JP3661769B2 - 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの出力等を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、自動車等に搭載される燃料噴射火花点火式内燃エンジンから排出される有害ガス成分の低減や同エンジンの燃費の向上等を図るため、内燃エンジンに燃料を供給する方法として、旧来の吸気管噴射型に代えて燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射型のものを採用したエンジン（以下、筒内噴射ガソリンエンジン）が種々提案されている。
【０００３】
筒内噴射ガソリンエンジンは、点火プラグの周囲やピストンに設けたキャビティ内に局所的に理論空燃比に近い空燃比の混合気を層状に供給することにより、全体として燃料希薄（リーン）な空燃比でも着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運転時や定常走行時の燃費を大幅に向上させることができるという長所を有している。更に、筒内噴射ガソリンエンジンは、燃料噴射量を増減させる際に、吸気管による移送遅れがないため、加減速レスポンスも非常によくなるという利点を有している。しかしながら、高負荷には燃料噴射量が増えて点火プラグ近傍が燃料過濃（リッチ）になり、全体空燃比（平均空燃比ともいう）を理論空燃比側に近づけると所謂リッチ失火が生じ、安定した作動領域が狭いという欠点を有している。これは、燃料噴射弁の単位時間当たりの噴射量や噴射方向を可変にすることが難しいために、点火プラグ近傍の局所的空燃比をエンジン作動域の全域に亘って最適値に保つことが困難である、等に起因する。
【０００４】
このような欠点を解決するために、負荷に応じて適切なタイミングで燃料噴射を行うと共に、燃焼室の形状をこれに合わせて設計したものもが、例えば、特開平５−７９３７０号公報に提案されている。より詳しくは、負荷に応じ、圧縮行程時に燃料を噴射させる後期噴射モードと、吸気行程時に燃料噴射を行う前期噴射モードとに切り換える方法が提案されている。この従来提案の筒内噴射ガソリンエンジンは、低中負荷運転時には、圧縮行程末期や吸気行程の初期にキャビティ内に燃料を噴射し、点火プラグの周囲やキャビティ内に局所的に理論空燃比に近い空燃比の混合気を形成させる。これにより、全体としてリーンな空燃比でも着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運転時や定常走行時の燃費が大幅に向上する。また、高負荷運転時には、吸気行程中にキャビティ外に燃料を噴射し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させる。これにより、吸気管噴射型のものと同等量の燃料を燃焼させることが可能となり、発進・加速時に要求される出力が確保される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来提案されている筒内噴射エンジンでは、エンジンの安定作動等を考慮して後期噴射モードであっても全体空燃比を極端に大きな値を設定されることはなかった。しかしながら、上述の提案の筒内噴射ガソリンエンジンを用いると、後期噴射モードと前期噴射モードとを切り換えることによって、後期噴射モードでは、全体空燃比を極めて大きい値、例えば２５〜４０に設定することも可能であり、スロットル弁をバイパスする通路から大量の新気を供給したり、排気ガスを大量に再循環させること（以下、ＥＧＲという）によって、アイドル等の低負荷運転時におけるリーン燃焼を可能にし、有害排気ガス成分の排出量の低減と燃費向上を図ることが可能になる。また、新気吸入空気量やＥＧＲ量が一定であっても、失火が生じない範囲内で燃料噴射量を調節することにより、全体空燃比を適宜な値に設定することができるし、燃料噴射量は同じであっても新気吸入空気量やＥＧＲ量を変化させても全体空燃比を適宜な値に設定することができ、吸入空気量の変化に関わらず出力調整を行うことも可能になる。
【０００６】
一方、前記噴射モードにおいても、エンジン運転領域に応じて、全体空燃比を略理論空燃比状態で制御するモード、理論空燃比より燃料リーン側の空燃比状態（例えば全体空燃比で２０〜２４）で制御するモード、スロットル全開の全負荷時のオープンループで制御するモード等に切り換えることが可能であり、エンジンの運転状態に応じた最適な制御モードを選択することによって排気ガス特性、燃費、出力等の要求特性を満足させ、全体的にみてそれぞれの特性を向上させることが可能である。
【０００７】
しかしながら、後期噴射モードにおいて、全体空燃比を極めて大きい値、例えば２２〜４０に設定して、排気ガス特性や燃費特性を改善させることにすると、このモードでのリッチ側の可能運転域は、せいぜい空燃比で２０〜２２程度であり、これより燃料過濃にするとリッチ失火が生じたり、スモークの発生の虞がある。このような後期噴射モードから、加速に最適な、例えば理論空燃比制御モード（Ｓ−Ｆ／Ｂモード）に制御モードを切り換えたい場合に、モード移行時に上述した理由により空燃比を連続して変化させることができない領域が生じてしまうという問題があり、後期噴射モードから前期噴射モードへのモード切換時にショックが発生してドライバビリティを損なうという問題がある。
【０００８】
また、後期噴射モードでは、大量のバイパス空気やＥＧＲを導入するために、後期噴射モードから前期噴射モードへのモード切換時に、燃料噴射量、噴射時期および点火時期等の制御は勿論であるが、バイパス空気量やＥＧＲ量の制御も加わり、種々のエンジン運転状態におけるモード間の切り換えを全てスムーズに行わせることが極めて難しかった。
【０００９】
本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、後期噴射モードと前期噴射モードのモード間の切り換えや、前期噴射モードでも、リーンモードやＳ−Ｆ／Ｂモード等のモード間の切り換え時に、失火やスモークを生じさせることなく、また、排気ガス特性や燃費を悪化させることなく、切換ショックを防止するようにした筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の請求項１では、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置において、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の検出結果に応じ、主として吸気行程で燃料を噴射するとともに第１の空燃比状態でエンジンを制御すべき第１モードと、主として圧縮行程で燃料を噴射するとともに前記第１の空燃比状態よりも燃料希薄側の第２の空燃比状態でエンジンを制御すべき第２モードとの間でモードを切り換える切換手段と、該切換手段によって切り換えられたモードに応じて、前記燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるものであって、燃料噴射終了時期、点火時期、排気ガスを吸気系に再循環される排ガス量、および、前記燃焼室に供給され燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値のうちの少なくとも一つと燃料噴射量とを含む少なくとも２つのパラメータ値を設定する燃焼パラメータ設定手段と、前記燃焼パラメータ設定手段が設定したパラメータ値に基づいて前記内燃エンジンを制御する制御手段と、前記切換手段によりモードが切り換えられたとき、前記燃焼状態に影響を与える特定のパラメータ値を、所定の期間に、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換前のモードに適合する値から切換後のモードに適合する値に変化させる、モード切換開始時からの時間経過につれて第１の所定値から第２の所定値に変化する仮補正係数値を設定する補正係数設定手段と、前記特定のパラメータ値およびそれ以外のパラメータ値を切換前の値から切換後の値に切り換える際、前記補正係数設定手段が設定した仮補正係数値に応じて、且つ、前記各パラメータ値を連続的に変化させることの可否を決める、前記第１の所定値と第２の所定値の間の第３の所定値に仮補正係数値が達したか否かに基づいて前記各パラメータ値を切り換え、これにより、前記各パラメータ値の切換開始タイミングおよび切換開始以降の前記各パラメータ値の変化速度を、切換前後のモードの種類の組合せに応じて変更する燃焼パラメータ切換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明では、前記第１モードには、略理論空燃比状態でエンジンを制御する第１副モードが含まれ、前記切換手段は、該第１副モードを含む各モード間を切り換えることを特徴とし、請求項３の発明では、前記第１モードには、理論空燃比よりも燃料希薄側、且つ、前記第２の空燃比状態よりも燃料過濃側の空燃比状態でエンジンを制御する第２副モードが含まれ、前記切換手段は、該第２副モードを含む各モード間を切り換えることを特徴とする。
【００１４】
そして、前記燃焼パラメータ切換手段は、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよいし（請求項４）、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値と前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換後のモードに適合する値の間の、前記仮補正係数値に応じた値に徐々に変化させ、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよいし（請求項５）、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換直前に設定された切換前のモードに適合する値と切換後に設定された切換後のモードに適合する値の間の、前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後、該中間値から前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させて前記切換後のモードに適合する値に到らせるように構成してもよい（請求項６）。
【００１５】
そして、前記補正係数演算手段は、前記切換手段によりモードが切り換えられた時点から所定期間が経過した後、前記仮補正係数値を前記第１の所定値から前記第２の所定値に変化させるように構成することもできる（請求項７）。
必要に応じ、前記仮補正係数値が前記第１の所定値から前記第２の所定値に変化する所定の期間を、切り換えられるモードに応じた期間に設定するようにしてもよい（請求項８）。
【００１６】
より好適な態様としては、前記特定のパラメータ値として燃料噴射量が選択される（請求項９）。
【００１７】
このような態様の制御装置の場合には、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値に応じ、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かって徐々に切り換えるように構成してもよいし（請求項１０）、前記切換手段により前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、該仮補正係数値に応じ、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第２モードに適合する値から切換後に設定された第１副モードに適合する値に向かって徐々に切り換え、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後に設定される第１副モードに適合する値に切り換えるように構成してもよいし（請求項１１）、前記切換手段により前記第１副モードから前記第２モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値に保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値と切換後に設定された第２モードに適合する値の間の前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から前記切換後の第２モードに適合する値に向かって、前記仮補正係数値に応じて徐々に切り換えるように構成してもよい（請求項１２）。
【００１８】
また、前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には燃料噴射終了時期が含まれる場合には、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、燃料噴射終了時期を、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよい（請求項１３）。
【００１９】
前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には点火時期が含まれる場合には、前記切換手段により前記第２モードから第１モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、点火時期を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第２モードに適合する値に保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換直前に設定された第２モードに適合する値と切換後に設定された第１モードに適合する値の間の前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から前記切換後の第１モードに適合する値に向かって徐々に切り換えるように構成してもよく（請求項１４）、前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後該最大リタード値から前記仮補正係数値に応じて０に向かって徐々に減少させた値に設定される補正リタード量により、前記燃焼パラメータ切換手段により切り換えられた点火時期を補正する点火時期補正手段を備えて構成するようにしてもよい（請求項１５）。
【００２０】
また、前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には点火時期が含まれる場合には、前記切換手段により前記第１モードから第２モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、点火時期を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１モードに適合する値から切換後に設定された第２モードに適合する値に向かい、前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させ、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後に設定された第２モードに適合する値に切り換えるように構成してもよく（請求項１６）、さらに、前記第１副モードから前記第２モードに切り換えられたとき、前記仮補正係数値に応じて０から徐々に増加し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後０に設定される補正リタード量により、前記燃焼パラメータ切換手段により切り換えられた点火時期を補正する点火時期補正手段を備えて構成することもできる（請求項１７）。
【００２１】
前記第３の所定値は、前記第２モードによりエンジンを制御したとき、燃焼噴射量の増加に伴って生じる失火に関連して設定された値であることが好ましい（請求項１８）。
前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には前記燃焼室に供給され、燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値が含まれる場合には、該有効吸気パラメータ値に基づいて少なくとも燃料噴射量が設定され、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、有効吸気パラメータ値を、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かい、前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させるように構成してもよい（請求項１９）。
【００２２】
前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には吸気系に再循環させる排気ガス量が含まれる場合には、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間のモード切換がおこなわれたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点で前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよく（請求項２０）、切換手段により前記第１副モードから第２モードへのモード切換がおこなわれたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点から所定期間の経過後に前記切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成することが望ましい（請求項２１）。
【００２３】
また、請求項１の発明において、前記運転状態検出手段は、エンジンの加速状態を検出する加速状態検出手段を有し、該加速状態検出手段によってエンジンの加速状態が検出されたとき、前記切換手段は前記第１モードに強制的に切り換えるように構成してもよく（請求項２２）、この場合、前記加速状態検出手段によってエンジンの加速状態の終了が検出されたとき、前記切換手段は、前記運転状態検出手段の検出結果に応じたモードに切り換えるように構成してもよく（請求項２３）、前記加速状態検出手段は、吸気通路途中に配設され、運転者の人為的操作によって開閉されるスロットル弁の弁開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とを備え、該スロットル弁開度検出手段が検出したスロットル弁開度の変化度合が所定値を超えたとき、または、前記エンジン回転数検出手段が検出したエンジン回転数の変化度合が所定値を超えるたときエンジンが加速状態にあると判定するように構成してもよい（請求項２４）。そして、前記切換手段により前記第１モードに切り換えられたとき、エンジンを略理論空燃比状態で制御することが望ましく（請求項２５）、前記前記第１モードによる燃料噴射は、主として吸入行程で行われることが望ましい（請求項２６）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施例を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したエンジン制御システムの一実施例を示す概略構成図であり、図２は実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。これらの図において、１は自動車用の筒内噴射型直列４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）であり、燃焼室を始め吸気装置やＥＧＲ装置等が筒内噴射専用に設計されている。
【００２５】
本実施例の場合、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電磁式の燃料噴射弁４も取り付けられており、燃焼室５内に直接燃料が噴射されるようになっている。また、シリンダ６内を摺動して往復動するピストン７の頂面には、上死点近傍で燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置に、半球状のキャビティ８が形成されている（図２）。また、このエンジン１の理論圧縮比は、吸気管噴射型のものに比べ、高く（本実施例では、１２程度）設定されている。動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シリンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞれ駆動するべく、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２とが回転自在に保持されている。
【００２６】
シリンダヘッド２には、両カムシャフト１１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過した吸気流が燃焼室５内で後述する逆タンブル流を発生させるようになっている。一方、排気ポート１４については、通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されているが、斜めに大径のＥＧＲポート１５（図２には図示せず）が分岐している。図中、１６は冷却水温ＴW を検出する水温センサであり、１７は各気筒の所定のクランク位置（本実施例では、５°BTDCおよび７５°BTDC）でクランク角信号ＳＧＴを出力するクランク角センサであり、１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点火コイルである。尚、クランクシャフトの半分の回転数で回転するカムシャフト等には、気筒判別信号ＳＧＣを出力する気筒判別センサ（図示せず）が取り付けられ、クランク角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別される。
【００２７】
図２に示したように、吸気ポート１３には、サージタンク２０を有する吸気マニホールド２１を介して、エアクリーナ２２，スロットルボディ２３，ステッパモータ式のＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）２４を具えた吸気管２５が接続している。更に、吸気管２５には、スロットルボディ２３を迂回して吸気マニホールド２１に吸入気を導入する、大径のエアバイパスパイプ２６が併設されており、その管路にはリニアソレノイド式で大型のＡＢＶ（エアバイパスバルブ）２７が設けられている。尚、エアバイパスパイプ２６は、吸気管２５に準ずる流路面積を有しており、ＡＢＶ２７の全開時にはエンジン１の低中速域で要求される量の吸入気が流通可能となっている。一方、ＩＳＣＶ２４は、ＡＢＶ２７より小さい流路面積を有しており、吸入空気量を精度よく調整する場合にはＩＳＣＶ２４を使用する。
【００２８】
スロットルボディ２３には、流路を開閉するバタフライ式のスロットルバルブ２８と共に、スロットルバルブ２８の開度θthを検出するスロットルセンサ２９と、全閉状態を検出するアイドルスイッチ３０とが備えられている。図中、３１は吸気管圧力Ｐb を検出するブースト圧（ＭＡＰ：Manifold Absolute Pressure）センサであり、サージタンク２０に接続している。
【００２９】
一方、排気ポート１４には、Ｏ2センサ４０が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排気管４３が接続している。また、ＥＧＲポート１５は、大径のＥＧＲパイプ４４を介して、スロットルバルブ２８の下流、且つ、吸気マニホールド２１の上流に接続されており、その管路にはステッパモータ式のＥＧＲバルブ４５が設けられている。
【００３０】
燃料タンク５０は、図示しない車体後部に設置されている。そして、燃料タンク５０に貯留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、低圧フィードパイプ５２を介して、エンジン１側に送給される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターンパイプ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５４により、比較的低圧（本実施例では、3.0kg/mm2 。以下、低燃圧と記す）に調圧される。エンジン１側に送給された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けられた高圧燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５６とデリバリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給される。本実施例の場合、高圧燃料ポンプ５５は斜板アキシャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２により駆動され、エンジン１のアイドル運転時にも50 kg/mm2 以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃圧は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧レギュレータ５９により、比較的高圧（本実施例では、50 kg/mm2 。以下、高燃圧と記す）に調圧される。図中、６０は第２燃圧レギュレータ５９に取付けられた電磁式の燃圧切換弁であり、オン状態で燃料をリリーフして、デリバリパイプ５７内の燃圧を所定値（例えば、3.0kg/mm2 ）に低下させる。また、６１は高圧燃料ポンプ５５の潤滑や冷却等を行った燃料を燃料タンク５０に還流させるリターンパイプである。
【００３１】
車室内には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７０が設置されており、このＥＣＵ７０には図示しない入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等が具えられ、エンジン１の総合的な制御を行っている。
ＥＣＵ７０の入力側には、作動時にエンジン１の負荷となるエアコン装置、パワーステアリング装置、自動変速装置等の作動状況を検出するスイッチ類、すなわち、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）３３、パワーステアリングスイッチ（Ｐ／Ｓ・ＳＷ）３４、インヒビタスイッチ（ＩＮＨ・ＳＷ）３５等が夫々接続され（図６参照）、各検出信号をＥＣＵ７０に供給している。尚、ＥＣＵ７０には、上述した各種のセンサ類やスイッチ類の他に、図示しない多数のスイッチやセンサ類が入力側に接続されており、出力側にも各種警告灯や機器類等が接続されている。
【００３２】
ＥＣＵ７０は、上述した各種センサ類及びスイッチ類からの入力信号に基づき、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして、点火時期やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４、点火コイル１９，ＥＧＲバルブ４５等を駆動制御する。
次に、エンジン制御の基本的な流れを簡単に説明する。
【００３３】
冷機時において、運転者がイグニッションキーをオン操作すると、ＥＣＵ７０は、低圧燃料ポンプ５１と燃圧切換弁６０をオンにして、燃料噴射弁４に低燃圧の燃料を供給する。これは、エンジン１の停止時やクランキング時には、高圧燃料ポンプ５５が全く、あるいは不完全にしか作動しないため、低圧燃料ポンプ５１の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射量を決定せざるを得ないためである。次に、運転者がイグニッションキーをスタート操作すると、図示しないセルモータによりエンジン１がクランキングされ、同時にＥＣＵ７０による燃料噴射制御が開始される。この時点では、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択し、比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。これは、冷機時には燃料の気化率が低いため、後期噴射モード（すなわち、圧縮行程）で噴射を行った場合、失火や未燃燃料（ＨＣ）の排出が避けられないためである。また、ＥＣＵ７０は、始動時にはＡＢＶ２７を閉鎖するため、燃焼室５への吸入空気はスロットルバルブ２８の隙間やＩＳＣＶ２４から供給される。尚、ＩＳＣＶ２４とＡＢＶ２７とはＥＣＵ７０により一元管理されており、スロットルバルブ２８を迂回する吸入空気（バイパスエア）の必要導入量に応じてそれぞれの開弁量が決定される。
【００３４】
始動が完了してエンジン１がアイドル運転を開始すると、高圧燃料ポンプ５５が定格の吐出作動を始めるため、ＥＣＵ７０は、燃圧切換弁６０をオフにして燃料噴射弁４に高燃圧の燃料を供給する。この際には、当然のことながら、高燃圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射量が決定される。そして、冷却水温ＴW が所定値に上昇するまでは、ＥＣＵ７０は、始動時と同様に前期噴射モードを選択して燃料を噴射すると共に、ＡＢＶ２７も継続して閉鎖する。また、エアコン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転数の制御は、吸気管噴射型と同様にＩＳＣＶ２４（必要に応じてＡＢＶ２７も開弁される）によって行われる。更に、所定サイクルが経過してＯ2センサ４０が活性温度に達すると、ＥＣＵ７０は、Ｏ2センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を開始し、有害排出ガス成分を三元触媒４２により浄化させる。このように、冷機時においては、吸気管噴射型と略同様の燃料噴射制御が行われるが、吸気管１３の壁面への燃料滴の付着等がないため、制御の応答性や精度は高くなる。
【００３５】
エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７０は、吸気管圧力Ｐb やスロットル弁開度θth等から得た筒内有効圧（目標平均有効圧）Ｐe とエンジン回転速度Ｎe とに基づき、図３の燃料噴射制御マップから現在の燃料噴射制御領域を検索し、燃料噴射モードと燃料噴射量とを決定して燃料噴射弁４を駆動する他、ＡＢＶ２７やＥＧＲバルブ４５の開弁制御等も行う。
【００３６】
例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回転運転時には図３中の後期噴射リーン域となるため、ＥＣＵ７０は、後期噴射モード（これを後期リーンモードともいう）を選択すると共にＡＢＶ２７及びＥＧＲバルブ４０を運転状態に応じて開弁し、リーンな空燃比（本実施例では、20〜40程度）となるように燃料を噴射する。この時点では燃料の気化率が上昇すると共に、図４に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が矢印で示す逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴霧８１がピストン７のキャビティ８内に保存される。その結果、点火時点において点火プラグ３の周囲には理論空燃比近傍の混合気が形成されることになり、全体として極めてリーンな空燃比（例えば、全体空燃比で40程度）でも着火が可能となる。これにより、ＣＯやＨＣの排出が極く少量になると共に、排気ガスの還流によってＮＯｘの排出量も低く抑えられる。そして、ＡＢＶ２７及びＥＧＲバルブ４０を開弁することによるポンピングロスの低減も相俟って燃費が大幅に向上する。そして、負荷の増減に応じたアイドル回転数の制御は、燃料噴射量を増減させることにより行うため、制御応答性も非常に高くなる。
【００３７】
尚、後期噴射モードにおいては、噴射弁４から噴射された燃料噴霧が前述した逆タンブル流に乗って、点火プラグ３に到達しなければならないし、到達して点火時点までに燃料が蒸発して点火容易な混合気が形成されていなければならない。平均空燃比が20以下になると点火プラグ３近傍において局所的にオーバリッチな混合気が生成されて所謂リッチ失火が生じる一方、40以上になると希薄限界を超えてやはり失火（所謂リーン失火）が生じる。このため、燃料噴射開始及び終了のタイミングが正確に制御されると共に、平均空燃比が20〜40の範囲になるように設定され、この範囲を超える場合には、後述する前期噴射モード等に切り換えられる。
【００３８】
また、低中速走行時は、その負荷状態やエンジン回転速度Ｎe に応じて、図３中の前期噴射リーン域あるいはストイキオフィードバック域（理論空燃比フィードバック制御域、これをＳ−Ｆ／Ｂ域ともいう）となるため、ＥＣＵ７０は、前期リーンモード又はＳ−Ｆ／Ｂモード（この２つのモード及び後述するオープンループ制御モードを総称して前期噴射モードという）を選択すると共に、所定の空燃比となるように燃料を噴射する。
【００３９】
すなわち、前期リーンモードでは、比較的リーンな空燃比（本実施例では、20〜23程度）となるようにＡＢＶ２７の開弁量と燃料噴射量とを制御し、Ｓ−Ｆ／Ｂモードでは、ＡＢＶ２７とＥＧＲバルブ４５とを開閉制御すると共に、Ｏ2センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を行う。この場合も、図５に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴射開示時期又は終了時期を調整することにより前期噴射リーン域においても、逆タンブルによる乱れの効果でリーンな空燃比でも着火が可能となる。尚、ＥＣＵ７０は、この制御領域でもＥＧＲバルブ４５を開弁し、燃焼室５内に適量のＥＧＲガスを導入することにより、リーンな空燃比において発生するＮＯｘが大幅に低減する。また、Ｓ−Ｆ／Ｂ域では、比較的高い圧縮比により大きな出力が得られると共に、有害排出ガス成分が三元触媒４２により浄化される。
【００４０】
そして、急加速時や高速走行時は図３中のオープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択すると共にＡＢＶ２７を閉鎖し、スロットル弁開度θthやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。この際には、圧縮比が高いことや吸気流が逆タンブル流８０を形成することの他、吸気ポート１３が燃焼室５に対して略直立しているため、慣性効果によっても高い出力が得られる。
【００４１】
更に、中高速走行中の惰行運転時は図３中の燃料カット域となるため、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を完全に停止する。これにより、燃費が向上すると同時に、有害排出ガス成分の排出量も低減される。尚、燃料カットは、エンジン回転速度Ｎe が復帰回転速度より低下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合には即座に中止される。
【００４２】
次に、本発明に係わり、目標平均有効圧情報によって設定されるエンジン燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるパラメータ値、すなわち、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj 、点火時期Ｔig、ＥＧＲバルブ４５の開弁量Ｌegr 等の設定手順を説明すると共に、後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間、前期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間、および前期リーンモードと後期リーンモード間のモード切換を例に、それらのモード切換時の制御手順について説明する。
【００４３】
図６は、目標平均有効圧Ｐｅが算出され、この目標平均有効圧Ｐｅに応じて目標Ａ／Ｆ、噴射終了時期Ｔend 、基本点火時期θB 、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr 等が演算される手順を示すブロック図であり、図１４ないし図２５は、エンジン制御モードを判別してそのモードへ移行するための制御手順、およびそのモードでの制御手順を示すフローチャートである。そこで、このフローチャートを追って本発明のエンジン制御手順を順次説明する。なお、図１４ないし図２２に示す燃焼パラメータ設定ルーチンは、ＥＣＵ７０によって各気筒の所定クランク角位置を検出する毎に実行される。
【００４４】
先ず、ＥＣＵ７０は、図１４に示すステップＳ１ないしステップＳ８において、制御モードの判定と設定を行う。実行すべき制御モードでの制御内容については図３を参照してその概略を説明したのでその詳細説明は省略するが、各種センサやスイッチ類からの検出情報に基づいて実行すべき制御モードが判別される。そして、例えば、ステップＳ１において後期リーンモードが判別されると（ステップＳ１の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合）、ステップＳ２において後期リーンモードによる制御を実行すべく各種制御フラグや制御変数が設定される。また、ステップＳ５において前期リーンモードが判別されると（ステップＳ５の判別結果が肯定の場合）、ステップＳ６において前期リーンモードによる制御を実行すべく各種制御フラグや制御変数が設定される。
【００４５】
しかしながら、上述のようにステップＳ２およびステップＳ６においてそれぞれ後期リーンモードおよび前期リーンモードの制御フラグ等が設定されてたとしても、ＥＣＵ７０はステップＳ４を実行してエンジン１が加速中であるか否かを判別する。
エンジン１が加速中であるか否かは、スロットルセンサ２９が検出するスロットル弁開度θthの前回値と今回値との偏差（時間変化割合）Δθ、及びクランク角センサ１７が検出するエンジン回転数Ｎｅの前回値と今回値との偏差（エンジン回転数の時間変化割合）ΔＮによって判別され、偏差ΔθまたはΔＮがそれぞれの所定の判別値（α，β）を超えると加速と判定し、一旦加速と判定された後、偏差ΔθまたはΔＮがそれぞれの所定の判別値（α−Δα，β−Δβ）を下回ったら加速終了と判定する。ここに、（Δα，Δβ）は制御を安定させるためにヒステリシス特性を与えるための微小値であり、これらの値は何れも０を含む適宜値に設定することもできる。
【００４６】
ステップＳ４において判別結果が肯定であり、エンジン１が加速中であると判別されると、ステップＳ８に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより加速制御を強制的に実行すべく、設定していた各種制御フラグや制御変数をＳ−Ｆ／Ｂモードによるものに変更される。そして、上述の加速条件が成立している限りは、繰り返しこのステップＳ８が実行されて加速制御が行われる。このＳ−Ｆ／Ｂモードによる加速制御方法については、特に限定されず従来の加速制御方法を用いることができる。なお、加速が一旦判別されると、所定の期間はＳ−Ｆ／Ｂモードによる制御を実行し、所定期間中に加速解除の条件が成立してもＳ−Ｆ／Ｂモード制御を継続させることもできる。このようにすると制御が安定し、ドライバビリティも向上する。
【００４７】
ステップＳ４の判別結果が否定（Ｎｏ）の場合、すなわちエンジン１の加速状態が検出されないか、加速終了と判別された場合、ステップＳ２またはステップＳ６で設定された制御フラグ等は変更されることなく、判別された通りのモードで制御が行われる。
後期リーンモードでもなく前期リーンモードでもない場合（ステップＳ１およびステップＳ５がいずれもＮｏの場合には前期Ｓ−Ｆ／Ｂモードと判定し、前述のステップＳ８に進んで、Ｓ−Ｆ／Ｂモードの各種制御フラグや制御変数を設定する。
【００４８】
なお、ステップＳ２，Ｓ６，およびＳ８において後述するテーリング係数Ｋ１，Ｋ２，ＫＳ，ＫＬがそれぞれ設定されるが、それらの設定値は図２６に示すように、モードの移行が判別された時点でモード移行の態様に対応するテーリング係数を値０に設定し、それ以外の場合には各係数値は変更されない。例えば、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行を初めて判別した時点で、テーリング係数Ｋ１が値０にリセットされる。また、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行を初めて判別した時点で、テーリング係数ＫＬが値０にリセットされる。
【００４９】
このような各種制御フラグ等の設定が終わると、ＥＣＵ７０は図１５のステップＳ１０以下のステップに進み、各モードの移行制御やそのモードでの制御を実行するが、これらの制御手順を図２７ないし図２９の各種制御パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートを参照して説明する。
先ず、説明の都合上、後期リーンモードが実行されている場合（テーリング係数値Ｋ１が値1.0 に設定されていると仮定する）から説明すると（図２７のt0時点以前）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０に進み、制御すべきモードが後期モードか前期モードかを判別する。後期モードは後期リーンモードを意味し、前期モードは、前期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモードが含まれる。現在のエンジン１の運転モードが上述した通り後期リーンモードであるから、ステップＳ１２に進み、エンジン制御に必要な各種パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。これらのパラメータ値の演算方法について、図６のブロック図を参照して以下に説明する。なお、ＥＣＵ７０が、エンジン１が後期リーンモード制御を実行すべき運転状態にあると判別していると、図６に示す切換スイッチ７０ａおよび７０ｂは後期モード側に切り換えられている。
【００５０】
先ず、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj に関連する各種変数値の演算の説明から始めると、ＥＣＵ７０は、前述した記憶装置に予め記憶されている目標平均有効圧マップ７０ｃから、スロットルセンサ２９及びクランク角センサ１７によって検出されるスロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた目標平均有効圧Ｐｅを算出する。図７は、目標平均有効圧マップの詳細を示し、スロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた、運転者が要求する出力に対応する目標平均有効圧Ｐeij がマッピングされてＥＣＵ７０の記憶装置に記憶されている。これらの各データは、目標平均有効圧情報としてエンジンの台上試験でデータが収集し易い、例えば正味平均有効圧を用いて、実験的に設定された値である。ＥＣＵ７０はこのマップから例えば公知の４点補間法等により、検出されたスロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた最適の目標平均有効圧Ｐｅを算出する。
【００５１】
なお、この実施例では、目標平均有効圧情報として正味平均有効圧Ｐｅを用いたが、エンジンの台上試験でのデータの収集に特に差し障りがなければ種々のものを用いることができ、図示平均有効圧力や正味出力等であってもよい。
ＥＣＵ７０の記憶装置には、作動時にエンジン１の機械的、電気的な負荷となる種々負荷装置、例えばエアコン装置、パワーステアリング装置、変速装置等のための出力補正マップ７０ｄ〜７０ｆを備えており、これらの負荷装置の作動を検出するスイッチ３３〜３５からのオン信号によりエンジン回転数Ｎｅに応じた目標平均有効圧補正値が出力される。これらの補正値は加算器７０ｇによってマップ７０ｃから得られた目標平均有効圧Ｐｅに加算されてその値を修正する。
【００５２】
このようにして算出された目標平均有効圧Ｐｅは、一次遅れフィルタ７０ｈによってフィルタリングされ、燃焼パラメータ設定手段である目標空燃比補正係数値Ｋaf算出マップ７０ｊ等に送られる。一次遅れ要素（フィルタ）７０ｈを設ける理由は、筒内燃料噴射を行う場合、噴射量の変化は直ちに出力等の変化となって出現することになる。一方、燃料噴射量を決定するスロットル弁開度θthは、吸入空気量等の検出と比較して遅れなく検出できる検出情報であり、検出した弁開度θthに応じた燃料噴射量を直ちにエンジン１に供給すると、ドライバビリティを損なう虞がある。なお、一次遅れ要素７０ｈは、制御の応答性を優先させる場合等、場合によってはこれを設けなくてもよい。
【００５３】
目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊの詳細は図１１に示され、各モード毎に、またＥＧＲの有無等に対応して複数枚のマップが準備されており、各マップの詳細は図７に示したものと同様に、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて、予め実験的に設定され、前述した記憶装置に記憶されている。ＥＣＵ７０は目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊから、算出マップ７０ｊに入力された目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じた目標空燃比補正係数値Ｋafを算出して、後述する開弁時間の演算に使用する。
【００５４】
一方、体積効率算出手段７０ｋでは、上述のようにして一次遅れフィルタリングされた目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて体積効率Ｅｖ値が算出される。図９は、後期リーンモード制御時に使用される体積効率マップを示し、このマップに示す体積効率マップ値も、図７に示すものと同様に、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて予め実験的に設定され、前述した記憶装置に記憶されている。
【００５５】
上述のようにして求めた目標空燃比補正係数値Ｋaf及び体積効率Ｅｖは、次式(F1)に適用され、後述するようなタイミングで燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj が演算される。
Ｔinj ＝Ｋ* Ｐb*Ｅｖ* Ｋaf*(Ｋwt* Ｋat*...)*Ｋg ＋ＴDEC...(F1)
ここに、Ｐb は、ブースト圧センサ３１によって検出される吸気管圧力（吸気通路内圧力）であり、Ｋwt、Ｋat... 等はエンジン水温Ｔw 、大気温度Ｔat、大気圧力Ｔap等に応じて設定される各種補正係数である。Ｋg は、噴射弁４のゲイン補正係数、ＴDEC は、無効時間補正値であり、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される。Ｋは、燃料量を開弁時間に変換する変換係数であり、定数である。
【００５６】
Ｋafは、エンジン運転状態に応じて設定される。尚、式(F1)は、後期リーンモード制御時に関わらず他のモードにおいても適用され、上述した種々の補正係数の内、空燃比補正係数値Ｋafは、後述する後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間等のモード移行時には後述する方法により設定され、Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時には、Ｏ2センサ４０の出力電圧に応じて設定され、他のモードにおいてもそのモードに最適な値に設定される。また、体積効率Ｅv は、各モードにおいて設定される値が使用されることは勿論のことである。
【００５７】
なお、上式(F1)において開弁時間Ｔinj の演算に使用される体積効率Ｅｖは、各燃焼室５に供給され、単位吸気行程当たり（一気筒当たり）の、燃焼に関わることのできる酸素量に関連した指標であり、類似の指標としては充填効率、吸気効率等があり、体積効率Ｅｖに代えてこれらの指標を使用することもできる。また、体積効率Ｅｖと吸気管圧Ｐｂとで求められる値は、単位吸気行程当たり吸入空気量に関連しており、体積効率Ｅｖや吸気管圧Ｐｂを使用する代わりに、エアフローセンサで検出される空気流量とエンジン回転数とで直接求められる単位吸気行程当たり吸入空気量（Ａ／Ｎ）を用いることができる。これら、体積効率、充填効率、単位吸気行程当たり吸入空気量（Ａ／Ｎ）等を総称して有効吸気パラメータという。
【００５８】
このように算出した開弁時間Ｔinj は、所定のタイミングで燃料噴射弁４を駆動するインジェクタ駆動回路（図示せず）に送られる。
次に、噴射終了時期Ｔend の設定について説明すると、ＥＣＵ７０は、図６に示す噴射終了時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）７０ｍにおいて、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じ、当該制御モードに好適な噴射終了時期Ｔend を設定している。後期リーンモードにおける燃料噴射の噴射終了時期を遅らせると、噴射された燃料噴霧が十分に蒸発するための期間が確保されず、黒煙の発生を招く。逆に早や過ぎると噴射された燃料が筒壁に衝突する等により最適混合気が形成されず失火を招く虞がある。この噴射終了時期Ｔend は、制御モード毎に、あるいはＥＧＲ等の有無に応じてそれぞれ予め実験的に最適値に設定されてマッピングされている。目標平均有効圧Ｐｅ等に応じて設定された噴射終了時期Ｔend は、更にエンジン水温等による補正が行われて前述のインジェクタ駆動回路に供給される。インジェクタ駆動回路では、供給された噴射終了時期Ｔend と開弁時間Ｔinj とに基づいて噴射開始時期を演算し、演算した噴射開始時期になると噴射すべき気筒の燃料噴射弁４に開弁時間Ｔinj に応じた期間に亘って駆動信号を出力する。
【００５９】
点火時期Ｔigは、ＥＣＵ７０によって次式(F2)に基づいて演算される。
Ｔig＝θB ＋（各種リタード補正量） ... (F2)
上式の基本点火時期θB は、図６の点火時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）７０ｎにおいて算出される。図１２は、点火時期設定手段７０ｎの構成の概略を示し、各モード毎に、また、ＥＧＲの有無等の運転状態毎に複数枚の基本点火時期設定マップを有している。後期リーンモード制御時においては、前述した目標平均有効圧マップ７０ｃでスロットル弁開度θthに応じて設定された目標平均有効圧Ｐｅが点火時期設定手段７０ｎに供給され、この目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じた基本点火時期θB が、後期リーンモード用マップから算出される。
【００６０】
各種リタード量には、エンジン水温補正値等の通常の補正値の他に、後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間の移行時には後述する移行時リタード補正値Ｒ1(K), Ｒ2(K)が含まれている。移行時リタード補正値Ｒ1(K), Ｒ2(K)は、移行時以外においては値０に設定されている。後期リーンモード制御時の点火時期は、最適混合気が点火プラグ３に到達する時点に設定され、この設定時期が最適点火時期になる。
【００６１】
上述のように設定された点火時期Ｔigは点火コイル駆動回路（図示せず）供給されて、設定された点火時期Ｔigに対応する時点で、点火すべき気筒の点火プラグ３に高電圧を印加して点火させる。
ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr は、図６のＥＧＲ量設定手段（燃焼パラメータ設定手段）７０ｐにおいて算出される。図１３は、ＥＧＲ量設定手段７０ｐの構成の概略を示し、排気ガスを再循環させるべき運転モード毎に、また、変速装置の選択位置（ＤレンジかＮレンジ）等に応じて複数枚のＥＧＲ弁開度マップを有している。弁開度Ｌegr の算出においては、前述した目標平均有効圧マップ７０ｃでスロットル弁開度θthに応じて設定された目標平均有効圧Ｐｅに一次遅れフィルタリング処理をせず、設定された目標平均有効圧Ｐｅを単にローパスフィルタ７０q を介してＥＧＲ量設定手段７０ｐに供給し、この目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じた弁開度Ｌegr が、後期リーンモード用マップから算出される。
【００６２】
排気ガスがＥＧＲバルブ４５を介してエンジン１に供給されるとき、変更された弁開度に見合うＥＧＲ量がエンジン１に供給されるには大きなタイムラグが生じる。このようなタイムラグを考慮すると逸早く運転状態に最適なＥＧＲ量を演算した方がよいので、目標平均有効圧マップ７０ｃで設定した目標平均有効圧Ｐｅを遅れなくＥＧＲ量設定手段７０ｐに供給される。
【００６３】
上述のようにして算出された弁開度Ｌegr は、エンジン水温補正等の補正を行った後、ＥＧＲ駆動回路（図示せず）に供給され、弁開度Ｌegr に対応する弁駆動信号をＥＧＲバルブ４５に出力するように構成されている。
図１５のステップＳ１２に戻り、上述のように各種燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１６のステップＳ２０に進む。このステップでは、テーリング係数Ｋ１が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数Ｋ１は、前述した通り、後期リーンモードへの移行が完了し、そのモードで制御されている場合には値1.0 である。現在のエンジン運転状態は完全移行後の後期リーンモードによる制御が行われているので、テーリング係数Ｋ１は値1.0 に設定されており、ステップＳ２１に進んで後期モードから前期モードへの移行のための準備をおこなう。移行の準備としては、移行のための制御変数の初期値の設定、及び前記ステップＳ１２で算出され、現在の後期リーンモード制御で使用する各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。移行のための制御変数としては、無効期間カウンタＴd2とブースト圧遅れカウンタＣＮＴ２があり、前者のカウンタＴd2には初期値として目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）が、後者のカウンタＣＮＴ２には値ＸＮ２がそれぞれ設定される。なお、上述の制御変数値の初期化や補正係数値Ｋaf等の記憶値は、このステップＳ２１が実行される毎に新しい値に更新される。
【００６４】
ステップＳ２１での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ２２に進み、後期噴射セットルーチンを実行し、前述した燃料噴射制御、点火時期制御、ＥＧＲ量制御等の各種制御を行う。
次に、エンジン１の運転状態が変化し、後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードに移行したと判断された場合を想定すると、前述した図１４のステップＳ８においてテーリング係数Ｋ２が、図２６に示されるように値０に設定される（図２７のt0時点）。このような場合、ＥＣＵ７０は図１５のステップＳ１０で前期モードを判定した後、ステップＳ１４を実行し、前述したステップＳ１２と同じようにして各種燃焼パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。
【００６５】
この場合、図６に示す切換スイッチ７０ａ，７０ｂは、後述するタイミングで前期モードに切り換えられ、目標平均有効圧Ｐｅは第２算出マップである目標平均有効圧マップ７０ｒによって算出される。前期リーンモードやＳ−Ｆ／Ｂモードでは通常の吸気管噴射型と同様に、運転者が要求するエンジン負荷は吸気管圧Ｐｂに略対応しており、検出される吸気管圧Ｐｂ自体に一次遅れ要素を有している。従って、スロットル弁開度θthで目標平均有効圧Ｐｅを設定する場合のように一次遅れ処理を必要としないので、この吸気管圧Ｐｂが目標平均有効圧Ｐｅの設定に使用される。ブーストセンサ３１によって検出された吸気管圧Ｐｂは、目標平均有効圧マップ７０ｒに供給され、この吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じた目標平均有効圧Ｐｅが演算される。目標平均有効圧Ｐｅの演算の仕方は、目標平均有効圧マップ７０ｃの場合と同様であり、このマップ７０ｒには図８に示すような、図７に示すものと類似のマップが、ＥＧＲの有無等のエンジン運転状態に応じて必要な枚数だけ準備されている。
【００６６】
なお、このような前期モードでは、吸気管圧Ｐｂに代えて、エアフローセンサで検出した新気吸入空気量等を用いるようにしてもよい。また、エンジン１が吸入する空気量の体積効率Ｅv を吸気管圧Ｐｂ又はエアフローセンサで検出した新気吸入空気量等に基づいて求め、求めた体積効率Ｅv とエンジン回転数Ｎｅとに応じて目標平均有効圧Ｐｅを算出することもできる。
【００６７】
目標平均有効圧Ｐｅが算出されると、この目標平均有効圧Ｐｅは目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊ、噴射終了時期設定手段７０ｍ、点火時期設定手段７０ｎ、ＥＧＲ量設定手段７０ｐにそれぞれ供給され、運転状態に応じたマップを使用して目標Ａ／Ｆ，Ｔend ，Ｌegr が演算される。
また、体積効率算出手段７０ｋにもブーストセンサ３１が検出した吸気管圧Ｐｂが供給され、体積効率Ｅｖも図１０に示す、図７に示すものと類似のマップを使用して、吸気管圧検出Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じた体積効率Ｅｖが演算される。この場合にも、体積効率Ｅv の算出には、吸気管圧Ｐｂに代えて、エアフローセンサで検出した新気吸入空気量等を用いるようにしてもよい。
【００６８】
そして、上述のようにして求めた目標Ａ／Ｆと体積効率Ｅｖを前式(F1)に適用して、後期リーンモードで求めたと同様にして燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj が演算される。
図１５のステップＳ１４に戻り、上述のように各種の燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１９のステップＳ５０に進む。このステップでは、テーリング係数Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数Ｋ２は、前述した通り、後期リーンモードへの移行直後であるから、値０に設定されており、従って、ステップＳ５０の判別結果はＮｏであり、ステップＳ５１以降のステップを実行して後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行処理を行う。なお、テーリング係数Ｋ２は、移行処理が完了すると値1.0 になるが、それまでは、後述する図２３および図２４に示すタイマルーチンにより、値1.0 より小さい微小値ΔＫ２が順次加算され、テーリング係数値Ｋ２が値1.0 になる迄の間、その係数値Ｋ２に応じた移行処理が行われる。
【００６９】
図２３，図２４は、ＥＣＵ７０の内蔵クロックが発生させる所定周期のクロックパルスによって実行されるタイマルーチンのフローチャートを示し、各種テーリング係数値Ｋ１，Ｋ２，ＫＬ，ＫＳがクロックパルスによってカウントダウンされる手順を示している。先ず、ステップＳ１１０ないしステップＳ１１３ではテーリング係数Ｋ１のカウントダウンを行う。係数値Ｋ１に値1.0 より小さい所定微小値ΔＫ１が加算され（ステップＳ１１０）、この係数値Ｋ１が値1.0 と比較され（ステップＳ１１２）、値1.0 より大であれば値1.0 に設定しなおし（ステップＳ１１３）、値1.0 以下であれば次ステップＳ１１４に進む。このように、テーリング係数値が一旦値０にリセットされると、このルーチンが実行される毎に微小値ΔＫ１が加算され、加算された値が値1.0 に到達すればその値に保持されるようになっている。
【００７０】
他のテーリング係数値についても同様であり、テーリング係数値Ｋ２についてはステップＳ１１４ないしステップＳ１１７においてカウントダウンされ、係数値ＫＬ，ＫＳについては、同様にステップＳ１１８ないしステップＳ１２０、ステップＳ１２２ないしステップＳ１２５でそれぞれカウントダウンされる。なお、各係数値に加算する微小値ΔＫ１，ΔＫ２等は、モード移行制御期間の必要な長さを決定するものであり、各テーリング係数毎に異なる値に設定されるが、同じ値に設定することもできる。
【００７１】
ステップＳ５１では、無効期間カウンタＴd2が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）は、前述した図１６のステップＳ２１の実行によって設定されており、モード移行直後にこのステップＳ５１が実行された時点でのカウンタ値Ｔd2は、この初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ５１の判別結果は否定になり、ステップＳ５２に進んでカウンタ値Ｔd2から所定値ΔＴd2を減算し、ステップＳ５３においてテーリング係数値Ｋ２を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ５２，５３は上記無効期間が経過するまで繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ２は値０に保持されることになる。ここにテーリング係数Ｋ２および無効期間カウンタＴd2はいずれもモード移行時の急激な筒内燃焼状況の変化を回避してドライバビリティの向上を図るものである。
【００７２】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ５５およびステップＳ５７を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを下式(F3)，(F4)によりそれぞれ演算する。
Ｋaft ＝（１−Ｋ２）＊Ｋaf' ＋Ｋ２＊Ｋaf ...(F3)
Ｅｖ ＝（１−Ｋ２）＊Ｅｖ' ＋Ｋ２＊Ｅｖ ...(F4)
ここに、Ｋaf' およびＥｖ' は、後期リーンモード制御時に最後に演算した目標空燃比補正係数値および体積効率であり、前述した図１６のステップＳ２１を最後に実行したときにＫaf' 値およびＥｖ' 値として記憶したものである。各式の右辺最終項のＫafおよびＥｖは今回Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御の実行時にそれぞれ設定され、Ｋaf値はＯ2センサ４０の出力値に応じて設定された値（Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出された値）である。
【００７３】
従って、係数値Ｋ２が値０である期間（図２７に示すt0時点からt1時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわち後期リーンモード制御時に最後に設定した値に保持されるが、係数値Ｋ２の値が0 から1.0 に向かって増加すると係数値Ｋ２に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ２が値1.0 に到達すると、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出された値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ２の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafは、後述するように、体積効率Ｅｖは、図２７(g) に示すように、t1時点からt4時点までは線形的に徐々にその値を変化させ、t4時点以降はＳ−Ｆ／Ｂモードによって算出される値に保持されることになる。
【００７４】
次に、ＥＣＵ７０は、図２０のステップＳ６０に進み、ブースト圧遅れカウンタＣＮＴ２が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。ブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２が未だ値０にカンウトダウンされていない場合（判別結果が否定）には、ステップＳ６１を実行して目標平均有効圧Ｐｅを値Ｐｅ’に書換え、後期リーン制御時に最後に設定された値を所定期間（カウンタの初期値ＸＮ２に対応する期間であり、図２７(b) に示すt0時点からt2時点までの期間）に亘って保持する。初期値ＸＮ２に対応する期間は、スロットル弁２８が開弁されてもブースト圧の立ち上がりが遅れるので、この遅れに関連して設定されているもので、初期値ＸＮ２はエンジン１の所定の行程数分に設定される。このブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２によって、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップの切り換えを遅らせる。
【００７５】
なお、カウンタＣＮＴ２のカウント値は、図２５に示す、各気筒の所定クランク角位置を検出する毎に実行されるクランク割込ルーチンで、値１宛カウントダウンされる。このルーチンではカウンタＣＮＴ２以外にも、カウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ３も同様にそれらのカウント値が１宛カウントダウンされる。
ステップＳ６０の判別結果が肯定の場合（ブースト圧遅れ期間が経過した場合）、以後のＳ−Ｆ／Ｂモード制御において図６の目標平均有効圧マップ７０ｒから算出した値が使用されることになる（図２７のt2時点以降）。
【００７６】
次いで、ステップＳ６２に進み、上式(F3)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別する。この判別値Ｘafは、この値の目標空燃比補正係数値Ｋafを使用して後期リーンモードでエンジン制御した場合、エンジン燃焼室５内でリッチ失火の虞が生じる値で、全体空燃比で言えば略２０（理論空燃比１４．７）に相当する。すなわち、目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘafより小であれば、後期リーンモードにより燃料噴射量を調節することによってエンジン出力の制御が可能であることを意味し、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２７(c) に示すt3時点まで）、目標空燃比補正係数値Ｋafをテーリング係数Ｋ２に応じた値、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定される（ステップＳ６３）。そして、後期リーンモード制御を引き続き実行するために、点火時期Ｔigを後期リーンモードで設定した最後の値Ｔig' に保持し（ステップＳ６４）、燃料噴射終了期間Ｔend も、後期リーンモードで設定した最後の値Ｔend'に保持される（ステップＳ６５）。
【００７７】
Ｋaf ＝Ｋaft
Ｔig ＝Ｔig'
Ｔend ＝Ｔend'
このように各燃焼パラメータ値を設定し直した後、前述した図１６のステップＳ２２が実行され、後期リーンモードでのエンジン制御が行われる。
【００７８】
テーリング係数値Ｋ２が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えると、ステップＳ６２の判別結果が否定となり、前述したステップＳ６３ないしステップＳ６５を実行することなく、ステップＳ６６に進む。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafおよび燃料噴射終了期間Ｔend は、最早仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および後期リーンモードにより算出した最後の値Ｔend'にそれぞれ書き換えられることはなく、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって算出した値がそのまま使用される。この場合、図２７(c) のt3時点に示す補正係数値の変化から判るように、目標空燃比補正係数値Ｋafは、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにおいて理論空燃比近傍の値に対応する好適な値にステップ状に一気に変化しており、この時点でＳ−Ｆ／Ｂモードに移行する。すなわち、後期リーンモード制御で空燃比がリッチ失火限界のＸaf値に対応する値（略２０）に到達すると、空燃比はその値２０と理論空燃比との間の中間値を徐々に変化していくのではなく、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによる理論空燃比近傍に急変させられることになる。これに伴って、燃料噴射終了期間Ｔend もＳ−Ｆ／Ｂモード制御に好適な値に変化させている（図２７(d) のt3時点）。
【００７９】
ステップＳ６６では、前期モードが前期リーンモードであるかＳ−Ｆ／Ｂモードであるかが判別され、判別結果に応じて異なる制御が行われる。今回ループではＳ−Ｆ／Ｂモードが判別されているので（ステップＳ６６の判別結果が否定）、ステップＳ６７が実行され、点火時期Ｔigは次式(F5)によって演算される値に置き換えられる。
【００８０】
Ｔig ＝（１−Ｋ２）＊Ｔig' ＋Ｋ２＊Ｔig＋Ｒ2(K2) ...(F5)
ここで、Ｒ2(K2) は、モード移行に伴う出力の急変を防止するために設定されたリタード量で、その値は、図２７(f) のt3時点からt4時点間の変化で示すようにテーリング係数値Ｋ２の関数として一時的に負の値を取り、その後その値から徐々に変化してt4時点（Ｋ２＝1.0 ）で値０に設定される。その結果、点火時期Ｔigは、図２７(e) のt3時点からt4時点間に示されるように変化する。点火時期Ｔigをこのように制御することによってＳ−Ｆ／Ｂモード制御の開始による出力の急増が防止される。
【００８１】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１８のステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ２が除々に増加して値1.0 に到達すると、図１９のステップＳ５０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ５８が実行される。この判別は、前期モード制御が前期リーンモードであるか、Ｓ−Ｆ／Ｂモードであるかを判別するもので、その結果に応じて異なる制御が実行される。引き続いてＳ−Ｆ／Ｂモードが判別されていると、ＥＣＵ７０は図２１のステップＳ７０に進み、後期リーンモード制御移行または前期リーンモード制御移行のための準備を行う。移行の準備としては、移行のための制御変数の初期値の設定、及び現在制御モードで算出された各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。移行のための制御変数としては、無効期間カウンタＴd1とＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１があり、前者のカウンタＴd1には初期値として目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）が、後者のカンウタＣＮＴ１には値ＸＮ１がそれぞれ設定される。これらの移行制御変数等は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによる制御が繰り返され、ステップＳ７０が繰り返し実行されると、その都度新しい値に更新される。
【００８２】
ステップＳ７０での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ７２に進み、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードモードへの移行制御時に使用するテーリング係数値ＫＬが値1.0 であるか否かを判別する。現在はＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行が完了し、そのモードの制御が行われているので、係数値ＫＬは値1.0 であり、ステップＳ７３を飛び越してステップＳ７４に進む。ステップＳ７４では、後述するＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ３のカウント値を判別するが、このカウンタＣＮＴ３は初期値に設定されても、前述した図２５に示すクランク割込ルーチンで常にカンウトダウンを実行しているので、後述する前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御中以外は値０にカウントダウンされている筈である。結局、モード移行完了後のＳ−Ｆ／Ｂモードが実行されている限り、ステップＳ７４の判別結果も否定となり、ステップＳ７５を飛び越して前述した図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによる制御が実行される。なお、ステップＳ７３，Ｓ７５については、後述する前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御において説明する。
【００８３】
次に、現在のＳ−Ｆ／Ｂモードから再び後期リーンモードに移行する場合の移行制御について説明する。
図１４のステップＳ１においてＳ−Ｆ／Ｂモード制御中に後期リーンモードが判別されると（図２７(a) のt6時点）、ステップＳ２においてテーリング係数Ｋ１に値０が設定される。そして、図１５のステップＳ１０で後期モードを判別し、前述したステップＳ１２で各種燃焼パラメータ値等の演算を行った後、図１６のステップＳ２０が実行され、Ｋ１が値1.0 に等しいか否かが判別される。後期リーンモードが判別された直後ではテーリング係数値Ｋ１が前述した通り値０であるので、ステップＳ２０の判別結果は否定となり、ステップＳ２４以降のステップを実行してＳ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行処理を行う。なお、テーリング係数Ｋ１は、移行処理が完了すると値1.0 になるが、それまでは、前述した図２３および図２４に示すタイマルーチンにより、値1.0 より小さい微小値ΔＫ１が順次加算され、テーリング係数値Ｋ１が値1.0 になる迄の間、その係数値Ｋ１に応じた移行処理が行われる。
【００８４】
ステップＳ２４では、無効期間カウンタＴd1が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）は、移行直前のＳ−Ｆ／Ｂモード制御時に前述した図２１のステップＳ７０の実行によって設定されており、モード移行直後にこのステップＳ２４が実行された時点でのカウンタ値Ｔd1は、この初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ２４の判別結果は否定になり、ステップＳ２５に進んでカウンタ値Ｔd1から所定値ΔＴd1を減算し、ステップＳ２６においてテーリング係数値Ｋ１を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ２５，２６は上記無効期間が経過するまで（図２７(c) のt6時点からt7時点まで）繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ１は値０に保持されることになる。
【００８５】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ２８および図１７のステップＳ３０を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを下式(F6)，(F7)によりそれぞれ演算する。
Ｋaft ＝（１−Ｋ１）＊Ｋaf' ＋Ｋ１＊Ｋaf ...(F6)
Ｅｖ ＝（１−Ｋ１）＊Ｅｖ' ＋Ｋ１＊Ｅｖ ...(F7)
上式(F6)，(F7)は、前述した式(F3),(F4) にそれぞれ類似しており、Ｋaf' およびＥｖ' は、Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時に最後に演算した目標空燃比補正係数値および体積効率であり、前述した図２１のステップＳ７０を最後に実行したときにＫaf' 値およびＥｖ' 値として記憶したものである。各式の右辺最終項のＫafおよびＥｖは今回後期リーンモードによりそれぞれ算出した値である。
【００８６】
従って、係数値Ｋ１が値０である期間（図２７に示すt6時点からt7時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわちＳ−Ｆ／Ｂモード制御時に最後に設定した値に保持されるが、係数値Ｋ１の値が0 から1.0 に向かって増加するとＫ１値に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ１が値1.0 に到達すると、後期リーンモードによって算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ１の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafは、後述するように、体積効率Ｅｖは、図２７(g) のt7時点からt10 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t10 時点以降は後期リーンモードによって算出される値に保持されることになる。
【００８７】
次に、ＥＣＵ７０は、図１７のステップＳ３１に進み、ＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。このカウンタＣＮＴ１は、後期リーンモードにおけるＥＧＲ制御を遅らせる目的で設けられたもので、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから大量のＥＧＲを導入する後期リーンモードへの移行制御中のＥＧＲ過多状態を防ぐ。ＥＧＲ遅延カウンタ値ＣＮＴ１が未だ値０にカンウトダウンされていない場合には、ステップＳ３２を実行してＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr を値Ｌegr'に書換え、Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時に最後に設定した値を所定期間（カウンタの初期値ＸＮ１に対応する期間であり、図２７(h) に示すt6時点からt9時点までの期間）に亘って保持する。初期値ＸＮ１に対応する期間は、ＥＧＲ量を後期リーンモードに適合する値に移行させるのを遅らせることを考慮して設定されている。
【００８８】
ステップＳ３１の判別結果が肯定の場合（ＥＧＲ遅延期間が経過した場合）、前述のステップＳ３２はスキップされ、以後の後期リーンモード制御には図６のＥＧＲ量設定手段７０ｐにより算出した値が使用されることになる（図２７のt9時点以降）。
次いで、ステップＳ３４に進み、上式(F6)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別する。この判別値Ｘafは、図２０のステップＳ６２で説明した通り、後期リーンモードで燃料リッチにすれば失火が生じる値、空燃比で言えば略２０（理論空燃比１４．７）に相当する値に設定されているが、場合によってはステップＳ６２で設定した値と同じ値に設定する必要はない。目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘafより小であれば、後期リーンモードにより燃料噴射量を調節することによってエンジン出力の制御が可能であることを意味し、ステップＳ３４の判別によって、後期リーンモードを開始してもよいか否かを判別するものである。目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘaf以上であればＳ−Ｆ／Ｂモード制御が引続き実行される。
【００８９】
ＥＣＵ７０は，ステップＳ３４の判別結果が否定である期間、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２７(c) に示すt7時点からt8時点まで）、図１８のステップＳ４０に進み、噴射終了期間Ｔend をＳ−Ｆ／Ｂモードにより算出した最後の値Ｔend'に書換え、この値に保持する。そして、移行判別前の制御モードが前期リーンモードであったか、Ｓ−Ｆ／Ｂモードであったかを判別するために、移行判別直前に設定し記憶した補正係数値Ｋaf' が値1.0 より小であるか否かを判別する。前期リーンモード制御が実行される場合には、補正係数Ｋafは値1.0 より小に必ず設定される。
【００９０】
ステップＳ４２の判別結果が否定である場合、すなわち、移行判別前の制御モードがＳ−Ｆ／Ｂモードであった場合、ステップＳ４６において、目標空燃比補正係数値Ｋafを移行判別が行われた直前の値Ｋaf' に保持される。そして、引き続いてＳ−Ｆ／Ｂモード制御を実行することによるエンジン出力の調整は点火時期で制御することとし、ステップＳ４７に進んで、点火時期Ｔigを次式(F5)によって演算される値に置き換える。
【００９１】
Ｔig ＝（１−Ｋ１）＊Ｔig' ＋Ｋ１＊Ｔig＋Ｒ1(K1) ...(F8)
ここで、Ｒ1(K1) は、モード移行に伴う出力の急変を防止するために設定されたリタード量で、その値は、図２７(f) のt7時点からt8時点間の変化で示すようにテーリング係数値Ｋ１の関数として徐々にリタード量が大きくなるような値に設定され、t8時点で最大リタード量に設定される。そして、後期リーンモードに移行を完了すると（図２７(f) のt8時点以降）、Ｒ1(K1) はリタード量０に設定される。このように、後期リーンモードに移行させるタイミング（図２７(f) のt8時点）に近づくに従って、点火時期のリタード量を大にして出力の調整を図り、後期リーンモード制御の開始による出力の急変が防止される。
【００９２】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、ステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
なお、図１８のステップＳ４２の判別が前期リーンモードと判別される場合（判別結果が肯定の場合）、ＥＣＵ７０はステップＳ４３，４４を実行するが、この実行は、前期リーンモードから後期リーンモードへの移行時に実行されるものであって、その詳細は後述する。
【００９３】
テーリング係数値Ｋ１が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを下回ると、図１７のステップＳ３４の判別結果が肯定となり、前述したステップＳ４０，Ｓ４６，およびＳ４７を実行することなく、ステップＳ３６に進む。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafは最早Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時の値に保持されることはなく、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定され（Ｋaf＝Ｋaft ）、これに伴って、燃料噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigは、後期リーンモードで算出した値がそのまま使用される。この場合、図２７(c) のt8時点に示す補正係数値の変化から判るように、目標空燃比補正係数値Ｋafは、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにおいて理論空燃比近傍の値に対応するそのモードに好適な値から後期リーンモードの、リッチ失火の虞がない値にステップ状に一気に変化しており、この時点で制御が後期リーンモードに移行する。すなわち、モード移行制御中のエンジン出力を点火時期で除々に調整し、後期リーンモード制御でリッチ失火限界の空燃比略２０で得られる出力と略同じになると、その空燃比に一気に急変させることになる。これに伴って、噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigも後期リーンモード制御に好適な値に変化させている（図２７(d),(e) のt8時点）。
【００９４】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１６のステップＳ２２が実行され、後期リーンモードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ１が除々に増加して値1.0 に到達すると、後期リーンモードへの移行が完了したことになり、以後前述した図１６のステップＳ２０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ２１において前期モード制御移行のための準備を実行した後、ステップＳ２２の後期リーンモードによりエンジン制御が行われ、ステップＳ２１，Ｓ２２が繰り返し実行されることになる。
【００９５】
次に、後期リーンモードから前期リーンモードへの移行制御について説明すると、前述した図１４のステップＳ６においてテーリング係数Ｋ２が、図２６に示されるように値０に設定される（図２８(a) のt20 時点）。このような場合、ＥＣＵ７０は図１５のステップＳ１０で前期モードを判定した後、ステップＳ１４を実行し、前述したＳ−Ｆ／Ｂモード制御移行時と同じようにして各種燃焼パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。
【００９６】
なお、前期リーンモード制御には、前述のＳ−Ｆ／Ｂモード制御時と同様に図６に示す切換スイッチ７０ａ，７０ｂは、後述する所定のタンミングで前期モードに切り換えられ、目標平均有効圧Ｐｅは第２算出マップである目標平均有効圧マップ７０ｒに基づき、吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算される。また、目標平均有効圧Ｐｅが算出されると、この目標平均有効圧Ｐｅは目標空燃比算出マップ７０ｊ、噴射終了時期設定手段７０ｍ、点火時期設定手段７０ｎ、ＥＧＲ量設定手段７０ｐにそれぞれ供給され、前期リーンモードの運転状態に応じたマップを使用して目標Ａ／Ｆ，Ｔend ，Ｔig, Ｌegr ，Ｅv 等が演算される。
【００９７】
上述のように各種の燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１９のステップＳ５０に進み、テーリング係数Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数Ｋ２は、前述した通り、前期リーンモードへの移行直後であるから、値０に設定されており、従って、ステップＳ５０の判別結果はＮｏであり、ステップＳ５１以降のステップを実行して後期リーンモードから前期リーンモードへの移行処理を行う。
【００９８】
ステップＳ５１では、後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御と同様にして無効期間カウンタＴd2が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）は、前述した図１６のステップＳ２１の実行によって設定されており、モード移行直後には初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ５１の判別結果は否定になり、ステップＳ５２に進んでカウンタ値Ｔd2から所定値ΔＴd2を減算し、ステップＳ５３においてテーリング係数値Ｋ２を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ５２，５３は上記無効期間（図２８(c) に示すt20 時点からt21 時点までの期間）が経過するまで繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ２は値０に保持されることになる。
【００９９】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ５５およびステップＳ５７を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを前述した式(F3)，(F4)によりそれぞれ演算する。係数値Ｋ２が値０である期間（図２８に示すt20 時点からt21 時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわち後期リーンモードにより最後に算出した値に保持され、係数値Ｋ２の値が増加するとＫ２値に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ２が値1.0 に到達すると、前期リーンモードにより算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ２の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafおよび体積効率Ｅｖは、図２８に示すように、t21 時点からt24 時点までは線形的に徐々にその値を変化させ、t24 時点以降は前期リーンモードによって算出される値に保持されることになる。
【０１００】
次に、ＥＣＵ７０は、図２０の前述したステップＳ６０に進み、ブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２を判別して、ブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２が未だ値０にカンウトダウンされていない場合（判別結果が否定）には、ステップＳ６１を実行して目標平均有効圧Ｐｅを値Ｐｅ’に書換え、後期リーンモードによって最後に算出された値を所定期間（図２８(b) に示すt20 時点からt22 時点までの期間）に亘って保持する。このブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２によって、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップの切り換えを遅らせる。なお、初期値ＸＮ２に対応する期間は、エンジンによっては前述したＳ−Ｆ／Ｂモードでの設定値と異なる値に設定してもよい。
【０１０１】
ステップＳ６０の判別結果が肯定の場合（ブースト圧遅れ期間が経過した場合）、以後の前期リーンモード制御には図６の目標平均有効圧マップ７０ｒから算出した値が使用されることになる（図２７のt22 時点以降）。
次いで、ステップＳ６２に進み、上式(F3)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別し、目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘafより小であれば、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２８(c) に示すt23 時点まで）、目標空燃比補正係数値Ｋafをテーリング係数Ｋ２に応じた値、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定する（ステップＳ６３）。そして、後期リーンモード制御を実行するために、点火時期Ｔigを後期リーンモードによって算出した最後の値Ｔig' に保持し（ステップＳ６４）、噴射終了期間Ｔend も、後期リーンモードによって算出した最後の値Ｔend'に保持される（ステップＳ６５）。
【０１０２】
このように各燃焼パラメータ値を設定し直した後、前述した図１６のステップＳ２２が実行され、後期噴射モードでのエンジン制御が行われる。
ここまでは後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御と同じであるが、テーリング係数値Ｋ２が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えると、Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御と異なる制御が以下のようにして実行される。
【０１０３】
すなわち、前期リーンモードでは空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定することができるので、空燃比を調整することによってエンジン出力の制御を行うことができ、移行時の出力の急変を防止することができる。そこで、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超え、ステップＳ６２の判別結果が否定になると、ステップＳ６６に進んで、前期リーンモードであることを判別した後、ステップＳ６８およびステップＳ６９が実行され、目標空燃比補正係数値Ｋafおよび点火時期Ｔigが算出される。目標空燃比補正係数値Ｋafは、前述した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に書き換えられ、点火時期Ｔigは次式(F9)によって演算される値に置き換えられる。従って、目標空燃比補正係数値Ｋafは、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が前述の判別値Ｘafを超えても、テーリング係数値Ｋ２に応じた値に設定され、図２８(c) に示すように引続き漸増し、Ｋ２値が値1.0 に到達した時点で前期リーンモードによって算出した値に移行することになる。
【０１０４】
Ｔig ＝（１−Ｋ２）＊Ｔig' ＋Ｋ２＊Ｔig ...(F9)
一方、前期リーンモードへの移行制御では、Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御に用いたリタード量Ｒ2(K2) の設定はなく、点火時期Ｔigはテーリング係数値Ｋ２に応じた値に設定される。前期リーンモードへの移行制御ではＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御時の場合とは異なり、出力の急変が空燃比の調整で防止できるからである。従って、点火時期Ｔigは、図２８(e) に示されるように、t23 時点で急変し、以後除々に前期リーンモード制御に好適な値に向かって変化し、t24 時点およびそれ以降の前期リーンモードへの移行完了状態では前期リーンモードで算出した値に完全に移行する。
【０１０５】
また、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えると、前述のステップＳ６５が実行されないために、噴射終了期間Ｔend は、前期リーンモードにより算出した値がそのまま使用される。以上の結果、前期リーンモードの移行制御では、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えた時点で、前期リーンモード制御が実行され、その時点で噴射終了期間Ｔend は、前期リーンモードで算出した値に直ちに移行し（図２８(c) のt23 時点以降）、点火時期Ｔigは、テーリング係数値Ｋ２に従って徐々に増加することになる（図２８(e) のt23 時点からt24 時点間）。
【０１０６】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１８のステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ２が除々に増加して値1.0 に到達すると、図１９のステップＳ５０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ５８が実行される。この判別では前期リーンモードであると判別されるために、ＥＣＵ７０は図２２のステップＳ８０に進み、後期リーンモード制御移行またはＳ−Ｆ／Ｂモード制御移行のための準備を行う。移行の準備としては、移行のための制御変数の初期値の設定、及び現在制御モードで算出された各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。移行のための制御変数としては、無効期間カウンタＴd1と後述するＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ３があり、前者のカウンタＴd1には初期値として目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）が、後者のカンウタＣＮＴ３には値ＸＮ３がそれぞれ設定される。これらの移行制御変数等は、前期リーンモードによる制御が繰り返され、ステップＳ８０が繰り返し実行されると、その都度新しい値に更新される。なお、このステップＳ８０では、前述したＳ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行制御時に使用したＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１の初期値の設定は行われない。
【０１０７】
ステップＳ８０での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ８２に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時に使用するテーリング係数値ＫＳが値1.0 であるか否かを判別する。現在は前期リーンモードへの移行が完了し、そのモードの制御が行われているので、係数値ＫＳは値1.0 であり、ステップＳ８４およびＳ８６を飛び越して前述した図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによる制御が実行される。なお、飛び越したステップＳ８４およびＳ８６は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時に実行されるものでその詳細については後述する。
【０１０８】
次に、前期リーンモードから後期リーンモードへ移行する場合の移行制御について説明する。
図１４のステップＳ１において前期リーンモード制御中に後期リーンモードが判別されると（図２８(a) のt25 時点）、ステップＳ２においてテーリング係数Ｋ１に値０が設定される。そして、図１５のステップＳ１０で後期モードを判別し、前述したステップＳ１２で各種燃焼パラメータ値等の演算を行った後、図１６のステップＳ２０が実行され、Ｋ１が値1.0 に等しいか否かが判別される。後期リーンモードが判別された直後ではテーリング係数値Ｋ１が値０であるので、ステップＳ２０の判別結果は否定となり、ステップＳ２４以降のステップを実行して前期リーンモードから後期リーンモードへの移行処理を行う。
【０１０９】
ステップＳ２４では、無効期間カウンタＴd1が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）は、移行直前の前期リーンモード制御時に前述した図２２のステップＳ８０の実行によって設定されており、モード移行直後にこのステップＳ２４が実行された時点でのカウンタ値Ｔd1は、この初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ２４の判別結果は否定になり、ステップＳ２５に進んでカウンタ値Ｔd1から所定値ΔＴd1を減算し、ステップＳ２６においてテーリング係数値Ｋ１を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ２５，２６は上記無効期間が経過するまで（図２８(c) のt26 時点まで）繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ１は値０に保持されることになる。
【０１１０】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ２８および図１７のステップＳ３０を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを、前述したＳ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行制御時と同様に前式(F6)，(F7)によりそれぞれ演算する。この場合、前式(F6)，(F7)中のＫaf' およびＥｖ' は、それぞれ前期リーンモードにより最後に算出した目標空燃比補正係数値および体積効率であり、前述した図２２のステップＳ８０を最後に実行したときにＫaf' 値およびＥｖ' 値として記憶したものである。
【０１１１】
従って、係数値Ｋ１が値０である期間（図２８(c),(f) に示すt25 時点からt26 時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわち前期リーンモードにより最後に算出した値に保持されるが、係数値Ｋ１の値が増加するとＫ１値に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ１が値1.0 に到達すると、後期リーンモード制御時に設定される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ１の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafおよび体積効率Ｅｖは、図２８(c) および(f) のt26 時点からt28 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t28 時点以降は後期リーンモード制御によって設定される値に保持されることになる。
【０１１２】
次に、ＥＣＵ７０は、図１７のステップＳ３１に進み、ＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。このカウンタＣＮＴ１は、後期リーンモードにおけるＥＧＲ制御を遅らせる目的で設けられたものであるが、前期リーンモードから後期リーンモードへの移行制御時には、前述の図２２のステップＳ８０において説明した通り、カウンタＣＮＴ１の初期値は設定されていない（ＣＮＴ１＝０）。すなわち、今回の移行制御時には、ＥＧＲ制御の遅延を行わせず、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr はモードの移行が判別された時点（図２８(a) のt25 時点）で、ステップＳ３１の判別結果は肯定となり、ステップＳ３２を実行することなく、直ちに後期リーンモードにより算出された値（図６のＥＧＲ量設定手段７０ｐにより算出した値）に設定され、この値でＥＧＲバルブ４５の弁開度が制御されることになる（図２８(g) のt25 時点以降）。前期リーンモードから後期リーンモードに移行する場合、ＥＧＲ量を移行判別と同時に直ちに後期リーンモード制御による算出値に移行させるのは、両モード間で算出されるＥＧＥ量の大きさの差が大きく、移行判定と同時にＥＧＲバルブ４５を開弁しても、実際にＥＧＥ量が変化するにはタイムラグがあることによる。
【０１１３】
次いで、ステップＳ３４に進み、前式(F6)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別して、後期リーンモードを開始してもよいか否かを判別する。ステップＳ３４の判別結果が否定で、目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘaf以上であれば前期リーンモード制御が引続き実行される。すなわち、ＥＣＵ７０は，ステップＳ３４の判別結果が否定である期間、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２８(c) に示すt26 時点からt27 時点まで）、図１８のステップＳ４０に進み、噴射終了期間Ｔend を前期リーンモードによって算出した最後の値Ｔend'に書換え、この値に保持する（図２８(d) に示すt26 時点からt27 時点までの期間）。そして、移行判別前の制御モードが前期リーンモードであったか、Ｓ−Ｆ／Ｂモードであったかを判別するために、移行判別直前に設定し記憶した補正補正係数値Ｋaf' が値1.0 より小であるか否かを判別する。
【０１１４】
前期リーンモードからの移行制御中であるから、ステップＳ４２の今回の判別結果は肯定となり、ステップＳ４３において、目標空燃比補正係数値Ｋafは仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に書き換えられる。そして、点火時期Ｔigは、テーリング係数値に応じ、次式(F10) によって演算される値に置き換える。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafおよび点火時期Ｔigは、図２８(c) および(e) のt26 時点からt27 時点に示すように、テーリング係数値Ｋ１に応じて徐々に変化する。
【０１１５】
Ｔig ＝（１−Ｋ１）＊Ｔig' ＋Ｋ１＊Ｔig ..(F10)
なお、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行時にはリタード量Ｒ1(K1) を設けて、移行時に伴う出力の急変を防止したが、上式(F10) には、リタード量Ｒ1(K1) が含まれていない。前期リーンモードから後期リーンモードへの移行の場合には、空燃比の調整によって出力制御が行われており、従ってリタード量Ｒ1(K1) による補正は必要がなく、点火時期Ｔigはテーリング係数値Ｋ１に応じた値に設定される。
【０１１６】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、ステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ１が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを下回ると、図１７のステップＳ３４の判別結果が肯定となり、前述したステップＳ４０およびＳ４４が実行されることなく、ステップＳ３６に進む。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafは仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定され（Ｋaf＝Ｋaft ）、これに伴って、燃料噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigは、後期リーンモードにより算出した値がそのまま使用される。この場合、噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigは、図２８(d) および(e) のt27 時点に示す変化から判るように、後期リーンモード制御に好適な値にステップ状に変化している。
【０１１７】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１６のステップＳ２２が実行され、後期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ１が除々に増加して値1.0 に到達すると、後期リーンモードへの移行が完了したことになり、以後前述した図１６のステップＳ２０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ２１において前期モード制御移行のための準備を実行した後、ステップＳ２２の後期噴射モードによりエンジン制御が行われ、以後、ステップＳ２１，Ｓ２２が繰り返し実行される。
【０１１８】
次に、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードに移行する場合の移行制御について説明すると、前述した図１４のステップＳ８においてテーリング係数ＫＬが、図２６に示されるように値０に設定される（図２９のt30 時点）。このような場合、ＥＣＵ７０は、図１５のステップＳ１０において前期モードを判別した後、ステップＳ１４に進み、前述した各種燃焼パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。
【０１１９】
各種の燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１９のステップＳ５０に進み、テーリング係数Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数値Ｋ２は、今回ループが前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行直後のループであるから、値1.0 である筈であり、ステップＳ５０の判別結果は肯定となってステップＳ５８に進む。次にステップＳ５８においてＳ−Ｆ／Ｂモードであることを判別した後、ＥＣＵ７０は図２１のステップＳ７０に進み、前述した後期リーンモード制御移行または前期リーンモード制御移行のための準備を行う。そして、移行の準備を終えた後、ステップＳ７２に進む。
【０１２０】
Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行判別を行った直後においては、テーリング係数値ＫＬは値０に設定されたばかりであるから、ステップＳ７２の判別結果は否定であり、ステップＳ７３において体積効率Ｅｖを、次式(F11) に基づき演算する。
Ｅｖ ＝（１−ＫＬ）＊Ｅｖ' ＋ＫＬ＊Ｅｖ ...(F11)
上式(F11) は、前述した式(F4)に類似しており、Ｅｖ' は、前期リーンモードにより最後に算出した体積効率であり、前述した図２２のステップＳ８０を最後に実行したときにＥｖ' 値として記憶したものである。上式の右辺最終項のＥｖは今回Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出された値である。
【０１２１】
従って、体積効率値Ｅｖは、係数値ＫＬの値が増加するとＫＬ値に応じた重み付けで設定される値に、係数値ＫＬが値1.0 に到達すると、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値ＫＬの上述のような変化により、モード移行時の体積効率Ｅｖは、図２９(f) のt30 時点からt32 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t32 時点以降はＳ−Ｆ／Ｂモードによって算出される値に保持されることになる。
【０１２２】
次に、ＥＣＵ７０は、図２１のステップＳ７４に進み、ＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ３が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。このカウンタＣＮＴ３は、Ｓ−Ｆ／ＢモードにおけるＥＧＲ制御を遅らせる目的で設けられたもので、これによってモード移行時の制御の安定化が図られる。なお、カウンタ値ＣＮＴ３は、前期リーンモード制御が繰り返し実行されると、前述した図２２のステップＳ８０においてその都度、初期値ＸＮ３に設定し直され、また、クランク角センサ１７が所定のクランク角位置を検出する毎に、図２５に示すクランク割り込みのルーチンが実行されてカウントダウンされている。
【０１２３】
ステップＳ７４の判別結果が否定、すなわち、ＥＧＲ遅延期間（図２９(g) のt30 時点からt31 時点間で示す、初期値ＸＮ３に対応する期間）が経過していなければＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr は前回値、すなわち、Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行判別の直前に実施した前期リーンモード制御時の値Ｌegr'に設定される。この値Ｌegr'は、前述した図２２のステップＳ８０の実行の都度記憶し更新したものである。ステップＳ７４の判別結果が肯定、すなわち初期値ＸＮ３に対応する期間が経過すると（図２９(g) のt31 時点以降）、弁開度Ｌegr は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって算出される値に設定され、設定された弁開度Ｌegr に基づいてＥＧＲバルブ４５の弁開度が制御される。
【０１２４】
なお、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行は、同じ前期噴射モードでの移行であり、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップは同じマップが使用される（図２９(b) 参照）。また、アクセルペタルの踏込みにより運転者の出力要求が想定されるので、目標空燃比補正係数値Ｋaf、燃料噴射終了期間Ｔend 、および点火時期Ｔigは、モードの移行が判定されたt30 時点で直ちに、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって算出されたそれぞれの値に切り換えられる（図２９(c),(d),(e) 参照）。
【０１２５】
このように各種燃焼パラメータ値を演算した後、前述した図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによる制御が実行される。
最後に、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードに移行する場合の移行制御について説明する。この場合、ＥＣＵ７０は、図１４のステップＳ６の実行によってテーリング係数値ＫＳを、図２６に示す制御ルールに従って値０に設定する。そして、図１５のステップＳ１０において前期モードを判別した後、ステップＳ１４において各種燃焼パラメータ値等を演算し、図１９のステップＳ５０に進む。ステップＳ５０ではテーリング係数値Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別するが、今回ループは、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行を判別した直後であるから、係数値Ｋ２は値1.0 である筈であり、判別結果は肯定となってステップＳ５８に進む。このステップでは前期リーンモードが判別され、図２２のステップＳ８０が実行される。ステップＳ８０では、前述した通り、後期リーンモード制御移行またはＳ−Ｆ／Ｂモード制御移行の準備のために、移行のための制御変数の初期値の設定、及び現在制御モードで算出された各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。
【０１２６】
ステップＳ８０での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ８２に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時に使用するテーリング係数値ＫＳが値1.0 であるか否かを判別する。今回ループは、前期リーンモードへの移行判別を行った直後であり、テーリング係数値ＫＳは値０に設定されたばかりであるから、ステップＳ８２の判別結果は否定になる。ＥＣＵ７０は、ステップＳ８２の判別結果が否定である場合、ステップＳ８４およびステップＳ８６を繰り返し実行し、ステップＳ８４では体積効率Ｅｖを、次式(F12) に基づき演算する。
【０１２７】
Ｅｖ ＝（１−ＫＳ）＊Ｅｖ' ＋ＫＳ＊Ｅｖ ...(F12)
上式(F12) は、前述した式(F11) や式(F4)に類似しており、Ｅｖ' は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって最後に算出した体積効率であり、前述した図２１のステップＳ７０を最後に実行したときにＥｖ' 値として記憶したものである。上式の右辺最終項のＥｖは今回前期リーンモードによって算出した値である。
【０１２８】
従って、体積効率値Ｅｖは、係数値ＫＳの値が増加するとＫＳ値に応じた重み付けで設定される値に、係数値ＫＳが値1.0 に到達すると、前期リーンモードによって算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値ＫＳの上述のような変化により、モード移行時の体積効率Ｅｖは、テーリング係数値ＫＳが値０から値1.0 に変化する期間に亘り、図２９(f) のt34 時点からt35 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t35 時点以降は前期リーンモードによって算出される値に保持されることになる。
【０１２９】
次に、ステップＳ８６では目標空燃比補正係数値Ｋaf、点火時期Ｔig、および噴射終了期間Ｔend がそれぞれＳ−Ｆ／Ｂモードにより最後に算出した値Ｋaf' 、値Ｔig' 、および値Ｔend'に設定され、テーリング係数値ＫＳが値1.0 になるまで、それらの値が保持される（図２９(c),(d),(e) のt34 時点からt35 時点間）。
【０１３０】
Ｋaf ＝Ｋaf'
Ｔig ＝Ｔig'
Ｔend ＝Ｔend'
このように、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行時には、テーリング係数値ＫＳが値０から値1.0 になるまでの期間、引き続きＳ−Ｆ／Ｂモードでエンジン制御が行われ、テーリング係数値ＫＳが値1.0 になった時点で、目標空燃比補正係数値Ｋaf、点火時期Ｔigおよび燃料噴射終了時期Ｔend が前期リーンモードへ切り換えられ、その時点で前期リーンモード制御への移行が完了することになる。Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御には、切換ショックの防止という観点からは、これら燃焼パラメータ値をテーリング係数値に応じて徐々に変化させてもよいが、徐々に変化させると切換時に排ガス特性（特にＮＯｘ排出量）を悪化させる虞があるので、この発明では、体積効率Ｅｖを徐々に変化させることによって切換ショックを防止することにし、体積効率Ｅｖが前期リーンモードに適合する値に到達した時点（テーリング係数値ＫＳが値1.0 に到達した時点）で、目標空燃比補正係数値Ｋaf、点火時期Ｔigおよび燃料噴射終了時期Ｔend が一気にＳ−Ｆ／Ｂモードに適合する値から前期リーンモードに適合する値に切り換えるようにして、ＮＯｘ等の発生を最少限に抑える。
【０１３１】
なお、このＳ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時には、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr は、モード移行判定と同時に、前期リーンモードによる算出値に設定されている（図２９(g) のt34 時点参照）。空燃比を理論空燃比近傍に制御するＳ−Ｆ／Ｂモード制御時には図１に示す三元触媒４２によって窒素酸化物ＮＯｘの排出が抑制されるが、空燃比が理論空燃比より希薄側のリーン空燃比（例えば空燃比２２）でリーン燃焼させる場合には、排気ガスを早い時期に大量にエンジン１に導入させた方がよく、従って、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr の変更は、モード移行判定と同時に行われる。
【０１３２】
このようにして各種燃焼パラメータ値等の設定が終わると、ＥＣＵ７０は図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによるエンジン制御を実行する。
上述の実施例では、図２７ないし図２９に示すタイミングチャートの比較から明らかなように、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップを切り換える際に、後期リーンモードから前期噴射モードに切り換える場合には、無効期間（ＸＮ２に対応する期間）を設け、吸気管圧Ｐb の応答遅れを待って切り換えたが、前期噴射モード（Ｓ−Ｆ／Ｂモードまたは前期リーンモード）から後期リーンモードへの移行時にはモードの移行を判別した時点で直ちに切り換えを行っている。後期リーンモード制御時にはＥＧＲバルブ４５やＡＢＶ２７を開弁して大量の排気ガスおよびバイパス空気がエンジン１に供給され、全体空燃比を極めて大きい値（例えば３０〜３５）に設定される。そして、ＥＧＲ量や新気吸入空気量に関係なく燃料噴射量を調整することによりエンジン１の出力制御がおこなわれるので、検出遅れのある吸気管圧Ｐb 等のパラメータとは異なり、スロットルバルブ２８の弁開度θthを検出することによって遅れなく運転者の運転意図が制御に反映され、応答性のよいエンジン制御を行うことができる。
【０１３３】
【発明の効果】
以上より、請求項１の発明では、運転状態検出手段の検出結果に応じ、第１の空燃比状態でエンジンを制御すべき第１モードと、前記第１の空燃比状態よりも燃料希薄側の第２の空燃比状態でエンジンを制御すべき第２モードとの間でモードを切り換え、切り換えられたモードに応じて、燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるパラメータ値、すなわち、燃料噴射終了時期、点火時期、排気ガスを吸気系に再循環される排ガス量、および、燃焼室に供給され燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値のうちの少なくとも一つと燃料噴射量とを含む少なくとも２つのパラメータ値をそのモードに適合するように設定することにより、切換ショックが効果的に防止される。
【０１３４】
この際、第１モードによる燃料噴射を、主として吸入行程で行い、加速運転や中高負荷時のようなエンジン出力が要求される運転性能を確保する一方、第２モードによる燃料噴射を、主として圧縮行程で行い、点火栓近傍に最適混合気が形成されるように燃料を噴射して全体空燃比が理論空燃比より燃料希薄側の極めてリーンな空燃比でも燃焼可能にして、低負荷運転時の排気ガス特性および燃費特性の向上が図られる。
【０１３５】
そして、補正係数設定手段は、切換手段によりモードが切り換えられたとき、燃焼状態に影響を与える特定のパラメータ値を、所定の期間に、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換前のモードに適合する値から切換後のモードに適合する値に変化させる、モード切換開始時からの時間経過につれて第１の所定値から第２の所定値に変化する仮補正係数値を設定し、また、燃焼パラメータ切換手段は、特定のパラメータ値およびそれ以外のパラメータ値を切換前の値から切換後の値に切り換える際、補正係数設定手段が設定した仮補正係数値に応じて、且つ、各パラメータ値を連続的に変化させることの可否を決める、前記第１の所定値と第２の所定値の間の第３の所定値に仮補正係数値が達したか否かに基づいて各パラメータ値を切り換え、これにより、各パラメータ値の切換開始タイミングおよび切換開始以降の各パラメータ値の変化速度を、切換前後のモードの種類の組合せに応じて変更するので、特定のパラメータ値以外のパラメータ値の切換タイミングを特定のパラメータ値と対応させることができ、切換制御が正確に行われ、モード切換時の切換ショックが確実に防止される。
【０１３６】
そして、請求項２の発明では、第１モードに、略理論空燃比状態でエンジンを制御する第１副モードを含めて、排気ガス中の酸素濃度に応じて空燃比をフィードバック制御することを可能にし、請求項３の発明では、第１モードに、理論空燃比よりも燃料希薄側、且つ、前記第２の空燃比状態よりも燃料過濃側の空燃比状態でエンジンを制御する第２副モードを含め、第２モードでは得られないエンジン出力運転域における排気ガス特性および燃費特性の向上が図られる。
【０１３９】
この仮補正係数値の設定によって、請求項４の燃焼パラメータ切換手段は、特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、仮補正係数値が第３の所定値に到達するまでは、切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換後のモードに適合する値に切り換えることができ、請求項５では、特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、仮補正係数値が第３の所定値に到達するまでは、切換直前のモードに適合する値と切換後のモードに適合する値の間の、仮補正係数値に応じた値に徐々に変化させ、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換後のモードに適合する値に切り換えることができ、請求項６では、特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、仮補正係数値が第３の所定値に到達するまでは、切換直前のモードに適合する値を保持し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換直前のモードに適合する値と切換後に設定された切換後のモードに適合する値の間の、仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後、該中間値から仮補正係数値に応じて徐々に変化させて前記切換後のモードに適合する値に到らせることも可能になる。
【０１４０】
そして、請求項７の補正係数演算手段は、モードが切り換えられた時点から切換ショック防止に好適な期間だけ仮補正係数値の設定を遅らせ、仮補正係数値を第１の所定値から第２の所定値に変化させて、正確な切換制御を行う。
請求項８の補正係数演算手段は、仮補正係数値が第１の所定値から第２の所定値に変化する所定の期間を、切り換えられるモードに応じた期間に設定して木目の細かい切換制御を行う。
【０１４１】
請求項９の制御装置では、前記特定のパラメータ値として、燃焼室内の燃焼状態に最も影響を大きく与える燃料噴射量が選択され、各モードに応じて設定される燃料噴射量と他のパラメータ値とを仮補正係数値によって対応付けたタイミングで切り換えることができる。
そして、仮補正係数値によって対応付けたタイミングで種々のパラメータ値を切り換える態様は種々考えられ、請求項１０の燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、仮補正係数値に応じ、切換直前のモードに適合する値から切換後のモードに適合する値に向かって徐々に切り換えるようにして切換ショックを防止する。
【０１４２】
請求項１１の燃焼パラメータ切換手段は、前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、燃料噴射量を、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、該仮補正係数値に応じ、切換直前に設定された第２モードに適合する値から切換後に設定された第１副モードに適合する値に向かって徐々に切り換え、仮補正係数値が第３の所定値に到達した時点で、切換後に設定される第１副モードに適合する値に急変させるようにして切り換え、切換ショックを防止する。前記第３の所定値は、例えば、第２モードによりエンジンを制御したとき、燃焼噴射量の増加に伴って生じる失火に関連して設定された値であり（請求項１８）、仮補正係数値が第３の所定値に到達すると、失火の虞が生じ、最早第２モードに適合するように設定された燃料噴射量を噴射して第２モードでエンジンを制御することができず、燃料噴射量を第１副モードに適合する値、すなわち略理論空燃比に対応する値に切り換えて第１副モードに移行させ、失火に伴う切換ショックを防止する。
【０１４３】
請求項１２の燃焼パラメータ切換手段は、逆に第１副モードから第２モードに切り換えられたとき、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値、すなわち、略理論空燃比に対応する値に保持し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換直前に設定された第１副モードに適合する値と切換後に設定された第２モードに適合する値の間の前記仮補正係数値に応じた中間値、第２モードにおいて失火等が生じない値に切り換え、その後は該中間値から切換後の第２モードに適合する値に向かって、仮補正係数値に応じて徐々に切り換え、切換ショックを防止する。
【０１４４】
請求項１３の制御装置は、設定する制御パラメータに燃料噴射終了時期を含んでおり、第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、仮補正係数値が上述の第３の所定値に到達した時点で、燃料噴射終了時期を、切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換え、仮補正係数値によって燃料噴射量と対応付けたタイミングで燃料噴射終了時期も切り換えられる。
【０１４５】
請求項１４の制御装置は、設定する制御パラメータに点火時期を含んでおり、第２モードから第１モードに切り換えられたとき、点火時期を、仮補正係数値が上述の第３の所定値、すなわち第２モードによる制御時に失火等が生じる虞がある値に到達するまでは、切換直前に設定された第２モードに適合する値に保持し、仮補正係数値が第３の所定値に到達した時点で、切換直前に設定された第２モードに適合する値と切換後に設定された第１モードに適合する値の間の仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から切換後の第１モードに適合する値に向かって徐々に切り換えて切換ショックを防止する。請求項１６の燃焼パラメータ切換手段は、逆に、第１モードから第２モードに切り換えられたとき、点火時期を、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、切換直前に設定された第１モードに適合する値から切換後に設定された第２モードに適合する値に向かい、仮補正係数値に応じて徐々に変化させ、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換後に設定された第２モードに適合する値に切り換えて切換ショックを防止する。
【０１４６】
第２モードによる制御時には、点火時期が常に最適値に設定されて極めてリーンな空燃比状態でも燃焼を可能にしているため、点火時期を進角しても遅角してもエンジン出力は減少してしまうので、第２モード制御時には点火時期を調節してエンジンの出力を調整することはできないが、第１モード制御時では、点火時期によってエンジン出力の調整が可能であり、空燃比を第２モードで設定される値より燃料過濃側の値に設定されることによるエンジン出力の調整を点火時期の遅角制御によって行うのである。特に、請求項１５の点火時期補正手段は、第２モード（空燃比が極めてリーンに設定される運転状態）から第１副モード（略理論空燃比で運転される状態）に切り換えられたとき、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後該最大リタード値から仮補正係数値に応じて０に向かって徐々に減少させた値に設定される補正リタード量により、上述のように切り換えられた点火時期を更に補正して切換ショックを防止する。また、請求項１７の点火時期補正手段は、逆に、第１副モード（略理論空燃比で運転される状態）から第２モード（空燃比が極めてリーンに設定される運転状態）に切り換えられたとき、仮補正係数値に応じて０から徐々に増加し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後０に設定される補正リタード量により、上述のように切り換えられた点火時期を更に補正して第１副モードのエンジン出力を点火時期の遅角制御で徐々に制限して第２モードへのスムーズに移行させる。
【０１４７】
請求項１９の制御装置は、設定する制御パラメータに燃焼室に供給され、燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値を含んでおり、該有効吸気パラメータ値に基づいて少なくとも燃料噴射量が設定される場合、第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、有効吸気パラメータ値を、切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かい、仮補正係数値に応じて徐々に変化させ、仮補正係数値によって設定する燃料噴射量と対応付けられ、これによっても燃焼室内の燃焼状態をスムーズに移行させ切換時のショックが防止される。
【０１４８】
排気ガスの再循環量は、燃焼室に直接燃料を噴射して燃焼状態を変化させる場合と異なり、そのパラメータ値を変化させるべくＥＧＲバルブの弁開度を変化させても直ちに変化せず、応答遅れを伴う。従って、請求項２０の制御装置は、第１モードと第２モード間のモード切換がおこなわれたとき、排気ガス量を、モード切換時点で切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に直ちに切り換えて、上述の応答遅れを可能な限り小にする。一方、第２モードでエンジンを制御する場合には、排気ガス特性の向上を目的に大量の排気ガスを再循環させるが、第１副モードから第２モードへのモード切換がおこなわれたときには、請求項２１の燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点から所定期間の経過後に切換後のモードに適合する値に切り換え、モード移行時の排気ガス循環量の過多状態を防止し、切換ショックを防止する。
【０１４９】
請求項２２の運転状態検出手段には、エンジンの加速状態を検出する加速状態検出手段を備えることによって、加速状態検出手段によってエンジンの加速状態が検出されたとき、切換手段が前記第１モードに強制的に切り換えるようして加速時の応答性の向上が図られる。この場合、前記加速状態検出手段によってエンジンの加速状態の終了が検出されたとき、請求項２３の切換手段は、運転状態検出手段の検出結果に応じたモードに切り換えて、排ガス特性および燃費特性の向上が図られる。請求項２４の加速状態検出手段は、スロットル弁開度検出手段が検出したスロットル弁開度の変化度合が所定値を超えたとき、または、エンジン回転数検出手段が検出したエンジン回転数の変化度合が所定値を超えるたときエンジンが加速状態にあると判定して、エンジンの加速状態を確実に検出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン制御装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。
【図３】エンジン筒内平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて規定され、後期噴射リーン運転域、前期噴射リーン運転域、前期噴射ストイキオフィードバック運転域等を示す、実施例に係る燃料噴射制御マップである。
【図４】実施例における後期噴射モード時の燃料噴射形態を示す説明図である。
【図５】実施例における前期噴射モード時の燃料噴射形態を示す説明図である。
【図６】目標平均有効圧Ｐｅ、目標空燃比補正係数値Ｋaf，燃料噴射終了期間Ｔend ，基本点火時期θB 、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr 等を算出する手順を示すブロック図である。
【図７】図６の目標平均有効圧算出マップ７０ｃの概略構成を示し、スロットルバルブ２８の弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じて算出される目標平均有効圧Ｐｅを説明するための図である。
【図８】図６の目標平均有効圧算出マップ７０ｒの概略構成を示し、吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じて算出される目標平均有効圧Ｐｅを説明するための図である。
【図９】後期リーンモード制御時に使用され、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて体積効率Ｅｖを算出するためのマップの構成を示す図である。
【図１０】前期噴射モード制御時に使用され、吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じて体積効率Ｅｖを算出するためのマップの構成を示す図である。
【図１１】図６の目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊの概略構成を示し、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算される目標空燃比補正係数値Ｋafを説明するための図である。
【図１２】図６の点火時期設定手段７０ｎの概略構成を示し、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算される基本点火時期θigを説明するための図である。
【図１３】図６のＥＧＲ設定手段７０ｐの概略構成を示し、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算されるＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr を説明するための図である。
【図１４】各種燃焼パラメータ値を設定するための燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの一部である。
【図１５】図１４のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１６】図１５のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１７】図１６のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１８】図１７のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１９】図１５のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図２０】図１９のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図２１】図１９のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図２２】図１９のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの残部である。
【図２３】所定周期のクロックパルスが発生する毎にＥＣＵ７０によって実行される、タイマルーチンのフローチャートの一部である。
【図２４】図２３のフローチャートに続く、タイマルーチンのフローチャートの残部である。
【図２５】エンジン１の所定クランク角位置を検出する毎にＥＣＵ７０によって実行される、クランク割込ルーチンのフローチャートである。
【図２６】モード移行制御時に使用され、制御モードの移行態様に応じて設定される各種テーリング係数値を説明するための図である。
【図２７】後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間のモード移行制御時の各種制御変数、燃焼パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図２８】後期リーンモードと前期リーンモード間のモード移行制御時の各種制御変数、燃焼パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図２９】前期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間のモード移行制御時の各種制御変数、燃焼パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
４ 燃料噴射弁
５ 燃焼室
１７ クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）
２４ ＩＳＣＶ
２５ 吸気管
２６ エアバイパスパイプ
２７ ＡＢＶ
２８ スロットルバルブ
２９ スロットルセンサ（スロットル弁開度検出手段）
３１ ブースト圧センサ（運転状態検出手段）
７０ ＥＣＵ（切換手段，燃焼パラメータ切換手段，補正係数設定手段，点火時期補正手段）
７０ｃ 目標平均有効圧マップ
７０j 目標空燃比補正係数値算出マップ（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｍ 噴射終了時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｎ 点火時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｐ ＥＧＲ量設定手段（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｒ 目標平均有効圧マップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの出力等を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、自動車等に搭載される燃料噴射火花点火式内燃エンジンから排出される有害ガス成分の低減や同エンジンの燃費の向上等を図るため、内燃エンジンに燃料を供給する方法として、旧来の吸気管噴射型に代えて燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射型のものを採用したエンジン（以下、筒内噴射ガソリンエンジン）が種々提案されている。
【０００３】
筒内噴射ガソリンエンジンは、点火プラグの周囲やピストンに設けたキャビティ内に局所的に理論空燃比に近い空燃比の混合気を層状に供給することにより、全体として燃料希薄（リーン）な空燃比でも着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運転時や定常走行時の燃費を大幅に向上させることができるという長所を有している。更に、筒内噴射ガソリンエンジンは、燃料噴射量を増減させる際に、吸気管による移送遅れがないため、加減速レスポンスも非常によくなるという利点を有している。しかしながら、高負荷には燃料噴射量が増えて点火プラグ近傍が燃料過濃（リッチ）になり、全体空燃比（平均空燃比ともいう）を理論空燃比側に近づけると所謂リッチ失火が生じ、安定した作動領域が狭いという欠点を有している。これは、燃料噴射弁の単位時間当たりの噴射量や噴射方向を可変にすることが難しいために、点火プラグ近傍の局所的空燃比をエンジン作動域の全域に亘って最適値に保つことが困難である、等に起因する。
【０００４】
このような欠点を解決するために、負荷に応じて適切なタイミングで燃料噴射を行うと共に、燃焼室の形状をこれに合わせて設計したものもが、例えば、特開平５−７９３７０号公報に提案されている。より詳しくは、負荷に応じ、圧縮行程時に燃料を噴射させる後期噴射モードと、吸気行程時に燃料噴射を行う前期噴射モードとに切り換える方法が提案されている。この従来提案の筒内噴射ガソリンエンジンは、低中負荷運転時には、圧縮行程末期や吸気行程の初期にキャビティ内に燃料を噴射し、点火プラグの周囲やキャビティ内に局所的に理論空燃比に近い空燃比の混合気を形成させる。これにより、全体としてリーンな空燃比でも着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運転時や定常走行時の燃費が大幅に向上する。また、高負荷運転時には、吸気行程中にキャビティ外に燃料を噴射し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させる。これにより、吸気管噴射型のものと同等量の燃料を燃焼させることが可能となり、発進・加速時に要求される出力が確保される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来提案されている筒内噴射エンジンでは、エンジンの安定作動等を考慮して後期噴射モードであっても全体空燃比を極端に大きな値を設定されることはなかった。しかしながら、上述の提案の筒内噴射ガソリンエンジンを用いると、後期噴射モードと前期噴射モードとを切り換えることによって、後期噴射モードでは、全体空燃比を極めて大きい値、例えば２５〜４０に設定することも可能であり、スロットル弁をバイパスする通路から大量の新気を供給したり、排気ガスを大量に再循環させること（以下、ＥＧＲという）によって、アイドル等の低負荷運転時におけるリーン燃焼を可能にし、有害排気ガス成分の排出量の低減と燃費向上を図ることが可能になる。また、新気吸入空気量やＥＧＲ量が一定であっても、失火が生じない範囲内で燃料噴射量を調節することにより、全体空燃比を適宜な値に設定することができるし、燃料噴射量は同じであっても新気吸入空気量やＥＧＲ量を変化させても全体空燃比を適宜な値に設定することができ、吸入空気量の変化に関わらず出力調整を行うことも可能になる。
【０００６】
一方、前記噴射モードにおいても、エンジン運転領域に応じて、全体空燃比を略理論空燃比状態で制御するモード、理論空燃比より燃料リーン側の空燃比状態（例えば全体空燃比で２０〜２４）で制御するモード、スロットル全開の全負荷時のオープンループで制御するモード等に切り換えることが可能であり、エンジンの運転状態に応じた最適な制御モードを選択することによって排気ガス特性、燃費、出力等の要求特性を満足させ、全体的にみてそれぞれの特性を向上させることが可能である。
【０００７】
しかしながら、後期噴射モードにおいて、全体空燃比を極めて大きい値、例えば２２〜４０に設定して、排気ガス特性や燃費特性を改善させることにすると、このモードでのリッチ側の可能運転域は、せいぜい空燃比で２０〜２２程度であり、これより燃料過濃にするとリッチ失火が生じたり、スモークの発生の虞がある。このような後期噴射モードから、加速に最適な、例えば理論空燃比制御モード（Ｓ−Ｆ／Ｂモード）に制御モードを切り換えたい場合に、モード移行時に上述した理由により空燃比を連続して変化させることができない領域が生じてしまうという問題があり、後期噴射モードから前期噴射モードへのモード切換時にショックが発生してドライバビリティを損なうという問題がある。
【０００８】
また、後期噴射モードでは、大量のバイパス空気やＥＧＲを導入するために、後期噴射モードから前期噴射モードへのモード切換時に、燃料噴射量、噴射時期および点火時期等の制御は勿論であるが、バイパス空気量やＥＧＲ量の制御も加わり、種々のエンジン運転状態におけるモード間の切り換えを全てスムーズに行わせることが極めて難しかった。
【０００９】
本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、後期噴射モードと前期噴射モードのモード間の切り換えや、前期噴射モードでも、リーンモードやＳ−Ｆ／Ｂモード等のモード間の切り換え時に、失火やスモークを生じさせることなく、また、排気ガス特性や燃費を悪化させることなく、切換ショックを防止するようにした筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の請求項１では、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置において、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の検出結果に応じ、主として吸気行程で燃料を噴射するとともに第１の空燃比状態でエンジンを制御すべき第１モードと、主として圧縮行程で燃料を噴射するとともに前記第１の空燃比状態よりも燃料希薄側の第２の空燃比状態でエンジンを制御すべき第２モードとの間でモードを切り換える切換手段と、該切換手段によって切り換えられたモードに応じて、前記燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるものであって、燃料噴射終了時期、点火時期、排気ガスを吸気系に再循環される排ガス量、および、前記燃焼室に供給され燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値のうちの少なくとも一つと燃料噴射量とを含む少なくとも２つのパラメータ値を設定する燃焼パラメータ設定手段と、前記燃焼パラメータ設定手段が設定したパラメータ値に基づいて前記内燃エンジンを制御する制御手段と、前記切換手段によりモードが切り換えられたとき、前記燃焼状態に影響を与える特定のパラメータ値を、所定の期間に、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換前のモードに適合する値から切換後のモードに適合する値に変化させる、モード切換開始時からの時間経過につれて第１の所定値から第２の所定値に変化する仮補正係数値を設定する補正係数設定手段と、前記特定のパラメータ値およびそれ以外のパラメータ値を切換前の値から切換後の値に切り換える際、前記補正係数設定手段が設定した仮補正係数値に応じて、且つ、前記各パラメータ値を連続的に変化させることの可否を決める、前記第１の所定値と第２の所定値の間の第３の所定値に仮補正係数値が達したか否かに基づいて前記各パラメータ値を切り換え、これにより、前記各パラメータ値の切換開始タイミングおよび切換開始以降の前記各パラメータ値の変化速度を、切換前後のモードの種類の組合せに応じて変更する燃焼パラメータ切換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明では、前記第１モードには、略理論空燃比状態でエンジンを制御する第１副モードが含まれ、前記切換手段は、該第１副モードを含む各モード間を切り換えることを特徴とし、請求項３の発明では、前記第１モードには、理論空燃比よりも燃料希薄側、且つ、前記第２の空燃比状態よりも燃料過濃側の空燃比状態でエンジンを制御する第２副モードが含まれ、前記切換手段は、該第２副モードを含む各モード間を切り換えることを特徴とする。
【００１４】
そして、前記燃焼パラメータ切換手段は、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよいし（請求項４）、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値と前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換後のモードに適合する値の間の、前記仮補正係数値に応じた値に徐々に変化させ、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよいし（請求項５）、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換直前に設定された切換前のモードに適合する値と切換後に設定された切換後のモードに適合する値の間の、前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後、該中間値から前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させて前記切換後のモードに適合する値に到らせるように構成してもよい（請求項６）。
【００１５】
そして、前記補正係数演算手段は、前記切換手段によりモードが切り換えられた時点から所定期間が経過した後、前記仮補正係数値を前記第１の所定値から前記第２の所定値に変化させるように構成することもできる（請求項７）。
必要に応じ、前記仮補正係数値が前記第１の所定値から前記第２の所定値に変化する所定の期間を、切り換えられるモードに応じた期間に設定するようにしてもよい（請求項８）。
【００１６】
より好適な態様としては、前記特定のパラメータ値として燃料噴射量が選択される（請求項９）。
【００１７】
このような態様の制御装置の場合には、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値に応じ、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かって徐々に切り換えるように構成してもよいし（請求項１０）、前記切換手段により前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、該仮補正係数値に応じ、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第２モードに適合する値から切換後に設定された第１副モードに適合する値に向かって徐々に切り換え、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後に設定される第１副モードに適合する値に切り換えるように構成してもよいし（請求項１１）、前記切換手段により前記第１副モードから前記第２モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値に保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値と切換後に設定された第２モードに適合する値の間の前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から前記切換後の第２モードに適合する値に向かって、前記仮補正係数値に応じて徐々に切り換えるように構成してもよい（請求項１２）。
【００１８】
また、前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には燃料噴射終了時期が含まれる場合には、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、燃料噴射終了時期を、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよい（請求項１３）。
【００１９】
前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には点火時期が含まれる場合には、前記切換手段により前記第２モードから第１モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、点火時期を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第２モードに適合する値に保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換直前に設定された第２モードに適合する値と切換後に設定された第１モードに適合する値の間の前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から前記切換後の第１モードに適合する値に向かって徐々に切り換えるように構成してもよく（請求項１４）、前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後該最大リタード値から前記仮補正係数値に応じて０に向かって徐々に減少させた値に設定される補正リタード量により、前記燃焼パラメータ切換手段により切り換えられた点火時期を補正する点火時期補正手段を備えて構成するようにしてもよい（請求項１５）。
【００２０】
また、前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には点火時期が含まれる場合には、前記切換手段により前記第１モードから第２モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、点火時期を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１モードに適合する値から切換後に設定された第２モードに適合する値に向かい、前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させ、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後に設定された第２モードに適合する値に切り換えるように構成してもよく（請求項１６）、さらに、前記第１副モードから前記第２モードに切り換えられたとき、前記仮補正係数値に応じて０から徐々に増加し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後０に設定される補正リタード量により、前記燃焼パラメータ切換手段により切り換えられた点火時期を補正する点火時期補正手段を備えて構成することもできる（請求項１７）。
【００２１】
前記第３の所定値は、前記第２モードによりエンジンを制御したとき、燃焼噴射量の増加に伴って生じる失火に関連して設定された値であることが好ましい（請求項１８）。
前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には前記燃焼室に供給され、燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値が含まれる場合には、該有効吸気パラメータ値に基づいて少なくとも燃料噴射量が設定され、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、有効吸気パラメータ値を、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かい、前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させるように構成してもよい（請求項１９）。
【００２２】
前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には吸気系に再循環させる排気ガス量が含まれる場合には、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間のモード切換がおこなわれたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点で前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成してもよく（請求項２０）、切換手段により前記第１副モードから第２モードへのモード切換がおこなわれたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点から所定期間の経過後に前記切換後のモードに適合する値に切り換えるように構成することが望ましい（請求項２１）。
【００２３】
また、請求項１の発明において、前記運転状態検出手段は、エンジンの加速状態を検出する加速状態検出手段を有し、該加速状態検出手段によってエンジンの加速状態が検出されたとき、前記切換手段は前記第１モードに強制的に切り換えるように構成してもよく（請求項２２）、この場合、前記加速状態検出手段によってエンジンの加速状態の終了が検出されたとき、前記切換手段は、前記運転状態検出手段の検出結果に応じたモードに切り換えるように構成してもよく（請求項２３）、前記加速状態検出手段は、吸気通路途中に配設され、運転者の人為的操作によって開閉されるスロットル弁の弁開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とを備え、該スロットル弁開度検出手段が検出したスロットル弁開度の変化度合が所定値を超えたとき、または、前記エンジン回転数検出手段が検出したエンジン回転数の変化度合が所定値を超えるたときエンジンが加速状態にあると判定するように構成してもよい（請求項２４）。そして、前記切換手段により前記第１モードに切り換えられたとき、エンジンを略理論空燃比状態で制御することが望ましく（請求項２５）、前記前記第１モードによる燃料噴射は、主として吸入行程で行われることが望ましい（請求項２６）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施例を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したエンジン制御システムの一実施例を示す概略構成図であり、図２は実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。これらの図において、１は自動車用の筒内噴射型直列４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）であり、燃焼室を始め吸気装置やＥＧＲ装置等が筒内噴射専用に設計されている。
【００２５】
本実施例の場合、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電磁式の燃料噴射弁４も取り付けられており、燃焼室５内に直接燃料が噴射されるようになっている。また、シリンダ６内を摺動して往復動するピストン７の頂面には、上死点近傍で燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置に、半球状のキャビティ８が形成されている（図２）。また、このエンジン１の理論圧縮比は、吸気管噴射型のものに比べ、高く（本実施例では、１２程度）設定されている。動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シリンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞれ駆動するべく、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２とが回転自在に保持されている。
【００２６】
シリンダヘッド２には、両カムシャフト１１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過した吸気流が燃焼室５内で後述する逆タンブル流を発生させるようになっている。一方、排気ポート１４については、通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されているが、斜めに大径のＥＧＲポート１５（図２には図示せず）が分岐している。図中、１６は冷却水温ＴW を検出する水温センサであり、１７は各気筒の所定のクランク位置（本実施例では、５°BTDCおよび７５°BTDC）でクランク角信号ＳＧＴを出力するクランク角センサであり、１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点火コイルである。尚、クランクシャフトの半分の回転数で回転するカムシャフト等には、気筒判別信号ＳＧＣを出力する気筒判別センサ（図示せず）が取り付けられ、クランク角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別される。
【００２７】
図２に示したように、吸気ポート１３には、サージタンク２０を有する吸気マニホールド２１を介して、エアクリーナ２２，スロットルボディ２３，ステッパモータ式のＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）２４を具えた吸気管２５が接続している。更に、吸気管２５には、スロットルボディ２３を迂回して吸気マニホールド２１に吸入気を導入する、大径のエアバイパスパイプ２６が併設されており、その管路にはリニアソレノイド式で大型のＡＢＶ（エアバイパスバルブ）２７が設けられている。尚、エアバイパスパイプ２６は、吸気管２５に準ずる流路面積を有しており、ＡＢＶ２７の全開時にはエンジン１の低中速域で要求される量の吸入気が流通可能となっている。一方、ＩＳＣＶ２４は、ＡＢＶ２７より小さい流路面積を有しており、吸入空気量を精度よく調整する場合にはＩＳＣＶ２４を使用する。
【００２８】
スロットルボディ２３には、流路を開閉するバタフライ式のスロットルバルブ２８と共に、スロットルバルブ２８の開度θthを検出するスロットルセンサ２９と、全閉状態を検出するアイドルスイッチ３０とが備えられている。図中、３１は吸気管圧力Ｐb を検出するブースト圧（ＭＡＰ：Manifold Absolute Pressure）センサであり、サージタンク２０に接続している。
【００２９】
一方、排気ポート１４には、Ｏ2センサ４０が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排気管４３が接続している。また、ＥＧＲポート１５は、大径のＥＧＲパイプ４４を介して、スロットルバルブ２８の下流、且つ、吸気マニホールド２１の上流に接続されており、その管路にはステッパモータ式のＥＧＲバルブ４５が設けられている。
【００３０】
燃料タンク５０は、図示しない車体後部に設置されている。そして、燃料タンク５０に貯留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、低圧フィードパイプ５２を介して、エンジン１側に送給される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターンパイプ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５４により、比較的低圧（本実施例では、3.0kg/mm2 。以下、低燃圧と記す）に調圧される。エンジン１側に送給された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けられた高圧燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５６とデリバリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給される。本実施例の場合、高圧燃料ポンプ５５は斜板アキシャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２により駆動され、エンジン１のアイドル運転時にも50 kg/mm2 以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃圧は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧レギュレータ５９により、比較的高圧（本実施例では、50 kg/mm2 。以下、高燃圧と記す）に調圧される。図中、６０は第２燃圧レギュレータ５９に取付けられた電磁式の燃圧切換弁であり、オン状態で燃料をリリーフして、デリバリパイプ５７内の燃圧を所定値（例えば、3.0kg/mm2 ）に低下させる。また、６１は高圧燃料ポンプ５５の潤滑や冷却等を行った燃料を燃料タンク５０に還流させるリターンパイプである。
【００３１】
車室内には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７０が設置されており、このＥＣＵ７０には図示しない入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等が具えられ、エンジン１の総合的な制御を行っている。
ＥＣＵ７０の入力側には、作動時にエンジン１の負荷となるエアコン装置、パワーステアリング装置、自動変速装置等の作動状況を検出するスイッチ類、すなわち、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）３３、パワーステアリングスイッチ（Ｐ／Ｓ・ＳＷ）３４、インヒビタスイッチ（ＩＮＨ・ＳＷ）３５等が夫々接続され（図６参照）、各検出信号をＥＣＵ７０に供給している。尚、ＥＣＵ７０には、上述した各種のセンサ類やスイッチ類の他に、図示しない多数のスイッチやセンサ類が入力側に接続されており、出力側にも各種警告灯や機器類等が接続されている。
【００３２】
ＥＣＵ７０は、上述した各種センサ類及びスイッチ類からの入力信号に基づき、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして、点火時期やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４、点火コイル１９，ＥＧＲバルブ４５等を駆動制御する。
次に、エンジン制御の基本的な流れを簡単に説明する。
【００３３】
冷機時において、運転者がイグニッションキーをオン操作すると、ＥＣＵ７０は、低圧燃料ポンプ５１と燃圧切換弁６０をオンにして、燃料噴射弁４に低燃圧の燃料を供給する。これは、エンジン１の停止時やクランキング時には、高圧燃料ポンプ５５が全く、あるいは不完全にしか作動しないため、低圧燃料ポンプ５１の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射量を決定せざるを得ないためである。次に、運転者がイグニッションキーをスタート操作すると、図示しないセルモータによりエンジン１がクランキングされ、同時にＥＣＵ７０による燃料噴射制御が開始される。この時点では、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択し、比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。これは、冷機時には燃料の気化率が低いため、後期噴射モード（すなわち、圧縮行程）で噴射を行った場合、失火や未燃燃料（ＨＣ）の排出が避けられないためである。また、ＥＣＵ７０は、始動時にはＡＢＶ２７を閉鎖するため、燃焼室５への吸入空気はスロットルバルブ２８の隙間やＩＳＣＶ２４から供給される。尚、ＩＳＣＶ２４とＡＢＶ２７とはＥＣＵ７０により一元管理されており、スロットルバルブ２８を迂回する吸入空気（バイパスエア）の必要導入量に応じてそれぞれの開弁量が決定される。
【００３４】
始動が完了してエンジン１がアイドル運転を開始すると、高圧燃料ポンプ５５が定格の吐出作動を始めるため、ＥＣＵ７０は、燃圧切換弁６０をオフにして燃料噴射弁４に高燃圧の燃料を供給する。この際には、当然のことながら、高燃圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射量が決定される。そして、冷却水温ＴW が所定値に上昇するまでは、ＥＣＵ７０は、始動時と同様に前期噴射モードを選択して燃料を噴射すると共に、ＡＢＶ２７も継続して閉鎖する。また、エアコン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転数の制御は、吸気管噴射型と同様にＩＳＣＶ２４（必要に応じてＡＢＶ２７も開弁される）によって行われる。更に、所定サイクルが経過してＯ2センサ４０が活性温度に達すると、ＥＣＵ７０は、Ｏ2センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を開始し、有害排出ガス成分を三元触媒４２により浄化させる。このように、冷機時においては、吸気管噴射型と略同様の燃料噴射制御が行われるが、吸気管１３の壁面への燃料滴の付着等がないため、制御の応答性や精度は高くなる。
【００３５】
エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７０は、吸気管圧力Ｐb やスロットル弁開度θth等から得た筒内有効圧（目標平均有効圧）Ｐe とエンジン回転速度Ｎe とに基づき、図３の燃料噴射制御マップから現在の燃料噴射制御領域を検索し、燃料噴射モードと燃料噴射量とを決定して燃料噴射弁４を駆動する他、ＡＢＶ２７やＥＧＲバルブ４５の開弁制御等も行う。
【００３６】
例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回転運転時には図３中の後期噴射リーン域となるため、ＥＣＵ７０は、後期噴射モード（これを後期リーンモードともいう）を選択すると共にＡＢＶ２７及びＥＧＲバルブ４０を運転状態に応じて開弁し、リーンな空燃比（本実施例では、20〜40程度）となるように燃料を噴射する。この時点では燃料の気化率が上昇すると共に、図４に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が矢印で示す逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴霧８１がピストン７のキャビティ８内に保存される。その結果、点火時点において点火プラグ３の周囲には理論空燃比近傍の混合気が形成されることになり、全体として極めてリーンな空燃比（例えば、全体空燃比で40程度）でも着火が可能となる。これにより、ＣＯやＨＣの排出が極く少量になると共に、排気ガスの還流によってＮＯｘの排出量も低く抑えられる。そして、ＡＢＶ２７及びＥＧＲバルブ４０を開弁することによるポンピングロスの低減も相俟って燃費が大幅に向上する。そして、負荷の増減に応じたアイドル回転数の制御は、燃料噴射量を増減させることにより行うため、制御応答性も非常に高くなる。
【００３７】
尚、後期噴射モードにおいては、噴射弁４から噴射された燃料噴霧が前述した逆タンブル流に乗って、点火プラグ３に到達しなければならないし、到達して点火時点までに燃料が蒸発して点火容易な混合気が形成されていなければならない。平均空燃比が20以下になると点火プラグ３近傍において局所的にオーバリッチな混合気が生成されて所謂リッチ失火が生じる一方、40以上になると希薄限界を超えてやはり失火（所謂リーン失火）が生じる。このため、燃料噴射開始及び終了のタイミングが正確に制御されると共に、平均空燃比が20〜40の範囲になるように設定され、この範囲を超える場合には、後述する前期噴射モード等に切り換えられる。
【００３８】
また、低中速走行時は、その負荷状態やエンジン回転速度Ｎe に応じて、図３中の前期噴射リーン域あるいはストイキオフィードバック域（理論空燃比フィードバック制御域、これをＳ−Ｆ／Ｂ域ともいう）となるため、ＥＣＵ７０は、前期リーンモード又はＳ−Ｆ／Ｂモード（この２つのモード及び後述するオープンループ制御モードを総称して前期噴射モードという）を選択すると共に、所定の空燃比となるように燃料を噴射する。
【００３９】
すなわち、前期リーンモードでは、比較的リーンな空燃比（本実施例では、20〜23程度）となるようにＡＢＶ２７の開弁量と燃料噴射量とを制御し、Ｓ−Ｆ／Ｂモードでは、ＡＢＶ２７とＥＧＲバルブ４５とを開閉制御すると共に、Ｏ2センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を行う。この場合も、図５に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴射開示時期又は終了時期を調整することにより前期噴射リーン域においても、逆タンブルによる乱れの効果でリーンな空燃比でも着火が可能となる。尚、ＥＣＵ７０は、この制御領域でもＥＧＲバルブ４５を開弁し、燃焼室５内に適量のＥＧＲガスを導入することにより、リーンな空燃比において発生するＮＯｘが大幅に低減する。また、Ｓ−Ｆ／Ｂ域では、比較的高い圧縮比により大きな出力が得られると共に、有害排出ガス成分が三元触媒４２により浄化される。
【００４０】
そして、急加速時や高速走行時は図３中のオープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択すると共にＡＢＶ２７を閉鎖し、スロットル弁開度θthやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。この際には、圧縮比が高いことや吸気流が逆タンブル流８０を形成することの他、吸気ポート１３が燃焼室５に対して略直立しているため、慣性効果によっても高い出力が得られる。
【００４１】
更に、中高速走行中の惰行運転時は図３中の燃料カット域となるため、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を完全に停止する。これにより、燃費が向上すると同時に、有害排出ガス成分の排出量も低減される。尚、燃料カットは、エンジン回転速度Ｎe が復帰回転速度より低下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合には即座に中止される。
【００４２】
次に、本発明に係わり、目標平均有効圧情報によって設定されるエンジン燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるパラメータ値、すなわち、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj 、点火時期Ｔig、ＥＧＲバルブ４５の開弁量Ｌegr 等の設定手順を説明すると共に、後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間、前期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間、および前期リーンモードと後期リーンモード間のモード切換を例に、それらのモード切換時の制御手順について説明する。
【００４３】
図６は、目標平均有効圧Ｐｅが算出され、この目標平均有効圧Ｐｅに応じて目標Ａ／Ｆ、噴射終了時期Ｔend 、基本点火時期θB 、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr 等が演算される手順を示すブロック図であり、図１４ないし図２５は、エンジン制御モードを判別してそのモードへ移行するための制御手順、およびそのモードでの制御手順を示すフローチャートである。そこで、このフローチャートを追って本発明のエンジン制御手順を順次説明する。なお、図１４ないし図２２に示す燃焼パラメータ設定ルーチンは、ＥＣＵ７０によって各気筒の所定クランク角位置を検出する毎に実行される。
【００４４】
先ず、ＥＣＵ７０は、図１４に示すステップＳ１ないしステップＳ８において、制御モードの判定と設定を行う。実行すべき制御モードでの制御内容については図３を参照してその概略を説明したのでその詳細説明は省略するが、各種センサやスイッチ類からの検出情報に基づいて実行すべき制御モードが判別される。そして、例えば、ステップＳ１において後期リーンモードが判別されると（ステップＳ１の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合）、ステップＳ２において後期リーンモードによる制御を実行すべく各種制御フラグや制御変数が設定される。また、ステップＳ５において前期リーンモードが判別されると（ステップＳ５の判別結果が肯定の場合）、ステップＳ６において前期リーンモードによる制御を実行すべく各種制御フラグや制御変数が設定される。
【００４５】
しかしながら、上述のようにステップＳ２およびステップＳ６においてそれぞれ後期リーンモードおよび前期リーンモードの制御フラグ等が設定されてたとしても、ＥＣＵ７０はステップＳ４を実行してエンジン１が加速中であるか否かを判別する。
エンジン１が加速中であるか否かは、スロットルセンサ２９が検出するスロットル弁開度θthの前回値と今回値との偏差（時間変化割合）Δθ、及びクランク角センサ１７が検出するエンジン回転数Ｎｅの前回値と今回値との偏差（エンジン回転数の時間変化割合）ΔＮによって判別され、偏差ΔθまたはΔＮがそれぞれの所定の判別値（α，β）を超えると加速と判定し、一旦加速と判定された後、偏差ΔθまたはΔＮがそれぞれの所定の判別値（α−Δα，β−Δβ）を下回ったら加速終了と判定する。ここに、（Δα，Δβ）は制御を安定させるためにヒステリシス特性を与えるための微小値であり、これらの値は何れも０を含む適宜値に設定することもできる。
【００４６】
ステップＳ４において判別結果が肯定であり、エンジン１が加速中であると判別されると、ステップＳ８に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより加速制御を強制的に実行すべく、設定していた各種制御フラグや制御変数をＳ−Ｆ／Ｂモードによるものに変更される。そして、上述の加速条件が成立している限りは、繰り返しこのステップＳ８が実行されて加速制御が行われる。このＳ−Ｆ／Ｂモードによる加速制御方法については、特に限定されず従来の加速制御方法を用いることができる。なお、加速が一旦判別されると、所定の期間はＳ−Ｆ／Ｂモードによる制御を実行し、所定期間中に加速解除の条件が成立してもＳ−Ｆ／Ｂモード制御を継続させることもできる。このようにすると制御が安定し、ドライバビリティも向上する。
【００４７】
ステップＳ４の判別結果が否定（Ｎｏ）の場合、すなわちエンジン１の加速状態が検出されないか、加速終了と判別された場合、ステップＳ２またはステップＳ６で設定された制御フラグ等は変更されることなく、判別された通りのモードで制御が行われる。
後期リーンモードでもなく前期リーンモードでもない場合（ステップＳ１およびステップＳ５がいずれもＮｏの場合には前期Ｓ−Ｆ／Ｂモードと判定し、前述のステップＳ８に進んで、Ｓ−Ｆ／Ｂモードの各種制御フラグや制御変数を設定する。
【００４８】
なお、ステップＳ２，Ｓ６，およびＳ８において後述するテーリング係数Ｋ１，Ｋ２，ＫＳ，ＫＬがそれぞれ設定されるが、それらの設定値は図２６に示すように、モードの移行が判別された時点でモード移行の態様に対応するテーリング係数を値０に設定し、それ以外の場合には各係数値は変更されない。例えば、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行を初めて判別した時点で、テーリング係数Ｋ１が値０にリセットされる。また、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行を初めて判別した時点で、テーリング係数ＫＬが値０にリセットされる。
【００４９】
このような各種制御フラグ等の設定が終わると、ＥＣＵ７０は図１５のステップＳ１０以下のステップに進み、各モードの移行制御やそのモードでの制御を実行するが、これらの制御手順を図２７ないし図２９の各種制御パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートを参照して説明する。
先ず、説明の都合上、後期リーンモードが実行されている場合（テーリング係数値Ｋ１が値1.0 に設定されていると仮定する）から説明すると（図２７のt0時点以前）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０に進み、制御すべきモードが後期モードか前期モードかを判別する。後期モードは後期リーンモードを意味し、前期モードは、前期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモードが含まれる。現在のエンジン１の運転モードが上述した通り後期リーンモードであるから、ステップＳ１２に進み、エンジン制御に必要な各種パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。これらのパラメータ値の演算方法について、図６のブロック図を参照して以下に説明する。なお、ＥＣＵ７０が、エンジン１が後期リーンモード制御を実行すべき運転状態にあると判別していると、図６に示す切換スイッチ７０ａおよび７０ｂは後期モード側に切り換えられている。
【００５０】
先ず、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj に関連する各種変数値の演算の説明から始めると、ＥＣＵ７０は、前述した記憶装置に予め記憶されている目標平均有効圧マップ７０ｃから、スロットルセンサ２９及びクランク角センサ１７によって検出されるスロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた目標平均有効圧Ｐｅを算出する。図７は、目標平均有効圧マップの詳細を示し、スロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた、運転者が要求する出力に対応する目標平均有効圧Ｐeij がマッピングされてＥＣＵ７０の記憶装置に記憶されている。これらの各データは、目標平均有効圧情報としてエンジンの台上試験でデータが収集し易い、例えば正味平均有効圧を用いて、実験的に設定された値である。ＥＣＵ７０はこのマップから例えば公知の４点補間法等により、検出されたスロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた最適の目標平均有効圧Ｐｅを算出する。
【００５１】
なお、この実施例では、目標平均有効圧情報として正味平均有効圧Ｐｅを用いたが、エンジンの台上試験でのデータの収集に特に差し障りがなければ種々のものを用いることができ、図示平均有効圧力や正味出力等であってもよい。
ＥＣＵ７０の記憶装置には、作動時にエンジン１の機械的、電気的な負荷となる種々負荷装置、例えばエアコン装置、パワーステアリング装置、変速装置等のための出力補正マップ７０ｄ〜７０ｆを備えており、これらの負荷装置の作動を検出するスイッチ３３〜３５からのオン信号によりエンジン回転数Ｎｅに応じた目標平均有効圧補正値が出力される。これらの補正値は加算器７０ｇによってマップ７０ｃから得られた目標平均有効圧Ｐｅに加算されてその値を修正する。
【００５２】
このようにして算出された目標平均有効圧Ｐｅは、一次遅れフィルタ７０ｈによってフィルタリングされ、燃焼パラメータ設定手段である目標空燃比補正係数値Ｋaf算出マップ７０ｊ等に送られる。一次遅れ要素（フィルタ）７０ｈを設ける理由は、筒内燃料噴射を行う場合、噴射量の変化は直ちに出力等の変化となって出現することになる。一方、燃料噴射量を決定するスロットル弁開度θthは、吸入空気量等の検出と比較して遅れなく検出できる検出情報であり、検出した弁開度θthに応じた燃料噴射量を直ちにエンジン１に供給すると、ドライバビリティを損なう虞がある。なお、一次遅れ要素７０ｈは、制御の応答性を優先させる場合等、場合によってはこれを設けなくてもよい。
【００５３】
目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊの詳細は図１１に示され、各モード毎に、またＥＧＲの有無等に対応して複数枚のマップが準備されており、各マップの詳細は図７に示したものと同様に、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて、予め実験的に設定され、前述した記憶装置に記憶されている。ＥＣＵ７０は目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊから、算出マップ７０ｊに入力された目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じた目標空燃比補正係数値Ｋafを算出して、後述する開弁時間の演算に使用する。
【００５４】
一方、体積効率算出手段７０ｋでは、上述のようにして一次遅れフィルタリングされた目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて体積効率Ｅｖ値が算出される。図９は、後期リーンモード制御時に使用される体積効率マップを示し、このマップに示す体積効率マップ値も、図７に示すものと同様に、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて予め実験的に設定され、前述した記憶装置に記憶されている。
【００５５】
上述のようにして求めた目標空燃比補正係数値Ｋaf及び体積効率Ｅｖは、次式(F1)に適用され、後述するようなタイミングで燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj が演算される。
Ｔinj ＝Ｋ* Ｐb*Ｅｖ* Ｋaf*(Ｋwt* Ｋat*...)*Ｋg ＋ＴDEC...(F1)
ここに、Ｐb は、ブースト圧センサ３１によって検出される吸気管圧力（吸気通路内圧力）であり、Ｋwt、Ｋat... 等はエンジン水温Ｔw 、大気温度Ｔat、大気圧力Ｔap等に応じて設定される各種補正係数である。Ｋg は、噴射弁４のゲイン補正係数、ＴDEC は、無効時間補正値であり、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される。Ｋは、燃料量を開弁時間に変換する変換係数であり、定数である。
【００５６】
Ｋafは、エンジン運転状態に応じて設定される。尚、式(F1)は、後期リーンモード制御時に関わらず他のモードにおいても適用され、上述した種々の補正係数の内、空燃比補正係数値Ｋafは、後述する後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間等のモード移行時には後述する方法により設定され、Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時には、Ｏ2センサ４０の出力電圧に応じて設定され、他のモードにおいてもそのモードに最適な値に設定される。また、体積効率Ｅv は、各モードにおいて設定される値が使用されることは勿論のことである。
【００５７】
なお、上式(F1)において開弁時間Ｔinj の演算に使用される体積効率Ｅｖは、各燃焼室５に供給され、単位吸気行程当たり（一気筒当たり）の、燃焼に関わることのできる酸素量に関連した指標であり、類似の指標としては充填効率、吸気効率等があり、体積効率Ｅｖに代えてこれらの指標を使用することもできる。また、体積効率Ｅｖと吸気管圧Ｐｂとで求められる値は、単位吸気行程当たり吸入空気量に関連しており、体積効率Ｅｖや吸気管圧Ｐｂを使用する代わりに、エアフローセンサで検出される空気流量とエンジン回転数とで直接求められる単位吸気行程当たり吸入空気量（Ａ／Ｎ）を用いることができる。これら、体積効率、充填効率、単位吸気行程当たり吸入空気量（Ａ／Ｎ）等を総称して有効吸気パラメータという。
【００５８】
このように算出した開弁時間Ｔinj は、所定のタイミングで燃料噴射弁４を駆動するインジェクタ駆動回路（図示せず）に送られる。
次に、噴射終了時期Ｔend の設定について説明すると、ＥＣＵ７０は、図６に示す噴射終了時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）７０ｍにおいて、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じ、当該制御モードに好適な噴射終了時期Ｔend を設定している。後期リーンモードにおける燃料噴射の噴射終了時期を遅らせると、噴射された燃料噴霧が十分に蒸発するための期間が確保されず、黒煙の発生を招く。逆に早や過ぎると噴射された燃料が筒壁に衝突する等により最適混合気が形成されず失火を招く虞がある。この噴射終了時期Ｔend は、制御モード毎に、あるいはＥＧＲ等の有無に応じてそれぞれ予め実験的に最適値に設定されてマッピングされている。目標平均有効圧Ｐｅ等に応じて設定された噴射終了時期Ｔend は、更にエンジン水温等による補正が行われて前述のインジェクタ駆動回路に供給される。インジェクタ駆動回路では、供給された噴射終了時期Ｔend と開弁時間Ｔinj とに基づいて噴射開始時期を演算し、演算した噴射開始時期になると噴射すべき気筒の燃料噴射弁４に開弁時間Ｔinj に応じた期間に亘って駆動信号を出力する。
【００５９】
点火時期Ｔigは、ＥＣＵ７０によって次式(F2)に基づいて演算される。
Ｔig＝θB ＋（各種リタード補正量） ... (F2)
上式の基本点火時期θB は、図６の点火時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）７０ｎにおいて算出される。図１２は、点火時期設定手段７０ｎの構成の概略を示し、各モード毎に、また、ＥＧＲの有無等の運転状態毎に複数枚の基本点火時期設定マップを有している。後期リーンモード制御時においては、前述した目標平均有効圧マップ７０ｃでスロットル弁開度θthに応じて設定された目標平均有効圧Ｐｅが点火時期設定手段７０ｎに供給され、この目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じた基本点火時期θB が、後期リーンモード用マップから算出される。
【００６０】
各種リタード量には、エンジン水温補正値等の通常の補正値の他に、後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間の移行時には後述する移行時リタード補正値Ｒ1(K), Ｒ2(K)が含まれている。移行時リタード補正値Ｒ1(K), Ｒ2(K)は、移行時以外においては値０に設定されている。後期リーンモード制御時の点火時期は、最適混合気が点火プラグ３に到達する時点に設定され、この設定時期が最適点火時期になる。
【００６１】
上述のように設定された点火時期Ｔigは点火コイル駆動回路（図示せず）供給されて、設定された点火時期Ｔigに対応する時点で、点火すべき気筒の点火プラグ３に高電圧を印加して点火させる。
ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr は、図６のＥＧＲ量設定手段（燃焼パラメータ設定手段）７０ｐにおいて算出される。図１３は、ＥＧＲ量設定手段７０ｐの構成の概略を示し、排気ガスを再循環させるべき運転モード毎に、また、変速装置の選択位置（ＤレンジかＮレンジ）等に応じて複数枚のＥＧＲ弁開度マップを有している。弁開度Ｌegr の算出においては、前述した目標平均有効圧マップ７０ｃでスロットル弁開度θthに応じて設定された目標平均有効圧Ｐｅに一次遅れフィルタリング処理をせず、設定された目標平均有効圧Ｐｅを単にローパスフィルタ７０q を介してＥＧＲ量設定手段７０ｐに供給し、この目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じた弁開度Ｌegr が、後期リーンモード用マップから算出される。
【００６２】
排気ガスがＥＧＲバルブ４５を介してエンジン１に供給されるとき、変更された弁開度に見合うＥＧＲ量がエンジン１に供給されるには大きなタイムラグが生じる。このようなタイムラグを考慮すると逸早く運転状態に最適なＥＧＲ量を演算した方がよいので、目標平均有効圧マップ７０ｃで設定した目標平均有効圧Ｐｅを遅れなくＥＧＲ量設定手段７０ｐに供給される。
【００６３】
上述のようにして算出された弁開度Ｌegr は、エンジン水温補正等の補正を行った後、ＥＧＲ駆動回路（図示せず）に供給され、弁開度Ｌegr に対応する弁駆動信号をＥＧＲバルブ４５に出力するように構成されている。
図１５のステップＳ１２に戻り、上述のように各種燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１６のステップＳ２０に進む。このステップでは、テーリング係数Ｋ１が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数Ｋ１は、前述した通り、後期リーンモードへの移行が完了し、そのモードで制御されている場合には値1.0 である。現在のエンジン運転状態は完全移行後の後期リーンモードによる制御が行われているので、テーリング係数Ｋ１は値1.0 に設定されており、ステップＳ２１に進んで後期モードから前期モードへの移行のための準備をおこなう。移行の準備としては、移行のための制御変数の初期値の設定、及び前記ステップＳ１２で算出され、現在の後期リーンモード制御で使用する各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。移行のための制御変数としては、無効期間カウンタＴd2とブースト圧遅れカウンタＣＮＴ２があり、前者のカウンタＴd2には初期値として目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）が、後者のカウンタＣＮＴ２には値ＸＮ２がそれぞれ設定される。なお、上述の制御変数値の初期化や補正係数値Ｋaf等の記憶値は、このステップＳ２１が実行される毎に新しい値に更新される。
【００６４】
ステップＳ２１での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ２２に進み、後期噴射セットルーチンを実行し、前述した燃料噴射制御、点火時期制御、ＥＧＲ量制御等の各種制御を行う。
次に、エンジン１の運転状態が変化し、後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードに移行したと判断された場合を想定すると、前述した図１４のステップＳ８においてテーリング係数Ｋ２が、図２６に示されるように値０に設定される（図２７のt0時点）。このような場合、ＥＣＵ７０は図１５のステップＳ１０で前期モードを判定した後、ステップＳ１４を実行し、前述したステップＳ１２と同じようにして各種燃焼パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。
【００６５】
この場合、図６に示す切換スイッチ７０ａ，７０ｂは、後述するタイミングで前期モードに切り換えられ、目標平均有効圧Ｐｅは第２算出マップである目標平均有効圧マップ７０ｒによって算出される。前期リーンモードやＳ−Ｆ／Ｂモードでは通常の吸気管噴射型と同様に、運転者が要求するエンジン負荷は吸気管圧Ｐｂに略対応しており、検出される吸気管圧Ｐｂ自体に一次遅れ要素を有している。従って、スロットル弁開度θthで目標平均有効圧Ｐｅを設定する場合のように一次遅れ処理を必要としないので、この吸気管圧Ｐｂが目標平均有効圧Ｐｅの設定に使用される。ブーストセンサ３１によって検出された吸気管圧Ｐｂは、目標平均有効圧マップ７０ｒに供給され、この吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じた目標平均有効圧Ｐｅが演算される。目標平均有効圧Ｐｅの演算の仕方は、目標平均有効圧マップ７０ｃの場合と同様であり、このマップ７０ｒには図８に示すような、図７に示すものと類似のマップが、ＥＧＲの有無等のエンジン運転状態に応じて必要な枚数だけ準備されている。
【００６６】
なお、このような前期モードでは、吸気管圧Ｐｂに代えて、エアフローセンサで検出した新気吸入空気量等を用いるようにしてもよい。また、エンジン１が吸入する空気量の体積効率Ｅv を吸気管圧Ｐｂ又はエアフローセンサで検出した新気吸入空気量等に基づいて求め、求めた体積効率Ｅv とエンジン回転数Ｎｅとに応じて目標平均有効圧Ｐｅを算出することもできる。
【００６７】
目標平均有効圧Ｐｅが算出されると、この目標平均有効圧Ｐｅは目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊ、噴射終了時期設定手段７０ｍ、点火時期設定手段７０ｎ、ＥＧＲ量設定手段７０ｐにそれぞれ供給され、運転状態に応じたマップを使用して目標Ａ／Ｆ，Ｔend ，Ｌegr が演算される。
また、体積効率算出手段７０ｋにもブーストセンサ３１が検出した吸気管圧Ｐｂが供給され、体積効率Ｅｖも図１０に示す、図７に示すものと類似のマップを使用して、吸気管圧検出Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じた体積効率Ｅｖが演算される。この場合にも、体積効率Ｅv の算出には、吸気管圧Ｐｂに代えて、エアフローセンサで検出した新気吸入空気量等を用いるようにしてもよい。
【００６８】
そして、上述のようにして求めた目標Ａ／Ｆと体積効率Ｅｖを前式(F1)に適用して、後期リーンモードで求めたと同様にして燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj が演算される。
図１５のステップＳ１４に戻り、上述のように各種の燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１９のステップＳ５０に進む。このステップでは、テーリング係数Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数Ｋ２は、前述した通り、後期リーンモードへの移行直後であるから、値０に設定されており、従って、ステップＳ５０の判別結果はＮｏであり、ステップＳ５１以降のステップを実行して後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行処理を行う。なお、テーリング係数Ｋ２は、移行処理が完了すると値1.0 になるが、それまでは、後述する図２３および図２４に示すタイマルーチンにより、値1.0 より小さい微小値ΔＫ２が順次加算され、テーリング係数値Ｋ２が値1.0 になる迄の間、その係数値Ｋ２に応じた移行処理が行われる。
【００６９】
図２３，図２４は、ＥＣＵ７０の内蔵クロックが発生させる所定周期のクロックパルスによって実行されるタイマルーチンのフローチャートを示し、各種テーリング係数値Ｋ１，Ｋ２，ＫＬ，ＫＳがクロックパルスによってカウントダウンされる手順を示している。先ず、ステップＳ１１０ないしステップＳ１１３ではテーリング係数Ｋ１のカウントダウンを行う。係数値Ｋ１に値1.0 より小さい所定微小値ΔＫ１が加算され（ステップＳ１１０）、この係数値Ｋ１が値1.0 と比較され（ステップＳ１１２）、値1.0 より大であれば値1.0 に設定しなおし（ステップＳ１１３）、値1.0 以下であれば次ステップＳ１１４に進む。このように、テーリング係数値が一旦値０にリセットされると、このルーチンが実行される毎に微小値ΔＫ１が加算され、加算された値が値1.0 に到達すればその値に保持されるようになっている。
【００７０】
他のテーリング係数値についても同様であり、テーリング係数値Ｋ２についてはステップＳ１１４ないしステップＳ１１７においてカウントダウンされ、係数値ＫＬ，ＫＳについては、同様にステップＳ１１８ないしステップＳ１２０、ステップＳ１２２ないしステップＳ１２５でそれぞれカウントダウンされる。なお、各係数値に加算する微小値ΔＫ１，ΔＫ２等は、モード移行制御期間の必要な長さを決定するものであり、各テーリング係数毎に異なる値に設定されるが、同じ値に設定することもできる。
【００７１】
ステップＳ５１では、無効期間カウンタＴd2が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）は、前述した図１６のステップＳ２１の実行によって設定されており、モード移行直後にこのステップＳ５１が実行された時点でのカウンタ値Ｔd2は、この初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ５１の判別結果は否定になり、ステップＳ５２に進んでカウンタ値Ｔd2から所定値ΔＴd2を減算し、ステップＳ５３においてテーリング係数値Ｋ２を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ５２，５３は上記無効期間が経過するまで繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ２は値０に保持されることになる。ここにテーリング係数Ｋ２および無効期間カウンタＴd2はいずれもモード移行時の急激な筒内燃焼状況の変化を回避してドライバビリティの向上を図るものである。
【００７２】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ５５およびステップＳ５７を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを下式(F3)，(F4)によりそれぞれ演算する。
Ｋaft ＝（１−Ｋ２）＊Ｋaf' ＋Ｋ２＊Ｋaf ...(F3)
Ｅｖ ＝（１−Ｋ２）＊Ｅｖ' ＋Ｋ２＊Ｅｖ ...(F4)
ここに、Ｋaf' およびＥｖ' は、後期リーンモード制御時に最後に演算した目標空燃比補正係数値および体積効率であり、前述した図１６のステップＳ２１を最後に実行したときにＫaf' 値およびＥｖ' 値として記憶したものである。各式の右辺最終項のＫafおよびＥｖは今回Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御の実行時にそれぞれ設定され、Ｋaf値はＯ2センサ４０の出力値に応じて設定された値（Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出された値）である。
【００７３】
従って、係数値Ｋ２が値０である期間（図２７に示すt0時点からt1時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわち後期リーンモード制御時に最後に設定した値に保持されるが、係数値Ｋ２の値が0 から1.0 に向かって増加すると係数値Ｋ２に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ２が値1.0 に到達すると、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出された値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ２の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafは、後述するように、体積効率Ｅｖは、図２７(g) に示すように、t1時点からt4時点までは線形的に徐々にその値を変化させ、t4時点以降はＳ−Ｆ／Ｂモードによって算出される値に保持されることになる。
【００７４】
次に、ＥＣＵ７０は、図２０のステップＳ６０に進み、ブースト圧遅れカウンタＣＮＴ２が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。ブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２が未だ値０にカンウトダウンされていない場合（判別結果が否定）には、ステップＳ６１を実行して目標平均有効圧Ｐｅを値Ｐｅ’に書換え、後期リーン制御時に最後に設定された値を所定期間（カウンタの初期値ＸＮ２に対応する期間であり、図２７(b) に示すt0時点からt2時点までの期間）に亘って保持する。初期値ＸＮ２に対応する期間は、スロットル弁２８が開弁されてもブースト圧の立ち上がりが遅れるので、この遅れに関連して設定されているもので、初期値ＸＮ２はエンジン１の所定の行程数分に設定される。このブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２によって、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップの切り換えを遅らせる。
【００７５】
なお、カウンタＣＮＴ２のカウント値は、図２５に示す、各気筒の所定クランク角位置を検出する毎に実行されるクランク割込ルーチンで、値１宛カウントダウンされる。このルーチンではカウンタＣＮＴ２以外にも、カウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ３も同様にそれらのカウント値が１宛カウントダウンされる。
ステップＳ６０の判別結果が肯定の場合（ブースト圧遅れ期間が経過した場合）、以後のＳ−Ｆ／Ｂモード制御において図６の目標平均有効圧マップ７０ｒから算出した値が使用されることになる（図２７のt2時点以降）。
【００７６】
次いで、ステップＳ６２に進み、上式(F3)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別する。この判別値Ｘafは、この値の目標空燃比補正係数値Ｋafを使用して後期リーンモードでエンジン制御した場合、エンジン燃焼室５内でリッチ失火の虞が生じる値で、全体空燃比で言えば略２０（理論空燃比１４．７）に相当する。すなわち、目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘafより小であれば、後期リーンモードにより燃料噴射量を調節することによってエンジン出力の制御が可能であることを意味し、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２７(c) に示すt3時点まで）、目標空燃比補正係数値Ｋafをテーリング係数Ｋ２に応じた値、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定される（ステップＳ６３）。そして、後期リーンモード制御を引き続き実行するために、点火時期Ｔigを後期リーンモードで設定した最後の値Ｔig' に保持し（ステップＳ６４）、燃料噴射終了期間Ｔend も、後期リーンモードで設定した最後の値Ｔend'に保持される（ステップＳ６５）。
【００７７】
Ｋaf ＝Ｋaft
Ｔig ＝Ｔig'
Ｔend ＝Ｔend'
このように各燃焼パラメータ値を設定し直した後、前述した図１６のステップＳ２２が実行され、後期リーンモードでのエンジン制御が行われる。
【００７８】
テーリング係数値Ｋ２が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えると、ステップＳ６２の判別結果が否定となり、前述したステップＳ６３ないしステップＳ６５を実行することなく、ステップＳ６６に進む。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafおよび燃料噴射終了期間Ｔend は、最早仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および後期リーンモードにより算出した最後の値Ｔend'にそれぞれ書き換えられることはなく、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって算出した値がそのまま使用される。この場合、図２７(c) のt3時点に示す補正係数値の変化から判るように、目標空燃比補正係数値Ｋafは、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにおいて理論空燃比近傍の値に対応する好適な値にステップ状に一気に変化しており、この時点でＳ−Ｆ／Ｂモードに移行する。すなわち、後期リーンモード制御で空燃比がリッチ失火限界のＸaf値に対応する値（略２０）に到達すると、空燃比はその値２０と理論空燃比との間の中間値を徐々に変化していくのではなく、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによる理論空燃比近傍に急変させられることになる。これに伴って、燃料噴射終了期間Ｔend もＳ−Ｆ／Ｂモード制御に好適な値に変化させている（図２７(d) のt3時点）。
【００７９】
ステップＳ６６では、前期モードが前期リーンモードであるかＳ−Ｆ／Ｂモードであるかが判別され、判別結果に応じて異なる制御が行われる。今回ループではＳ−Ｆ／Ｂモードが判別されているので（ステップＳ６６の判別結果が否定）、ステップＳ６７が実行され、点火時期Ｔigは次式(F5)によって演算される値に置き換えられる。
【００８０】
Ｔig ＝（１−Ｋ２）＊Ｔig' ＋Ｋ２＊Ｔig＋Ｒ2(K2) ...(F5)
ここで、Ｒ2(K2) は、モード移行に伴う出力の急変を防止するために設定されたリタード量で、その値は、図２７(f) のt3時点からt4時点間の変化で示すようにテーリング係数値Ｋ２の関数として一時的に負の値を取り、その後その値から徐々に変化してt4時点（Ｋ２＝1.0 ）で値０に設定される。その結果、点火時期Ｔigは、図２７(e) のt3時点からt4時点間に示されるように変化する。点火時期Ｔigをこのように制御することによってＳ−Ｆ／Ｂモード制御の開始による出力の急増が防止される。
【００８１】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１８のステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ２が除々に増加して値1.0 に到達すると、図１９のステップＳ５０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ５８が実行される。この判別は、前期モード制御が前期リーンモードであるか、Ｓ−Ｆ／Ｂモードであるかを判別するもので、その結果に応じて異なる制御が実行される。引き続いてＳ−Ｆ／Ｂモードが判別されていると、ＥＣＵ７０は図２１のステップＳ７０に進み、後期リーンモード制御移行または前期リーンモード制御移行のための準備を行う。移行の準備としては、移行のための制御変数の初期値の設定、及び現在制御モードで算出された各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。移行のための制御変数としては、無効期間カウンタＴd1とＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１があり、前者のカウンタＴd1には初期値として目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）が、後者のカンウタＣＮＴ１には値ＸＮ１がそれぞれ設定される。これらの移行制御変数等は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによる制御が繰り返され、ステップＳ７０が繰り返し実行されると、その都度新しい値に更新される。
【００８２】
ステップＳ７０での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ７２に進み、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードモードへの移行制御時に使用するテーリング係数値ＫＬが値1.0 であるか否かを判別する。現在はＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行が完了し、そのモードの制御が行われているので、係数値ＫＬは値1.0 であり、ステップＳ７３を飛び越してステップＳ７４に進む。ステップＳ７４では、後述するＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ３のカウント値を判別するが、このカウンタＣＮＴ３は初期値に設定されても、前述した図２５に示すクランク割込ルーチンで常にカンウトダウンを実行しているので、後述する前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御中以外は値０にカウントダウンされている筈である。結局、モード移行完了後のＳ−Ｆ／Ｂモードが実行されている限り、ステップＳ７４の判別結果も否定となり、ステップＳ７５を飛び越して前述した図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによる制御が実行される。なお、ステップＳ７３，Ｓ７５については、後述する前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御において説明する。
【００８３】
次に、現在のＳ−Ｆ／Ｂモードから再び後期リーンモードに移行する場合の移行制御について説明する。
図１４のステップＳ１においてＳ−Ｆ／Ｂモード制御中に後期リーンモードが判別されると（図２７(a) のt6時点）、ステップＳ２においてテーリング係数Ｋ１に値０が設定される。そして、図１５のステップＳ１０で後期モードを判別し、前述したステップＳ１２で各種燃焼パラメータ値等の演算を行った後、図１６のステップＳ２０が実行され、Ｋ１が値1.0 に等しいか否かが判別される。後期リーンモードが判別された直後ではテーリング係数値Ｋ１が前述した通り値０であるので、ステップＳ２０の判別結果は否定となり、ステップＳ２４以降のステップを実行してＳ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行処理を行う。なお、テーリング係数Ｋ１は、移行処理が完了すると値1.0 になるが、それまでは、前述した図２３および図２４に示すタイマルーチンにより、値1.0 より小さい微小値ΔＫ１が順次加算され、テーリング係数値Ｋ１が値1.0 になる迄の間、その係数値Ｋ１に応じた移行処理が行われる。
【００８４】
ステップＳ２４では、無効期間カウンタＴd1が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）は、移行直前のＳ−Ｆ／Ｂモード制御時に前述した図２１のステップＳ７０の実行によって設定されており、モード移行直後にこのステップＳ２４が実行された時点でのカウンタ値Ｔd1は、この初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ２４の判別結果は否定になり、ステップＳ２５に進んでカウンタ値Ｔd1から所定値ΔＴd1を減算し、ステップＳ２６においてテーリング係数値Ｋ１を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ２５，２６は上記無効期間が経過するまで（図２７(c) のt6時点からt7時点まで）繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ１は値０に保持されることになる。
【００８５】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ２８および図１７のステップＳ３０を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを下式(F6)，(F7)によりそれぞれ演算する。
Ｋaft ＝（１−Ｋ１）＊Ｋaf' ＋Ｋ１＊Ｋaf ...(F6)
Ｅｖ ＝（１−Ｋ１）＊Ｅｖ' ＋Ｋ１＊Ｅｖ ...(F7)
上式(F6)，(F7)は、前述した式(F3),(F4) にそれぞれ類似しており、Ｋaf' およびＥｖ' は、Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時に最後に演算した目標空燃比補正係数値および体積効率であり、前述した図２１のステップＳ７０を最後に実行したときにＫaf' 値およびＥｖ' 値として記憶したものである。各式の右辺最終項のＫafおよびＥｖは今回後期リーンモードによりそれぞれ算出した値である。
【００８６】
従って、係数値Ｋ１が値０である期間（図２７に示すt6時点からt7時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわちＳ−Ｆ／Ｂモード制御時に最後に設定した値に保持されるが、係数値Ｋ１の値が0 から1.0 に向かって増加するとＫ１値に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ１が値1.0 に到達すると、後期リーンモードによって算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ１の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafは、後述するように、体積効率Ｅｖは、図２７(g) のt7時点からt10 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t10 時点以降は後期リーンモードによって算出される値に保持されることになる。
【００８７】
次に、ＥＣＵ７０は、図１７のステップＳ３１に進み、ＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。このカウンタＣＮＴ１は、後期リーンモードにおけるＥＧＲ制御を遅らせる目的で設けられたもので、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから大量のＥＧＲを導入する後期リーンモードへの移行制御中のＥＧＲ過多状態を防ぐ。ＥＧＲ遅延カウンタ値ＣＮＴ１が未だ値０にカンウトダウンされていない場合には、ステップＳ３２を実行してＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr を値Ｌegr'に書換え、Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時に最後に設定した値を所定期間（カウンタの初期値ＸＮ１に対応する期間であり、図２７(h) に示すt6時点からt9時点までの期間）に亘って保持する。初期値ＸＮ１に対応する期間は、ＥＧＲ量を後期リーンモードに適合する値に移行させるのを遅らせることを考慮して設定されている。
【００８８】
ステップＳ３１の判別結果が肯定の場合（ＥＧＲ遅延期間が経過した場合）、前述のステップＳ３２はスキップされ、以後の後期リーンモード制御には図６のＥＧＲ量設定手段７０ｐにより算出した値が使用されることになる（図２７のt9時点以降）。
次いで、ステップＳ３４に進み、上式(F6)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別する。この判別値Ｘafは、図２０のステップＳ６２で説明した通り、後期リーンモードで燃料リッチにすれば失火が生じる値、空燃比で言えば略２０（理論空燃比１４．７）に相当する値に設定されているが、場合によってはステップＳ６２で設定した値と同じ値に設定する必要はない。目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘafより小であれば、後期リーンモードにより燃料噴射量を調節することによってエンジン出力の制御が可能であることを意味し、ステップＳ３４の判別によって、後期リーンモードを開始してもよいか否かを判別するものである。目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘaf以上であればＳ−Ｆ／Ｂモード制御が引続き実行される。
【００８９】
ＥＣＵ７０は，ステップＳ３４の判別結果が否定である期間、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２７(c) に示すt7時点からt8時点まで）、図１８のステップＳ４０に進み、噴射終了期間Ｔend をＳ−Ｆ／Ｂモードにより算出した最後の値Ｔend'に書換え、この値に保持する。そして、移行判別前の制御モードが前期リーンモードであったか、Ｓ−Ｆ／Ｂモードであったかを判別するために、移行判別直前に設定し記憶した補正係数値Ｋaf' が値1.0 より小であるか否かを判別する。前期リーンモード制御が実行される場合には、補正係数Ｋafは値1.0 より小に必ず設定される。
【００９０】
ステップＳ４２の判別結果が否定である場合、すなわち、移行判別前の制御モードがＳ−Ｆ／Ｂモードであった場合、ステップＳ４６において、目標空燃比補正係数値Ｋafを移行判別が行われた直前の値Ｋaf' に保持される。そして、引き続いてＳ−Ｆ／Ｂモード制御を実行することによるエンジン出力の調整は点火時期で制御することとし、ステップＳ４７に進んで、点火時期Ｔigを次式(F5)によって演算される値に置き換える。
【００９１】
Ｔig ＝（１−Ｋ１）＊Ｔig' ＋Ｋ１＊Ｔig＋Ｒ1(K1) ...(F8)
ここで、Ｒ1(K1) は、モード移行に伴う出力の急変を防止するために設定されたリタード量で、その値は、図２７(f) のt7時点からt8時点間の変化で示すようにテーリング係数値Ｋ１の関数として徐々にリタード量が大きくなるような値に設定され、t8時点で最大リタード量に設定される。そして、後期リーンモードに移行を完了すると（図２７(f) のt8時点以降）、Ｒ1(K1) はリタード量０に設定される。このように、後期リーンモードに移行させるタイミング（図２７(f) のt8時点）に近づくに従って、点火時期のリタード量を大にして出力の調整を図り、後期リーンモード制御の開始による出力の急変が防止される。
【００９２】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、ステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
なお、図１８のステップＳ４２の判別が前期リーンモードと判別される場合（判別結果が肯定の場合）、ＥＣＵ７０はステップＳ４３，４４を実行するが、この実行は、前期リーンモードから後期リーンモードへの移行時に実行されるものであって、その詳細は後述する。
【００９３】
テーリング係数値Ｋ１が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを下回ると、図１７のステップＳ３４の判別結果が肯定となり、前述したステップＳ４０，Ｓ４６，およびＳ４７を実行することなく、ステップＳ３６に進む。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafは最早Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時の値に保持されることはなく、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定され（Ｋaf＝Ｋaft ）、これに伴って、燃料噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigは、後期リーンモードで算出した値がそのまま使用される。この場合、図２７(c) のt8時点に示す補正係数値の変化から判るように、目標空燃比補正係数値Ｋafは、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにおいて理論空燃比近傍の値に対応するそのモードに好適な値から後期リーンモードの、リッチ失火の虞がない値にステップ状に一気に変化しており、この時点で制御が後期リーンモードに移行する。すなわち、モード移行制御中のエンジン出力を点火時期で除々に調整し、後期リーンモード制御でリッチ失火限界の空燃比略２０で得られる出力と略同じになると、その空燃比に一気に急変させることになる。これに伴って、噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigも後期リーンモード制御に好適な値に変化させている（図２７(d),(e) のt8時点）。
【００９４】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１６のステップＳ２２が実行され、後期リーンモードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ１が除々に増加して値1.0 に到達すると、後期リーンモードへの移行が完了したことになり、以後前述した図１６のステップＳ２０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ２１において前期モード制御移行のための準備を実行した後、ステップＳ２２の後期リーンモードによりエンジン制御が行われ、ステップＳ２１，Ｓ２２が繰り返し実行されることになる。
【００９５】
次に、後期リーンモードから前期リーンモードへの移行制御について説明すると、前述した図１４のステップＳ６においてテーリング係数Ｋ２が、図２６に示されるように値０に設定される（図２８(a) のt20 時点）。このような場合、ＥＣＵ７０は図１５のステップＳ１０で前期モードを判定した後、ステップＳ１４を実行し、前述したＳ−Ｆ／Ｂモード制御移行時と同じようにして各種燃焼パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。
【００９６】
なお、前期リーンモード制御には、前述のＳ−Ｆ／Ｂモード制御時と同様に図６に示す切換スイッチ７０ａ，７０ｂは、後述する所定のタンミングで前期モードに切り換えられ、目標平均有効圧Ｐｅは第２算出マップである目標平均有効圧マップ７０ｒに基づき、吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算される。また、目標平均有効圧Ｐｅが算出されると、この目標平均有効圧Ｐｅは目標空燃比算出マップ７０ｊ、噴射終了時期設定手段７０ｍ、点火時期設定手段７０ｎ、ＥＧＲ量設定手段７０ｐにそれぞれ供給され、前期リーンモードの運転状態に応じたマップを使用して目標Ａ／Ｆ，Ｔend ，Ｔig, Ｌegr ，Ｅv 等が演算される。
【００９７】
上述のように各種の燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１９のステップＳ５０に進み、テーリング係数Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数Ｋ２は、前述した通り、前期リーンモードへの移行直後であるから、値０に設定されており、従って、ステップＳ５０の判別結果はＮｏであり、ステップＳ５１以降のステップを実行して後期リーンモードから前期リーンモードへの移行処理を行う。
【００９８】
ステップＳ５１では、後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御と同様にして無効期間カウンタＴd2が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd2の初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）は、前述した図１６のステップＳ２１の実行によって設定されており、モード移行直後には初期値ｆ２（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ５１の判別結果は否定になり、ステップＳ５２に進んでカウンタ値Ｔd2から所定値ΔＴd2を減算し、ステップＳ５３においてテーリング係数値Ｋ２を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ５２，５３は上記無効期間（図２８(c) に示すt20 時点からt21 時点までの期間）が経過するまで繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ２は値０に保持されることになる。
【００９９】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ５５およびステップＳ５７を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを前述した式(F3)，(F4)によりそれぞれ演算する。係数値Ｋ２が値０である期間（図２８に示すt20 時点からt21 時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわち後期リーンモードにより最後に算出した値に保持され、係数値Ｋ２の値が増加するとＫ２値に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ２が値1.0 に到達すると、前期リーンモードにより算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ２の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafおよび体積効率Ｅｖは、図２８に示すように、t21 時点からt24 時点までは線形的に徐々にその値を変化させ、t24 時点以降は前期リーンモードによって算出される値に保持されることになる。
【０１００】
次に、ＥＣＵ７０は、図２０の前述したステップＳ６０に進み、ブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２を判別して、ブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２が未だ値０にカンウトダウンされていない場合（判別結果が否定）には、ステップＳ６１を実行して目標平均有効圧Ｐｅを値Ｐｅ’に書換え、後期リーンモードによって最後に算出された値を所定期間（図２８(b) に示すt20 時点からt22 時点までの期間）に亘って保持する。このブースト圧遅れカウンタ値ＣＮＴ２によって、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップの切り換えを遅らせる。なお、初期値ＸＮ２に対応する期間は、エンジンによっては前述したＳ−Ｆ／Ｂモードでの設定値と異なる値に設定してもよい。
【０１０１】
ステップＳ６０の判別結果が肯定の場合（ブースト圧遅れ期間が経過した場合）、以後の前期リーンモード制御には図６の目標平均有効圧マップ７０ｒから算出した値が使用されることになる（図２７のt22 時点以降）。
次いで、ステップＳ６２に進み、上式(F3)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別し、目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘafより小であれば、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２８(c) に示すt23 時点まで）、目標空燃比補正係数値Ｋafをテーリング係数Ｋ２に応じた値、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定する（ステップＳ６３）。そして、後期リーンモード制御を実行するために、点火時期Ｔigを後期リーンモードによって算出した最後の値Ｔig' に保持し（ステップＳ６４）、噴射終了期間Ｔend も、後期リーンモードによって算出した最後の値Ｔend'に保持される（ステップＳ６５）。
【０１０２】
このように各燃焼パラメータ値を設定し直した後、前述した図１６のステップＳ２２が実行され、後期噴射モードでのエンジン制御が行われる。
ここまでは後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御と同じであるが、テーリング係数値Ｋ２が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えると、Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御と異なる制御が以下のようにして実行される。
【０１０３】
すなわち、前期リーンモードでは空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定することができるので、空燃比を調整することによってエンジン出力の制御を行うことができ、移行時の出力の急変を防止することができる。そこで、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超え、ステップＳ６２の判別結果が否定になると、ステップＳ６６に進んで、前期リーンモードであることを判別した後、ステップＳ６８およびステップＳ６９が実行され、目標空燃比補正係数値Ｋafおよび点火時期Ｔigが算出される。目標空燃比補正係数値Ｋafは、前述した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に書き換えられ、点火時期Ｔigは次式(F9)によって演算される値に置き換えられる。従って、目標空燃比補正係数値Ｋafは、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が前述の判別値Ｘafを超えても、テーリング係数値Ｋ２に応じた値に設定され、図２８(c) に示すように引続き漸増し、Ｋ２値が値1.0 に到達した時点で前期リーンモードによって算出した値に移行することになる。
【０１０４】
Ｔig ＝（１−Ｋ２）＊Ｔig' ＋Ｋ２＊Ｔig ...(F9)
一方、前期リーンモードへの移行制御では、Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御に用いたリタード量Ｒ2(K2) の設定はなく、点火時期Ｔigはテーリング係数値Ｋ２に応じた値に設定される。前期リーンモードへの移行制御ではＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行制御時の場合とは異なり、出力の急変が空燃比の調整で防止できるからである。従って、点火時期Ｔigは、図２８(e) に示されるように、t23 時点で急変し、以後除々に前期リーンモード制御に好適な値に向かって変化し、t24 時点およびそれ以降の前期リーンモードへの移行完了状態では前期リーンモードで算出した値に完全に移行する。
【０１０５】
また、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えると、前述のステップＳ６５が実行されないために、噴射終了期間Ｔend は、前期リーンモードにより算出した値がそのまま使用される。以上の結果、前期リーンモードの移行制御では、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを超えた時点で、前期リーンモード制御が実行され、その時点で噴射終了期間Ｔend は、前期リーンモードで算出した値に直ちに移行し（図２８(c) のt23 時点以降）、点火時期Ｔigは、テーリング係数値Ｋ２に従って徐々に増加することになる（図２８(e) のt23 時点からt24 時点間）。
【０１０６】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１８のステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ２が除々に増加して値1.0 に到達すると、図１９のステップＳ５０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ５８が実行される。この判別では前期リーンモードであると判別されるために、ＥＣＵ７０は図２２のステップＳ８０に進み、後期リーンモード制御移行またはＳ−Ｆ／Ｂモード制御移行のための準備を行う。移行の準備としては、移行のための制御変数の初期値の設定、及び現在制御モードで算出された各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。移行のための制御変数としては、無効期間カウンタＴd1と後述するＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ３があり、前者のカウンタＴd1には初期値として目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）が、後者のカンウタＣＮＴ３には値ＸＮ３がそれぞれ設定される。これらの移行制御変数等は、前期リーンモードによる制御が繰り返され、ステップＳ８０が繰り返し実行されると、その都度新しい値に更新される。なお、このステップＳ８０では、前述したＳ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行制御時に使用したＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１の初期値の設定は行われない。
【０１０７】
ステップＳ８０での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ８２に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時に使用するテーリング係数値ＫＳが値1.0 であるか否かを判別する。現在は前期リーンモードへの移行が完了し、そのモードの制御が行われているので、係数値ＫＳは値1.0 であり、ステップＳ８４およびＳ８６を飛び越して前述した図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによる制御が実行される。なお、飛び越したステップＳ８４およびＳ８６は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時に実行されるものでその詳細については後述する。
【０１０８】
次に、前期リーンモードから後期リーンモードへ移行する場合の移行制御について説明する。
図１４のステップＳ１において前期リーンモード制御中に後期リーンモードが判別されると（図２８(a) のt25 時点）、ステップＳ２においてテーリング係数Ｋ１に値０が設定される。そして、図１５のステップＳ１０で後期モードを判別し、前述したステップＳ１２で各種燃焼パラメータ値等の演算を行った後、図１６のステップＳ２０が実行され、Ｋ１が値1.0 に等しいか否かが判別される。後期リーンモードが判別された直後ではテーリング係数値Ｋ１が値０であるので、ステップＳ２０の判別結果は否定となり、ステップＳ２４以降のステップを実行して前期リーンモードから後期リーンモードへの移行処理を行う。
【０１０９】
ステップＳ２４では、無効期間カウンタＴd1が値０であるか否か、すなわち、カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に対応する無効期間が経過したか否かを判別する。カウンタＴd1の初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）は、移行直前の前期リーンモード制御時に前述した図２２のステップＳ８０の実行によって設定されており、モード移行直後にこのステップＳ２４が実行された時点でのカウンタ値Ｔd1は、この初期値ｆ１（Ｎｅ，Ｐｅ）に等しい。従って、ステップＳ２４の判別結果は否定になり、ステップＳ２５に進んでカウンタ値Ｔd1から所定値ΔＴd1を減算し、ステップＳ２６においてテーリング係数値Ｋ１を値０に設定し直す。そして、これらのステップＳ２５，２６は上記無効期間が経過するまで（図２８(c) のt26 時点まで）繰り返し実行され、その間、テーリング係数値Ｋ１は値０に保持されることになる。
【０１１０】
次いで、ＥＣＵ７０はステップＳ２８および図１７のステップＳ３０を実行して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率Ｅｖを、前述したＳ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行制御時と同様に前式(F6)，(F7)によりそれぞれ演算する。この場合、前式(F6)，(F7)中のＫaf' およびＥｖ' は、それぞれ前期リーンモードにより最後に算出した目標空燃比補正係数値および体積効率であり、前述した図２２のステップＳ８０を最後に実行したときにＫaf' 値およびＥｖ' 値として記憶したものである。
【０１１１】
従って、係数値Ｋ１が値０である期間（図２８(c),(f) に示すt25 時点からt26 時点の無効期間）は、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft および体積効率値Ｅｖは前回値、すなわち前期リーンモードにより最後に算出した値に保持されるが、係数値Ｋ１の値が増加するとＫ１値に応じた重み付けで設定される値に、係数値Ｋ１が値1.0 に到達すると、後期リーンモード制御時に設定される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値Ｋ１の上述のような変化により、モード移行時の目標空燃比補正係数値Ｋafおよび体積効率Ｅｖは、図２８(c) および(f) のt26 時点からt28 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t28 時点以降は後期リーンモード制御によって設定される値に保持されることになる。
【０１１２】
次に、ＥＣＵ７０は、図１７のステップＳ３１に進み、ＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ１が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。このカウンタＣＮＴ１は、後期リーンモードにおけるＥＧＲ制御を遅らせる目的で設けられたものであるが、前期リーンモードから後期リーンモードへの移行制御時には、前述の図２２のステップＳ８０において説明した通り、カウンタＣＮＴ１の初期値は設定されていない（ＣＮＴ１＝０）。すなわち、今回の移行制御時には、ＥＧＲ制御の遅延を行わせず、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr はモードの移行が判別された時点（図２８(a) のt25 時点）で、ステップＳ３１の判別結果は肯定となり、ステップＳ３２を実行することなく、直ちに後期リーンモードにより算出された値（図６のＥＧＲ量設定手段７０ｐにより算出した値）に設定され、この値でＥＧＲバルブ４５の弁開度が制御されることになる（図２８(g) のt25 時点以降）。前期リーンモードから後期リーンモードに移行する場合、ＥＧＲ量を移行判別と同時に直ちに後期リーンモード制御による算出値に移行させるのは、両モード間で算出されるＥＧＥ量の大きさの差が大きく、移行判定と同時にＥＧＲバルブ４５を開弁しても、実際にＥＧＥ量が変化するにはタイムラグがあることによる。
【０１１３】
次いで、ステップＳ３４に進み、前式(F6)で演算した仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafより小であるか否かを判別して、後期リーンモードを開始してもよいか否かを判別する。ステップＳ３４の判別結果が否定で、目標空燃比補正係数値Ｋafが値Ｘaf以上であれば前期リーンモード制御が引続き実行される。すなわち、ＥＣＵ７０は，ステップＳ３４の判別結果が否定である期間、すなわち仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が値Ｘafに到達するまで（図２８(c) に示すt26 時点からt27 時点まで）、図１８のステップＳ４０に進み、噴射終了期間Ｔend を前期リーンモードによって算出した最後の値Ｔend'に書換え、この値に保持する（図２８(d) に示すt26 時点からt27 時点までの期間）。そして、移行判別前の制御モードが前期リーンモードであったか、Ｓ−Ｆ／Ｂモードであったかを判別するために、移行判別直前に設定し記憶した補正補正係数値Ｋaf' が値1.0 より小であるか否かを判別する。
【０１１４】
前期リーンモードからの移行制御中であるから、ステップＳ４２の今回の判別結果は肯定となり、ステップＳ４３において、目標空燃比補正係数値Ｋafは仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に書き換えられる。そして、点火時期Ｔigは、テーリング係数値に応じ、次式(F10) によって演算される値に置き換える。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafおよび点火時期Ｔigは、図２８(c) および(e) のt26 時点からt27 時点に示すように、テーリング係数値Ｋ１に応じて徐々に変化する。
【０１１５】
Ｔig ＝（１−Ｋ１）＊Ｔig' ＋Ｋ１＊Ｔig ..(F10)
なお、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから後期リーンモードへの移行時にはリタード量Ｒ1(K1) を設けて、移行時に伴う出力の急変を防止したが、上式(F10) には、リタード量Ｒ1(K1) が含まれていない。前期リーンモードから後期リーンモードへの移行の場合には、空燃比の調整によって出力制御が行われており、従ってリタード量Ｒ1(K1) による補正は必要がなく、点火時期Ｔigはテーリング係数値Ｋ１に応じた値に設定される。
【０１１６】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、ステップＳ４８が実行され、前期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ１が増加して、仮目標空燃比補正係数値Ｋaft が判別値Ｘafを下回ると、図１７のステップＳ３４の判別結果が肯定となり、前述したステップＳ４０およびＳ４４が実行されることなく、ステップＳ３６に進む。この結果、目標空燃比補正係数値Ｋafは仮目標空燃比補正係数値Ｋaft に設定され（Ｋaf＝Ｋaft ）、これに伴って、燃料噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigは、後期リーンモードにより算出した値がそのまま使用される。この場合、噴射終了期間Ｔend および点火時期Ｔigは、図２８(d) および(e) のt27 時点に示す変化から判るように、後期リーンモード制御に好適な値にステップ状に変化している。
【０１１７】
このように各燃焼パラメータ値を設定した後、図１６のステップＳ２２が実行され、後期噴射モードによりエンジン制御が行われる。
テーリング係数値Ｋ１が除々に増加して値1.0 に到達すると、後期リーンモードへの移行が完了したことになり、以後前述した図１６のステップＳ２０における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ２１において前期モード制御移行のための準備を実行した後、ステップＳ２２の後期噴射モードによりエンジン制御が行われ、以後、ステップＳ２１，Ｓ２２が繰り返し実行される。
【０１１８】
次に、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードに移行する場合の移行制御について説明すると、前述した図１４のステップＳ８においてテーリング係数ＫＬが、図２６に示されるように値０に設定される（図２９のt30 時点）。このような場合、ＥＣＵ７０は、図１５のステップＳ１０において前期モードを判別した後、ステップＳ１４に進み、前述した各種燃焼パラメータ値Ｐe ，Ｋaf，Ｔig，Ｔend ，Ｌegr ，Ｅv 等を演算する。
【０１１９】
各種の燃焼パラメータ値等の算出が終わると、図１９のステップＳ５０に進み、テーリング係数Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別する。このテーリング係数値Ｋ２は、今回ループが前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行直後のループであるから、値1.0 である筈であり、ステップＳ５０の判別結果は肯定となってステップＳ５８に進む。次にステップＳ５８においてＳ−Ｆ／Ｂモードであることを判別した後、ＥＣＵ７０は図２１のステップＳ７０に進み、前述した後期リーンモード制御移行または前期リーンモード制御移行のための準備を行う。そして、移行の準備を終えた後、ステップＳ７２に進む。
【０１２０】
Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行判別を行った直後においては、テーリング係数値ＫＬは値０に設定されたばかりであるから、ステップＳ７２の判別結果は否定であり、ステップＳ７３において体積効率Ｅｖを、次式(F11) に基づき演算する。
Ｅｖ ＝（１−ＫＬ）＊Ｅｖ' ＋ＫＬ＊Ｅｖ ...(F11)
上式(F11) は、前述した式(F4)に類似しており、Ｅｖ' は、前期リーンモードにより最後に算出した体積効率であり、前述した図２２のステップＳ８０を最後に実行したときにＥｖ' 値として記憶したものである。上式の右辺最終項のＥｖは今回Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出された値である。
【０１２１】
従って、体積効率値Ｅｖは、係数値ＫＬの値が増加するとＫＬ値に応じた重み付けで設定される値に、係数値ＫＬが値1.0 に到達すると、Ｓ−Ｆ／Ｂモードにより算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値ＫＬの上述のような変化により、モード移行時の体積効率Ｅｖは、図２９(f) のt30 時点からt32 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t32 時点以降はＳ−Ｆ／Ｂモードによって算出される値に保持されることになる。
【０１２２】
次に、ＥＣＵ７０は、図２１のステップＳ７４に進み、ＥＧＲ遅延カウンタＣＮＴ３が値０までカンウトダウンしたか否かを判別する。このカウンタＣＮＴ３は、Ｓ−Ｆ／ＢモードにおけるＥＧＲ制御を遅らせる目的で設けられたもので、これによってモード移行時の制御の安定化が図られる。なお、カウンタ値ＣＮＴ３は、前期リーンモード制御が繰り返し実行されると、前述した図２２のステップＳ８０においてその都度、初期値ＸＮ３に設定し直され、また、クランク角センサ１７が所定のクランク角位置を検出する毎に、図２５に示すクランク割り込みのルーチンが実行されてカウントダウンされている。
【０１２３】
ステップＳ７４の判別結果が否定、すなわち、ＥＧＲ遅延期間（図２９(g) のt30 時点からt31 時点間で示す、初期値ＸＮ３に対応する期間）が経過していなければＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr は前回値、すなわち、Ｓ−Ｆ／Ｂモードへの移行判別の直前に実施した前期リーンモード制御時の値Ｌegr'に設定される。この値Ｌegr'は、前述した図２２のステップＳ８０の実行の都度記憶し更新したものである。ステップＳ７４の判別結果が肯定、すなわち初期値ＸＮ３に対応する期間が経過すると（図２９(g) のt31 時点以降）、弁開度Ｌegr は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって算出される値に設定され、設定された弁開度Ｌegr に基づいてＥＧＲバルブ４５の弁開度が制御される。
【０１２４】
なお、前期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの移行は、同じ前期噴射モードでの移行であり、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップは同じマップが使用される（図２９(b) 参照）。また、アクセルペタルの踏込みにより運転者の出力要求が想定されるので、目標空燃比補正係数値Ｋaf、燃料噴射終了期間Ｔend 、および点火時期Ｔigは、モードの移行が判定されたt30 時点で直ちに、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって算出されたそれぞれの値に切り換えられる（図２９(c),(d),(e) 参照）。
【０１２５】
このように各種燃焼パラメータ値を演算した後、前述した図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによる制御が実行される。
最後に、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードに移行する場合の移行制御について説明する。この場合、ＥＣＵ７０は、図１４のステップＳ６の実行によってテーリング係数値ＫＳを、図２６に示す制御ルールに従って値０に設定する。そして、図１５のステップＳ１０において前期モードを判別した後、ステップＳ１４において各種燃焼パラメータ値等を演算し、図１９のステップＳ５０に進む。ステップＳ５０ではテーリング係数値Ｋ２が値1.0 であるか否かを判別するが、今回ループは、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行を判別した直後であるから、係数値Ｋ２は値1.0 である筈であり、判別結果は肯定となってステップＳ５８に進む。このステップでは前期リーンモードが判別され、図２２のステップＳ８０が実行される。ステップＳ８０では、前述した通り、後期リーンモード制御移行またはＳ−Ｆ／Ｂモード制御移行の準備のために、移行のための制御変数の初期値の設定、及び現在制御モードで算出された各種補正係数値Ｋafや燃焼パラメータ値Ｔig、Ｔend 、ＥV 、目標平均有効圧Ｐｅ等を記憶しておく。
【０１２６】
ステップＳ８０での制御変数等の初期値の設定が終わると、ステップＳ８２に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時に使用するテーリング係数値ＫＳが値1.0 であるか否かを判別する。今回ループは、前期リーンモードへの移行判別を行った直後であり、テーリング係数値ＫＳは値０に設定されたばかりであるから、ステップＳ８２の判別結果は否定になる。ＥＣＵ７０は、ステップＳ８２の判別結果が否定である場合、ステップＳ８４およびステップＳ８６を繰り返し実行し、ステップＳ８４では体積効率Ｅｖを、次式(F12) に基づき演算する。
【０１２７】
Ｅｖ ＝（１−ＫＳ）＊Ｅｖ' ＋ＫＳ＊Ｅｖ ...(F12)
上式(F12) は、前述した式(F11) や式(F4)に類似しており、Ｅｖ' は、Ｓ−Ｆ／Ｂモードによって最後に算出した体積効率であり、前述した図２１のステップＳ７０を最後に実行したときにＥｖ' 値として記憶したものである。上式の右辺最終項のＥｖは今回前期リーンモードによって算出した値である。
【０１２８】
従って、体積効率値Ｅｖは、係数値ＫＳの値が増加するとＫＳ値に応じた重み付けで設定される値に、係数値ＫＳが値1.0 に到達すると、前期リーンモードによって算出される値にそれぞれ設定されることになる。テーリング係数値ＫＳの上述のような変化により、モード移行時の体積効率Ｅｖは、テーリング係数値ＫＳが値０から値1.0 に変化する期間に亘り、図２９(f) のt34 時点からt35 時点間に示すように線形的に徐々にその値を変化させ、t35 時点以降は前期リーンモードによって算出される値に保持されることになる。
【０１２９】
次に、ステップＳ８６では目標空燃比補正係数値Ｋaf、点火時期Ｔig、および噴射終了期間Ｔend がそれぞれＳ−Ｆ／Ｂモードにより最後に算出した値Ｋaf' 、値Ｔig' 、および値Ｔend'に設定され、テーリング係数値ＫＳが値1.0 になるまで、それらの値が保持される（図２９(c),(d),(e) のt34 時点からt35 時点間）。
【０１３０】
Ｋaf ＝Ｋaf'
Ｔig ＝Ｔig'
Ｔend ＝Ｔend'
このように、Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行時には、テーリング係数値ＫＳが値０から値1.0 になるまでの期間、引き続きＳ−Ｆ／Ｂモードでエンジン制御が行われ、テーリング係数値ＫＳが値1.0 になった時点で、目標空燃比補正係数値Ｋaf、点火時期Ｔigおよび燃料噴射終了時期Ｔend が前期リーンモードへ切り換えられ、その時点で前期リーンモード制御への移行が完了することになる。Ｓ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御には、切換ショックの防止という観点からは、これら燃焼パラメータ値をテーリング係数値に応じて徐々に変化させてもよいが、徐々に変化させると切換時に排ガス特性（特にＮＯｘ排出量）を悪化させる虞があるので、この発明では、体積効率Ｅｖを徐々に変化させることによって切換ショックを防止することにし、体積効率Ｅｖが前期リーンモードに適合する値に到達した時点（テーリング係数値ＫＳが値1.0 に到達した時点）で、目標空燃比補正係数値Ｋaf、点火時期Ｔigおよび燃料噴射終了時期Ｔend が一気にＳ−Ｆ／Ｂモードに適合する値から前期リーンモードに適合する値に切り換えるようにして、ＮＯｘ等の発生を最少限に抑える。
【０１３１】
なお、このＳ−Ｆ／Ｂモードから前期リーンモードへの移行制御時には、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr は、モード移行判定と同時に、前期リーンモードによる算出値に設定されている（図２９(g) のt34 時点参照）。空燃比を理論空燃比近傍に制御するＳ−Ｆ／Ｂモード制御時には図１に示す三元触媒４２によって窒素酸化物ＮＯｘの排出が抑制されるが、空燃比が理論空燃比より希薄側のリーン空燃比（例えば空燃比２２）でリーン燃焼させる場合には、排気ガスを早い時期に大量にエンジン１に導入させた方がよく、従って、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr の変更は、モード移行判定と同時に行われる。
【０１３２】
このようにして各種燃焼パラメータ値等の設定が終わると、ＥＣＵ７０は図１８のステップＳ４８に進み、前期噴射モードによるエンジン制御を実行する。
上述の実施例では、図２７ないし図２９に示すタイミングチャートの比較から明らかなように、目標平均有効圧Ｐｅを算出するマップを切り換える際に、後期リーンモードから前期噴射モードに切り換える場合には、無効期間（ＸＮ２に対応する期間）を設け、吸気管圧Ｐb の応答遅れを待って切り換えたが、前期噴射モード（Ｓ−Ｆ／Ｂモードまたは前期リーンモード）から後期リーンモードへの移行時にはモードの移行を判別した時点で直ちに切り換えを行っている。後期リーンモード制御時にはＥＧＲバルブ４５やＡＢＶ２７を開弁して大量の排気ガスおよびバイパス空気がエンジン１に供給され、全体空燃比を極めて大きい値（例えば３０〜３５）に設定される。そして、ＥＧＲ量や新気吸入空気量に関係なく燃料噴射量を調整することによりエンジン１の出力制御がおこなわれるので、検出遅れのある吸気管圧Ｐb 等のパラメータとは異なり、スロットルバルブ２８の弁開度θthを検出することによって遅れなく運転者の運転意図が制御に反映され、応答性のよいエンジン制御を行うことができる。
【０１３３】
【発明の効果】
以上より、請求項１の発明では、運転状態検出手段の検出結果に応じ、第１の空燃比状態でエンジンを制御すべき第１モードと、前記第１の空燃比状態よりも燃料希薄側の第２の空燃比状態でエンジンを制御すべき第２モードとの間でモードを切り換え、切り換えられたモードに応じて、燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるパラメータ値、すなわち、燃料噴射終了時期、点火時期、排気ガスを吸気系に再循環される排ガス量、および、燃焼室に供給され燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値のうちの少なくとも一つと燃料噴射量とを含む少なくとも２つのパラメータ値をそのモードに適合するように設定することにより、切換ショックが効果的に防止される。
【０１３４】
この際、第１モードによる燃料噴射を、主として吸入行程で行い、加速運転や中高負荷時のようなエンジン出力が要求される運転性能を確保する一方、第２モードによる燃料噴射を、主として圧縮行程で行い、点火栓近傍に最適混合気が形成されるように燃料を噴射して全体空燃比が理論空燃比より燃料希薄側の極めてリーンな空燃比でも燃焼可能にして、低負荷運転時の排気ガス特性および燃費特性の向上が図られる。
【０１３５】
そして、補正係数設定手段は、切換手段によりモードが切り換えられたとき、燃焼状態に影響を与える特定のパラメータ値を、所定の期間に、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換前のモードに適合する値から切換後のモードに適合する値に変化させる、モード切換開始時からの時間経過につれて第１の所定値から第２の所定値に変化する仮補正係数値を設定し、また、燃焼パラメータ切換手段は、特定のパラメータ値およびそれ以外のパラメータ値を切換前の値から切換後の値に切り換える際、補正係数設定手段が設定した仮補正係数値に応じて、且つ、各パラメータ値を連続的に変化させることの可否を決める、前記第１の所定値と第２の所定値の間の第３の所定値に仮補正係数値が達したか否かに基づいて各パラメータ値を切り換え、これにより、各パラメータ値の切換開始タイミングおよび切換開始以降の各パラメータ値の変化速度を、切換前後のモードの種類の組合せに応じて変更するので、特定のパラメータ値以外のパラメータ値の切換タイミングを特定のパラメータ値と対応させることができ、切換制御が正確に行われ、モード切換時の切換ショックが確実に防止される。
【０１３６】
そして、請求項２の発明では、第１モードに、略理論空燃比状態でエンジンを制御する第１副モードを含めて、排気ガス中の酸素濃度に応じて空燃比をフィードバック制御することを可能にし、請求項３の発明では、第１モードに、理論空燃比よりも燃料希薄側、且つ、前記第２の空燃比状態よりも燃料過濃側の空燃比状態でエンジンを制御する第２副モードを含め、第２モードでは得られないエンジン出力運転域における排気ガス特性および燃費特性の向上が図られる。
【０１３９】
この仮補正係数値の設定によって、請求項４の燃焼パラメータ切換手段は、特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、仮補正係数値が第３の所定値に到達するまでは、切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換後のモードに適合する値に切り換えることができ、請求項５では、特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、仮補正係数値が第３の所定値に到達するまでは、切換直前のモードに適合する値と切換後のモードに適合する値の間の、仮補正係数値に応じた値に徐々に変化させ、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換後のモードに適合する値に切り換えることができ、請求項６では、特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、仮補正係数値が第３の所定値に到達するまでは、切換直前のモードに適合する値を保持し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換直前のモードに適合する値と切換後に設定された切換後のモードに適合する値の間の、仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後、該中間値から仮補正係数値に応じて徐々に変化させて前記切換後のモードに適合する値に到らせることも可能になる。
【０１４０】
そして、請求項７の補正係数演算手段は、モードが切り換えられた時点から切換ショック防止に好適な期間だけ仮補正係数値の設定を遅らせ、仮補正係数値を第１の所定値から第２の所定値に変化させて、正確な切換制御を行う。
請求項８の補正係数演算手段は、仮補正係数値が第１の所定値から第２の所定値に変化する所定の期間を、切り換えられるモードに応じた期間に設定して木目の細かい切換制御を行う。
【０１４１】
請求項９の制御装置では、前記特定のパラメータ値として、燃焼室内の燃焼状態に最も影響を大きく与える燃料噴射量が選択され、各モードに応じて設定される燃料噴射量と他のパラメータ値とを仮補正係数値によって対応付けたタイミングで切り換えることができる。
そして、仮補正係数値によって対応付けたタイミングで種々のパラメータ値を切り換える態様は種々考えられ、請求項１０の燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、仮補正係数値に応じ、切換直前のモードに適合する値から切換後のモードに適合する値に向かって徐々に切り換えるようにして切換ショックを防止する。
【０１４２】
請求項１１の燃焼パラメータ切換手段は、前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、燃料噴射量を、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、該仮補正係数値に応じ、切換直前に設定された第２モードに適合する値から切換後に設定された第１副モードに適合する値に向かって徐々に切り換え、仮補正係数値が第３の所定値に到達した時点で、切換後に設定される第１副モードに適合する値に急変させるようにして切り換え、切換ショックを防止する。前記第３の所定値は、例えば、第２モードによりエンジンを制御したとき、燃焼噴射量の増加に伴って生じる失火に関連して設定された値であり（請求項１８）、仮補正係数値が第３の所定値に到達すると、失火の虞が生じ、最早第２モードに適合するように設定された燃料噴射量を噴射して第２モードでエンジンを制御することができず、燃料噴射量を第１副モードに適合する値、すなわち略理論空燃比に対応する値に切り換えて第１副モードに移行させ、失火に伴う切換ショックを防止する。
【０１４３】
請求項１２の燃焼パラメータ切換手段は、逆に第１副モードから第２モードに切り換えられたとき、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値、すなわち、略理論空燃比に対応する値に保持し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換直前に設定された第１副モードに適合する値と切換後に設定された第２モードに適合する値の間の前記仮補正係数値に応じた中間値、第２モードにおいて失火等が生じない値に切り換え、その後は該中間値から切換後の第２モードに適合する値に向かって、仮補正係数値に応じて徐々に切り換え、切換ショックを防止する。
【０１４４】
請求項１３の制御装置は、設定する制御パラメータに燃料噴射終了時期を含んでおり、第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、仮補正係数値が上述の第３の所定値に到達した時点で、燃料噴射終了時期を、切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換え、仮補正係数値によって燃料噴射量と対応付けたタイミングで燃料噴射終了時期も切り換えられる。
【０１４５】
請求項１４の制御装置は、設定する制御パラメータに点火時期を含んでおり、第２モードから第１モードに切り換えられたとき、点火時期を、仮補正係数値が上述の第３の所定値、すなわち第２モードによる制御時に失火等が生じる虞がある値に到達するまでは、切換直前に設定された第２モードに適合する値に保持し、仮補正係数値が第３の所定値に到達した時点で、切換直前に設定された第２モードに適合する値と切換後に設定された第１モードに適合する値の間の仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から切換後の第１モードに適合する値に向かって徐々に切り換えて切換ショックを防止する。請求項１６の燃焼パラメータ切換手段は、逆に、第１モードから第２モードに切り換えられたとき、点火時期を、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、切換直前に設定された第１モードに適合する値から切換後に設定された第２モードに適合する値に向かい、仮補正係数値に応じて徐々に変化させ、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、切換後に設定された第２モードに適合する値に切り換えて切換ショックを防止する。
【０１４６】
第２モードによる制御時には、点火時期が常に最適値に設定されて極めてリーンな空燃比状態でも燃焼を可能にしているため、点火時期を進角しても遅角してもエンジン出力は減少してしまうので、第２モード制御時には点火時期を調節してエンジンの出力を調整することはできないが、第１モード制御時では、点火時期によってエンジン出力の調整が可能であり、空燃比を第２モードで設定される値より燃料過濃側の値に設定されることによるエンジン出力の調整を点火時期の遅角制御によって行うのである。特に、請求項１５の点火時期補正手段は、第２モード（空燃比が極めてリーンに設定される運転状態）から第１副モード（略理論空燃比で運転される状態）に切り換えられたとき、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後該最大リタード値から仮補正係数値に応じて０に向かって徐々に減少させた値に設定される補正リタード量により、上述のように切り換えられた点火時期を更に補正して切換ショックを防止する。また、請求項１７の点火時期補正手段は、逆に、第１副モード（略理論空燃比で運転される状態）から第２モード（空燃比が極めてリーンに設定される運転状態）に切り換えられたとき、仮補正係数値に応じて０から徐々に増加し、仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後０に設定される補正リタード量により、上述のように切り換えられた点火時期を更に補正して第１副モードのエンジン出力を点火時期の遅角制御で徐々に制限して第２モードへのスムーズに移行させる。
【０１４７】
請求項１９の制御装置は、設定する制御パラメータに燃焼室に供給され、燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値を含んでおり、該有効吸気パラメータ値に基づいて少なくとも燃料噴射量が設定される場合、第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、有効吸気パラメータ値を、切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かい、仮補正係数値に応じて徐々に変化させ、仮補正係数値によって設定する燃料噴射量と対応付けられ、これによっても燃焼室内の燃焼状態をスムーズに移行させ切換時のショックが防止される。
【０１４８】
排気ガスの再循環量は、燃焼室に直接燃料を噴射して燃焼状態を変化させる場合と異なり、そのパラメータ値を変化させるべくＥＧＲバルブの弁開度を変化させても直ちに変化せず、応答遅れを伴う。従って、請求項２０の制御装置は、第１モードと第２モード間のモード切換がおこなわれたとき、排気ガス量を、モード切換時点で切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に直ちに切り換えて、上述の応答遅れを可能な限り小にする。一方、第２モードでエンジンを制御する場合には、排気ガス特性の向上を目的に大量の排気ガスを再循環させるが、第１副モードから第２モードへのモード切換がおこなわれたときには、請求項２１の燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点から所定期間の経過後に切換後のモードに適合する値に切り換え、モード移行時の排気ガス循環量の過多状態を防止し、切換ショックを防止する。
【０１４９】
請求項２２の運転状態検出手段には、エンジンの加速状態を検出する加速状態検出手段を備えることによって、加速状態検出手段によってエンジンの加速状態が検出されたとき、切換手段が前記第１モードに強制的に切り換えるようして加速時の応答性の向上が図られる。この場合、前記加速状態検出手段によってエンジンの加速状態の終了が検出されたとき、請求項２３の切換手段は、運転状態検出手段の検出結果に応じたモードに切り換えて、排ガス特性および燃費特性の向上が図られる。請求項２４の加速状態検出手段は、スロットル弁開度検出手段が検出したスロットル弁開度の変化度合が所定値を超えたとき、または、エンジン回転数検出手段が検出したエンジン回転数の変化度合が所定値を超えるたときエンジンが加速状態にあると判定して、エンジンの加速状態を確実に検出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン制御装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。
【図３】エンジン筒内平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて規定され、後期噴射リーン運転域、前期噴射リーン運転域、前期噴射ストイキオフィードバック運転域等を示す、実施例に係る燃料噴射制御マップである。
【図４】実施例における後期噴射モード時の燃料噴射形態を示す説明図である。
【図５】実施例における前期噴射モード時の燃料噴射形態を示す説明図である。
【図６】目標平均有効圧Ｐｅ、目標空燃比補正係数値Ｋaf，燃料噴射終了期間Ｔend ，基本点火時期θB 、ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr 等を算出する手順を示すブロック図である。
【図７】図６の目標平均有効圧算出マップ７０ｃの概略構成を示し、スロットルバルブ２８の弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じて算出される目標平均有効圧Ｐｅを説明するための図である。
【図８】図６の目標平均有効圧算出マップ７０ｒの概略構成を示し、吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じて算出される目標平均有効圧Ｐｅを説明するための図である。
【図９】後期リーンモード制御時に使用され、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて体積効率Ｅｖを算出するためのマップの構成を示す図である。
【図１０】前期噴射モード制御時に使用され、吸気管圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに応じて体積効率Ｅｖを算出するためのマップの構成を示す図である。
【図１１】図６の目標空燃比補正係数値算出マップ７０ｊの概略構成を示し、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算される目標空燃比補正係数値Ｋafを説明するための図である。
【図１２】図６の点火時期設定手段７０ｎの概略構成を示し、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算される基本点火時期θigを説明するための図である。
【図１３】図６のＥＧＲ設定手段７０ｐの概略構成を示し、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて演算されるＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr を説明するための図である。
【図１４】各種燃焼パラメータ値を設定するための燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの一部である。
【図１５】図１４のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１６】図１５のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１７】図１６のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１８】図１７のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１９】図１５のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図２０】図１９のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図２１】図１９のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図２２】図１９のフローチャートに続く、燃焼パラメータ設定ルーチンのフローチャートの残部である。
【図２３】所定周期のクロックパルスが発生する毎にＥＣＵ７０によって実行される、タイマルーチンのフローチャートの一部である。
【図２４】図２３のフローチャートに続く、タイマルーチンのフローチャートの残部である。
【図２５】エンジン１の所定クランク角位置を検出する毎にＥＣＵ７０によって実行される、クランク割込ルーチンのフローチャートである。
【図２６】モード移行制御時に使用され、制御モードの移行態様に応じて設定される各種テーリング係数値を説明するための図である。
【図２７】後期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間のモード移行制御時の各種制御変数、燃焼パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図２８】後期リーンモードと前期リーンモード間のモード移行制御時の各種制御変数、燃焼パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図２９】前期リーンモードとＳ−Ｆ／Ｂモード間のモード移行制御時の各種制御変数、燃焼パラメータ値の時間変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
４ 燃料噴射弁
５ 燃焼室
１７ クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）
２４ ＩＳＣＶ
２５ 吸気管
２６ エアバイパスパイプ
２７ ＡＢＶ
２８ スロットルバルブ
２９ スロットルセンサ（スロットル弁開度検出手段）
３１ ブースト圧センサ（運転状態検出手段）
７０ ＥＣＵ（切換手段，燃焼パラメータ切換手段，補正係数設定手段，点火時期補正手段）
７０ｃ 目標平均有効圧マップ
７０j 目標空燃比補正係数値算出マップ（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｍ 噴射終了時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｎ 点火時期設定手段（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｐ ＥＧＲ量設定手段（燃焼パラメータ設定手段）
７０ｒ 目標平均有効圧マップ
Claims (26)
- 燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置において、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該運転状態検出手段の検出結果に応じ、主として吸気行程で燃料を噴射するとともに第１の空燃比状態でエンジンを制御すべき第１モードと、主として圧縮行程で燃料を噴射するとともに前記第１の空燃比状態よりも燃料希薄側の第２の空燃比状態でエンジンを制御すべき第２モードとの間でモードを切り換える切換手段と、
該切換手段によって切り換えられたモードに応じて、前記燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるものであって、燃料噴射終了時期、点火時期、排気ガスを吸気系に再循環される排ガス量、および、前記燃焼室に供給され燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値のうちの少なくとも一つと燃料噴射量とを含む少なくとも２つのパラメータ値を設定する燃焼パラメータ設定手段と、
前記燃焼パラメータ設定手段が設定したパラメータ値に基づいて前記内燃エンジンを制御する制御手段と、
前記切換手段によりモードが切り換えられたとき、前記燃焼状態に影響を与える特定のパラメータ値を、所定の期間に、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換前のモードに適合する値から切換後のモードに適合する値に変化させる、モード切換開始時からの時間経過につれて第１の所定値から第２の所定値に変化する仮補正係数値を設定する補正係数設定手段と、
前記特定のパラメータ値およびそれ以外のパラメータ値を切換前の値から切換後の値に切り換える際、前記補正係数設定手段が設定した仮補正係数値に応じて、且つ、前記各パラメータ値を連続的に変化させることの可否を決める、前記第１の所定値と第２の所定値の間の第３の所定値に仮補正係数値が達したか否かに基づいて前記各パラメータ値を切り換え、これにより、前記各パラメータ値の切換開始タイミングおよび切換開始以降の前記各パラメータ値の変化速度を、切換前後のモードの種類の組合せに応じて変更する燃焼パラメータ切換手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。 - 前記第１モードには、略理論空燃比状態でエンジンを制御する第１副モードが含まれ、前記切換手段は、該第１副モードを含む各モード間を切り換えることを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記第１モードには、理論空燃比よりも燃料希薄側、且つ、前記第２の空燃比状態よりも燃料過濃側の空燃比状態でエンジンを制御する第２副モードが含まれ、前記切換手段は、該第２副モードを含む各モード間を切り換えることを特徴とする、請求項１または２の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ切換手段は、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換後のモードに適合する値に切り換えることを特徴とする、請求項１ないし３の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ切換手段は、前記特定のパラメータ値または少なくとも一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値と前記燃焼パラメータ設定手段によって設定された、切換後のモードに適合する値の間の、前記仮補正係数値に応じた値に徐々に変化させ、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後のモードに適合する値に切り換えることを特徴とする、請求項１ないし３の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ切換手段は、前記特定のパラメータ値または少なくと も一つの他のパラメータ値を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された、切換前のモードに適合する値を保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換直前に設定された切換前のモードに適合する値と切換後に設定された切換後のモードに適合する値の間の、前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後、該中間値から前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させて前記切換後のモードに適合する値に到らせることを特徴とする、請求項１ないし３の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記補正係数設定手段は、前記切換手段によりモードが切り換えられた時点から所定期間が経過した後、前記仮補正係数値を前記第１の所定値から前記第２の所定値に変化させることを特徴とする、請求項１ないし６の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記仮補正係数値が前記第１の所定値から前記第２の所定値に変化する所定の期間は、切り換えられるモードに応じた期間に設定されることを特徴とする、請求項１ないし７の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記特定のパラメータ値は燃料噴射量であることを特徴とする、請求項１ないし６の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値に応じ、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かって徐々に切り換えることを特徴とする、請求項９記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記切換手段により前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、該仮補正係数値に応じ、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第２モードに適合する値から切換後に設定された第１副モードに適合する値に向かって徐々に切り換え、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後に設定される第１副モードに適合する値に切り換えることを特徴とする、請求項９記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記切換手段により前記第１副モードから前記第２モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、燃料噴射量を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達する時点までは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値に保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１副モードに適合する値と切換後に設定された第２モードに適合する値の間の前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から前記切換後の第２モードに適合する値に向かって、前記仮補正係数値に応じて徐々に切り換えることを特徴とする、請求項９記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には燃料噴射終了時期が含まれ、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、燃料噴射終了時期を、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換えることを特徴とする、請求項１０ないし１２の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には点火時期が含まれ、前記切換手段により前記第２モードから第１モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、点火時期を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第２モードに適合する値に保持し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換直前に設定された第２モードに適合する値と切換後に設定された第１モードに適合する値の間の 前記仮補正係数値に応じた中間値に切り換え、その後は該中間値から前記切換後の第１モードに適合する値に向かって徐々に切り換えることを特徴とする、請求項１０ないし１２の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記第２モードから前記第１副モードに切り換えられたとき、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後該最大リタード値から前記仮補正係数値に応じて０に向かって徐々に減少させた値に設定される補正リタード量により、前記燃焼パラメータ切換手段により切り換えられた点火時期を補正する点火時期補正手段を備えることを特徴とする、請求項１４記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には点火時期が含まれ、前記切換手段により前記第１モードから第２モードに切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、点火時期を、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達するまでは、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された第１モードに適合する値から切換後に設定された第２モードに適合する値に向かい、前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させ、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で、前記切換後に設定された第２モードに適合する値に切り換えることを特徴とする、請求項１０ないし１２の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記第１副モードから前記第２モードに切り換えられたとき、前記仮補正係数値に応じて０から徐々に増加し、前記仮補正係数値が前記第３の所定値に到達した時点で最大リタード値に設定され、その後０に設定される補正リタード量により、前記燃焼パラメータ切換手段により切り換えられた点火時期を補正する点火時期補正手段を備えることを特徴とする、請求項１６記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記第３の所定値は、前記第２モードによりエンジンを制御したとき、燃焼噴射量の増加に伴って生じる失火に関連して設定された値であることを特徴とする、請求項１１ないし１７の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には前記燃焼室に供給され、燃焼に関わることのできる酸素量に関連した単位吸気行程当たりの有効吸気パラメータ値が含まれ、該有効吸気パラメータ値に基づいて少なくとも燃料噴射量が設定され、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間でモードが切り換えられたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、有効吸気パラメータ値を、前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に向かい、前記仮補正係数値に応じて徐々に変化させることを特徴とする、請求項１０ないし１８の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記燃焼パラメータ設定手段が設定するパラメータ値には吸気系に再循環させる排気ガス量が含まれ、前記切換手段により前記第１モードと第２モード間のモード切換がおこなわれたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点で前記燃焼パラメータ設定手段によって切換直前に設定された切換前のモードに適合する値から切換後に設定された切換後のモードに適合する値に切り換えることを特徴とする、請求項１０ないし１９の何れかに記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記切換手段により前記第１副モードから第２モードへのモード切換がおこなわれたとき、前記燃焼パラメータ切換手段は、排気ガス量を、モード切換時点から所定期間の経過後に前記切換後のモードに適合する値に切り換えることを特徴とする、請求項２０記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記運転状態検出手段は、エンジンの加速状態を検出する加速状態検出手段を有し、該加速状態検出手段によってエンジンの加速状態が検出されたとき、前記切換手段は前記第１モードに強制的に切り換えることを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記加速状態検出手段によってエンジンの加速状態の終了が検出された とき、前記切換手段は、前記運転状態検出手段の検出結果に応じたモードに切り換えることを特徴とする、請求項２２記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記加速状態検出手段は、吸気通路途中に配設され、運転者の人為的操作によって開閉されるスロットル弁の弁開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とを備え、該スロットル弁開度検出手段が検出したスロットル弁開度の変化度合が所定値を超えたとき、または、前記エンジン回転数検出手段が検出したエンジン回転数の変化度合が所定値を超えるたときエンジンが加速状態にあると判定することを特徴とする、請求項２２記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記切換手段により前記第１モードに切り換えられたとき、エンジンを略理論空燃比状態で制御することを特徴とする、請求項２２記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
- 前記前記第１モードによる燃料噴射は、主として吸入行程で行われることを特徴とする、請求項２５記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
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