JP3902588B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、成層燃焼モードと均一燃焼モードとに燃焼モードを切り換えて運転するとともに、算出された要求燃料量に応じて燃料噴射量を制御する筒内噴射式の内燃機関の制御装置に関する。

従来、この種の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置では、車両に搭載された内燃機関の燃焼モードが成層燃焼モードから均一燃焼モードに切り換えられたときに、複数の気筒のうちの一部の気筒については、成層燃焼が引き続き行われる。この場合、この一部の気筒の燃料噴射量は、前回の燃料噴射量と、内燃機関の回転数に基づいて設定されたトルク補正量の今回値と前回値との比と、基本燃料噴射量の今回値と前回値との比とを互いに乗算した値に設定される。より具体的には、トルク補正量は、内燃機関の回転数の前回値と今回値との間の増減に応じて一定量、増減した値として設定される。また、基本燃料噴射量は、その前回値と、吸入空気量と内燃機関の回転数に基づいて算出された今回の燃料噴射量とを加重平均した値に設定される。以上のように燃料噴射量を算出することにより、内燃機関の回転数や吸入空気量の変化状態を反映させながら、燃料噴射量を制御するとともに、制御装置の演算負荷を軽減するようにしている。

しかし、上述した従来の制御装置には、次のような問題がある。すなわち、上述した燃料噴射量の算出手法では、燃焼モードの切換時、燃料噴射量は、前回の燃料噴射量をベースとして、これにトルク補正量の前回値と今回値との比と、基本燃料噴射量の前回値と今回値との比を乗算した値に設定される。このトルク補正量は、内燃機関の回転数の増減に応じて、一定量、増減される値に過ぎないので、その前回値と今回値との比は、内燃機関の回転数の変化に基づく内燃機関のトルクの変化を正しく反映しない。また、基本燃料噴射量は、その前回値と、吸入空気量と内燃機関の回転数に応じて設定される基本燃料噴射量の今回値とを加重平均した、すなわち、なまされた値であるので、その前回値と今回値との比もまた、吸入空気量および内燃機関の回転数に基づくトルクの変化を正しく反映しない。したがって、これらのパラメータに基づいて算出された燃料噴射量によって得られる内燃機関の出力トルクが、要求トルクと必ずしも一致せず、その結果、ドライバビリティが低下してしまう。

また、筒内噴射式の内燃機関の制御装置として、アイドル運転時にエンジン回転数が目標回転数になるように要求トルクをフィードバック制御するものも知られており、そのような制御装置と上述した従来の制御装置を組み合わせて用いた場合には、次のような問題がある。すなわち、要求トルクによるアイドル回転数のフィードバック制御中に、燃焼モードが切り換えられたときには、従来の制御装置により、トルクの変化に応じて燃料噴射量が決定される。そして、決定された燃料噴射量の変化に伴ってエンジン回転数が変化すると、それを補償するように、要求トルクがフィードバック制御によって決定され、それに伴って燃料噴射量が変動する結果、エンジン回転数が大きく変動するおそれがあり、やはりドライバビリティが低下してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、燃焼モードの切換時に、内燃機関の出力トルクを要求トルクに良好に一致させることができるとともに、アイドル回転数のフィードバック制御中に燃焼モードが切り換えられたときの回転変動を防止でき、それにより、ドライバビリティを向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

特開平１１−５０８９５号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、混合気を成層燃焼させる成層燃焼モードと均一燃焼させる均一燃焼モードとに燃焼モードを切り換えて運転するとともに、要求燃料量（実施形態における（以下、本項において同じ）要求燃料噴射量ＴＣＹＬ）に応じて燃料噴射量を制御する筒内噴射式の内燃機関３の制御装置１であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２２、エアフローセンサ２４、吸気管内絶対圧センサ２６、アクセル開度センサ３０、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ７，図４のステップ２０，２１，図６のステップ３３，図４のステップ２５）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関３の要求トルクＰＭＣＭＤを算出する要求トルク算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１５）と、燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求燃料量（切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩ）を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３０）と、内燃機関３の燃焼効率（燃焼効率パラメータＫＴＣＬＬＤ）を推定する燃焼効率推定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ７０、図８）と、燃焼モードが切り換えられたときに、記憶された要求燃料量、切換中に算出された要求トルク、および切換中に推定された燃焼効率に応じて、要求燃料量として切換時要求燃料量（第１リミット値ＴＣＹＬＤＳ、第２リミット値ＴＣＹＬＤＬ、第３リミット値ＴＣＹＬＳＤ、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤ）を算出する切換時要求燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４１，４６，４９，５２、図６のステップ４２，４７，５０，５３、図４のステップ２５）と、内燃機関３の回転数ＮＥを検出する回転数検出手段（クランク角センサ２２、ＥＣＵ２）と、内燃機関３のアイドル運転時に、回転数ＮＥが目標回転数ＮＯＢＪになるように目標トルクＰＭＥＩＤＬＥをフィードバック制御により設定する目標トルク設定手段（ＥＣＵ２、図９のステップ８７，８８）と、内燃機関３のアイドル運転時に、燃焼モードが切り換えられ、切換時要求燃料量が算出されているときに、目標トルク設定手段による目標トルクＰＭＥＩＤＬＥのフィードバック制御を禁止するフィードバック制御禁止手段（ＥＣＵ２、図１０のステップ９４、図１１のステップ９１）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、要求燃料量算出手段により、各燃焼モードにおける要求燃料量が内燃機関の運転状態に応じて算出され、算出された要求燃料量に応じて、燃料噴射量が制御される。また、燃焼モードが切り換えられたときには、切換時要求燃料量算出手段により、要求燃料量として切換時要求燃料量が算出される。これは次の理由による。すなわち、一般に、成層燃焼モードでは、吸入空気量が非常に大きく、極めてリーンな空燃比で燃焼が行われる一方、均一燃焼モードでは、成層燃焼モードよりも吸入空気量が小さく、よりリッチな空燃比で燃焼が行われる。また、燃焼モードが切り換えられたときには、吸入空気量が、即座には変化せず、応答遅れを伴うことで、切換後の燃焼モードに適した値に収束するのに時間がかかる。そのような状況で、燃焼モードの切換時に、吸入空気量などの運転状態に応じて要求燃料量を算出すると、要求燃料量が急激に変動し、内燃機関の出力トルクが要求トルクに一致しにくくなるので、そのような事態を回避すべく、要求燃料量を制限するためである。

また、本発明によれば、要求トルク算出手段により、内燃機関の要求トルクが内燃機関の運転状態に応じて算出されるとともに、燃焼効率推定手段により、内燃機関の燃焼効率が推定される。そして、上記の切換時要求燃料量は、燃焼モードの切換の直前に算出された要求燃料量、切換中に算出された要求トルク、および切換中に推定された燃焼効率に応じて算出される。

このように、燃焼モードの切換直前における要求燃料量をベースとして切換時要求燃料量を算出するので、この切換前後においてトルクの急激な段差を生じることなく、燃焼モードの移行を滑らかに行うことができる。また、燃焼モードの切換中に算出された要求トルクに応じて、切換時要求燃料量を算出するので、燃焼モードの切換直前からその時点までの実際の要求トルクの変化分を良好に反映させながら、切換時要求燃料量を適切に設定することができる。さらに、成層燃焼モードと均一燃焼モードでは燃焼効率が互いに異なるため、切換時には燃焼効率が変化するのに対し、上述した構成によれば、切換中の燃焼効率に応じて切換時要求燃料量を算出するので、これをそのときの実際の燃焼効率に応じて適切に設定できる。以上により、燃焼モードの切換時において、内燃機関の出力トルクを要求トルクに良好に一致させることができ、それにより、ドライバビリティを向上させることができる。

また、本発明によれば、内燃機関のアイドル運転時に、回転数が目標回転数になるように目標トルクがフィードバック制御により設定されるとともに、アイドル運転時、燃焼モードが切り換えられ、切換時要求燃料量が算出されているときには、目標トルクのフィードバック制御が禁止される。このように、アイドル運転時、燃焼モードの切換に伴って、切換時要求燃料量による要求燃料量の制限が実行されているときに、目標トルクのフィードバック制御によるアイドル回転数制御を禁止するので、アイドル回転数制御による燃料噴射量の変動を回避でき、それにより、エンジン回転数の変動を抑制することができ、したがって、ドライバビリティを向上させることができる。

本発明の一実施形態による制御装置を、内燃機関ととともに概略的に示す図である。 燃料噴射制御処理のメインルーチンを示すフローチャートである。 要求トルクＰＭＣＭＤの算出処理を示すフローチャートである。 図２の要求燃料噴射量ＴＣＹＬの算出処理を示すフローチャートである。 図４の暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴの算出処理を示すフローチャートである。 図５の処理の残りの部分を示すフローチャートである。 図５の第４リミット値ＴＣＹＬＬＤの算出処理を示すフローチャートである。 図７の処理で用いられるＫＴＣＬＬＤテーブルの一例を示す図である。 アイドル運転時の目標トルクＰＭＥＩＤＬＥの算出処理を示すフローチャートである。 図９のフィードバック補正項ＰＭＦＢの算出処理を示すフローチャートである。 図１０の処理の残りの部分を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置について説明する。図１に示すように、制御装置１はＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という）３の燃料噴射制御処理などを行う。

エンジン３は、例えば車両（図示せず）に搭載された４気筒（１つのみ図示）タイプのガソリンエンジンである。各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されており、ピストン３ａの上面の中央部には、凹部３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、燃焼室３ｃに臨むように燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４、点火プラグ５、吸気弁８および排気弁９が取り付けられている。すなわち、このエンジン３は、燃料を燃焼室３ｃ内に直接、噴射する筒内噴射式のものである。

インジェクタ４は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ４ｂを介して高圧ポンプ４ａに接続されている。燃料は、燃料タンク（図示せず）から高圧ポンプ４ａで高圧に昇圧された後、レギュレータ（図示せず）で調圧された状態で、インジェクタ４に供給されるとともに、インジェクタ４を介して、ピストン３ａの凹部３ｄ側に向かって噴射される。これにより、燃料は、凹部３ｄを含むピストン３ａの上面に衝突して燃料噴流を形成する。特に、後述する成層燃焼のときには、インジェクタ４が噴射した燃料の大部分が凹部３ｄに衝突することによって、燃料噴流が形成される。

また、燃料パイプ４ｂのインジェクタ４付近には、燃料圧センサ２０が取り付けられている。この燃料圧センサ２０は、インジェクタ４から噴射される燃料の燃料圧ＰＦを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、ＥＣＵ２には、燃料温センサ２１から、燃料の温度（以下「燃料温」という）ＴＦを表す検出信号が出力される。また、インジェクタ４は、後述するように、ＥＣＵ２からの駆動信号により、その開弁時間である燃料噴射時間および燃料噴射時期（開弁タイミングおよび閉弁タイミング）が制御される。なお、このインジェクタ４の燃料噴射時間は、気筒内に噴射される燃料量すなわち燃料噴射量に相当するので、以下、「燃料噴射量」という。

また、点火プラグ５は、ＥＣＵ２から点火時期に応じたタイミングで高電圧が加えられることによって放電し、それにより、燃焼室３ｃ内の混合気が燃焼される。

また、エンジン３は、ＤＯＨＣ型のものであり、吸気弁８および排気弁９をそれぞれ開閉駆動する吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７を備えている。これらのカムシャフト６，７はそれぞれ、タイミングベルト（図示せず）を介してクランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅの回転に従って、その２回転ごとに１回転する。

このクランクシャフト３ｅには、マグネットロータ２２ａが取り付けられている。このマグネットロータ２２ａとＭＲＥピックアップ２２ｂによって、クランク角センサ２２（運転状態検出手段）が構成されている。クランク角センサ２２は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに１パルスされる。

また、エンジン３の本体には、水温センサ２３が取り付けられている。水温センサ２３は、サーミスタなどで構成されており、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、エンジン３の吸気管１２には、上流側から順に、エアフローセンサ２４（運転状態検出手段）、スロットル弁機構１３、スロットル弁開度センサ２５および吸気管内絶対圧センサ２６（運転状態検出手段）などが設けられている。エアフローセンサ２４は、熱線式エアフローメータなどで構成されており、スロットル弁機構１３のスロットル弁１３ａを通過する吸入空気量ＧＴＨを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

スロットル弁機構１３は、スロットル弁１３ａおよびこれを開閉駆動するアクチュエータ１３ｂなどで構成されている。スロットル弁１３ａは、吸気管１２の途中に回動自在に設けられており、その開度に応じて吸入空気量ＧＴＨが変化する。アクチュエータ１３ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの駆動信号によって駆動されることにより、スロットル弁１３ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨが変化する。

スロットル弁開度センサ２５は、ポテンショメータなどで構成され、スロットル弁開度ＴＨを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。吸気管内絶対圧センサ２６は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気管１２内の絶対圧である吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、吸気管１２には、吸気温センサ２７が設けられている。吸気温センサ２７は、サーミスタなどで構成されており、吸気温ＴＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３の排気管１４には、触媒装置１７が設けられている。この触媒装置１７は、ＮＯｘ触媒と三元触媒を組み合わせたものであり、このＮＯｘ触媒は、図示しないが、イリジウム触媒（イリジウムを担持した炭化ケイ素ウイスカ粉末とシリカの焼成体）をハニカム構造の基材の表面に被覆し、その上にペロブスカイト型複酸化物（ＬａＣｏＯ３粉末とシリカの焼成体）をさらに被覆したものである。触媒装置１７は、ＮＯｘ触媒の還元作用により、後述する成層燃焼モードでの運転時およびリーンバーン運転時に、排気ガス中のＮＯｘを浄化するとともに、三元触媒の酸化還元作用により、リーンバーン運転以外の運転時に、排気ガス中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを浄化する。

さらに、吸気管１２のスロットル弁機構１３よりも下流側と、排気管１４の触媒装置１７よりも上流側との間には、ＥＧＲ管１５が接続されている。このＥＧＲ管１５を介して、エンジン３の排気ガスが吸気側に再循環することによって、前記燃焼室３ｃ内の燃焼温度を下げることにより排気ガス中のＮＯｘを低減させるＥＧＲ動作が行われる。また、ＥＧＲ管１５には、ＥＧＲ制御弁１６が設けられている。ＥＧＲ制御弁１６は、リニア電磁弁であり、そのバルブリフト量がリＥＣＵ２からの駆動信号に応じてリニアに変化することによって、ＥＧＲ管１５が開閉される。ＥＧＲ制御弁１６のバルブリフト量は、バルブリフト量センサ（図示せず）によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁１６の目標バルブリフト量を算出するとともに、実際のバルブリフト量が目標バルブリフト量になるように、ＥＧＲ制御弁１６を制御することによって、ＥＧＲ量を制御する。

さらに、排気管１４の触媒装置１７よりも上流側および下流側にはそれぞれ、ＬＡＦセンサ２８およびＯ２センサ（図示せず）が設けられている。ＬＡＦセンサ２８は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２８の検出信号に基づき、排気ガス中の空燃比を表す検出空燃比ＫＡＣＴを算出する。なお、この検出空燃比ＫＡＣＴは、具体的には当量比として算出される。また、Ｏ２センサは、排気ガス中の酸素濃度を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、ＥＣＵ２には、大気圧センサ２９、アクセル開度センサ３０（運転状態検出手段）およびシフト位置センサ３１が接続されている。この大気圧センサ２９は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧ＰＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。アクセル開度センサ３０は、アクセルペダル（図示せず）の操作量であるアクセル開度ＡＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、シフト位置センサ３１は、自動変速機（図示せず）のシフト位置ＰＯＳＩを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、ＥＣＵ２には、エアコンスイッチ３３およびパワステスイッチ３４から、エアコンディショナ（以下「エアコン」という）３５およびパワーステアリング（以下「パワステ」という）３６の各作動・停止状態を表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、本実施形態において、運転状態検出手段、要求燃料量算出手段、要求トルク算出手段、記憶手段、燃焼効率推定手段、切換時要求燃料量算出手段、目標トルク設定手段およびフィードバック制御禁止手段を構成するものである。ＥＣＵ２は、ＣＰＵ２ａ、ＲＡＭ２ｂおよびＲＯＭ２ｃなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜３２の検出信号などに応じ、ＲＯＭ２ｃに記憶された制御プログラムなどに基づいて、各種の演算処理を実行する。具体的には、上記各種の検出信号からエンジン３の運転状態を判別し、その判別結果に基づいて、エンジン３の燃焼モードを決定するとともに、決定した燃焼モードに従って、インジェクタ４の燃料噴射量ＴＯＵＴおよび点火プラグ５の点火時期などを制御する。また、エンジン３のアイドル運転時には、エンジン回転数ＮＥを目標回転数にフィードバック制御するアイドル回転数制御を実行する。

上記の燃焼モードは、エンジン回転数ＮＥと、後述するようにして算出される要求トルクＰＭＣＭＤに応じて決定される。燃焼モードは、原則として、アイドル運転時などの極低負荷運転時には成層燃焼モードに決定され、それに応じて、成層燃焼許可フラグＦ＿ＤＩＳＣＯＫが「１」にセットされる。また、極低負荷運転時以外の運転時には均一燃焼モードに決定され、それに応じて、成層燃焼許可フラグＦ＿ＤＩＳＣＯＫが「０」にセットされる。また、両燃焼モード間の切換時には、燃焼モードが２回噴射燃焼モードに決定される。

上記の成層燃焼モードでは、燃料をインジェクタ４から圧縮行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、噴射燃料の大部分を凹部３ｄに衝突させることによって、燃料噴流が形成される。この燃料噴流と、吸気管１２から流入する空気の流動によって、混合気が生成されるとともに、ピストン３ａが圧縮行程の上死点に近い位置にあることで、混合気を点火プラグ５の付近に偏在させながら、成層燃焼が行われる。また、成層燃焼モードでの混合気の空燃比は、スロットル弁１３ａをほぼ全開状態に制御することにより、理論空燃比よりも極めてリーンな空燃比（例えば２７〜６０）に制御される。

均一燃焼モードでは、燃料を吸気行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、燃料噴流と空気の流動によって生成した混合気を燃焼室３ｃ内に均一に分散させながら、均一燃焼が行われる。また、均一燃焼モードでの空燃比は、成層燃焼モードのときよりも、スロットル弁１３ａを小さな開度に制御し、吸入空気量を小さくすることによって、成層燃焼モードよりもリッチな空燃比（例えば１２〜２２）に制御される。さらに、均一燃焼モードでのＥＧＲ制御弁１６の目標バルブリフト量は、成層燃焼モードのときよりも小さな値に設定される。

さらに、２回噴射燃焼モードでは、１燃焼サイクル中の吸気行程および圧縮行程に燃料をそれぞれ噴射し、成層燃焼モードよりもリッチな空燃比（例えば１４．７〜２７）で燃焼が行われる。

なお、均一燃焼モードは、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードに区分される。ストイキ燃焼モードでは、空燃比が理論空燃比またはこれよりもリッチ側に制御され、リーン燃焼モードでは、空燃比がストイキ燃焼モードの場合よりもリーン側に制御される。

次に、ＥＣＵ２で実行される燃料噴射制御処理について、図２〜図８を参照しながら説明する。図２は、この燃料噴射制御処理のメインルーチンを示しており、本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。そのステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、各種の補正係数を算出する。これらの補正係数はそれぞれ、各種のパラメータ、例えば吸気温ＴＡ、大気圧ＰＡやエンジン水温ＴＷなどに応じて、テーブルやマップ（いずれも図示せず）を検索することによって算出される。

次いで、ステップ２および３において、吸気行程噴射用の目標空燃比ＫＣＭＤ１ＳＴおよび圧縮行程噴射用の目標空燃比ＫＣＭＤ２ＮＤをそれぞれ算出する。これらの吸気・圧縮行程噴射用の目標空燃比ＫＣＭＤ１ＳＴ，ＫＣＭＤ２ＮＤは、エンジン回転数ＮＥや要求トルクＰＭＣＭＤなどに応じて算出される。この要求トルクＰＭＣＭＤは、図３に示す算出処理によって算出され、具体的には、そのステップ１５において、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、混合気の燃焼時の図示平均有効圧力である。

次に、Ｆ／Ｂ補正係数ＫＡＦを算出する（ステップ４）。このＦ／Ｂ補正係数ＫＡＦは、燃焼モードに応じて算出される。具体的には、検出空燃比ＫＡＣＴや前記ステップ２および３で求めた吸気または圧縮行程噴射用の目標空燃比ＫＣＭＤ１ＳＴ，ＫＣＭＤ２ＮＤなどに応じ、フィードバック制御アルゴリズムによって算出される。

次いで、吸気行程噴射用の基本燃料噴射量ＴＩＭ１ＳＴを算出する（ステップ５）。この基本燃料噴射量ＴＩＭ１ＳＴは、次のようにして算出される。すなわち、吸入空気量ＧＴＨおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡなどに基づいて、気筒内に実際に吸入されたと推定される実吸入空気量を算出する。そして、算出した実吸入空気量に応じ、テーブル（図示せず）を検索することなどによって、吸気行程噴射用の基本燃料噴射量ＴＩＭ１ＳＴを算出する。

次に、圧縮行程噴射用の基本燃料噴射量ＴＩＭ２ＮＤを算出する（ステップ６）。この基本燃料噴射量ＴＩＭ２ＮＤは、上記の吸気行程噴射用の基本燃料噴射量ＴＩＭ１ＳＴとほぼ同様にして算出される。その算出方法の説明については省略する。

次いで、要求燃料噴射量ＴＣＹＬ（要求燃料量）を算出する（ステップ７）。この算出処理については後述する。次に、算出した要求燃料噴射量ＴＣＹＬを、燃料圧ＰＦおよび燃料温ＴＦに応じたそれぞれの補正係数で補正することによって、最終的な燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する（ステップ８）。次いで、算出した燃料噴射量ＴＯＵＴに基づく駆動信号をインジェクタ４に出力することによって、燃料噴射を実行し（ステップ９）、本処理を終了する。なお、２回噴射燃焼モードでは、燃料噴射量ＴＯＵＴを分割することによって、吸気行程中および圧縮行程中に噴射する燃料噴射量が求められ、求めた燃料噴射量に基づく駆動信号がインジェクタ４に出力される。

次に、図２の前記ステップ７で実行される要求燃料噴射量ＴＣＹＬの算出処理について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。まず、ステップ２０において、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴを算出する。この要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴは、均一燃焼モードにおいて、要求燃料噴射量ＴＣＹＬとして用いられるものである。要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴは、前述した図２の処理で求めた各種の補正係数、吸気行程噴射用の目標空燃比ＫＣＭＤ１ＳＴ、Ｆ／Ｂ補正係数ＫＡＦ、および吸気行程噴射用の基本燃料噴射量ＴＩＭ１ＳＴを互いに乗算することによって算出される。

次いで、圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ２ＮＤＴを算出する（ステップ２１）。この要求燃料噴射量ＴＣＹＬ２ＮＤＴは、成層燃焼モードにおいて、要求燃料噴射量ＴＣＹＬとして用いられるものである。要求燃料噴射量ＴＣＹＬ２ＮＤＴは、各種の補正係数、圧縮行程噴射用の目標空燃比ＫＣＭＤ２ＮＤ、Ｆ／Ｂ補正係数ＫＡＦ、および圧縮行程噴射用の基本燃料噴射量ＴＩＭ２ＮＤを互いに乗算することによって算出される。

次に、暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴを算出する（ステップ２２）。この算出処理については後述する。次いで、膨張行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ３ＲＤを算出する（ステップ２３）。この膨張行程噴射は、触媒装置１７に吸着したＮＯｘおよび硫黄をそれぞれ還元および脱離させることにより、触媒装置１７の吸着能力を回復させるために、膨張行程中に気筒内に燃料を噴射するものである。なお、この要求燃料噴射量ＴＣＹＬ３ＲＤの算出方法の説明については省略する。

次に、成層燃焼許可フラグＦ＿ＤＩＳＣＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ２４）。このステップ２４の答がＹＥＳで、成層燃焼の実行条件が成立しているときには、上記ステップ２２で算出した暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴを要求燃料噴射量ＴＣＹＬとして設定し（ステップ２５）、本処理を終了する。

一方、ステップ２４の答がＮＯで、成層燃焼の実行条件が成立していないときには、膨張行程噴射フラグＦ＿ＤＩＢＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ２６）。この膨張行程噴射フラグＦ＿ＤＩＢＣは、前述した膨張行程噴射の実行条件が成立しているときに「１」にセットされるものである。

このステップ２６の答がＹＥＳで、膨張行程噴射の実行条件が成立しているときには、暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴと膨張行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ３ＲＤとの和を、要求燃料噴射量ＴＣＹＬとして設定し（ステップ２７）、本処理を終了する。一方、ステップ２６の答がＮＯのときには、前記ステップ２５を実行し、本処理を終了する。

次に、前記ステップ２２で実行される暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴの算出処理について、図５および図６のフローチャートを参照しながら説明する。本処理では、暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴは、均一燃焼モード中には吸気行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴに設定され、成層燃焼モード中には圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ２ＮＤＴに設定されるのに対し、両燃焼モード間の切換時には、その切換パターンに応じて、後述する第１〜第４のリミット値ＴＣＹＬＤＳ，ＴＣＹＬＤＬ，ＴＣＹＬＳＤ，ＴＣＹＬＬＤ（切換時要求燃料量）のいずれかに設定される。

このように燃焼モードの切換時に通常時とは異なる切換時要求燃料量を用いるのは、次の理由による。すなわち、前述したように、成層燃焼モードと均一燃焼モードでは、設定される吸入空気量が大きく異なり、成層燃焼モードの方が大きいとともに、燃焼モードの切換時、吸入空気量は、スロットル弁の動作に対して応答遅れを伴って変化する。一方、吸気・圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴ，ＴＣＹＬ２ＮＤＴは、気筒内に実際に吸入される実吸入空気量に応じて設定される。このため、均一燃焼モードへの切換時に、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴは、応答遅れを伴って減少する吸気空気量に応じて設定される結果、過大になりやすい。同じ理由から、成層燃焼モードへの切換時には、圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ２ＮＤＴが過小になりやすい。

上記の切換時要求燃料量は、燃焼モードの切換時に吸入空気量が安定するまでの間、このような要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴ／２ＮＤＴの過大化・過小化を防止すべく、これらを制限するために用いられる。このため、均一燃焼モードへの切換時に適用される第１リミット値ＴＣＹＬＤＳなどは、吸気行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴを上限側で制限するように設定される一方、成層燃焼モードへの切換時に適用される第３リミット値ＴＣＹＬＳＤなどは、圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ２ＮＤＴを下限側で制限するように設定される。以下、このような燃焼モードの切換時における第１リミット値ＴＣＹＬＤＳなどによる要求燃料噴射量の制限を、「リミット処理」という。

まず、図５のステップ３０では、暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴの算出に必要な各種のパラメータを算出する。図示しないが、この算出処理では、まず、成層燃焼許可フラグＦ＿ＤＩＳＣＯＫに応じ、均一燃焼モードのときには吸気行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴを、成層燃焼モードのときには圧縮行程噴射用の要求燃料噴射量ＴＣＹＬ２ＮＤＴを、それぞれ通常時要求燃料噴射量ＴＣＹＬＴとして設定する。

また、燃焼モードの切換の有無および切換パターンを判別し、その判別結果に応じて、切換ステータスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを次のように設定する。
（ａ）成層燃焼モード→ストイキ燃焼モードの切換時：「１」
（ｂ）成層燃焼モード→リーン燃焼モードの切換時 ：「２」
（ｃ）ストイキ燃焼モード→成層燃焼モードの切換時：「３」
（ｄ）リーン燃焼モード→成層燃焼モードの切換時 ：「４」
（ｅ）（ａ）〜（ｄ）以外のとき ：「０」

また、この処理では、燃焼モードが切り換えられたときに、その直前に得られた暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴを切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩとして設定する。さらに、燃焼モードの切換中、燃焼モードの切換直前からの要求トルクＰＭＣＭＤの変化量を求めるとともに、求めた変化量を燃料量に換算することによって、トルク変化量補正項ＴＣＹＬＤＰＭを算出する。

前記ステップ３０に続くステップ３１では、要求トルクＰＭＣＭＤが値０よりも大きいか否かを判別する。この答がＮＯで、エンジン３にトルクが要求されていないときには、アップカウント式の切換後経過時間タイマのタイマ値ＴＴＣＹＬＭＣを所定時間ＴＴＣＹＬＲＥＦ（例えば６．０ｓｅｃ）にセットし（ステップ３２）、暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴを通常時要求燃料噴射量ＴＣＹＬＴに設定する（ステップ３３）とともに、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴを「０」にセットし（ステップ３４）、リミット処理を禁止する。

一方、ステップ３１の答がＹＥＳで、ＰＭＣＭＤ＞０のときには、切換ステータスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが「０」であるか否かを判別する（ステップ３５）。この答がＹＥＳで、燃焼モードの切換中でないときには、前記ステップ３２〜３４を実行する。

一方、ステップ３５の答がＮＯで、ＥＭＯＤ＿ＳＴＳ≠０のときには、切換ステータスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが、その前回値ＥＭＯＤ＿ＳＴＳＺと等しいか否かを判別する（ステップ３６）。この答がＹＥＳで、切換ステータスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが変化しておらず、今回のループが燃焼モードの切換直後でないときには、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ３７）。この答がＮＯで、リミット処理を実行していないときには、前記ステップ３２〜３４を実行する。一方、ステップ３７の答がＹＥＳで、リミット処理を実行しているときには、ステップ３９に進む。

一方、上記ステップ３６の答がＮＯで、ＥＭＯＤ＿ＳＴＳ≠ＥＭＯＤ＿ＳＴＳＺのとき、すなわち、今回のループが燃焼モードの切換直後であるときには、前記ステップ３２でセットした切換後経過時間タイマのタイマ値ＴＴＣＹＬＭＣを値０にリセットし（ステップ３８）、ステップ３９に進む。

このステップ３９では、切換後経過時間タイマのタイマ値ＴＴＣＹＬＭＣが、リミット時間ＴＭＴＣＹＬＭＴよりも小さいか否かを判別する。この答がＹＥＳのとき、すなわち、燃焼モードの切換後、リミット時間ＴＭＴＣＹＬＭＴが経過していないときには、切換ステータスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが「１」であるか否かを判別する（ステップ４０）。この答がＹＥＳで、切換パターンが成層燃焼モード→ストイキ燃焼モードのときには、この切換パターン用の第１リミット値ＴＣＹＬＤＳを算出する（ステップ４１）。次いで、算出した第１リミット値ＴＣＹＬＤＳを暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ４２）、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴを第１リミット値算出フラグＦ＿ＴＣＹＬＤＳの値にセットする（ステップ４３）。

一方、ステップ４０の答がＮＯのときには、上記ステップ４０〜４３と同様に、ステップ４４〜５４を実行する。まず、ステップ４４および４５では、切換ステータスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが「２」および「３」であるか否かをそれぞれ判別する。そして、ステップ４４の答がＹＥＳ（ＥＭＯＤ＿ＳＴＳ＝２）で、切換パターンが成層燃焼モード→リーン燃焼モードのときには、この切換パターン用の第２リミット値ＴＣＹＬＤＬを算出し（ステップ４６）、この第２リミット値ＴＣＹＬＤＬを暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴとして設定する（ステップ４７）とともに、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴを第２リミット値算出フラグＦ＿ＴＣＹＬＤＬの値にセットする（ステップ４８）。

また、上記ステップ４５の答がＹＥＳ（ＥＭＯＤ＿ＳＴＳ＝３）で、切換パターンがストイキ燃焼モード→成層燃焼モードのときには、この切換パターン用の第３リミット値ＴＣＹＬＳＤを算出し（ステップ４９）、この第３リミット値ＴＣＹＬＳＤを暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴとして設定する（ステップ５０）とともに、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴを第３リミット値算出フラグＦ＿ＴＣＹＬＳＤの値にセットする（ステップ５１）。さらに、上記ステップ４５の答がＮＯ（ＥＭＯＤ＿ＳＴＳ＝４）で、切換パターンがリーン燃焼モード→成層燃焼モードのときには、この切換パターン用の第４リミット値ＴＣＹＬＬＤを算出し（ステップ５２）、この第４リミット値ＴＣＹＬＬＤを暫定要求燃料噴射量ＴＣＹＬＬＭＴとして設定する（ステップ５３）とともに、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴを第４リミット値算出フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＤの値にセットする（ステップ５４）。

一方、前記ステップ３９の答がＮＯで、ＴＴＣＹＬＭＣ≧ＴＭＴＣＹＬＭＴのとき、すなわち、燃焼モードの切換後、リミット時間ＴＭＴＣＹＬＭＴが経過したときには、リミット処理の実行期間が終了したとして、前記ステップ３３および３４を実行し、リミット処理を終了する。

前記ステップ３４、４３、４８、５１または５４に続くステップ５５では、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、リミット処理を実行しているときには、成層燃焼許可フラグＦ＿ＤＩＳＣＯＫが「０」であるか否かを判別する（ステップ５６）。この答がＹＥＳで、成層燃焼の実行条件が成立していないときには、ダウンカウント式のディレイタイマのタイマ値ＴＡＦＤＴＯＳを所定の待機時間ＴＭＡＦＤＴＯＳ（例えば３．０ｓｅｃ）にセットし（ステップ５７）、ステップ５８に進む。一方、ステップ５５の答がＮＯで、Ｆ＿ＴＣＹＬＬＭＴ＝０のとき、またはステップ５６の答がＮＯで、Ｆ＿ＤＩＳＣＯＫ＝１のときには、ステップ５７をスキップし、ステップ５８に進む。

このステップ５８では、上記ステップ５７でセットしたディレイタイマのタイマ値ＴＡＦＤＴＯＳが値０であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、成層燃焼モードを禁止するために、成層燃焼実行フラグＦ＿ＴＡＦＤＴＯＳ０を「０」にセットし（ステップ５９）、本処理を終了する。一方、この答がＹＥＳで、ＴＡＦＤＴＯＳ＝０のときには、成層燃焼実行フラグＦ＿ＴＡＦＤＴＯＳ０を「１」にセットし（ステップ６０）、本処理を終了する。

上記ステップ５５〜５９から明らかなように、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換時にリミット処理が実行されている状態から、リミット処理が終了した後、または成層燃焼の実行条件が成立した後、待機時間ＴＭＡＦＤＴＯＳが経過するまでは、成層燃焼モードが禁止される。これにより、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換時に、成層燃焼の実行条件の成立あるいはリミット処理の終了に応じて、成層燃焼がすぐに実行されるのを防止することができる。

また、燃焼モードの切換時（前記ステップ３５：ＮＯ）には、前記ステップ４０〜５４により、そのときの切換パターンに応じて、第１〜第４のリミット値ＴＣＹＬＤＳ，ＴＣＹＬＤＬ，ＴＣＹＬＳＤ，ＴＣＹＬＬＤのいずれかが算出され、算出されたリミット値によるリミット処理が実行される。そして、燃焼モードの切換後、リミット時間ＴＭＴＣＹＬＭＴが経過すると（前記ステップ３９：ＮＯ）、前記ステップ３３および３４により、リミット処理が終了される。

次に、上記の第１〜第４のリミット値の算出処理（ステップ４１，４６，４９，５２）を代表して、ステップ５２で実行される、リーン燃焼モードから成層燃焼モードへの切換時用の第４リミット値ＴＣＹＬＬＤの算出処理を、図７を参照しながら説明する。

まず、ステップ７０では、切換後経過時間タイマのタイマ値ＴＴＣＹＬＭＣに応じて、図８に示すＫＴＣＬＬＤテーブルを検索することにより、燃焼効率パラメータＫＴＣＬＬＤ（燃焼効率）を求める。このテーブルでは、燃焼効率パラメータＫＴＣＬＬＤは、タイマ値ＴＴＣＹＬＭＣが大きいほど、徐々に大きくなるように設定されている。

次いで、ステップ７１において、燃焼効率パラメータＫＴＣＬＬＤ、図５のステップ３０で算出した切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩおよびトルク変化量補正項ＴＣＹＬＤＰＭを用い、次式（１）によって、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤを算出する。
ＴＣＹＬＬＤ
＝（ＴＣＹＬＭＩＮＩ＋ＴＣＹＬＤＰＭ）×（１−ＫＴＣＬＬＤ）…（１）

この式（１）の第２項（１−ＫＴＣＬＬＤ）は、切換直前を基準とした燃焼効率の上昇度合を表す。すなわち、燃焼効率は、燃焼モードの切換が行われるような低負荷運転状態では、成層燃焼モードよりも均一燃焼モードの方が低い。このため、均一燃焼モードから成層燃焼モードへの切換時には、燃焼効率が次第に上昇し、それに伴い、同一のトルクを出力するための要求燃料噴射量ＴＣＹＬが減少する傾向にある。燃焼効率パラメータＫＴＣＬＬＤは、この燃焼効率の上昇度合を表すものであり、このため、前述した図８のテーブルにより、切換後の経過時間ＴＴＣＹＬＭＣが大きいほど、徐々に大きくなるように設定される。したがって、この第２項（１−ＫＴＣＬＬＤ）を乗算することによって、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤを、燃焼モードの切換後における燃焼効率の実際の推移に応じて、適切に設定することができる。

次いで、算出した第４リミット値ＴＣＹＬＬＤが、切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩよりも大きいか否かを判別する（ステップ７２）。この答がＹＥＳで、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤが切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩを上回ったときには、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤを切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩに設定し（ステップ７３）、ステップ７４に進む一方、ＮＯのときには、そのままステップ７４に進む。

上記ステップ７２および７３の趣旨は、次のとおりである。前述したように、均一燃焼モードから成層燃焼モードへの切換時には、燃焼効率が上昇する傾向にあるため、通常、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤは、切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩよりも小さくなり、ステップ７２の答はＮＯになる。一方、低負荷運転時にエアコン３５などの補機がＯＦＦされることによって燃焼モードが成層燃焼モードに切り換えられた後、そのリミット処理中に補機がＯＮされたような場合には、それに応じて要求トルクＰＭＣＭＤが増加するのに伴い、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤが過大に算出される場合がある。そのような第４リミット値ＴＣＹＬＬＤをそのまま用いてリミット処理を実行すると、空燃比が極めてリッチになることで、燃焼が不安定になるおそれがある。ステップ７２の判別は、このような状況を想定したものであり、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤが切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩを上回ったときに、ステップ７３で第４リミット値ＴＣＹＬＬＤを切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩに設定し、空燃比をリーン側に維持することによって、安定した燃焼を確保することができる。

前記ステップ７２または７３に続くステップ７４では、通常時要求燃料噴射量ＴＣＹＬＴが第４リミット値ＴＣＹＬＬＤよりも小さいか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤによるリミット処理の実行中であることを表すために、第４リミット値算出フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＤを「１」にセットし（ステップ７５）、本処理を終了する。

一方、ステップ７４の答がＮＯで、ＴＣＹＬＴ≧ＴＣＹＬＬＤのときには、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤによるリミット処理を行えない状態であるとして、通常時要求燃料噴射量ＴＣＹＬＴを第４リミット値ＴＣＹＬＬＤとして設定する（ステップ７６）とともに、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤの算出が終了したことを表すために、第４リミット値算出フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＤを「０」にセットし（ステップ７７）、本処理を終了する。

なお、図示しないが、第１〜第３のリミット値ＴＣＹＬＤＳ，ＴＣＹＬＤＬ，ＴＣＹＬＳＤの算出処理（ステップ４１，４６，４９）も、上述した第４リミット値ＴＣＹＬＬＤの場合と基本的に同様に行われ、これらのリミット値もまた、切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩ、トルク変化量補正項ＴＣＹＬＤＰＭ、および燃焼効率パラメータに応じて算出される。

以上のように、燃焼モードの切換時に、第１〜第４のリミット値ＴＣＹＬＤＳ，ＴＣＹＬＤＬ，ＴＣＹＬＳＤ，ＴＣＹＬＬＤを、切換直前要求燃料噴射量ＴＣＹＬＭＩＮＩをベースとして算出するので、この切換前後においてトルクの急激な段差を生じることなく、燃焼モードの移行を滑らかに行うことができる。また、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤなどをトルク変化量補正項ＴＣＹＬＤＰＭに応じて算出するので、実吸入空気量に応じて算出される吸気・圧縮行程噴射用の要求燃料噴射噴射量ＴＣＹＬ１ＳＴＴ，ＴＣＹＬ２ＮＤＴと異なり、切換直前からその時点までの実際の要求トルクＰＭＣＭＤの変化分を良好に反映させながら、第４リミット値ＴＣＹＬＬＤＳなどを適切に設定できる。さらに、燃焼効率パラメータＫＴＣＬＬＤなどに応じて、対応するリミット値を算出するので、これをそのときの実際の燃焼効率に応じて適切に設定することができる。以上により、燃焼モードの切換時において、内燃機関の出力トルクを要求トルクに良好に一致させることができ、それにより、ドライバビリティを向上させることができる。

次に、図９を参照しながら、アイドル運転時の目標トルクＰＭＥＩＤＬＥの算出処理について説明する。この目標トルクＰＭＥＩＤＬＥは、アイドル運転時のエンジン回転数ＮＥを目標回転数ＮＯＢＪに維持するアイドル回転数制御のために設定されるものである。

まず、そのステップ８０および８１では、目標トルクＰＭＥＩＤＬＥの水温補正項ＰＭＴＷおよび始動後補正項ＰＭＡＳＴを、エンジン水温ＴＷに応じ、それぞれのテーブル（図示せず）を検索することによって算出する。始動後補正項ＰＭＡＳＴは、エンジン３の始動中にのみ設定され、水温補正項ＰＭＴＷは、エンジン３の暖機が完了した後には、値０に設定される。次に、ジェネレータ負荷補正項ＰＭＡＣＧを算出する（ステップ８２）。このジェネレータ負荷補正項ＰＭＡＣＧは、図示しないジェネレータの作動時には所定値に、停止時には値０に設定される。次いで、エアコン負荷補正項ＰＭＨＡＣを算出する（ステップ８３）。このエアコン負荷補正項ＰＭＨＡＣは、エアコンスイッチ３３の検出信号に応じ、エアコン３５の作動時には所定値に、停止時には値０に設定される。

次に、トルクショット補正項ＰＭＳＡを算出する（ステップ８４）。このトルクショット補正項ＰＭＳＡは、エンジン回転数ＮＥのダウンシュートを防止するための一時的なトルク増加（トルクショット）を実行するときに算出される。次いで、パワステ負荷補正項ＰＭＰＳを算出する（ステップ８５）。このパワステ負荷補正項ＰＭＰＳは、パワステ３６の作動に伴う要求トルクを表すものであり、パワステスイッチ３４で検出されるパワステ３６の作動状態、エンジン回転数ＮＥや燃焼モードなどに応じて算出される。

次に、ＡＴ補正項ＰＭＡＴを算出する（ステップ８６）。このＡＴ補正項ＰＭＡＴは、エンジン３に接続された変速機が自動変速機（ＡＴ）であるか否か、そのインギヤ状態、およびエンジン水温ＴＷなどに応じて算出される。次いで、フィードバック補正項ＰＭＦＢを算出する（ステップ８７）。その詳細については後述する。

次に、ステップ８８では、目標トルクＰＭＥＩＤＬＥを、次式（２）によって算出する。
ＰＭＥＩＤＬＥ
＝（ＰＭＡＳＴ＋ＰＭＴＷ＋ＰＭＡＣＧ＋ＰＭＨＡＣ＋ＰＭＳＡ＋ＰＭＰＳ
＋ＰＭＡＴ＋ＰＭＦＢ）×ＫＰＭＰＡ＋ＰＭＰＡ …（２）
ここで、ＫＰＭＰＡ、ＰＭＰＡはそれぞれ、大気圧ＰＡに応じて設定される大気圧補正係数および大気圧補正項である。この式（２）から明らかなように、目標トルクＰＭＥＩＤＬＥは、ステップ８０〜８７で算出されたフィードバック補正項ＰＭＦＢを含む各種の補正項の和に、大気圧補正係数ＫＰＭＰＡを乗算し、さらに大気圧補正項ＰＭＰＡを加算した値として算出される。次いで、算出した目標トルクＰＭＥＩＤＬＥを、アイドル運転時の要求トルクＰＭＣＭＤとして設定し（ステップ８９）、本処理を終了する。

次に、前記ステップ８７で実行されるフィードバック補正項ＰＭＦＢの算出処理について、図１０および図１１のフローチャートを参照しながら説明する。この処理ではまず、制御モードステータスＡＩＣＭＯＤＥの値が「５」であるか否かを判別する（ステップ９０）。この制御モードステータスＡＩＣＭＯＤＥは、アイドル回転数制御の実行中に「５」にセットされるものである。このステップ９０の答がＮＯで、アイドル回転数制御の実行中でないときには、フィードバック制御実行フラグＦ＿ＰＦＢＯＮを「０」にセットし（ステップ９１）、本処理を終了する。

前記ステップ９０の答がＹＥＳのときには、成層燃焼許可フラグＦ＿ＤＩＳＣＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ９２）。この答がＮＯで、成層燃焼の実行条件が成立していないときには、フィードバック制御の実行条件が成立していないとして、前記ステップ９１を実行し、フィードバック制御を禁止する。前記ステップ９２の答がＹＥＳのときには、燃焼移行モードフラグＦ＿ＤＳＣＭＯＤが「１」であるか否かを判別する（ステップ９３）。この燃焼移行モードフラグＦ＿ＤＳＣＭＯＤは、燃焼モードの切換時の移行期間中に「１」にセットされるものである。このステップ９３の答がＹＥＳで、燃焼モードの切換時の移行期間中であるときには、前記ステップ９１を実行し、フィードバック制御を禁止する。前記ステップ９３の答がＮＯのときには、リミット実行フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＭＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ９４）。この答がＹＥＳで、リミット処理を実行しているときには、前記ステップ９１を実行する。このように、リミット処理の実行中には、フィードバック制御の実行条件が成立していないとして、フィードバック制御が禁止される。

前記ステップ９４の答がＮＯで、リミット処理の実行中でないときには、フィードバック制御の実行条件が成立しているとして、ステップ９５以降において、フィードバック補正項ＰＭＦＢを算出する。まず、ステップ９５では、フィードバック制御のＰ項ＰＭＦＢＰ、Ｉ項今回値ＰＭＦＢＩおよびＤ項ＰＭＦＢＤを算出する。この算出は、目標回転数ＮＯＢＪとエンジン回転数ＮＥとの偏差、エンジン回転数ＮＥの今回値と前回値との偏差や、エアコン３５およびパワステ３６のＯＮ／ＯＦＦ状態などに応じて、行われる。

次に、フィードバック制御実行フラグＦ＿ＰＦＢＯＮが「１」であるか否かを判別する（ステップ９６）。この答がＹＥＳで、フィードバック制御が実行されているときには、後述するフィードバック補正項ＰＭＦＢのリミット中フラグＦ＿ＰＦＢＬＭＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ９７）。この答がＹＥＳで、フィードバック補正項ＰＭＦＢのリミット処理が実行されているときには、前回時のＩ項ＰＭＩＮＷをＩ項前回値ＰＭＩＮＷＺにシフトした（ステップ９８）後、後述するステップ１０１に進む。また、ステップ９７の答がＮＯのときには、ステップ９８をスキップして、ステップ１０１に進む。

前記ステップ９６の答がＮＯで、フィードバック制御が実行されていないときには、Ｉ項ＰＭＩＮＷが所定値ＰＦＭＩＲＳＴＬ以下であるか否かを判別する（ステップ９９）。この答がＮＯで、ＰＭＩＮＷ＞ＰＦＭＩＲＳＴＬのときには、前記ステップ９８に進み、Ｉ項ＰＭＩＮＷをそのままＩ項前回値ＰＭＩＮＷＺにシフトする。一方、ステップ９９の答がＹＥＳでＰＭＩＮＷ≦ＰＦＭＩＲＳＴＬのときには、所定値ＰＦＭＩＲＳＴＬをＩ項前回値ＰＭＩＮＷＺとして設定した（ステップ１００）後、ステップ１０１に進む。これは、このＩ項前回値ＰＭＩＮＷＺが、フィードバック制御の再開時にＩ項ＰＭＩＮＷの初期値として用いられることから、フィードバック制御が過小なＩ項ＰＭＩＮＷから開始されることによるトルクダウンを防止するためである。

前記ステップ１０１では、前記ステップ９８または１００で設定したＩ項前回値ＰＭＩＮＷＺに、前記ステップ９５で算出したＩ項今回値ＰＭＦＢＩを加算することによって、Ｉ項暫定値ＰＭＩＮＷＺＴＭＰを算出する。次いで、このＩ項暫定値ＰＭＩＮＷＺＴＭＰをリミット処理した値を、Ｉ項ＰＭＩＮＷとして設定する（ステップ１０２）。このリミット処理は、Ｉ項暫定値ＰＭＩＮＷＺＴＭＰを、その上限値ＰＭＦＢＬＭＴＨおよび下限値ＰＭＦＢＬＭＴＬと比較し、Ｉ項ＰＭＩＮＷを、ＰＭＩＮＷＺＴＭＰ≧ＰＭＦＢＬＭＴＨのときには上限値ＰＭＦＢＬＭＴＨに、ＰＭＩＮＷＺＴＭＰ≦ＰＭＦＢＬＭＴＬのときには下限値ＰＭＦＢＬＭＴＬに、他の場合にはＩ項暫定値ＰＭＩＮＷＺＴＭに、それぞれ設定することによって行われる。

次に、ステップ１０３では、上記ステップ１０２で求めたＩ項ＰＭＩＮＷと、前記ステップ９５で算出したＰ項ＰＭＦＢＰおよびＤ項ＰＭＦＢＤとの和を、フィードバック補正項ＰＭＦＢの暫定値ＰＭＩＮＷＴＭＰとして算出する。また、フィードバック制御実行フラグＦ＿ＰＦＢＯＮを「１」にセットする（ステップ１０４）。

次いで、ステップ１０５以降において、ステップ１０３で算出した暫定値ＰＭＩＮＷＴＭＰのリミット処理を行う。まず、暫定値ＰＭＩＮＷＴＭＰがその上限値ＰＭＦＢＬＭＴＨ以上であるか否かを判別し（ステップ１０５）、その答がＹＥＳで、ＰＭＩＮＷＴＭＰ≧ＰＭＦＢＬＭＴＨのときには、フィードバック補正項ＰＭＦＢを上限値ＰＭＦＢＬＭＴＨに設定する（ステップ１０６）とともに、フィードバック補正項ＰＭＦＢのリミット処理中であることを表すために、リミット中フラグＦ＿ＰＦＢＬＭＴを「１」にセットする（ステップ１０７）。前記ステップ１０５の答がＮＯのときには、暫定値ＰＭＩＮＷＴＭＰがその下限値ＰＭＦＢＬＭＴＬ以下であるか否かを判別し（ステップ１０８）、その答がＹＥＳで、ＰＭＩＮＷＴＭＰ≦ＰＭＦＢＬＭＴＬのときには、フィードバック補正項ＰＭＦＢを下限値ＰＭＦＢＬＭＴＬに設定する（ステップ１０９）とともに、リミット中フラグＦ＿ＰＦＢＬＭＴを「１」にセットする（ステップ１１０）。また、ステップ１０８の答がＮＯのときには、暫定値ＰＭＩＮＷＴＭＰをそのままフィードバック補正項ＰＭＦＢとして設定する（ステップ１１１）とともに、リミット処理中でないことを表すために、リミット中フラグＦ＿ＰＦＢＬＭＴを「０」にセットし（ステップ１１２）、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、アイドル運転時、燃焼モードの切換に伴って、リミット処理が実行されているときに、目標トルクＰＭＥＩＤＬのフィードバック制御を禁止する。したがって、リミット処理中において、アイドル回転数制御による燃料噴射量の変動を回避でき、それにより、エンジン回転数ＮＥの変動を抑制することができ、ドライバビリティを向上させることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、燃焼モードの切換中の要求トルクを表すパラメータとして、燃焼モードの切換直前からその時点までの要求トルクＰＭＣＭＤの変化量を求め、この変化量を燃料量に換算することによって、トルク変化量補正項ＴＣＹＬＤＰＭを算出したが、これに限らず、他の適当な手法によって求めてもよい。また、本発明は、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の筒内噴射式の内燃機関の制御装置に適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、要求燃料量算出手段、要求トルク算出手段、
記憶手段、燃焼効率推定手段、切換時要求燃料量算出手段、
目標トルク設定手段、フィードバック制御禁止手段）
３ エンジン
２２ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２４ エアフローセンサ（運転状態検出手段）
２６ 吸気管内絶対圧センサ（運転状態検出手段）
３０ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＴＣＹＬ 要求燃料噴射量（要求燃料量）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク
ＴＣＹＬＭＩＮＩ 切換直前要求燃料噴射量
（燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求燃料量）
ＴＣＹＬＤＰＭ トルク変化量補正項（切換中に算出された要求トルク）
ＫＴＣＬＬＤ 燃焼効率パラメータ（燃焼効率）
ＴＣＹＬＤＳ 第１リミット値（切換時要求燃料量）
ＴＣＹＬＤＬ 第２リミット値（切換時要求燃料量）
ＴＣＹＬＳＤ 第３リミット値（切換時要求燃料量）
ＴＣＹＬＬＤ 第４リミット値（切換時要求燃料量）
ＮＥ エンジン回転数
ＮＯＢＪ 目標回転数
ＰＭＥＩＤＬＥ 目標トルク

Claims (1)

1. 混合気を成層燃焼させる成層燃焼モードと均一燃焼させる均一燃焼モードとに燃焼モードを切り換えて運転するとともに、要求燃料量に応じて燃料噴射量を制御する筒内噴射式の内燃機関の制御装置であって、
   当該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
   前記検出された内燃機関の運転状態に応じて、当該内燃機関の要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
   前記燃焼モードが切り換えられる直前に算出された前記要求燃料量を記憶する記憶手段と、
   前記内燃機関の燃焼効率を推定する燃焼効率推定手段と、
   前記燃焼モードが切り換えられたときに、前記記憶された要求燃料量、当該切換中に算出された前記要求トルク、および当該切換中に推定された前記燃焼効率に応じて、前記要求燃料量として切換時要求燃料量を算出する切換時要求燃料量算出手段と、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記内燃機関のアイドル運転時に、前記回転数が目標回転数になるように目標トルクをフィードバック制御により設定する目標トルク設定手段と、
   前記内燃機関のアイドル運転時に、前記燃焼モードが切り換えられ、前記切換時要求燃料量が算出されているときに、前記目標トルク設定手段による前記目標トルクのフィードバック制御を禁止するフィードバック制御禁止手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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