JP3908657B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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基づい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。
【０００２】
【従来の技術】
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、引き続き成層燃焼が行われる。そして、この一部の気筒の燃料噴射量が、次のようにして算出される。すなわち、前回の最終的な燃料噴射量と、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が、最終的な燃料噴射量として算出される。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る今回の燃料噴射量とを加重平均した値として設定される。上記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。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−５０８９５号公報（第５頁１欄〜第８頁２欄および図３〜１２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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に、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が、燃料噴射量として算出される。上述したように、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、要求トルクと一致しなくなってしまい、その結果、ドライバビリティ（運転性）の低下を招いてしまう。
【０００５】
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、運転者のトルク要求により良好に適合させながら、要求トルク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内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１による発明は、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、算出された要求燃料量（実施形態における（以下、本項において同じ）要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ）に基づい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（ＥＣＵ２、クランク角センサ２２、吸気管内絶対圧センサ２３、アクセル開度センサ２７）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３のステップ６）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ＰＭＣＭＤＲＥＧを算出する要求トルク算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、算出された要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに応じて、燃焼モードを、成層燃焼モードおよび均一燃焼モードのいずれかに決定する燃焼モード決定手段（ＥＣＵ２、図２）と、燃焼モード決定手段により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時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ）および要求トルク（切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮ）を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３９、４１）と、内燃機関３に供給された燃料の量に対する供給された燃料の燃焼によって発生した内燃機関３の出力の比を表す燃焼効率（燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、ＫＬＭＴＣＹＳＤ、ＫＬＭＴＣＹＬＤ）を推定する燃焼効率推定手段（ＥＣＵ２、図９のステップ７９、図１３のステップ１００、１０８、図１６のステップ１２０、図１８のステップ１３０）と、推定された燃焼効率を、記憶された要求トルクと算出された今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧとの偏差（トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐ）に応じて補正する燃焼効率補正手段（ＥＣＵ２、図９のステップ７６、７７、７９、図１３のステップ９７、９８、１００、１０５、１０６、１０８）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および要求トルク、今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、ならびに補正された今回の燃焼効率に応じて、要求燃料量として切換時要求燃料量（リミット値ＴＣＹＬＬＴ）を算出する切換時要求燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図９のステップ８０、８２、図１３のステップ１０９、１１１、図１６のステップ１２１、１２３、図１８のステップ１３１、１３３、図３のステップ８）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関の制御装置では、内燃機関の運転状態に応じて要求トルクを算出し、この要求トルクに応じて燃焼モードを成層燃焼モードまたは均一燃焼モードに決定するとともに、各燃焼モードにおける要求燃料量を内燃機関の運転状態に応じて算出し、算出された要求燃料量に基づいて、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、切換時要求燃料量が、この切換の直前に算出された要求燃料量および要求トルク、今回の要求トルク、ならびに今回の燃焼効率に応じて算出され、要求燃料量として用いられる。
【０００８】
一般に、吸入空気量は、成層燃焼モードでは非常に大きく、均一燃焼モードでは成層燃焼モードよりも小さく設定されるため、燃焼モードの切換時には、吸入空気量が、応答遅れを伴って変化することで、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。このため、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算出された要求燃料量は、急激に変動する傾向にあるので、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。したがって、切換時要求燃料量を上述したように算出し、今回の要求トルクをパラメータとすることにより、切換時要求燃料量を急激に変動させることなく、その時点での実際の要求トルクを良好に反映した値として設定することができる。また、切換時要求燃料量を、上記切換の直前の要求燃料量および要求トルクをベースとして算出するので、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。さらに、成層燃焼モードと均一燃焼モードでは、トルクに対して燃焼効率が互いに異なるように変化するのに対し、上述した構成によれば、今回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た適切な値に設定できる。以上により、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、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。
【０００９】
また、燃焼モードの切換直前の要求トルクと今回の要求トルクとの偏差に応じて、すなわち、燃焼モードの切換直前を基準としたその時点までの要求トルクの全体的な増減傾向に応じて、燃焼効率を補正するので、補正された燃焼効率に応じて算出される切換時要求燃料量を、上記の増減傾向を良好に反映した値として設定でき、したがって、内燃機関の出力トルクを、運転者のトルク要求により良好に適合させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置１およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。また、制御装置１は、ＥＣＵ２を備えている。
【００１１】
エンジン３は、図示しない車両用の直列４気筒（１気筒のみ図示）タイプのガソリンエンジンであり、各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂとの間に燃焼室３ｃが形成されている。ピストン３ａの上面の中央部には、凹部３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５がそれぞれ設けられているとともに、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）６および点火プラグ７が取り付けられている。すなわち、このエンジン３は、燃料をインジェクタ６によって燃焼室３ｃ内に直接、噴射する筒内直接噴射式のものである。
【００１２】
インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ６ａを介して燃料ポンプ６ｂに接続されている。燃料は、図示しない燃料タンクからこの燃料ポンプ６ｂ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６に供給される。燃料は、インジェクタ６からピストン３ａの凹部３ｄ側に向かって噴射されるとともに、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６から噴射された燃料の大部分は、凹部３ｄに衝突して燃料噴流を形成する。
【００１３】
吸気管４には、分岐管８を介してブレーキブースタ９が接続されており、このブレーキブースタ９は、円形ゴム製のダイヤフラムなどで構成されている。また、ブレーキブースタ９には、吸気管４に設けられたスロットル弁１０が閉じることによって発生する負圧が供給され、この供給されたブレーキブースタ９内の負圧によって、運転者が操作したブレーキペダル１１のペダル踏み込み力が増幅される。また、分岐管８には負圧センサ２１が設けられており、この負圧センサ２１は、ブレーキブースタ９内の負圧を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００１４】
上記スロットル弁１０には、電動モータ１０ａが連結されており、この電動モータ１０ａは、ＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じ、電動モータ１０ａを介してスロットル弁１０の開度を制御することにより、エンジン３の吸入空気量を制御する。
【００１５】
エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ２２（運転状態検出手段）が設けられている。このクランク角センサ２２は、マグネットロータ２２ａおよびＭＲＥピックアップ２２ｂで構成されている。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、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。
【００１６】
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゜ごとに出力される。また、エンジン３には、図示しない気筒判別センサが設けられており、この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号をＥＣＵ２に送る。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号によって、気筒ごとのクランク角度位置を判別するようになっている。
【００１７】
一方、吸気管４のスロットル弁１０よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ２３（運転状態検出手段）が配置されている。この吸気管内絶対圧センサ２３は、吸気管４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に送る。
【００１８】
また、吸気管４のスロットル弁１０よりも下流側と、排気管５の図示しない触媒装置よりも上流側との間には、ＥＧＲ管１２が接続されている。このＥＧＲ管１２は、エンジン３の排気ガスを吸気側に再循環し、燃焼室３ｃ内の燃焼温度を下げることによって排気ガス中のＮＯｘを低減させるＥＧＲ動作を実行する。
【００１９】
ＥＧＲ管１２には、ＥＧＲ制御弁１３が取り付けられている。ＥＧＲ制御弁１３は、ステッピングモータ（図示せず）のロータにばね（図示せず）を介して連結されており、このステッピングモータの動作を、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御することにより、ＥＧＲ制御弁１３のバルブリフト量ＬＡＣＴを変化させることで、ＥＧＲ管１２が開閉される。このバルブリフト量ＬＡＣＴは、バルブリフト量センサ２４によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に送られる。
【００２０】
ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁１３の目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出するとともに、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように、ＥＧＲ制御弁１３を制御し、ＥＧＲ率を制御する。
【００２１】
また、排気管５の触媒装置よりも上流側には、ＬＡＦセンサ２５が配置されている。ＬＡＦセンサ２５は、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の空燃比Ａ／Ｆ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、その酸素濃度に比例する出力ＫＡＣＴをＥＣＵ２に送る。
【００２２】
ＥＣＵ２には、水温センサ２６から、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、アクセル開度センサ２７（運転状態検出手段）から、アクセルペダル（図示せず）の開度（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。
【００２３】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ２１〜２７からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３のフューエルカット（以下「Ｆ／Ｃ」という）を実行するとともに、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧを後述するように算出する。また、ＣＰＵは、この要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに応じて、エンジン３の燃焼モードを決定するとともに、決定された燃焼モードに従って、インジェクタ６の燃料噴射時間および点火プラグ７の点火時期を制御する。この燃料噴射時間は、後述するように算出される要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ（要求燃料量）に基づいて制御される。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２により、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、燃焼モード決定手段、記憶手段、燃焼効率推定手段、燃焼効率補正手段および切換時要求燃料量算出手段が構成されている。
【００２４】
上記の燃焼モードは、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、極低負荷運転時以外の運転時には均一燃焼モードにそれぞれ決定され、切り換えられる。また、この燃焼モードの移行時には、２回噴射モードが実行される。
【００２５】
上記成層燃焼モードでは、燃料をインジェクタ６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。そして、この燃料噴流と吸気管４からの流入空気の流動とによって、混合気が生成されるとともに、ピストン３ａが圧縮行程の上死点に近い位置にあることで、混合気を点火プラグ７の付近に偏在させながら、成層燃焼が行われる。また、成層燃焼モードの空燃比Ａ／Ｆは、スロットル弁１０をほぼ全開状態に制御することによって、理論空燃比よりも極リーンな値（例えば２７〜６０）に制御される。
【００２６】
また、均一燃焼モードでは、燃料を吸気行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、燃料噴流と空気の流動とによって生成した混合気を燃焼室３ｃ内に均一に分散させながら、均一燃焼が行われる。また、均一燃焼モードでの空燃比Ａ／Ｆは、スロットル弁１０を成層燃焼モードよりも小さな開度に制御することによって、成層燃焼モードよりもリッチな値（例えば１２〜２２）に制御される。また、均一燃焼モードの目標バルブリフト量ＬＣＭＤは、成層燃焼モードよりも小さな値に設定される。
【００２７】
さらに、２回噴射モードでは、１サイクル中に燃料を間隔をあけて２回噴射するとともに、成層燃焼モードよりもリッチな空燃比Ａ／Ｆ（例えば１２〜２２）で、燃焼が行われる。この場合の２回の燃料噴射は、吸気行程中と圧縮行程中に各１回ずつ実行される。なお、この２回噴射モードを実行するのは次の理由による。すなわち、成層燃焼モードと均一燃焼モードの間では、吸入空気量およびＥＧＲ率の目標値が上述したように大きく異なるとともに、燃焼モードの切換時、実際の吸入空気量およびＥＧＲ率が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ので、その間、燃料噴射を２回に分割して行うことにより、失火を防止するとともに、トルク段差を抑制するためである。
【００２８】
上記の燃焼モードの決定は、図２に示すマップに基づいて行われ、それに応じて、燃焼モードを表す燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤの値が設定される。詳述すると、同マップにおいて、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびエンジン回転数ＮＥがともに低い成層燃焼域では、成層燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤは「２」に設定される。また、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびエンジン回転数ＮＥが成層燃焼域よりも高い均一燃焼域のうちのリーン燃焼域では、リーン燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤは「１」に設定される。さらに、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびエンジン回転数ＮＥがリーン燃焼域よりもさらに高い均一燃焼域のうちのストイキ燃焼域では、ストイキ燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤは「０」に設定される。なお、このマップにおけるストイキ燃焼域は、混合気を主として理論空燃比で燃焼させる領域に加えて、混合気を理論空燃比よりもリッチな空燃比Ａ／Ｆで燃焼させるリッチ燃焼域も含むように設定されており、以下、リッチ燃焼も含めてストイキ燃焼という。
【００２９】
以下、前述した要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳの算出処理を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して割り込み実行される。まず、ステップ１では、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、図示しないマップを検索することによって算出する。
【００３０】
次に、そのときの要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳをその前回値ＴＣＹＬＢＳ１として設定する（ステップ２）とともに、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する（ステップ３）。この目標空燃比ＫＣＭＤは、基本目標空燃比ＫＢＳに水温補正係数ＫＴＷを乗算した値として算出される。この基本目標空燃比ＫＢＳは、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに基づいて、水温補正係数ＫＴＷは、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づいて、図示しないそれぞれのマップを検索することによって、それぞれ求められる。
【００３１】
次いで、始動モードフラグＦ＿ＳＴＭＯＤが「１」であるか否かを判別する（ステップ４）。この答がＹＥＳで、エンジン３が始動中であるときには、要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳを、基本燃料噴射時間ＴＩＭに前記ステップ３で算出された目標空燃比ＫＣＭＤを乗算した値に設定し（ステップ５）、本プログラムを終了する。なお、基本燃料噴射時間ＴＩＭは、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しないマップを検索することによって求められる。
【００３２】
上記ステップ４の答がＮＯで、エンジン３の始動が終了しているときには、前記ステップ３および５でそれぞれ算出された目標空燃比ＫＣＭＤおよび基本燃料噴射時間ＴＩＭなどを用いて、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを次式（１）によって算出する（ステップ６）。
ここで、ＫＥＧＲは、ＥＧＲ率の変化による吸入空気量の変化を補償するためのＥＧＲ補正係数であり、目標バルブリフト量ＬＣＭＤ、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定される。また、ＫＡＦは、ＬＡＦセンサ２５の出力ＫＡＣＴが目標空燃比ＫＣＭＤに収束するように、混合気の空燃比をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数であり、オブザーバによりＬＡＦセンサ２５の出力ＫＡＣＴから推定された気筒ごとの実際の空燃比、および目標空燃比ＫＣＭＤなどに応じて設定される。さらに、ＫＡＳＴは、エンジン３の始動時における燃料噴射量増大補正を行うための始動時補正係数である。また、ＫＬＳは、減速時における空燃比のリッチ化を抑制するための減速時リーン化補正係数である。
【００３３】
次に、切換時リミット処理を実行する（ステップ７）。この切換時リミット処理では、切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴが後述するように算出される。次いで、算出された切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴを、要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳとして設定する（ステップ８）とともに、今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧをその前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１として設定し（ステップ９）、本プログラムを終了する。
【００３４】
図４は、図３のステップ７で実行される切換時リミット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。本処理は、上述したように設定される通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを制限するためのリミット値ＴＣＹＬＬＴ（切換時要求燃料量）を、燃焼モードの切換パターン別に算出するものである。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との間で設定されるべき吸入空気量およびＥＧＲ率が大きく異なることと、これらの応答遅れがあることにより、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定される通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰは、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換時には増加し、これとは逆の切換時には減少する傾向にあるので、そのような傾向にある通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを制限するために、リミット値ＴＣＹＬＬＴが算出される。このため、リミット値ＴＣＹＬＬＴは、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを、均一燃焼モードへの切換時には減少側に、その逆の成層燃焼モードへの切換時には増大側にそれぞれ制限するように設定される。
【００３５】
まず、ステップ１０および１１では、Ｆ／Ｃ実行フラグの前回値Ｆ＿ＦＣＺが「１」であるか否か、および今回値Ｆ＿ＦＣが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。このＦ／Ｃ実行フラグＦ＿ＦＣは、Ｆ／Ｃが実行されているときに、「１」にセットされるものである。
【００３６】
これらの答のいずれもがＹＥＳで、今回のループがＦ／Ｃの終了直後であるときには、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬを所定値＃ＣＴＣＹＬＤ（例えば２８ＴＤＣ）にセットし（ステップ１２）、後述するステップ１３に進む。
【００３７】
一方、ステップ１０および１１の答のいずれかがＮＯで、今回のループがＦ／Ｃの終了直後でないときには、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬが、０であるか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＮＯのときには、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬをデクリメントした（ステップ１５）後、ステップ１３に進む。また、ステップ１４の答がＹＥＳのときには、そのままステップ１３に進む。
【００３８】
このステップ１３では、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬが０であるか否かを判別する。この答がＮＯ、すなわち、Ｆ／Ｃの終了時から、所定値＃ＣＴＣＹＬＤに相当する時間が経過していないときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出を禁止し、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ１６）、本プログラムを終了する。上記のように、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出を禁止するのは、次の理由による。すなわち、リミット値ＴＣＹＬＬＴは、後述するように、前回時の要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ１と、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、ＫＬＭＴＣＹＳＤまたはＫＬＭＴＣＹＬＤ（燃焼効率）と、要求トルクの今回値ＰＭＣＭＤＲＥＧと前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１の比とを互いに乗算した値に設定されるので、前回時の要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ１が値０であるＦ／Ｃの終了時およびその後には、値０として算出されてしまい、これを適切に設定できないためである。
【００３９】
一方、前記ステップ１３の答がＹＥＳで、ＣＴＣＹＬ＝０のとき、すなわちＦ／Ｃの終了時から、所定値＃ＣＴＣＹＬＤに相当する時間が経過したときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴを算出するためのパラメータを設定するリミット値算出パラメータ設定処理を実行する（ステップ１７）とともに、リミット値算出処理を実行し（ステップ１８）、本プログラムを終了する。
【００４０】
図５および図６は、図４のステップ１７で実行されるリミット値算出パラメータ設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ２０および２１では、前述した燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「２」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、今回のループが、燃焼モードが成層燃焼モードからストイキ燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「１」にセットする（ステップ２２）。
【００４１】
次に、ステップ２３および２４では、負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭが「１」であるか否か、およびアクセルペダル全閉フラグＦ＿ＡＰＩＤＬＥが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭは、ブレーキブースタ９内に十分な負圧が確保されておらず、この負圧を高めるべきと判定されたときに、負圧要求があるとして、「１」にセットされるものである。また、負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭが「１」にセットされた場合、燃焼モードは、成層燃焼モードまたはリーン燃焼モードへの設定が禁止され、強制的にストイキ燃焼モードに設定される。さらに、アクセルペダル全閉フラグＦ＿ＡＰＩＤＬＥは、アクセルペダルが全閉状態、すなわち踏み込まれていないときに、「０」にセットされるものである。
【００４２】
ステップ２３および２４の答のいずれもがＮＯ、すなわち、負圧要求がなく、かつアクセルペダルが踏み込まれているときには、リミット時間ＮＴＣＹＬを第１の所定時間（回数）＃ＮＴＣＹＬＤＳＳ（例えば５００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ２５）一方、これらの答のいずれかがＹＥＳのときには、リミット時間ＮＴＣＹＬを第２の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳ（例えば１０００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ２６）。このリミット時間ＮＴＣＹＬは、燃焼モードの切換パターンごとに、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間を、それを計時する後述のリミット時間カウンタＴＣＹＬＴ１０ＭＳのカウント回数として定めたものであり、このリミット時間ＮＴＣＹＬ内において、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出が実行される。なお、第２の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳは、第１の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳＳよりも長く設定されており、これは次の理由による。すなわち、負圧要求がある場合には、ブレーキブースタ９の容積の分、負圧にすべき容積が増加することで、吸気管内絶対圧ＰＢＡが安定するのに時間がかかり、その分、上記のリミットの実行期間を延長するためである。また、アクセルペダルが踏み込まれていない極低負荷運転状態の場合には、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが増加していない状況での切換なので、切換後の実際の吸入空気量が切換後に適した値になるのに時間がかかり、その分、リミットの実行期間を延長するためである。
【００４３】
一方、前記ステップ２０および２１の答のいずれかがＮＯのときには、ステップ２７および２８において、燃焼モードモニタの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「２」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「１」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、燃焼モードが成層燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「２」にセットし（ステップ２９）、リミット時間ＮＴＣＹＬを第３の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＬ（例えば４００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ３０）。
【００４４】
ステップ２７および２８の答のいずれかがＮＯのときには、ステップ３１および３２において、燃焼モードモニタの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「０」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「２」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、燃焼モードがストイキ燃焼モードから成層燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「３」にセットし（ステップ３３）、リミット時間ＮＴＣＹＬを第４の所定時間＃ＮＴＣＹＬＳＤ（例えば６００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ３４）。
【００４５】
ステップ３１および３２の答のいずれかがＮＯのときには、ステップ３５および３６において、燃焼モードモニタの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「１」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「２」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、燃焼モードがリーン燃焼モードから成層燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「４」にセットし（ステップ３７）、リミット時間ＮＴＣＹＬを第５の所定時間＃ＮＴＣＹＬＬＤ（例えば６００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ３８）。なお、上記の第１の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳＳ、および第３〜５の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＬ、＃ＮＴＣＹＬＳＤならびに＃ＮＴＣＹＬＬＤは、ＥＧＲ制御弁１３の目標バルブリフト量ＬＣＭＤが前述したように成層燃焼モードと均一燃焼モードの間で大きく異なる値に設定されることと、ＥＧＲ制御弁１３の応答性を考慮し、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが切換後の燃焼モードに適した値に確実に達するのに必要な時間としてそれぞれ設定されている。また、上述の例では、燃焼モードが成層燃焼モードへ切り換えられる際の第４および第５の所定時間＃ＮＴＣＹＬＳＤおよび＃ＮＴＣＹＬＬＤが、成層燃焼モードの切換時に用いられる第１および第３の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳＳおよび＃ＮＴＣＹＬＤＬよりも長い時間に設定されている。これは、ＥＧＲ制御弁１３の閉弁時には、ＥＧＲ制御弁１３の弁体に、ステッピングモータによる閉じ側への駆動力に加えて、ばねによる閉じ側への反力がさらに作用するので、上記の弁体の閉弁に必要な時間が、開弁時間よりも短いためである。以上により、燃焼モードの切換時におけるＥＧＲ制御弁１３の応答遅れの間、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットを確実に実行することができる。
【００４６】
前記ステップ２５、２６、３０、３４または３８に続くステップ３９では、要求燃料噴射時間の前回値ＴＣＹＬＢＳ１を切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ（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）として設定する。次いで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧの前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１が、所定の上限値＃ＰＭＴＣＹＬＭＩＮ（例えば１．２ｋｇｆ／ｃｍ2）よりも小さいか否かを判別する（ステップ４０）。
【００４７】
この答がＹＥＳのときには、要求トルクの前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１を切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮ（燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求トルク）として設定する（ステップ４１）とともに、前記４つの切換パターンのいずれかによる燃焼モードの切換直後であって、リミット値ＴＣＹＬＬＴを算出するためのパラメータの設定が完了していることを表すために、パラメータ設定完了フラグＦ＿ＴＣＹＬＩＮを「１」にセットし（ステップ４２）、本プログラムを終了する。また、ステップ４０の答がＮＯで、ＰＭＣＭＤＲＥＧ１≧＃ＰＭＴＣＹＬＭＩＮのときには、所定の上限値＃ＰＭＴＣＹＬＭＩＮを切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮとして設定する（ステップ４３）とともに、上記ステップ４２を実行し、本プログラムを終了する。
【００４８】
一方、前記ステップ３５および３６の答のいずれかがＮＯで、前記４つの切換パターンによる燃焼モードのいずれの切換直後でもないときには、パラメータ設定完了フラグＦ＿ＴＣＹＬＩＮを「０」にセットし（ステップ４４）、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴが「０」であるか否かを判別する（ステップ４５）。この答がＮＯで、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行中のときには、そのまま本プログラムを終了する一方、この答がＹＥＳのときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「０」にリセットし（ステップ４６）、本プログラムを終了する。
【００４９】
図７および図８は、図４のステップ１８で実行されるリミット値算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ５０および５１では、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびその前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１が、値０よりも大きいか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれかがＮＯのときには、エンジン３にトルクが要求されていないため、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出を実行しないものとして、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットする（ステップ５２）とともに、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ５３）、本プログラムを終了する。
【００５０】
一方、前記ステップ５０および５１の答のいずれもがＹＥＳのときには、前述したパラメータ設定完了フラグＦ＿ＴＣＹＬＩＮが、「１」であるか否かを判別する（ステップ５４）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、今回のループが前記４つの切換パターンのいずれかによる燃焼モードの切換直後のときには、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「１」にセットする（ステップ５５）とともに、アップカウント式のリミット時間カウンタの値ＴＣＹＬＴ１０ＭＳを０にセットし（ステップ５６）、ステップ５７に進む。このリミット時間カウンタＴＣＹＬＴ１０ＭＳは、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとにインクリメントされるものである。なお、このような時間タイマに代えて、ＴＤＣ信号の出力ごとにインクリメントされるカウンタを用いてもよい。
【００５１】
一方、ステップ５４の答がＮＯで、今回のループが燃焼モードの切換直後でないときには、上記ステップ５５および５６をスキップし、ステップ５７に進む。
【００５２】
このステップ５７では、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、リミット時間カウンタの値ＴＣＹＬＴ１０ＭＳが、前記ステップ２５、２６、３０、３４または３８でセットされたリミット時間ＮＴＣＹＬよりも小さいか否かを判別する（ステップ５８）。
【００５３】
この答がＹＥＳで、燃焼モードの切換後、リミット時間ＮＴＣＹＬに相当する時間が経過していないときには、そのときのリミット時間カウンタの値ＴＣＹＬＴ１０ＭＳを切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴとして設定する（ステップ５９）。次いで、ステップ６０において、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、今回の燃焼モードの切換が成層燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換であるときには、成層→ストイキ燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴを算出する（ステップ６１）。以下同様に、ステップ６２および６３において、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが「２」および「３」であるか否かをそれぞれ判別するとともに、ステップ６２の答がＹＥＳ、ステップ６３の答がＹＥＳ、およびＮＯのときには、成層→リーン燃焼モード、ストイキ→成層燃焼モードおよびリーン→成層燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴをそれぞれ算出し（ステップ６４〜６６）、本プログラムを終了する。
【００５４】
一方、ステップ５８の答がＮＯで、燃焼モードの切換後、リミット時間ＮＴＣＹＬに相当する時間が経過したときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間が終了したとして、前記ステップ５２以降を実行し、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットするとともに、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し、本プログラムを終了する。
【００５５】
また、このようにリミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間が終了した後には、前記ステップ５２の実行によって、前記ステップ５７の答がＮＯとなるので、その場合には、前記ステップ５２以降を実行し、本プログラムを終了する。
【００５６】
図９は、図８のステップ６１で実行される成層→ストイキ燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ７０では、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが所定の上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧよりも大きいか否かを判別する。この答がＹＥＳで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが非常に大きいときには、要求トルク領域外フラグＦ＿ＴＣＹＨを「１」にセットし（ステップ７１）、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを所定値＃ＣＡＬＩＢに設定する（ステップ７２）。この所定値＃ＣＡＬＩＢは、後述するように算出された場合の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨよりも大きな値に設定されている。
【００５７】
一方、前記ステップ７０の答がＮＯで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ≦上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧのときには、要求トルク領域外フラグＦ＿ＴＣＹＨが「１」であるか否かを判別する（ステップ７３）。この答がＹＥＳのときには、前記ステップ７２を実行する。このように、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが、上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧよりも一旦大きくなった後、上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧよりも小さくなっても、燃焼モードが切り換えられない限り、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨは、所定値＃ＣＡＬＩＢに維持される。
【００５８】
ステップ７３の答がＮＯで、燃焼モードの切換時から、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧを一度も超えていないときには、ステップ７４および７４Ａにおいて、負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭが「１」であるか否か、およびアクセルペダル全閉フラグＦ＿ＡＰＩＤＬＥが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＮＯ、すなわち、ブレーキブースタ９内の負圧を増大させるべき負圧要求がなく、かつアクセルペダルが踏み込まれているときには、図８のステップ５９で設定された切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１０に実線で示す負圧非要求時用のＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮテーブルを検索した値を、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳとして設定する（ステップ７４Ｂ）。このテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、すなわち燃焼モードの切換時からの経過時間が長いほど、徐々に大きくなるように設定され、第１の所定時間Ｔ１（例えば６００ｍｓｅｃ）では、所定値ＫＤＳ１（例えば０．８）に設定され、第１の所定時間Ｔ１を超えた後には、所定値ＫＤＳ１よりも大きな最大値ＫＤＳＭＡＸ（例えば４．０）に設定されている。
【００５９】
ステップ７４および７４Ａのいずれかの答がＹＥＳのときには、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、上記ステップ７４Ｂと同様に、図１０に破線で示す負圧要求時用のＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＹテーブルを検索した値を、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳとして設定する（ステップ７４Ｃ）。この負圧要求時用のテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＹは、上述した負圧非要求時用のテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮと比較し、全体として高い値に設定されるとともに、上記の第１の所定時間Ｔ１を超えて所定時間Ｔ１ｂ（例えば１１００ｍｓｅｃ）まで増加し続け、すなわち、その増加期間がより長く設定されており、所定時間Ｔ１ｂ以上では、最大値ＫＤＳＭＡＸに設定されている。
【００６０】
次に、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧから、図６の前記ステップ４１または４３で設定された切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを減算した値を、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐ（記憶された要求トルクと算出された今回の要求トルクとの偏差）として算出し（ステップ７５）、このトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが値０よりも大きいか否かを判別する（ステップ７６）。この答がＹＥＳで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが、切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮよりも大きいときには、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに基づき、図１１に示すｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓテーブルを検索することにより、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓを算出する（ステップ７７）。このテーブルでは、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが第１の所定値ｄｐ１以下では、最小値ｋｄｓｍｉｎ（例えば１．０）に設定され、第１の所定値ｄｐ１（例えば１．２ｋｇｆ／ｃｍ2）と、これよりも大きい第２の所定値ｄｐ２（例えば２．０ｋｇｆ／ｃｍ2）との間では、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど、リニアに増大するように設定され、第２の所定値ｄｐ２以上では、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど、より小さな傾きでリニアに増大するように設定されている。
【００６１】
一方、ステップ７６の答がＮＯで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮ以下のときには、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓを値１．０に設定する（ステップ７８）。次に、前記ステップ７４Ｂまたは７４Ｃで算出された燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳに、上記ステップ７７または７８で設定された補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓを乗算した値を、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨとして設定する（ステップ７９）。
【００６２】
前記ステップ７２または７９に続くステップ８０では、図６のステップ３９で設定された切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ、上記燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、および図６のステップ４１または４３で設定された切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを次式（２）により算出する。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1+KLMTCYH)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……（２）
【００６３】
なお、燃焼効率は、エンジン３に供給された燃料の量に対する供給された燃料の燃焼によって発生したエンジン３の出力の比を表す。この燃焼効率は、燃焼モードの切換が実行されるような低負荷領域では、成層燃焼モードよりも均一燃焼モードの方が低い傾向にあるので、前者から後者への燃焼モードの切換時には、同一のトルクを出力するための要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳが増加する傾向にある。このため、上式（２）では、値１に燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを加算した値（１＋ＫＬＭＴＣＹＨ）を、切換直前を基準とした燃焼効率の低下度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値ＴＣＹＬＬＴがより大きな値に設定される。
【００６４】
また、前述したように、図１０の負圧非要求時用および負圧要求時用のテーブルでは、それぞれのテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮおよびＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＹが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴの増加に伴って、徐々に大きくなるように設定されているので、それに伴い、リミット値ＴＣＹＬＬＴが徐々に増大し、それにより、アクセルペダルがゆっくり踏み込まれた場合に得られるべき最小限の加速感を確保することができる。さらに、前述した図１１のテーブルでは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが第１の所定値ｄｐ１よりも大きく、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが燃焼モードの切換前からある程度増加しているときには、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど大きな値に設定されているので、それにより、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを増大補正し、要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳを増量補正することによって、運転者の加速要求を満たすことができる。
【００６５】
また、前述したように、負圧要求があるときまたはアクセルペダルが踏み込まれていないときの燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳが、負圧要求がなくかつアクセルペダルが踏み込まれているときよりも大きな値に設定されているのは、次の理由による。すなわち、負圧要求が検出されるのは、一般に、アクセルペダルが踏み込まれていないような極低負荷運転状態であるため、成層燃焼モードとストイキ燃焼モードとの間の燃焼効率の差が、より拡大するためである。
【００６６】
次に、図３のステップ６で算出した通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰが、算出したリミット値ＴＣＹＬＬＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ８１）。この答がＹＥＳのときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ８２）、本プログラムを終了する。
【００６７】
この答がＮＯで、ＴＣＹＬＴＭＰ≦ＴＣＹＬＬＴのときには、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定する（ステップ８３）。また、リミット値ＴＣＹＬＬＴが通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰ以上の関係になっていて、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットが行えない状態であるので、これを終了させるために、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットし（ステップ８４）、本プログラムを終了する。
【００６８】
なお、前述した図１０のテーブルでは、最大値ＫＤＳＭＡＸは、これを用いて上述したように算出されたリミット値ＴＣＹＬＬＴが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第１の所定時間Ｔ１または所定時間Ｔ１ｂを超えた時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりも確実に大きくなるような値に設定されている。これは、リミット時間ＮＴＣＹＬに第１の所定時間Ｔ１または所定時間Ｔ１ｂよりも大きな時間が誤って入力されても、第１の所定時間Ｔ１または所定時間Ｔ１ｂを超えたときに、前記ステップ８１の答をＮＯとし、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットを確実に終了させるためである。
【００６９】
また、前述したように、負圧要求があるときまたはアクセルペダルが踏み込まれていないときの燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳの増加期間が、負圧要求がなくかつアクセルペダルが踏み込まれているときよりも大きな値に設定されている。これは、前記ステップ２６で前述したのと同じ理由によるものであり、これと整合性をとるためである。
【００７０】
図１２および図１３は、図８のステップ６４で実行される成層→リーン燃焼モードの切換時用のリミット値の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。本処理は、上述した図９の成層→ストイキ燃焼モードの場合の処理とほぼ同様であり、これと比較して、現在の燃焼モードがストイキ燃焼モードまたはリーン燃焼モードであるか否かを判別し、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを判別した燃焼モードごとに算出する点のみが、異なっている。
【００７１】
このように判別されたストイキまたはリーン燃焼モードごとに燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを算出するのは、次の理由による。すなわち、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳは、前述した設定の仕方から明らかなように、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードの間で切換が行われても、その値が変わらず、また、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換は、極めて短時間に行われるので、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間中に行われる場合があるためである。なお、図１２に示すように、ステップ９０〜９３の実行内容は、上述した図９のステップ７０〜７３と同様であるので、その具体的な説明は省略する。したがって、以下、ステップ９３に続く、ステップ９４の処理から説明する。
【００７２】
このステップ９４では、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「０」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、そのときの燃焼モードがリーン燃焼モードであるときには、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１４に示すＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬテーブルを検索することにより、リーン燃焼モード用の燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬを算出する（ステップ９５）。このテーブルでは、前述した図１０のテーブルと同様、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第２の所定時間Ｔ２（例えば５００ｍｓｅｃ）では、所定値ＫＤＬ１（例えば０．４）に設定され、第２の所定時間Ｔ２を超えた後には、所定値ＫＤＬ１よりも大きな最大値ＫＤＬＭＡＸ（例えば１．０）に設定されている。この場合の燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬの増大度合は、前述した図１０の負圧非要求時用のテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮの場合よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。
【００７３】
次に、図９のステップ７５および７６と同様にして、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧと切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮとのトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐを算出し（ステップ９６）、ｄｐｍｅｔｍｐ＞０であるか否かを判別する（ステップ９７）。この答がＹＥＳで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが、切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮよりも大きいときには、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに基づき、図１５に示すｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌテーブルを検索することにより、リーン燃焼モード用の補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌを算出する（ステップ９８）。このテーブルでは、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが第３の所定値ｄｐ３（例えば１．２ｋｇｆ／ｃｍ2）以下では、最小値ｋｄｌｍｉｎ（例えば１．０）に設定され、第３の所定値ｄｐ３よりも大きいときには、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど、リニアに増大するように設定されている。この場合の補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌの増大度合は、前述した図１１のテーブルの補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓの場合よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。一方、ステップ９７の答がＮＯの場合は、前記ステップ７８と同様に、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌを値１．０に設定する（ステップ９９）。
【００７４】
上記ステップ９８または９９に続くステップ１００では、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを、前記ステップ９５で算出された燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬに、上記ステップ９８または９９で設定された補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌを乗算した値に設定する。
【００７５】
一方、前記ステップ９４の答がＹＥＳのときには、燃焼モードがリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードに切り換えられているので、前述したステップ７４〜７９と全く同様に、ステップ１０１〜１０８を実行する。
【００７６】
前記ステップ１００または１０８で設定された燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨなどを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、前記ステップ８０と同様に、前述した式（２）により算出する（ステップ１０９）。次いで、図９のステップ８１〜８４と全く同様に、ステップ１１０〜１１３を実行し、本プログラムを終了する。なお、前述した図１４のテーブルでは、最大値ＫＤＬＭＡＸは、図１０のテーブルに関して前述したのと同じ理由から、これを用いて算出したリミット値ＴＣＹＬＬＴが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第２の所定時間Ｔ２を超えた時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりも確実に大きくなるような値に設定されている。
【００７７】
図１６は、図８のステップ６５で実行されるストイキ→成層燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ１２０では、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１７に示すＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＳＤテーブルを検索することにより、ストイキ→成層燃焼モードの切換時用の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤを算出する。このテーブルでは、前述した図１０および図１１のテーブルに関して前述したのと同じ理由から、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第３の所定時間Ｔ３（例えば８００ｍｓｅｃ）では所定値ＫＳＤ１（例えば０．４）に設定され、第３の所定時間Ｔ３を超えた後には所定値ＫＳＤ１よりも大きな最大値ＫＳＤＭＡＸ（例えば４．０）に設定されている。
【００７８】
次いで、ステップ１２１では、切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ、上記燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤ、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、および切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを次式（３）により算出する。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1-KLMTCYSD)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……（３）
【００７９】
なお、低負荷領域では、燃焼効率は、前述したように均一燃焼モードよりも成層燃焼モードの方が高くなる傾向にあるので、前者から後者への燃焼モードの切換時には、同一のトルクを出力するための要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳが減少する傾向にある。このため、上式（３）では、前記（２）式と異なり、値１から燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤを減算した値（１−ＫＬＭＴＣＹＳＤ）を、切換直前を基準とした燃焼効率の上昇度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値ＴＣＹＬＬＴがより小さな値に設定される。
【００８０】
次に、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰが、算出されたリミット値ＴＣＹＬＬＴよりも小さいか否かを判別する（ステップ１２２）。この答がＹＥＳのときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ１２３）、本プログラムを終了する。
【００８１】
この答がＮＯで、ＴＣＹＬＴＭＰ≧ＴＣＹＬＬＴのときには、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定する（ステップ１２４）。また、リミット値ＴＣＹＬＬＴが通常要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰ以下の関係になっていて、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットが行えない状態であるので、これを終了させるために、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットし（ステップ１２５）、本プログラムを終了する。
【００８２】
なお、前述した図１７のテーブルでは、最大値ＫＳＤＭＡＸは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第３の所定時間Ｔ３を超えた時点でリミット値ＴＣＹＬＬＴが負値となるように、すなわちこの時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりもリミット値ＴＣＹＬＬＴが確実に小さくなるような値に設定されている。これは、前述した図１０および図１４のテーブルと同様、リミット時間ＮＴＣＹＬに、第３の所定時間Ｔ３よりも大きな時間が誤って入力されても、第３の所定時間Ｔ３を超えたときに、前記ステップ１２２の答をＮＯとし、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットを確実に終了させるためである。
【００８３】
図１８は、図８のステップ６６で実行されるリーン→成層燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ１３０では、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１９に示すＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＬＤテーブルを検索することにより、リーン→成層燃焼モードの切換時用の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤを算出する。このテーブルでは、前述した図１７のテーブルと同様、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第４の所定時間Ｔ４（例えば８００ｍｓｅｃ）では所定値ＫＬＤ１（例えば０．３）に設定され、第４の所定時間Ｔ４を超えた後には、所定値ＫＬＤ１よりも大きな最大値ＫＬＤＭＡＸ（例えば４．０）に設定されている。なお、この場合の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤの増大度合は、前述した図１７のテーブルの燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤの場合よりも小さく設定されているとともに、上記所定値ＫＬＤ１は、図１７のテーブルの所定値ＫＳＤ１よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。
【００８４】
次いで、切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ、上記燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤ、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、および切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを次式（４）により算出する（ステップ１３１）。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1-KLMTCYLD)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……（４）
なお、上式（４）では、前記（３）式と同様に、値１から燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤを減算した値（１−ＫＬＭＴＣＹＬＤ）を、切換直前を基準とした燃焼効率の上昇度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値ＴＣＹＬＬＴがより小さな値に設定される。
【００８５】
次に、図１６のステップ１２２〜１２５と同様に、ステップ１３２〜１３５を実行し、本プログラムを終了する。なお、前述した図１９のテーブルでは、最大値ＫＬＤＭＡＸは、これを用いて算出したリミット値ＴＣＹＬＬＴが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第４の所定時間Ｔ４を超えた時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりも確実に小さくなるような値に設定されている。これは、図１７のテーブルに関して前述したのと同じ理由によるものである。
【００８６】
以上のように、本実施形態によれば、燃焼モードの切換時に、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、前記式（２）〜（４）によって、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに応じて算出するので、前述したように吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて算出される通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰと異なり、急激に変動させることなく、その時点での実際の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧを良好に反映した値として設定することができる。また、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮおよび切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮをベースとして算出するので、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。さらに、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、ＫＬＭＴＣＹＳＤまたはＫＬＭＴＣＹＬＤに応じてリミット値ＴＣＹＬＬＴ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た適切な値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。
【００８７】
また、前記ステップ７６、７７、７９、９７、９８および１００の実行により、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに応じて燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを補正するので、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、燃焼モードの切換直前を基準としたその時点までの要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧの全体的な増加傾向を良好に反映した値として設定でき、したがって、エンジン３の出力トルクを、運転者のトルク要求により良好に適合させることができる。
【００８８】
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、本実施形態では、均一燃焼モードへの切換時にのみ、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨをトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに応じて補正したが、成層燃焼モードへの切換時に、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤおよびＫＬＭＴＣＹＬＤをトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに応じて補正してもよい。具体的には、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが負値のとき、すなわち切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮに対して今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが減少しているときに、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤおよびＫＬＭＴＣＹＬＤを増加させるように補正する。これにより、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが減少する傾向にある成層燃焼モードへの切換時においても、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、燃焼モードの切換直前を基準としたその時点までの要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧの全体的な減少傾向を良好に反映した値として設定でき、したがって、エンジン３の出力トルクを運転者のトルク要求により良好に適合させることができる。また、本実施形態では、本発明を、車両用のエンジン３に適用したが、これに限らず、クランク軸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に適用しても良い。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。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃焼モードの切換時に、内燃機関の出力トルクを、運転者のトルク要求により良好に適合させながら、要求トルク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などの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置１およびこれを適用したエンジンの概略構成である。
【図２】燃焼モードの決定に用いられるマップである。
【図３】要求燃料噴射時間の算出処理を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップ７の切換時リミット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図４のステップ１７のリミット値算出パラメータの設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートの続きである。
【図７】図４のステップ１８のリミット値算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートの続きである。
【図９】図８のステップ６１の成層燃焼モードからストイキ燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】負圧要求の有無などにより、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳを設定するためのテーブルの一例を示す図である。
【図１１】図９および図１３の処理で用いられるｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓテーブルの一例を示す図である。
【図１２】図８のステップ６４の成層燃焼モードからリーン燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１２のフローチャートの続きである。
【図１４】図１２の処理で用いられるＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬテーブルの一例を示す図である。
【図１５】図１３の処理で用いられるｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌテーブルの一例を示す図である。
【図１６】図８のステップ６５のストイキ燃焼モードから成層燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】図１６の処理で用いられるＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＳＤテーブルの一例を示す図である。
【図１８】図８のステップ６６のリーン燃焼モードから成層燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１９】図１８の処理で用いられるＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＬＤテーブルの一例を示す図である。
【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、燃焼モード決定手段、記憶手段、燃焼効率推定手段、燃焼効率補正手段、切換時要求燃料量算出手段）
３ エンジン
２２ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２３ 吸気管内絶対圧センサ（運転状態検出手段）
２７ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＴＣＹＬＢＳ 要求燃料噴射時間（要求燃料量）
ＰＭＣＭＤＲＥＧ 要求トルク
ＴＣＹＬＬＴＩＮ 切換直前要求燃料噴射時間（燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求燃量）
ＰＭＴＣＹＬＩＮ 切換直前要求トルク（燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求トルク）
ＫＬＭＴＣＹＨ 燃焼効率パラメータ（燃焼効率）
ＫＬＭＴＣＹＳＤ 燃焼効率パラメータ（燃焼効率）
ＫＬＭＴＣＹＬＤ 燃焼効率パラメータ（燃焼効率）
ＴＣＹＬＬＴ リミット値（切換時要求燃料量）
ｄｐｍｅｔｍｐ トルク偏差（記憶された要求トルクと算出された今回の要求トルクとの偏差）
【発明の属する技術分野】
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基づい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。
【０００２】
【従来の技術】
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、引き続き成層燃焼が行われる。そして、この一部の気筒の燃料噴射量が、次のようにして算出される。すなわち、前回の最終的な燃料噴射量と、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が、最終的な燃料噴射量として算出される。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る今回の燃料噴射量とを加重平均した値として設定される。上記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。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−５０８９５号公報（第５頁１欄〜第８頁２欄および図３〜１２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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に、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が、燃料噴射量として算出される。上述したように、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、要求トルクと一致しなくなってしまい、その結果、ドライバビリティ（運転性）の低下を招いてしまう。
【０００５】
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、運転者のトルク要求により良好に適合させながら、要求トルク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内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１による発明は、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、算出された要求燃料量（実施形態における（以下、本項において同じ）要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ）に基づい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（ＥＣＵ２、クランク角センサ２２、吸気管内絶対圧センサ２３、アクセル開度センサ２７）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３のステップ６）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ＰＭＣＭＤＲＥＧを算出する要求トルク算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、算出された要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに応じて、燃焼モードを、成層燃焼モードおよび均一燃焼モードのいずれかに決定する燃焼モード決定手段（ＥＣＵ２、図２）と、燃焼モード決定手段により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時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ）および要求トルク（切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮ）を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３９、４１）と、内燃機関３に供給された燃料の量に対する供給された燃料の燃焼によって発生した内燃機関３の出力の比を表す燃焼効率（燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、ＫＬＭＴＣＹＳＤ、ＫＬＭＴＣＹＬＤ）を推定する燃焼効率推定手段（ＥＣＵ２、図９のステップ７９、図１３のステップ１００、１０８、図１６のステップ１２０、図１８のステップ１３０）と、推定された燃焼効率を、記憶された要求トルクと算出された今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧとの偏差（トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐ）に応じて補正する燃焼効率補正手段（ＥＣＵ２、図９のステップ７６、７７、７９、図１３のステップ９７、９８、１００、１０５、１０６、１０８）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および要求トルク、今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、ならびに補正された今回の燃焼効率に応じて、要求燃料量として切換時要求燃料量（リミット値ＴＣＹＬＬＴ）を算出する切換時要求燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図９のステップ８０、８２、図１３のステップ１０９、１１１、図１６のステップ１２１、１２３、図１８のステップ１３１、１３３、図３のステップ８）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関の制御装置では、内燃機関の運転状態に応じて要求トルクを算出し、この要求トルクに応じて燃焼モードを成層燃焼モードまたは均一燃焼モードに決定するとともに、各燃焼モードにおける要求燃料量を内燃機関の運転状態に応じて算出し、算出された要求燃料量に基づいて、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、切換時要求燃料量が、この切換の直前に算出された要求燃料量および要求トルク、今回の要求トルク、ならびに今回の燃焼効率に応じて算出され、要求燃料量として用いられる。
【０００８】
一般に、吸入空気量は、成層燃焼モードでは非常に大きく、均一燃焼モードでは成層燃焼モードよりも小さく設定されるため、燃焼モードの切換時には、吸入空気量が、応答遅れを伴って変化することで、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。このため、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算出された要求燃料量は、急激に変動する傾向にあるので、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。したがって、切換時要求燃料量を上述したように算出し、今回の要求トルクをパラメータとすることにより、切換時要求燃料量を急激に変動させることなく、その時点での実際の要求トルクを良好に反映した値として設定することができる。また、切換時要求燃料量を、上記切換の直前の要求燃料量および要求トルクをベースとして算出するので、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。さらに、成層燃焼モードと均一燃焼モードでは、トルクに対して燃焼効率が互いに異なるように変化するのに対し、上述した構成によれば、今回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た適切な値に設定できる。以上により、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、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。
【０００９】
また、燃焼モードの切換直前の要求トルクと今回の要求トルクとの偏差に応じて、すなわち、燃焼モードの切換直前を基準としたその時点までの要求トルクの全体的な増減傾向に応じて、燃焼効率を補正するので、補正された燃焼効率に応じて算出される切換時要求燃料量を、上記の増減傾向を良好に反映した値として設定でき、したがって、内燃機関の出力トルクを、運転者のトルク要求により良好に適合させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置１およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。また、制御装置１は、ＥＣＵ２を備えている。
【００１１】
エンジン３は、図示しない車両用の直列４気筒（１気筒のみ図示）タイプのガソリンエンジンであり、各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂとの間に燃焼室３ｃが形成されている。ピストン３ａの上面の中央部には、凹部３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５がそれぞれ設けられているとともに、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）６および点火プラグ７が取り付けられている。すなわち、このエンジン３は、燃料をインジェクタ６によって燃焼室３ｃ内に直接、噴射する筒内直接噴射式のものである。
【００１２】
インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ６ａを介して燃料ポンプ６ｂに接続されている。燃料は、図示しない燃料タンクからこの燃料ポンプ６ｂ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６に供給される。燃料は、インジェクタ６からピストン３ａの凹部３ｄ側に向かって噴射されるとともに、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６から噴射された燃料の大部分は、凹部３ｄに衝突して燃料噴流を形成する。
【００１３】
吸気管４には、分岐管８を介してブレーキブースタ９が接続されており、このブレーキブースタ９は、円形ゴム製のダイヤフラムなどで構成されている。また、ブレーキブースタ９には、吸気管４に設けられたスロットル弁１０が閉じることによって発生する負圧が供給され、この供給されたブレーキブースタ９内の負圧によって、運転者が操作したブレーキペダル１１のペダル踏み込み力が増幅される。また、分岐管８には負圧センサ２１が設けられており、この負圧センサ２１は、ブレーキブースタ９内の負圧を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００１４】
上記スロットル弁１０には、電動モータ１０ａが連結されており、この電動モータ１０ａは、ＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じ、電動モータ１０ａを介してスロットル弁１０の開度を制御することにより、エンジン３の吸入空気量を制御する。
【００１５】
エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ２２（運転状態検出手段）が設けられている。このクランク角センサ２２は、マグネットロータ２２ａおよびＭＲＥピックアップ２２ｂで構成されている。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、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。
【００１６】
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゜ごとに出力される。また、エンジン３には、図示しない気筒判別センサが設けられており、この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号をＥＣＵ２に送る。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号によって、気筒ごとのクランク角度位置を判別するようになっている。
【００１７】
一方、吸気管４のスロットル弁１０よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ２３（運転状態検出手段）が配置されている。この吸気管内絶対圧センサ２３は、吸気管４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に送る。
【００１８】
また、吸気管４のスロットル弁１０よりも下流側と、排気管５の図示しない触媒装置よりも上流側との間には、ＥＧＲ管１２が接続されている。このＥＧＲ管１２は、エンジン３の排気ガスを吸気側に再循環し、燃焼室３ｃ内の燃焼温度を下げることによって排気ガス中のＮＯｘを低減させるＥＧＲ動作を実行する。
【００１９】
ＥＧＲ管１２には、ＥＧＲ制御弁１３が取り付けられている。ＥＧＲ制御弁１３は、ステッピングモータ（図示せず）のロータにばね（図示せず）を介して連結されており、このステッピングモータの動作を、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御することにより、ＥＧＲ制御弁１３のバルブリフト量ＬＡＣＴを変化させることで、ＥＧＲ管１２が開閉される。このバルブリフト量ＬＡＣＴは、バルブリフト量センサ２４によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に送られる。
【００２０】
ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁１３の目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出するとともに、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように、ＥＧＲ制御弁１３を制御し、ＥＧＲ率を制御する。
【００２１】
また、排気管５の触媒装置よりも上流側には、ＬＡＦセンサ２５が配置されている。ＬＡＦセンサ２５は、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の空燃比Ａ／Ｆ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、その酸素濃度に比例する出力ＫＡＣＴをＥＣＵ２に送る。
【００２２】
ＥＣＵ２には、水温センサ２６から、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、アクセル開度センサ２７（運転状態検出手段）から、アクセルペダル（図示せず）の開度（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。
【００２３】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ２１〜２７からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３のフューエルカット（以下「Ｆ／Ｃ」という）を実行するとともに、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧを後述するように算出する。また、ＣＰＵは、この要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに応じて、エンジン３の燃焼モードを決定するとともに、決定された燃焼モードに従って、インジェクタ６の燃料噴射時間および点火プラグ７の点火時期を制御する。この燃料噴射時間は、後述するように算出される要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ（要求燃料量）に基づいて制御される。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２により、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、燃焼モード決定手段、記憶手段、燃焼効率推定手段、燃焼効率補正手段および切換時要求燃料量算出手段が構成されている。
【００２４】
上記の燃焼モードは、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、極低負荷運転時以外の運転時には均一燃焼モードにそれぞれ決定され、切り換えられる。また、この燃焼モードの移行時には、２回噴射モードが実行される。
【００２５】
上記成層燃焼モードでは、燃料をインジェクタ６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。そして、この燃料噴流と吸気管４からの流入空気の流動とによって、混合気が生成されるとともに、ピストン３ａが圧縮行程の上死点に近い位置にあることで、混合気を点火プラグ７の付近に偏在させながら、成層燃焼が行われる。また、成層燃焼モードの空燃比Ａ／Ｆは、スロットル弁１０をほぼ全開状態に制御することによって、理論空燃比よりも極リーンな値（例えば２７〜６０）に制御される。
【００２６】
また、均一燃焼モードでは、燃料を吸気行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、燃料噴流と空気の流動とによって生成した混合気を燃焼室３ｃ内に均一に分散させながら、均一燃焼が行われる。また、均一燃焼モードでの空燃比Ａ／Ｆは、スロットル弁１０を成層燃焼モードよりも小さな開度に制御することによって、成層燃焼モードよりもリッチな値（例えば１２〜２２）に制御される。また、均一燃焼モードの目標バルブリフト量ＬＣＭＤは、成層燃焼モードよりも小さな値に設定される。
【００２７】
さらに、２回噴射モードでは、１サイクル中に燃料を間隔をあけて２回噴射するとともに、成層燃焼モードよりもリッチな空燃比Ａ／Ｆ（例えば１２〜２２）で、燃焼が行われる。この場合の２回の燃料噴射は、吸気行程中と圧縮行程中に各１回ずつ実行される。なお、この２回噴射モードを実行するのは次の理由による。すなわち、成層燃焼モードと均一燃焼モードの間では、吸入空気量およびＥＧＲ率の目標値が上述したように大きく異なるとともに、燃焼モードの切換時、実際の吸入空気量およびＥＧＲ率が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ので、その間、燃料噴射を２回に分割して行うことにより、失火を防止するとともに、トルク段差を抑制するためである。
【００２８】
上記の燃焼モードの決定は、図２に示すマップに基づいて行われ、それに応じて、燃焼モードを表す燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤの値が設定される。詳述すると、同マップにおいて、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびエンジン回転数ＮＥがともに低い成層燃焼域では、成層燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤは「２」に設定される。また、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびエンジン回転数ＮＥが成層燃焼域よりも高い均一燃焼域のうちのリーン燃焼域では、リーン燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤは「１」に設定される。さらに、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびエンジン回転数ＮＥがリーン燃焼域よりもさらに高い均一燃焼域のうちのストイキ燃焼域では、ストイキ燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤは「０」に設定される。なお、このマップにおけるストイキ燃焼域は、混合気を主として理論空燃比で燃焼させる領域に加えて、混合気を理論空燃比よりもリッチな空燃比Ａ／Ｆで燃焼させるリッチ燃焼域も含むように設定されており、以下、リッチ燃焼も含めてストイキ燃焼という。
【００２９】
以下、前述した要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳの算出処理を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して割り込み実行される。まず、ステップ１では、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、図示しないマップを検索することによって算出する。
【００３０】
次に、そのときの要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳをその前回値ＴＣＹＬＢＳ１として設定する（ステップ２）とともに、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する（ステップ３）。この目標空燃比ＫＣＭＤは、基本目標空燃比ＫＢＳに水温補正係数ＫＴＷを乗算した値として算出される。この基本目標空燃比ＫＢＳは、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに基づいて、水温補正係数ＫＴＷは、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づいて、図示しないそれぞれのマップを検索することによって、それぞれ求められる。
【００３１】
次いで、始動モードフラグＦ＿ＳＴＭＯＤが「１」であるか否かを判別する（ステップ４）。この答がＹＥＳで、エンジン３が始動中であるときには、要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳを、基本燃料噴射時間ＴＩＭに前記ステップ３で算出された目標空燃比ＫＣＭＤを乗算した値に設定し（ステップ５）、本プログラムを終了する。なお、基本燃料噴射時間ＴＩＭは、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しないマップを検索することによって求められる。
【００３２】
上記ステップ４の答がＮＯで、エンジン３の始動が終了しているときには、前記ステップ３および５でそれぞれ算出された目標空燃比ＫＣＭＤおよび基本燃料噴射時間ＴＩＭなどを用いて、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを次式（１）によって算出する（ステップ６）。
【００３３】
次に、切換時リミット処理を実行する（ステップ７）。この切換時リミット処理では、切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴが後述するように算出される。次いで、算出された切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴを、要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳとして設定する（ステップ８）とともに、今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧをその前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１として設定し（ステップ９）、本プログラムを終了する。
【００３４】
図４は、図３のステップ７で実行される切換時リミット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。本処理は、上述したように設定される通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを制限するためのリミット値ＴＣＹＬＬＴ（切換時要求燃料量）を、燃焼モードの切換パターン別に算出するものである。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との間で設定されるべき吸入空気量およびＥＧＲ率が大きく異なることと、これらの応答遅れがあることにより、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定される通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰは、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換時には増加し、これとは逆の切換時には減少する傾向にあるので、そのような傾向にある通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを制限するために、リミット値ＴＣＹＬＬＴが算出される。このため、リミット値ＴＣＹＬＬＴは、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを、均一燃焼モードへの切換時には減少側に、その逆の成層燃焼モードへの切換時には増大側にそれぞれ制限するように設定される。
【００３５】
まず、ステップ１０および１１では、Ｆ／Ｃ実行フラグの前回値Ｆ＿ＦＣＺが「１」であるか否か、および今回値Ｆ＿ＦＣが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。このＦ／Ｃ実行フラグＦ＿ＦＣは、Ｆ／Ｃが実行されているときに、「１」にセットされるものである。
【００３６】
これらの答のいずれもがＹＥＳで、今回のループがＦ／Ｃの終了直後であるときには、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬを所定値＃ＣＴＣＹＬＤ（例えば２８ＴＤＣ）にセットし（ステップ１２）、後述するステップ１３に進む。
【００３７】
一方、ステップ１０および１１の答のいずれかがＮＯで、今回のループがＦ／Ｃの終了直後でないときには、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬが、０であるか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＮＯのときには、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬをデクリメントした（ステップ１５）後、ステップ１３に進む。また、ステップ１４の答がＹＥＳのときには、そのままステップ１３に進む。
【００３８】
このステップ１３では、ディレイカウンタの値ＣＴＣＹＬが０であるか否かを判別する。この答がＮＯ、すなわち、Ｆ／Ｃの終了時から、所定値＃ＣＴＣＹＬＤに相当する時間が経過していないときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出を禁止し、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ１６）、本プログラムを終了する。上記のように、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出を禁止するのは、次の理由による。すなわち、リミット値ＴＣＹＬＬＴは、後述するように、前回時の要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ１と、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、ＫＬＭＴＣＹＳＤまたはＫＬＭＴＣＹＬＤ（燃焼効率）と、要求トルクの今回値ＰＭＣＭＤＲＥＧと前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１の比とを互いに乗算した値に設定されるので、前回時の要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳ１が値０であるＦ／Ｃの終了時およびその後には、値０として算出されてしまい、これを適切に設定できないためである。
【００３９】
一方、前記ステップ１３の答がＹＥＳで、ＣＴＣＹＬ＝０のとき、すなわちＦ／Ｃの終了時から、所定値＃ＣＴＣＹＬＤに相当する時間が経過したときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴを算出するためのパラメータを設定するリミット値算出パラメータ設定処理を実行する（ステップ１７）とともに、リミット値算出処理を実行し（ステップ１８）、本プログラムを終了する。
【００４０】
図５および図６は、図４のステップ１７で実行されるリミット値算出パラメータ設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ２０および２１では、前述した燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「２」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、今回のループが、燃焼モードが成層燃焼モードからストイキ燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「１」にセットする（ステップ２２）。
【００４１】
次に、ステップ２３および２４では、負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭが「１」であるか否か、およびアクセルペダル全閉フラグＦ＿ＡＰＩＤＬＥが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭは、ブレーキブースタ９内に十分な負圧が確保されておらず、この負圧を高めるべきと判定されたときに、負圧要求があるとして、「１」にセットされるものである。また、負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭが「１」にセットされた場合、燃焼モードは、成層燃焼モードまたはリーン燃焼モードへの設定が禁止され、強制的にストイキ燃焼モードに設定される。さらに、アクセルペダル全閉フラグＦ＿ＡＰＩＤＬＥは、アクセルペダルが全閉状態、すなわち踏み込まれていないときに、「０」にセットされるものである。
【００４２】
ステップ２３および２４の答のいずれもがＮＯ、すなわち、負圧要求がなく、かつアクセルペダルが踏み込まれているときには、リミット時間ＮＴＣＹＬを第１の所定時間（回数）＃ＮＴＣＹＬＤＳＳ（例えば５００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ２５）一方、これらの答のいずれかがＹＥＳのときには、リミット時間ＮＴＣＹＬを第２の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳ（例えば１０００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ２６）。このリミット時間ＮＴＣＹＬは、燃焼モードの切換パターンごとに、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間を、それを計時する後述のリミット時間カウンタＴＣＹＬＴ１０ＭＳのカウント回数として定めたものであり、このリミット時間ＮＴＣＹＬ内において、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出が実行される。なお、第２の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳは、第１の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳＳよりも長く設定されており、これは次の理由による。すなわち、負圧要求がある場合には、ブレーキブースタ９の容積の分、負圧にすべき容積が増加することで、吸気管内絶対圧ＰＢＡが安定するのに時間がかかり、その分、上記のリミットの実行期間を延長するためである。また、アクセルペダルが踏み込まれていない極低負荷運転状態の場合には、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが増加していない状況での切換なので、切換後の実際の吸入空気量が切換後に適した値になるのに時間がかかり、その分、リミットの実行期間を延長するためである。
【００４３】
一方、前記ステップ２０および２１の答のいずれかがＮＯのときには、ステップ２７および２８において、燃焼モードモニタの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「２」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「１」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、燃焼モードが成層燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「２」にセットし（ステップ２９）、リミット時間ＮＴＣＹＬを第３の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＬ（例えば４００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ３０）。
【００４４】
ステップ２７および２８の答のいずれかがＮＯのときには、ステップ３１および３２において、燃焼モードモニタの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「０」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「２」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、燃焼モードがストイキ燃焼モードから成層燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「３」にセットし（ステップ３３）、リミット時間ＮＴＣＹＬを第４の所定時間＃ＮＴＣＹＬＳＤ（例えば６００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ３４）。
【００４５】
ステップ３１および３２の答のいずれかがＮＯのときには、ステップ３５および３６において、燃焼モードモニタの前回値ＳＴ＿ＥＭＯＤ１が「１」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「２」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＹＥＳで、燃焼モードがリーン燃焼モードから成層燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「４」にセットし（ステップ３７）、リミット時間ＮＴＣＹＬを第５の所定時間＃ＮＴＣＹＬＬＤ（例えば６００ｍｓｅｃ相当）にセットする（ステップ３８）。なお、上記の第１の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳＳ、および第３〜５の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＬ、＃ＮＴＣＹＬＳＤならびに＃ＮＴＣＹＬＬＤは、ＥＧＲ制御弁１３の目標バルブリフト量ＬＣＭＤが前述したように成層燃焼モードと均一燃焼モードの間で大きく異なる値に設定されることと、ＥＧＲ制御弁１３の応答性を考慮し、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが切換後の燃焼モードに適した値に確実に達するのに必要な時間としてそれぞれ設定されている。また、上述の例では、燃焼モードが成層燃焼モードへ切り換えられる際の第４および第５の所定時間＃ＮＴＣＹＬＳＤおよび＃ＮＴＣＹＬＬＤが、成層燃焼モードの切換時に用いられる第１および第３の所定時間＃ＮＴＣＹＬＤＳＳおよび＃ＮＴＣＹＬＤＬよりも長い時間に設定されている。これは、ＥＧＲ制御弁１３の閉弁時には、ＥＧＲ制御弁１３の弁体に、ステッピングモータによる閉じ側への駆動力に加えて、ばねによる閉じ側への反力がさらに作用するので、上記の弁体の閉弁に必要な時間が、開弁時間よりも短いためである。以上により、燃焼モードの切換時におけるＥＧＲ制御弁１３の応答遅れの間、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットを確実に実行することができる。
【００４６】
前記ステップ２５、２６、３０、３４または３８に続くステップ３９では、要求燃料噴射時間の前回値ＴＣＹＬＢＳ１を切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ（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）として設定する。次いで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧの前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１が、所定の上限値＃ＰＭＴＣＹＬＭＩＮ（例えば１．２ｋｇｆ／ｃｍ2）よりも小さいか否かを判別する（ステップ４０）。
【００４７】
この答がＹＥＳのときには、要求トルクの前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１を切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮ（燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求トルク）として設定する（ステップ４１）とともに、前記４つの切換パターンのいずれかによる燃焼モードの切換直後であって、リミット値ＴＣＹＬＬＴを算出するためのパラメータの設定が完了していることを表すために、パラメータ設定完了フラグＦ＿ＴＣＹＬＩＮを「１」にセットし（ステップ４２）、本プログラムを終了する。また、ステップ４０の答がＮＯで、ＰＭＣＭＤＲＥＧ１≧＃ＰＭＴＣＹＬＭＩＮのときには、所定の上限値＃ＰＭＴＣＹＬＭＩＮを切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮとして設定する（ステップ４３）とともに、上記ステップ４２を実行し、本プログラムを終了する。
【００４８】
一方、前記ステップ３５および３６の答のいずれかがＮＯで、前記４つの切換パターンによる燃焼モードのいずれの切換直後でもないときには、パラメータ設定完了フラグＦ＿ＴＣＹＬＩＮを「０」にセットし（ステップ４４）、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴが「０」であるか否かを判別する（ステップ４５）。この答がＮＯで、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行中のときには、そのまま本プログラムを終了する一方、この答がＹＥＳのときには、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳを「０」にリセットし（ステップ４６）、本プログラムを終了する。
【００４９】
図７および図８は、図４のステップ１８で実行されるリミット値算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ５０および５１では、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧおよびその前回値ＰＭＣＭＤＲＥＧ１が、値０よりも大きいか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれかがＮＯのときには、エンジン３にトルクが要求されていないため、リミット値ＴＣＹＬＬＴの算出を実行しないものとして、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットする（ステップ５２）とともに、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ５３）、本プログラムを終了する。
【００５０】
一方、前記ステップ５０および５１の答のいずれもがＹＥＳのときには、前述したパラメータ設定完了フラグＦ＿ＴＣＹＬＩＮが、「１」であるか否かを判別する（ステップ５４）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、今回のループが前記４つの切換パターンのいずれかによる燃焼モードの切換直後のときには、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「１」にセットする（ステップ５５）とともに、アップカウント式のリミット時間カウンタの値ＴＣＹＬＴ１０ＭＳを０にセットし（ステップ５６）、ステップ５７に進む。このリミット時間カウンタＴＣＹＬＴ１０ＭＳは、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとにインクリメントされるものである。なお、このような時間タイマに代えて、ＴＤＣ信号の出力ごとにインクリメントされるカウンタを用いてもよい。
【００５１】
一方、ステップ５４の答がＮＯで、今回のループが燃焼モードの切換直後でないときには、上記ステップ５５および５６をスキップし、ステップ５７に進む。
【００５２】
このステップ５７では、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、リミット時間カウンタの値ＴＣＹＬＴ１０ＭＳが、前記ステップ２５、２６、３０、３４または３８でセットされたリミット時間ＮＴＣＹＬよりも小さいか否かを判別する（ステップ５８）。
【００５３】
この答がＹＥＳで、燃焼モードの切換後、リミット時間ＮＴＣＹＬに相当する時間が経過していないときには、そのときのリミット時間カウンタの値ＴＣＹＬＴ１０ＭＳを切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴとして設定する（ステップ５９）。次いで、ステップ６０において、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、今回の燃焼モードの切換が成層燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換であるときには、成層→ストイキ燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴを算出する（ステップ６１）。以下同様に、ステップ６２および６３において、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳが「２」および「３」であるか否かをそれぞれ判別するとともに、ステップ６２の答がＹＥＳ、ステップ６３の答がＹＥＳ、およびＮＯのときには、成層→リーン燃焼モード、ストイキ→成層燃焼モードおよびリーン→成層燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴをそれぞれ算出し（ステップ６４〜６６）、本プログラムを終了する。
【００５４】
一方、ステップ５８の答がＮＯで、燃焼モードの切換後、リミット時間ＮＴＣＹＬに相当する時間が経過したときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間が終了したとして、前記ステップ５２以降を実行し、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットするとともに、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し、本プログラムを終了する。
【００５５】
また、このようにリミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間が終了した後には、前記ステップ５２の実行によって、前記ステップ５７の答がＮＯとなるので、その場合には、前記ステップ５２以降を実行し、本プログラムを終了する。
【００５６】
図９は、図８のステップ６１で実行される成層→ストイキ燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ７０では、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが所定の上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧよりも大きいか否かを判別する。この答がＹＥＳで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが非常に大きいときには、要求トルク領域外フラグＦ＿ＴＣＹＨを「１」にセットし（ステップ７１）、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを所定値＃ＣＡＬＩＢに設定する（ステップ７２）。この所定値＃ＣＡＬＩＢは、後述するように算出された場合の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨよりも大きな値に設定されている。
【００５７】
一方、前記ステップ７０の答がＮＯで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ≦上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧのときには、要求トルク領域外フラグＦ＿ＴＣＹＨが「１」であるか否かを判別する（ステップ７３）。この答がＹＥＳのときには、前記ステップ７２を実行する。このように、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが、上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧよりも一旦大きくなった後、上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧよりも小さくなっても、燃焼モードが切り換えられない限り、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨは、所定値＃ＣＡＬＩＢに維持される。
【００５８】
ステップ７３の答がＮＯで、燃焼モードの切換時から、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが上限トルク＃ＰＭＴＣＹＬＬＧを一度も超えていないときには、ステップ７４および７４Ａにおいて、負圧要求フラグＦ＿ＰＢＭが「１」であるか否か、およびアクセルペダル全閉フラグＦ＿ＡＰＩＤＬＥが「０」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがＮＯ、すなわち、ブレーキブースタ９内の負圧を増大させるべき負圧要求がなく、かつアクセルペダルが踏み込まれているときには、図８のステップ５９で設定された切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１０に実線で示す負圧非要求時用のＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮテーブルを検索した値を、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳとして設定する（ステップ７４Ｂ）。このテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、すなわち燃焼モードの切換時からの経過時間が長いほど、徐々に大きくなるように設定され、第１の所定時間Ｔ１（例えば６００ｍｓｅｃ）では、所定値ＫＤＳ１（例えば０．８）に設定され、第１の所定時間Ｔ１を超えた後には、所定値ＫＤＳ１よりも大きな最大値ＫＤＳＭＡＸ（例えば４．０）に設定されている。
【００５９】
ステップ７４および７４Ａのいずれかの答がＹＥＳのときには、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、上記ステップ７４Ｂと同様に、図１０に破線で示す負圧要求時用のＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＹテーブルを検索した値を、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳとして設定する（ステップ７４Ｃ）。この負圧要求時用のテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＹは、上述した負圧非要求時用のテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮと比較し、全体として高い値に設定されるとともに、上記の第１の所定時間Ｔ１を超えて所定時間Ｔ１ｂ（例えば１１００ｍｓｅｃ）まで増加し続け、すなわち、その増加期間がより長く設定されており、所定時間Ｔ１ｂ以上では、最大値ＫＤＳＭＡＸに設定されている。
【００６０】
次に、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧから、図６の前記ステップ４１または４３で設定された切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを減算した値を、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐ（記憶された要求トルクと算出された今回の要求トルクとの偏差）として算出し（ステップ７５）、このトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが値０よりも大きいか否かを判別する（ステップ７６）。この答がＹＥＳで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが、切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮよりも大きいときには、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに基づき、図１１に示すｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓテーブルを検索することにより、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓを算出する（ステップ７７）。このテーブルでは、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが第１の所定値ｄｐ１以下では、最小値ｋｄｓｍｉｎ（例えば１．０）に設定され、第１の所定値ｄｐ１（例えば１．２ｋｇｆ／ｃｍ2）と、これよりも大きい第２の所定値ｄｐ２（例えば２．０ｋｇｆ／ｃｍ2）との間では、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど、リニアに増大するように設定され、第２の所定値ｄｐ２以上では、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど、より小さな傾きでリニアに増大するように設定されている。
【００６１】
一方、ステップ７６の答がＮＯで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮ以下のときには、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓを値１．０に設定する（ステップ７８）。次に、前記ステップ７４Ｂまたは７４Ｃで算出された燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳに、上記ステップ７７または７８で設定された補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓを乗算した値を、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨとして設定する（ステップ７９）。
【００６２】
前記ステップ７２または７９に続くステップ８０では、図６のステップ３９で設定された切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ、上記燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、および図６のステップ４１または４３で設定された切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを次式（２）により算出する。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1+KLMTCYH)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……（２）
【００６３】
なお、燃焼効率は、エンジン３に供給された燃料の量に対する供給された燃料の燃焼によって発生したエンジン３の出力の比を表す。この燃焼効率は、燃焼モードの切換が実行されるような低負荷領域では、成層燃焼モードよりも均一燃焼モードの方が低い傾向にあるので、前者から後者への燃焼モードの切換時には、同一のトルクを出力するための要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳが増加する傾向にある。このため、上式（２）では、値１に燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを加算した値（１＋ＫＬＭＴＣＹＨ）を、切換直前を基準とした燃焼効率の低下度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値ＴＣＹＬＬＴがより大きな値に設定される。
【００６４】
また、前述したように、図１０の負圧非要求時用および負圧要求時用のテーブルでは、それぞれのテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮおよびＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＹが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴの増加に伴って、徐々に大きくなるように設定されているので、それに伴い、リミット値ＴＣＹＬＬＴが徐々に増大し、それにより、アクセルペダルがゆっくり踏み込まれた場合に得られるべき最小限の加速感を確保することができる。さらに、前述した図１１のテーブルでは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが第１の所定値ｄｐ１よりも大きく、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが燃焼モードの切換前からある程度増加しているときには、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど大きな値に設定されているので、それにより、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを増大補正し、要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳを増量補正することによって、運転者の加速要求を満たすことができる。
【００６５】
また、前述したように、負圧要求があるときまたはアクセルペダルが踏み込まれていないときの燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳが、負圧要求がなくかつアクセルペダルが踏み込まれているときよりも大きな値に設定されているのは、次の理由による。すなわち、負圧要求が検出されるのは、一般に、アクセルペダルが踏み込まれていないような極低負荷運転状態であるため、成層燃焼モードとストイキ燃焼モードとの間の燃焼効率の差が、より拡大するためである。
【００６６】
次に、図３のステップ６で算出した通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰが、算出したリミット値ＴＣＹＬＬＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ８１）。この答がＹＥＳのときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ８２）、本プログラムを終了する。
【００６７】
この答がＮＯで、ＴＣＹＬＴＭＰ≦ＴＣＹＬＬＴのときには、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定する（ステップ８３）。また、リミット値ＴＣＹＬＬＴが通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰ以上の関係になっていて、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットが行えない状態であるので、これを終了させるために、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットし（ステップ８４）、本プログラムを終了する。
【００６８】
なお、前述した図１０のテーブルでは、最大値ＫＤＳＭＡＸは、これを用いて上述したように算出されたリミット値ＴＣＹＬＬＴが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第１の所定時間Ｔ１または所定時間Ｔ１ｂを超えた時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりも確実に大きくなるような値に設定されている。これは、リミット時間ＮＴＣＹＬに第１の所定時間Ｔ１または所定時間Ｔ１ｂよりも大きな時間が誤って入力されても、第１の所定時間Ｔ１または所定時間Ｔ１ｂを超えたときに、前記ステップ８１の答をＮＯとし、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットを確実に終了させるためである。
【００６９】
また、前述したように、負圧要求があるときまたはアクセルペダルが踏み込まれていないときの燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳの増加期間が、負圧要求がなくかつアクセルペダルが踏み込まれているときよりも大きな値に設定されている。これは、前記ステップ２６で前述したのと同じ理由によるものであり、これと整合性をとるためである。
【００７０】
図１２および図１３は、図８のステップ６４で実行される成層→リーン燃焼モードの切換時用のリミット値の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。本処理は、上述した図９の成層→ストイキ燃焼モードの場合の処理とほぼ同様であり、これと比較して、現在の燃焼モードがストイキ燃焼モードまたはリーン燃焼モードであるか否かを判別し、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを判別した燃焼モードごとに算出する点のみが、異なっている。
【００７１】
このように判別されたストイキまたはリーン燃焼モードごとに燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを算出するのは、次の理由による。すなわち、切換ステイタスＥＭＯＤ＿ＳＴＳは、前述した設定の仕方から明らかなように、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードの間で切換が行われても、その値が変わらず、また、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換は、極めて短時間に行われるので、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットの実行期間中に行われる場合があるためである。なお、図１２に示すように、ステップ９０〜９３の実行内容は、上述した図９のステップ７０〜７３と同様であるので、その具体的な説明は省略する。したがって、以下、ステップ９３に続く、ステップ９４の処理から説明する。
【００７２】
このステップ９４では、燃焼モードモニタＳＴ＿ＥＭＯＤが「０」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、そのときの燃焼モードがリーン燃焼モードであるときには、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１４に示すＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬテーブルを検索することにより、リーン燃焼モード用の燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬを算出する（ステップ９５）。このテーブルでは、前述した図１０のテーブルと同様、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第２の所定時間Ｔ２（例えば５００ｍｓｅｃ）では、所定値ＫＤＬ１（例えば０．４）に設定され、第２の所定時間Ｔ２を超えた後には、所定値ＫＤＬ１よりも大きな最大値ＫＤＬＭＡＸ（例えば１．０）に設定されている。この場合の燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬの増大度合は、前述した図１０の負圧非要求時用のテーブル値ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳＮの場合よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。
【００７３】
次に、図９のステップ７５および７６と同様にして、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧと切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮとのトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐを算出し（ステップ９６）、ｄｐｍｅｔｍｐ＞０であるか否かを判別する（ステップ９７）。この答がＹＥＳで、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが、切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮよりも大きいときには、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに基づき、図１５に示すｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌテーブルを検索することにより、リーン燃焼モード用の補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌを算出する（ステップ９８）。このテーブルでは、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌは、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが第３の所定値ｄｐ３（例えば１．２ｋｇｆ／ｃｍ2）以下では、最小値ｋｄｌｍｉｎ（例えば１．０）に設定され、第３の所定値ｄｐ３よりも大きいときには、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが大きいほど、リニアに増大するように設定されている。この場合の補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌの増大度合は、前述した図１１のテーブルの補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓの場合よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。一方、ステップ９７の答がＮＯの場合は、前記ステップ７８と同様に、補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌを値１．０に設定する（ステップ９９）。
【００７４】
上記ステップ９８または９９に続くステップ１００では、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを、前記ステップ９５で算出された燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬに、上記ステップ９８または９９で設定された補正係数ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌを乗算した値に設定する。
【００７５】
一方、前記ステップ９４の答がＹＥＳのときには、燃焼モードがリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードに切り換えられているので、前述したステップ７４〜７９と全く同様に、ステップ１０１〜１０８を実行する。
【００７６】
前記ステップ１００または１０８で設定された燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨなどを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、前記ステップ８０と同様に、前述した式（２）により算出する（ステップ１０９）。次いで、図９のステップ８１〜８４と全く同様に、ステップ１１０〜１１３を実行し、本プログラムを終了する。なお、前述した図１４のテーブルでは、最大値ＫＤＬＭＡＸは、図１０のテーブルに関して前述したのと同じ理由から、これを用いて算出したリミット値ＴＣＹＬＬＴが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第２の所定時間Ｔ２を超えた時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりも確実に大きくなるような値に設定されている。
【００７７】
図１６は、図８のステップ６５で実行されるストイキ→成層燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ１２０では、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１７に示すＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＳＤテーブルを検索することにより、ストイキ→成層燃焼モードの切換時用の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤを算出する。このテーブルでは、前述した図１０および図１１のテーブルに関して前述したのと同じ理由から、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第３の所定時間Ｔ３（例えば８００ｍｓｅｃ）では所定値ＫＳＤ１（例えば０．４）に設定され、第３の所定時間Ｔ３を超えた後には所定値ＫＳＤ１よりも大きな最大値ＫＳＤＭＡＸ（例えば４．０）に設定されている。
【００７８】
次いで、ステップ１２１では、切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ、上記燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤ、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、および切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを次式（３）により算出する。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1-KLMTCYSD)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……（３）
【００７９】
なお、低負荷領域では、燃焼効率は、前述したように均一燃焼モードよりも成層燃焼モードの方が高くなる傾向にあるので、前者から後者への燃焼モードの切換時には、同一のトルクを出力するための要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＢＳが減少する傾向にある。このため、上式（３）では、前記（２）式と異なり、値１から燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤを減算した値（１−ＫＬＭＴＣＹＳＤ）を、切換直前を基準とした燃焼効率の上昇度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値ＴＣＹＬＬＴがより小さな値に設定される。
【００８０】
次に、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰが、算出されたリミット値ＴＣＹＬＬＴよりも小さいか否かを判別する（ステップ１２２）。この答がＹＥＳのときには、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定し（ステップ１２３）、本プログラムを終了する。
【００８１】
この答がＮＯで、ＴＣＹＬＴＭＰ≧ＴＣＹＬＬＴのときには、通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰを切換時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＭＴとして設定する（ステップ１２４）。また、リミット値ＴＣＹＬＬＴが通常要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰ以下の関係になっていて、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットが行えない状態であるので、これを終了させるために、リミット許可フラグＦ＿ＴＣＹＬＬＴを「０」にセットし（ステップ１２５）、本プログラムを終了する。
【００８２】
なお、前述した図１７のテーブルでは、最大値ＫＳＤＭＡＸは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第３の所定時間Ｔ３を超えた時点でリミット値ＴＣＹＬＬＴが負値となるように、すなわちこの時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりもリミット値ＴＣＹＬＬＴが確実に小さくなるような値に設定されている。これは、前述した図１０および図１４のテーブルと同様、リミット時間ＮＴＣＹＬに、第３の所定時間Ｔ３よりも大きな時間が誤って入力されても、第３の所定時間Ｔ３を超えたときに、前記ステップ１２２の答をＮＯとし、リミット値ＴＣＹＬＬＴによるリミットを確実に終了させるためである。
【００８３】
図１８は、図８のステップ６６で実行されるリーン→成層燃焼モードの切換時用のリミット値ＴＣＹＬＬＴの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ１３０では、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴに基づき、図１９に示すＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＬＤテーブルを検索することにより、リーン→成層燃焼モードの切換時用の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤを算出する。このテーブルでは、前述した図１７のテーブルと同様、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤは、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第４の所定時間Ｔ４（例えば８００ｍｓｅｃ）では所定値ＫＬＤ１（例えば０．３）に設定され、第４の所定時間Ｔ４を超えた後には、所定値ＫＬＤ１よりも大きな最大値ＫＬＤＭＡＸ（例えば４．０）に設定されている。なお、この場合の燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤの増大度合は、前述した図１７のテーブルの燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤの場合よりも小さく設定されているとともに、上記所定値ＫＬＤ１は、図１７のテーブルの所定値ＫＳＤ１よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。
【００８４】
次いで、切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮ、上記燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤ、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧ、および切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮを用いて、リミット値ＴＣＹＬＬＴを次式（４）により算出する（ステップ１３１）。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1-KLMTCYLD)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……（４）
なお、上式（４）では、前記（３）式と同様に、値１から燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＬＤを減算した値（１−ＫＬＭＴＣＹＬＤ）を、切換直前を基準とした燃焼効率の上昇度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値ＴＣＹＬＬＴがより小さな値に設定される。
【００８５】
次に、図１６のステップ１２２〜１２５と同様に、ステップ１３２〜１３５を実行し、本プログラムを終了する。なお、前述した図１９のテーブルでは、最大値ＫＬＤＭＡＸは、これを用いて算出したリミット値ＴＣＹＬＬＴが、切換後経過時間Ｎ＿ＴＣＹＬＬＴが第４の所定時間Ｔ４を超えた時点での通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰよりも確実に小さくなるような値に設定されている。これは、図１７のテーブルに関して前述したのと同じ理由によるものである。
【００８６】
以上のように、本実施形態によれば、燃焼モードの切換時に、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、前記式（２）〜（４）によって、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧに応じて算出するので、前述したように吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて算出される通常時要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＴＭＰと異なり、急激に変動させることなく、その時点での実際の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧを良好に反映した値として設定することができる。また、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、切換直前要求燃料噴射時間ＴＣＹＬＬＴＩＮおよび切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮをベースとして算出するので、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。さらに、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨ、ＫＬＭＴＣＹＳＤまたはＫＬＭＴＣＹＬＤに応じてリミット値ＴＣＹＬＬＴ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た適切な値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。
【００８７】
また、前記ステップ７６、７７、７９、９７、９８および１００の実行により、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに応じて燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨを補正するので、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、燃焼モードの切換直前を基準としたその時点までの要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧの全体的な増加傾向を良好に反映した値として設定でき、したがって、エンジン３の出力トルクを、運転者のトルク要求により良好に適合させることができる。
【００８８】
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、本実施形態では、均一燃焼モードへの切換時にのみ、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＨをトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに応じて補正したが、成層燃焼モードへの切換時に、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤおよびＫＬＭＴＣＹＬＤをトルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐに応じて補正してもよい。具体的には、トルク偏差ｄｐｍｅｔｍｐが負値のとき、すなわち切換直前要求トルクＰＭＴＣＹＬＩＮに対して今回の要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが減少しているときに、燃焼効率パラメータＫＬＭＴＣＹＳＤおよびＫＬＭＴＣＹＬＤを増加させるように補正する。これにより、要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧが減少する傾向にある成層燃焼モードへの切換時においても、リミット値ＴＣＹＬＬＴを、燃焼モードの切換直前を基準としたその時点までの要求トルクＰＭＣＭＤＲＥＧの全体的な減少傾向を良好に反映した値として設定でき、したがって、エンジン３の出力トルクを運転者のトルク要求により良好に適合させることができる。また、本実施形態では、本発明を、車両用のエンジン３に適用したが、これに限らず、クランク軸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に適用しても良い。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。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃焼モードの切換時に、内燃機関の出力トルクを、運転者のトルク要求により良好に適合させながら、要求トルク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などの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置１およびこれを適用したエンジンの概略構成である。
【図２】燃焼モードの決定に用いられるマップである。
【図３】要求燃料噴射時間の算出処理を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップ７の切換時リミット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図４のステップ１７のリミット値算出パラメータの設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートの続きである。
【図７】図４のステップ１８のリミット値算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートの続きである。
【図９】図８のステップ６１の成層燃焼モードからストイキ燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】負圧要求の有無などにより、燃焼効率係数ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＳを設定するためのテーブルの一例を示す図である。
【図１１】図９および図１３の処理で用いられるｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｓテーブルの一例を示す図である。
【図１２】図８のステップ６４の成層燃焼モードからリーン燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１２のフローチャートの続きである。
【図１４】図１２の処理で用いられるＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＨＢＤＬテーブルの一例を示す図である。
【図１５】図１３の処理で用いられるｄｐｍｅｔｍｐ−ｋｄｐｍｅｔｍｐｄｌテーブルの一例を示す図である。
【図１６】図８のステップ６５のストイキ燃焼モードから成層燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】図１６の処理で用いられるＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＳＤテーブルの一例を示す図である。
【図１８】図８のステップ６６のリーン燃焼モードから成層燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１９】図１８の処理で用いられるＮ＿ＴＣＹＬＬＴ−ＫＬＭＴＣＹＬＤテーブルの一例を示す図である。
【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、燃焼モード決定手段、記憶手段、燃焼効率推定手段、燃焼効率補正手段、切換時要求燃料量算出手段）
３ エンジン
２２ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２３ 吸気管内絶対圧センサ（運転状態検出手段）
２７ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＴＣＹＬＢＳ 要求燃料噴射時間（要求燃料量）
ＰＭＣＭＤＲＥＧ 要求トルク
ＴＣＹＬＬＴＩＮ 切換直前要求燃料噴射時間（燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求燃量）
ＰＭＴＣＹＬＩＮ 切換直前要求トルク（燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求トルク）
ＫＬＭＴＣＹＨ 燃焼効率パラメータ（燃焼効率）
ＫＬＭＴＣＹＳＤ 燃焼効率パラメータ（燃焼効率）
ＫＬＭＴＣＹＬＤ 燃焼効率パラメータ（燃焼効率）
ＴＣＹＬＬＴ リミット値（切換時要求燃料量）
ｄｐｍｅｔｍｐ トルク偏差（記憶された要求トルクと算出された今回の要求トルクとの偏差）
Claims (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、算出された要求燃料量に基づい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、前記内燃機関の要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
当該算出された要求トルクに応じて、前記燃焼モードを、前記成層燃焼モードおよび前記均一燃焼モードのいずれかに決定する燃焼モード決定手段と、
当該燃焼モード決定手段により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および前記要求トルクを記憶する記憶手段と、
前記内燃機関に供給された燃料の量に対する当該供給された燃料の燃焼によって発生した前記内燃機関の出力の比を表す燃焼効率を推定する燃焼効率推定手段と、
前記推定された燃焼効率を、前記記憶された要求トルクと前記算出された今回の要求トルクとの偏差に応じて補正する燃焼効率補正手段と、
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および要求トルク、前記今回の要求トルク、ならびに前記補正された今回の燃焼効率に応じて、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、
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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