JP4168362B2 - 筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動定速走行を行うクルーズ制御機能を備えた筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁から筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関（直噴エンジン）は、特開平９−７９０７９号公報に示すように、低・中負荷域では、低燃費を狙って、超稀薄混合気を成層燃焼させる成層燃焼モードで運転し、高負荷域では、エンジン出力を重視して、均質混合気を均質燃焼させる均質燃焼モードで運転するようにしている。従って、直噴エンジンは、運転中に負荷に応じて成層燃焼と均質燃焼とが切り換えられる。この直噴エンジンを搭載した自動車においても、クルーズ制御装置を搭載したものがある。
【０００３】
一般的なクルーズ制御装置は、走行中に運転者が所望の車速になったときに、車速セットスイッチを操作すると、その時の車速が目標車速としてセットされ、それ以後はアクセルペダルを操作しなくても、その目標車速で定速走行できるようになっている。更に、クルーズ制御装置には、特開平１１−７８６０３号公報に示すように、クルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウン／タップアップ機能や、目標車速を前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジューム機能等を備えたものがある。また、近年、特開平１１−２５４９９７号公報に示すように、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御も実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
直噴エンジンを均質燃焼領域で運転している時に、目標車速をセットしてクルーズ制御を開始すると、その後、上記の機能により目標車速を低下させたときに、負荷が均質燃焼領域（高負荷域）から成層燃焼領域（低・中負荷域）に移行して、燃焼モードが成層燃焼に切り換わることがある。その直後に、加速機能（タップアップ操作、アクセル踏み込み、先行車との車間距離が開いた場合等）により、負荷が成層燃焼領域（低・中負荷域）から均質燃焼領域（高負荷域）に移行して燃焼モードが均質燃焼に切り換わることがある。この燃焼モード切換時にトルク変動が生じるため、クルーズ制御中に燃焼モードの切り換えが頻繁に生じると、クルーズ制御のドライバビリティが悪化する。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上させることができる筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ところで、均質燃焼は成層燃焼と比べて安定燃焼可能な運転領域が広いため、クルーズ制御中に、均質燃焼から成層燃焼に切り換える負荷の切換判定値をクルーズ制御以外の通常運転時よりも低下させて、均質燃焼領域を成層燃焼領域側に拡大しても、均質燃焼で安定燃焼させることができ、ドライバビリティが悪化することはない。
【０００７】
この点に着目し、本発明の請求項１の筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置は、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼に切り換える負荷の切換判定値のみをクルーズ制御以外の通常運転時よりも低下させ、成層燃焼から均質燃焼に切り換える負荷の切換判定値は変更しないようにする。このようにすれば、クルーズ制御中に、負荷が均質燃焼領域から通常運転時の成層燃焼領域内に低下しても、その負荷が、通常運転時の切換判定値よりも低く設定されたクルーズ制御中の切換判定値を下回るまでは燃焼モードが成層燃焼に切り換えられない。これにより、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上することができる。
【０００８】
一方、請求項２のクルーズ制御装置は、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、目標車速が低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合にのみ、負荷が成層燃焼領域に低下してから所定時間が経過するまで成層燃焼への切り換えを禁止し、負荷が成層燃焼領域から均質燃焼領域になった場合には負荷が均質燃焼領域になってから所定時間が経過するまで均質燃焼への切り換えを禁止することを行わないようにする。このようにしても、上記請求項１の場合と同じく、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【０００９】
また、請求項３のクルーズ制御装置は、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、目標車速が低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合にのみ、目標車速がほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止し、負荷が成層燃焼領域から均質燃焼領域になった場合には前記目標車速がほぼ一定となるまで均質燃焼への切り換えを禁止することを行わないようにする。このようにすれば、目標車速が変化している間は、成層燃焼への切り換えが禁止されるため、上記請求項１，２の場合と同じく、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御系システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式内燃機関である直噴エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、ステップモータ１４によって開度調節されるスロットルバルブ１５が設けられている。ステップモータ１４がエンジン電子制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）が制御され、そのスロットル開度に応じて各気筒ヘの吸入空気量が調節される。スロットルバルブ１５の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ１７が設けられている。
【００１１】
このスロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１９が設けられ、このサージタンク１９に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続されている。各気筒の吸気マニホールド２０内には、それぞれ第１吸気路２１と第２吸気路２２が仕切り形成され、これら第１吸気路２１と第２吸気路２２が、エンジン１１の各気筒に形成された２つの吸気ポート２３にそれぞれ連結されている。各気筒の第２吸気路２２内には、スワールコントロール弁２４が配置されている。各気筒のスワールコントロール弁２４は、共通のシャフト２５を介してステップモータ２６に連結されている。このステップモータ２６がＥＣＵ１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スワールコントロール弁２４の開度が制御され、その開度に応じて各気筒内のスワール流強度が調整される。ステップモータ２６には、スワールコントロール弁２４の開度を検出するスワールコントロール弁センサ２７が取り付けられている。
【００１２】
また、エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２８が取り付けられている。燃料タンク（図示せず）から燃料配管４５を通して燃料デリバリパイプ２９に送られてくる燃料は、各気筒の燃料噴射弁２８から燃焼室内に噴射され、吸気ポート２３から導入される吸入空気と混合して混合気が形成される。燃料デリバリパイプ２９には、燃料の圧力を検出する燃圧センサ３０が取り付けられている。
【００１３】
更に、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの点火によって燃焼室内の混合気が着火される。また、気筒判別センサ３２は、特定気筒が吸気上死点に達した時に気筒判別信号パルスを出力し、クランク角センサ３３は、エンジン１１のクランクシャフトが所定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にクランク角信号パルスを出力し、このクランク角信号の出力周波数によってエンジン回転速度Ｎｅが検出される。更に、このクランク角信号と気筒判別信号によって、クランク角の検出や気筒判別が行われる。
【００１４】
一方、エンジン１１の排気ポート３５には、排気マニホールド３６を介して排気管３７が接続されている。この排気管３７には、理論空燃比付近で排気を効率良く浄化する三元触媒３８とＮＯｘ吸蔵型のリーンＮＯｘ触媒３９とが直列に配置されている。このリーンＮＯｘ触媒３９は、排気中の酸素濃度が高いリーン運転中に、排気中のＮＯｘを吸着し、空燃比がリッチに切り換えられて排気中の酸素濃度が低下した時に、吸着したＮＯｘを還元浄化して放出する。このリーンＮＯｘ触媒３９の下流側には、リーンＮＯｘ触媒３９から流出する排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ（図示せず）が設置され、排気中のＮＯｘ濃度から推定したリーンＮＯｘ触媒３９のＮＯｘ吸着量が所定値より多くなった時に一時的に空燃比がリーンからリッチに切り換えられる。
【００１５】
また、排気管３７のうちの三元触媒３８の上流側とサージタンク１９との間には、排気の一部を還流させるＥＧＲ配管４０が接続され、このＥＧＲ配管４０の途中に、ＥＧＲ量（排気還流量）を制御するＥＧＲ弁４１が設けられている。また、アクセルペダル１８には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４２が設けられている。
【００１６】
更に、車両には、車速センサ４３とクルーズ制御装置４４が搭載されている。このクルーズ制御装置４４には、クルーズメインスイッチ（電源スイッチ）の他に、目標車速をセットする車速セットスイッチ、クルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウン／タップアップ機能、目標車速を前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジューム機能等が設けられている。その他、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御機能を装備しても良い。
【００１７】
上述した各種センサの出力信号は、ＥＣＵ１６に入力される。このＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された制御プログラムに従い、各種センサ出力に基づき、前述したステップモータ１４，２６、ＥＧＲ弁４１、燃料噴射弁２８、点火プラグの動作を制御する。例えば、低・中負荷運転時は、空燃比がリーンとなるように少量の燃料を圧縮行程で噴射し、点火プラグの周辺に部分的に濃いめの混合気を形成して成層燃焼させ、筒内全体としての空燃比をリーンとする（成層燃焼モード）。また、高負荷運転時や始動時は、理論空燃比付近又はそれよりも若干リッチとなるように燃料噴射量を増量し、燃料を吸気行程で噴射して均質燃焼させる（均質燃焼モード）。更に、ＥＣＵ１６は、クルーズ制御装置４４によって目標車速がセットされると、車速を目標車速に一致させるように直噴エンジン１１の運転状態を制御するクルーズ制御を行うクルーズ制御手段としても機能する。
【００１８】
また、ＥＣＵ１６は、図２に示す燃焼モード切換制御プログラムを実行することで、負荷（要求トルクＴＱ）に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り換える。この際、クルーズ制御中は、均質燃焼から成層燃焼に切り換える負荷の切換判定値（以下「均質→成層切換判定値」という）を通常運転時よりも低下させる。つまり、図３に示すように、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させる。また、成層燃焼から均質燃焼に切り換える負荷の切換判定値（以下「成層→均質切換判定値」という）ＴＱ１は、通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２より大きい値に設定して、燃焼モードの切り換えにヒステリシスを持たせる。従って、成層→均質切換判定値ＴＱ１、通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３の大小関係は、次のように設定されている。
ＴＱ１＞ＴＱ２＞ＴＱ３
【００１９】
図２の燃焼モード切換制御プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に起動され、次のようにして燃焼モードの切り換えを制御する。まず、ステップ１０１で、現在のエンジン回転速度Ｎｅと要求トルクＴＱを読み込み、次のステップ１０２で、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）よりも大きければ、均質燃焼領域と判断して、ステップ１０３に進み、燃焼モードを均質燃焼に切り換える（既に均質燃焼に切り換えられていれば、引き続き均質燃焼を維持する）。
【００２０】
一方、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）以下であれば、ステップ１０４に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でない、つまり通常運転時と判定されれば、ステップ１０６に進み、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。これに対し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ１０７に進み、燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００２１】
また、上記ステップ１０４で、クルーズ制御中と判定されれば、ステップ１０５に進み、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおけるクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。
【００２２】
これに対し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ１０７に進み、クルーズ制御中の燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００２３】
以上説明した実施形態（１）によれば、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させるようにしたので、均質燃焼でクルーズ制御を実施している時に、要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下しても、それより低く設定されたクルーズ制御時の均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回るまでは燃焼モードが成層燃焼に切り換えられない。これにより、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上することができる。
【００２４】
［実施形態（２）］
次に、図４乃至図８に基づいて本発明の実施形態（２）を説明する。本実施形態（２）では、クルーズ制御装置４４は、目標車速をセットする車速セットスイッチの他に、クルーズ制御中に目標車速を変化させるスイッチ、例えばクルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウンスイッチ／タップアップスイッチ、前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジュームスイッチ等を備えている。これら車速セットスイッチ、タップダウンスイッチ、タップアップスイッチ、リジュームスイッチが特許請求の範囲でいう目標車速設定手段としての役割を果たす。また、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御機能を搭載しても良い。
【００２５】
本実施形態（２）では、図４の目標車速設定プログラムを所定時間毎又は所定クランク角毎に実行して、次のようにして目標車速を設定する。まず、ステップ２０１で、クルーズメインスイッチ（電源スイッチ）がオンであるか否かを判定し、クルーズメインスイッチがオンされていない場合には、クルーズ制御装置４４に電源が供給されていない（クルーズ制御が行われない）ので、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００２６】
一方、クルーズメインスイッチがオンされていれば、ステップ２０２に進み、車速セットスイッチがオンされたか否かを判定し、車速セットスイッチがオンされた時には、ステップ２０３に進み、現在の車速を目標車速Ｖｔにセットしてクルーズ制御を開始し、ステップ２０４に進む。車速セットスイッチがオンされていなければ、ステップ２０３の処理を飛び越してステップ２０４に進む。
【００２７】
このステップ２０４では、リジュームスイッチがオンされたか否かを判定し、リジュームスイッチがオンされた時には、ステップ２１０に進み、目標車速Ｖｔを前回の目標車速（記憶車速）に再セットする。リジュームスイッチがオンされていなければ、ステップ２０５に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００２８】
もし、クルーズ制御中であれば、ステップ２０６に進み、タップダウンスイッチがオンされたか否かを判定し、タップダウンスイッチがオンされた時には、ステップ２０９に進み、目標車速Ｖｔを所定車速αだけステップ的に低下させる。もし、タップダウンスイッチがオンされていなければ、ステップ２０７に進み、タップアップスイッチがオンされたか否かを判定し、タップアップスイッチがオンされた時には、ステップ２０８に進み、目標車速Ｖｔを所定車速αだけステップ的に上昇させる。
【００２９】
図５のクルーズ制御トルク補正プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行され、次のようにしてクルーズ制御中の要求トルクを補正する。まず、ステップ２１１で、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でなければ、ステップ２１４に進み、トルク補正を行わない。
【００３０】
一方、クルーズ制御中であれば、ステップ２１２に進み、目標車速Ｖｔと実車速との偏差の絶対値（以下「車速偏差」という）を所定値Ａと比較し、車速偏差が所定値Ａ以下であれば、そのまま本プログラムを終了するが、車速偏差が所定値Ａより大きければ、ステップ２１３に進み、図６のマップから車速偏差に応じたトルク補正量を算出し、このトルク補正量で要求トルクＴＱを補正して本プログラムを終了する。
【００３１】
図７の燃焼モード切換制御プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に起動され、燃焼モードの切り換えを制御する。その際、クルーズ制御中に目標車速Ｖｔが低下して要求トルクＴＱが均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合には、要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回ってから所定時間が経過するまで成層燃焼への切り換えを禁止する。尚、本実施形態（２）においても、燃焼モードの切換判定値ＴＱ１，ＴＱ２，ＴＱ３は、前記実施形態（１）と同じく、図３の燃焼モード切換判定マップを用いる。
【００３２】
図７の燃焼モード切換制御プログラムが起動されると、まずステップ２２１で、現在のエンジン回転速度Ｎｅと要求トルクＴＱを読み込み、次のステップ２２２で、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）よりも大きければ、均質燃焼領域と判断して、ステップ２２３に進み、後述する切換遅延時間計測用のカウンタをクリアして、ステップ２２４に進み、燃焼モードを均質燃焼に切り換える（既に均質燃焼に切り換えられていれば、引き続き均質燃焼を維持する）。
【００３３】
一方、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）以下であれば、ステップ２２５に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でない、つまり通常運転時と判定されれば、ステップ２２６に進み、後述する切換遅延時間計測用のカウンタをクリアして、ステップ２２７に進み、現在の要求トルクＴＱを通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。これに対し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ２２８に進み、燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００３４】
また、ステップ２２５で、クルーズ制御中と判定されれば、ステップ２２９に進み、現在の要求トルクＴＱをクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。
【００３５】
これに対し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ２３０に進み、切換遅延時間計測用のカウンタのカウント値が所定値Ｃ以上であるか否かを判定し、所定値Ｃ未満であれば、ステップ２３１に進み、切換遅延時間計測用のカウンタをカウントアップする。これにより、要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回ってからの経過時間をカウントする。
【００３６】
その後、切換遅延時間計測用のカウンタのカウント値が所定値Ｃに達した時点、つまり要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回ってから所定時間が経過した時点で、ステップ２３０からステップ２３２に進み、クルーズ制御中の燃焼モードを成層燃焼に切り換える。
【００３７】
以上説明した本実施形態（２）の制御例を図８のタイムチャートに従って説明する。図８は、クルーズ制御中にタップアップスイッチやタップダウンスイッチを操作して目標車速を変化させた場合の燃焼モードの切換パターンを示している。尚、目標車速を変化は、カーブ道や坂道を走行する時や、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御を行っている時にも発生する。
【００３８】
従来は、燃焼モードの切り換えの判定を２つの切換判定値ＴＱ１，ＴＱ２のみで行っていたため、クルーズ制御中に要求トルクＴＱ（目標車速）が各切換判定値ＴＱ１，ＴＱ２を横切る毎に燃焼モードが切り換えられる。この燃焼モード切換時にトルク変動が生じるため、クルーズ制御中に燃焼モードの切り換えが頻繁に生じると、クルーズ制御のドライバビリティが悪化する。
【００３９】
これに対し、本実施形態（２）では、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させる。更に、クルーズ制御中は、要求トルクＴＱが均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回ってから所定時間が経過するまで、成層燃焼への切り換えを禁止する。これにより、従来であれば、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼に切り換えられる運転状態になっても、所定時間が経過するまでは、成層燃焼に切り換えられずに均質燃焼が維持される。その結果、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上することができる。
【００４０】
尚、本実施形態（２）では、前記実施形態（１）と同じく、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させるようにしたが、クルーズ制御中も、通常運転時と同じ均質→成層切換判定値ＴＱ２を用いるようにしても良い。この場合でも、本実施形態（２）のように、クルーズ制御中に、要求トルクＴＱが均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回ってから所定時間が経過するまで成層燃焼への切り換えを禁止するようにすれば、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【００４１】
［実施形態（３）］
本発明の実施形態（３）では、図９の燃焼モード切換制御プログラムを実行することで、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、目標車速Ｖｔが低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合に、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止する。
【００４２】
図９の燃焼モード切換制御プログラムでは、まずステップ３０１で、現在のエンジン回転速度Ｎｅと要求トルクＴＱを読み込み、次のステップ３０２で、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）よりも大きければ、均質燃焼領域と判断して、ステップ３０３に進み、燃焼モードを均質燃焼に切り換える（既に均質燃焼に切り換えられていれば、引き続き均質燃焼を維持する）。
【００４３】
一方、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）以下であれば、ステップ３０４に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でない、つまり通常運転時と判定されれば、ステップ３０６に進み、現在の要求トルクＴＱを通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。これに対し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ３０８に進み、燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００４４】
また、上記ステップ３０４で、クルーズ制御中と判定されれば、ステップ３０５に進み、現在の要求トルクＴＱをクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。
【００４５】
これに対し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）より低ければ、ステップ３０７に進み、今回の目標車速Ｖｔ(i) と前回の目標車速Ｖｔ(i-1) との偏差の絶対値（以下「目標車速偏差」という）が所定値Ｂよりも小さいか否かで、目標車速Ｖｔがほぼ一定になっている否かを判定する。もし、目標車速偏差が所定値Ｂ以上であれば、目標車速Ｖｔが変化していると判断して、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。その後、目標車速偏差が所定値Ｂよりも小さくなった時点で、目標車速Ｖｔがほぼ一定になったと判断して、ステップ３０８に進み、クルーズ制御中の燃焼モードを成層燃焼に切り換える。
【００４６】
以上説明した本実施形態（３）では、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させる。更に、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回った場合でも、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止する。これにより、従来であれば、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼に切り換えられる運転状態になっても、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまでは、成層燃焼に切り換えられずに均質燃焼が維持される。その結果、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【００４７】
尚、本実施形態（３）では、前記実施形態（１）と同じく、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させるようにしたが、クルーズ制御中も、通常運転時と同じ均質→成層切換判定値ＴＱ２を用いるようにしても良い。この場合でも、本実施形態（３）のように、クルーズ制御中に、要求トルクＴＱが均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回った時に、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止するようにすれば、目標車速Ｖｔが変化している間は、成層燃焼への切り換えが禁止されるため、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御系システム全体の概略構成を示す図
【図２】実施形態（１）の燃焼モード切換制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図３】燃焼モード切換判定マップを概念的に示す図
【図４】目標車速設定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】クルーズ制御トルク補正プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】目標車速と実車速の偏差からトルク補正量を求めるマップを概念的に示す図
【図７】実施形態（２）の燃焼モード切換制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図８】実施形態（２）の制御例を示すタイムチャート
【図９】実施形態（３）の燃焼モード切換制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…直噴エンジン（筒内噴射式内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１６…ＥＣＵ（クルーズ制御手段）、２４…スワールコントロール弁、２８…燃料噴射弁、３７…排気管、３８…三元触媒、３９…リーンＮＯｘ触媒、４１…ＥＧＲ弁、４３…車速センサ、４４…クルーズ制御装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動定速走行を行うクルーズ制御機能を備えた筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁から筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関（直噴エンジン）は、特開平９−７９０７９号公報に示すように、低・中負荷域では、低燃費を狙って、超稀薄混合気を成層燃焼させる成層燃焼モードで運転し、高負荷域では、エンジン出力を重視して、均質混合気を均質燃焼させる均質燃焼モードで運転するようにしている。従って、直噴エンジンは、運転中に負荷に応じて成層燃焼と均質燃焼とが切り換えられる。この直噴エンジンを搭載した自動車においても、クルーズ制御装置を搭載したものがある。
【０００３】
一般的なクルーズ制御装置は、走行中に運転者が所望の車速になったときに、車速セットスイッチを操作すると、その時の車速が目標車速としてセットされ、それ以後はアクセルペダルを操作しなくても、その目標車速で定速走行できるようになっている。更に、クルーズ制御装置には、特開平１１−７８６０３号公報に示すように、クルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウン／タップアップ機能や、目標車速を前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジューム機能等を備えたものがある。また、近年、特開平１１−２５４９９７号公報に示すように、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御も実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
直噴エンジンを均質燃焼領域で運転している時に、目標車速をセットしてクルーズ制御を開始すると、その後、上記の機能により目標車速を低下させたときに、負荷が均質燃焼領域（高負荷域）から成層燃焼領域（低・中負荷域）に移行して、燃焼モードが成層燃焼に切り換わることがある。その直後に、加速機能（タップアップ操作、アクセル踏み込み、先行車との車間距離が開いた場合等）により、負荷が成層燃焼領域（低・中負荷域）から均質燃焼領域（高負荷域）に移行して燃焼モードが均質燃焼に切り換わることがある。この燃焼モード切換時にトルク変動が生じるため、クルーズ制御中に燃焼モードの切り換えが頻繁に生じると、クルーズ制御のドライバビリティが悪化する。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上させることができる筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ところで、均質燃焼は成層燃焼と比べて安定燃焼可能な運転領域が広いため、クルーズ制御中に、均質燃焼から成層燃焼に切り換える負荷の切換判定値をクルーズ制御以外の通常運転時よりも低下させて、均質燃焼領域を成層燃焼領域側に拡大しても、均質燃焼で安定燃焼させることができ、ドライバビリティが悪化することはない。
【０００７】
この点に着目し、本発明の請求項１の筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置は、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼に切り換える負荷の切換判定値のみをクルーズ制御以外の通常運転時よりも低下させ、成層燃焼から均質燃焼に切り換える負荷の切換判定値は変更しないようにする。このようにすれば、クルーズ制御中に、負荷が均質燃焼領域から通常運転時の成層燃焼領域内に低下しても、その負荷が、通常運転時の切換判定値よりも低く設定されたクルーズ制御中の切換判定値を下回るまでは燃焼モードが成層燃焼に切り換えられない。これにより、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上することができる。
【０００８】
一方、請求項２のクルーズ制御装置は、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、目標車速が低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合にのみ、負荷が成層燃焼領域に低下してから所定時間が経過するまで成層燃焼への切り換えを禁止し、負荷が成層燃焼領域から均質燃焼領域になった場合には負荷が均質燃焼領域になってから所定時間が経過するまで均質燃焼への切り換えを禁止することを行わないようにする。このようにしても、上記請求項１の場合と同じく、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【０００９】
また、請求項３のクルーズ制御装置は、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、目標車速が低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合にのみ、目標車速がほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止し、負荷が成層燃焼領域から均質燃焼領域になった場合には前記目標車速がほぼ一定となるまで均質燃焼への切り換えを禁止することを行わないようにする。このようにすれば、目標車速が変化している間は、成層燃焼への切り換えが禁止されるため、上記請求項１，２の場合と同じく、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御系システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式内燃機関である直噴エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、ステップモータ１４によって開度調節されるスロットルバルブ１５が設けられている。ステップモータ１４がエンジン電子制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）が制御され、そのスロットル開度に応じて各気筒ヘの吸入空気量が調節される。スロットルバルブ１５の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ１７が設けられている。
【００１１】
このスロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１９が設けられ、このサージタンク１９に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続されている。各気筒の吸気マニホールド２０内には、それぞれ第１吸気路２１と第２吸気路２２が仕切り形成され、これら第１吸気路２１と第２吸気路２２が、エンジン１１の各気筒に形成された２つの吸気ポート２３にそれぞれ連結されている。各気筒の第２吸気路２２内には、スワールコントロール弁２４が配置されている。各気筒のスワールコントロール弁２４は、共通のシャフト２５を介してステップモータ２６に連結されている。このステップモータ２６がＥＣＵ１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スワールコントロール弁２４の開度が制御され、その開度に応じて各気筒内のスワール流強度が調整される。ステップモータ２６には、スワールコントロール弁２４の開度を検出するスワールコントロール弁センサ２７が取り付けられている。
【００１２】
また、エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２８が取り付けられている。燃料タンク（図示せず）から燃料配管４５を通して燃料デリバリパイプ２９に送られてくる燃料は、各気筒の燃料噴射弁２８から燃焼室内に噴射され、吸気ポート２３から導入される吸入空気と混合して混合気が形成される。燃料デリバリパイプ２９には、燃料の圧力を検出する燃圧センサ３０が取り付けられている。
【００１３】
更に、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの点火によって燃焼室内の混合気が着火される。また、気筒判別センサ３２は、特定気筒が吸気上死点に達した時に気筒判別信号パルスを出力し、クランク角センサ３３は、エンジン１１のクランクシャフトが所定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にクランク角信号パルスを出力し、このクランク角信号の出力周波数によってエンジン回転速度Ｎｅが検出される。更に、このクランク角信号と気筒判別信号によって、クランク角の検出や気筒判別が行われる。
【００１４】
一方、エンジン１１の排気ポート３５には、排気マニホールド３６を介して排気管３７が接続されている。この排気管３７には、理論空燃比付近で排気を効率良く浄化する三元触媒３８とＮＯｘ吸蔵型のリーンＮＯｘ触媒３９とが直列に配置されている。このリーンＮＯｘ触媒３９は、排気中の酸素濃度が高いリーン運転中に、排気中のＮＯｘを吸着し、空燃比がリッチに切り換えられて排気中の酸素濃度が低下した時に、吸着したＮＯｘを還元浄化して放出する。このリーンＮＯｘ触媒３９の下流側には、リーンＮＯｘ触媒３９から流出する排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ（図示せず）が設置され、排気中のＮＯｘ濃度から推定したリーンＮＯｘ触媒３９のＮＯｘ吸着量が所定値より多くなった時に一時的に空燃比がリーンからリッチに切り換えられる。
【００１５】
また、排気管３７のうちの三元触媒３８の上流側とサージタンク１９との間には、排気の一部を還流させるＥＧＲ配管４０が接続され、このＥＧＲ配管４０の途中に、ＥＧＲ量（排気還流量）を制御するＥＧＲ弁４１が設けられている。また、アクセルペダル１８には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４２が設けられている。
【００１６】
更に、車両には、車速センサ４３とクルーズ制御装置４４が搭載されている。このクルーズ制御装置４４には、クルーズメインスイッチ（電源スイッチ）の他に、目標車速をセットする車速セットスイッチ、クルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウン／タップアップ機能、目標車速を前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジューム機能等が設けられている。その他、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御機能を装備しても良い。
【００１７】
上述した各種センサの出力信号は、ＥＣＵ１６に入力される。このＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された制御プログラムに従い、各種センサ出力に基づき、前述したステップモータ１４，２６、ＥＧＲ弁４１、燃料噴射弁２８、点火プラグの動作を制御する。例えば、低・中負荷運転時は、空燃比がリーンとなるように少量の燃料を圧縮行程で噴射し、点火プラグの周辺に部分的に濃いめの混合気を形成して成層燃焼させ、筒内全体としての空燃比をリーンとする（成層燃焼モード）。また、高負荷運転時や始動時は、理論空燃比付近又はそれよりも若干リッチとなるように燃料噴射量を増量し、燃料を吸気行程で噴射して均質燃焼させる（均質燃焼モード）。更に、ＥＣＵ１６は、クルーズ制御装置４４によって目標車速がセットされると、車速を目標車速に一致させるように直噴エンジン１１の運転状態を制御するクルーズ制御を行うクルーズ制御手段としても機能する。
【００１８】
また、ＥＣＵ１６は、図２に示す燃焼モード切換制御プログラムを実行することで、負荷（要求トルクＴＱ）に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り換える。この際、クルーズ制御中は、均質燃焼から成層燃焼に切り換える負荷の切換判定値（以下「均質→成層切換判定値」という）を通常運転時よりも低下させる。つまり、図３に示すように、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させる。また、成層燃焼から均質燃焼に切り換える負荷の切換判定値（以下「成層→均質切換判定値」という）ＴＱ１は、通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２より大きい値に設定して、燃焼モードの切り換えにヒステリシスを持たせる。従って、成層→均質切換判定値ＴＱ１、通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３の大小関係は、次のように設定されている。
ＴＱ１＞ＴＱ２＞ＴＱ３
【００１９】
図２の燃焼モード切換制御プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に起動され、次のようにして燃焼モードの切り換えを制御する。まず、ステップ１０１で、現在のエンジン回転速度Ｎｅと要求トルクＴＱを読み込み、次のステップ１０２で、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）よりも大きければ、均質燃焼領域と判断して、ステップ１０３に進み、燃焼モードを均質燃焼に切り換える（既に均質燃焼に切り換えられていれば、引き続き均質燃焼を維持する）。
【００２０】
一方、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）以下であれば、ステップ１０４に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でない、つまり通常運転時と判定されれば、ステップ１０６に進み、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。これに対し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ１０７に進み、燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００２１】
また、上記ステップ１０４で、クルーズ制御中と判定されれば、ステップ１０５に進み、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおけるクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。
【００２２】
これに対し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ１０７に進み、クルーズ制御中の燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００２３】
以上説明した実施形態（１）によれば、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させるようにしたので、均質燃焼でクルーズ制御を実施している時に、要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下しても、それより低く設定されたクルーズ制御時の均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回るまでは燃焼モードが成層燃焼に切り換えられない。これにより、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上することができる。
【００２４】
［実施形態（２）］
次に、図４乃至図８に基づいて本発明の実施形態（２）を説明する。本実施形態（２）では、クルーズ制御装置４４は、目標車速をセットする車速セットスイッチの他に、クルーズ制御中に目標車速を変化させるスイッチ、例えばクルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウンスイッチ／タップアップスイッチ、前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジュームスイッチ等を備えている。これら車速セットスイッチ、タップダウンスイッチ、タップアップスイッチ、リジュームスイッチが特許請求の範囲でいう目標車速設定手段としての役割を果たす。また、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御機能を搭載しても良い。
【００２５】
本実施形態（２）では、図４の目標車速設定プログラムを所定時間毎又は所定クランク角毎に実行して、次のようにして目標車速を設定する。まず、ステップ２０１で、クルーズメインスイッチ（電源スイッチ）がオンであるか否かを判定し、クルーズメインスイッチがオンされていない場合には、クルーズ制御装置４４に電源が供給されていない（クルーズ制御が行われない）ので、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００２６】
一方、クルーズメインスイッチがオンされていれば、ステップ２０２に進み、車速セットスイッチがオンされたか否かを判定し、車速セットスイッチがオンされた時には、ステップ２０３に進み、現在の車速を目標車速Ｖｔにセットしてクルーズ制御を開始し、ステップ２０４に進む。車速セットスイッチがオンされていなければ、ステップ２０３の処理を飛び越してステップ２０４に進む。
【００２７】
このステップ２０４では、リジュームスイッチがオンされたか否かを判定し、リジュームスイッチがオンされた時には、ステップ２１０に進み、目標車速Ｖｔを前回の目標車速（記憶車速）に再セットする。リジュームスイッチがオンされていなければ、ステップ２０５に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００２８】
もし、クルーズ制御中であれば、ステップ２０６に進み、タップダウンスイッチがオンされたか否かを判定し、タップダウンスイッチがオンされた時には、ステップ２０９に進み、目標車速Ｖｔを所定車速αだけステップ的に低下させる。もし、タップダウンスイッチがオンされていなければ、ステップ２０７に進み、タップアップスイッチがオンされたか否かを判定し、タップアップスイッチがオンされた時には、ステップ２０８に進み、目標車速Ｖｔを所定車速αだけステップ的に上昇させる。
【００２９】
図５のクルーズ制御トルク補正プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行され、次のようにしてクルーズ制御中の要求トルクを補正する。まず、ステップ２１１で、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でなければ、ステップ２１４に進み、トルク補正を行わない。
【００３０】
一方、クルーズ制御中であれば、ステップ２１２に進み、目標車速Ｖｔと実車速との偏差の絶対値（以下「車速偏差」という）を所定値Ａと比較し、車速偏差が所定値Ａ以下であれば、そのまま本プログラムを終了するが、車速偏差が所定値Ａより大きければ、ステップ２１３に進み、図６のマップから車速偏差に応じたトルク補正量を算出し、このトルク補正量で要求トルクＴＱを補正して本プログラムを終了する。
【００３１】
図７の燃焼モード切換制御プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に起動され、燃焼モードの切り換えを制御する。その際、クルーズ制御中に目標車速Ｖｔが低下して要求トルクＴＱが均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合には、要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回ってから所定時間が経過するまで成層燃焼への切り換えを禁止する。尚、本実施形態（２）においても、燃焼モードの切換判定値ＴＱ１，ＴＱ２，ＴＱ３は、前記実施形態（１）と同じく、図３の燃焼モード切換判定マップを用いる。
【００３２】
図７の燃焼モード切換制御プログラムが起動されると、まずステップ２２１で、現在のエンジン回転速度Ｎｅと要求トルクＴＱを読み込み、次のステップ２２２で、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）よりも大きければ、均質燃焼領域と判断して、ステップ２２３に進み、後述する切換遅延時間計測用のカウンタをクリアして、ステップ２２４に進み、燃焼モードを均質燃焼に切り換える（既に均質燃焼に切り換えられていれば、引き続き均質燃焼を維持する）。
【００３３】
一方、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）以下であれば、ステップ２２５に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でない、つまり通常運転時と判定されれば、ステップ２２６に進み、後述する切換遅延時間計測用のカウンタをクリアして、ステップ２２７に進み、現在の要求トルクＴＱを通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。これに対し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ２２８に進み、燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００３４】
また、ステップ２２５で、クルーズ制御中と判定されれば、ステップ２２９に進み、現在の要求トルクＴＱをクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。
【００３５】
これに対し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ２３０に進み、切換遅延時間計測用のカウンタのカウント値が所定値Ｃ以上であるか否かを判定し、所定値Ｃ未満であれば、ステップ２３１に進み、切換遅延時間計測用のカウンタをカウントアップする。これにより、要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回ってからの経過時間をカウントする。
【００３６】
その後、切換遅延時間計測用のカウンタのカウント値が所定値Ｃに達した時点、つまり要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回ってから所定時間が経過した時点で、ステップ２３０からステップ２３２に進み、クルーズ制御中の燃焼モードを成層燃焼に切り換える。
【００３７】
以上説明した本実施形態（２）の制御例を図８のタイムチャートに従って説明する。図８は、クルーズ制御中にタップアップスイッチやタップダウンスイッチを操作して目標車速を変化させた場合の燃焼モードの切換パターンを示している。尚、目標車速を変化は、カーブ道や坂道を走行する時や、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御を行っている時にも発生する。
【００３８】
従来は、燃焼モードの切り換えの判定を２つの切換判定値ＴＱ１，ＴＱ２のみで行っていたため、クルーズ制御中に要求トルクＴＱ（目標車速）が各切換判定値ＴＱ１，ＴＱ２を横切る毎に燃焼モードが切り換えられる。この燃焼モード切換時にトルク変動が生じるため、クルーズ制御中に燃焼モードの切り換えが頻繁に生じると、クルーズ制御のドライバビリティが悪化する。
【００３９】
これに対し、本実施形態（２）では、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させる。更に、クルーズ制御中は、要求トルクＴＱが均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回ってから所定時間が経過するまで、成層燃焼への切り換えを禁止する。これにより、従来であれば、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼に切り換えられる運転状態になっても、所定時間が経過するまでは、成層燃焼に切り換えられずに均質燃焼が維持される。その結果、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができ、クルーズ制御のドライバビリティを向上することができる。
【００４０】
尚、本実施形態（２）では、前記実施形態（１）と同じく、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させるようにしたが、クルーズ制御中も、通常運転時と同じ均質→成層切換判定値ＴＱ２を用いるようにしても良い。この場合でも、本実施形態（２）のように、クルーズ制御中に、要求トルクＴＱが均質→成層切換判定値ＴＱ３を下回ってから所定時間が経過するまで成層燃焼への切り換えを禁止するようにすれば、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【００４１】
［実施形態（３）］
本発明の実施形態（３）では、図９の燃焼モード切換制御プログラムを実行することで、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、目標車速Ｖｔが低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合に、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止する。
【００４２】
図９の燃焼モード切換制御プログラムでは、まずステップ３０１で、現在のエンジン回転速度Ｎｅと要求トルクＴＱを読み込み、次のステップ３０２で、現在の要求トルクＴＱを、現在のエンジン回転速度Ｎｅにおける成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）よりも大きければ、均質燃焼領域と判断して、ステップ３０３に進み、燃焼モードを均質燃焼に切り換える（既に均質燃焼に切り換えられていれば、引き続き均質燃焼を維持する）。
【００４３】
一方、現在の要求トルクＴＱが成層→均質切換判定値ＴＱ１（Ｎｅ）以下であれば、ステップ３０４に進み、クルーズ制御中であるか否かを判定し、クルーズ制御中でない、つまり通常運転時と判定されれば、ステップ３０６に進み、現在の要求トルクＴＱを通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。これに対し、現在の要求トルクＴＱが通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２（Ｎｅ）よりも低ければ、ステップ３０８に進み、燃焼モードを成層燃焼に切り換える（既に成層燃焼に切り換えられていれば、引き続き成層燃焼を維持する）。
【００４４】
また、上記ステップ３０４で、クルーズ制御中と判定されれば、ステップ３０５に進み、現在の要求トルクＴＱをクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）と比較し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）以上であれば、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。
【００４５】
これに対し、現在の要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）より低ければ、ステップ３０７に進み、今回の目標車速Ｖｔ(i) と前回の目標車速Ｖｔ(i-1) との偏差の絶対値（以下「目標車速偏差」という）が所定値Ｂよりも小さいか否かで、目標車速Ｖｔがほぼ一定になっている否かを判定する。もし、目標車速偏差が所定値Ｂ以上であれば、目標車速Ｖｔが変化していると判断して、燃焼モードの切り換えを行わずに、本プログラムを終了する。その後、目標車速偏差が所定値Ｂよりも小さくなった時点で、目標車速Ｖｔがほぼ一定になったと判断して、ステップ３０８に進み、クルーズ制御中の燃焼モードを成層燃焼に切り換える。
【００４６】
以上説明した本実施形態（３）では、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させる。更に、クルーズ制御中に、タップダウン機能、リジューム機能、車間距離制御機能等により、要求トルクＴＱがクルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回った場合でも、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止する。これにより、従来であれば、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼に切り換えられる運転状態になっても、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまでは、成層燃焼に切り換えられずに均質燃焼が維持される。その結果、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【００４７】
尚、本実施形態（３）では、前記実施形態（１）と同じく、クルーズ制御中の均質→成層切換判定値ＴＱ３を通常運転時の均質→成層切換判定値ＴＱ２よりも低下させるようにしたが、クルーズ制御中も、通常運転時と同じ均質→成層切換判定値ＴＱ２を用いるようにしても良い。この場合でも、本実施形態（３）のように、クルーズ制御中に、要求トルクＴＱが均質→成層切換判定値ＴＱ３（Ｎｅ）を下回った時に、目標車速Ｖｔがほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止するようにすれば、目標車速Ｖｔが変化している間は、成層燃焼への切り換えが禁止されるため、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼への切り換えの頻度が少なくなり、クルーズ制御中の頻繁な燃焼モードの切り換えを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御系システム全体の概略構成を示す図
【図２】実施形態（１）の燃焼モード切換制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図３】燃焼モード切換判定マップを概念的に示す図
【図４】目標車速設定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】クルーズ制御トルク補正プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】目標車速と実車速の偏差からトルク補正量を求めるマップを概念的に示す図
【図７】実施形態（２）の燃焼モード切換制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図８】実施形態（２）の制御例を示すタイムチャート
【図９】実施形態（３）の燃焼モード切換制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…直噴エンジン（筒内噴射式内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１６…ＥＣＵ（クルーズ制御手段）、２４…スワールコントロール弁、２８…燃料噴射弁、３７…排気管、３８…三元触媒、３９…リーンＮＯｘ触媒、４１…ＥＧＲ弁、４３…車速センサ、４４…クルーズ制御装置。
Claims (3)
- 燃料噴射弁から筒内に燃料を直接噴射し、負荷に応じて噴射時期を変更することにより成層燃焼と均質燃焼とを切り換える筒内噴射式内燃機関において、
車速を目標車速に一致させるように内燃機関の運転状態を制御するクルーズ制御を行うクルーズ制御手段を備え、
前記クルーズ制御手段は、クルーズ制御中に均質燃焼から成層燃焼に切り換える負荷の切換判定値のみをクルーズ制御以外の通常運転時よりも低下させ、成層燃焼から均質燃焼に切り換える負荷の切換判定値は変更しないことを特徴とする筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置。 - 燃料噴射弁から筒内に燃料を直接噴射し、負荷に応じて噴射時期を変更することにより成層燃焼と均質燃焼とを切り換える筒内噴射式内燃機関において、
車速を目標車速に一致させるように内燃機関の運転状態を制御するクルーズ制御を行うクルーズ制御手段と、前記目標車速を設定する目標車速設定手段とを備え、
前記クルーズ制御手段は、クルーズ制御中に前記目標車速が低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合にのみ負荷が成層燃焼領域に低下してから所定時間が経過するまで成層燃焼への切り換えを禁止し、負荷が成層燃焼領域から均質燃焼領域になった場合には負荷が均質燃焼領域になってから所定時間が経過するまで均質燃焼への切り換えを禁止することを行わないことを特徴とする筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置。 - 燃料噴射弁から筒内に燃料を直接噴射し、負荷に応じて噴射時期を変更することにより成層燃焼と均質燃焼とを切り換える筒内噴射式内燃機関において、
車速を目標車速に一致させるように内燃機関の運転状態を制御するクルーズ制御を行うクルーズ制御手段と、前記目標車速を設定する目標車速設定手段とを備え、
前記クルーズ制御手段は、クルーズ制御中に前記目標車速が低下して負荷が均質燃焼領域から成層燃焼領域に低下した場合にのみ前記目標車速がほぼ一定となるまで成層燃焼への切り換えを禁止し、負荷が成層燃焼領域から均質燃焼領域になった場合には前記目標車速がほぼ一定となるまで均質燃焼への切り換えを禁止することを行わないことを特徴とする筒内噴射式内燃機関のクルーズ制御装置。
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