この場合、図１３に示すマップを参照して、切り換え前の分割噴射モードの分割率に応じた燃料噴射補正量（減少補正量又は増加補正量）を初期値として算出し、その燃料噴射補正量を徐々に減衰させて０に近付けていく。この燃料噴射補正量を用いて切り換え後の１回噴射モードに対応した燃料噴射量を補正することで、切り換え後の１回噴射モードに対応した燃料噴射量を空燃比の変動を抑えるように補正する。

以上説明した本実施例２では、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられたときに、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じて設定するようにしたので、エンジン温度に応じて噴射条件切換時のウエット量や噴射特性等の変化量が変化するのに対応して、燃料噴射補正量を変化させることができ、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合の燃料噴射補正量を適正値に設定することができる。

更に、本実施例２では、１回噴射モードと分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられたときに、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を分割噴射モードの分割率に応じて設定するようにしたので、分割噴射モードの分割率に応じて噴射条件切換時のウエット量等の変化量が変化するのに対応して、燃料噴射補正量を変化させることができ、１回噴射モードと分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合の燃料噴射補正量を適正値に設定することができる。

尚、１回噴射モードと分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに、燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を冷却水温に応じて変更するようにしても良い。

次に、図１４乃至図１６を用いて本発明の実施例３を説明する。
本実施例３では、ＥＣＵ３０は、図１４の１回噴射モード間の切換時の空燃比Ｆ／Ｂ制御制限ルーチン等を実行することで、噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行して、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを通常時よりも一時的に小さくすることによって、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的な変動を抑える方向に過剰に増大することを防止する。この機能が特許請求の範囲でいう空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段としての役割を果たす。

この空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理では、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターン(1) 〜(18)に応じた制御ゲインＧ１〜Ｇ４を設定する。ここで、制御ゲインＧ１〜Ｇ４の大小関係は、Ｇ１＞Ｇ２＞Ｇ３＞Ｇ４である。

図４に示すマップは、噴射条件を切り換えたときに、ウエット量等の変化によって必要な燃料噴射量が減少又は増加する際の変化量が大きくなるほど制御ゲインが小さくなるように設定されている。

具体的には、必要な燃料噴射量が最も大きく変化する切り換えパターンの場合、つまり、(1),(2) 吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合や、(3),(4) 吸気行程１回噴射モードにおいて燃料噴射時期を吸気行程内で所定量よりも大きく遅角又は進角した場合や、(15),(16) 吸気行程１回噴射モードと圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、制御ゲインが最も小さい制御ゲインＧ４に設定される。

また、必要な燃料噴射量が２番目に大きく変化する切り換えパターンの場合、つまり、(9),(10)吸気行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合や、(11),(12) 圧縮行程１回噴射モードと吸気行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、制御ゲインが２番目に小さい制御ゲインＧ３に設定される。

また、必要な燃料噴射量が３番目に大きく変化する切り換えパターンの場合、つまり、(7),(8) 吸気行程１回噴射モードと吸気行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合や、(13),(14) 圧縮行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、制御ゲインが３番目に小さい制御ゲインＧ２に設定される。

また、必要な燃料噴射量が最も小さく変化する切り換えパターンの場合、つまり、(5),(6) 圧縮行程１回噴射モードにおいて燃料噴射時期を圧縮行程内で所定量よりも大きく遅角又は進角した場合や、(17),(18) 圧縮行程１回噴射モードと圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、制御ゲインが４番目に小さい制御ゲインＧ１に設定される。

以下、ＥＣＵ３０が実行する図１４の１回噴射モード間の切換時の空燃比Ｆ／Ｂ制御制限ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンが移動されると、まず、ステップ４０１で、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モード切換要求が有るか否かを判定する。このステップ４０１で、噴射モード切換要求有りと判定された場合には、ステップ４０２に進み、切り換え後の噴射モード（要求噴射モード）を記憶した後、ステップ４０３に進み、図１５に示すマップを参照して、現在の冷却水温に応じた空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を算出する。

この空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間は、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する燃料噴射回数で設定され、噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間（ウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間）に相当する値に設定されている。一般に、エンジン温度が低くなるほど噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間が長くなるため、図１５のマップは、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほど空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間が長くなる（空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する燃料噴射回数が多くなる）ように設定されている。

この後、ステップ４０４に進み、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を判定するためのタイマＴmodeのカウント値を空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間（空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する燃料噴射回数）に相当する初期値にセットした後、ステップ４０６に進み、ステップ４０６で、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたか否かを判定する。

このステップ４０６で、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ４０７に進み、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合の制御ゲインを算出する。この場合、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターンに応じた制御ゲインＧ４を設定することで、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを通常時よりも小さくする。これにより、図１６の（ａ）に示すように、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたときに、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的なリーン変動を抑える方向に過剰に増大することを防止する。

一方、上記ステップ４０６で、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ４０８に進み、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合の制御ゲインを算出する。この場合、図４に示すマップを参照して、噴射条件の切り換えパターンに応じた制御ゲインＧ４を設定することで、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを通常時よりも小さくする。これにより、図１６の（ｂ）に示すように、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えられたときに、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的なリッチ変動を抑える方向に過剰に増大することを防止する。
制御ゲインを算出した後、ステップ４０９に進み、タイマＴmodeのカウント値を燃料噴射毎（本ルーチンの演算周期毎）にカウントダウンする。

一方、上記ステップ４０１で、噴射モード切換要求無しと判定された場合には、ステップ４０５に進み、タイマＴmodeのカウント値が「０」であるか否かを判定し、タイマＴmodeのカウント値が「０」でなければ、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間であると判断して、制御ゲインを算出してタイマＴmodeのカウント値をカウントダウンする処理（ステップ４０６〜４０９の処理）を繰り返す。

その後、上記ステップ４０５で、タイマＴmodeのカウント値が「０」であると判定されたときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間が終了したと判断して、ステップ４１０に進み、通常時の制御ゲインを算出して、本ルーチンを終了する。

尚、１回噴射モード（吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード）と分割噴射モード（吸気行程分割噴射モード又は吸気・圧縮行程分割噴射モード又は圧縮行程分割噴射モード）との間で噴射モードを切り換えたときや、１回噴射モード（吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード）において燃料噴射時期を同一行程内で所定量よりも大きく遅角又は進角したときにも、図１４のルーチンと同じようにして、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する。

その際、(7),(8) 吸気行程１回噴射モードと吸気行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(9),(10)吸気行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する期間を短くする。この理由は、(7),(8) 吸気行程１回噴射モードと吸気行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(9),(10)吸気行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、噴射モード切換時のウエット量等の変化が小さく、空燃比の変動が小さいからである。

更に、(17),(18) 圧縮行程１回噴射モードと圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(13),(14) 圧縮行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する期間を短くするか又は０にする。この理由は、(17),(18) 圧縮行程１回噴射モードと圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(13),(14) 圧縮行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、噴射モード切換時のウエット量等の変化が小さく、空燃比の変動が小さいか又は空燃比がほとんど変動しないからである。

以上説明した本実施例３では、図１６に実線で示すように、噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行して、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを通常時よりも一時的に小さくするようにしたので、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的な変動を抑える方向に過剰に増大することを防止することができ、空燃比のハンチング現象を防止することができる。これにより、噴射モード切換時や燃料噴射時期切換時に空燃比が目標空燃比に収束するまでの時間を短くすることができ、噴射モード切換時や燃料噴射時期切換時の排気エミッションを向上させることができる。

また、本実施例３では、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を冷却水温（エンジン温度の代用情報）に応じて設定するようにしたので、エンジン温度に応じて噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間が変化するのに対応して、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を変化させることができ、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を適正値に設定することができる。

しかも、本実施例３では、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を燃料噴射回数で設定するようにしたので、エンジン回転速度等に左右されずに、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する燃料噴射回数を確実に確保することができる。

尚、噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに、図１７に示すマップを参照して、冷却水温に応じて制御ゲインを変更するようにしても良い。一般に、エンジン温度が低くなるほど噴射条件切換時のウエット量や噴射特性等の変化量が大きくなって、空燃比の変動が大きくなるため、図１７のマップは、冷却水温（エンジン温度の代用情報）が低くなるほど制御ゲインが小さくなるように設定されている。

次に、図１８を用いて本発明の実施例４を説明する。
本実施例４では、図１８の１回噴射モード間の切換時の空燃比Ｆ／Ｂ制御制限ルーチン等を実行することで、噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行して、空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時的に禁止することによって、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的な変動を抑える方向に増大することを防止するようにしている。

図１８に示す１回噴射モード間の切換時の空燃比Ｆ／Ｂ制御制限ルーチンでは、まず、ステップ５０１で、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モード切換要求が有るか否かを判定する。このステップ５０１で、噴射モード切換要求有りと判定された場合には、ステップ５０２に進み、切り換え後の噴射モード（要求噴射モード）を記憶する。

この後、ステップ５０３に進み、噴射モードが吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたか否かを判定する。このステップ５０３で、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ５０４に進み、吸気行程１回噴射モードから圧縮行程１回噴射モードに切り換えた場合の空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間を、例えば現在の冷却水温等に応じてマップ等により算出する。この空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間は、空燃比Ｆ／Ｂ制御を禁止する燃料噴射回数で設定され、噴射条件切換時にウエット量や噴射特性等が安定するまでの期間（ウエット量や噴射特性等が徐々に変化している期間）に相当する値に設定されている。

一方、上記ステップ５０３で、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えられたと判定された場合には、ステップ５０５に進み、圧縮行程１回噴射モードから吸気行程１回噴射モードに切り換えた場合の空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間を、例えば現在の冷却水温等に応じてマップ等により算出する。

空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間を算出した後、ステップ５０６に進み、空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間を判定するためのタイマＴmodeのカウント値を空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間（空燃比Ｆ／Ｂ制御を禁止する燃料噴射回数）に相当する初期値にセットする。この後、ステップ５０８に進み、空燃比Ｆ／Ｂ制御を禁止した後、ステップ５０９に進み、タイマＴmodeのカウント値を燃料噴射毎（本ルーチンの演算周期毎）にカウントダウンする。

一方、上記ステップ５０１で、噴射モード切換要求無しと判定された場合には、ステップ５０７に進み、タイマＴmodeのカウント値が「０」であるか否かを判定し、タイマＴmodeのカウント値が「０」でなければ、空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間であると判断して、空燃比Ｆ／Ｂ制御を禁止したままタイマＴmodeのカウント値をカウントダウンする処理（ステップ５０８，５０９の処理）を繰り返す。

その後、上記ステップ５０７で、タイマＴmodeのカウント値が「０」であると判定されたときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間が終了したと判断して、ステップ５１０に進み、空燃比Ｆ／Ｂ制御を許可して、本ルーチンを終了する。

尚、１回噴射モード（吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード）と分割噴射モード（吸気行程分割噴射モード又は吸気・圧縮行程分割噴射モード又は圧縮行程分割噴射モード）との間で噴射モードを切り換えたときや、１回噴射モード（吸気行程１回噴射モード又は圧縮行程１回噴射モード）において燃料噴射時期を同一行程内で所定量よりも大きく遅角又は進角したときにも、図１８のルーチンと同じようにして、空燃比Ｆ／Ｂ制御を禁止する。

その際、(7),(8) 吸気行程１回噴射モードと吸気行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(9),(10)吸気行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間を短くする又は０にする（空燃比Ｆ／Ｂ制御を禁止しない）。更に、(17),(18) 圧縮行程１回噴射モードと圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合には、(13),(14) 圧縮行程１回噴射モードと吸気・圧縮行程分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換えた場合に比べて、空燃比Ｆ／Ｂ制御禁止期間を短くするか又は０にする（空燃比Ｆ／Ｂ制御を禁止しない）。

以上説明した本実施例４では、噴射モードが切り換えられたときや、噴射モードが同じで燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行して、空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時的に禁止するようにしたので、空燃比Ｆ／Ｂ補正量が空燃比の一時的な変動を抑える方向に増大することを防止することができて、空燃比のハンチング現象を防止することができ、噴射モード切換時や燃料噴射時期切換時の排気エミッションを向上させることができる。

尚、上記各実施例１〜４では、燃料噴射量補正処理や空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を冷却水温に応じて変更するようにしたが、燃料噴射量補正処理や空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を予め設定した固定値としても良い。また、燃料噴射量補正処理や空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を燃料噴射回数で設定するようにしたが、燃料噴射量補正処理や空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を時間で設定するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜４では、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードと分割噴射モードの３つの噴射モード間で噴射モードを切り換えるシステムに本発明を適用したが、吸気行程１回噴射モードと圧縮行程１回噴射モードの２つの噴射モード間で噴射モードを切り換えるシステムに本発明を適用しても良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 噴射時期と筒内圧力との関係を説明するための特性図である。 噴射時期とピストン位置との関係を説明するための図である。 噴射条件の切り換えパターンに応じた燃料噴射補正量及び制御ゲインのマップの一例を概念的に示す図である。 噴射モード切換判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１における１回噴射モード間の切換時の噴射量補正ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１における１回噴射モードと分割噴射モードの切換時の噴射量補正ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 燃料噴射量補正処理の実行期間のマップの一例を概念的に示す図である。 実施例１の燃料噴射量補正処理の実行例を示すタイムチャートである。 実施例２における１回噴射モード間の切換時の噴射量補正ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２における１回噴射モードと分割噴射モードの切換時の噴射量補正ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 冷却水温に応じた燃料噴射補正量のマップの一例を概念的に示す図である。 分割率に応じた燃料噴射補正量のマップの一例を概念的に示す図である。 実施例３における１回噴射モード間の切換時の空燃比Ｆ／Ｂ制御制限ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間のマップの一例を概念的に示す図である。 実施例３の空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行例を示すタイムチャートである。 冷却水温に応じた制御ゲインのマップの一例を概念的に示す図である。 実施例４における１回噴射モード間の切換時の空燃比Ｆ／Ｂ制御制限ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…筒内噴射式エンジン（筒内噴射式内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…冷却水温センサ、２５…排気管、３０…ＥＣＵ（噴射モード切換手段，燃料噴射量補正手段，空燃比Ｆ／Ｂ制御手段，空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段）

Claims (14)

1. 筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
   各気筒の吸気行程で燃料を１回噴射する吸気行程１回噴射モードと、各気筒の圧縮行程で燃料を１回噴射する圧縮行程１回噴射モードと、各気筒の１サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換える噴射モード切換手段と、
   前記噴射モードが切り換えられたときに切り換え後の噴射モードに対応した燃料噴射量を一時的に補正する燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射量補正手段と
   を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
2. 筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
   各気筒の吸気行程で燃料を１回噴射する吸気行程１回噴射モードと、各気筒の圧縮行程で燃料を１回噴射する圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モードを切り換える噴射モード切換手段と、
   前記噴射モードが切り換えられたときに切り換え後の噴射モードに対応した燃料噴射量を一時的に補正する燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射量補正手段と
   を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
3. 筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
   燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに切り換え後の燃料噴射時期に対応した燃料噴射量を一時的に補正する燃料噴射量補正処理を実行する燃料噴射量補正手段を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
4. 前記燃料噴射量補正手段は、前記燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を内燃機関の冷却水温に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
5. 前記燃料噴射量補正手段は、前記燃料噴射量補正処理の実行期間を内燃機関の冷却水温に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
6. 前記燃料噴射量補正手段は、前記燃料噴射量補正処理の実行期間を燃料噴射回数で設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
7. 前記燃料噴射量補正手段は、前記吸気行程１回噴射モード又は前記圧縮行程１回噴射モードと、前記分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に、前記燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を前記分割噴射モードの１回目の燃料噴射量の比率に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
8. 前記燃料噴射量補正手段は、前記吸気行程１回噴射モード又は前記圧縮行程１回噴射モード（以下これらを「１回噴射モード」と総称する）と、該１回噴射モードと同一行程で燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合には、前記１回噴射モードと、吸気行程及び圧縮行程でそれぞれ燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に比べて、前記燃料噴射量補正処理の燃料噴射補正量を小さくするか又は０にすることを特徴とする請求項１又は８に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
9. 筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
   実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御（以下「空燃比Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御手段と、
   各気筒の吸気行程で燃料を１回噴射する吸気行程１回噴射モードと、各気筒の圧縮行程で燃料を１回噴射する圧縮行程１回噴射モードと、各気筒の１サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードを切り換える噴射モード切換手段と、
   前記噴射モードが切り換えられたときに前記空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを一時的に小さくするか又は前記空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時的に禁止する空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段と
   を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
10. 筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
    実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御（以下「空燃比Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御手段と、
    各気筒の吸気行程で燃料を１回噴射する吸気行程１回噴射モードと、各気筒の圧縮行程で燃料を１回噴射する圧縮行程１回噴射モードとの間で噴射モードを切り換える噴射モード切換手段と、
    前記噴射モードが切り換えられたときに前記空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを一時的に小さくするか又は前記空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時的に禁止する空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段と
    を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
11. 筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
    実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御（以下「空燃比Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御手段と、
    燃料噴射時期が同一行程内で所定量よりも大きく切り換えられたときに前記空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインを一時的に小さくするか又は前記空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時的に禁止する空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段と
    を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
12. 前記空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段は、前記空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を内燃機関の冷却水温に応じて変更することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
13. 前記空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段は、前記空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理の実行期間を燃料噴射回数で設定することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
14. 前記空燃比Ｆ／Ｂ制御制限手段は、前記吸気行程１回噴射モード又は前記圧縮行程１回噴射モード（以下「１回噴射モード」と総称する）と、該１回噴射モードと同一行程で燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合には、前記１回噴射モードと、吸気行程及び圧縮行程でそれぞれ燃料を分割して噴射する分割噴射モードとの間で噴射モードが切り換えられた場合に比べて、前記空燃比Ｆ／Ｂ制御制限処理を実行する期間を短くするか又は０にすることを特徴とする請求項９に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。

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