JP4194148B2 - エンジン制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジン制御装置に関し、特に、同一の運転領域にて複数の異なる燃焼形態を実現できるエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用エンジンにおいて、燃費向上のためにエンジン回転数やエンジン負荷に応じて複数の異なる燃焼形態を切り替えてエンジン運転を行うエンジン制御装置がある。
【０００３】
例えば、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型エンジンにおいては、燃焼室内に点火時期寸前に燃料を噴射して点火プラグの周辺は濃い（リッチ）が燃焼室内全体では希薄（リーン）である成層混合気を形成し燃焼させる成層燃焼が可能である。この成層燃焼運転によるポンピングロスの低減等により燃費低減を図ることができる。
【０００４】
しかし、成層燃焼は運転可能な領域が非常に狭く、高出力運転には不向きであるため、通常の走行を考慮すると、燃費低減効果は限られる。
【０００５】
そこで、成層燃焼よりも負荷の高い領域においても燃費を向上させる燃焼として、均一リーン燃焼が行われる場合がある。均一リーン燃焼とは、燃焼室内に均一で理論空燃比よりも薄い混合気を供給して希薄燃焼させるものであり、通常燃焼よりもポンピングロスを低減することができ、燃焼室内のかき混ぜ効果により理論熱効率の向上を図ることができる。これにより、燃費の低減効果を得ることができる。
【０００６】
しかし、成層燃焼や均一リーン燃焼等のリーン燃焼の場合には、排気ガス中に多量のＯ2 が存在するためＮＯｘの還元反応が起こらず、これを三元触媒により浄化することは困難である。そこで、リーン燃焼を行うエンジンの排気ガス浄化装置として、従来よりリーン燃焼によるＮＯｘを一時的に吸蔵しておくことができるＮＯｘ吸蔵触媒が用いられている。
【０００７】
このようなエンジンでは、リーン燃焼時にＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを浄化させるために、一時的な均一リッチ燃焼運転が要求される。この均一リッチ燃焼運転により、排気ガス中にＣＯ、ＨＣ、Ｈ2 を余分に発生させ、吸蔵されているＮＯｘを浄化する。
【０００８】
また、リーン燃焼を行わない中高負荷側の運転領域において燃費を低減させるためにＥＧＲ運転が行われる。ＥＧＲ運転は、燃焼室から排出された排気ガスの一部を吸気通路に導入する燃焼形態をいい、これにより、ポンピングロスの低減、冷却損失の低減、比熱比の増大を図ることができ、燃費の低減効果を得ることができる。しかし、ＥＧＲガスは、吸気通路内の負圧によってその流入量が異なるため、それに応じてＥＧＲガス量を制御するＥＧＲバルブを制御しなければならない。
【０００９】
このように、燃焼形態を他の燃焼形態に変更する場合に実行される燃料噴射量、噴射時期、点火時期、吸入空気量、ＥＧＲ量等の制御はかなり複雑なものとなる。また、更に燃焼形態を変更する際にはエンジンの出力トルクに急激な変動を与えず、燃焼形態の変更制御を実行するのが望まれている。
【００１０】
従来、これらの制御は、まず最初に、ドライバのスロットル操作と選択された燃焼形態に対応した吸入空気量を得ることができるスロットル開度位置にスロットルバルブを制御する。次に、スロットルバルブの開度の変化によって変動した吸入空気量を計測し、その計測した吸入空気量に基づいた燃料噴射量や点火時期等の制御が実行されている。
【００１１】
これにより、実際の吸入空気量に対応した燃料噴射量、噴射時期、点火時期、ＥＧＲ量の制御を行ない、エンジンの出力トルクに急激な変化を与えないように燃焼形態の切換を行う制御がなされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように実際の吸入空気量の変化を計測し、これを基準とした燃料噴射量や点火時期等の制御を行っていたのでは、変化した吸入空気量を検出するまでの間、若しくは変化中の吸入空気量に正確に対応した燃料噴射量や点火時期等の制御を行うことが困難であった。
【００１３】
特に、燃焼形態を変更する場合に、燃焼形態相互間にて空燃比やＥＧＲ量が大きく異なるときには、スロットルバルブやＥＧＲバルブは瞬時にその開度位置を変更しなければならないが、吸気通路に設けられたスロットルバルブとエンジンの燃焼室との間の距離や、吸気通路内の負圧、スロットルバルブやＥＧＲバルブのアクチュエータを駆動する際の応答性等の問題から、実際に変化した吸入空気が燃焼室内に吸入されるまでには時間差が生じ、その間の正確な燃料噴射量や点火時期等の制御が困難であった。
【００１４】
このような場合に、吸入空気量を予め予測し、この予測した値に対して燃料噴射量や点火時期の制御を行う方法も考えられるが、温度変化や気圧変化に応じて種々変化する吸入空気の状態変化を予測することは困難であり、また、予測した吸入空気量では実際と異なり正確に対応した制御を行うことが困難であった。
【００１５】
したがって、燃焼形態の変更時において実際に実現される出力トルクと適合せず、混合気の生成不良による出力損失や未燃ガスの生成、点火時期のズレによりトルクの滑らかなつながりを阻害し、エンジン出力のもたつき感やトルクショック等を生じさせ、ドライバの意思とエンジン出力とがかけ離れてドライバに違和感を感じさせるおそれがあり、ドライバの要求に常に対応した出力を得ることが困難であった。
【００１６】
本発明は、上述した不具合を解決すべくなされたものであり、その目的は、複数の燃焼形態にて運転可能なエンジンにおいて、燃焼形態をドライバに違和感を感じさせずに変更でき、かつドライバの要求に対する出力トルクの追従性を向上させ、運転フィーリングの向上を図ることができるエンジン制御装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記不具合を解決するために、本発明の請求項１にかかるエンジン制御装置は、運転状況に応じてエンジンの燃焼形態を変更する制御を行うエンジン制御装置において、空燃比が略一定の定常的な燃焼形態のうち空燃比の異なる複数の定常的な燃焼形態が設定されている定常燃焼形態と、複数の定常燃焼形態の一つをベース燃焼形態とし、ベース燃焼形態から他の定常燃焼形態へ変更する中間的な燃焼を行う中間燃焼形態と、を実現する燃焼形態実施手段と、エンジンの運転状態に応じて、前記複数の定常燃焼状態の一つを最終目標燃焼形態に設定する、最終目標燃焼形態設定手段と、前記最終目標燃焼形態と現状の燃焼形態に基づき、前記複数の定常燃焼形態の少なくとも一つを中間目標燃焼形態として設定する中間目標燃焼形態設定手段とを備える。
【００１８】
これによれば、運転状況に応じた定常燃焼形態が実現され、運転状況の変更に応じて定常燃焼形態が他の定常燃焼形態に変更される際に中間燃焼形態が実現される。したがって、燃焼形態の変更途中においても目標トルクを基準とした積極的なエンジン制御が行われ、出力トルクの滑らかなつながりが実現され、ドライバの要求に応じたエンジン出力を得ることができる。
【００１９】
尚、定常燃焼形態とは、目標空燃比や目標ＥＧＲ率が略一定の燃焼形態をいう。また、中間燃焼形態とは、定常燃焼形態間の中間的な燃焼形態をいい、目標空燃比や目標ＥＧＲ率が時間経過と共に変動する燃焼形態をいう。
【００２０】
請求項２にかかる発明は、前記複数の定常燃焼形態が、成層燃焼形態を行う成層燃焼形態と、均一燃焼で理論空燃比よりも薄い混合気により燃焼を行う均一リーン燃焼形態と、均一燃焼で理論空燃比よりも濃い混合気により燃焼を行う均一リッチ燃焼形態と、理論空燃比近傍でＥＧＲガスの環流を行う均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態又はＥＧＲガスの環流を行わない均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態としたことを特徴とする。これによれば、運転状況に応じて上記５種類の定常燃焼形態が実現され、それぞれの燃焼形態により燃費向上、出力向上、排気ガス浄化等の各目的を達成することができる。
【００２１】
請求項３にかかる発明は、アクセルペダルの踏込量とエンジン回転数によりエンジンに要求される出力トルクを算出し目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、目標トルクに基づいて求めたエンジン運転領域とエンジン運転状況に応じて前記複数の定常燃焼形態から一つの定常燃焼形態を選択し目標燃焼形態として設定する目標燃焼形態設定手段と、現状の燃焼形態を把握する現状燃焼形態把握手段と、その把握した現状燃焼形態と前記目標燃焼形態とが同一の燃焼形態か否かを判断する判断手段とを有しており、燃焼形態実施手段は、現状燃焼形態と目標燃焼形態とが同一の燃焼形態である場合は目標燃焼形態として設定された定常燃焼形態を実現し、現状燃焼形態と目標燃焼形態とが異なる燃焼形態である場合は中間燃焼形態を実現することを特徴とする。これによれば、エンジン運転領域とエンジン運転状態とに応じて燃焼形態が選択され、定常燃焼形態若しくは中間燃焼形態が実現される。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、前記燃焼形態実施手段が、定常燃焼形態又は中間燃焼形態を実現するための吸気制御及びＥＧＲ制御を行うスロットルバルブ制御手段とＥＧＲバルブ制御手段の各制御値を算出する吸気・ＥＧＲ制御値算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における目標空燃比を算出する最終目標空燃比算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における基本燃料噴射量を算出する最終基本燃料噴射量算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態において実際に出力されると予測される出力トルクを予測トルクとして算出する予測トルク算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における燃料噴射時期を算出する最終基本燃料噴射時期算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における点火時期を算出する最終基本点火時期算出手段とを備える。
【００２３】
これによれば、上記各算出手段により各制御値が算出され、これら各制御値を用いて現状の燃焼形態を実現するための吸入空気量、ＥＧＲ量、燃料噴射量、点火時期、燃料噴射時期の制御が行われる。これにより、実際に出力される出力トルクに適合した制御を行うことができ、ドライバの要求に常に対応した出力を得ることができる。
【００２４】
したがって、ドライバの意思とエンジン出力との相違を感じさせることがなく、ドライバの要求に対する出力トルクの追従性を向上させることができる。また、ドライバに違和感を与えることなく、燃焼形態を他の燃焼形態に切り換えることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の吸気・ＥＧＲ制御値算出手段が目標トルクとエンジン回転数に基づき目標燃焼形態における基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、目標空燃比をそれぞれ初期設定する手段と、各初期設定値に基づいて前記吸気通路のスロットルバルブ制御手段の下流側に位置する吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値と、ＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値を設定する手段と、各初期設定値と新気空気量計測値と吸気管圧力値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を推定した値である空気有効成分分圧推定値と、ＥＧＲガス有効成分分圧を推定した値であるＥＧＲガス有効成分分圧推定値を算出する手段と、スロットルバルブの制御値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を予測した値である空気有効成分分圧予測値とＥＧＲガス有効成分分圧を予測した値であるＥＧＲガス有効成分分圧予測値を算出する手段と、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値とＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲガス流量の設定値を算出する手段と、空気有効成分分圧の推定値と空気有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ通過空気流量の設定値を算出する手段と、ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づいてＥＧＲバルブのバルブ開度指示値を算出する手段と、スロットルバルブ通過空気流量の設定値と吸気管圧力に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ開度指示値を算出する手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、目標トルクとエンジン回転数で表される運転領域毎に目標燃焼形態においての基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、目標空燃比が初期設定され、各初期設定値に基づいて吸気通路のスロットルバルブ制御手段の下流側に位置する吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値と、ＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値が設定される。
【００２７】
そして、各初期設定値と新気空気量計測値と吸気管圧力値に基づいて吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を推定した値である空気有効成分分圧推定値と、ＥＧＲガス有効成分分圧を推定した値であるＥＧＲガス有効成分分圧推定値が算出され、スロットルバルブの制御値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を予測した値である空気有効成分分圧予測値とＥＧＲガス有効成分分圧を予測した値であるＥＧＲガス有効成分分圧予測値が算出される。
【００２８】
それから、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値とＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲガス流量の設定値が算出され、空気有効成分分圧の推定値と空気有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいてスロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ通過空気流量の設定値が算出される。
【００２９】
そして、ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づいてＥＧＲバルブのバルブ開度指示値が算出され、スロットルバルブ通過空気流量の設定値と吸気管圧力に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ開度指示値が算出される。
【００３０】
したがって、上記算出された制御値を用いてスロットルバルブ制御手段とＥＧＲバルブ制御手段を制御することにより、空気有効成分とＥＧＲガス有効成分とを推定しながら吸気・ＥＧＲ制御を行うことができ、実際の吸入空気量に対するフィードバックを行うため、チャンバー遅れやアクチュエータ遅れを補償する吸気・ＥＧＲ制御を行うことができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、最終基本燃料噴射量算出手段が、燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合は、目標燃焼形態における目標空燃比の初期設定値である目標燃焼形態目標空燃比初期設定値と、空気有効成分分圧推定値又は空気有効成分分圧予測値のいずれか一方とを用いて、定常燃焼形態における基本燃料噴射量である最終基本燃料噴射量を算出することを特徴とする。
【００３２】
これによれば、最終基本燃料噴射量は、現在の実際の空気有効成分分圧と目標燃焼形態の目標空燃比とを用いて算出される。したがって、エンジンのシリンダ内に実際に吸入される吸入空気量に対応した燃料量を噴射をすることができ、定常燃焼形態の目標空燃比を正確に実現することができる。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、予測トルク算出手段が、空気有効成分分圧推定値又は空気有効成分分圧予測値のいずれか一方と目標燃焼形態における空気有効成分制御目標値との比により目標トルクを補正することにより、燃焼形態における予測トルクを算出することを特徴とする。
【００３４】
これによれば、予測トルクは、現在の実際の空気有効成分分圧と目標トルクを出力するのに必要とされる空気有効成分分圧との比を用いて目標トルクを補正することにより算出される。ここで、予測トルクとは、目標トルクに対して過渡運転時にスロットルバルブ等の制御時から遅れて実際に実現される出力トルクを、吸入空気量の変化やスロットルバルブの制御量に基づいて予測した出力トルクをいう。したがって、現状において目標トルクに対して実際に実現される予測トルクを算出することができる。
【００３５】
請求項８に記載の発明は、燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合に、最終基本燃料噴射時期算出手段が予測トルクとエンジン回転数に基づいて定常燃焼形態における基本燃料噴射時期である最終基本燃料噴射時期を算出することを特徴とする。これによれば、定常燃焼形態における最終基本燃料噴射時期は、予測トルクとエンジン回転数とに基づいて算出される。これにより、定常燃焼形態において実際に実現される出力トルクに適合した燃料噴射時期にて燃料噴射を行うことができ、燃料噴射時期の早出・遅延を防止して混合気の生成不良による出力損失や未燃ガスの生成等を防止することができる。
【００３６】
請求項９に記載の発明は、燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合に、最終基本点火時期算出手段が予測トルクとエンジン回転数に基づいて定常燃焼形態における基本点火時期である最終基本点火時期を算出することを特徴とする。これによれば、定常燃焼形態における最終基本点火時期は、予測トルクとエンジン回転数とに基づいて算出される。これにより、定常燃焼形態において、実際に実現できる出力トルクに適合した点火時期にて点火を行うことができ、点火時期のズレによるノッキングの発生等を防止することができる。
【００３７】
請求項１０に記載の発明は、前記燃焼形態実施手段が、中間燃焼形態におけるベース燃焼形態から目標燃焼形態への移行度合を示す中間燃焼比率を算出する中間燃焼比率算出手段と、中間燃焼比率に基づいて中間燃焼形態の終了判定を行う中間燃焼形態終了判定手段とを備える。これによれば、中間燃焼形態を実現するために必要とされる中間燃焼比率と中間燃焼形態を実現するための最終基本目標空燃比が算出される。また、中間燃焼比率に基づいて中間燃焼形態が終了したか否かが判定される。
【００３８】
請求項１１に記載の発明は、前記中間燃焼比率算出手段が、目標トルクに基づいてベース燃焼形態の基本燃料噴射量、基本目標空燃比、基本ＥＧＲ量の初期設定値をそれぞれ算出するベース燃焼形態初期設定値算出手段と、該算出された各初期設定値に基づいて前記ベース燃焼形態における前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値とＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値とを算出するベース燃焼形態制御目標値算出手段と、を有していることを特徴とする。
【００３９】
これによれば、ベース燃焼形態初期設定値算出手段によりベース燃焼形態における基本燃料噴射量初期設定値、基本目標空燃比初期設定値、基本ＥＧＲ量初期設定値が算出され、ベース燃焼形態制御目標値算出手段によりベース燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値とＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値が算出される。
【００９７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて詳細に説明する。
【００９８】
図１は、本発明にかかるエンジン制御装置が適用されるエンジンの全体構成説明図である。本実施の形態におけるエンジン１は、自動車用エンジン、例えば水平対向型エンジンであり、シリンダ内に直接燃料を噴射する筒内噴射式エンジンである。
【００９９】
図示したように、エンジン１には吸気通路２及び排気通路３が各々連通されている。吸気通路２の上流端は、吸気チャンバ４を介して図示していない車体前方に開口しており、下流端はサージタンク５から分岐した吸気管６によりエンジン１に接続され、吸気ポート７を介して各燃焼室８と連通している。
【０１００】
吸気通路２の上流側位置には、空気中の塵埃を除去するエアクリーナ１２が設けられ、その下流側位置には吸気通路２内を通過してエンジンに吸入される吸入空気量Ｑを制御するスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４は、後述する電子制御ユニットからの制御信号に基づいてバルブ開度を変化させるスロットルアクチュエータ１５と連結されており、電子制御スロットル（以下、単にＥＴＣという）１６を構成している。
【０１０１】
一方、排気通路３の上流側には各排気ポート１０を介して各燃焼室８に連通する排気管１１が設けられており、排気通路３の下流側には車体後部に取付けられるマフラ９が接続されている。また、排気管１１とマフラ９との間には排気ガスの浄化を行う、例えばＮＯｘ吸蔵触媒２２が介装されている。
【０１０２】
そして、排気管１１と吸気管６の集合部との間を連通するＥＧＲ通路２４は、吸気管６及び排気管１１よりも小径の流路面積をもって形成されており、このＥＧＲ通路２４の途中にはステッピングモータを駆動源として開閉制御され、ＥＧＲ通路２４の流路面積を変化させるＥＧＲバルブ２５が取付けられている。
【０１０３】
また、シリンダヘッド２６には、燃焼室８内に臨んで点火プラグ２８とインジェクタ１９が設けられている。点火プラグ２８は、イグナイタ２７及びイグニッションコイル２９を介して給電された高電圧によって、燃焼室８内の混合気に所定の点火時期にて強制着火する。インジェクタ１９は、燃料噴射方向がピストンに向けて設けられており、燃料ポンプ２０から燃料配管２１を介して圧送供給された燃料を微粒化して燃焼室内に直接噴射する。
【０１０４】
なお、図中、３０はエンジンのクランク軸が所定のクランク軸角度をなす毎にパルス信号を出力するクランク角センサ、３１はエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、３２は図示しないアクセルペダルの踏込量に応じた電圧信号を出力するアクセル開度センサを示す。
【０１０５】
また、３３は吸気管６内に生じた圧力に応じた電圧信号を出力する吸気管圧力センサ、３４は吸気管６内のガス温度に応じた電圧信号を出力する吸気管温度センサ、３５はＮＯｘ吸蔵触媒２２の上流側における排気ガス中の空燃比を電圧信号に変換して出力する空燃比センサ、３６はスロットルバルブ１４を通過する空気流量を計測する吸入空気量センサを示す。
【０１０６】
また、３７は車両の走行速度を検出する車速センサ、３８はマスターバッグ（図示せず）の内圧を検出するマスターバッグ内圧センサを示す。その他、本図に示された部材のうち本願発明の機能と直接関連を有しないものについてはその説明を省略する。
【０１０７】
そして、上記各センサからの検出信号は電子制御ユニット（以下、単にＥＣＵという）４０に入力され、ＥＣＵ４０からは各部材への駆動制御信号が出力される。図２は、ＥＣＵ４０の概略構成説明図である。ＥＣＵ４０は、図示したように、各センサからの信号を入力する入力インタフェース４０ａ、各部材への駆動制御信号を出力する出力インタフェース４０ｂ、主演算装置としてのＣＰＵ４０ｃ、各部材を制御する制御プログラムや予め設定された固定データを記憶するＲＯＭ４０ｄ、各センサからの検出信号等を格納するＲＡＭ４０ｅ、さらに学習データ等を格納するバックアップＲＡＭ４０ｆ、タイマ４０ｇ等をバスライン４０ｈで相互に接続してなるマイクロコンピュータシステムとして構成されている。
【０１０８】
図３は、図２のＥＣＵ４０がその内部にてエンジン制御に関して実現する各機能を示したものであり、エンジン運転状態を検出するための上記各センサが接続されるとともに、エンジン制御のための各種アクチュエータ類が接続されている。
【０１０９】
ＥＣＵ４０にはエンジン運転状態検出手段としてクランク角センサ３０、水温センサ３１、アクセル開度センサ３２、吸気管圧力センサ３３、吸気管温度センサ３４、空燃比センサ３５、吸入空気量センサ３６、車速センサ３７、マスターバッグ内圧センサ３８の各入力信号路が接続されており、また、イグナイタ２７、インジェクタ１９、ＥＴＣ１６、ＥＧＲバルブ２５への出力信号路が接続されている。
【０１１０】
ＥＣＵ４０の内部には、各センサ類からの信号を処理してエンジン運転状態を検出する各種パラメータを算出する機能として、エンジン回転数算出部４３、冷却水温算出部４４、アクセル開度算出部４５、マニホールド全圧算出部４６、吸入管内ガス温度算出部４７、空燃比算出部４８、スロットル通過空気流量算出部４９、マスターバッグ内圧算出部４２、車速算出部４１を備えている。
【０１１１】
エンジン回転数算出部４３ではクランク角センサ３０からの出力パルス信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅが算出され、アクセル開度算出部４５では、アクセル開度センサ３２の出力電圧値に基づいてアクセルペダル（図示せず）の踏込量（アクセル操作量）Ｓが算出され、マニホールド全圧算出部４６では、吸気管圧力センサ３３の出力電圧値に基づいて吸気管圧力であるマニホールド全圧Ｐｍが算出される。
【０１１２】
吸入管内ガス温度算出部４７では、吸気管温度センサ３４の出力電圧値に基づいて吸気管内のガス温度である吸気管内ガス温度Ｔｍが算出され、空燃比算出部４８では空燃比センサ３５の出力電圧値に基づいて空燃比λが算出される。スロットル通過空気流量算出部４９では、吸入空気量センサ３６の出力電圧値に基づいてスロットルバルブ１４を通過するスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅが算出される。
【０１１３】
車速算出部４１では、車速センサ３７の検出値に基づいて車両走行速度Ｖが算出される。また、マスターバッグ内圧算出部４２では、マスターバッグ内圧センサ３８によって、ブレーキ倍力装置に用いられているマスターバッグ（図示せず）内の負圧力が算出される。
【０１１４】
また、ＥＣＵ４０内部には、上述の各センサにより検出したデータに基づいてエンジン１の制御を行う機能を有するメイン制御部５０と、メイン制御部５０からの出力データに基づいて算出した燃料噴射時期及び燃料噴射量に応じた噴射パルス信号をインジェクタ１９に出力する燃料噴射制御を行う噴射制御部７０と、後述する予測トルクに基づいて点火時期を算出し、これに応じた点火信号を発生させイグナイタ２７に出力する点火時期制御を行う点火制御部７５が設けられている。
【０１１５】
次に、メイン制御部５０が有する制御機能について詳細に説明する。図４は、メイン制御部５０が有する燃焼形態の選択制御機能を説明するためのブロック図、図５は、エンジン１により実現される燃焼形態を図式化して示した説明図である。メイン制御部５０はその内部機能として図４に示したように、最終目標燃焼形態設定手段５１、中間目標燃焼形態設定手段５２、中間燃焼形態終了判定手段５３、現状燃焼形態把握手段５５を備えている。
【０１１６】
最終目標燃焼形態設定手段５１は、エンジン運転状態やドライバの要求トルク等の種々の条件により複数の定常的な燃焼形態の内から最も最適なものを選択し、最終目標燃焼形態として設定する。最終目標燃焼形態設定手段５１には、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ、始動後時間Ｔａｓ、マスターバッグ内圧回復要求信号Ｃｍ、リッチ運転要求信号Ｃｒ、及び目標トルクＴｅｉが入力され、最終目標燃焼形態は中間目標燃焼形態設定手段５２に出力される。
【０１１７】
ここで、定常的な燃焼形態とは、空燃比が略一定である燃焼形態（以下、単に「定常燃焼形態」という）であり、図５に示したように、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮ、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥ、均一リーン燃焼形態ＫＬ、成層燃焼形態ＳＬ、均一リッチ燃焼形態ＫＲの５つの定常燃焼形態の５種類が設定されている。
【０１１８】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮは、燃焼室８内に均一に分布形成された理論空燃比の混合気に点火を行うことにより燃焼させる燃焼形態をいい、この混合気にＥＧＲガスを含有させたのが均一ストイキオ（ＥＧＲガス有り）燃焼形態ＫＳＥである。均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態は、主として中・高負荷運転領域において実現される燃焼形態であり、エンジン冷間始動時においても用いられる。
【０１１９】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥは、主として、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮよりも低負荷の運転領域において実現される燃焼形態であり、ＥＧＲガスを混合気内に混入することによって比熱比の低減等を図ることができ、燃費向上を図ることができる。
【０１２０】
均一リーン燃焼形態ＫＬは、燃焼室８内に均一に分布形成された均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮよりもリーン側の空燃比を有する混合気に点火を行うことによりリーン燃焼させる燃焼形態をいう。この燃焼形態は、主として低負荷運転領域において実現される燃焼形態であり、希薄燃焼によって均一ストイキオ燃焼形態よりも燃費の向上を図ることができる。
【０１２１】
均一リッチ燃焼形態ＫＲは、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮよりもリッチ側の空燃比を有する混合気に点火を行うことにより燃焼させる燃焼形態をいう。この燃焼形態は、主としてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを浄化する際に実現される燃焼形態であり、これにより、排気ガス中にＣＯやＨＣ等を余分に発生させ吸蔵したＮＯｘを還元することができる。
【０１２２】
成層燃焼形態ＳＬは、圧縮行程時の点火直前に燃焼室８内に局所的に濃く、しかし燃焼室８内全体では均一リーン燃焼形態よりもリーン側の空燃比を有するように形成された成層混合気に点火を行うことにより成層燃焼させる燃焼形態をいう。この燃焼形態は、主として極低負荷運転領域において実現される燃焼形態であり、極希薄燃焼させることにより均一リーン燃焼形態ＫＬよりも更に燃費向上を図ることができる。
【０１２３】
そして、図４に示したように、最終目標燃焼形態設定手段５１に入力され、これらの定常燃焼形態を選択するための判断基準となる目標トルクＴｅｉは、エンジンに要求される出力トルクであり、後述する目標トルク算出手段にてアクセルペダルの踏込量とエンジン回転数Ｎｅとに基づいてデータマップを参照することによって算出される。
【０１２４】
マスターバッグ内圧回復要求信号Ｃｍは、ブレーキ倍力装置のマスターバッグ内の負圧力が所定値以下の場合にＥＣＵ４０内にて出力される信号で、この信号を入力した場合に、最終目標燃焼形態５１はマスターバッグ内の負圧力を回復することができる燃焼形態を最終目標燃焼形態として設定する。
【０１２５】
リッチ運転要求信号Ｃｒは、ＮＯｘ吸蔵触媒２２によるＮＯｘの吸蔵量が所定値を超えた場合にＥＣＵ４０内にて出力される信号で、例えば、リーン運転（均一リーン燃焼形態若しくは成層燃焼形態による燃焼）を行った積算時間とエンジン運転状態とにより求められる。この信号を入力した場合には、ＮＯｘを浄化するための燃焼形態が最終目標燃焼形態として選択される。
【０１２６】
中間目標燃焼形態設定手段５２は、現状燃焼形態と最終目標燃焼形態に基づいてＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予めストアされている中間目標燃焼形態指示テーブルを参照することにより現状燃焼形態と最終目標燃焼形態との間の中継点的な目標とする定常燃焼形態を選択し、中間目標燃焼形態として設定する。
【０１２７】
以下に示す表１〜３は、中間目標燃焼形態指示テーブルを表にして示したものである。中間目標燃焼形態設定手段５２は、現状燃焼形態と最終目標燃焼形態とに基づいてこれを参照することにより、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態とを設定する。
【０１２８】
【表１】
【０１２９】
【表２】
【０１３０】
【表３】
現状燃焼形態把握手段５５は、第１現状燃焼形態把握手段５６、中間目標燃焼形態更新手段５４、第２現状燃焼形態把握手段５７により構成されている。第１現状燃焼形態把握手段５６は、中間目標燃焼形態設定手段５２により第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態を設定した際に、現状燃焼形態の把握を行う。
【０１３１】
そして、現状燃焼形態が定常燃焼形態であるときは、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との比較を行い、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態が異なる燃焼形態であるときは、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間的な燃焼形態である中間燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０１３２】
また、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態が同一の燃焼形態であるときは、第１中間目標燃焼形態である定常燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。これにより、現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されている場合は燃焼形態の変更制御中であると判断され、現状燃焼形態が定常燃焼形態であると把握されている場合は、その定常燃焼形態を維持したエンジン制御中であると判断される。尚、中間燃焼形態とは、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の間の中間的な燃焼形態で空燃比若しくはＥＧＲ量が時間と共に漸次遷移する燃焼形態をいう。
【０１３３】
中間燃焼形態終了判定手段５３は、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態の実現の続行か終了かの判定を行う。この判定により、燃焼形態が第１中間目標燃焼形態と同一の燃焼形態となったか否かを判断することができる。ここで、終了判定は、後述する中間燃焼比率ＲＡＴＩＯに基づいて行われる。
【０１３４】
中間目標燃焼形態更新手段５４は、中間燃焼形態終了判定手段５３より中間燃焼形態の終了判定が入力された際に、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新を行う。これにより、更新前の第２中間目標燃焼形態が新たな第１中間目標燃焼形態とされ、更新前の最終目標燃焼形態が新たな第２中間目標燃焼形態とされる。尚、最終目標燃焼形態は、最終目標燃焼形態設定手段５１により現在と異なる新たな最終目標燃焼形態が設定されるまで当初に設定された最終目標燃焼形態が維持される。
【０１３５】
第２現状燃焼形態把握手段５７は、中間目標燃焼形態更新手段５４により第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態を更新したときに、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新した後の第１中間目標燃焼形態との比較を行う。そして、両者の燃焼形態が一致する場合は更新後の第１中間目標燃焼形態である定常燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０１３６】
また、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態とが異なる燃焼形態である場合は、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態の間の中間燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０１３７】
これにより、現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されている場合は、燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われる。また、現状燃焼形態が定常燃焼形態であると把握されている場合は、現状の燃焼形態を維持する制御が行われる。
【０１３８】
次に、第１中間目標燃焼形態により目標トルクＴｅｉを実現するための吸気・ＥＧＲ制御機能について説明する。図６は、ＥＴＣ１６とＥＧＲバルブ２５の制御値の算出機能と、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出機能を説明するためのブロック図である。これらの機能は、図示したように、目標トルク設定手段６１、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、第１中間目標燃焼形態制御目標値算出手段６３、推定値算出手段６４、フィードバック制御量算出手段６５、予測値算出手段６６、ＥＴＣ開度指示値算出手段６７、ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段６８、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２、ベース燃焼形態制御目標値算出手段７３、中間燃焼比率算出手段７４により構成されている。
【０１３９】
目標トルク設定手段６１は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｓをパラメータとするデータマップを備えており、このデータマップを補間計算付にて参照することにより目標トルクＴｅｉを設定する。目標トルクＴｅｉは、運転者がエンジンに要求する出力トルクとして認識され、ここで設定された目標トルクＴｅｉを第１目標燃焼形態にて出力するように吸気・ＥＧＲ制御がなされる。
【０１４０】
第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２は、第１中間目標燃焼形態における基本燃料噴射量、基本ＥＧＲ量、基本目標空燃比の初期設定値である第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉ、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを算出する。
【０１４１】
ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内には、基本燃料噴射量の初期設定値を算出するための基本燃料噴射量初期設定値算出用データマップ、基本ＥＧＲ量の初期設定値を算出するための基本ＥＧＲ量初期設定値算出用データマップ、基本目標空燃比の初期設定値を算出するための基本目標空燃比初期設定値算出用データマップが各燃焼形態毎に予めストアされている。
【０１４２】
これらのデータマップの中から第１中間目標燃焼形態として設定されている燃焼形態の初期設定値データマップを目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてそれぞれ補間計算付にて参照することにより、第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉ、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉが算出される。
【０１４３】
ここで、算出される上記各初期設定値は、エンジン１が第１中間目標燃焼形態において目標トルクＴｅｉを実現する際に要求される燃料噴射量、ＥＧＲ量、目標空燃比となる。
【０１４４】
第１中間目標燃焼形態制御目標値算出手段６３は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２にて算出された第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉ、第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉを用いることにより、吸気管６内の圧力応答値に対する制御目標値を空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧とに分けて算出し、それぞれ第１中間目標燃焼形態の制御目標値として設定する。
【０１４５】
ここで設定される第１中間目標燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと第１中間目標燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉは、エンジンが第１中間目標燃焼形態において目標トルクＴｅｉを実現する際に要求される吸気管６内の圧力応答値の空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧である。
【０１４６】
推定値算出手段６４は、マニホールド全圧Ｐｍ、吸気温度Ｔｍ、吸入空気量Ｑａｖｅに基づいて吸気管６内の実際の圧力応答値である空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧を算出し、それぞれ有効成分分圧推定値として設定する。ここで設定される空気有効成分分圧推定値ＰｍｏとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅは、吸入空気量センサ等のセンサ値に基づいて算出される値である。
【０１４７】
フィードバック制御量算出手段６５は、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値ＰｍｅｅとＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉとの偏差をフィードバックすることにより、ＥＧＲバルブ２５を通過させるＥＧＲ量であるＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを算出する。また、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅに含まれる空気有効成分Ｑｅａ、及び、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏと空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉとの偏差をフィードバックすることにより、スロットルバルブ１４を通過させる通過空気流量であるスロットルバルブ通過空気流量設定値Ｑａを算出する。
【０１４８】
ここで、有効成分、過不足成分について説明する。まず、有効成分とは、目標値（初期設定値）に呼応するための成分を示し、ＥＧＲガス有効成分は、制御空燃比が当量（理論空燃比）であれば、ＥＧＲガス中の非空気成分である不活性成分（理論空燃比での既燃ガスに相当する成分；H2O 、CO2 、N2等からなる）と同じ値である。しかし、制御空燃比がリーンの場合には、当量比分の空気を含み、ＥＧＲガス中の空気成分に不活性成分を加えた値となる。
【０１４９】
また、過不足分とは、有効分に対する過不足分を示し、定常状態では目標当量比と排気当量比とが同じであるため、過不足は生じないが、過渡的にはこれから制御しようとする目標当量比と現在還流されてくるＥＧＲガスの排気当量比とが一致しないことが多く、目標当量比＞排気当量比の場合には、還流されてくるＥＧＲガス中に過剰空気を生じる。従って、この過剰・不足空気分をスロットルバルブ・ＥＧＲバルブの制御により目標状態に制御するのである。
【０１５０】
図７は、本発明で採用する吸気系モデルを示したものである。図示したように、エンジン１の吸気管６の上流に設けられたスロットルバルブ１４を通過する新気分の流量（スロットル通過空気流量）Ｑａと、排気管１１から吸気管６へのＥＧＲ通路２４に介装されたＥＧＲバルブ２５を通過するＥＧＲガス流量（ＥＧＲバルブ通過ガス流量）Ｑｅとが吸気管６内に供給され、エンジン１のシリンダに流入している（シリンダ流入ガス量Ｑｓ）とする吸気系モデルであり、スロットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとによって吸気管容積を充填する分の空気量を見込むことにより、アクセル操作量とエンジン回転数Ｎｅから設定した目標トルクＴｅｉを実現することができる。
【０１５１】
吸気管６内の空気有効成分は、スロットルバルブ１４を通過する新気分の空気有効成分と、ＥＧＲバルブ２５を通過するＥＧＲガス中の空気過不足成分との和から、シリンダ内へ流入する空気有効成分を除いたものであり、スロットル通過空気流量Ｑａ、ＥＧＲガス中の空気過不足成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅａ、吸気管６ａ内の空気有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｏ、吸気管容積Ｖｍ、吸気管内ガス温度Ｔｍ、空気有効成分の気体定数Ｒａを用いて気体の状態方程式を適用すると、吸気管６内の空気有効成分分圧Ｐｍｏの時間変化量ｄＰｍｏ／ｄｔは、以下の(1) 式にて表すことができる。
【０１５２】
dPmo/dt=(Qa+Qea-Qso)・Ra・Tm/Vm ……(1)
また、吸気管６内のＥＧＲガス有効成分は、ＥＧＲバルブ２５を通過するＥＧＲガス有効成分からシリンダ内へ流入するＥＧＲガス有効成分を除いたものであり、同様に、吸気管６内のＥＧＲガス有効成分分圧の時間変化量ｄＰｍｅｅ／ｄｔは、ＥＧＲガス有効成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅ、ＥＧＲガス有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅｅ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅにより、以下の(2) 式で表すことができる。
【０１５３】
dPmee/dt=(Qee-Qsee)・Re・Tm/Vm ……(2)
上記（１）式におけるＥＧＲガスの空気過不足成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅａ、上記（２）式におけるＥＧＲガス有効成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅは、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅに、ＥＧＲバルブ２５入口におけるＥＧＲガスの当量比ＦＡＩと目標当量比ＦＡＩＩとの比を適用することにより、それぞれ、以下の（３）、（４）式のように表すことができる。
【０１５４】
Qea=(1-FAI/FAII)・Qe ……(3)
Qee=(FAI/FAII)・Qe ……(4)
また、上記（１）式における空気有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｏ、上記（２）式におけるＥＧＲガス有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅｅは、それぞれ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、体積効率ηｖ、エンジンの気筒数Ｌを用いて、以下の（５）、（６）式で表すことができる。
【０１５５】
Qso=((Pmo・Vs)/(Ra・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) ……(5)
Qsee=((Pmee・Vs)/(Re・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) ……(6)
したがって、上記（１）、（２）式に上記（３）〜（６）式を適用して式中の一部を以下の（７）〜（９）式で示す係数ａ、ｂａ、ｂｅで置き換え、上記（１）、（２）式をマトリックス形式で記述すると、以下の（１０）式で示すことができる。
【０１５６】
a=(Vs/Vm)・ηv・(Ne・L/120) ……（７）
ba=Ra・Tm/Vm ……（８）
be=Re・Tm/Vm ……（９）
【０１５７】
【数１】
フィードバック制御量算出手段６５は、以上の吸気系モデルを用いることにより、吸気管６内の空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ及びＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅの時間変化量に基づいて、スロットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとを算出する。
【０１５８】
図６に示した予測値算出手段６６は、理論的な計算値に基づいて吸気管６内の実際の圧力応答値である空気有効成分分圧値とＥＧＲガス有効成分分圧値を算出し、それぞれの有効成分分圧予測値として設定する。ここで設定される空気有効成分分圧予測値ＰｍｏｓとＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓは、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５の制御値から予測されるスロットル通過空気流量とＥＧＲバルブ通過ガス流量に基づいて算出される値である。空気有効成分分圧予測値ＰｍｏｓとＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓは、フィードバック制御量算出手段６５にてスロットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅの補正値として用いられ、また、後述する予測トルクＴｅｓの算出や燃焼形態を実現する基本燃料噴射量Ｇｆｓｓの算出にも用いられる。
【０１５９】
ＥＴＣ開度指示値算出手段６７は、吸気管６のマニホールド全圧Ｐｍとスロットル通過空気流量Ｑａとに基づいてＥＴＣ１６の制御量であるＥＴＣ開度指示値Ｓａを算出する。ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段６８は、マニホールド全圧ＰｍとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとに基づいてＥＧＲバルブ２５の制御量であるＥＧＲバルブ開度指示値Ｓｅを算出する。これらＥＴＣ開度指示値ＳａとＥＧＲバルブ開度指示値Ｓｅを受けたＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５は、所定の開度位置に制御され、吸気通路２及びＥＧＲ通路２４内を所定の開口面積に調整する。
【０１６０】
ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２は、第１中間目標燃焼形態に向かう中間燃焼形態を実現する前の定常燃焼形態（以下、単に「ベース燃焼形態」という）における基本燃料噴射量、基本ＥＧＲ量、基本目標空燃比の初期設定値であるベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを算出する。
【０１６１】
これらの初期設定値は、ベース燃焼形態として設定されている定常燃焼形態の基本燃料噴射量初期設定値算出用データマップ、基本ＥＧＲ量初期設定値算出用データマップ、基本目標空燃比初期設定値算出用データマップを目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてそれぞれ補間計算付にて参照することにより算出される。
【０１６２】
ここで、算出されるベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂは、ベース燃焼形態においてエンジン１が目標トルクＴｅｉを出力するために要求する値である。
【０１６３】
ベース燃焼形態制御目標値算出手段７３は、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２にて算出されたベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを用いることにより、吸気管６内の圧力応答目標値を空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧とに分けて算出し、それぞれベース燃焼形態の制御目標値として設定する。
【０１６４】
ここで設定されるベース燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂとベース燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉｂは、エンジン１がベース燃焼形態において目標トルクＴｅｉを実現する際に要求される空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧である。
【０１６５】
中間燃焼比率算出手段７４は、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯを算出する。中間燃焼比率ＲＡＴＩＯとは、現状の燃焼室内の状態が変更前の定常燃焼形態から変更後の中間燃焼形態へ移行する間のどの中間燃焼形態を実現できるかを示す比率であり、中間燃焼形態の目標燃焼形態への移行度合を０〜１の値により示すものである。上記各定常燃焼形態間の燃焼形態の移行度合として、成層比率ＳＲＡＴＩＯ、リーン比率ＬＲＡＴＩＯ、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯ、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯが算出される。
【０１６６】
成層比率ＳＲＡＴＩＯは、成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められ、リーン比率ＬＲＡＴＩＯは、均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められる。
【０１６７】
また、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯは、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められ、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められる。
【０１６８】
次に、現状燃焼形態にて目標トルクＴｅｉを実現するための燃料噴射量の算出機能について説明する。図８、図９は、燃焼室８内の目標空燃比である最終目標空燃比及び最終的にインジェクタから噴射する燃料量である最終基本燃料噴射量を算出する機能を説明するためのブロック図である。
【０１６９】
図８は、通常の燃焼形態（定常燃焼形態若しくは中間燃焼形態）における最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図であり、図９は、均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態と間の中間燃焼形態のみにおける最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図である。
【０１７０】
まず最初に、通常の燃焼形態における場合について説明すると、図８に示したように、これらの機能は、最終目標空燃比算出手段８１と最終基本燃料噴射量算出手段８２とにより構成されている。
【０１７１】
最終目標空燃比算出手段８１は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２による第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉ、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２によるベース目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂ、中間燃焼比率算出手段７４による中間燃焼比率ＲＡＴＩＯに基づいて、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出する。これにより、通常の燃焼形態にて目標トルクＴｅｉを実現するための燃焼室８内の空燃比を算出する。
【０１７２】
最終基本燃料噴射量算出手段８２は、最終目標空燃比算出手段８１による最終目標空燃比ＡＢＦｉｆと燃焼室８内に実際に吸入される吸入空気量ＧＯＳを用いて、インジェクタ１９から実際に噴射する燃料噴射量である最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓを算出する。
【０１７３】
次に、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬ間の中間燃焼形態の場合について説明すると、図９に示したように、図８の構成に仮目標空燃比算出手段８３、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４が追加され構成されている。
【０１７４】
仮目標空燃比算出手段８３は、現状燃焼形態把握手段５５により現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態間の中間燃焼形態であるとの判断を入力した場合に、中間燃焼比率算出手段７４により算出した成層比率ＳＲＡＴＩＯ、第１中間目標燃焼形態の初期設定値算出手段６２により算出した第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉ、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により算出したベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを用いて燃焼室８内の仮想上の目標空燃比である仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉを算出する。
【０１７５】
中間燃焼時均一成層切り替え手段８４は、均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態間の中間燃焼形態を成層燃焼運転又は均一燃焼運転のいずれにより行うかを選択し設定する。
【０１７６】
これは、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが所定の限界値よりもリッチ側にある場合には、成層燃焼形態によるエンジン運転、すなわち成層燃焼運転を行うことが困難であるため、燃焼形態を強制的に均一リーン燃焼形態に切り換えて均一燃焼運転により行う必要があるからである。
【０１７７】
ここで、成層燃焼形態のリッチ側の限界値である成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓの算出は、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４により、ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている成層燃焼リッチ限界空燃比算出用データ格子をエンジン回転数Ｎｅに基づいて補間計算付にて参照することにより行われる。
【０１７８】
最終目標空燃比算出手段８１は、燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬと間の中間燃焼形態であるときは、中間燃焼時均一成層切り替え手段からの指示に応じて最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出する。
【０１７９】
次に、基本燃料噴射時期の算出機能について説明する。燃料噴射時期の算出は、図３に示したように、ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部７０内に構成された噴射時期算出手段７１によって行われる。図１０は、噴射時期算出手段７１が有する機能を説明するブロック図である。燃料噴射時期の算出機能は、図示したように、予測トルク算出手段９１、第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９２、ベース燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９３、最終基本燃料噴射時期算出手段９４により構成されている。
【０１８０】
予測トルク算出手段９１は、目標トルクＴｅｉに対して実際に実現される出力トルクを予測した値である予測トルクＴｅｓを算出する。燃料噴射時期は、目標トルクＴｅｉに対してではなく、予測トルクＴｅｓに応じた燃料噴射時期に制御される。これにより、燃料噴射時期のズレによる不具合を防止することができる。
【０１８１】
予測トルク算出手段９１は、図示したように、目標トルク設定手段６１、推定値算出手段６４、予測値算出手段６６、第１中間目標燃焼形態制御目標値算出手段６３、ベース燃焼形態制御目標値算出手段７３、中間目標燃焼形態設定手段５２、現状燃焼形態把握手段５５、中間燃焼比率算出手段７４と接続されており、目標トルクＴｅｉ、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓ、空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉ、ベース空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂ、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯ等のデータに基づいて、予測トルクＴｅｓを算出する。
【０１８２】
第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９２は、第１中間目標燃焼形態における基本燃料噴射時期（以下、「第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期」という）ＴＪｉを算出する。ベース燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９３は、燃焼形態がベース燃焼形態における基本燃料噴射時期（以下、「ベース燃焼形態基本燃料噴射時期」という）ＴＪｂを算出する。
【０１８３】
ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内には、予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする各定常燃焼形態毎の基本燃料噴射時期算出用データマップが予めストアされている。基本燃料噴射時期は、これを補間計算付にて参照することによりその燃焼形態における基本燃料噴射時期を算出する。このようにして算出された第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｉとベース燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｂは、最終基本燃料噴射時期算出手段９４へ出力される。
【０１８４】
最終基本燃料噴射時期算出手段９４は、ベース燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｂと第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｉとを中間燃焼比率ＲＡＴＩＯで直線補間することにより、その現状燃焼形態における最終的な基本燃料噴射時期である最終基本燃料噴射時期ＴＪを算出する。尚、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４からの切り替え指令が入力された場合は、ＲＯＭ４０ｄ内に別途設けられている専用の最終基本燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出される。
【０１８５】
また、燃料噴射制御部７０は、図３に示したように、噴射時期算出手段７１の他に、メイン制御部５０により算出された最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓを噴射させるためのインジェクタ１９の駆動時間を算出する噴射パルス時間算出手段７２と、噴射パルス時間及び噴射時期に基づいて噴射パルスを発生させる噴射パルス発生手段７３とを備えている。
【０１８６】
噴射パルス時間算出手段７２は、図３に示したように、メイン制御部５０で設定した最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓからインジェクタ１９に対する操作量としての噴射パルス時間Ｔｏｕｔを算出する。噴射パルス発生手段７３は、噴射パルス時間Ｔｏｕｔと最終基本燃料噴射時期ＴＪとを用いて噴射パルス発生タイマを予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定のタイミングで噴射パルスをインジェクタ１０へ出力する。
【０１８７】
次に、点火時期の算出機能について説明する。点火時期の算出は、ＥＣＵ４０の点火時期制御部７５内の点火時期設定手段７６によって行われる。図１１は、点火時期設定手段７６が有する機能を説明するブロック図である。点火時期の算出機能は、図示したように、予測トルク算出手段９１、第１中間目標燃焼形態基本点火時期算出手段９５、ベース燃焼形態基本点火時期算出手段９６、最終基本点火時期算出手段９７により構成されている。
【０１８８】
第１中間目標燃焼形態基本点火時期算出手段９５は、第１中間目標燃焼形態における基本点火時期（以下、「第１中間目標燃焼形態基本点火時期」という）ＩＧｉを算出する。ベース燃焼形態基本点火時期算出手段９３は、燃焼形態がベース燃焼形態における基本点火時期（以下、「ベース燃焼形態基本点火時期」という）ＩＧｂを算出する。
【０１８９】
ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内には、予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする各定常燃焼形態毎の基本点火時期算出用データマップが予めストアされており、これを補間計算付にて参照することによりその燃焼形態における予測トルクＴｅｓに応じた基本点火時期を算出する。このようにして算出された第１中間目標燃焼形態基本点火時期ＩＧｉとベース燃焼形態基本点火時期ＩＧｂは、最終基本点火時期算出手段９７へ出力される。
【０１９０】
最終基本点火時期算出手段９７は、ベース燃焼形態基本点火時期ＩＧｂと第１中間目標燃焼形態基本点火時期ＩＧｉとを中間燃焼比率ＲＡＴＩＯで直線補間することにより、その現状燃焼形態における最終的な基本点火時期である最終基本点火時期ＴＪを算出する。尚、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４からの切り替え指令が入力された場合は、ＲＯＭ４０ｄ内に別途設けられている専用の最終基本点火時期算出用データマップを参照することによって最終点火時期を算出する。
【０１９１】
尚、点火時期制御部７５は、図３に示したように、点火時期設定部７６の他に点火時期に基づいて点火信号を発生させる点火信号発生部７７を備えている。点火信号発生手段７７は、点火時期ＩＧを用いて予め定めた特定のクランク角度で点火パルス発生タイマをセットし、所定のタイミングで点火信号をイグナイタ２７に出力し、イグニッションコイル２９を介して点火プラグ２８に放電を行わせる。
【０１９２】
次に、上記構成のエンジン装置により実施されるエンジン制御について、図１２〜図２０のフローチャートに基づいて説明する。図１２は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされ、ＥＣＵ４０に電源が供給されてシステムがリセットされたとき、割り込み実行される初期化ルーチンである。まず最初に、Ｓ１でＣＰＵ４０ｃを初期設定すると、Ｓ２で制御データを初期設定し、Ｓ３で吸気管容積Ｖｍ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、エンジンの気筒数Ｌ、空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅ等の吸気系定数を設定し、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０１９３】
図１３は、図１２の初期化ルーチンによりシステムイニシャライズした後に実行されるルーチンプログラムであり、状況に応じた燃焼形態の設定と、その燃焼形態による目標トルクＴｅｉを実現する吸気・ＥＧＲ量、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の制御値の算出を行うプログラム全体の概要を示したフローチャートである。これらの制御値に基づいて各アクチュエータ類を制御することにより、状況に応じた燃焼形態を実現でき、該燃焼形態により目標トルクＴｅｉを得るエンジン制御を行うことができる。
【０１９４】
本フローチャートによれば、まず最初にＳ１０で各センサからの検出信号に基づいて、アクセル開度Ｓ、マニホールド全圧Ｐｍ、吸気管６内のガス温度Ｔｍ、スロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅ、空燃比λ、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温Ｔｗ等のエンジン運転状態が算出される。
【０１９５】
そして、Ｓ２０では目標トルクＴｅｉが算出される。目標トルクＴｅｉは、Ｓ１０にて算出したアクセルペダルの踏込量Ｓとエンジン回転数Ｎｅを用いて目標トルク算出用データマップを補間計算付で参照することにより算出される。ここで算出される目標トルクＴｅｉは、ドライバがエンジンに要求する出力としてとらえることができ、Ｓ３０〜Ｓ５０にて設定される燃焼形態をＳ６０以降の制御により実現することにより、この目標トルクＴｅｉを達成するための制御が行われる。
【０１９６】
Ｓ３０では、最終目標燃焼形態設定手段５１により運転領域とエンジン動作状態に応じた最終目標燃焼形態が設定される。最終目標燃焼形態は、前述の５種類の定常燃焼形態から最も適したものが選択され、設定される。
【０１９７】
図１４は、最終目標燃焼形態の選択設定ルーチンを示したフローチャートである。Ｓ３０１では、Ｓ１０及びＳ２０で検出又は算出した冷却水温度Ｔｗ、始動後時間Ｔａｓ、マスターバッグ内圧回復要求信号Ｃｍ、リッチ運転要求Ｃｒ、目標トルクＴｅｉ、エンジン回転数Ｎｅを読み込む。
【０１９８】
次に、Ｓ３０２では、冷却水温度ＴｗとＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている設定値との比較が行われ、冷却水温度Ｔｗの方が低い場合（ＮＯ）には低水温であると判断される。これから、エンジンが暖機運転中であると判断することができ、暖機運転に適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３０９へ移行する。また、冷却水温度Ｔｗの方が高い場合（ＹＥＳ）には高水温であると判断され、更に他の判断を行うべくＳ３０３へ移行する。
【０１９９】
Ｓ３０３では、エンジン始動後から計測された経過時間である始動後時間ＴａｓとＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている基準値との比較が行われる。これにより、始動後時間Ｔａｓが基準値に満たない場合（ＮＯ）にはエンジン始動後間もない暖機運転中であると判断し、暖機運転に適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべく、Ｓ３０９へ移行する。また、始動後時間Ｔａｓが基準値以上である場合（ＹＥＳ）は、暖機運転は終了しており、暖機運転を行うために最終目標燃焼形態を選択する必要はないとして、Ｓ３０４へ移行する。
【０２００】
Ｓ３０４では、マスターバッグ回復要求信号Ｃｍの有無が判断される。このマスターバッグ回復要求信号Ｃｍが出力されると、マスターバッグ内の負圧力が弱く、その状態ではブレーキ操作力を補助することが困難であると判断される。
【０２０１】
ここで、マスターバッグ回復要求信号Ｃｍが出力されている場合（ＹＥＳ）には、マスターバッグ内の負圧力を所定値以上に回復させるのに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３０９へ移行する。また、マスターバッグ回復要求信号Ｃｍがない場合（ＮＯ）にはマスターバッグ内の負圧力を確保するために最終目標燃焼形態を選択する必要はないとしてＳ３０５へ移行する。
【０２０２】
Ｓ３０５では、リッチ運転要求信号Ｃｒの有無が判断される。このリッチ運転要求信号Ｃｒは、例えば、リーン運転（均一リーン燃焼形態若しくは成層燃焼形態の実現）を行った積算時間とエンジン動作状態とに基づいて求められ、この信号が出力されると、ＮＯｘ吸蔵触媒２２は所定の限界基準値を超える量のＮＯｘを吸蔵しており、更にリーン運転が行われた場合にＮＯｘの吸蔵に支障を来すおそれがあると判断することができる。
【０２０３】
ここで、リッチ運転要求信号Ｃｒがある場合（ＹＥＳ）には、これを浄化させることができる燃焼形態を実現すべく、これを最終目標燃焼形態として選択するためにＳ３１３へ移行する。また、リッチ運転要求信号Ｃｒがない場合（ＮＯ）にはＮＯｘ吸蔵触媒２２のＮＯｘ吸蔵分を浄化させるための定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択する必要はないとしてＳ３０６へ移行する。
【０２０４】
Ｓ３０６〜Ｓ３０８では、エンジンの運転領域の判定が行われ、これらの判定に基づいてＳ３１０〜Ｓ３１２によりそれぞれの運転領域に応じた最適な定常燃焼形態が最終目標燃焼形態として選択される。Ｓ３０６で行われる運転領域判定１は、現在のエンジン運転の領域が極低負荷運転領域内にあるか否かが判断され、極低負荷運転領域にある場合（ＹＥＳ）はこれに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３１２に移行する。また、極低負荷運転領域にない場合（ＮＯ）は更にその運転領域を詳細に判断すべくＳ３０７へ移行する。
【０２０５】
Ｓ３０７で行われる運転領域判定２は、現在のエンジン運転領域が低負荷運転領域内にあるか否かが判断され、低負荷運転領域にある場合（ＹＥＳ）はこれに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３１１に移行する。また、低負荷運転領域にない場合（ＮＯ）はその運転領域を更に詳細に判断すべくＳ３０８へ移行する。
【０２０６】
Ｓ３０８で行われる運転領域判定３は、現在のエンジン運転領域が中負荷運転領域にあるか否かが判断され、中負荷運転領域にある場合（ＹＥＳ）はこれに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３１０へ移行する。また、中負荷運転領域にない場合（ＮＯ）には運転領域が高負荷運転領域であると判断され、高負荷を出力することができる定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択するためにＳ３０９へ移行する。
【０２０７】
Ｓ３０９では、最終目標燃焼形として均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが選択され、Ｓ３１０では、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥが、Ｓ３１１では、均一リーン燃焼形態ＫＬが、Ｓ３１２では成層燃焼形態ＳＬが、Ｓ３１３では均一リッチ燃焼形態ＫＲが選択される。
【０２０８】
尚、Ｓ３０４にてマスターバッグ回復要求信号Ｃｍがあった場合にＳ３０９の均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが選択されるのは、この定常燃焼形態が他の定常燃焼形態と比較して吸気管６内を高い負圧状態にすることが可能であり、マスターバッグ内の負圧力を回復することができるからである。
【０２０９】
このように、上述のＳ３０１〜Ｓ３１３の制御ルーチンが実行されることによりＳ３０では運転領域及びエンジン動作状態に応じた最終目標燃焼形態が設定される。
【０２１０】
Ｓ４０では、中間目標燃焼形態設定手段５２により中間目標燃焼形態の設定が行われる。ここで、中間目標燃焼形態は、第１中間目標燃焼形態と、第２中間目標燃焼形態とが設定される。
【０２１１】
図１５は、Ｓ４０にて中間目標燃焼形態設定手段５２により行われる中間目標燃焼形態の設定を行う制御ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ４０１ではＳ３０にて設定された最終目標燃焼形態の読み込みが行われ、Ｓ４０２では現状燃焼形態把握手段５５により把握されている現状燃焼形態が読み込まれる。そして、Ｓ４０３では最終目標燃焼形態と現状燃焼形態とに基づいて中間燃焼形態指示テーブル（表１〜３参照）の参照が行われ、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の設定が行われる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。このように、Ｓ４０では第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の設定が行われる。
【０２１２】
Ｓ５０では、第１現状燃焼形態把握手段５６により現状燃焼形態の把握が行われ、Ｓ６０以降ではＳ５０にて把握された現状燃焼形態を実現するエンジン制御が行われる。すなわち、ここで現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されるとＳ６０以降では中間燃焼形態を実現するエンジン制御が行われ、現状燃焼形態が定常燃焼形態であると把握されるとＳ６０以降では定常燃焼形態を実現するエンジン制御が行われる。
【０２１３】
図１６は、Ｓ５０にて第１現状燃焼形態把握手段５６により行われる現状燃焼形態の把握設定の制御ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ５０１にて、Ｓ４０２にて読み込まれた現状燃焼形態が定常燃焼形態であるか否かが判断され、定常燃焼形態である場合（ＹＥＳ）はその定常燃焼形態を実現するのか、又は他の定常燃焼形態との間の中間燃焼形態を実現する必要があるのかを判断すべく、Ｓ５０２へ移行する。また、Ｓ５０１にて定常燃焼形態ではない（ＮＯ）と判断された場合は、そのまま本ルーチンを抜ける（リターン）。この判断により、その定常燃焼形態を実現するためのエンジン制御が行われる。
【０２１４】
Ｓ５０２では、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態とが同一の燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態とが異なる燃焼形態である場合（ＮＯ）は、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態を実現する必要があると把握してＳ５０３へ移行する。
【０２１５】
Ｓ５０３では、現状燃焼形態を第１中間燃焼形態との間の中間燃焼形態と把握する処理がなされ、本ルーチンを抜ける（リターン）。これにより、現状燃焼形態は、第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態と把握され、この把握された中間燃焼形態を実現するためのエンジン制御が行われる。
【０２１６】
また、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態とが同一の燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、本ルーチンを抜ける（リターン）。これにより、現状燃焼形態は第１中間目標燃焼形態の定常燃焼形態と把握され、この把握された定常燃焼形態を実現するためのエンジン制御が行われる。
【０２１７】
Ｓ６０以降では、Ｓ５０にて把握された現状燃焼形態、すなわち定常燃焼形態、若しくは中間燃焼形態により、Ｓ２０にて設定された目標トルクＴｅｉを達成するエンジン制御が行われる。
【０２１８】
Ｓ６０では、Ｓ５０にて把握された燃焼形態にて目標トルクＴｅｉを実現するための吸気・ＥＧＲ制御を行うために、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５の制御量の算出が行われる。
【０２１９】
図１７は、Ｓ６０にてＥＴＣ１６とＥＧＲバルブ２５の制御量の算出ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ６０１では吸気系係数の算出が行われる。ここでは、エンジン回転数Ｎｅとマニホールド全圧Ｐｍをパラメータとするデータマップを参照することにより現在のエンジン運転状態における体積効率ηｖが算出される。そして、次に、以下の(11)〜(13)式により吸気系係数ｃａ、ｃｅ、ｄが算出される。
【０２２０】
ca=a/ba=(Vs/(Ra・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) …(11)
ce=a/be=(Vs/(Re・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) …(12)
d=(Vs/(Ra・Tm))・ ηv …(13)
ここで、ａ、ｂａ、ｂｅは、前述の(7) 〜(9) 式により算出された吸気系係数であり、吸気管容積Ｖｍ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、エンジンの気筒数Ｌ、空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅは、Ｓ３（図１２参照）にて設定された吸気系定数である。
【０２２１】
次に、Ｓ６０２では、第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射量、第１中間目標燃焼形態基本ＥＧＲ量、第１中間目標燃焼形態基本目標空燃比の初期設定値の算出が行われる。ここで、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２は、第１中間目標燃焼形態として設定されている定常燃焼形態の初期設定値算出用データマップを目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にてそれぞれ参照することにより、第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉ、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを算出する。
【０２２２】
Ｓ６０３では、第１中間目標燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉとＥＧＲガス有効成分分圧の制御目標値Ｐｍｅｅｓｉが算出される。ここで、第１中間目標燃焼形態制御目標値設定手段６３は、まず最初に、Ｓ６０２にて設定した第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値ＧＦｉと第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを用いて、以下の(14)式により、１気筒当たりのシリンダ流入空気量の初期設定値であるシリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉを求める。
【０２２３】
GOi=GFi ×ABFi ……(14)
そして、このシリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉと吸気系係数ｄから、以下の(15)式により、第１中間目標燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値である第１中間目標燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉを算出する。
【０２２４】
Pmosi =(1/d)・GOi ……(15)
また、Ｓ６０２にて設定した第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉと空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅ、第１中間目標燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉを用いて、以下の(16)式により、第１中間目標燃焼形態におけるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値である第１中間目標燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉを算出する。
【０２２５】
Pmeesi=EGRi/(1-EGRi)×(Re/Ra) ×Pmosi ……(16)
更に、第１中間目標燃焼形態制御目標値設定手段６３は、理論空燃比ＡＢＦｔと第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを用いて、以下の(17)式により、目標当量比ＦＡＩｉを算出する。
【０２２６】
FAIi=ABFt/ABFi ……(17)
そして、ＥＧＲバルブ２５入口におけるＥＧＲガスの当量比を推定した排気当量比ＦＡＩを算出する。排気当量比ＦＡＩは、空燃比センサ３５が広域型空燃比センサである場合、実際の空燃比λより算出した当量比算出値を用いることで最も優れた精度を得ることができるが、以下の(18)式に示すように、ＥＧＲ通路２４で発生する燃焼ガスの輸送遅れ時間を考慮し、ｋ制御周期前の目標当量比ＦＡＩｉ(-k)から加重平均により、目標当量比ＦＡＩｉの一次遅れで排気当量比ＦＡＩを算出しても良い。
【０２２７】
FAI=(1-q)・FAI(-1)+q・FAIi(-k) …(18)
但し、ｑ：加重平均係数
上記(18)式による加重平均で排気当量比ＦＡＩを求める場合、加重平均係数ｑを予め設定した定数としても良いが、厳密には、燃焼ガスの輸送遅れ時間は運転条件によって変化するため、一次遅れを運転条件で最適に設定できるよう、加重平均係数ｑをマニホールド全圧Ｐｍより設定し、ｋ制御周期前の目標当量比ＦＡＩｉ(-k)は、エンジン回転数Ｎｅとマニホールド全圧Ｐｍとにより設定した無駄時間に相当するｋ制御周期前の値とすることが望ましい。
【０２２８】
尚、簡易的には、以下の(19)式に示すように、目標当量比ＦＡＩｉを、そのまま排気当量比ＦＡＩとして設定しても良い。
【０２２９】
fai=FAIi …(19)
そして、以下の(20)式により排気当量比ＦＡＩと目標当量比ＦＡＩｉとの比を、当量比係数ｒｆａｉとして算出する。
【０２３０】
rfai=FAI/FAIi …(20)
Ｓ６０４では、センサ検出値に基づいた圧力応答値である空気有効成分分圧推定値とＥＧＲガス有効成分分圧推定値の算出が行われる。ここで、フィードバック制御量算出手段６５は、まず最初に、空気有効成分分圧及びＥＧＲガス有効成分分圧の各時間変化量を推定するため、吸気系モデルに従って、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ及びＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅを当量比係数ｒｆａｉに基づいて算出し、実際に計測したスロットル通過空気流量によって吸入空気分の新気分圧モデル値Ｐｆａを算出する。
【０２３１】
そして、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａと新気分圧モデル値Ｐｆａとの和を空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏとして算出し、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ、ＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅ、新気分圧モデル値Ｐｆａの総和を吸気管内圧力の実測値であるマニホールド全圧Ｐｍと一致させるべく、マニホールド全圧Ｐｍから空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを減算した値をＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅとして算出する。
【０２３２】
ここで、当量比係数ｒｆａｉを用いることによりＥＧＲガス有効成分分圧の推定精度を高めることができると同時に、実際の吸入空気量から求めた新気分圧モデル値Ｐｆａを修正することなく各分圧の総和をマニホールド全圧Ｐｍに一致させることによりＥＧＲ分のモデル誤差を修正し、吸気温度、大気圧、バルブクリアランス等の影響を排除して空気有効成分分圧の推定精度を向上させることができる。
【０２３３】
具体的には、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ、ＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅは、吸気系係数ａ、ｂａ、ｂｅ、当量比係数ｒｆａｉ、１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ(-1)、１制御周期前のＥＧＲガスのＰｆｅａ(-1)、１制御周期前のＰｆｅｅ(-1)を用いて、以下の(21)、(22)式により算出される。
【０２３４】
Pfea=(1-a・dt)・Pfea(-1)+(ba・dt)・(1-rfai)・Qe(-1) …(21)
Pfee=(1-a・dt)・Pfee(-1)+(be・dt)・(rfai)・Qe(-1) …(22)
また、吸入空気の新気分圧モデル値Ｐｆａは、吸入空気量センサ８によって実際に計測したスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを用い、以下の(23)式によって算出される。
【０２３５】
Pfa =(1-a・dt)・Pfa(-1)+(ba・dt)・Qave …(23)
そして、空気有効成分分圧推定値ＰｍｏとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅは、以下の(24)式と(25)式により算出される。
【０２３６】
Pmo =Pfa+(Pfe/(Pfea+Pfee))×Pfea …(24)
Pmee=Pm-Pmo …(25)
但し、(Pfea+Pfee)=0 でＥＧＲが実施されていないときには、(Pm-Pfa)=0であり、Pmo=Pfa とする。
【０２３７】
Ｓ６０５では、空気有効成分分圧推定値ＰｍｏとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅとに基づいたスロットル通過空気流量設定値Ｑａ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅの算出が行われる。ここでは、まず最初にフィードバック制御部６５の処理によりフィードバック制御係数が算出される。具体的には、吸気系係数ba、be、ca、ceと当量比係数rfaiを用いて、以下の(26)〜(31)式によりフィードバック係数f1、f2、h1、h2、g1、g2が算出される。
【０２３８】
f1=(1/(ba・dt))・n …(26)
f2=(1/(rfai・be・dt))・n …(27)
h1=ca …(28)
h2=ce/rfai …(29)
g1=m/Ne …(30)
g2=m/Ne …(31)
但し、ｄｔ：制御周期
ｎ：重み係数（０＜ｎ＜１）
ｍ：積分制御係数（ｍ≧０）
そして、上述の吸気系モデルに従い、フィードバック制御量算出手段６５の処理により、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅｉとスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａｉが算出される。
【０２３９】
ここで、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅｉは、第１中間目標燃焼形態の制御目標値設定手段６３により算出したＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値ＰｍｅｅｓｉとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、及び、１制御周期前に後述するＳ６０６にて算出されたＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅ(-1)とを用いて、以下の(32)式により算出される。
【０２４０】
Qei=h2・Pmeesi-f2・Pmee+g2・Imee(-1) …(32)
上記(32)式で算出したＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅｉは、必ずしも実現可能な値ではないこともあるため、以下の(33)式の範囲（０以上最大流量（Ｑｅ）MAX 以下の範囲）に飽和させて制御可能（実現可能）な流量とし、この流量をＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅを用いたＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとする。
【０２４１】
０≦Ｑｅ≦（Ｑｅ）MAX …(33)
上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量（Ｑｅ）MAX は、マニホールド全圧Ｐｍに基づいてデータマップを参照すること等により設定される。
【０２４２】
更には、ＥＧＲバルブ通過ガス流量を制御する場合、制御することのできる（変化させることのできる）流量は、マニホールド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ(-1)とによって制限されるため、マニホールド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバルブ指示値Ｓｅ(-1)とから最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量変化量（ΔＱｅ）MAX を設定し、この最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量変化量（ΔＱｅ）MAX と１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ(-1)とによって以下の(34)式で算出した最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量（Ｑｅ）MAX を用いることで、より正確なフィードバック制御を実現することができる。
【０２４３】
（Ｑｅ）MAX ＝Ｑｅ(-1)+ （ΔＱｅ）MAX …(34)
そして、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａｉは、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ、及び前述の第１中間目標燃焼形態の制御目標値算出手段６３による処理で算出した空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ、及び、１制御周期前に後述するＳ６０６にて算出された空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ(-1)とを用いて、以下の(35)式により算出される。
【０２４４】
Qai=h1・Pmosi-f1・Pmo-(1-rfai)・Qe+g1・Imo(-1) …(35)
そして、算出したスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａｉを以下の(36)式の範囲（０以上最大流量（Ｑａ）MAX 以下の範囲）に飽和させてスロットル通過空気流量Ｑａを定める。
【０２４５】
０≦Ｑａ≦（Ｑａ）MAX …(36)
この場合においても、上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量（Ｑｅ）MAX の場合と同様、上記最大スロットル通過空気流量（Ｑａ）MAX は、予め設定した定数としてもよく、制御可能な流量を考慮してマニホールド全圧Ｐｍに基づいてマップ参照等により設定した値を用いても良い。
【０２４６】
更に、マニホールド全圧Ｐｍと１制御周期前のスロットルアクチュエータ指示値Ｓａ(-1)とによって最大スロットル通過空気流量変化量（ΔＱａ）MAX を設定し、この最大スロットル通過空気流量変化量（ΔＱａ）MAX と１制御周期前のスロットル通過空気流量Ｑａ(-1)とによって以下の(37)式で算出した最大スロットル通過空気流量（Ｑａ）MAX を用いても良い。
【０２４７】
（Ｑａ）MAX ＝Ｑａ(-1)＋（ΔＱａ）MAX …(37)
Ｓ６０６では、理論値に基づいた圧力応答値である空気有効成分分圧予測値とＥＧＲガス有効成分分圧予測値の算出が行われる。ここで、予測値算出手段６６は、１制御周期前の空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓ(-1)と空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈｓとを用いて、以下の(38)式により空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを算出する。
【０２４８】
Pmos =(1-n)・Pmos(-1)+n・Pmohs …(38)
そして、１制御周期前のＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓ(-1)とＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈｓとを用いて、以下の(39)式によりＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓを算出する。
【０２４９】
Pmees=(1-n)・Pmees(-1)+n・Pmeehs …(39)
上記(38)、(39)式における空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈｓは、スロットル通過空気流量Ｑａに相当する圧力目標値であり、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈｓは、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅに相当する圧力目標値であり、以下の(40)、(41)式により算出される。
【０２５０】
Pmohs =(1/h1)・(Qa+(1-rfai)・Qe+f1・Pmo-g1・Imo) …(40)
Pmeehs=(1/h2)・(Qe+f2・Pmee-g2・Imee) …(41)
上記(40)、(41)式における空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ、及び、ＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅは、以下の(42)、(43)式によって算出される。
【０２５１】
Imo =Imo(-1) +(Pmos(-k) -Pmo )・dt …(42)
Imee=Imee(-1)+(Pmees(-k)-Pmee)・dt …(43)
Ｓ６０７では、ＥＴＣ１６のＥＴＣ開度指示値Ｓａの算出が行われる。ここで、ＥＴＣ開度指示値算出手段６７は、Ｓ６０５にて求めたスロットル通過空気流量Ｑａとマニホールド全圧Ｐｍとを用いてＥＴＣ開度指示値Ｓａを算出し、制御信号としてＥＴＣ１６に出力する。
【０２５２】
Ｓ６０８では、ＥＧＲバルブ２５のバルブ開度指示値Ｓｅの算出が行われる。ここで、ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段６８は、Ｓ６０５にて求めたＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとマニホールド全圧Ｐｍとを用いてＥＧＲバルブ開度指示値Ｓｅを算出し、制御信号としてＥＧＲバルブ２５に出力する。
【０２５３】
このＳ６０７及びＳ６０８の制御処理により算出された制御値によって、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５は、現状燃焼形態による目標トルクＴｅｉを実現するための吸入空気量及びＥＧＲ量を得ることができる開度位置に制御される。
【０２５４】
次に、Ｓ７０〜Ｓ１００では、現状燃焼形態が中間燃焼形態と把握されている場合に、その中間燃焼形態を実現するための中間燃焼比率ＲＡＴＩＯが算出される。Ｓ７０では、ベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂが算出される。
【０２５５】
ここでは、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、ベース燃焼形態として設定されている定常燃焼形態の初期設定値算出用データマップが目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にてそれぞれ参照され、ベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂが算出される。
【０２５６】
Ｓ８０では、ベース燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉｂとＥＧＲガス有効成分分圧の制御目標値Ｐｍｅｅｓｉｂが算出される。ここで、ベース燃焼形態制御目標値設定手段７３は、まず最初に、Ｓ７０にて設定した第ベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値ＧＦｉｂとベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを用いて、以下の(44)式により、ベース燃焼形態における１気筒当たりのシリンダ流入空気量の初期設定値であるベース燃焼形態シリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉｂを求める。
【０２５７】
GOib=GFib ×ABFib ……(44)
そして、このベース燃焼形態シリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉｂと吸気系係数ｄから、以下の(45)式により、ベース燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値であるベース燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂを算出する。
【０２５８】
Pmosib =(1/d)・GOib ……(45)
また、Ｓ７０にて設定したベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉｂと空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅ、ベース燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂを用いて、以下の(46)式により、ベース燃焼形態におけるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値であるベース燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉｂを算出する。
【０２５９】
Pmeesib=EGRib/(1-EGRib) ×(Re/Ra) ×Pmosib ……(46)
Ｓ９０では、燃料噴射制御方式の決定が行われる。燃料噴射制御方式にはＬジェトロ型燃料噴射制御方式とＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式の２種類があり、所定条件に応じてこれらの制御方式の一方を選択することにより、Ｓ１００にて算出される中間燃焼比率ＲＡＴＩＯや最終燃料噴射量等の制御値の精度をより高いものとすることができる。
【０２６０】
燃料噴射制御方式の決定は、図１８に示した燃料噴射制御方式決定ルーチンによって行われる。まず最初に、Ｓ９００では吸気管６内の圧力状態に基づいた判定が行われ、Ｓ１０にて検出したマニホールド全圧ＰｍとＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されているマニホールド基準圧ＰｍLMとの比較判定が行われる。ここで、マニホールド全圧Ｐｍがマニホールド基準圧ＰｍLM以下の低い負圧状態にあると判定された場合（ＮＯ）は、更にアクセルペダルの操作状態に基づいた判断をすべくＳ９０１へ移行する。
【０２６１】
Ｓ９０１では、アクセルペダルの踏込量Ｓが予め設定された所定量よりも大きく踏み込まれた操作状態にあるか否かが判定される。ここで、踏込量Ｓが基準アクセル踏込量ＳLM以下である場合（ＮＯ）には、エンジン運転状態が中・低負荷運転領域内にあると判断され、中・低負荷運転領域に適した燃料噴射制御方式を選択すべくＳ９０２へ移行する。Ｓ９０２では、エンジン運転状態が中・低負荷運転領域内にあると判断され、燃料噴射制御方式はＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式が選択され、本ルーチンを抜ける。
【０２６２】
また、Ｓ９００にてマニホールド全圧Ｐｍがマニホールド基準圧ＰｍLMよりも高い負圧状態にあると判定された場合（ＹＥＳ）、又は、Ｓ９０１にてアクセル踏込量ＳがＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている基準アクセル踏込量ＳLMよりも大きい（ＹＥＳ）場合には、エンジン運転状態が高負荷運転領域内にあると判断され、高負荷運転に応じた燃料噴射制御方式を選択すべくＳ９０３へ移行する。
【０２６３】
Ｓ９０３では、高負荷運転に適した燃料噴射制御方式としてＬジェトロ型燃料噴射制御方式が選択され、本ルーチンを抜ける（リターン）。上記制御によりＬジェトロ型燃料噴射制御方式とＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式のいずれか一方の燃料噴射制御方式を選択した後にＳ１００（図１３）へ移行する。
【０２６４】
Ｓ１００では、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出が行われる。中間燃焼比率ＲＡＴＩＯは、中間燃焼比率算出手段７４により各中間燃焼形態毎に設定されている中間燃焼比率算出式に基づいて算出される。以下に、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出について各定常燃焼形態間の中間燃焼形態毎に説明する。
【０２６５】
まず最初に成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率である成層比率ＳＲＡＴＩＯは、実際の圧力応答値の空気有効成分分圧（以下、単に「実空気有効成分分圧」という。）Ｐｘ、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉKL、成層燃焼形態ＳＬにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉSLを用いて、以下の(47)式により算出される。
【０２６６】
SRATIO=(Px-PmosiKL)/(PmosiSL-PmosiKL) ……(47)
すなわち、上記(47)式により、成層比率ＳＲＡＴＩＯは、ベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の空気有効成分分圧と実空気有効成分分圧との関係から求められる。
【０２６７】
上記(47)式において、実空気有効成分分圧Ｐｘには、Ｓ９０にて選択された燃料噴射制御方式がＬジェトロ型燃料噴射方式である場合は空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏが用いられ、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射方式である場合は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓが用いられる（以下、実空気有効成分分圧Ｐｘについて同じ）。
【０２６８】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率であるリーン比率ＬＲＡＴＩＯは、実空気有効成分分圧Ｐｘ、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉKL、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉKSN を用いて、以下の(48)式により算出される。
【０２６９】
LRATIO=(Px-PmosiKSN)/(PmosiKL-PmosiKSN) ……(48)
すなわち、リーン比率ＬＲＡＴＩＯは、ベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の空気有効成分分圧と、実空気有効成分分圧との関係から算出される。
【０２７０】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率であるＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯは、実空気有効成分分圧Ｐｘと吸気管６内の実際の圧力応答値のＥＧＲガス有効成分分圧（以下、単に「実ＥＧＲガス有効成分分圧」という）Ｐｙを用いて以下の(49)式により算出した予測ＥＧＲ率ＥＧＲｓと、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥのＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉを用いて、以下の(50)式により算出される。
【０２７１】
EGRS=(Py/Re)/(Px/Ra+Py/Re) ……(49)
ERATIO=EGRS/EGRi ……(50)
上記(49)式において、実ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｙには、Ｓ９０にて選択された燃料噴射制御方式がＬジェトロ型燃料噴射方式である場合はＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅが用いられ、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射方式である場合はＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓが用いられる。（以下、実ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｙについて同じ）。
【０２７２】
ここで、上記(47)、(48)、(49)式において、実空気有効成分分圧Ｐｘと実ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｙとに用いる圧力応答値をＳ９０にて選択した燃料噴射制御方式に応じて選択する理由について、以下に簡単に説明する。
【０２７３】
空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏは、吸気管圧力センサ３３や吸入空気量センサ３６等のセンサ類により検出したセンサ検出値を用いて算出されるため、センサ遅れやセンサ信号のノイズ処理による検出遅れがあり、特に中・低負荷運転時において過渡的に吸入空気量の変化があった場合に検出遅れを生じやすく、検出遅れ分の誤差が空燃比の誤差に繋がるおそれがあるという特徴を有している。
【０２７４】
しかし、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏは、センサ類により実際に検出したセンサ検出値を用いて求めているために絶対的な精度が高く、また、高負荷運転領域においては吸気管６のスロットルバルブ前後の差圧（以下、単に吸気管差圧という）が小さいため、検出遅れ分の誤差を許容することができるという利点を有している。
【０２７５】
一方、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓは、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５の開度指示値に基づいた理論的な計算値に基づいて算出されるため、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏのようなセンサによる検出遅れが無く、吸入空気量の過渡的な変化における精度が良いという利点を有している。
【０２７６】
しかし、高負荷運転時においては吸気管差圧は小さいため、ＥＴＣ１６によりスロットルバルブ１４のスロットル開度を精密に開度制御しても計算値通りの吸入空気量をシリンダ内に吸入させることが困難であり、このような場合に吸入空気量の誤差を含み易く、空燃比の誤差に繋がるおそれがあるという特徴を有している。
【０２７７】
したがって、高負荷運転領域であるＬジェトロ型燃料噴射制御方式ではより絶対的な精度が高い空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用い、中・低負荷運転領域であるＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式では、吸入空気量の過渡的な変化における精度が良くまた検出遅れによる誤差が生じない空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いることとしたものである。
【０２７８】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率であるリッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、上記各中間燃焼比率の算出方法とは異なり、以下の方法により算出される。これは、均一リッチ燃焼形態の場合は、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比による燃焼形態であり、中間燃焼形態の移行の度合は直接燃料噴射量に依存されるためである。
【０２７９】
リッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態の開始後の時間に応じてリッチ比率を算出する。具体的には、以下の(51)式により算出される。
【０２８０】
RRATIO=RRATIO+DR ……(51)
（但し、ＤＲ：開始後時間補正係数）
すなわち、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている定数に補正係数を考慮することにより算出される。
【０２８１】
Ｓ１１０では、現状燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。ここで算出される最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとは、ドライバが要求する目標トルクＴｅｉを実現するための現状燃焼形態における目標空燃比をいい、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉとベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂと中間燃焼比率ＲＡＴＩＯとに基づいて算出される。
【０２８２】
図１９は、最終目標空燃比算出手段８１により行われる最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ１１０１では現状燃焼形態が定常燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、定常燃焼形態である場合（ＹＥＳ）はその定常燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１０７へ移行する。
【０２８３】
Ｓ１１０７では、定常燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２によりその定常燃焼形態の初期設定値データマップを補間計算付にて参照することによって算出された第１中間燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉとされる。これは、以下の(52)式によって示される。
【０２８４】
ABFif=ABFi ……(52)
したがって、例えば、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬであった場合は第１中間目標燃焼形態も成層燃焼形態ＳＬであるため（第１現状燃焼形態把握手段５６の処理参照）、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により成層燃焼形態ＳＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出した成層燃焼形態における目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉSLが最終目標燃焼形態ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２８５】
同様に、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬであった場合には、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により均一リーン燃焼形態の目標空燃比算出用データマップが参照され、均一リーン燃焼形態における目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉKLが最終目標燃焼形態ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２８６】
また、現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮ、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＥ、均一リッチ燃焼形態ＫＲの定常燃焼形態である場合にも同様であるので、その説明は省略する。
【０２８７】
そして、Ｓ１１０１にて、現状燃焼形態が定常燃焼形態でない（ＮＯ）と判断された場合は、Ｓ１１０２に移行し、Ｓ１１０２にて、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態であるか否かが判断される。
【０２８８】
ここで、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１０３以降へ移行する。
【０２８９】
Ｓ１１０３では、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態における計算上の空燃比である仮目標空燃比の算出が行われる。仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉは、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉKLと、成層燃焼形態ＳＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉSLと、成層比率ＳＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(53)式により算出される。
【０２９０】
ABFifi=SRATIO ×ABFiSL+(1-SRATIO) ×ABFiKL ……(53)
ここで、成層燃焼形態ＳＬの目標空燃比ＡＢＦｉSLは、成層燃焼形態ＳＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。成層燃焼形態ＳＬが第１中間目標燃焼形態とされた場合は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により、ベース燃焼形態とされた場合はベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により算出される。
【０２９１】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比ＡＢＦｉKLは、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。均一リーン燃焼形態ＫＬが第１中間目標燃焼形態形態とされた場合は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により、ベース燃焼形態とされた場合はベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により算出される。
【０２９２】
次に、Ｓ１１０４では、上記Ｓ１１０３にて算出した仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉと成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓとの比較が行なわれる。これにより、中間燃焼形態を成層燃焼運転又は均一燃焼運転のいずれにより行うかが選択設定される。
【０２９３】
ここで、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりも大きい（ＡＢＦｉｆｉ＞ＡＢＦｒｓ）場合（ＹＥＳ）は、成層燃焼リッチ限界よりもリーン側の目標空燃比であるため、成層燃焼運転により仮目標空燃比の実現が可能であるとして、Ｓ１１０６へ移行する。そして、Ｓ１１０６では、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉを最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとする処理がなされる。
【０２９４】
また、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓ以下（ＡＢＦｉｆｉ≦ＡＢＦｒｓ）である場合（ＮＯ）は、成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリッチ側の目標空燃比であるため、成層燃焼形態による成層燃焼運転を実現できない。したがって、このような場合は、運転方法を均一燃焼運転に切り換えて目標トルクＴｅｉを実現する必要がある。
【０２９５】
そこで、均一リーン燃焼形態により目標トルクＴｅｉを実現することができる目標空燃比を最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとして設定すべく、Ｓ１１０５に移行する。
【０２９６】
Ｓ１１０５では、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。ここでは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、目標空燃比算出用データマップが参照されることにより均一リーン燃焼形態ＫＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉKLが算出され、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２９７】
次に、Ｓ１１０２にて現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態でない（ＮＯ）と判断された場合は、いずれの中間燃焼形態であるかを判断し、その中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく更にＳ１１０８以降へ移行する。
【０２９８】
Ｓ１１０８では、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１０９へ移行する。
【０２９９】
Ｓ１１０９では、均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比の算出が行われる。最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉKLと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮにおける目標空燃比ＡＢＦｉKSN と、リーン比率ＬＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(54)式により算出される。
【０３００】
ABFifi=LRATIO ×ABFiKL+(1-LRATIO) ×ABFiKSN ……(54)
ここで、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比ＡＢＦｉKLは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０１】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比ＡＢＦｉKSN は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０２】
Ｓ１１０８にて、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態でない（ＮＯ）と判断された場合は、Ｓ１１１０以降へ移行する。
【０３０３】
Ｓ１１１０では、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、現状燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１１１へ移行する。
【０３０４】
Ｓ１１１１では、均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、均一リッチ燃焼形態ＫＲにおける目標空燃比ＡＢＦｉKRと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮにおける目標空燃比ＡＢＦｉKSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(55)式により算出される。
【０３０５】
ABFifi=RRATIO ×ABFiKR+(1-RRATIO) ×ABFiKSN ……(55)
ここで、均一リッチ燃焼形態ＫＲの目標空燃比ＡＢＦｉKRは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一リッチ燃焼形態ＫＲの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０６】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比ＡＢＦｉKSN は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０７】
また、現状燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態でない場合（ＮＯ）は、その中間燃焼形態は均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態との間の中間燃焼形態であると判断し、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべくＳ１１１２へ移行する。
【０３０８】
Ｓ１１１２では、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比の算出が行われる。
【０３０９】
最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により設定された第１中間目標燃焼形態の目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出された第１中間目標燃焼形態の目標空燃比ＡＢＦｉとされる。
【０３１０】
これは、以下の(56)式によって示される。
【０３１１】
ABFif=ABFi ……(56)
したがって、例えば、第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮであった場合、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出され、第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥであった場合、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３１２】
以上、Ｓ１１０の処理により現状燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出した後、最終燃料噴射量Ｇｆｓｓを算出すべくＳ１２０へ移行する。Ｓ１２０では、最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓの算出が行われる。ここで算出される最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓとは、現状燃焼形態を実現するための燃料噴射量であり、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆと吸気管６内の実際の圧力応答値（空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ若しくは空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓ）に基づいて算出される。
【０３１３】
これは、例えば、ＥＴＣ１６とＥＧＲバルブ２５は、Ｓ６０により現状燃焼形態を実現するための吸入空気量とＥＧＲ量を得る開度位置に制御されるが、スロットルバルブ１４と燃焼室２７との離間距離及び吸気管６の形状等に起因して、過渡運転等の場合には実際の吸気管６内の圧力応答値が制御目標値に対して遅れを生ずる場合があるため、実際の吸気管６内の圧力応答値に基づいて算出することにより、より正確な燃料噴射量を算出するためである。
【０３１４】
ここで、最終基本燃料噴射量算出手段８２は、上述のＳ６０にて算出した２種類の吸気管圧力応答値に基づく２種類の燃料噴射量を各々算出し、Ｓ９０にて決定された燃料噴射制御方式に対応して２つの燃料噴射量の内の一方を最終燃料噴射量Ｇｆｓｓとして採用する。
【０３１５】
まず最初に、燃焼室８内に実際に吸入されると予測される吸入空気量である予測吸入空気量が圧力応答値と吸気系係数に基づいて算出される。ここで、Ｌジェトロ型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ｌは空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いて以下の(57)式により算出され、Ａ／Ｆ優先型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ａは空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて以下の(58)式により算出される。
【０３１６】
GOS_L=d ×Pmo ……(57)
GOS_A=d ×Pmos ……(58)
次に、上記(57)、(58)式により算出した予測吸入空気量とＳ１１０にて算出した最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとに基づいて燃料噴射量が算出される。ここで、Ｌジェトロ型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ｌは、Ｌジェトロ型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ｌを用いて以下の(59)式により算出され、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ａは、Ａ／Ｆ優先型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ａを用いて以下の(60)式により算出される。
【０３１７】
Gfss_L=GOS_L/ABFif …(59)
Gfss_A=GOS_A/ABFif …(60)
このように、上記(57)、(58)、(59)、(60)式により圧力応答値に空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いた場合における最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ｌと、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いた場合における最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ａが算出される。
【０３１８】
そして、Ｓ９０により選択された燃料噴射制御方式がＬジェトロ型燃料噴射制御方式である場合は、Ｌジェトロ型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ｌが最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓとして採用され、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式である場合は、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ａが最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓとして採用される。
【０３１９】
これにより、現状燃焼形態を実現するための最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓを正確に算出することができる。尚、圧力応答値として空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いるか、若しくは空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏｓを用いるかの理由については、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出時における実空気有効成分分圧Ｐｘの場合と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【０３２０】
Ｓ１３０以降では、予測トルクＴｅｓの算出が行われ、その予測トルクＴｅｓに対応した燃料噴射時期ＴＪ、及び点火時期ＩＧの算出が行われる。これにより、目標トルクＴｅｉに対して実際に実現可能な予測トルクＴｅｓを実現するための燃料噴射時期、点火時期が算出される。
【０３２１】
Ｓ１３０では、予測トルク算出手段９１の処理により、予測トルクＴｅｓの算出が行われる。ここで、予測トルクＴｅｓは、吸気管６内の実際の圧力応答値と目標トルクＴｅｉを達成すべく設定された最終的な制御目標とされる圧力応答値との比を用いて、目標トルクＴｅｉを補正することによって算出される。
【０３２２】
具体的には、以下の(61)、(62)式により算出される。
【０３２３】
Tes=Tei ×(Pmo/Pmosi) …(61)
Tes=Tei ×(Pmos/Pmosi) …(62)
そして、上記(61)、(62)式により算出された予測トルクＴｅｓのうちから、Ｓ９０にて選択された燃料噴射制御方式に応じて一方が選択される。ここで、燃料噴射制御方式がＬジェトロ型方式である場合には空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いて算出した上記(61)式による予測トルクＴｅｓが採用され、Ａ／Ｆ優先型方式である場合には空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて算出した上記(62)式による予測トルクＴｅｓが採用される。
【０３２４】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態と均一リーン燃焼形態との中間燃焼形態である場合は、リーン比率ＬＲＡＴＩＯに応じて予測トルクＴｅｓの算出方法が異なる。リーン比率ＬＲＡＴＩＯが１以上である場合（ＬＲＡＴＩＯ≧１）は均一リーン燃焼形態であるときの空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３２５】
また、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが０以下である場合（ＬＲＡＴＩＯ≦０）は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態であるときの空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３２６】
更に、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが０から１の間にある場合は（０＜ＬＲＡＴＩＯ＜１）、目標トルクＴｅｉを予測トルクＴｅｓとする。
【０３２７】
成層燃焼形態と均一リーン燃焼形態との中間燃焼形態である場合は成層比率ＳＲＡＴＩＯ及び仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉに応じて予測トルクＴｅｓの算出方法が異なる。仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリーン側でかつ成層比率ＳＲＡＴＩＯが１未満である場合（ＳＲＡＴＩＯ＜１）は、目標トルクＴｅｉを予測トルクＴｅｓとして算出する。
【０３２８】
また、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリーン側でかつ成層比率ＳＲＡＴＩＯが１以上である場合（ＳＲＡＴＩＯ≧１）は、成層燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３２９】
更に、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリッチ側である場合は、均一リーン燃焼形態であるときの空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３３０】
Ｓ１４０では、燃料噴射時期算出手段９４の処理により基本燃料噴射時期ＴＪの算出が行われる。基本燃料噴射時期ＴＪは、定常燃焼形態毎に設けられている予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする燃料噴射時期算出用データマップを補間計算付にて参照することにより算出される。
【０３３１】
ここで、現状燃焼形態が定常燃焼形態である場合は、第１中間燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップに基づいて算出した燃料噴射時期ＴＪｉが基本燃料噴射時期ＴＪとされる。
【０３３２】
また、現状燃焼形態が中間燃焼形態であり、かつ中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外の場合は、ベース燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出したベース燃焼形態燃料噴射時期ＴＪｂと、第１中間目標燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出した第１中間目標燃焼形態燃料噴射時期ＴＪｉとを、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間した値が基本燃料噴射時期ＴＪとされる。
【０３３３】
中間燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態である場合における燃料噴射時期の算出は、均一リーン燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKRと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯを用いて以下の(63)式により行われる。
【０３３４】
TJ=RRATIO ×TJKR+(1-RRATIO) ×TJKSN ……(63)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態における燃料噴射時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSN と、均一リーン燃焼形態ＫＬの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKLと、リーン比率ＬＲＡＴＩＯを用いて以下の(64)式により行われる。
【０３３５】
TJ=LRATIO ×TJKL+(1-LRATIO) ×TJKSN ……(64)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態における燃料噴射時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSN と、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSE と、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯを用いて以下の(65)式により行われる。
【０３３６】
TJ=ERATIO ×TJKSE+(1-ERATIO)×TJKSN ……(65)
このように、中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外である場合の基本燃料噴射時期ＴＪは、上記(63)、(64)、(65)式によりベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の燃料噴射時期を中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間することにより算出される。これは、中間燃焼形態における燃料噴射時期は空燃比と連動してほぼ直線的に動くことが実験により確認されていることに基づくものである。
【０３３７】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態における燃料噴射時期の算出は、中間燃焼形態を行う燃焼運転方式毎（均一燃焼運転、若しくは成層燃焼運転）に設けられている燃料噴射時期算出用データマップを参照することによって算出される。
【０３３８】
これは、成層燃焼運転と均一燃焼運転とでは燃料を噴射するタイミングが全く異なるため、上述の３種類の中間燃焼形態のようにベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との燃料噴射時期を直線補間により算出することができないからである。
【０３３９】
したがって、燃焼運転方式が均一燃焼運転である（すなわち、仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリッチ側である）場合の燃料噴射時期ＴＪは、均一リーン燃焼形態用の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出される。また、燃焼運転方式が成層燃焼運転方式である（すなわち、仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリーン側である）場合の燃料噴射時期ＴＪは、成層燃焼形態用の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３４０】
以上のように算出した基本燃料噴射時期ＴＪを用いることにより、目標トルクＴｅｉに合わせた燃料噴射時期ではなく実際に出力される予測トルクＴｅｓに適合した噴射時期で燃料を噴射することができ、特に過渡時における燃料噴射時期の制御性を向上することができる。
【０３４１】
Ｓ１５０では、基本点火時期算出手段９７の処理により基本点火時期ＩＧの算出が行われる。基本点火時期ＩＧは、各定常燃焼形態毎に設けられている予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする点火時期算出用データマップを補間計算付にて参照することにより算出される。
【０３４２】
現状燃焼形態が定常燃焼形態である場合は、第１中間燃焼形態の点火時期算出用データマップに基づいて算出された点火時期ＩＧｉが基本点火時期ＩＧとされる。
【０３４３】
また、現状燃焼形態が中間燃焼形態であり、かつ中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外の場合は、ベース燃焼形態の点火時期算出用データマップを参照することにより算出したベース燃焼形態点火時期ＩＧｂと、第１中間目標燃焼形態の点火時期算出用データマップを参照することにより算出した第１中間目標燃焼形態点火時期ＩＧｉとを、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間した値が基本点火時期ＩＧとされる。
【０３４４】
中間燃焼形態が、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、均一リーン燃焼形態の点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKRと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯを用いて以下の(66)式により行われる。
【０３４５】
IG=RRATIO ×IGKR+(1-RRATIO) ×IGKSN ……(66)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSN と、均一リーン燃焼形態ＫＬの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKLと、リーン比率ＬＲＡＴＩＯを用いて以下の(67)式により行われる。
【０３４６】
IG=LRATIO ×IGKL+(1-LRATIO) ×IGKSN ……(67)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSN と、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSE と、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯを用いて以下の(68)式により行われる。
【０３４７】
IG=ERATIO ×IGKSE+(1-ERATIO)×IGKSN ……(68)
このように、中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外である場合の基本点火時期ＩＧは、上記(67)、(68)、(69)式によりベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の点火時期を中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間することにより算出される。これは、燃料噴射時期と同様に中間燃焼形態における点火時期は空燃比と連動してほぼ直線的に動くことが実験により確認されていることに基づくものである。
【０３４８】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、中間燃焼形態を行う燃焼運転方式毎（均一燃焼運転、若しくは成層燃焼運転）に設けられている点火時期算出用データマップを参照することによって算出される。
【０３４９】
これは、成層燃焼運転と均一燃焼運転とで点火時期が異なるため、上述の３種類の中間燃焼形態のようにベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との点火時期を直線補間により算出することができないからである。
【０３５０】
したがって、燃焼運転方式が均一燃焼運転である（仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリッチ側である）場合の点火時期ＩＧは、均一リーン燃焼形態用の点火時期算出用データマップを参照することにより算出され、燃焼運転方式が成層燃焼運転方式である（仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリーン側である）場合の点火時期ＩＧは、成層燃焼形態用の点火時期算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３５１】
以上のように算出した基本点火時期ＩＧを用いることにより、目標トルクＴｅｉに合わせた点火時期ではなく実際に出力される予測トルクＴｅｓに適合した点火時期で点火することができ、特に過渡時における点火時期の制御性を向上することができる。
【０３５２】
Ｓ１６０では、現状燃焼形態が中間燃焼形態である場合に、その中間燃焼形態の実現により第１中間目標燃焼形態に移行が終了したか否かが判断される。中間燃焼形態の終了判定には、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯが用いられ、中間燃焼形態の実現を続行するのか、それとも終了するのかが判断される。
【０３５３】
現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬである場合、成層比率ＳＲＡＴＩＯが１以上であるときは中間燃焼形態の実現により現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である成層燃焼形態となっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５４】
また、現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬである場合、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓ未満であるときは中間燃焼形態の実現により現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一リーン燃焼形態ＫＬとなっていると判断され終了判定がなされ、成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓ以上であるときは第１中間目標燃焼形態となっていると判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５５】
現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬである場合、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが１以上であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一リーン燃焼形態ＫＬとなっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５６】
また、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮである場合、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが０以下であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとなっていると判断され終了判定がなされ、０よりも大きい場合は未だ第１中間目標燃焼形態となっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５７】
現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲである場合、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯが１以上であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一リッチ燃焼形態ＫＲとなっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５８】
また、現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮである場合、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯが０以下であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとなっていると判断され終了判定がなされ、０よりも大きい場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５９】
現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥである場合、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯが１以上であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとなっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３６０】
また、現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮである場合、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯが０以下であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとなっていると判断され終了判定がなされ、０よりも大きい場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判定され続行判定がなされる（図５参照）。このように、現状燃焼形態の状態を判定した後に、Ｓ１７０へ移行する。
【０３６１】
Ｓ１７０では、現状燃焼形態把握手段５５による現状燃焼形態の把握が行われる。ここでは、Ｓ１６０の中間燃焼形態終了判定の判定結果に応じて中間目標燃焼形態の更新及び現状燃焼形態の把握設定が行われる。図２０は、現状燃焼形態把握手段５５の中間目標燃焼形態更新手段５４と第２現状燃焼形態把握手段５７により行われるルーチンプログラムを説明するためのフローチャートである。
【０３６２】
まず最初に、Ｓ１７０１では、Ｓ１６０の判定が終了判定である場合（ＹＥＳ）は、新たな第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態を設定すべくＳ１７０２へ移行する。また、継続判定である場合（ＮＯ）は、更に中間燃焼形態を実現すべく、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３６３】
Ｓ１７０２では、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新が行われる。ここで、中間目標燃焼形態更新手段５４により、第１中間目標燃焼形態はＳ４０により設定されていた第２中間目標燃焼形態を新たな第１中間目標燃焼形態として更新され、第２中間目標燃焼形態はＳ４０にて設定されていた最終目標燃焼形態を新たな第２中間目標燃焼形態として更新される。そして、新たな現状燃焼形態を把握すべく、Ｓ１７０３へ移行する。
【０３６４】
Ｓ１７０３では、Ｓ１７０２により更新される前の第１中間目標燃焼形態と更新された後の第１中間目標燃焼形態とが同一の燃焼形態であるか否かの比較が行われる。ここで、更新前後の第１中間目標燃焼形態が同一の燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、Ｓ１７０４へ移行する。
【０３６５】
Ｓ１７０４では、第２現状燃焼形態把握手段５７により更新後の第１中間目標燃焼形態に設定されている定常燃焼形態を現状燃焼形態と把握する処理がなされる。これにより、現状燃焼形態は最終目標燃焼形態と一致した定常燃焼形態であると把握することができる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３６６】
また、Ｓ１７０３にて、更新前後の第１中間目標燃焼形態が異なる燃焼形態である場合（ＮＯ）は、燃焼形態の変更制御途中であると判断してＳ１７０５へ移行する。Ｓ１７０５では、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態を現状燃焼形態と把握する処理がなされる。これにより、現状燃焼形態は中間燃焼形態であり、第１中間目標燃焼形態に変更制御中であると把握することができる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３６７】
このように、Ｓ１７０では現状燃焼形態の把握が行われ、現状燃焼形態が最終目標燃焼形態である定常燃焼形態であるのか、若しくはベース燃焼形態から第１中間目標燃焼形態への間の中間燃焼形態であるのかが把握される。
【０３６８】
Ｓ１７０にて現状燃焼形態が定常燃焼形態と把握されている場合は、その定常燃焼形態によるエンジン制御が行われ、中間燃焼形態と把握されている場合は、燃焼形態が最終目標燃焼形態と同一の定常燃焼形態となるまで燃焼形態の変更制御が行われる。
【０３６９】
以上の制御を行うことにより、状況に応じて選択された最終目標燃焼形態によりエンジン運転を行うことができる。また、定常燃焼形態を変更する場合は、間に中間燃焼形態を介することにより燃料噴射時期と点火時期を実際に実現される出力トルクと適合させることができ、各定常燃焼形態間のトルクのつながりを滑らかなものとすることができる。したがって、ドライバの要求とエンジン出力との関係を一定のものとすることができる。以上の制御を行った後に本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３７０】
次に、上述の制御ルーチンにより行われる燃焼形態の変更制御の動作例１を図２１に基づいて説明する。図２１は、動作例１における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【０３７１】
本動作例は、現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬによる定常燃焼形態であると把握されている場合において、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと設定された場合について、中間目標燃焼形態の設定から現状燃焼形態が最終目標燃焼形態と同一の定常燃焼形態に変更されるまでの制御について説明するものである。
【０３７２】
まず最初に、ステップ１は、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が変更される前の状態を示している。したがって、現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の全ての燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬに設定されている。
【０３７３】
ここで、現状燃焼形態は、定常燃焼形態である成層燃焼形態と把握されているので、現状燃焼形態を維持したエンジン制御が行われている。したがって、エンジン１は、成層燃焼形態により目標トルクＴｅｉを実現すべく制御されている。
【０３７４】
ステップ２は、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が異なる燃焼形態に変更され、それに応じて中間目標燃焼形態設定手段５２により第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態が新たに設定された直後の状態を示している。
【０３７５】
最終目標燃焼形態は、最終目標燃焼形態設定手段５１により均一リッチ燃焼形態ＫＲと設定される。また、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態は、中間目標燃焼形態設定手段５２により変更後の最終目標燃焼形態である均一リッチ燃焼形態ＫＲと現状燃焼形態である成層燃焼形態ＳＬとに基づいて中間目標燃焼形態指示テーブル（表１〜３参照）を参照することにより、それぞれ均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとに設定される。
【０３７６】
ステップ３は、第１現状燃焼形態把握手段５６により現状燃焼形態が現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態１との間の中間燃焼形態であると把握された状態を示している。これは、ステップ２において新たな第１中間目標燃焼形態が設定された際に、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態が異なる燃焼形態であることから、第１現状燃焼形態把握手段５６により、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態が現状燃焼形態と把握されたことによるものである。
【０３７７】
これにより、現状燃焼形態は、成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態と把握され、第１中間目標燃焼形態への燃焼形態の変更制御が行われる。
【０３７８】
ステップ４は、第１中間目標燃焼形態への変更制御の結果、中間燃焼形態が終了し、中間目標燃焼形態及び現状燃焼形態が更新された状態を示している。これは、ステップ３にて把握された現状燃焼形態が中間燃焼形態であったため、現状燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われ、その結果、燃焼形態の第１中間目標燃焼形態への変更が終了した場合、すなわち現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態と同一の燃焼形態となったときに、中間燃焼形態終了判定が中間燃焼形態終了判定手段５３によりなされる。
【０３７９】
そして、この終了判定を受けた中間目標燃焼形態更新手段５４により、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新が行われ、第１現状燃焼形態把握手段５６により、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態との比較が行われる。そして、両定常燃焼形態が異なる燃焼形態であったため更新前と更新後の第１中間燃焼形態の間の中間燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０３８０】
したがって、現状燃焼形態は均一リーン燃焼形態と均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態との間の中間燃焼形態と把握される。ここで、現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されているので、引き続き、燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われる。
【０３８１】
ステップ５は、ステップ４による第１中間目標燃焼形態への変更制御の結果、中間燃焼形態が終了し、中間目標燃焼形態及び現状燃焼形態が更新された状態を示している。その内容については、ステップ４と同様であるのでその詳細な説明を省略する。したがって、現状燃焼形態は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態と均一リッチ燃焼形態との間の中間燃焼形態として把握され、引き続き、燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われる。
【０３８２】
ステップ６は、ステップ５による第１中間目標燃焼形態への変更制御の結果、中間燃焼形態が終了し、中間目標燃焼形態及び現状燃焼形態の更新が行われた状態を示している。
【０３８３】
ここでは、第２現状燃焼形態把握手段５７により更新前と更新後の第１中間目標燃焼形態との比較が行われ、更新前と更新後が共に均一リッチ燃焼形態ＫＲであり、燃焼形態が共に一致することからことから、更新後の第１中間目標燃焼形態である定常燃焼形態が現状燃焼形態として把握される。ここで、現状燃焼形態は、定常燃焼形態と把握されているので、その定常燃焼形態を維持する制御が行われる。
【０３８４】
すなわち、この状態にて燃焼形態の切り換えは終了し、状況の変化により最終目標燃焼形態が他の異なる定常燃焼形態に変更されない限り、現在の定常燃焼形態が維持される。したがって、現状燃焼形態である均一リーン燃焼形態が維持され、均一リーン燃焼形態によるエンジン運転が行われる。以上のようにして、現状燃焼形態は、最終目標燃焼形態と同一の燃焼形態に変更される。
【０３８５】
次に、燃焼形態の変更制御の他の動作例である動作例２を図２２に基づいて説明する。図２２は、動作例２における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【０３８６】
本動作例は、当初、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが現状燃焼形態で、成層燃焼形態ＳＬが最終目標燃焼形態として設定され、該設定による制御によって現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態となっている場合において、運転状況の変化により最終目標燃焼形態設定手段５１によって最終目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮに変更された場合について説明するものである。
【０３８７】
ステップ１は、当初の現状燃焼形態と最終目標燃焼形態とから指示テーブルを参照することにより設定された変更ルートに従って最終目標燃焼形態へ変更制御されている状態における燃焼形態の設定状況を示しており、エンジン運転状況の変化により最終目標燃焼形態が変更される前の状態を示している。
【０３８８】
現状燃焼形態は均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態であると把握されており、第１中間目標燃焼形態は均一リーン燃焼形態ＫＬ、第２中間目標燃焼形態及び最終目標中間燃焼形態は成層燃焼形態ＳＬと把握されている。
【０３８９】
ステップ２は、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が変更され、それに応じて中間目標燃焼形態設定手段５２により第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態が設定された直後の状態を示している。
【０３９０】
ここで、最終目標燃焼形態は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと設定され、第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態は、中間目標燃焼形態指示テーブル（表１参照）により均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと設定される。これにより、現状燃焼形態の設定は変更されないが、中間燃焼形態の設定は変更される。
【０３９１】
ステップ３は、第１現状燃焼形態５６により現状燃焼形態の更新が行われた状態を示している。ここで、第１現状燃焼形態５６は、現状燃焼形態が定常燃焼形態ではないので、現状燃焼形態の把握を行わない。したがって、ステップ２の設定は変更されなず、第１中間目標燃焼形態に設定されている均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮに向かって燃焼形態の変更制御がなされる。これにより、中間燃焼形態の変更の方向性は逆転する。
【０３９２】
ステップ４は、ステップ３により方向性が逆転した中間燃焼形態の実施により現状燃焼形態が第１中間目標と同一の燃焼形態となり、中間目標燃焼形態更新手段５４により第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新が行われた状態を示している。
【０３９３】
ここで、第２現状燃焼形態把握手段５７により更新前と更新後の第１中間目標燃焼形態との比較が行われ、更新前と更新後が共に均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮであることから、現状燃焼形態の設定し直しは行われない。すなわち、この状態にて燃焼形態の切り換えは終了し、エンジン運転状況の変化により最終目標燃焼形態が他の異なる定常燃焼形態に変更されない限り、現在の定常燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが維持される。
【０３９４】
このように、現状燃焼形態と最終目標燃焼形態との間に中間目標燃焼形態を設定し、現状燃焼形態から中間目標燃焼形態を介して最終目標燃焼形態へ燃焼形態を変更する燃焼形態の変更制御を行うことによって、燃焼形態の変更制御中にエンジン運転状況に応じて最終目標燃焼形態が変更され新たな最終目標燃焼形態が設定された場合に、燃焼形態の変更制御の方向性を迅速に変更することができ、現状燃焼形態を最終目標燃焼形態へ最短に変更させることができる。
【０３９５】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨内にて種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、５種類の定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択することが可能であるエンジンについて説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、均一リーン燃焼形態、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態、均一リッチ燃焼形態の４種類の燃焼形態を実現できるエンジンにおいても適用することができる。
【０３９６】
したがって、上述の実施の形態では、シリンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射型エンジンを用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、通常の吸気マニホールドに燃料を噴射するタイプのエンジンにおいても、適用することができる。
【０３９７】
また、本実施の形態では、目標トルクに対応して空気有効成分とＥＧＲガス有効成分とを推定しながら吸気制御及びＥＧＲ制御を行う例を用いて説明したが、これに限定されるものでなく、ＥＧＲ制御を行わない又はＥＧＲバルブを設置していないエンジンにも適用することができる。これらの場合には、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを０、すなわち、マニホールド全圧Ｐｍが新気分圧モデル値Ｐｆａ、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏと等しいものとして、スロットル通過空気流量Ｑａとによりスロットル開度Ｓａを算出すると共に、予測トルクを求めることでＥＧＲ制御を行わない又はＥＧＲバルブを設置していないエンジンにも適用できる。
【０３９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエンジン制御装置によれば、燃焼形態を変更する際に中間燃焼形態を実現することにより、変更時に実際に実現される出力トルクに適合した燃料噴射量、点火時期、燃料噴射時期等の制御を行うことができ、出力トルクの滑らかなつながりを確保でき、トルクショックの発生を抑制することができる。そして、ドライバの意思とエンジン出力とを常に対応させ、エンジン出力の追従性を向上させることができ、運転フィーリングの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジン制御装置が適用されるエンジン装置の全体構成説明図である。
【図２】ＥＣＵの概略構成説明図である。
【図３】電子制御ユニットがその内部にてエンジン制御に関して実現する各機能を概略的に説明する説明図である。
【図４】メイン制御部が有する燃焼形態の選択制御機能を説明するためのブロック図である。
【図５】エンジンにより実現される燃焼形態を図式化して示した説明図である。
【図６】ＥＴＣとＥＧＲバルブの制御値の算出機能と、中間燃焼比率の算出機能を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明で採用する吸気系モデルを示したものである。
【図８】通常の燃焼形態における最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図である。
【図９】均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態と間の中間燃焼形態のみにおける最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図である。
【図１０】インジェクタから燃料を噴射するタイミングである燃料噴射時期を算出する機能を説明するブロック図である。
【図１１】点火プラグにて点火を行うタイミングである点火時期を算出する機能を説明するブロック図である。
【図１２】エンジン始動動作時に割り込み実行される初期化ルーチンである。
【図１３】燃焼形態の設定、及び吸気・ＥＧＲ量の制御、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の制御を行うルーチンプログラムである。
【図１４】最終目標燃焼形態の選択設定ルーチンを示したフローチャートである。
【図１５】中間目標燃焼形態設定手段により行われる中間目標燃焼形態の設定を行う制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】第１現状燃焼形態把握手段により行われる現状燃焼形態の把握設定の制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図１７】ＥＴＣとＥＧＲバルブの制御量の算出ルーチンを示したフローチャートである。
【図１８】燃料噴射制御方式を決定するルーチンを示すフローチャートである。
【図１９】最終目標空燃比算出手段により行われる最終目標空燃比の算出ルーチンを示したフローチャートである。
【図２０】現状燃焼形態把握手段の中間目標燃焼形態更新手段と第２現状燃焼形態把握手段により行われるルーチンプログラムを説明するためのフローチャートである。
【図２１】動作例１における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【図２２】動作例２における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【符号の説明】
１６ ＥＴＣ（電子制御スロットルバルブ）
２２ ＮＯｘ吸蔵触媒
２５ ＥＧＲバルブ
３２ アクセル開度センサ
３３ 吸気管圧力センサ
３８ マスターバッグ内圧センサ
４０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
５１ 最終目標燃焼形態設定手段
５２ 中間目標燃焼形態設定手段
５３ 中間燃焼形態終了判定手段
５４ 中間目標燃焼形態更新手段
５５ 現状燃焼形態把握手段
５６ 第１現状燃焼形態把握手段
５７ 第２現状燃焼形態把握手段
６１ 目標トルク設定手段
６２ 第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段
６３ 第１中間目標燃焼形態制御目標値設定手段
６４ 推定値算出手段
６５ フィードバック制御部
６６ 予測値算出手段
６７ ＥＴＣ開度指示値算出手段
６８ ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段
７２ ベース初期設定値算出手段
７３ ベース制御目標値算出手段
７４ 中間燃焼比率算出手段
８１ 最終目標空燃比算出手段
８２ 最終基本燃料噴射量算出手段
８３ 仮目標空燃比算出手段
８４ 中間燃焼時均一成層切り替え手段
９１ 予測トルク算出手段
９２ 第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段
９３ ベース燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段
９４ 最終基本燃料噴射時期算出手段
９５ 第１中間目標燃焼形態基本点火時期算出手段
９６ ベース燃焼形態基本点火時期算出手段
９７ 最終基本点火時期算出手段
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジン制御装置に関し、特に、同一の運転領域にて複数の異なる燃焼形態を実現できるエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用エンジンにおいて、燃費向上のためにエンジン回転数やエンジン負荷に応じて複数の異なる燃焼形態を切り替えてエンジン運転を行うエンジン制御装置がある。
【０００３】
例えば、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型エンジンにおいては、燃焼室内に点火時期寸前に燃料を噴射して点火プラグの周辺は濃い（リッチ）が燃焼室内全体では希薄（リーン）である成層混合気を形成し燃焼させる成層燃焼が可能である。この成層燃焼運転によるポンピングロスの低減等により燃費低減を図ることができる。
【０００４】
しかし、成層燃焼は運転可能な領域が非常に狭く、高出力運転には不向きであるため、通常の走行を考慮すると、燃費低減効果は限られる。
【０００５】
そこで、成層燃焼よりも負荷の高い領域においても燃費を向上させる燃焼として、均一リーン燃焼が行われる場合がある。均一リーン燃焼とは、燃焼室内に均一で理論空燃比よりも薄い混合気を供給して希薄燃焼させるものであり、通常燃焼よりもポンピングロスを低減することができ、燃焼室内のかき混ぜ効果により理論熱効率の向上を図ることができる。これにより、燃費の低減効果を得ることができる。
【０００６】
しかし、成層燃焼や均一リーン燃焼等のリーン燃焼の場合には、排気ガス中に多量のＯ2 が存在するためＮＯｘの還元反応が起こらず、これを三元触媒により浄化することは困難である。そこで、リーン燃焼を行うエンジンの排気ガス浄化装置として、従来よりリーン燃焼によるＮＯｘを一時的に吸蔵しておくことができるＮＯｘ吸蔵触媒が用いられている。
【０００７】
このようなエンジンでは、リーン燃焼時にＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを浄化させるために、一時的な均一リッチ燃焼運転が要求される。この均一リッチ燃焼運転により、排気ガス中にＣＯ、ＨＣ、Ｈ2 を余分に発生させ、吸蔵されているＮＯｘを浄化する。
【０００８】
また、リーン燃焼を行わない中高負荷側の運転領域において燃費を低減させるためにＥＧＲ運転が行われる。ＥＧＲ運転は、燃焼室から排出された排気ガスの一部を吸気通路に導入する燃焼形態をいい、これにより、ポンピングロスの低減、冷却損失の低減、比熱比の増大を図ることができ、燃費の低減効果を得ることができる。しかし、ＥＧＲガスは、吸気通路内の負圧によってその流入量が異なるため、それに応じてＥＧＲガス量を制御するＥＧＲバルブを制御しなければならない。
【０００９】
このように、燃焼形態を他の燃焼形態に変更する場合に実行される燃料噴射量、噴射時期、点火時期、吸入空気量、ＥＧＲ量等の制御はかなり複雑なものとなる。また、更に燃焼形態を変更する際にはエンジンの出力トルクに急激な変動を与えず、燃焼形態の変更制御を実行するのが望まれている。
【００１０】
従来、これらの制御は、まず最初に、ドライバのスロットル操作と選択された燃焼形態に対応した吸入空気量を得ることができるスロットル開度位置にスロットルバルブを制御する。次に、スロットルバルブの開度の変化によって変動した吸入空気量を計測し、その計測した吸入空気量に基づいた燃料噴射量や点火時期等の制御が実行されている。
【００１１】
これにより、実際の吸入空気量に対応した燃料噴射量、噴射時期、点火時期、ＥＧＲ量の制御を行ない、エンジンの出力トルクに急激な変化を与えないように燃焼形態の切換を行う制御がなされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように実際の吸入空気量の変化を計測し、これを基準とした燃料噴射量や点火時期等の制御を行っていたのでは、変化した吸入空気量を検出するまでの間、若しくは変化中の吸入空気量に正確に対応した燃料噴射量や点火時期等の制御を行うことが困難であった。
【００１３】
特に、燃焼形態を変更する場合に、燃焼形態相互間にて空燃比やＥＧＲ量が大きく異なるときには、スロットルバルブやＥＧＲバルブは瞬時にその開度位置を変更しなければならないが、吸気通路に設けられたスロットルバルブとエンジンの燃焼室との間の距離や、吸気通路内の負圧、スロットルバルブやＥＧＲバルブのアクチュエータを駆動する際の応答性等の問題から、実際に変化した吸入空気が燃焼室内に吸入されるまでには時間差が生じ、その間の正確な燃料噴射量や点火時期等の制御が困難であった。
【００１４】
このような場合に、吸入空気量を予め予測し、この予測した値に対して燃料噴射量や点火時期の制御を行う方法も考えられるが、温度変化や気圧変化に応じて種々変化する吸入空気の状態変化を予測することは困難であり、また、予測した吸入空気量では実際と異なり正確に対応した制御を行うことが困難であった。
【００１５】
したがって、燃焼形態の変更時において実際に実現される出力トルクと適合せず、混合気の生成不良による出力損失や未燃ガスの生成、点火時期のズレによりトルクの滑らかなつながりを阻害し、エンジン出力のもたつき感やトルクショック等を生じさせ、ドライバの意思とエンジン出力とがかけ離れてドライバに違和感を感じさせるおそれがあり、ドライバの要求に常に対応した出力を得ることが困難であった。
【００１６】
本発明は、上述した不具合を解決すべくなされたものであり、その目的は、複数の燃焼形態にて運転可能なエンジンにおいて、燃焼形態をドライバに違和感を感じさせずに変更でき、かつドライバの要求に対する出力トルクの追従性を向上させ、運転フィーリングの向上を図ることができるエンジン制御装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記不具合を解決するために、本発明の請求項１にかかるエンジン制御装置は、運転状況に応じてエンジンの燃焼形態を変更する制御を行うエンジン制御装置において、空燃比が略一定の定常的な燃焼形態のうち空燃比の異なる複数の定常的な燃焼形態が設定されている定常燃焼形態と、複数の定常燃焼形態の一つをベース燃焼形態とし、ベース燃焼形態から他の定常燃焼形態へ変更する中間的な燃焼を行う中間燃焼形態と、を実現する燃焼形態実施手段と、エンジンの運転状態に応じて、前記複数の定常燃焼状態の一つを最終目標燃焼形態に設定する、最終目標燃焼形態設定手段と、前記最終目標燃焼形態と現状の燃焼形態に基づき、前記複数の定常燃焼形態の少なくとも一つを中間目標燃焼形態として設定する中間目標燃焼形態設定手段とを備える。
【００１８】
これによれば、運転状況に応じた定常燃焼形態が実現され、運転状況の変更に応じて定常燃焼形態が他の定常燃焼形態に変更される際に中間燃焼形態が実現される。したがって、燃焼形態の変更途中においても目標トルクを基準とした積極的なエンジン制御が行われ、出力トルクの滑らかなつながりが実現され、ドライバの要求に応じたエンジン出力を得ることができる。
【００１９】
尚、定常燃焼形態とは、目標空燃比や目標ＥＧＲ率が略一定の燃焼形態をいう。また、中間燃焼形態とは、定常燃焼形態間の中間的な燃焼形態をいい、目標空燃比や目標ＥＧＲ率が時間経過と共に変動する燃焼形態をいう。
【００２０】
請求項２にかかる発明は、前記複数の定常燃焼形態が、成層燃焼形態を行う成層燃焼形態と、均一燃焼で理論空燃比よりも薄い混合気により燃焼を行う均一リーン燃焼形態と、均一燃焼で理論空燃比よりも濃い混合気により燃焼を行う均一リッチ燃焼形態と、理論空燃比近傍でＥＧＲガスの環流を行う均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態又はＥＧＲガスの環流を行わない均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態としたことを特徴とする。これによれば、運転状況に応じて上記５種類の定常燃焼形態が実現され、それぞれの燃焼形態により燃費向上、出力向上、排気ガス浄化等の各目的を達成することができる。
【００２１】
請求項３にかかる発明は、アクセルペダルの踏込量とエンジン回転数によりエンジンに要求される出力トルクを算出し目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、目標トルクに基づいて求めたエンジン運転領域とエンジン運転状況に応じて前記複数の定常燃焼形態から一つの定常燃焼形態を選択し目標燃焼形態として設定する目標燃焼形態設定手段と、現状の燃焼形態を把握する現状燃焼形態把握手段と、その把握した現状燃焼形態と前記目標燃焼形態とが同一の燃焼形態か否かを判断する判断手段とを有しており、燃焼形態実施手段は、現状燃焼形態と目標燃焼形態とが同一の燃焼形態である場合は目標燃焼形態として設定された定常燃焼形態を実現し、現状燃焼形態と目標燃焼形態とが異なる燃焼形態である場合は中間燃焼形態を実現することを特徴とする。これによれば、エンジン運転領域とエンジン運転状態とに応じて燃焼形態が選択され、定常燃焼形態若しくは中間燃焼形態が実現される。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、前記燃焼形態実施手段が、定常燃焼形態又は中間燃焼形態を実現するための吸気制御及びＥＧＲ制御を行うスロットルバルブ制御手段とＥＧＲバルブ制御手段の各制御値を算出する吸気・ＥＧＲ制御値算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における目標空燃比を算出する最終目標空燃比算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における基本燃料噴射量を算出する最終基本燃料噴射量算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態において実際に出力されると予測される出力トルクを予測トルクとして算出する予測トルク算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における燃料噴射時期を算出する最終基本燃料噴射時期算出手段と、定常燃焼形態又は中間燃焼形態における点火時期を算出する最終基本点火時期算出手段とを備える。
【００２３】
これによれば、上記各算出手段により各制御値が算出され、これら各制御値を用いて現状の燃焼形態を実現するための吸入空気量、ＥＧＲ量、燃料噴射量、点火時期、燃料噴射時期の制御が行われる。これにより、実際に出力される出力トルクに適合した制御を行うことができ、ドライバの要求に常に対応した出力を得ることができる。
【００２４】
したがって、ドライバの意思とエンジン出力との相違を感じさせることがなく、ドライバの要求に対する出力トルクの追従性を向上させることができる。また、ドライバに違和感を与えることなく、燃焼形態を他の燃焼形態に切り換えることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の吸気・ＥＧＲ制御値算出手段が目標トルクとエンジン回転数に基づき目標燃焼形態における基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、目標空燃比をそれぞれ初期設定する手段と、各初期設定値に基づいて前記吸気通路のスロットルバルブ制御手段の下流側に位置する吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値と、ＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値を設定する手段と、各初期設定値と新気空気量計測値と吸気管圧力値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を推定した値である空気有効成分分圧推定値と、ＥＧＲガス有効成分分圧を推定した値であるＥＧＲガス有効成分分圧推定値を算出する手段と、スロットルバルブの制御値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を予測した値である空気有効成分分圧予測値とＥＧＲガス有効成分分圧を予測した値であるＥＧＲガス有効成分分圧予測値を算出する手段と、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値とＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲガス流量の設定値を算出する手段と、空気有効成分分圧の推定値と空気有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ通過空気流量の設定値を算出する手段と、ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づいてＥＧＲバルブのバルブ開度指示値を算出する手段と、スロットルバルブ通過空気流量の設定値と吸気管圧力に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ開度指示値を算出する手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、目標トルクとエンジン回転数で表される運転領域毎に目標燃焼形態においての基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、目標空燃比が初期設定され、各初期設定値に基づいて吸気通路のスロットルバルブ制御手段の下流側に位置する吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値と、ＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値が設定される。
【００２７】
そして、各初期設定値と新気空気量計測値と吸気管圧力値に基づいて吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を推定した値である空気有効成分分圧推定値と、ＥＧＲガス有効成分分圧を推定した値であるＥＧＲガス有効成分分圧推定値が算出され、スロットルバルブの制御値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を予測した値である空気有効成分分圧予測値とＥＧＲガス有効成分分圧を予測した値であるＥＧＲガス有効成分分圧予測値が算出される。
【００２８】
それから、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値とＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲガス流量の設定値が算出され、空気有効成分分圧の推定値と空気有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいてスロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ通過空気流量の設定値が算出される。
【００２９】
そして、ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づいてＥＧＲバルブのバルブ開度指示値が算出され、スロットルバルブ通過空気流量の設定値と吸気管圧力に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ開度指示値が算出される。
【００３０】
したがって、上記算出された制御値を用いてスロットルバルブ制御手段とＥＧＲバルブ制御手段を制御することにより、空気有効成分とＥＧＲガス有効成分とを推定しながら吸気・ＥＧＲ制御を行うことができ、実際の吸入空気量に対するフィードバックを行うため、チャンバー遅れやアクチュエータ遅れを補償する吸気・ＥＧＲ制御を行うことができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、最終基本燃料噴射量算出手段が、燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合は、目標燃焼形態における目標空燃比の初期設定値である目標燃焼形態目標空燃比初期設定値と、空気有効成分分圧推定値又は空気有効成分分圧予測値のいずれか一方とを用いて、定常燃焼形態における基本燃料噴射量である最終基本燃料噴射量を算出することを特徴とする。
【００３２】
これによれば、最終基本燃料噴射量は、現在の実際の空気有効成分分圧と目標燃焼形態の目標空燃比とを用いて算出される。したがって、エンジンのシリンダ内に実際に吸入される吸入空気量に対応した燃料量を噴射をすることができ、定常燃焼形態の目標空燃比を正確に実現することができる。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、予測トルク算出手段が、空気有効成分分圧推定値又は空気有効成分分圧予測値のいずれか一方と目標燃焼形態における空気有効成分制御目標値との比により目標トルクを補正することにより、燃焼形態における予測トルクを算出することを特徴とする。
【００３４】
これによれば、予測トルクは、現在の実際の空気有効成分分圧と目標トルクを出力するのに必要とされる空気有効成分分圧との比を用いて目標トルクを補正することにより算出される。ここで、予測トルクとは、目標トルクに対して過渡運転時にスロットルバルブ等の制御時から遅れて実際に実現される出力トルクを、吸入空気量の変化やスロットルバルブの制御量に基づいて予測した出力トルクをいう。したがって、現状において目標トルクに対して実際に実現される予測トルクを算出することができる。
【００３５】
請求項８に記載の発明は、燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合に、最終基本燃料噴射時期算出手段が予測トルクとエンジン回転数に基づいて定常燃焼形態における基本燃料噴射時期である最終基本燃料噴射時期を算出することを特徴とする。これによれば、定常燃焼形態における最終基本燃料噴射時期は、予測トルクとエンジン回転数とに基づいて算出される。これにより、定常燃焼形態において実際に実現される出力トルクに適合した燃料噴射時期にて燃料噴射を行うことができ、燃料噴射時期の早出・遅延を防止して混合気の生成不良による出力損失や未燃ガスの生成等を防止することができる。
【００３６】
請求項９に記載の発明は、燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合に、最終基本点火時期算出手段が予測トルクとエンジン回転数に基づいて定常燃焼形態における基本点火時期である最終基本点火時期を算出することを特徴とする。これによれば、定常燃焼形態における最終基本点火時期は、予測トルクとエンジン回転数とに基づいて算出される。これにより、定常燃焼形態において、実際に実現できる出力トルクに適合した点火時期にて点火を行うことができ、点火時期のズレによるノッキングの発生等を防止することができる。
【００３７】
請求項１０に記載の発明は、前記燃焼形態実施手段が、中間燃焼形態におけるベース燃焼形態から目標燃焼形態への移行度合を示す中間燃焼比率を算出する中間燃焼比率算出手段と、中間燃焼比率に基づいて中間燃焼形態の終了判定を行う中間燃焼形態終了判定手段とを備える。これによれば、中間燃焼形態を実現するために必要とされる中間燃焼比率と中間燃焼形態を実現するための最終基本目標空燃比が算出される。また、中間燃焼比率に基づいて中間燃焼形態が終了したか否かが判定される。
【００３８】
請求項１１に記載の発明は、前記中間燃焼比率算出手段が、目標トルクに基づいてベース燃焼形態の基本燃料噴射量、基本目標空燃比、基本ＥＧＲ量の初期設定値をそれぞれ算出するベース燃焼形態初期設定値算出手段と、該算出された各初期設定値に基づいて前記ベース燃焼形態における前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値とＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値とを算出するベース燃焼形態制御目標値算出手段と、を有していることを特徴とする。
【００３９】
これによれば、ベース燃焼形態初期設定値算出手段によりベース燃焼形態における基本燃料噴射量初期設定値、基本目標空燃比初期設定値、基本ＥＧＲ量初期設定値が算出され、ベース燃焼形態制御目標値算出手段によりベース燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値とＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値が算出される。
【００９７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて詳細に説明する。
【００９８】
図１は、本発明にかかるエンジン制御装置が適用されるエンジンの全体構成説明図である。本実施の形態におけるエンジン１は、自動車用エンジン、例えば水平対向型エンジンであり、シリンダ内に直接燃料を噴射する筒内噴射式エンジンである。
【００９９】
図示したように、エンジン１には吸気通路２及び排気通路３が各々連通されている。吸気通路２の上流端は、吸気チャンバ４を介して図示していない車体前方に開口しており、下流端はサージタンク５から分岐した吸気管６によりエンジン１に接続され、吸気ポート７を介して各燃焼室８と連通している。
【０１００】
吸気通路２の上流側位置には、空気中の塵埃を除去するエアクリーナ１２が設けられ、その下流側位置には吸気通路２内を通過してエンジンに吸入される吸入空気量Ｑを制御するスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４は、後述する電子制御ユニットからの制御信号に基づいてバルブ開度を変化させるスロットルアクチュエータ１５と連結されており、電子制御スロットル（以下、単にＥＴＣという）１６を構成している。
【０１０１】
一方、排気通路３の上流側には各排気ポート１０を介して各燃焼室８に連通する排気管１１が設けられており、排気通路３の下流側には車体後部に取付けられるマフラ９が接続されている。また、排気管１１とマフラ９との間には排気ガスの浄化を行う、例えばＮＯｘ吸蔵触媒２２が介装されている。
【０１０２】
そして、排気管１１と吸気管６の集合部との間を連通するＥＧＲ通路２４は、吸気管６及び排気管１１よりも小径の流路面積をもって形成されており、このＥＧＲ通路２４の途中にはステッピングモータを駆動源として開閉制御され、ＥＧＲ通路２４の流路面積を変化させるＥＧＲバルブ２５が取付けられている。
【０１０３】
また、シリンダヘッド２６には、燃焼室８内に臨んで点火プラグ２８とインジェクタ１９が設けられている。点火プラグ２８は、イグナイタ２７及びイグニッションコイル２９を介して給電された高電圧によって、燃焼室８内の混合気に所定の点火時期にて強制着火する。インジェクタ１９は、燃料噴射方向がピストンに向けて設けられており、燃料ポンプ２０から燃料配管２１を介して圧送供給された燃料を微粒化して燃焼室内に直接噴射する。
【０１０４】
なお、図中、３０はエンジンのクランク軸が所定のクランク軸角度をなす毎にパルス信号を出力するクランク角センサ、３１はエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、３２は図示しないアクセルペダルの踏込量に応じた電圧信号を出力するアクセル開度センサを示す。
【０１０５】
また、３３は吸気管６内に生じた圧力に応じた電圧信号を出力する吸気管圧力センサ、３４は吸気管６内のガス温度に応じた電圧信号を出力する吸気管温度センサ、３５はＮＯｘ吸蔵触媒２２の上流側における排気ガス中の空燃比を電圧信号に変換して出力する空燃比センサ、３６はスロットルバルブ１４を通過する空気流量を計測する吸入空気量センサを示す。
【０１０６】
また、３７は車両の走行速度を検出する車速センサ、３８はマスターバッグ（図示せず）の内圧を検出するマスターバッグ内圧センサを示す。その他、本図に示された部材のうち本願発明の機能と直接関連を有しないものについてはその説明を省略する。
【０１０７】
そして、上記各センサからの検出信号は電子制御ユニット（以下、単にＥＣＵという）４０に入力され、ＥＣＵ４０からは各部材への駆動制御信号が出力される。図２は、ＥＣＵ４０の概略構成説明図である。ＥＣＵ４０は、図示したように、各センサからの信号を入力する入力インタフェース４０ａ、各部材への駆動制御信号を出力する出力インタフェース４０ｂ、主演算装置としてのＣＰＵ４０ｃ、各部材を制御する制御プログラムや予め設定された固定データを記憶するＲＯＭ４０ｄ、各センサからの検出信号等を格納するＲＡＭ４０ｅ、さらに学習データ等を格納するバックアップＲＡＭ４０ｆ、タイマ４０ｇ等をバスライン４０ｈで相互に接続してなるマイクロコンピュータシステムとして構成されている。
【０１０８】
図３は、図２のＥＣＵ４０がその内部にてエンジン制御に関して実現する各機能を示したものであり、エンジン運転状態を検出するための上記各センサが接続されるとともに、エンジン制御のための各種アクチュエータ類が接続されている。
【０１０９】
ＥＣＵ４０にはエンジン運転状態検出手段としてクランク角センサ３０、水温センサ３１、アクセル開度センサ３２、吸気管圧力センサ３３、吸気管温度センサ３４、空燃比センサ３５、吸入空気量センサ３６、車速センサ３７、マスターバッグ内圧センサ３８の各入力信号路が接続されており、また、イグナイタ２７、インジェクタ１９、ＥＴＣ１６、ＥＧＲバルブ２５への出力信号路が接続されている。
【０１１０】
ＥＣＵ４０の内部には、各センサ類からの信号を処理してエンジン運転状態を検出する各種パラメータを算出する機能として、エンジン回転数算出部４３、冷却水温算出部４４、アクセル開度算出部４５、マニホールド全圧算出部４６、吸入管内ガス温度算出部４７、空燃比算出部４８、スロットル通過空気流量算出部４９、マスターバッグ内圧算出部４２、車速算出部４１を備えている。
【０１１１】
エンジン回転数算出部４３ではクランク角センサ３０からの出力パルス信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅが算出され、アクセル開度算出部４５では、アクセル開度センサ３２の出力電圧値に基づいてアクセルペダル（図示せず）の踏込量（アクセル操作量）Ｓが算出され、マニホールド全圧算出部４６では、吸気管圧力センサ３３の出力電圧値に基づいて吸気管圧力であるマニホールド全圧Ｐｍが算出される。
【０１１２】
吸入管内ガス温度算出部４７では、吸気管温度センサ３４の出力電圧値に基づいて吸気管内のガス温度である吸気管内ガス温度Ｔｍが算出され、空燃比算出部４８では空燃比センサ３５の出力電圧値に基づいて空燃比λが算出される。スロットル通過空気流量算出部４９では、吸入空気量センサ３６の出力電圧値に基づいてスロットルバルブ１４を通過するスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅが算出される。
【０１１３】
車速算出部４１では、車速センサ３７の検出値に基づいて車両走行速度Ｖが算出される。また、マスターバッグ内圧算出部４２では、マスターバッグ内圧センサ３８によって、ブレーキ倍力装置に用いられているマスターバッグ（図示せず）内の負圧力が算出される。
【０１１４】
また、ＥＣＵ４０内部には、上述の各センサにより検出したデータに基づいてエンジン１の制御を行う機能を有するメイン制御部５０と、メイン制御部５０からの出力データに基づいて算出した燃料噴射時期及び燃料噴射量に応じた噴射パルス信号をインジェクタ１９に出力する燃料噴射制御を行う噴射制御部７０と、後述する予測トルクに基づいて点火時期を算出し、これに応じた点火信号を発生させイグナイタ２７に出力する点火時期制御を行う点火制御部７５が設けられている。
【０１１５】
次に、メイン制御部５０が有する制御機能について詳細に説明する。図４は、メイン制御部５０が有する燃焼形態の選択制御機能を説明するためのブロック図、図５は、エンジン１により実現される燃焼形態を図式化して示した説明図である。メイン制御部５０はその内部機能として図４に示したように、最終目標燃焼形態設定手段５１、中間目標燃焼形態設定手段５２、中間燃焼形態終了判定手段５３、現状燃焼形態把握手段５５を備えている。
【０１１６】
最終目標燃焼形態設定手段５１は、エンジン運転状態やドライバの要求トルク等の種々の条件により複数の定常的な燃焼形態の内から最も最適なものを選択し、最終目標燃焼形態として設定する。最終目標燃焼形態設定手段５１には、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ、始動後時間Ｔａｓ、マスターバッグ内圧回復要求信号Ｃｍ、リッチ運転要求信号Ｃｒ、及び目標トルクＴｅｉが入力され、最終目標燃焼形態は中間目標燃焼形態設定手段５２に出力される。
【０１１７】
ここで、定常的な燃焼形態とは、空燃比が略一定である燃焼形態（以下、単に「定常燃焼形態」という）であり、図５に示したように、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮ、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥ、均一リーン燃焼形態ＫＬ、成層燃焼形態ＳＬ、均一リッチ燃焼形態ＫＲの５つの定常燃焼形態の５種類が設定されている。
【０１１８】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮは、燃焼室８内に均一に分布形成された理論空燃比の混合気に点火を行うことにより燃焼させる燃焼形態をいい、この混合気にＥＧＲガスを含有させたのが均一ストイキオ（ＥＧＲガス有り）燃焼形態ＫＳＥである。均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態は、主として中・高負荷運転領域において実現される燃焼形態であり、エンジン冷間始動時においても用いられる。
【０１１９】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥは、主として、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮよりも低負荷の運転領域において実現される燃焼形態であり、ＥＧＲガスを混合気内に混入することによって比熱比の低減等を図ることができ、燃費向上を図ることができる。
【０１２０】
均一リーン燃焼形態ＫＬは、燃焼室８内に均一に分布形成された均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮよりもリーン側の空燃比を有する混合気に点火を行うことによりリーン燃焼させる燃焼形態をいう。この燃焼形態は、主として低負荷運転領域において実現される燃焼形態であり、希薄燃焼によって均一ストイキオ燃焼形態よりも燃費の向上を図ることができる。
【０１２１】
均一リッチ燃焼形態ＫＲは、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮよりもリッチ側の空燃比を有する混合気に点火を行うことにより燃焼させる燃焼形態をいう。この燃焼形態は、主としてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘを浄化する際に実現される燃焼形態であり、これにより、排気ガス中にＣＯやＨＣ等を余分に発生させ吸蔵したＮＯｘを還元することができる。
【０１２２】
成層燃焼形態ＳＬは、圧縮行程時の点火直前に燃焼室８内に局所的に濃く、しかし燃焼室８内全体では均一リーン燃焼形態よりもリーン側の空燃比を有するように形成された成層混合気に点火を行うことにより成層燃焼させる燃焼形態をいう。この燃焼形態は、主として極低負荷運転領域において実現される燃焼形態であり、極希薄燃焼させることにより均一リーン燃焼形態ＫＬよりも更に燃費向上を図ることができる。
【０１２３】
そして、図４に示したように、最終目標燃焼形態設定手段５１に入力され、これらの定常燃焼形態を選択するための判断基準となる目標トルクＴｅｉは、エンジンに要求される出力トルクであり、後述する目標トルク算出手段にてアクセルペダルの踏込量とエンジン回転数Ｎｅとに基づいてデータマップを参照することによって算出される。
【０１２４】
マスターバッグ内圧回復要求信号Ｃｍは、ブレーキ倍力装置のマスターバッグ内の負圧力が所定値以下の場合にＥＣＵ４０内にて出力される信号で、この信号を入力した場合に、最終目標燃焼形態５１はマスターバッグ内の負圧力を回復することができる燃焼形態を最終目標燃焼形態として設定する。
【０１２５】
リッチ運転要求信号Ｃｒは、ＮＯｘ吸蔵触媒２２によるＮＯｘの吸蔵量が所定値を超えた場合にＥＣＵ４０内にて出力される信号で、例えば、リーン運転（均一リーン燃焼形態若しくは成層燃焼形態による燃焼）を行った積算時間とエンジン運転状態とにより求められる。この信号を入力した場合には、ＮＯｘを浄化するための燃焼形態が最終目標燃焼形態として選択される。
【０１２６】
中間目標燃焼形態設定手段５２は、現状燃焼形態と最終目標燃焼形態に基づいてＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予めストアされている中間目標燃焼形態指示テーブルを参照することにより現状燃焼形態と最終目標燃焼形態との間の中継点的な目標とする定常燃焼形態を選択し、中間目標燃焼形態として設定する。
【０１２７】
以下に示す表１〜３は、中間目標燃焼形態指示テーブルを表にして示したものである。中間目標燃焼形態設定手段５２は、現状燃焼形態と最終目標燃焼形態とに基づいてこれを参照することにより、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態とを設定する。
【０１２８】
【表１】
【表２】
【表３】
【０１３１】
そして、現状燃焼形態が定常燃焼形態であるときは、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との比較を行い、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態が異なる燃焼形態であるときは、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間的な燃焼形態である中間燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０１３２】
また、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態が同一の燃焼形態であるときは、第１中間目標燃焼形態である定常燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。これにより、現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されている場合は燃焼形態の変更制御中であると判断され、現状燃焼形態が定常燃焼形態であると把握されている場合は、その定常燃焼形態を維持したエンジン制御中であると判断される。尚、中間燃焼形態とは、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の間の中間的な燃焼形態で空燃比若しくはＥＧＲ量が時間と共に漸次遷移する燃焼形態をいう。
【０１３３】
中間燃焼形態終了判定手段５３は、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態の実現の続行か終了かの判定を行う。この判定により、燃焼形態が第１中間目標燃焼形態と同一の燃焼形態となったか否かを判断することができる。ここで、終了判定は、後述する中間燃焼比率ＲＡＴＩＯに基づいて行われる。
【０１３４】
中間目標燃焼形態更新手段５４は、中間燃焼形態終了判定手段５３より中間燃焼形態の終了判定が入力された際に、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新を行う。これにより、更新前の第２中間目標燃焼形態が新たな第１中間目標燃焼形態とされ、更新前の最終目標燃焼形態が新たな第２中間目標燃焼形態とされる。尚、最終目標燃焼形態は、最終目標燃焼形態設定手段５１により現在と異なる新たな最終目標燃焼形態が設定されるまで当初に設定された最終目標燃焼形態が維持される。
【０１３５】
第２現状燃焼形態把握手段５７は、中間目標燃焼形態更新手段５４により第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態を更新したときに、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新した後の第１中間目標燃焼形態との比較を行う。そして、両者の燃焼形態が一致する場合は更新後の第１中間目標燃焼形態である定常燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０１３６】
また、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態とが異なる燃焼形態である場合は、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態の間の中間燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０１３７】
これにより、現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されている場合は、燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われる。また、現状燃焼形態が定常燃焼形態であると把握されている場合は、現状の燃焼形態を維持する制御が行われる。
【０１３８】
次に、第１中間目標燃焼形態により目標トルクＴｅｉを実現するための吸気・ＥＧＲ制御機能について説明する。図６は、ＥＴＣ１６とＥＧＲバルブ２５の制御値の算出機能と、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出機能を説明するためのブロック図である。これらの機能は、図示したように、目標トルク設定手段６１、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、第１中間目標燃焼形態制御目標値算出手段６３、推定値算出手段６４、フィードバック制御量算出手段６５、予測値算出手段６６、ＥＴＣ開度指示値算出手段６７、ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段６８、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２、ベース燃焼形態制御目標値算出手段７３、中間燃焼比率算出手段７４により構成されている。
【０１３９】
目標トルク設定手段６１は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｓをパラメータとするデータマップを備えており、このデータマップを補間計算付にて参照することにより目標トルクＴｅｉを設定する。目標トルクＴｅｉは、運転者がエンジンに要求する出力トルクとして認識され、ここで設定された目標トルクＴｅｉを第１目標燃焼形態にて出力するように吸気・ＥＧＲ制御がなされる。
【０１４０】
第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２は、第１中間目標燃焼形態における基本燃料噴射量、基本ＥＧＲ量、基本目標空燃比の初期設定値である第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉ、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを算出する。
【０１４１】
ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内には、基本燃料噴射量の初期設定値を算出するための基本燃料噴射量初期設定値算出用データマップ、基本ＥＧＲ量の初期設定値を算出するための基本ＥＧＲ量初期設定値算出用データマップ、基本目標空燃比の初期設定値を算出するための基本目標空燃比初期設定値算出用データマップが各燃焼形態毎に予めストアされている。
【０１４２】
これらのデータマップの中から第１中間目標燃焼形態として設定されている燃焼形態の初期設定値データマップを目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてそれぞれ補間計算付にて参照することにより、第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉ、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉが算出される。
【０１４３】
ここで、算出される上記各初期設定値は、エンジン１が第１中間目標燃焼形態において目標トルクＴｅｉを実現する際に要求される燃料噴射量、ＥＧＲ量、目標空燃比となる。
【０１４４】
第１中間目標燃焼形態制御目標値算出手段６３は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２にて算出された第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉ、第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉを用いることにより、吸気管６内の圧力応答値に対する制御目標値を空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧とに分けて算出し、それぞれ第１中間目標燃焼形態の制御目標値として設定する。
【０１４５】
ここで設定される第１中間目標燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと第１中間目標燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉは、エンジンが第１中間目標燃焼形態において目標トルクＴｅｉを実現する際に要求される吸気管６内の圧力応答値の空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧である。
【０１４６】
推定値算出手段６４は、マニホールド全圧Ｐｍ、吸気温度Ｔｍ、吸入空気量Ｑａｖｅに基づいて吸気管６内の実際の圧力応答値である空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧を算出し、それぞれ有効成分分圧推定値として設定する。ここで設定される空気有効成分分圧推定値ＰｍｏとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅは、吸入空気量センサ等のセンサ値に基づいて算出される値である。
【０１４７】
フィードバック制御量算出手段６５は、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値ＰｍｅｅとＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉとの偏差をフィードバックすることにより、ＥＧＲバルブ２５を通過させるＥＧＲ量であるＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを算出する。また、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅに含まれる空気有効成分Ｑｅａ、及び、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏと空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉとの偏差をフィードバックすることにより、スロットルバルブ１４を通過させる通過空気流量であるスロットルバルブ通過空気流量設定値Ｑａを算出する。
【０１４８】
ここで、有効成分、過不足成分について説明する。まず、有効成分とは、目標値（初期設定値）に呼応するための成分を示し、ＥＧＲガス有効成分は、制御空燃比が当量（理論空燃比）であれば、ＥＧＲガス中の非空気成分である不活性成分（理論空燃比での既燃ガスに相当する成分；H2O 、CO2 、N2等からなる）と同じ値である。しかし、制御空燃比がリーンの場合には、当量比分の空気を含み、ＥＧＲガス中の空気成分に不活性成分を加えた値となる。
【０１４９】
また、過不足分とは、有効分に対する過不足分を示し、定常状態では目標当量比と排気当量比とが同じであるため、過不足は生じないが、過渡的にはこれから制御しようとする目標当量比と現在還流されてくるＥＧＲガスの排気当量比とが一致しないことが多く、目標当量比＞排気当量比の場合には、還流されてくるＥＧＲガス中に過剰空気を生じる。従って、この過剰・不足空気分をスロットルバルブ・ＥＧＲバルブの制御により目標状態に制御するのである。
【０１５０】
図７は、本発明で採用する吸気系モデルを示したものである。図示したように、エンジン１の吸気管６の上流に設けられたスロットルバルブ１４を通過する新気分の流量（スロットル通過空気流量）Ｑａと、排気管１１から吸気管６へのＥＧＲ通路２４に介装されたＥＧＲバルブ２５を通過するＥＧＲガス流量（ＥＧＲバルブ通過ガス流量）Ｑｅとが吸気管６内に供給され、エンジン１のシリンダに流入している（シリンダ流入ガス量Ｑｓ）とする吸気系モデルであり、スロットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとによって吸気管容積を充填する分の空気量を見込むことにより、アクセル操作量とエンジン回転数Ｎｅから設定した目標トルクＴｅｉを実現することができる。
【０１５１】
吸気管６内の空気有効成分は、スロットルバルブ１４を通過する新気分の空気有効成分と、ＥＧＲバルブ２５を通過するＥＧＲガス中の空気過不足成分との和から、シリンダ内へ流入する空気有効成分を除いたものであり、スロットル通過空気流量Ｑａ、ＥＧＲガス中の空気過不足成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅａ、吸気管６ａ内の空気有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｏ、吸気管容積Ｖｍ、吸気管内ガス温度Ｔｍ、空気有効成分の気体定数Ｒａを用いて気体の状態方程式を適用すると、吸気管６内の空気有効成分分圧Ｐｍｏの時間変化量ｄＰｍｏ／ｄｔは、以下の(1) 式にて表すことができる。
【０１５２】
dPmo/dt=(Qa+Qea-Qso)・Ra・Tm/Vm ……(1)
また、吸気管６内のＥＧＲガス有効成分は、ＥＧＲバルブ２５を通過するＥＧＲガス有効成分からシリンダ内へ流入するＥＧＲガス有効成分を除いたものであり、同様に、吸気管６内のＥＧＲガス有効成分分圧の時間変化量ｄＰｍｅｅ／ｄｔは、ＥＧＲガス有効成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅ、ＥＧＲガス有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅｅ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅにより、以下の(2) 式で表すことができる。
【０１５３】
dPmee/dt=(Qee-Qsee)・Re・Tm/Vm ……(2)
上記（１）式におけるＥＧＲガスの空気過不足成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅａ、上記（２）式におけるＥＧＲガス有効成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅは、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅに、ＥＧＲバルブ２５入口におけるＥＧＲガスの当量比ＦＡＩと目標当量比ＦＡＩＩとの比を適用することにより、それぞれ、以下の（３）、（４）式のように表すことができる。
【０１５４】
Qea=(1-FAI/FAII)・Qe ……(3)
Qee=(FAI/FAII)・Qe ……(4)
また、上記（１）式における空気有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｏ、上記（２）式におけるＥＧＲガス有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅｅは、それぞれ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、体積効率ηｖ、エンジンの気筒数Ｌを用いて、以下の（５）、（６）式で表すことができる。
【０１５５】
Qso=((Pmo・Vs)/(Ra・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) ……(5)
Qsee=((Pmee・Vs)/(Re・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) ……(6)
したがって、上記（１）、（２）式に上記（３）〜（６）式を適用して式中の一部を以下の（７）〜（９）式で示す係数ａ、ｂａ、ｂｅで置き換え、上記（１）、（２）式をマトリックス形式で記述すると、以下の（１０）式で示すことができる。
【０１５６】
a=(Vs/Vm)・ηv・(Ne・L/120) ……（７）
ba=Ra・Tm/Vm ……（８）
be=Re・Tm/Vm ……（９）
【０１５７】
【数１】
【０１５８】
図６に示した予測値算出手段６６は、理論的な計算値に基づいて吸気管６内の実際の圧力応答値である空気有効成分分圧値とＥＧＲガス有効成分分圧値を算出し、それぞれの有効成分分圧予測値として設定する。ここで設定される空気有効成分分圧予測値ＰｍｏｓとＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓは、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５の制御値から予測されるスロットル通過空気流量とＥＧＲバルブ通過ガス流量に基づいて算出される値である。空気有効成分分圧予測値ＰｍｏｓとＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓは、フィードバック制御量算出手段６５にてスロットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅの補正値として用いられ、また、後述する予測トルクＴｅｓの算出や燃焼形態を実現する基本燃料噴射量Ｇｆｓｓの算出にも用いられる。
【０１５９】
ＥＴＣ開度指示値算出手段６７は、吸気管６のマニホールド全圧Ｐｍとスロットル通過空気流量Ｑａとに基づいてＥＴＣ１６の制御量であるＥＴＣ開度指示値Ｓａを算出する。ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段６８は、マニホールド全圧ＰｍとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとに基づいてＥＧＲバルブ２５の制御量であるＥＧＲバルブ開度指示値Ｓｅを算出する。これらＥＴＣ開度指示値ＳａとＥＧＲバルブ開度指示値Ｓｅを受けたＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５は、所定の開度位置に制御され、吸気通路２及びＥＧＲ通路２４内を所定の開口面積に調整する。
【０１６０】
ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２は、第１中間目標燃焼形態に向かう中間燃焼形態を実現する前の定常燃焼形態（以下、単に「ベース燃焼形態」という）における基本燃料噴射量、基本ＥＧＲ量、基本目標空燃比の初期設定値であるベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを算出する。
【０１６１】
これらの初期設定値は、ベース燃焼形態として設定されている定常燃焼形態の基本燃料噴射量初期設定値算出用データマップ、基本ＥＧＲ量初期設定値算出用データマップ、基本目標空燃比初期設定値算出用データマップを目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてそれぞれ補間計算付にて参照することにより算出される。
【０１６２】
ここで、算出されるベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂは、ベース燃焼形態においてエンジン１が目標トルクＴｅｉを出力するために要求する値である。
【０１６３】
ベース燃焼形態制御目標値算出手段７３は、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２にて算出されたベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを用いることにより、吸気管６内の圧力応答目標値を空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧とに分けて算出し、それぞれベース燃焼形態の制御目標値として設定する。
【０１６４】
ここで設定されるベース燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂとベース燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉｂは、エンジン１がベース燃焼形態において目標トルクＴｅｉを実現する際に要求される空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧である。
【０１６５】
中間燃焼比率算出手段７４は、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯを算出する。中間燃焼比率ＲＡＴＩＯとは、現状の燃焼室内の状態が変更前の定常燃焼形態から変更後の中間燃焼形態へ移行する間のどの中間燃焼形態を実現できるかを示す比率であり、中間燃焼形態の目標燃焼形態への移行度合を０〜１の値により示すものである。上記各定常燃焼形態間の燃焼形態の移行度合として、成層比率ＳＲＡＴＩＯ、リーン比率ＬＲＡＴＩＯ、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯ、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯが算出される。
【０１６６】
成層比率ＳＲＡＴＩＯは、成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められ、リーン比率ＬＲＡＴＩＯは、均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められる。
【０１６７】
また、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯは、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められ、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する際に求められる。
【０１６８】
次に、現状燃焼形態にて目標トルクＴｅｉを実現するための燃料噴射量の算出機能について説明する。図８、図９は、燃焼室８内の目標空燃比である最終目標空燃比及び最終的にインジェクタから噴射する燃料量である最終基本燃料噴射量を算出する機能を説明するためのブロック図である。
【０１６９】
図８は、通常の燃焼形態（定常燃焼形態若しくは中間燃焼形態）における最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図であり、図９は、均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態と間の中間燃焼形態のみにおける最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図である。
【０１７０】
まず最初に、通常の燃焼形態における場合について説明すると、図８に示したように、これらの機能は、最終目標空燃比算出手段８１と最終基本燃料噴射量算出手段８２とにより構成されている。
【０１７１】
最終目標空燃比算出手段８１は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２による第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉ、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２によるベース目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂ、中間燃焼比率算出手段７４による中間燃焼比率ＲＡＴＩＯに基づいて、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出する。これにより、通常の燃焼形態にて目標トルクＴｅｉを実現するための燃焼室８内の空燃比を算出する。
【０１７２】
最終基本燃料噴射量算出手段８２は、最終目標空燃比算出手段８１による最終目標空燃比ＡＢＦｉｆと燃焼室８内に実際に吸入される吸入空気量ＧＯＳを用いて、インジェクタ１９から実際に噴射する燃料噴射量である最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓを算出する。
【０１７３】
次に、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬ間の中間燃焼形態の場合について説明すると、図９に示したように、図８の構成に仮目標空燃比算出手段８３、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４が追加され構成されている。
【０１７４】
仮目標空燃比算出手段８３は、現状燃焼形態把握手段５５により現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態間の中間燃焼形態であるとの判断を入力した場合に、中間燃焼比率算出手段７４により算出した成層比率ＳＲＡＴＩＯ、第１中間目標燃焼形態の初期設定値算出手段６２により算出した第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉ、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により算出したベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを用いて燃焼室８内の仮想上の目標空燃比である仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉを算出する。
【０１７５】
中間燃焼時均一成層切り替え手段８４は、均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態間の中間燃焼形態を成層燃焼運転又は均一燃焼運転のいずれにより行うかを選択し設定する。
【０１７６】
これは、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが所定の限界値よりもリッチ側にある場合には、成層燃焼形態によるエンジン運転、すなわち成層燃焼運転を行うことが困難であるため、燃焼形態を強制的に均一リーン燃焼形態に切り換えて均一燃焼運転により行う必要があるからである。
【０１７７】
ここで、成層燃焼形態のリッチ側の限界値である成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓの算出は、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４により、ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている成層燃焼リッチ限界空燃比算出用データ格子をエンジン回転数Ｎｅに基づいて補間計算付にて参照することにより行われる。
【０１７８】
最終目標空燃比算出手段８１は、燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬと間の中間燃焼形態であるときは、中間燃焼時均一成層切り替え手段からの指示に応じて最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出する。
【０１７９】
次に、基本燃料噴射時期の算出機能について説明する。燃料噴射時期の算出は、図３に示したように、ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部７０内に構成された噴射時期算出手段７１によって行われる。図１０は、噴射時期算出手段７１が有する機能を説明するブロック図である。燃料噴射時期の算出機能は、図示したように、予測トルク算出手段９１、第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９２、ベース燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９３、最終基本燃料噴射時期算出手段９４により構成されている。
【０１８０】
予測トルク算出手段９１は、目標トルクＴｅｉに対して実際に実現される出力トルクを予測した値である予測トルクＴｅｓを算出する。燃料噴射時期は、目標トルクＴｅｉに対してではなく、予測トルクＴｅｓに応じた燃料噴射時期に制御される。これにより、燃料噴射時期のズレによる不具合を防止することができる。
【０１８１】
予測トルク算出手段９１は、図示したように、目標トルク設定手段６１、推定値算出手段６４、予測値算出手段６６、第１中間目標燃焼形態制御目標値算出手段６３、ベース燃焼形態制御目標値算出手段７３、中間目標燃焼形態設定手段５２、現状燃焼形態把握手段５５、中間燃焼比率算出手段７４と接続されており、目標トルクＴｅｉ、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓ、空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉ、ベース空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂ、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯ等のデータに基づいて、予測トルクＴｅｓを算出する。
【０１８２】
第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９２は、第１中間目標燃焼形態における基本燃料噴射時期（以下、「第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期」という）ＴＪｉを算出する。ベース燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段９３は、燃焼形態がベース燃焼形態における基本燃料噴射時期（以下、「ベース燃焼形態基本燃料噴射時期」という）ＴＪｂを算出する。
【０１８３】
ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内には、予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする各定常燃焼形態毎の基本燃料噴射時期算出用データマップが予めストアされている。基本燃料噴射時期は、これを補間計算付にて参照することによりその燃焼形態における基本燃料噴射時期を算出する。このようにして算出された第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｉとベース燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｂは、最終基本燃料噴射時期算出手段９４へ出力される。
【０１８４】
最終基本燃料噴射時期算出手段９４は、ベース燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｂと第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期ＴＪｉとを中間燃焼比率ＲＡＴＩＯで直線補間することにより、その現状燃焼形態における最終的な基本燃料噴射時期である最終基本燃料噴射時期ＴＪを算出する。尚、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４からの切り替え指令が入力された場合は、ＲＯＭ４０ｄ内に別途設けられている専用の最終基本燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出される。
【０１８５】
また、燃料噴射制御部７０は、図３に示したように、噴射時期算出手段７１の他に、メイン制御部５０により算出された最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓを噴射させるためのインジェクタ１９の駆動時間を算出する噴射パルス時間算出手段７２と、噴射パルス時間及び噴射時期に基づいて噴射パルスを発生させる噴射パルス発生手段７３とを備えている。
【０１８６】
噴射パルス時間算出手段７２は、図３に示したように、メイン制御部５０で設定した最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓからインジェクタ１９に対する操作量としての噴射パルス時間Ｔｏｕｔを算出する。噴射パルス発生手段７３は、噴射パルス時間Ｔｏｕｔと最終基本燃料噴射時期ＴＪとを用いて噴射パルス発生タイマを予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定のタイミングで噴射パルスをインジェクタ１０へ出力する。
【０１８７】
次に、点火時期の算出機能について説明する。点火時期の算出は、ＥＣＵ４０の点火時期制御部７５内の点火時期設定手段７６によって行われる。図１１は、点火時期設定手段７６が有する機能を説明するブロック図である。点火時期の算出機能は、図示したように、予測トルク算出手段９１、第１中間目標燃焼形態基本点火時期算出手段９５、ベース燃焼形態基本点火時期算出手段９６、最終基本点火時期算出手段９７により構成されている。
【０１８８】
第１中間目標燃焼形態基本点火時期算出手段９５は、第１中間目標燃焼形態における基本点火時期（以下、「第１中間目標燃焼形態基本点火時期」という）ＩＧｉを算出する。ベース燃焼形態基本点火時期算出手段９３は、燃焼形態がベース燃焼形態における基本点火時期（以下、「ベース燃焼形態基本点火時期」という）ＩＧｂを算出する。
【０１８９】
ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内には、予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする各定常燃焼形態毎の基本点火時期算出用データマップが予めストアされており、これを補間計算付にて参照することによりその燃焼形態における予測トルクＴｅｓに応じた基本点火時期を算出する。このようにして算出された第１中間目標燃焼形態基本点火時期ＩＧｉとベース燃焼形態基本点火時期ＩＧｂは、最終基本点火時期算出手段９７へ出力される。
【０１９０】
最終基本点火時期算出手段９７は、ベース燃焼形態基本点火時期ＩＧｂと第１中間目標燃焼形態基本点火時期ＩＧｉとを中間燃焼比率ＲＡＴＩＯで直線補間することにより、その現状燃焼形態における最終的な基本点火時期である最終基本点火時期ＴＪを算出する。尚、中間燃焼時均一成層切り替え手段８４からの切り替え指令が入力された場合は、ＲＯＭ４０ｄ内に別途設けられている専用の最終基本点火時期算出用データマップを参照することによって最終点火時期を算出する。
【０１９１】
尚、点火時期制御部７５は、図３に示したように、点火時期設定部７６の他に点火時期に基づいて点火信号を発生させる点火信号発生部７７を備えている。点火信号発生手段７７は、点火時期ＩＧを用いて予め定めた特定のクランク角度で点火パルス発生タイマをセットし、所定のタイミングで点火信号をイグナイタ２７に出力し、イグニッションコイル２９を介して点火プラグ２８に放電を行わせる。
【０１９２】
次に、上記構成のエンジン装置により実施されるエンジン制御について、図１２〜図２０のフローチャートに基づいて説明する。図１２は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされ、ＥＣＵ４０に電源が供給されてシステムがリセットされたとき、割り込み実行される初期化ルーチンである。まず最初に、Ｓ１でＣＰＵ４０ｃを初期設定すると、Ｓ２で制御データを初期設定し、Ｓ３で吸気管容積Ｖｍ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、エンジンの気筒数Ｌ、空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅ等の吸気系定数を設定し、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０１９３】
図１３は、図１２の初期化ルーチンによりシステムイニシャライズした後に実行されるルーチンプログラムであり、状況に応じた燃焼形態の設定と、その燃焼形態による目標トルクＴｅｉを実現する吸気・ＥＧＲ量、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の制御値の算出を行うプログラム全体の概要を示したフローチャートである。これらの制御値に基づいて各アクチュエータ類を制御することにより、状況に応じた燃焼形態を実現でき、該燃焼形態により目標トルクＴｅｉを得るエンジン制御を行うことができる。
【０１９４】
本フローチャートによれば、まず最初にＳ１０で各センサからの検出信号に基づいて、アクセル開度Ｓ、マニホールド全圧Ｐｍ、吸気管６内のガス温度Ｔｍ、スロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅ、空燃比λ、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温Ｔｗ等のエンジン運転状態が算出される。
【０１９５】
そして、Ｓ２０では目標トルクＴｅｉが算出される。目標トルクＴｅｉは、Ｓ１０にて算出したアクセルペダルの踏込量Ｓとエンジン回転数Ｎｅを用いて目標トルク算出用データマップを補間計算付で参照することにより算出される。ここで算出される目標トルクＴｅｉは、ドライバがエンジンに要求する出力としてとらえることができ、Ｓ３０〜Ｓ５０にて設定される燃焼形態をＳ６０以降の制御により実現することにより、この目標トルクＴｅｉを達成するための制御が行われる。
【０１９６】
Ｓ３０では、最終目標燃焼形態設定手段５１により運転領域とエンジン動作状態に応じた最終目標燃焼形態が設定される。最終目標燃焼形態は、前述の５種類の定常燃焼形態から最も適したものが選択され、設定される。
【０１９７】
図１４は、最終目標燃焼形態の選択設定ルーチンを示したフローチャートである。Ｓ３０１では、Ｓ１０及びＳ２０で検出又は算出した冷却水温度Ｔｗ、始動後時間Ｔａｓ、マスターバッグ内圧回復要求信号Ｃｍ、リッチ運転要求Ｃｒ、目標トルクＴｅｉ、エンジン回転数Ｎｅを読み込む。
【０１９８】
次に、Ｓ３０２では、冷却水温度ＴｗとＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている設定値との比較が行われ、冷却水温度Ｔｗの方が低い場合（ＮＯ）には低水温であると判断される。これから、エンジンが暖機運転中であると判断することができ、暖機運転に適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３０９へ移行する。また、冷却水温度Ｔｗの方が高い場合（ＹＥＳ）には高水温であると判断され、更に他の判断を行うべくＳ３０３へ移行する。
【０１９９】
Ｓ３０３では、エンジン始動後から計測された経過時間である始動後時間ＴａｓとＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている基準値との比較が行われる。これにより、始動後時間Ｔａｓが基準値に満たない場合（ＮＯ）にはエンジン始動後間もない暖機運転中であると判断し、暖機運転に適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべく、Ｓ３０９へ移行する。また、始動後時間Ｔａｓが基準値以上である場合（ＹＥＳ）は、暖機運転は終了しており、暖機運転を行うために最終目標燃焼形態を選択する必要はないとして、Ｓ３０４へ移行する。
【０２００】
Ｓ３０４では、マスターバッグ回復要求信号Ｃｍの有無が判断される。このマスターバッグ回復要求信号Ｃｍが出力されると、マスターバッグ内の負圧力が弱く、その状態ではブレーキ操作力を補助することが困難であると判断される。
【０２０１】
ここで、マスターバッグ回復要求信号Ｃｍが出力されている場合（ＹＥＳ）には、マスターバッグ内の負圧力を所定値以上に回復させるのに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３０９へ移行する。また、マスターバッグ回復要求信号Ｃｍがない場合（ＮＯ）にはマスターバッグ内の負圧力を確保するために最終目標燃焼形態を選択する必要はないとしてＳ３０５へ移行する。
【０２０２】
Ｓ３０５では、リッチ運転要求信号Ｃｒの有無が判断される。このリッチ運転要求信号Ｃｒは、例えば、リーン運転（均一リーン燃焼形態若しくは成層燃焼形態の実現）を行った積算時間とエンジン動作状態とに基づいて求められ、この信号が出力されると、ＮＯｘ吸蔵触媒２２は所定の限界基準値を超える量のＮＯｘを吸蔵しており、更にリーン運転が行われた場合にＮＯｘの吸蔵に支障を来すおそれがあると判断することができる。
【０２０３】
ここで、リッチ運転要求信号Ｃｒがある場合（ＹＥＳ）には、これを浄化させることができる燃焼形態を実現すべく、これを最終目標燃焼形態として選択するためにＳ３１３へ移行する。また、リッチ運転要求信号Ｃｒがない場合（ＮＯ）にはＮＯｘ吸蔵触媒２２のＮＯｘ吸蔵分を浄化させるための定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択する必要はないとしてＳ３０６へ移行する。
【０２０４】
Ｓ３０６〜Ｓ３０８では、エンジンの運転領域の判定が行われ、これらの判定に基づいてＳ３１０〜Ｓ３１２によりそれぞれの運転領域に応じた最適な定常燃焼形態が最終目標燃焼形態として選択される。Ｓ３０６で行われる運転領域判定１は、現在のエンジン運転の領域が極低負荷運転領域内にあるか否かが判断され、極低負荷運転領域にある場合（ＹＥＳ）はこれに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３１２に移行する。また、極低負荷運転領域にない場合（ＮＯ）は更にその運転領域を詳細に判断すべくＳ３０７へ移行する。
【０２０５】
Ｓ３０７で行われる運転領域判定２は、現在のエンジン運転領域が低負荷運転領域内にあるか否かが判断され、低負荷運転領域にある場合（ＹＥＳ）はこれに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３１１に移行する。また、低負荷運転領域にない場合（ＮＯ）はその運転領域を更に詳細に判断すべくＳ３０８へ移行する。
【０２０６】
Ｓ３０８で行われる運転領域判定３は、現在のエンジン運転領域が中負荷運転領域にあるか否かが判断され、中負荷運転領域にある場合（ＹＥＳ）はこれに適した定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択すべくＳ３１０へ移行する。また、中負荷運転領域にない場合（ＮＯ）には運転領域が高負荷運転領域であると判断され、高負荷を出力することができる定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択するためにＳ３０９へ移行する。
【０２０７】
Ｓ３０９では、最終目標燃焼形として均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが選択され、Ｓ３１０では、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥが、Ｓ３１１では、均一リーン燃焼形態ＫＬが、Ｓ３１２では成層燃焼形態ＳＬが、Ｓ３１３では均一リッチ燃焼形態ＫＲが選択される。
【０２０８】
尚、Ｓ３０４にてマスターバッグ回復要求信号Ｃｍがあった場合にＳ３０９の均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが選択されるのは、この定常燃焼形態が他の定常燃焼形態と比較して吸気管６内を高い負圧状態にすることが可能であり、マスターバッグ内の負圧力を回復することができるからである。
【０２０９】
このように、上述のＳ３０１〜Ｓ３１３の制御ルーチンが実行されることによりＳ３０では運転領域及びエンジン動作状態に応じた最終目標燃焼形態が設定される。
【０２１０】
Ｓ４０では、中間目標燃焼形態設定手段５２により中間目標燃焼形態の設定が行われる。ここで、中間目標燃焼形態は、第１中間目標燃焼形態と、第２中間目標燃焼形態とが設定される。
【０２１１】
図１５は、Ｓ４０にて中間目標燃焼形態設定手段５２により行われる中間目標燃焼形態の設定を行う制御ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ４０１ではＳ３０にて設定された最終目標燃焼形態の読み込みが行われ、Ｓ４０２では現状燃焼形態把握手段５５により把握されている現状燃焼形態が読み込まれる。そして、Ｓ４０３では最終目標燃焼形態と現状燃焼形態とに基づいて中間燃焼形態指示テーブル（表１〜３参照）の参照が行われ、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の設定が行われる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。このように、Ｓ４０では第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の設定が行われる。
【０２１２】
Ｓ５０では、第１現状燃焼形態把握手段５６により現状燃焼形態の把握が行われ、Ｓ６０以降ではＳ５０にて把握された現状燃焼形態を実現するエンジン制御が行われる。すなわち、ここで現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されるとＳ６０以降では中間燃焼形態を実現するエンジン制御が行われ、現状燃焼形態が定常燃焼形態であると把握されるとＳ６０以降では定常燃焼形態を実現するエンジン制御が行われる。
【０２１３】
図１６は、Ｓ５０にて第１現状燃焼形態把握手段５６により行われる現状燃焼形態の把握設定の制御ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ５０１にて、Ｓ４０２にて読み込まれた現状燃焼形態が定常燃焼形態であるか否かが判断され、定常燃焼形態である場合（ＹＥＳ）はその定常燃焼形態を実現するのか、又は他の定常燃焼形態との間の中間燃焼形態を実現する必要があるのかを判断すべく、Ｓ５０２へ移行する。また、Ｓ５０１にて定常燃焼形態ではない（ＮＯ）と判断された場合は、そのまま本ルーチンを抜ける（リターン）。この判断により、その定常燃焼形態を実現するためのエンジン制御が行われる。
【０２１４】
Ｓ５０２では、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態とが同一の燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態とが異なる燃焼形態である場合（ＮＯ）は、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態を実現する必要があると把握してＳ５０３へ移行する。
【０２１５】
Ｓ５０３では、現状燃焼形態を第１中間燃焼形態との間の中間燃焼形態と把握する処理がなされ、本ルーチンを抜ける（リターン）。これにより、現状燃焼形態は、第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態と把握され、この把握された中間燃焼形態を実現するためのエンジン制御が行われる。
【０２１６】
また、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態とが同一の燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、本ルーチンを抜ける（リターン）。これにより、現状燃焼形態は第１中間目標燃焼形態の定常燃焼形態と把握され、この把握された定常燃焼形態を実現するためのエンジン制御が行われる。
【０２１７】
Ｓ６０以降では、Ｓ５０にて把握された現状燃焼形態、すなわち定常燃焼形態、若しくは中間燃焼形態により、Ｓ２０にて設定された目標トルクＴｅｉを達成するエンジン制御が行われる。
【０２１８】
Ｓ６０では、Ｓ５０にて把握された燃焼形態にて目標トルクＴｅｉを実現するための吸気・ＥＧＲ制御を行うために、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５の制御量の算出が行われる。
【０２１９】
図１７は、Ｓ６０にてＥＴＣ１６とＥＧＲバルブ２５の制御量の算出ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ６０１では吸気系係数の算出が行われる。ここでは、エンジン回転数Ｎｅとマニホールド全圧Ｐｍをパラメータとするデータマップを参照することにより現在のエンジン運転状態における体積効率ηｖが算出される。そして、次に、以下の(11)〜(13)式により吸気系係数ｃａ、ｃｅ、ｄが算出される。
【０２２０】
ca=a/ba=(Vs/(Ra・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) …(11)
ce=a/be=(Vs/(Re・Tm))・ ηv・(Ne・L/120) …(12)
d=(Vs/(Ra・Tm))・ ηv …(13)
ここで、ａ、ｂａ、ｂｅは、前述の(7) 〜(9) 式により算出された吸気系係数であり、吸気管容積Ｖｍ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、エンジンの気筒数Ｌ、空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅは、Ｓ３（図１２参照）にて設定された吸気系定数である。
【０２２１】
次に、Ｓ６０２では、第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射量、第１中間目標燃焼形態基本ＥＧＲ量、第１中間目標燃焼形態基本目標空燃比の初期設定値の算出が行われる。ここで、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２は、第１中間目標燃焼形態として設定されている定常燃焼形態の初期設定値算出用データマップを目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にてそれぞれ参照することにより、第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉ、第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉ、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを算出する。
【０２２２】
Ｓ６０３では、第１中間目標燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉとＥＧＲガス有効成分分圧の制御目標値Ｐｍｅｅｓｉが算出される。ここで、第１中間目標燃焼形態制御目標値設定手段６３は、まず最初に、Ｓ６０２にて設定した第１中間目標燃焼形態燃料噴射量初期設定値ＧＦｉと第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを用いて、以下の(14)式により、１気筒当たりのシリンダ流入空気量の初期設定値であるシリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉを求める。
【０２２３】
GOi=GFi ×ABFi ……(14)
そして、このシリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉと吸気系係数ｄから、以下の(15)式により、第１中間目標燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値である第１中間目標燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉを算出する。
【０２２４】
Pmosi =(1/d)・GOi ……(15)
また、Ｓ６０２にて設定した第１中間目標燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉと空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅ、第１中間目標燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉを用いて、以下の(16)式により、第１中間目標燃焼形態におけるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値である第１中間目標燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉを算出する。
【０２２５】
Pmeesi=EGRi/(1-EGRi)×(Re/Ra) ×Pmosi ……(16)
更に、第１中間目標燃焼形態制御目標値設定手段６３は、理論空燃比ＡＢＦｔと第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉを用いて、以下の(17)式により、目標当量比ＦＡＩｉを算出する。
【０２２６】
FAIi=ABFt/ABFi ……(17)
そして、ＥＧＲバルブ２５入口におけるＥＧＲガスの当量比を推定した排気当量比ＦＡＩを算出する。排気当量比ＦＡＩは、空燃比センサ３５が広域型空燃比センサである場合、実際の空燃比λより算出した当量比算出値を用いることで最も優れた精度を得ることができるが、以下の(18)式に示すように、ＥＧＲ通路２４で発生する燃焼ガスの輸送遅れ時間を考慮し、ｋ制御周期前の目標当量比ＦＡＩｉ(-k)から加重平均により、目標当量比ＦＡＩｉの一次遅れで排気当量比ＦＡＩを算出しても良い。
【０２２７】
FAI=(1-q)・FAI(-1)+q・FAIi(-k) …(18)
但し、ｑ：加重平均係数
上記(18)式による加重平均で排気当量比ＦＡＩを求める場合、加重平均係数ｑを予め設定した定数としても良いが、厳密には、燃焼ガスの輸送遅れ時間は運転条件によって変化するため、一次遅れを運転条件で最適に設定できるよう、加重平均係数ｑをマニホールド全圧Ｐｍより設定し、ｋ制御周期前の目標当量比ＦＡＩｉ(-k)は、エンジン回転数Ｎｅとマニホールド全圧Ｐｍとにより設定した無駄時間に相当するｋ制御周期前の値とすることが望ましい。
【０２２８】
尚、簡易的には、以下の(19)式に示すように、目標当量比ＦＡＩｉを、そのまま排気当量比ＦＡＩとして設定しても良い。
【０２２９】
fai=FAIi …(19)
そして、以下の(20)式により排気当量比ＦＡＩと目標当量比ＦＡＩｉとの比を、当量比係数ｒｆａｉとして算出する。
【０２３０】
rfai=FAI/FAIi …(20)
Ｓ６０４では、センサ検出値に基づいた圧力応答値である空気有効成分分圧推定値とＥＧＲガス有効成分分圧推定値の算出が行われる。ここで、フィードバック制御量算出手段６５は、まず最初に、空気有効成分分圧及びＥＧＲガス有効成分分圧の各時間変化量を推定するため、吸気系モデルに従って、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ及びＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅを当量比係数ｒｆａｉに基づいて算出し、実際に計測したスロットル通過空気流量によって吸入空気分の新気分圧モデル値Ｐｆａを算出する。
【０２３１】
そして、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａと新気分圧モデル値Ｐｆａとの和を空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏとして算出し、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ、ＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅ、新気分圧モデル値Ｐｆａの総和を吸気管内圧力の実測値であるマニホールド全圧Ｐｍと一致させるべく、マニホールド全圧Ｐｍから空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを減算した値をＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅとして算出する。
【０２３２】
ここで、当量比係数ｒｆａｉを用いることによりＥＧＲガス有効成分分圧の推定精度を高めることができると同時に、実際の吸入空気量から求めた新気分圧モデル値Ｐｆａを修正することなく各分圧の総和をマニホールド全圧Ｐｍに一致させることによりＥＧＲ分のモデル誤差を修正し、吸気温度、大気圧、バルブクリアランス等の影響を排除して空気有効成分分圧の推定精度を向上させることができる。
【０２３３】
具体的には、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ、ＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅは、吸気系係数ａ、ｂａ、ｂｅ、当量比係数ｒｆａｉ、１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ(-1)、１制御周期前のＥＧＲガスのＰｆｅａ(-1)、１制御周期前のＰｆｅｅ(-1)を用いて、以下の(21)、(22)式により算出される。
【０２３４】
Pfea=(1-a・dt)・Pfea(-1)+(ba・dt)・(1-rfai)・Qe(-1) …(21)
Pfee=(1-a・dt)・Pfee(-1)+(be・dt)・(rfai)・Qe(-1) …(22)
また、吸入空気の新気分圧モデル値Ｐｆａは、吸入空気量センサ８によって実際に計測したスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを用い、以下の(23)式によって算出される。
【０２３５】
Pfa =(1-a・dt)・Pfa(-1)+(ba・dt)・Qave …(23)
そして、空気有効成分分圧推定値ＰｍｏとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅは、以下の(24)式と(25)式により算出される。
【０２３６】
Pmo =Pfa+(Pfe/(Pfea+Pfee))×Pfea …(24)
Pmee=Pm-Pmo …(25)
但し、(Pfea+Pfee)=0 でＥＧＲが実施されていないときには、(Pm-Pfa)=0であり、Pmo=Pfa とする。
【０２３７】
Ｓ６０５では、空気有効成分分圧推定値ＰｍｏとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅとに基づいたスロットル通過空気流量設定値Ｑａ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅの算出が行われる。ここでは、まず最初にフィードバック制御部６５の処理によりフィードバック制御係数が算出される。具体的には、吸気系係数ba、be、ca、ceと当量比係数rfaiを用いて、以下の(26)〜(31)式によりフィードバック係数f1、f2、h1、h2、g1、g2が算出される。
【０２３８】
f1=(1/(ba・dt))・n …(26)
f2=(1/(rfai・be・dt))・n …(27)
h1=ca …(28)
h2=ce/rfai …(29)
g1=m/Ne …(30)
g2=m/Ne …(31)
但し、ｄｔ：制御周期
ｎ：重み係数（０＜ｎ＜１）
ｍ：積分制御係数（ｍ≧０）
そして、上述の吸気系モデルに従い、フィードバック制御量算出手段６５の処理により、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅｉとスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａｉが算出される。
【０２３９】
ここで、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅｉは、第１中間目標燃焼形態の制御目標値設定手段６３により算出したＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値ＰｍｅｅｓｉとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、及び、１制御周期前に後述するＳ６０６にて算出されたＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅ(-1)とを用いて、以下の(32)式により算出される。
【０２４０】
Qei=h2・Pmeesi-f2・Pmee+g2・Imee(-1) …(32)
上記(32)式で算出したＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅｉは、必ずしも実現可能な値ではないこともあるため、以下の(33)式の範囲（０以上最大流量（Ｑｅ）MAX 以下の範囲）に飽和させて制御可能（実現可能）な流量とし、この流量をＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅを用いたＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとする。
【０２４１】
０≦Ｑｅ≦（Ｑｅ）MAX …(33)
上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量（Ｑｅ）MAX は、マニホールド全圧Ｐｍに基づいてデータマップを参照すること等により設定される。
【０２４２】
更には、ＥＧＲバルブ通過ガス流量を制御する場合、制御することのできる（変化させることのできる）流量は、マニホールド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ(-1)とによって制限されるため、マニホールド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバルブ指示値Ｓｅ(-1)とから最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量変化量（ΔＱｅ）MAX を設定し、この最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量変化量（ΔＱｅ）MAX と１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ(-1)とによって以下の(34)式で算出した最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量（Ｑｅ）MAX を用いることで、より正確なフィードバック制御を実現することができる。
【０２４３】
（Ｑｅ）MAX ＝Ｑｅ(-1)+ （ΔＱｅ）MAX …(34)
そして、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａｉは、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ、及び前述の第１中間目標燃焼形態の制御目標値算出手段６３による処理で算出した空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ、及び、１制御周期前に後述するＳ６０６にて算出された空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ(-1)とを用いて、以下の(35)式により算出される。
【０２４４】
Qai=h1・Pmosi-f1・Pmo-(1-rfai)・Qe+g1・Imo(-1) …(35)
そして、算出したスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａｉを以下の(36)式の範囲（０以上最大流量（Ｑａ）MAX 以下の範囲）に飽和させてスロットル通過空気流量Ｑａを定める。
【０２４５】
０≦Ｑａ≦（Ｑａ）MAX …(36)
この場合においても、上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量（Ｑｅ）MAX の場合と同様、上記最大スロットル通過空気流量（Ｑａ）MAX は、予め設定した定数としてもよく、制御可能な流量を考慮してマニホールド全圧Ｐｍに基づいてマップ参照等により設定した値を用いても良い。
【０２４６】
更に、マニホールド全圧Ｐｍと１制御周期前のスロットルアクチュエータ指示値Ｓａ(-1)とによって最大スロットル通過空気流量変化量（ΔＱａ）MAX を設定し、この最大スロットル通過空気流量変化量（ΔＱａ）MAX と１制御周期前のスロットル通過空気流量Ｑａ(-1)とによって以下の(37)式で算出した最大スロットル通過空気流量（Ｑａ）MAX を用いても良い。
【０２４７】
（Ｑａ）MAX ＝Ｑａ(-1)＋（ΔＱａ）MAX …(37)
Ｓ６０６では、理論値に基づいた圧力応答値である空気有効成分分圧予測値とＥＧＲガス有効成分分圧予測値の算出が行われる。ここで、予測値算出手段６６は、１制御周期前の空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓ(-1)と空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈｓとを用いて、以下の(38)式により空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを算出する。
【０２４８】
Pmos =(1-n)・Pmos(-1)+n・Pmohs …(38)
そして、１制御周期前のＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓ(-1)とＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈｓとを用いて、以下の(39)式によりＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓを算出する。
【０２４９】
Pmees=(1-n)・Pmees(-1)+n・Pmeehs …(39)
上記(38)、(39)式における空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈｓは、スロットル通過空気流量Ｑａに相当する圧力目標値であり、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈｓは、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅに相当する圧力目標値であり、以下の(40)、(41)式により算出される。
【０２５０】
Pmohs =(1/h1)・(Qa+(1-rfai)・Qe+f1・Pmo-g1・Imo) …(40)
Pmeehs=(1/h2)・(Qe+f2・Pmee-g2・Imee) …(41)
上記(40)、(41)式における空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ、及び、ＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅは、以下の(42)、(43)式によって算出される。
【０２５１】
Imo =Imo(-1) +(Pmos(-k) -Pmo )・dt …(42)
Imee=Imee(-1)+(Pmees(-k)-Pmee)・dt …(43)
Ｓ６０７では、ＥＴＣ１６のＥＴＣ開度指示値Ｓａの算出が行われる。ここで、ＥＴＣ開度指示値算出手段６７は、Ｓ６０５にて求めたスロットル通過空気流量Ｑａとマニホールド全圧Ｐｍとを用いてＥＴＣ開度指示値Ｓａを算出し、制御信号としてＥＴＣ１６に出力する。
【０２５２】
Ｓ６０８では、ＥＧＲバルブ２５のバルブ開度指示値Ｓｅの算出が行われる。ここで、ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段６８は、Ｓ６０５にて求めたＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとマニホールド全圧Ｐｍとを用いてＥＧＲバルブ開度指示値Ｓｅを算出し、制御信号としてＥＧＲバルブ２５に出力する。
【０２５３】
このＳ６０７及びＳ６０８の制御処理により算出された制御値によって、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５は、現状燃焼形態による目標トルクＴｅｉを実現するための吸入空気量及びＥＧＲ量を得ることができる開度位置に制御される。
【０２５４】
次に、Ｓ７０〜Ｓ１００では、現状燃焼形態が中間燃焼形態と把握されている場合に、その中間燃焼形態を実現するための中間燃焼比率ＲＡＴＩＯが算出される。Ｓ７０では、ベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値（ＥＧＲ率）ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂが算出される。
【０２５５】
ここでは、ベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、ベース燃焼形態として設定されている定常燃焼形態の初期設定値算出用データマップが目標トルクＴｅｉとエンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にてそれぞれ参照され、ベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値Ｇｆｉｂ、ベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉｂ、ベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂが算出される。
【０２５６】
Ｓ８０では、ベース燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉｂとＥＧＲガス有効成分分圧の制御目標値Ｐｍｅｅｓｉｂが算出される。ここで、ベース燃焼形態制御目標値設定手段７３は、まず最初に、Ｓ７０にて設定した第ベース燃焼形態燃料噴射量初期設定値ＧＦｉｂとベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂを用いて、以下の(44)式により、ベース燃焼形態における１気筒当たりのシリンダ流入空気量の初期設定値であるベース燃焼形態シリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉｂを求める。
【０２５７】
GOib=GFib ×ABFib ……(44)
そして、このベース燃焼形態シリンダ流入空気量初期設定値ＧＯｉｂと吸気系係数ｄから、以下の(45)式により、ベース燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値であるベース燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂを算出する。
【０２５８】
Pmosib =(1/d)・GOib ……(45)
また、Ｓ７０にて設定したベース燃焼形態ＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉｂと空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅ、ベース燃焼形態空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉｂを用いて、以下の(46)式により、ベース燃焼形態におけるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値であるベース燃焼形態ＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値Ｐｍｅｅｓｉｂを算出する。
【０２５９】
Pmeesib=EGRib/(1-EGRib) ×(Re/Ra) ×Pmosib ……(46)
Ｓ９０では、燃料噴射制御方式の決定が行われる。燃料噴射制御方式にはＬジェトロ型燃料噴射制御方式とＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式の２種類があり、所定条件に応じてこれらの制御方式の一方を選択することにより、Ｓ１００にて算出される中間燃焼比率ＲＡＴＩＯや最終燃料噴射量等の制御値の精度をより高いものとすることができる。
【０２６０】
燃料噴射制御方式の決定は、図１８に示した燃料噴射制御方式決定ルーチンによって行われる。まず最初に、Ｓ９００では吸気管６内の圧力状態に基づいた判定が行われ、Ｓ１０にて検出したマニホールド全圧ＰｍとＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されているマニホールド基準圧ＰｍLMとの比較判定が行われる。ここで、マニホールド全圧Ｐｍがマニホールド基準圧ＰｍLM以下の低い負圧状態にあると判定された場合（ＮＯ）は、更にアクセルペダルの操作状態に基づいた判断をすべくＳ９０１へ移行する。
【０２６１】
Ｓ９０１では、アクセルペダルの踏込量Ｓが予め設定された所定量よりも大きく踏み込まれた操作状態にあるか否かが判定される。ここで、踏込量Ｓが基準アクセル踏込量ＳLM以下である場合（ＮＯ）には、エンジン運転状態が中・低負荷運転領域内にあると判断され、中・低負荷運転領域に適した燃料噴射制御方式を選択すべくＳ９０２へ移行する。Ｓ９０２では、エンジン運転状態が中・低負荷運転領域内にあると判断され、燃料噴射制御方式はＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式が選択され、本ルーチンを抜ける。
【０２６２】
また、Ｓ９００にてマニホールド全圧Ｐｍがマニホールド基準圧ＰｍLMよりも高い負圧状態にあると判定された場合（ＹＥＳ）、又は、Ｓ９０１にてアクセル踏込量ＳがＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている基準アクセル踏込量ＳLMよりも大きい（ＹＥＳ）場合には、エンジン運転状態が高負荷運転領域内にあると判断され、高負荷運転に応じた燃料噴射制御方式を選択すべくＳ９０３へ移行する。
【０２６３】
Ｓ９０３では、高負荷運転に適した燃料噴射制御方式としてＬジェトロ型燃料噴射制御方式が選択され、本ルーチンを抜ける（リターン）。上記制御によりＬジェトロ型燃料噴射制御方式とＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式のいずれか一方の燃料噴射制御方式を選択した後にＳ１００（図１３）へ移行する。
【０２６４】
Ｓ１００では、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出が行われる。中間燃焼比率ＲＡＴＩＯは、中間燃焼比率算出手段７４により各中間燃焼形態毎に設定されている中間燃焼比率算出式に基づいて算出される。以下に、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出について各定常燃焼形態間の中間燃焼形態毎に説明する。
【０２６５】
まず最初に成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率である成層比率ＳＲＡＴＩＯは、実際の圧力応答値の空気有効成分分圧（以下、単に「実空気有効成分分圧」という。）Ｐｘ、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉKL、成層燃焼形態ＳＬにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉSLを用いて、以下の(47)式により算出される。
【０２６６】
SRATIO=(Px-PmosiKL)/(PmosiSL-PmosiKL) ……(47)
すなわち、上記(47)式により、成層比率ＳＲＡＴＩＯは、ベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の空気有効成分分圧と実空気有効成分分圧との関係から求められる。
【０２６７】
上記(47)式において、実空気有効成分分圧Ｐｘには、Ｓ９０にて選択された燃料噴射制御方式がＬジェトロ型燃料噴射方式である場合は空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏが用いられ、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射方式である場合は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓが用いられる（以下、実空気有効成分分圧Ｐｘについて同じ）。
【０２６８】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率であるリーン比率ＬＲＡＴＩＯは、実空気有効成分分圧Ｐｘ、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉKL、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮにおける空気有効成分分圧制御目標値ＰｍｏｓｉKSN を用いて、以下の(48)式により算出される。
【０２６９】
LRATIO=(Px-PmosiKSN)/(PmosiKL-PmosiKSN) ……(48)
すなわち、リーン比率ＬＲＡＴＩＯは、ベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の空気有効成分分圧と、実空気有効成分分圧との関係から算出される。
【０２７０】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率であるＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯは、実空気有効成分分圧Ｐｘと吸気管６内の実際の圧力応答値のＥＧＲガス有効成分分圧（以下、単に「実ＥＧＲガス有効成分分圧」という）Ｐｙを用いて以下の(49)式により算出した予測ＥＧＲ率ＥＧＲｓと、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥのＥＧＲ量初期設定値ＥＧＲｉを用いて、以下の(50)式により算出される。
【０２７１】
EGRS=(Py/Re)/(Px/Ra+Py/Re) ……(49)
ERATIO=EGRS/EGRi ……(50)
上記(49)式において、実ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｙには、Ｓ９０にて選択された燃料噴射制御方式がＬジェトロ型燃料噴射方式である場合はＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅが用いられ、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射方式である場合はＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅｓが用いられる。（以下、実ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｙについて同じ）。
【０２７２】
ここで、上記(47)、(48)、(49)式において、実空気有効成分分圧Ｐｘと実ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｙとに用いる圧力応答値をＳ９０にて選択した燃料噴射制御方式に応じて選択する理由について、以下に簡単に説明する。
【０２７３】
空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏは、吸気管圧力センサ３３や吸入空気量センサ３６等のセンサ類により検出したセンサ検出値を用いて算出されるため、センサ遅れやセンサ信号のノイズ処理による検出遅れがあり、特に中・低負荷運転時において過渡的に吸入空気量の変化があった場合に検出遅れを生じやすく、検出遅れ分の誤差が空燃比の誤差に繋がるおそれがあるという特徴を有している。
【０２７４】
しかし、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏは、センサ類により実際に検出したセンサ検出値を用いて求めているために絶対的な精度が高く、また、高負荷運転領域においては吸気管６のスロットルバルブ前後の差圧（以下、単に吸気管差圧という）が小さいため、検出遅れ分の誤差を許容することができるという利点を有している。
【０２７５】
一方、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓは、ＥＴＣ１６及びＥＧＲバルブ２５の開度指示値に基づいた理論的な計算値に基づいて算出されるため、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏのようなセンサによる検出遅れが無く、吸入空気量の過渡的な変化における精度が良いという利点を有している。
【０２７６】
しかし、高負荷運転時においては吸気管差圧は小さいため、ＥＴＣ１６によりスロットルバルブ１４のスロットル開度を精密に開度制御しても計算値通りの吸入空気量をシリンダ内に吸入させることが困難であり、このような場合に吸入空気量の誤差を含み易く、空燃比の誤差に繋がるおそれがあるという特徴を有している。
【０２７７】
したがって、高負荷運転領域であるＬジェトロ型燃料噴射制御方式ではより絶対的な精度が高い空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用い、中・低負荷運転領域であるＡ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式では、吸入空気量の過渡的な変化における精度が良くまた検出遅れによる誤差が生じない空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いることとしたものである。
【０２７８】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態の中間燃焼比率であるリッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、上記各中間燃焼比率の算出方法とは異なり、以下の方法により算出される。これは、均一リッチ燃焼形態の場合は、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比による燃焼形態であり、中間燃焼形態の移行の度合は直接燃料噴射量に依存されるためである。
【０２７９】
リッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態の開始後の時間に応じてリッチ比率を算出する。具体的には、以下の(51)式により算出される。
【０２８０】
RRATIO=RRATIO+DR ……(51)
（但し、ＤＲ：開始後時間補正係数）
すなわち、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯは、ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｄ内に予め設定されている定数に補正係数を考慮することにより算出される。
【０２８１】
Ｓ１１０では、現状燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。ここで算出される最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとは、ドライバが要求する目標トルクＴｅｉを実現するための現状燃焼形態における目標空燃比をいい、第１中間目標燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉとベース燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉｂと中間燃焼比率ＲＡＴＩＯとに基づいて算出される。
【０２８２】
図１９は、最終目標空燃比算出手段８１により行われる最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出ルーチンを示したフローチャートである。まず最初に、Ｓ１１０１では現状燃焼形態が定常燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、定常燃焼形態である場合（ＹＥＳ）はその定常燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１０７へ移行する。
【０２８３】
Ｓ１１０７では、定常燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２によりその定常燃焼形態の初期設定値データマップを補間計算付にて参照することによって算出された第１中間燃焼形態目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉとされる。これは、以下の(52)式によって示される。
【０２８４】
ABFif=ABFi ……(52)
したがって、例えば、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬであった場合は第１中間目標燃焼形態も成層燃焼形態ＳＬであるため（第１現状燃焼形態把握手段５６の処理参照）、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により成層燃焼形態ＳＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出した成層燃焼形態における目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉSLが最終目標燃焼形態ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２８５】
同様に、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬであった場合には、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により均一リーン燃焼形態の目標空燃比算出用データマップが参照され、均一リーン燃焼形態における目標空燃比初期設定値ＡＢＦｉKLが最終目標燃焼形態ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２８６】
また、現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮ、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＥ、均一リッチ燃焼形態ＫＲの定常燃焼形態である場合にも同様であるので、その説明は省略する。
【０２８７】
そして、Ｓ１１０１にて、現状燃焼形態が定常燃焼形態でない（ＮＯ）と判断された場合は、Ｓ１１０２に移行し、Ｓ１１０２にて、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態であるか否かが判断される。
【０２８８】
ここで、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１０３以降へ移行する。
【０２８９】
Ｓ１１０３では、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態における計算上の空燃比である仮目標空燃比の算出が行われる。仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉは、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉKLと、成層燃焼形態ＳＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉSLと、成層比率ＳＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(53)式により算出される。
【０２９０】
ABFifi=SRATIO ×ABFiSL+(1-SRATIO) ×ABFiKL ……(53)
ここで、成層燃焼形態ＳＬの目標空燃比ＡＢＦｉSLは、成層燃焼形態ＳＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。成層燃焼形態ＳＬが第１中間目標燃焼形態とされた場合は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により、ベース燃焼形態とされた場合はベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により算出される。
【０２９１】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比ＡＢＦｉKLは、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。均一リーン燃焼形態ＫＬが第１中間目標燃焼形態形態とされた場合は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により、ベース燃焼形態とされた場合はベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により算出される。
【０２９２】
次に、Ｓ１１０４では、上記Ｓ１１０３にて算出した仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉと成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓとの比較が行なわれる。これにより、中間燃焼形態を成層燃焼運転又は均一燃焼運転のいずれにより行うかが選択設定される。
【０２９３】
ここで、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりも大きい（ＡＢＦｉｆｉ＞ＡＢＦｒｓ）場合（ＹＥＳ）は、成層燃焼リッチ限界よりもリーン側の目標空燃比であるため、成層燃焼運転により仮目標空燃比の実現が可能であるとして、Ｓ１１０６へ移行する。そして、Ｓ１１０６では、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉを最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとする処理がなされる。
【０２９４】
また、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓ以下（ＡＢＦｉｆｉ≦ＡＢＦｒｓ）である場合（ＮＯ）は、成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリッチ側の目標空燃比であるため、成層燃焼形態による成層燃焼運転を実現できない。したがって、このような場合は、運転方法を均一燃焼運転に切り換えて目標トルクＴｅｉを実現する必要がある。
【０２９５】
そこで、均一リーン燃焼形態により目標トルクＴｅｉを実現することができる目標空燃比を最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとして設定すべく、Ｓ１１０５に移行する。
【０２９６】
Ｓ１１０５では、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。ここでは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、目標空燃比算出用データマップが参照されることにより均一リーン燃焼形態ＫＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉKLが算出され、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２９７】
次に、Ｓ１１０２にて現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態でない（ＮＯ）と判断された場合は、いずれの中間燃焼形態であるかを判断し、その中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく更にＳ１１０８以降へ移行する。
【０２９８】
Ｓ１１０８では、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１０９へ移行する。
【０２９９】
Ｓ１１０９では、均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比の算出が行われる。最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、均一リーン燃焼形態ＫＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉKLと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮにおける目標空燃比ＡＢＦｉKSN と、リーン比率ＬＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(54)式により算出される。
【０３００】
ABFifi=LRATIO ×ABFiKL+(1-LRATIO) ×ABFiKSN ……(54)
ここで、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比ＡＢＦｉKLは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０１】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比ＡＢＦｉKSN は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０２】
Ｓ１１０８にて、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態でない（ＮＯ）と判断された場合は、Ｓ１１１０以降へ移行する。
【０３０３】
Ｓ１１１０では、第１現状燃焼形態把握手段５６により把握された現状燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態であるか否かが判断される。ここで、現状燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべく、Ｓ１１１１へ移行する。
【０３０４】
Ｓ１１１１では、均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆの算出が行われる。最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、均一リッチ燃焼形態ＫＲにおける目標空燃比ＡＢＦｉKRと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮにおける目標空燃比ＡＢＦｉKSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(55)式により算出される。
【０３０５】
ABFifi=RRATIO ×ABFiKR+(1-RRATIO) ×ABFiKSN ……(55)
ここで、均一リッチ燃焼形態ＫＲの目標空燃比ＡＢＦｉKRは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一リッチ燃焼形態ＫＲの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０６】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比ＡＢＦｉKSN は、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２、若しくはベース燃焼形態初期設定値算出手段７２により、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３０７】
また、現状燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態でない場合（ＮＯ）は、その中間燃焼形態は均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態との間の中間燃焼形態であると判断し、これを実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出すべくＳ１１１２へ移行する。
【０３０８】
Ｓ１１１２では、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態を実現する最終目標空燃比の算出が行われる。
【０３０９】
最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは、第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段６２により設定された第１中間目標燃焼形態の目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出された第１中間目標燃焼形態の目標空燃比ＡＢＦｉとされる。
【０３１０】
これは、以下の(56)式によって示される。
【０３１１】
ABFif=ABFi ……(56)
したがって、例えば、第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮであった場合、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆは均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出され、第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥであった場合、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの目標空燃比算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３１２】
以上、Ｓ１１０の処理により現状燃焼形態を実現する最終目標空燃比ＡＢＦｉｆを算出した後、最終燃料噴射量Ｇｆｓｓを算出すべくＳ１２０へ移行する。Ｓ１２０では、最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓの算出が行われる。ここで算出される最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓとは、現状燃焼形態を実現するための燃料噴射量であり、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆと吸気管６内の実際の圧力応答値（空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ若しくは空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓ）に基づいて算出される。
【０３１３】
これは、例えば、ＥＴＣ１６とＥＧＲバルブ２５は、Ｓ６０により現状燃焼形態を実現するための吸入空気量とＥＧＲ量を得る開度位置に制御されるが、スロットルバルブ１４と燃焼室２７との離間距離及び吸気管６の形状等に起因して、過渡運転等の場合には実際の吸気管６内の圧力応答値が制御目標値に対して遅れを生ずる場合があるため、実際の吸気管６内の圧力応答値に基づいて算出することにより、より正確な燃料噴射量を算出するためである。
【０３１４】
ここで、最終基本燃料噴射量算出手段８２は、上述のＳ６０にて算出した２種類の吸気管圧力応答値に基づく２種類の燃料噴射量を各々算出し、Ｓ９０にて決定された燃料噴射制御方式に対応して２つの燃料噴射量の内の一方を最終燃料噴射量Ｇｆｓｓとして採用する。
【０３１５】
まず最初に、燃焼室８内に実際に吸入されると予測される吸入空気量である予測吸入空気量が圧力応答値と吸気系係数に基づいて算出される。ここで、Ｌジェトロ型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ｌは空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いて以下の(57)式により算出され、Ａ／Ｆ優先型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ａは空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて以下の(58)式により算出される。
【０３１６】
GOS_L=d ×Pmo ……(57)
GOS_A=d ×Pmos ……(58)
次に、上記(57)、(58)式により算出した予測吸入空気量とＳ１１０にて算出した最終目標空燃比ＡＢＦｉｆとに基づいて燃料噴射量が算出される。ここで、Ｌジェトロ型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ｌは、Ｌジェトロ型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ｌを用いて以下の(59)式により算出され、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ａは、Ａ／Ｆ優先型予測吸入空気量ＧＯＳ＿Ａを用いて以下の(60)式により算出される。
【０３１７】
Gfss_L=GOS_L/ABFif …(59)
Gfss_A=GOS_A/ABFif …(60)
このように、上記(57)、(58)、(59)、(60)式により圧力応答値に空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いた場合における最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ｌと、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いた場合における最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ａが算出される。
【０３１８】
そして、Ｓ９０により選択された燃料噴射制御方式がＬジェトロ型燃料噴射制御方式である場合は、Ｌジェトロ型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ｌが最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓとして採用され、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射制御方式である場合は、Ａ／Ｆ優先型燃料噴射量Ｇｆｓｓ＿Ａが最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓとして採用される。
【０３１９】
これにより、現状燃焼形態を実現するための最終基本燃料噴射量Ｇｆｓｓを正確に算出することができる。尚、圧力応答値として空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いるか、若しくは空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏｓを用いるかの理由については、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯの算出時における実空気有効成分分圧Ｐｘの場合と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【０３２０】
Ｓ１３０以降では、予測トルクＴｅｓの算出が行われ、その予測トルクＴｅｓに対応した燃料噴射時期ＴＪ、及び点火時期ＩＧの算出が行われる。これにより、目標トルクＴｅｉに対して実際に実現可能な予測トルクＴｅｓを実現するための燃料噴射時期、点火時期が算出される。
【０３２１】
Ｓ１３０では、予測トルク算出手段９１の処理により、予測トルクＴｅｓの算出が行われる。ここで、予測トルクＴｅｓは、吸気管６内の実際の圧力応答値と目標トルクＴｅｉを達成すべく設定された最終的な制御目標とされる圧力応答値との比を用いて、目標トルクＴｅｉを補正することによって算出される。
【０３２２】
具体的には、以下の(61)、(62)式により算出される。
【０３２３】
Tes=Tei ×(Pmo/Pmosi) …(61)
Tes=Tei ×(Pmos/Pmosi) …(62)
そして、上記(61)、(62)式により算出された予測トルクＴｅｓのうちから、Ｓ９０にて選択された燃料噴射制御方式に応じて一方が選択される。ここで、燃料噴射制御方式がＬジェトロ型方式である場合には空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用いて算出した上記(61)式による予測トルクＴｅｓが採用され、Ａ／Ｆ優先型方式である場合には空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて算出した上記(62)式による予測トルクＴｅｓが採用される。
【０３２４】
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態と均一リーン燃焼形態との中間燃焼形態である場合は、リーン比率ＬＲＡＴＩＯに応じて予測トルクＴｅｓの算出方法が異なる。リーン比率ＬＲＡＴＩＯが１以上である場合（ＬＲＡＴＩＯ≧１）は均一リーン燃焼形態であるときの空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３２５】
また、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが０以下である場合（ＬＲＡＴＩＯ≦０）は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態であるときの空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３２６】
更に、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが０から１の間にある場合は（０＜ＬＲＡＴＩＯ＜１）、目標トルクＴｅｉを予測トルクＴｅｓとする。
【０３２７】
成層燃焼形態と均一リーン燃焼形態との中間燃焼形態である場合は成層比率ＳＲＡＴＩＯ及び仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉに応じて予測トルクＴｅｓの算出方法が異なる。仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリーン側でかつ成層比率ＳＲＡＴＩＯが１未満である場合（ＳＲＡＴＩＯ＜１）は、目標トルクＴｅｉを予測トルクＴｅｓとして算出する。
【０３２８】
また、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリーン側でかつ成層比率ＳＲＡＴＩＯが１以上である場合（ＳＲＡＴＩＯ≧１）は、成層燃焼形態における空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３２９】
更に、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリッチ側である場合は、均一リーン燃焼形態であるときの空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ又は空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏｓを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０３３０】
Ｓ１４０では、燃料噴射時期算出手段９４の処理により基本燃料噴射時期ＴＪの算出が行われる。基本燃料噴射時期ＴＪは、定常燃焼形態毎に設けられている予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする燃料噴射時期算出用データマップを補間計算付にて参照することにより算出される。
【０３３１】
ここで、現状燃焼形態が定常燃焼形態である場合は、第１中間燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップに基づいて算出した燃料噴射時期ＴＪｉが基本燃料噴射時期ＴＪとされる。
【０３３２】
また、現状燃焼形態が中間燃焼形態であり、かつ中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外の場合は、ベース燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出したベース燃焼形態燃料噴射時期ＴＪｂと、第１中間目標燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出した第１中間目標燃焼形態燃料噴射時期ＴＪｉとを、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間した値が基本燃料噴射時期ＴＪとされる。
【０３３３】
中間燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態である場合における燃料噴射時期の算出は、均一リーン燃焼形態の燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKRと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯを用いて以下の(63)式により行われる。
【０３３４】
TJ=RRATIO ×TJKR+(1-RRATIO) ×TJKSN ……(63)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態における燃料噴射時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSN と、均一リーン燃焼形態ＫＬの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKLと、リーン比率ＬＲＡＴＩＯを用いて以下の(64)式により行われる。
【０３３５】
TJ=LRATIO ×TJKL+(1-LRATIO) ×TJKSN ……(64)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態における燃料噴射時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSN と、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの燃料噴射時期算出用データマップにより算出した燃料噴射時期TJKSE と、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯを用いて以下の(65)式により行われる。
【０３３６】
TJ=ERATIO ×TJKSE+(1-ERATIO)×TJKSN ……(65)
このように、中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外である場合の基本燃料噴射時期ＴＪは、上記(63)、(64)、(65)式によりベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の燃料噴射時期を中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間することにより算出される。これは、中間燃焼形態における燃料噴射時期は空燃比と連動してほぼ直線的に動くことが実験により確認されていることに基づくものである。
【０３３７】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態における燃料噴射時期の算出は、中間燃焼形態を行う燃焼運転方式毎（均一燃焼運転、若しくは成層燃焼運転）に設けられている燃料噴射時期算出用データマップを参照することによって算出される。
【０３３８】
これは、成層燃焼運転と均一燃焼運転とでは燃料を噴射するタイミングが全く異なるため、上述の３種類の中間燃焼形態のようにベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との燃料噴射時期を直線補間により算出することができないからである。
【０３３９】
したがって、燃焼運転方式が均一燃焼運転である（すなわち、仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリッチ側である）場合の燃料噴射時期ＴＪは、均一リーン燃焼形態用の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出される。また、燃焼運転方式が成層燃焼運転方式である（すなわち、仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリーン側である）場合の燃料噴射時期ＴＪは、成層燃焼形態用の燃料噴射時期算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３４０】
以上のように算出した基本燃料噴射時期ＴＪを用いることにより、目標トルクＴｅｉに合わせた燃料噴射時期ではなく実際に出力される予測トルクＴｅｓに適合した噴射時期で燃料を噴射することができ、特に過渡時における燃料噴射時期の制御性を向上することができる。
【０３４１】
Ｓ１５０では、基本点火時期算出手段９７の処理により基本点火時期ＩＧの算出が行われる。基本点火時期ＩＧは、各定常燃焼形態毎に設けられている予測トルクＴｅｓとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする点火時期算出用データマップを補間計算付にて参照することにより算出される。
【０３４２】
現状燃焼形態が定常燃焼形態である場合は、第１中間燃焼形態の点火時期算出用データマップに基づいて算出された点火時期ＩＧｉが基本点火時期ＩＧとされる。
【０３４３】
また、現状燃焼形態が中間燃焼形態であり、かつ中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外の場合は、ベース燃焼形態の点火時期算出用データマップを参照することにより算出したベース燃焼形態点火時期ＩＧｂと、第１中間目標燃焼形態の点火時期算出用データマップを参照することにより算出した第１中間目標燃焼形態点火時期ＩＧｉとを、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間した値が基本点火時期ＩＧとされる。
【０３４４】
中間燃焼形態が、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、均一リーン燃焼形態の点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKRと、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯを用いて以下の(66)式により行われる。
【０３４５】
IG=RRATIO ×IGKR+(1-RRATIO) ×IGKSN ……(66)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSN と、均一リーン燃焼形態ＫＬの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKLと、リーン比率ＬＲＡＴＩＯを用いて以下の(67)式により行われる。
【０３４６】
IG=LRATIO ×IGKL+(1-LRATIO) ×IGKSN ……(67)
均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSN と、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの点火時期算出用データマップにより算出した点火時期ＩＧKSE と、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯを用いて以下の(68)式により行われる。
【０３４７】
IG=ERATIO ×IGKSE+(1-ERATIO)×IGKSN ……(68)
このように、中間燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態以外である場合の基本点火時期ＩＧは、上記(67)、(68)、(69)式によりベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態の点火時期を中間燃焼比率ＲＡＴＩＯにより直線補間することにより算出される。これは、燃料噴射時期と同様に中間燃焼形態における点火時期は空燃比と連動してほぼ直線的に動くことが実験により確認されていることに基づくものである。
【０３４８】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬと成層燃焼形態ＳＬとの間の中間燃焼形態における点火時期の算出は、中間燃焼形態を行う燃焼運転方式毎（均一燃焼運転、若しくは成層燃焼運転）に設けられている点火時期算出用データマップを参照することによって算出される。
【０３４９】
これは、成層燃焼運転と均一燃焼運転とで点火時期が異なるため、上述の３種類の中間燃焼形態のようにベース燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との点火時期を直線補間により算出することができないからである。
【０３５０】
したがって、燃焼運転方式が均一燃焼運転である（仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリッチ側である）場合の点火時期ＩＧは、均一リーン燃焼形態用の点火時期算出用データマップを参照することにより算出され、燃焼運転方式が成層燃焼運転方式である（仮目標空燃比が成層リッチ限界空燃比よりもリーン側である）場合の点火時期ＩＧは、成層燃焼形態用の点火時期算出用データマップを参照することにより算出される。
【０３５１】
以上のように算出した基本点火時期ＩＧを用いることにより、目標トルクＴｅｉに合わせた点火時期ではなく実際に出力される予測トルクＴｅｓに適合した点火時期で点火することができ、特に過渡時における点火時期の制御性を向上することができる。
【０３５２】
Ｓ１６０では、現状燃焼形態が中間燃焼形態である場合に、その中間燃焼形態の実現により第１中間目標燃焼形態に移行が終了したか否かが判断される。中間燃焼形態の終了判定には、中間燃焼比率ＲＡＴＩＯが用いられ、中間燃焼形態の実現を続行するのか、それとも終了するのかが判断される。
【０３５３】
現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬである場合、成層比率ＳＲＡＴＩＯが１以上であるときは中間燃焼形態の実現により現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である成層燃焼形態となっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５４】
また、現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬである場合、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓ未満であるときは中間燃焼形態の実現により現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一リーン燃焼形態ＫＬとなっていると判断され終了判定がなされ、成層燃焼リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓ以上であるときは第１中間目標燃焼形態となっていると判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５５】
現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬである場合、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが１以上であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一リーン燃焼形態ＫＬとなっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５６】
また、現状燃焼形態が均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮである場合、リーン比率ＬＲＡＴＩＯが０以下であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとなっていると判断され終了判定がなされ、０よりも大きい場合は未だ第１中間目標燃焼形態となっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５７】
現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲである場合、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯが１以上であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一リッチ燃焼形態ＫＲとなっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５８】
また、現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リッチ燃焼形態ＫＲとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮである場合、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯが０以下であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとなっていると判断され終了判定がなされ、０よりも大きい場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３５９】
現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥである場合、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯが１以上であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとなっていると判断され終了判定がなされ、１未満である場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判断され続行判定がなされる（図５参照）。
【０３６０】
また、現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態ＫＳＥとの間の中間燃焼形態で第１中間目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮである場合、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯが０以下であるときは現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとなっていると判断され終了判定がなされ、０よりも大きい場合は未だ第１中間目標燃焼形態とはなっていないと判定され続行判定がなされる（図５参照）。このように、現状燃焼形態の状態を判定した後に、Ｓ１７０へ移行する。
【０３６１】
Ｓ１７０では、現状燃焼形態把握手段５５による現状燃焼形態の把握が行われる。ここでは、Ｓ１６０の中間燃焼形態終了判定の判定結果に応じて中間目標燃焼形態の更新及び現状燃焼形態の把握設定が行われる。図２０は、現状燃焼形態把握手段５５の中間目標燃焼形態更新手段５４と第２現状燃焼形態把握手段５７により行われるルーチンプログラムを説明するためのフローチャートである。
【０３６２】
まず最初に、Ｓ１７０１では、Ｓ１６０の判定が終了判定である場合（ＹＥＳ）は、新たな第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態を設定すべくＳ１７０２へ移行する。また、継続判定である場合（ＮＯ）は、更に中間燃焼形態を実現すべく、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３６３】
Ｓ１７０２では、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新が行われる。ここで、中間目標燃焼形態更新手段５４により、第１中間目標燃焼形態はＳ４０により設定されていた第２中間目標燃焼形態を新たな第１中間目標燃焼形態として更新され、第２中間目標燃焼形態はＳ４０にて設定されていた最終目標燃焼形態を新たな第２中間目標燃焼形態として更新される。そして、新たな現状燃焼形態を把握すべく、Ｓ１７０３へ移行する。
【０３６４】
Ｓ１７０３では、Ｓ１７０２により更新される前の第１中間目標燃焼形態と更新された後の第１中間目標燃焼形態とが同一の燃焼形態であるか否かの比較が行われる。ここで、更新前後の第１中間目標燃焼形態が同一の燃焼形態である場合（ＹＥＳ）は、Ｓ１７０４へ移行する。
【０３６５】
Ｓ１７０４では、第２現状燃焼形態把握手段５７により更新後の第１中間目標燃焼形態に設定されている定常燃焼形態を現状燃焼形態と把握する処理がなされる。これにより、現状燃焼形態は最終目標燃焼形態と一致した定常燃焼形態であると把握することができる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３６６】
また、Ｓ１７０３にて、更新前後の第１中間目標燃焼形態が異なる燃焼形態である場合（ＮＯ）は、燃焼形態の変更制御途中であると判断してＳ１７０５へ移行する。Ｓ１７０５では、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態を現状燃焼形態と把握する処理がなされる。これにより、現状燃焼形態は中間燃焼形態であり、第１中間目標燃焼形態に変更制御中であると把握することができる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３６７】
このように、Ｓ１７０では現状燃焼形態の把握が行われ、現状燃焼形態が最終目標燃焼形態である定常燃焼形態であるのか、若しくはベース燃焼形態から第１中間目標燃焼形態への間の中間燃焼形態であるのかが把握される。
【０３６８】
Ｓ１７０にて現状燃焼形態が定常燃焼形態と把握されている場合は、その定常燃焼形態によるエンジン制御が行われ、中間燃焼形態と把握されている場合は、燃焼形態が最終目標燃焼形態と同一の定常燃焼形態となるまで燃焼形態の変更制御が行われる。
【０３６９】
以上の制御を行うことにより、状況に応じて選択された最終目標燃焼形態によりエンジン運転を行うことができる。また、定常燃焼形態を変更する場合は、間に中間燃焼形態を介することにより燃料噴射時期と点火時期を実際に実現される出力トルクと適合させることができ、各定常燃焼形態間のトルクのつながりを滑らかなものとすることができる。したがって、ドライバの要求とエンジン出力との関係を一定のものとすることができる。以上の制御を行った後に本ルーチンを抜ける（リターン）。
【０３７０】
次に、上述の制御ルーチンにより行われる燃焼形態の変更制御の動作例１を図２１に基づいて説明する。図２１は、動作例１における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【０３７１】
本動作例は、現状燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬによる定常燃焼形態であると把握されている場合において、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が均一リッチ燃焼形態ＫＲと設定された場合について、中間目標燃焼形態の設定から現状燃焼形態が最終目標燃焼形態と同一の定常燃焼形態に変更されるまでの制御について説明するものである。
【０３７２】
まず最初に、ステップ１は、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が変更される前の状態を示している。したがって、現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の全ての燃焼形態が成層燃焼形態ＳＬに設定されている。
【０３７３】
ここで、現状燃焼形態は、定常燃焼形態である成層燃焼形態と把握されているので、現状燃焼形態を維持したエンジン制御が行われている。したがって、エンジン１は、成層燃焼形態により目標トルクＴｅｉを実現すべく制御されている。
【０３７４】
ステップ２は、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が異なる燃焼形態に変更され、それに応じて中間目標燃焼形態設定手段５２により第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態が新たに設定された直後の状態を示している。
【０３７５】
最終目標燃焼形態は、最終目標燃焼形態設定手段５１により均一リッチ燃焼形態ＫＲと設定される。また、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態は、中間目標燃焼形態設定手段５２により変更後の最終目標燃焼形態である均一リッチ燃焼形態ＫＲと現状燃焼形態である成層燃焼形態ＳＬとに基づいて中間目標燃焼形態指示テーブル（表１〜３参照）を参照することにより、それぞれ均一リーン燃焼形態ＫＬと均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮとに設定される。
【０３７６】
ステップ３は、第１現状燃焼形態把握手段５６により現状燃焼形態が現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態１との間の中間燃焼形態であると把握された状態を示している。これは、ステップ２において新たな第１中間目標燃焼形態が設定された際に、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態が異なる燃焼形態であることから、第１現状燃焼形態把握手段５６により、現状燃焼形態と第１中間目標燃焼形態との間の中間燃焼形態が現状燃焼形態と把握されたことによるものである。
【０３７７】
これにより、現状燃焼形態は、成層燃焼形態ＳＬと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態と把握され、第１中間目標燃焼形態への燃焼形態の変更制御が行われる。
【０３７８】
ステップ４は、第１中間目標燃焼形態への変更制御の結果、中間燃焼形態が終了し、中間目標燃焼形態及び現状燃焼形態が更新された状態を示している。これは、ステップ３にて把握された現状燃焼形態が中間燃焼形態であったため、現状燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われ、その結果、燃焼形態の第１中間目標燃焼形態への変更が終了した場合、すなわち現状燃焼形態が第１中間目標燃焼形態と同一の燃焼形態となったときに、中間燃焼形態終了判定が中間燃焼形態終了判定手段５３によりなされる。
【０３７９】
そして、この終了判定を受けた中間目標燃焼形態更新手段５４により、第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新が行われ、第１現状燃焼形態把握手段５６により、更新前の第１中間目標燃焼形態と更新後の第１中間目標燃焼形態との比較が行われる。そして、両定常燃焼形態が異なる燃焼形態であったため更新前と更新後の第１中間燃焼形態の間の中間燃焼形態を現状燃焼形態として把握する。
【０３８０】
したがって、現状燃焼形態は均一リーン燃焼形態と均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態との間の中間燃焼形態と把握される。ここで、現状燃焼形態が中間燃焼形態であると把握されているので、引き続き、燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われる。
【０３８１】
ステップ５は、ステップ４による第１中間目標燃焼形態への変更制御の結果、中間燃焼形態が終了し、中間目標燃焼形態及び現状燃焼形態が更新された状態を示している。その内容については、ステップ４と同様であるのでその詳細な説明を省略する。したがって、現状燃焼形態は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態と均一リッチ燃焼形態との間の中間燃焼形態として把握され、引き続き、燃焼形態を第１中間目標燃焼形態に変更する制御が行われる。
【０３８２】
ステップ６は、ステップ５による第１中間目標燃焼形態への変更制御の結果、中間燃焼形態が終了し、中間目標燃焼形態及び現状燃焼形態の更新が行われた状態を示している。
【０３８３】
ここでは、第２現状燃焼形態把握手段５７により更新前と更新後の第１中間目標燃焼形態との比較が行われ、更新前と更新後が共に均一リッチ燃焼形態ＫＲであり、燃焼形態が共に一致することからことから、更新後の第１中間目標燃焼形態である定常燃焼形態が現状燃焼形態として把握される。ここで、現状燃焼形態は、定常燃焼形態と把握されているので、その定常燃焼形態を維持する制御が行われる。
【０３８４】
すなわち、この状態にて燃焼形態の切り換えは終了し、状況の変化により最終目標燃焼形態が他の異なる定常燃焼形態に変更されない限り、現在の定常燃焼形態が維持される。したがって、現状燃焼形態である均一リーン燃焼形態が維持され、均一リーン燃焼形態によるエンジン運転が行われる。以上のようにして、現状燃焼形態は、最終目標燃焼形態と同一の燃焼形態に変更される。
【０３８５】
次に、燃焼形態の変更制御の他の動作例である動作例２を図２２に基づいて説明する。図２２は、動作例２における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【０３８６】
本動作例は、当初、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが現状燃焼形態で、成層燃焼形態ＳＬが最終目標燃焼形態として設定され、該設定による制御によって現状燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態となっている場合において、運転状況の変化により最終目標燃焼形態設定手段５１によって最終目標燃焼形態が均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮに変更された場合について説明するものである。
【０３８７】
ステップ１は、当初の現状燃焼形態と最終目標燃焼形態とから指示テーブルを参照することにより設定された変更ルートに従って最終目標燃焼形態へ変更制御されている状態における燃焼形態の設定状況を示しており、エンジン運転状況の変化により最終目標燃焼形態が変更される前の状態を示している。
【０３８８】
現状燃焼形態は均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと均一リーン燃焼形態ＫＬとの間の中間燃焼形態であると把握されており、第１中間目標燃焼形態は均一リーン燃焼形態ＫＬ、第２中間目標燃焼形態及び最終目標中間燃焼形態は成層燃焼形態ＳＬと把握されている。
【０３８９】
ステップ２は、最終目標燃焼形態設定手段５１により最終目標燃焼形態が変更され、それに応じて中間目標燃焼形態設定手段５２により第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態が設定された直後の状態を示している。
【０３９０】
ここで、最終目標燃焼形態は、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと設定され、第１中間目標燃焼形態及び第２中間目標燃焼形態は、中間目標燃焼形態指示テーブル（表１参照）により均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮと設定される。これにより、現状燃焼形態の設定は変更されないが、中間燃焼形態の設定は変更される。
【０３９１】
ステップ３は、第１現状燃焼形態５６により現状燃焼形態の更新が行われた状態を示している。ここで、第１現状燃焼形態５６は、現状燃焼形態が定常燃焼形態ではないので、現状燃焼形態の把握を行わない。したがって、ステップ２の設定は変更されなず、第１中間目標燃焼形態に設定されている均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮに向かって燃焼形態の変更制御がなされる。これにより、中間燃焼形態の変更の方向性は逆転する。
【０３９２】
ステップ４は、ステップ３により方向性が逆転した中間燃焼形態の実施により現状燃焼形態が第１中間目標と同一の燃焼形態となり、中間目標燃焼形態更新手段５４により第１中間目標燃焼形態と第２中間目標燃焼形態の更新が行われた状態を示している。
【０３９３】
ここで、第２現状燃焼形態把握手段５７により更新前と更新後の第１中間目標燃焼形態との比較が行われ、更新前と更新後が共に均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮであることから、現状燃焼形態の設定し直しは行われない。すなわち、この状態にて燃焼形態の切り換えは終了し、エンジン運転状況の変化により最終目標燃焼形態が他の異なる定常燃焼形態に変更されない限り、現在の定常燃焼形態である均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮが維持される。
【０３９４】
このように、現状燃焼形態と最終目標燃焼形態との間に中間目標燃焼形態を設定し、現状燃焼形態から中間目標燃焼形態を介して最終目標燃焼形態へ燃焼形態を変更する燃焼形態の変更制御を行うことによって、燃焼形態の変更制御中にエンジン運転状況に応じて最終目標燃焼形態が変更され新たな最終目標燃焼形態が設定された場合に、燃焼形態の変更制御の方向性を迅速に変更することができ、現状燃焼形態を最終目標燃焼形態へ最短に変更させることができる。
【０３９５】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨内にて種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、５種類の定常燃焼形態を最終目標燃焼形態として選択することが可能であるエンジンについて説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、均一リーン燃焼形態、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態、均一リッチ燃焼形態の４種類の燃焼形態を実現できるエンジンにおいても適用することができる。
【０３９６】
したがって、上述の実施の形態では、シリンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射型エンジンを用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、通常の吸気マニホールドに燃料を噴射するタイプのエンジンにおいても、適用することができる。
【０３９７】
また、本実施の形態では、目標トルクに対応して空気有効成分とＥＧＲガス有効成分とを推定しながら吸気制御及びＥＧＲ制御を行う例を用いて説明したが、これに限定されるものでなく、ＥＧＲ制御を行わない又はＥＧＲバルブを設置していないエンジンにも適用することができる。これらの場合には、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを０、すなわち、マニホールド全圧Ｐｍが新気分圧モデル値Ｐｆａ、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏと等しいものとして、スロットル通過空気流量Ｑａとによりスロットル開度Ｓａを算出すると共に、予測トルクを求めることでＥＧＲ制御を行わない又はＥＧＲバルブを設置していないエンジンにも適用できる。
【０３９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエンジン制御装置によれば、燃焼形態を変更する際に中間燃焼形態を実現することにより、変更時に実際に実現される出力トルクに適合した燃料噴射量、点火時期、燃料噴射時期等の制御を行うことができ、出力トルクの滑らかなつながりを確保でき、トルクショックの発生を抑制することができる。そして、ドライバの意思とエンジン出力とを常に対応させ、エンジン出力の追従性を向上させることができ、運転フィーリングの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジン制御装置が適用されるエンジン装置の全体構成説明図である。
【図２】ＥＣＵの概略構成説明図である。
【図３】電子制御ユニットがその内部にてエンジン制御に関して実現する各機能を概略的に説明する説明図である。
【図４】メイン制御部が有する燃焼形態の選択制御機能を説明するためのブロック図である。
【図５】エンジンにより実現される燃焼形態を図式化して示した説明図である。
【図６】ＥＴＣとＥＧＲバルブの制御値の算出機能と、中間燃焼比率の算出機能を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明で採用する吸気系モデルを示したものである。
【図８】通常の燃焼形態における最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図である。
【図９】均一リーン燃焼形態と成層燃焼形態と間の中間燃焼形態のみにおける最終目標空燃比と最終基本燃料噴射量の算出機能を説明するブロック図である。
【図１０】インジェクタから燃料を噴射するタイミングである燃料噴射時期を算出する機能を説明するブロック図である。
【図１１】点火プラグにて点火を行うタイミングである点火時期を算出する機能を説明するブロック図である。
【図１２】エンジン始動動作時に割り込み実行される初期化ルーチンである。
【図１３】燃焼形態の設定、及び吸気・ＥＧＲ量の制御、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の制御を行うルーチンプログラムである。
【図１４】最終目標燃焼形態の選択設定ルーチンを示したフローチャートである。
【図１５】中間目標燃焼形態設定手段により行われる中間目標燃焼形態の設定を行う制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】第１現状燃焼形態把握手段により行われる現状燃焼形態の把握設定の制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図１７】ＥＴＣとＥＧＲバルブの制御量の算出ルーチンを示したフローチャートである。
【図１８】燃料噴射制御方式を決定するルーチンを示すフローチャートである。
【図１９】最終目標空燃比算出手段により行われる最終目標空燃比の算出ルーチンを示したフローチャートである。
【図２０】現状燃焼形態把握手段の中間目標燃焼形態更新手段と第２現状燃焼形態把握手段により行われるルーチンプログラムを説明するためのフローチャートである。
【図２１】動作例１における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【図２２】動作例２における現状燃焼形態、第１中間目標燃焼形態、第２中間目標燃焼形態、最終目標燃焼形態の設定及び把握状態を時経過を追って示した説明図である。
【符号の説明】
１６ ＥＴＣ（電子制御スロットルバルブ）
２２ ＮＯｘ吸蔵触媒
２５ ＥＧＲバルブ
３２ アクセル開度センサ
３３ 吸気管圧力センサ
３８ マスターバッグ内圧センサ
４０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
５１ 最終目標燃焼形態設定手段
５２ 中間目標燃焼形態設定手段
５３ 中間燃焼形態終了判定手段
５４ 中間目標燃焼形態更新手段
５５ 現状燃焼形態把握手段
５６ 第１現状燃焼形態把握手段
５７ 第２現状燃焼形態把握手段
６１ 目標トルク設定手段
６２ 第１中間目標燃焼形態初期設定値算出手段
６３ 第１中間目標燃焼形態制御目標値設定手段
６４ 推定値算出手段
６５ フィードバック制御部
６６ 予測値算出手段
６７ ＥＴＣ開度指示値算出手段
６８ ＥＧＲバルブ開度指示値算出手段
７２ ベース初期設定値算出手段
７３ ベース制御目標値算出手段
７４ 中間燃焼比率算出手段
８１ 最終目標空燃比算出手段
８２ 最終基本燃料噴射量算出手段
８３ 仮目標空燃比算出手段
８４ 中間燃焼時均一成層切り替え手段
９１ 予測トルク算出手段
９２ 第１中間目標燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段
９３ ベース燃焼形態基本燃料噴射時期算出手段
９４ 最終基本燃料噴射時期算出手段
９５ 第１中間目標燃焼形態基本点火時期算出手段
９６ ベース燃焼形態基本点火時期算出手段
９７ 最終基本点火時期算出手段
Claims (11)
- 運転状況に応じてエンジンの燃焼形態を変更する制御を行うエンジン制御装置において、
空燃比が略一定の定常的な燃焼形態のうち空燃比の異なる複数の定常的な燃焼形態が設定されている定常燃焼形態と、
前記複数の定常燃焼形態の一つをベース燃焼形態とし、ベース燃焼形態から他の定常燃焼形態へ変更する中間的な燃焼を行う中間燃焼形態と、
を実現する燃焼形態実施手段と、
エンジンの運転状態に応じて、前記複数の定常燃焼状態の一つを最終目標燃焼形態に設定する、最終目標燃焼形態設定手段と、
前記最終目標燃焼形態と現状の燃焼形態に基づき、前記複数の定常燃焼形態の少なくとも一つを中間目標燃焼形態として設定する中間目標燃焼形態設定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジン制御装置。 - 前記複数の定常燃焼形態は、
成層燃焼を行う成層燃焼形態と、均一燃焼で理論空燃比よりも薄い混合気により燃焼を行う均一リーン燃焼形態と、均一燃焼で理論空燃比よりも濃い混合気により燃焼を行う均一リッチ燃焼形態と、理論空燃比近傍でＥＧＲガスの環流を行う均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態又はＥＧＲガスの環流を行わない均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。 - アクセルペダルの踏込量とエンジン回転数によりエンジンに要求される出力トルクを算出し目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
該目標トルクに基づいて求めたエンジン運転領域とエンジン運転状況に応じて前記複数の定常燃焼形態から一つの定常燃焼形態を選択し目標燃焼形態として設定する目標燃焼形態設定手段と、
現状の燃焼形態を把握する現状燃焼形態把握手段と、
該把握した現状燃焼形態と前記目標燃焼形態とが同一の燃焼形態か否かを判断する判断手段と、を有し、
前記燃焼形態実施手段は、
前記現状燃焼形態と前記目標燃焼形態とが同一の燃焼形態である場合は前記目標燃焼形態として設定された定常燃焼形態を実現し、
前記現状燃焼形態と前記目標燃焼形態とが異なる燃焼形態である場合は前記中間燃焼形態を実現することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。 - 前記燃焼形態実施手段は、
前記定常燃焼形態又は中間燃焼形態を実現するための吸気制御及びＥＧＲ制御を行うスロットルバルブ制御手段とＥＧＲバルブ制御手段の各制御値を算出する吸気・ＥＧＲ制御値算出手段と、
前記定常燃焼形態又は中間燃焼形態における目標空燃比を算出する最終目標空燃比算出手段と、
前記定常燃焼形態又は中間燃焼形態における基本燃料噴射量を算出する最終基本燃料噴射量算出手段と、
前記定常燃焼形態又は中間燃焼形態において実際に出力されると予測される出力トルクを予測トルクとして算出する予測トルク算出手段と、
前記定常燃焼形態又は中間燃焼形態における燃料噴射時期を算出する最終基本燃料噴射時期算出手段と、
前記定常燃焼形態又は中間燃焼形態における点火時期を算出する最終基本点火時期算出手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。 - 前記吸気・ＥＧＲ制御値算出手段は、
前記目標トルクとエンジン回転数に基づき前記目標燃焼形態における基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、目標空燃比をそれぞれ初期設定する手段と、
前記各初期設定値に基づいて前記吸気通路のスロットルバルブ制御手段の下流側に位置する吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値と、
ＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値を設定する手段と、
前記各初期設定値と新気空気量計測値と吸気管圧力値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を推定した値である空気有効成分分圧推定値と、ＥＧＲガス有効成分分圧を推定した値であるＥＧＲガス有効成分分圧推定値を算出する手段と、
前記スロットルバルブの制御値に基づいて前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧を予測した値である空気有効成分分圧予測値とＥＧＲガス有効成分分圧を予測した値であるＥＧＲガス有効成分分圧予測値を算出する手段と、
前記ＥＧＲガス有効成分分圧推定値とＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲガス流量の設定値を算出する手段と、
前記空気有効成分分圧の推定値と空気有効成分分圧制御目標値との偏差に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ通過空気流量の設定値を算出する手段と、
前記ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づいてＥＧＲバルブのバルブ開度指示値を算出する手段と、
前記スロットルバルブ通過空気流量の設定値と吸気管圧力に基づいて前記スロットルバルブ制御手段のスロットルバルブ開度指示値を算出する手段と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載のエンジン制御装置。 - 前記最終基本燃料噴射量算出手段は、
前記燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合は、
前記目標燃焼形態における目標空燃比の初期設定値である目標燃焼形態目標空燃比初期設定値と、前記空気有効成分分圧推定値又は前記空気有効成分分圧予測値のいずれか一方と、を用いて、前記定常燃焼形態における基本燃料噴射量である最終基本燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。 - 前記予測トルク算出手段は、
前記空気有効成分分圧推定値又は前記空気有効成分分圧予測値のいずれか一方と前記目標燃焼形態における空気有効成分制御目標値との比により前記目標トルクを補正することにより、前記目標燃焼形態における前記予測トルクを算出することを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジン制御装置。 - 前記最終基本燃料噴射時期算出手段は、
前記燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合に、
前記予測トルクとエンジン回転数に基づいて前記定常燃焼形態における基本燃料噴射時期である最終基本燃料噴射時期を算出することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。 - 前記最終基本点火時期算出手段は、
前記燃焼形態実施手段により実現される燃焼形態が定常燃焼形態である場合に、
前記予測トルクとエンジン回転数に基づいて前記定常燃焼形態における基本点火時期である最終基本点火時期を算出することを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。 - 前記燃焼形態実施手段は、
前記中間燃焼形態における前記ベース燃焼形態から前記目標燃焼形態への移行度合を示す中間燃焼比率を算出する中間燃焼比率算出手段と、
前記中間燃焼比率に基づいて前記中間燃焼形態の終了判定を行う中間燃焼形態終了判定手段と、を備えていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。 - 前記中間燃焼比率算出手段は、
前記目標トルクに基づいて前記ベース燃焼形態の基本燃料噴射量、基本目標空燃比、基本ＥＧＲ量の初期設定値をそれぞれ算出するベース燃焼形態初期設定値算出手段と、
該算出された各初期設定値に基づいて前記ベース燃焼形態における前記吸気管内の圧力応答値の空気有効成分分圧に対する制御目標値である空気有効成分分圧制御目標値とＥＧＲガス有効成分分圧に対する制御目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧制御目標値とを算出するベース燃焼形態制御目標値算出手段と、を有していることを特徴とする請求項１０に記載のエンジン制御装置。
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