JP4194149B2

JP4194149B2 - Engine control device

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Publication number: JP4194149B2
Application number: JP32975498A
Authority: JP
Inventors: 陽一斎藤
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: JP2000154747A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種類の異なる燃焼形態の中からエンジン運転状況に応じて選択された燃焼形態を実現す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り、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はＥＧＲ運転が行なわれる。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、吸気通路内の負圧状態に応じてその流入量が変化するため、それに応じて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る。
【００１０】
従来よりこれらの制御は、まず最初に複数の予め設定されている定常燃焼形態の内からドライバのアクセルペダル操作量とエンジン動作状態とに基づいて判断されるエンジン運転状況に応じた１の定常燃焼形態が選択され、該選択された燃焼形態おいて要求されるエンジン出力を出力することができる吸入空気量及びＥＧＲガス量が算出される。
【００１１】
そして、これら吸入空気量、ＥＧＲガス量を得るためのバルブ開度位置が算出され、これに基づいてスロットルバルブ、ＥＧＲバルブが制御される。この制御により変化した吸入空気量が計測され、その計測された吸入空気量を基準として該選択された燃焼形態を実現するための燃料噴射量や点火時期等の制御が行われている。
【００１２】
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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ここで計測される吸入空気量は吸気通路の上流で計測されたものであり、スロットルバルブと燃焼室との間の吸気通路の距離や、吸気通路内の負圧状態、スロットルバルブやＥＧＲバルブの応答性等の問題から、実際にシリンダ内に吸入される吸入空気量との間に偏差を生ずるおそれがあった。
【００１４】
特に、燃焼形態を空燃比が大きく異なる他の定常燃焼形態に変更する場合には、スロットルバルブの開度変化に応じた吸入空気量がシリンダに吸入されるまでに時間差が生じ、その間、実際にシリンダ内に吸入される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。
【００１５】
このような場合に、吸入空気量の変化を予め予測し、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。
【００１６】
また、他の定常燃焼形態に変更すべくスロットルバルブの開度が変更されシリンダ内に吸入される吸入空気量がその開度に対応するように徐々に変化している途中において、更に定常燃焼形態が変更されスロットルバルブの開度が変更された場合は、現在のシリンダ内の正確な吸入空気量を認識することができず、その開度に対応した吸入空気量がシリンダ内に吸入されるまでの間の正確な燃料噴射制御及び点火時期制御を正確に行うことができなかった。
【００１７】
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に適合した制御を行うことができず、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。
【００１８】
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。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼形態を現在の定常燃焼形態から最終目標燃焼形態に変更する際に、該最終目標燃焼形態に至るまでの少なくとも１つの中継点的な定常燃焼形態を中間目標燃焼形態として設定し、前記現在の定常燃焼形態から前記中間目標燃焼形態を経由して前記最終目標燃焼形態を順次実現するよう制御するエンジン制御装置において、一の定常燃焼形態と次に実現すべき他の一の定常燃焼形態が異なる場合、エンジンの現状の燃焼形態は、前記一の定常燃焼形態と前記他の一の定常燃焼形態の間の中間状態であると把握する現状燃焼形態把握手段と、前記一の定常燃焼状態から他の一の定常燃焼状態への中間状態の移行度合に応じて前記中間状態が終了し前記他の一の定常燃焼状態が実現されたか否かを判定する中間燃焼形態終了判定手段と、を備え、前記中間燃焼形態終了判定手段により前記他の一の定常燃焼状態が実現されたと判定された場合に該他の一の定常燃焼状態の次に実現すべき前記定常燃焼形態との間で前記現状燃焼形態把握手段と前記中間燃焼形態終了判定手段とによる処理を繰り返し実行することにより前記最終目標燃焼形態を実現することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、中間目標燃焼形態設定手段により、現状燃焼形態から最初に移行する定常燃焼形態として中間目標燃焼形態が設定される。そして、現状燃焼形態把握手段により、中間目標燃焼形態を設定した際の現状燃焼形態が定常燃焼形態であるときは設定した中間目標燃焼形態との比較が行われ、両者が異なる燃焼形態である場合は定常燃焼形態と中間目標燃焼形態との間の中間状態、すなわち中間燃焼形態が現状燃焼形態として把握される。
【００２１】
また、中間燃焼形態終了判定手段により中間燃焼形態が終了したと判定された際には、次に移行する燃焼形態として設定されている定常燃焼形態に更新される。
【００２２】
この結果、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け、これを実現して現状燃焼形態と最終目標燃焼形態とを同一の燃焼形態とすることができる。これにより、エンジン出力に適合したより精密な制御を行うことができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、前記中間目標燃焼形態は、前記定常燃焼形態を複数設定し、前記中間燃焼形態終了判定手段は、前記中間状態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を備え、該算出した中間燃焼比率を用いて中間状態の終了を判定することを特徴とする。
【００２４】
これによれば、１の定常燃焼形態から他の１の定常燃焼形態への中間燃焼形態の移行度合を示す中間燃焼比率が算出され、この中間燃焼比率により中間燃焼形態の終了が判断される。したがって、中間燃焼形態の終了を容易に判定することができ、エンジンの現在の燃焼形態の中間目標燃焼形態への移行状態を判断することができる。
【００４４】
【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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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ＮＯｘ吸蔵触媒２２が介装されている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲ有り）燃焼形態は、主として、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態よりも若干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。
【００６７】
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理論空燃比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。
【００６８】
均一リッチ燃焼形態ＫＲは、燃焼室８内に均一に分布形成された理論空燃比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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
【表１】

【００７６】
【表２】

【００７７】
【表３】

【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
中間目標燃焼形態更新手段５４は、中間燃焼形態の終了判定を中間燃焼形態終了判定手段５３より入力した際に、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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
ここで、算出されるこれらの初期設定値は、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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６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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
a=(Vs/Vm)・ηv・(Ne・L/120) ……（７）
ba=Ra・Tm/Vm ……（８）
be=Re・Tm/Vm ……（９）
【０１０５】
【数１】

【０１０６】
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。
【０１０７】
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。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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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た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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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してい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変更度合を０〜１の値を用いて示すものである。上記各定常燃焼形態間の燃焼形態の変更度合として、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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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によるベース燃焼形態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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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内の仮りの目標空燃比である仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉを算出する。
【０１２４】
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と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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
尚、成層燃焼運転と均一燃焼運転は、燃焼室内に混合気を形成するタイミングが異なるエンジン運転方式であり、成層燃焼運転は圧縮行程時の点火時期直前に燃焼室内に直接燃料を噴射して混合気を形成するものをいい、均一燃焼運転は吸気行程時に燃焼室内に混合気を形成するものをいう。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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で直線補完することにより、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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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、点火コイル２９を介して点火プラグ２８に放電を行わせる。
【０１４２】
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、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）１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）。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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等のエンジン運転状態が算出される。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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読み込む。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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、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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
Ｓ３０９では、最終目標燃焼形として均一ストイキオ（ＥＧＲ無し）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。
【０１５８】
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無し）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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
（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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
（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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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Ｐｍ_LM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Ｐｍ_LM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。
【０２１１】
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Ｓ_LM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。
【０２１２】
また、Ｓ９００にてマニホールド全圧Ｐｍがマニホールド基準圧Ｐｍ_LM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Ｓ_LM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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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Ｐｍｏｓｉ_KL、成層燃焼形態ＳＬにおける空気有効成分分圧制御目標値Ｐｍｏｓｉ_SLを用いて、以下の(47)式により算出される。
【０２１６】
SRATIO=(Px-Pmosi_KL)/(Pmosi_SL-Pmosi_KL) ……(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。
【０２１７】
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）。
【０２１８】
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Ｐｍｏｓｉ_KL、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Ｐｍｏｓｉ_KSN を用いて、以下の(48)式により算出される。
【０２１９】
LRATIO=(Px-Pmosi_KSN)/(Pmosi_KL-Pmosi_KSN) ……(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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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）。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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(53)式によって示される。（尚、(52)式は欠番。）
ABFif=ABFi ……(53)
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ＡＢＦｉ_SLが最終目標燃焼形態ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２３４】
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ＡＢＦｉ_KLが最終目標燃焼形態ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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ＡＢＦｉ_KLと、成層燃焼形態ＳＬにおける目標空燃比ＡＢＦｉ_SLと、成層比率ＳＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(54)式により算出される。
【０２３９】
ABFifi=SRATIO ×ABFi_SL+(1-SRATIO) ×ABFi_KL ……(54)
ここで、成層燃焼形態ＳＬの目標空燃比ＡＢＦｉ_SL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。
【０２４０】
また、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比ＡＢＦｉ_KL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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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ＡＢＦｉ_KLが算出され、最終目標空燃比ＡＢＦｉｆと設定される。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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ＡＢＦｉ_KL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ＡＢＦｉ_KSN と、リーン比率ＬＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(55)式により算出される。
【０２４９】
ABFifi=LRATIO ×ABFi_KL+(1-LRATIO) ×ABFi_KSN ……(55)
ここで、均一リーン燃焼形態ＫＬの目標空燃比ＡＢＦｉ_KL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。
【０２５０】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比ＡＢＦｉ_KSN 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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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ＡＢＦｉ_KR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ＡＢＦｉ_KSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯとを用いて、以下の(56)式により算出される。
【０２５４】
ABFifi=RRATIO ×ABFi_KR+(1-RRATIO) ×ABFi_KSN ……(56)
ここで、均一リッチ燃焼形態ＫＲの目標空燃比ＡＢＦｉ_KR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。
【０２５５】
また、均一ストイキオ（ＥＧＲなし）燃焼形態ＫＳＮの目標空燃比ＡＢＦｉ_KSN 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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
これは、以下の(57)式によって示される。
【０２６０】
ABFif=ABFi ……(57)
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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(58)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(59)式により算出される。
【０２６５】
GOS_L=d ×Pmo ……(58)
GOS_A=d ×Pmos ……(59)
次に、上記(58)、(59)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(60)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(61)式により算出される。
【０２６６】
Gfss_L=GOS_L/ABFif …(60)
Gfss_A=GOS_A/ABFif …(61)
このように、上記(58)、(59)、(60)、(61)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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
具体的には、以下の(62)、(63)式により算出される。
【０２７２】
Tes=Tei ×(Pmo/Pmosi) …(62)
Tes=Tei ×(Pmos/Pmosi) …(63)
そして、上記(62)、(63)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(62)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(63)式による予測トルクＴｅｓが採用される。
【０２７３】
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のいずれか一方とを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０２７４】
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のいずれか一方とを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０２７５】
更に、リーン比率が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。
【０２７６】
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よりもリーン側で且つ成層比率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。
【０２７７】
また、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリーン側で且つ成層比率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のいずれか一方とを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０２７８】
更に、仮目標空燃比ＡＢＦｉｆｉが成層リッチ限界空燃比ＡＢＦｒｓよりもリッチ側にある場合は、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のいずれか一方とを用いて予測トルクＴｅｓを算出する。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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TJ_KR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TJ_KSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯを用いて以下の(64)式により行われる。
【０２８３】
TJ=RRATIO ×TJ_KR+(1-RRATIO) ×TJ_KSN ……(64)
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TJ_KSN 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TJ_KLと、リーン比率ＬＲＡＴＩＯを用いて以下の(65)式により行われる。
【０２８４】
TJ=LRATIO ×TJ_KL+(1-LRATIO) ×TJ_KSN ……(65)
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TJ_KSN 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TJ_KSE と、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯを用いて以下の(66)式により行われる。
【０２８５】
TJ=ERATIO ×TJ_KSE+(1-ERATIO)×TJ_KSN ……(66)
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(64)、(65)、(66)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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
したがって、燃焼運転方式が均一燃焼運転である場合（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）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、燃焼運転方式が成層燃焼運転方式である場合（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）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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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ＩＧ_KR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ＩＧ_KSN と、リッチ比率ＲＲＡＴＩＯを用いて以下の(67)式により行われる。
【０２９４】
IG=RRATIO ×IG_KR+(1-RRATIO) ×IG_KSN ……(67)
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ＩＧ_KSN 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ＩＧ_KLと、リーン比率ＬＲＡＴＩＯを用いて以下の(68)式により行われる。
【０２９５】
IG=LRATIO ×IG_KL+(1-LRATIO) ×IG_KSN ……(68)
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ＩＧ_KSN 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ＩＧ_KSE と、ＥＧＲ比率ＥＲＡＴＩＯを用いて以下の(69)式により行われる。
【０２９６】
IG=ERATIO ×IG_KSE+(1-ERATIO)×IG_KSN ……(69)
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
したがって、燃焼運転方式が均一燃焼運転である場合（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）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場合（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）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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
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）。
【０３０３】
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）。
【０３０４】
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）。
【０３０５】
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）。
【０３０６】
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）。
【０３０７】
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）。
【０３０８】
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）。
【０３０９】
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。
【０３１０】
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。
【０３１１】
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）。
【０３１２】
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。
【０３１３】
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。
【０３１４】
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）。
【０３１５】
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）。
【０３１６】
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。
【０３１７】
Ｓ１７０にて定常燃焼形態と把握された場合は、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た場合は、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。
【０３１８】
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）。
【０３１９】
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。
【０３２０】
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。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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。
【０３２４】
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無し）燃焼形態ＫＳＮとに設定される。
【０３２５】
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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
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。
【０３３０】
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。
【０３３１】
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。
【０３３２】
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。
【０３３３】
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。
【０３３４】
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。
【０３３５】
本動作例は、当初、均一ストイキオ（ＥＧＲ無し）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無し）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無し）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。
【０３３６】
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、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。
【０３３７】
現状燃焼形態は均一ストイキオ（ＥＧＲ無し）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。
【０３３８】
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。
【０３３９】
ここで、最終目標燃焼形態は、均一ストイキオ（ＥＧＲ無し）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無し）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。
【０３４０】
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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
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無し）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、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無し）燃焼形態ＫＳＮが維持される。
【０３４３】
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。
【０３４４】
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。
【０３４５】
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。
【０３４６】
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。
【０３４７】
【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】
１６ＥＴＣ（電子制御スロットルバルブ）
２２ＮＯｘ吸蔵触媒
２５ＥＧＲ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
４０ＥＣＵ（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
６７ＥＴＣ開度指示値算出手段
６８ＥＧＲ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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine control device that realizes a combustion mode selected from a plurality of different combustion modes according to an engine operating state.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle engine, there is an engine control device that performs engine operation by switching a plurality of different combustion modes in accordance with an engine speed and an engine load in order to improve fuel efficiency.
[0003]
For example, in a direct injection engine that directly injects fuel into the combustion chamber, fuel is injected into the combustion chamber just before the ignition timing, and the periphery of the spark plug is rich (rich), but the entire combustion chamber is lean. Stratified combustion in which a stratified mixture is formed and burned is possible, and fuel consumption can be reduced by reducing pumping loss by this stratified combustion operation.
[0004]
However, since stratified combustion has a very narrow operable region and is not suitable for high-power operation, the effect of reducing fuel consumption is limited in consideration of normal travel.
[0005]
Thus, uniform lean combustion may be performed as combustion that improves fuel efficiency even in a region where the load is higher than in stratified combustion. Uniform lean combustion is a lean combustion by supplying a uniform air-fuel mixture that is thinner than the stoichiometric air-fuel ratio into the combustion chamber and can reduce the pumping loss compared to normal combustion. Thermal efficiency can be improved. Thereby, the reduction effect of a fuel consumption can be acquired.
[0006]
However, in the case of lean combustion such as stratified combustion or uniform lean combustion, a large amount of O in the exhaust gas.₂ Therefore, NOx reduction reaction does not occur, and it is difficult to purify this with a three-way catalyst. Therefore, as an exhaust gas purification device for an engine that performs lean combustion, a NOx storage catalyst that can temporarily store NOx by lean combustion has been used.
[0007]
In such an engine, a temporary uniform rich combustion operation is required in order to purify the NOx stored in the NOx storage catalyst during lean combustion. By this uniform rich combustion operation, CO, HC, H in the exhaust gas₂ Is generated to purify the stored NOx.
[0008]
Further, EGR operation is performed in order to reduce fuel consumption in an operation region on the medium and high load side where lean combustion is not performed. EGR operation refers to a combustion mode in which a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber is introduced into the intake passage, thereby reducing pumping loss, cooling loss, and specific heat ratio. Can be obtained. However, since the inflow amount of EGR gas changes according to the negative pressure state in the intake passage, the EGR valve must be controlled accordingly.
[0009]
As described above, the control of the fuel injection amount, the injection timing, the ignition timing, the intake air amount, the EGR amount, and the like executed when the combustion mode is changed to another combustion mode is considerably complicated. Further, when changing the combustion mode, it is desirable to execute the control for changing the combustion mode without giving a sudden fluctuation to the output torque of the engine.
[0010]
Conventionally, these controls are performed first by one steady combustion according to the engine operating state determined based on the accelerator pedal operation amount and the engine operating state of the driver from among a plurality of preset steady combustion modes. A form is selected, and an intake air amount and an EGR gas amount that can output the engine output required in the selected combustion form are calculated.
[0011]
Then, the valve opening position for obtaining the intake air amount and the EGR gas amount is calculated, and the throttle valve and the EGR valve are controlled based on this. The intake air amount changed by this control is measured, and the fuel injection amount, ignition timing, and the like are controlled to realize the selected combustion mode based on the measured intake air amount.
[0012]
As a result, the fuel injection amount, injection timing, ignition timing, and EGR amount corresponding to the actual intake air amount are controlled, and control is performed to switch the combustion mode so as not to cause a sudden change in the engine output torque. ing.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the intake air amount measured here is measured upstream of the intake passage, and the distance of the intake passage between the throttle valve and the combustion chamber, the negative pressure state in the intake passage, the throttle valve and EGR Due to problems such as valve responsiveness, there may be a deviation from the amount of intake air actually sucked into the cylinder.
[0014]
In particular, when changing the combustion mode to another steady combustion mode in which the air-fuel ratio is greatly different, there is a time difference until the intake air amount corresponding to the change in the opening of the throttle valve is sucked into the cylinder. It has been difficult to control the fuel injection amount, ignition timing, and the like that accurately correspond to the amount of intake air sucked into the cylinder.
[0015]
In such a case, a method of predicting a change in the intake air amount in advance and controlling the fuel injection amount and the ignition timing with respect to the predicted value is conceivable. However, the method changes variously according to a temperature change or a pressure change. It is difficult to predict changes in the state of the intake air, and it is difficult to accurately control the predicted intake air amount unlike the actual case.
[0016]
Further, in the middle of changing the throttle valve opening to change to another steady combustion mode and the intake air amount sucked into the cylinder gradually changing to correspond to the opening, further steady combustion mode Is changed and the opening of the throttle valve is changed, it is impossible to recognize the current intake air amount accurately in the cylinder until the intake air amount corresponding to the opening is sucked into the cylinder. During this period, accurate fuel injection control and ignition timing control could not be performed accurately.
[0017]
Therefore, it is not possible to perform control suitable for the output torque that is actually realized when the combustion mode is changed, and the torque is smooth due to output loss due to poor mixture generation, generation of unburned gas, and deviation of ignition timing. The connection may be hindered, causing a feeling of engine output stagnation or torque shock, and the driver's intention and engine output may be separated from each other, making the driver feel uncomfortable, and an output always corresponding to the driver's request can be obtained. It was difficult.
[0018]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to change the combustion mode without making the driver feel uncomfortable in an engine that can be operated in a plurality of combustion modes. It is an object of the present invention to provide an engine control device capable of improving the followability of output torque to demands and improving driving feeling.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
  The invention described in claim 1When changing the combustion mode of the engine from the current steady combustion mode to the final target combustion mode, at least one relay point steady combustion mode up to the final target combustion mode is set as an intermediate target combustion mode, In an engine control apparatus that controls to sequentially realize the final target combustion mode from the current steady combustion mode via the intermediate target combustion mode, one steady combustion mode and another steady combustion mode to be realized next Are different from each other, the current combustion form of the engine is an intermediate state between the one steady combustion form and the other steady combustion form, and the current combustion form grasping means, and the one steady combustion state Intermediate combustion mode end determination means for determining whether the intermediate state has been completed and the other one steady combustion state has been realized in accordance with the degree of transition of the intermediate state from one to another steady combustion state Between the steady combustion mode to be realized next to the other steady combustion state when the intermediate combustion form end judging means determines that the other steady combustion state has been realized. The final target combustion mode is realized by repeatedly executing the processing by the current combustion mode grasping unit and the intermediate combustion mode end determination unit.
[0020]
  According to this, the intermediate target combustion mode setting means sets the intermediate target combustion mode as the steady combustion mode that first shifts from the current combustion mode. Then, when the current combustion mode when the intermediate target combustion mode is set is the steady combustion mode, the comparison with the set intermediate target combustion mode is performed, and both are different combustion modes The intermediate state between the steady combustion mode and the intermediate target combustion mode, that is, the intermediate combustion mode is grasped as the current combustion mode.
[0021]
  Further, when it is determined by the intermediate combustion mode end determination means that the intermediate combustion mode has been completed, it is updated to the steady combustion mode set as the combustion mode to be transferred next.
[0022]
  As a result, an intermediate target combustion mode is provided between the current combustion mode and the final target combustion mode, and this can be realized to make the current combustion mode and the final target combustion mode the same combustion mode. Thereby, more precise control suitable for the engine output can be performed.
[0023]
  The invention described in claim 2The intermediate target combustion mode sets a plurality of the steady combustion modes, and the intermediate combustion mode end determination means includes an intermediate combustion ratio calculation unit that calculates an intermediate combustion ratio that indicates the degree of transition of the intermediate state. The end of the intermediate state is determined using the intermediate combustion ratio.
[0024]
  According to this, an intermediate combustion ratio indicating the degree of transition of the intermediate combustion form from one steady combustion form to another steady combustion form is calculated, and the end of the intermediate combustion form is determined from this intermediate combustion ratio. Therefore, the end of the intermediate combustion mode can be easily determined, and the transition state of the current combustion mode of the engine to the intermediate target combustion mode can be determined.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0045]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of an engine to which an engine control apparatus according to the present invention is applied. The engine 1 in the present embodiment is an automobile engine, for example, a horizontally opposed engine, and is a cylinder injection engine that directly injects fuel into a cylinder.
[0046]
As illustrated, an intake passage 2 and an exhaust passage 3 communicate with the engine 1. The upstream end of the intake passage 2 opens to the front of the vehicle body (not shown) via the intake chamber 4, and the downstream end is connected to the engine 1 by the intake pipe 6 branched from the surge tank 5, and is connected via the intake port 7. The combustion chambers 8 communicate with each other.
[0047]
An air cleaner 12 that removes dust in the air is provided at an upstream position of the intake passage 2, and a throttle that controls an intake air amount Q that passes through the intake passage 2 and is sucked into the engine at a downstream position thereof. A valve 14 is provided. The throttle valve 14 is connected to a throttle actuator 15 that changes the valve opening based on a control signal from an electronic control unit, which will be described later, and constitutes an electronic control throttle (hereinafter simply referred to as ETC) 16.
[0048]
On the other hand, an exhaust pipe 11 communicating with each combustion chamber 8 through each exhaust port 10 is provided on the upstream side of the exhaust passage 3, and a muffler 9 attached to the rear part of the vehicle body is connected to the downstream side of the exhaust passage 3. Has been. Further, a NOx occlusion catalyst 22 for purifying exhaust gas is interposed between the exhaust pipe 11 and the muffler 9.
[0049]
The EGR passage 24 communicating between the exhaust pipe 11 and the collecting portion of the intake pipe 6 is formed with a flow passage area having a smaller diameter than the intake pipe 6 and the exhaust pipe 11. Is opened and closed with a stepping motor as a drive source, and an EGR valve 25 for changing the flow area of the EGR passage 24 is attached.
[0050]
The cylinder head 26 is provided with a spark plug 28 and an injector 19 facing the combustion chamber 8. The spark plug 28 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 8 at a predetermined ignition timing by the high voltage supplied through the igniter 27 and the ignition coil 29. The injector 19 is provided with a fuel injection direction toward the piston, and atomizes the fuel fed by pressure from the fuel pump 20 via the fuel pipe 21 and directly injects it into the combustion chamber.
[0051]
In the figure, 30 is a crank angle sensor that outputs a pulse signal every time the crankshaft of the engine forms a predetermined crankshaft angle, 31 is a water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the engine, and 32 is a depression of an accelerator pedal (not shown). The accelerator opening sensor which outputs the voltage signal according to quantity is shown.
[0052]
33 is an intake pipe pressure sensor that outputs a voltage signal corresponding to the pressure generated in the intake pipe 6, 34 is an intake pipe temperature sensor that outputs a voltage signal corresponding to the gas temperature in the intake pipe 6, and 35 is NOx. An air-fuel ratio sensor 36 that converts the air-fuel ratio in the exhaust gas upstream of the storage catalyst 22 into a voltage signal and outputs it, and 36 is an intake air amount sensor that measures the flow rate of air passing through the throttle valve 14.
[0053]
Reference numeral 37 denotes a vehicle speed sensor that detects the traveling speed of the vehicle, and reference numeral 38 denotes a master bag internal pressure sensor that detects the internal pressure of a master bag (not shown). In addition, the description of the members shown in the figure that are not directly related to the function of the present invention is omitted.
[0054]
The detection signals from the sensors are input to an electronic control unit (hereinafter simply referred to as ECU) 40, and the ECU 40 outputs drive control signals to the members. FIG. 2 is a schematic configuration explanatory diagram of the ECU 40. As shown in the figure, the ECU 40 includes an input interface 40a for inputting signals from each sensor, an output interface 40b for outputting drive control signals to each member, a CPU 40c as a main arithmetic unit, a control program for controlling each member, A microcomputer system in which a ROM 40d for storing set fixed data, a RAM 40e for storing detection signals from each sensor, a backup RAM 40f for storing learning data, a timer 40g, and the like are connected to each other via a bus line 40h. It is configured.
[0055]
FIG. 3 shows the functions realized by the ECU 40 in FIG. 2 regarding engine control. The sensors for detecting the engine operating state are connected to the ECU 40 and various functions for engine control are shown. Actuators are connected.
[0056]
The ECU 40 includes a crank angle sensor 30, a water temperature sensor 31, an accelerator opening sensor 32, an intake pipe pressure sensor 33, an intake pipe temperature sensor 34, an air-fuel ratio sensor 35, an intake air amount sensor 36, and a vehicle speed sensor 37 as engine operating state detection means. The input signal paths of the master bag internal pressure sensor 38 are connected, and the output signal paths to the igniter 27, the injector 19, the ETC 16, and the EGR valve 25 are connected.
[0057]
Inside the ECU 40, as a function of calculating various parameters for processing the signals from the sensors to detect the engine operating state, an engine speed calculation unit 43, a cooling water temperature calculation unit 44, an accelerator opening calculation unit 45, A manifold total pressure calculation unit 46, a suction pipe gas temperature calculation unit 47, an air-fuel ratio calculation unit 48, a throttle passage air flow rate calculation unit 49, a master bag internal pressure calculation unit 42, and a vehicle speed calculation unit 41 are provided.
[0058]
The engine speed calculation unit 43 calculates the engine speed Ne based on the output pulse signal from the crank angle sensor 30, and the accelerator opening calculation unit 45 calculates the accelerator pedal (based on the output voltage value of the accelerator opening sensor 32). A depression amount (accelerator operation amount) S (not shown) is calculated, and the manifold total pressure calculation unit 46 calculates the manifold total pressure Pm, which is the intake pipe pressure, based on the output voltage value of the intake pipe pressure sensor 33. .
[0059]
The intake pipe gas temperature calculation unit 47 calculates the intake pipe gas temperature Tm, which is the gas temperature in the intake pipe, based on the output voltage value of the intake pipe temperature sensor 34, and the air / fuel ratio calculation unit 48 outputs the output voltage of the air / fuel ratio sensor 35. The air-fuel ratio λ is calculated based on the value. The throttle passage air flow rate calculation unit 49 calculates a throttle passage air flow rate measurement value Qave that passes through the throttle valve 14 based on the output voltage value of the intake air amount sensor 36.
[0060]
The vehicle speed calculation unit 41 calculates the vehicle travel speed V based on the detection value of the vehicle speed sensor 37. In the master bag internal pressure calculation unit 42, the master bag internal pressure sensor 38 calculates a negative pressure in a master bag (not shown) used in the brake booster.
[0061]
The ECU 40 includes a main control unit 50 having a function of controlling the engine 1 based on data detected by the above-described sensors, a fuel injection timing calculated based on output data from the main control unit 50, and An injection control unit 70 that performs fuel injection control that outputs an injection pulse signal corresponding to the fuel injection amount to the injector 19, calculates an ignition timing based on the predicted torque, generates an ignition signal corresponding to this, and outputs it to the igniter 27 An ignition control unit 75 that performs ignition timing control is provided.
[0062]
Next, the control function of the main control unit 50 will be described in detail. FIG. 4 is a block diagram for explaining the combustion mode selection control function of the main control unit 50, and FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the combustion mode realized by the engine 1. As shown in FIG. 4, the main control unit 50 includes final target combustion mode setting means 51, intermediate target combustion mode setting means 52, intermediate combustion mode end determination means 53, and current combustion mode grasping means 55 as shown in FIG. Yes.
[0063]
The final target combustion form setting means 51 selects the most optimal one from a plurality of steady combustion forms according to various conditions such as the engine operating state and the driver's required torque, and sets it as the final target combustion form. The final target combustion mode setting means 51 receives the engine speed Ne, the coolant temperature Tw, the post-start time Tas, the master bag internal pressure recovery request signal Cm, the rich operation request signal Cr, and the target torque Tei, and the final target combustion. The form is output to the intermediate target combustion form setting means 52.
[0064]
Here, the steady combustion mode is a combustion mode in which the air-fuel ratio is substantially constant (hereinafter, simply referred to as “steady combustion mode”), and as shown in FIG. 5, the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode. Five types of steady combustion modes are set: KSN, uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE, uniform lean combustion mode KL, stratified combustion mode SL, and uniform rich combustion mode KR.
[0065]
The uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN is a combustion mode in which combustion is performed by igniting a mixture of stoichiometric air-fuel ratio that is uniformly distributed in the combustion chamber 8, and this mixture contains EGR gas. This is the uniform stoichiometric (with EGR gas) combustion mode KSE. The uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode is a combustion mode realized mainly in the middle / high load operation region, and is also used at the time of engine cold start.
[0066]
Further, the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode is a combustion mode that is realized mainly in an operating region of a slightly lower load than the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode, and by mixing EGR gas into the air-fuel mixture. The specific heat ratio can be reduced, and fuel efficiency can be improved.
[0067]
The uniform lean combustion mode KL is a combustion mode in which lean combustion is performed by igniting an air-fuel mixture that has a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio that is uniformly distributed in the combustion chamber 8. This combustion mode is a combustion mode realized mainly in the low load operation region, and the fuel consumption can be improved by the lean combustion as compared with the uniform stoichiometric combustion mode.
[0068]
The uniform rich combustion mode KR is a combustion mode in which combustion is performed by igniting an air-fuel mixture having a richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio that is uniformly distributed in the combustion chamber 8. This combustion mode is a combustion mode that is realized mainly when purifying NOx stored in the NOx storage catalyst, thereby reducing the stored NOx by generating extra CO, HC, etc. in the exhaust gas. it can.
[0069]
The stratified combustion form SL is locally concentrated in the combustion chamber 8 immediately before ignition in the compression stroke, but the stratified mixture is formed so that the entire combustion chamber 8 has an air-fuel ratio on the lean side of the uniform lean combustion form. A combustion mode in which stratified combustion is performed by ignition. This combustion mode is a combustion mode that is realized mainly in the extremely low load operation region, and fuel consumption can be further improved by performing an extremely lean combustion compared to the uniform lean combustion mode KL.
[0070]
As shown in FIG. 4, the target torque Tei that is input to the final target combustion mode setting means 51 and serves as a determination criterion for selecting these steady combustion modes is the output torque required for the engine, It is calculated by referring to a data map on the basis of the accelerator pedal depression amount and the engine speed Ne by target torque calculation means described later.
[0071]
The master bag internal pressure recovery request signal Cm is a signal that is output in the ECU 40 when the negative pressure in the master bag of the brake booster is equal to or less than a predetermined value. Sets the combustion mode that can recover the negative pressure in the master bag as the final target combustion mode.
[0072]
The rich operation request signal Cr is a signal that is output within the ECU 40 when the NOx storage amount by the NOx storage catalyst 22 exceeds a predetermined value. When this signal is input, the combustion mode for purifying NOx. Is selected as the final target combustion mode.
[0073]
The intermediate target combustion mode setting means 52 refers to the intermediate target combustion mode instruction table stored in advance in the ROM 40d of the ECU 40 based on the current combustion mode and the final target combustion mode, thereby determining the current combustion mode and the final target combustion mode. A steady combustion mode as a relay point target is selected and set as an intermediate target combustion mode.
[0074]
Tables 1 to 3 below show the intermediate target combustion mode instruction table as a table. The intermediate target combustion mode setting means 52 sets the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode by referring to the current combustion mode and the final target combustion mode.
[0075]
[Table 1]

[0076]
[Table 2]

[0077]
[Table 3]

[0078]
The current combustion form grasping means 55 includes a first current combustion form grasping means 56, an intermediate target combustion form updating means 54, and a second current combustion form grasping means 57.
[0079]
When the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode are set by the intermediate target combustion mode setting unit 52, the first current combustion mode grasping unit 56 determines whether the current combustion mode is a steady combustion mode. When the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode are different from each other, the intermediate state between the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode is compared. The intermediate combustion mode that is the combustion mode is grasped as the current combustion mode.
[0080]
Further, when the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode are the same combustion mode, the steady combustion mode that is the first intermediate target combustion mode is grasped as the current combustion mode. As a result, when it is determined that the current combustion mode is the intermediate combustion mode, it is determined that the combustion mode is being changed, and when it is determined that the current combustion mode is the steady combustion mode, the steady state is determined. It is determined that the engine is controlled while maintaining the combustion mode. The intermediate combustion mode refers to a combustion mode in which the air-fuel ratio or the EGR amount gradually changes with time in an intermediate combustion mode between the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode.
[0081]
The intermediate combustion mode end determination means 53 determines whether to continue or end the realization of the intermediate combustion mode between the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode. This determination makes it possible to determine whether or not the combustion mode has become the same combustion mode as the first intermediate target combustion mode. Here, the end determination is performed based on an intermediate combustion ratio RATIO described later.
[0082]
The intermediate target combustion mode update unit 54 updates the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode when the end determination of the intermediate combustion mode is input from the intermediate combustion mode end determination unit 53. As a result, the second intermediate target combustion mode before update is set as a new first intermediate target combustion mode, and the final target combustion mode before update is set as a new second intermediate target combustion mode. Note that the final target combustion mode initially set is maintained until a new final target combustion mode different from the current one is set by the final target combustion mode setting means 51.
[0083]
The second current combustion mode grasping unit 57 updates the first intermediate target combustion mode and the first intermediate target combustion mode before updating when the first intermediate combustion mode and the second intermediate target combustion mode are updated by the intermediate target combustion mode updating unit 54. Comparison with 1 intermediate target combustion mode is performed. And when both combustion forms correspond, the steady combustion form which is the 1st intermediate target combustion form after an update is grasped | ascertained as a present combustion form.
[0084]
In addition, when the first intermediate target combustion mode before update and the first intermediate target combustion mode after update are different combustion modes, the first intermediate target combustion mode before update and the first intermediate target combustion mode after update The intermediate combustion mode between the two is grasped as the current combustion mode.
[0085]
Thereby, when it is grasped that the current combustion mode is the intermediate combustion mode, control for changing the combustion mode to the first intermediate target combustion mode is performed. Moreover, when it is grasped | ascertained that the present combustion form is a steady combustion form, control which maintains the present combustion form is performed.
[0086]
Next, an intake / EGR control function for realizing the target torque Tei in the first intermediate target combustion mode will be described. FIG. 6 is a block diagram for explaining the control function calculation function of the ETC 16 and the EGR valve 25 and the intermediate combustion ratio RATIO calculation function. As shown, these functions are as follows: target torque setting means 61, first intermediate target combustion mode initial set value calculation means 62, first intermediate target combustion mode control target value calculation means 63, estimated value calculation means 64, feedback control. Amount calculation means 65, predicted value calculation means 66, ETC opening instruction value calculation means 67, EGR valve opening instruction value calculation means 68, base combustion form initial set value calculation means 72, base combustion form control target value calculation means 73, The intermediate combustion ratio calculating means 74 is configured.
[0087]
The target torque setting means 61 is provided with a data map using the engine speed Ne and the accelerator opening S as parameters, and sets the target torque Tei by referring to this data map with interpolation calculation. The target torque Tei is recognized as an output torque required by the driver for the engine, and intake / EGR control is performed so that the target torque Tei set here is output in the first target combustion mode.
[0088]
The first intermediate target combustion mode initial set value calculating means 62 is a first intermediate target combustion mode initial fuel injection amount initial value that is a basic fuel injection amount, basic EGR amount, and basic target air-fuel ratio in the first intermediate target combustion mode. A set value Gfi, a first intermediate target combustion mode EGR amount initial set value (EGR rate) EGRi, and a first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial set value ABFi are calculated.
[0089]
In the ROM 40d of the ECU 40, a basic fuel injection amount initial setting value calculation data map for calculating an initial setting value of the basic fuel injection amount, and a basic EGR amount initial setting value for calculating an initial setting value of the basic EGR amount. A calculation data map and a basic target air-fuel ratio initial setting value calculation data map for calculating an initial setting value of the basic target air-fuel ratio are stored in advance for each combustion mode.
[0090]
By referring to the initial set value data map of the combustion mode set as the first intermediate target combustion mode from among these data maps with the target torque Tei and the engine speed Ne as parameters, respectively, with interpolation calculation, The first intermediate target combustion mode fuel injection amount initial setting value Gfi, the first intermediate target combustion mode EGR amount initial setting value (EGR rate) EGRi, and the first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFi are calculated.
[0091]
Here, these calculated initial set values are the fuel injection amount, the EGR amount, and the target air-fuel ratio that are required when the engine 1 achieves the target torque Tei in the first intermediate target combustion mode.
[0092]
The first intermediate target combustion mode control target value calculation means 63 is a first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFi calculated by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculation means 62, and the first intermediate target combustion mode. By using the configuration fuel injection amount initial setting value Gfi and the first intermediate target combustion configuration EGR amount initial setting value (EGR rate) EGRi, the control target value for the pressure response value in the intake pipe 6 is determined as the effective air component partial pressure and EGR. It is calculated separately for the gas effective component partial pressure, and each is set as a control target value for the first intermediate target combustion mode.
[0093]
The first intermediate target combustion mode air effective component partial pressure control target value Pmosi and the first intermediate target combustion mode EGR gas effective component partial pressure control target value Pmesi set here are the target torque when the engine is in the first intermediate target combustion mode. These are the effective air component pressure and the EGR gas effective component pressure of the pressure response value in the intake pipe 6 required when realizing Tei.
[0094]
The estimated value calculation means 64 calculates the effective air component pressure and the effective EGR gas component pressure, which are actual pressure response values in the intake pipe 6, based on the manifold total pressure Pm, the intake air temperature Tm, and the intake air amount Qave. These are set as the effective component partial pressure estimated values. The air effective component partial pressure estimated value Pmo and the EGR gas effective component partial pressure estimated value Pmee set here are values calculated based on sensor values of an intake air amount sensor or the like.
[0095]
The feedback control amount calculation means 65 feeds back the deviation between the EGR gas effective component partial pressure estimated value Pmee and the EGR gas effective component partial pressure control target value Pmeesi, thereby passing the EGR valve passing through the EGR valve 25. A gas flow rate set value Qe is calculated. The throttle valve 14 is fed back by feeding back the effective air component Qea contained in the EGR valve passage gas flow rate setting value Qe and the deviation between the effective air component partial pressure estimated value Pmo and the effective air component pressure control target value Pmosi. The throttle valve passing air flow rate set value Qa, which is the passing air flow rate that allows the air to pass through, is calculated.
[0096]
Here, the effective component and the excess / deficiency component will be described. First, the effective component indicates a component for responding to the target value (initial setting value), and the EGR gas effective component is a non-air component in the EGR gas if the control air-fuel ratio is equivalent (theoretical air-fuel ratio). Inactive component (component corresponding to burned gas at stoichiometric air-fuel ratio; H₂O, CO₂ , N₂Is the same value. However, when the control air-fuel ratio is lean, it includes air for an equivalent ratio, and becomes a value obtained by adding an inert component to the air component in the EGR gas.
[0097]
The excess / deficiency is the excess / deficiency with respect to the effective component, and since the target equivalent ratio and the exhaust equivalent ratio are the same in the steady state, no excess / deficiency will occur, but transient control will be performed from now on. In many cases, the target equivalent ratio and the exhaust equivalent ratio of the currently recirculated EGR gas do not coincide with each other. When the target equivalent ratio> exhaust equivalent ratio, excess air is generated in the recirculated EGR gas. Therefore, the excess / deficient air is controlled to the target state by controlling the throttle valve / EGR valve.
[0098]
FIG. 7 shows an intake system model employed in the present invention. As shown in the figure, a flow rate of fresh air (throttle passage air flow rate) Qa passing through a throttle valve 14 provided upstream of the intake pipe 6 of the engine 1 and an EGR passage 24 from the exhaust pipe 11 to the intake pipe 6 are shown. An intake system in which an EGR gas flow rate (EGR valve passing gas flow rate) Qe passing through the mounted EGR valve 25 is supplied into the intake pipe 6 and flows into the cylinder of the engine 1 (cylinder inflow gas amount Qs). This model realizes the target torque Tei set from the accelerator operation amount and the engine speed Ne by estimating the air amount for filling the intake pipe volume with the throttle passage air flow rate Qa and the EGR valve passage gas flow rate Qe. be able to.
[0099]
The effective air component in the intake pipe 6 is the effective amount of air that flows into the cylinder from the sum of the effective air component of fresh air that passes through the throttle valve 14 and the excess and insufficient air component in the EGR gas that passes through the EGR valve 25. Excluding the components, the throttle passage air flow rate Qa, the EGR valve passage flow rate Qea of the excess or deficiency component in the EGR gas, the cylinder inflow rate Qso of the active air component in the intake pipe 6, the intake pipe volume Vm, the intake pipe volume When the gas equation of state is applied using the gas temperature Tm and the gas constant Ra of the active air component, the time variation dPmo / dt of the active air component partial pressure Pmo in the intake pipe 6 is expressed by the following equation (1). Can be represented.
[0100]
dPmo / dt = (Qa + Qea-Qso) ・ Ra ・ Tm / Vm ...... (1)
Further, the EGR gas effective component in the intake pipe 6 is obtained by removing the EGR gas effective component flowing into the cylinder from the EGR gas effective component passing through the EGR valve 25, and similarly, the EGR gas in the intake pipe 6 The time variation dPmee / dt of the effective component partial pressure is expressed by the following equation (2) according to the EGR valve passing flow rate Qee of the EGR gas effective component, the cylinder inflow flow rate Qsee of the EGR gas effective component, and the gas constant Re of the EGR gas effective component. Can be expressed as
[0101]
dPmee / dt = (Qee-Qsee) ・ Re ・ Tm / Vm ...... (2)
The EGR valve passage flow rate Qea of the excess or insufficient air component of the EGR gas in the above equation (1), and the EGR valve passage flow rate Qee of the EGR gas effective component in the above equation (2) are the EGR valve passage gas flow rate Qe and the EGR valve 25 inlet. By applying the ratio between the equivalent ratio FAI of the EGR gas and the target equivalent ratio FAII in the above, it can be expressed as the following equations (3) and (4), respectively.
[0102]
Qea = (1-FAI / FAII) ・ Qe ...... (3)
Qee = (FAI / FAII) ・ Qe ...... (4)
Further, the cylinder inflow rate Qso of the effective air component in the above equation (1) and the cylinder inflow rate Qsee of the EGR gas effective component in the above equation (2) are respectively the stroke volume Vs, the volume efficiency ηv per cylinder, Using the number of cylinders L, it can be expressed by the following equations (5) and (6).
[0103]
Qso = ((Pmo ・ Vs) / (Ra ・ Tm)) ・ ηv ・ (Ne ・ L / 120) ...... (5)
Qsee = ((Pmee ・ Vs) / (Re ・ Tm)) ・ ηv ・ (Ne ・ L / 120) ...... (6)
Therefore, the above formulas (3) to (6) are applied to the above formulas (1) and (2), and some of the formulas are expressed by the coefficients a, ba, and be expressed by the following formulas (7) to (9) If the above equations (1) and (2) are described in a matrix format, they can be expressed by the following equation (10).
[0104]
a = (Vs / Vm) ・ ηv ・ (Ne ・ L / 120) (7)
ba = Ra ・ Tm / Vm ...... (8)
be = Re ・ Tm / Vm (9)
[0105]
[Expression 1]

[0106]
By using the above intake system model, the feedback control amount calculation means 65 is configured to throttle the air effective component partial pressure estimated value Pmo and the EGR gas effective component partial pressure estimated value Pmee in the intake pipe 6 based on the time change amount. A passing air flow rate Qa and an EGR valve passing gas flow rate Qe are calculated.
[0107]
The predicted value calculation means 66 shown in FIG. 6 calculates an air effective component partial pressure value and an EGR gas effective component partial pressure value that are actual pressure response values in the intake pipe 6 based on theoretical calculation values, It sets as each active ingredient partial pressure prediction value. The air effective component partial pressure prediction value Pmos and the EGR gas effective component partial pressure prediction value Pmees are values calculated based on the throttle passage air flow rate and the EGR valve passage gas flow rate predicted from the control values of the ETC 16 and the EGR valve 25. is there. The air effective component partial pressure predicted value Pmos and the EGR gas effective component partial pressure predicted value Pmees are used as correction values of the throttle passage air flow rate Qa and the EGR valve passage gas flow rate Qe by the feedback control amount calculation means 65, and will be described later. It is also used for calculation of the predicted torque Tes to be performed and calculation of the basic fuel injection amount Gfss for realizing the combustion mode.
[0108]
The ETC opening instruction value calculation means 67 calculates an ETC opening instruction value Sa that is a control amount of the ETC 16 based on the manifold total pressure Pm of the intake pipe 6 and the throttle passage air flow rate Qa. The EGR valve opening instruction value calculation means 68 calculates an EGR valve opening instruction value Se, which is a control amount of the EGR valve 25, based on the manifold total pressure Pm and the EGR valve passage gas flow rate Qe. The ETC 16 and the EGR valve 25 that have received the ETC opening instruction value Sa and the EGR valve opening instruction value Se are controlled to a predetermined opening position and adjust the inside of the intake passage 2 and the EGR passage 24 to a predetermined opening area. .
[0109]
The base combustion mode initial set value calculation means 72 is a basic fuel injection amount and a basic EGR amount in a steady combustion mode (hereinafter simply referred to as “base combustion mode”) before realizing the intermediate combustion mode toward the first intermediate target combustion mode. The base combustion mode fuel injection amount initial setting value Gfib, the base combustion mode EGR amount initial setting value (EGR rate) EGRib, and the base combustion mode target air / fuel ratio initial setting value ABFib, which are initial setting values of the basic target air-fuel ratio, are calculated.
[0110]
These initial setting values are the basic fuel injection amount initial setting value calculation data map, the basic EGR amount initial setting value calculation data map, and the basic target air-fuel ratio initial setting value calculation in the steady combustion mode set as the base combustion mode. The reference data map is calculated by referring to the target torque Tei and the engine speed Ne as parameters with interpolation calculation.
[0111]
Here, the calculated base combustion mode fuel injection amount initial setting value Gfib, the base combustion mode EGR amount initial setting value (EGR rate) EGRib, and the base combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFib are calculated by the engine 1 in the base combustion mode. This is a value required to output the target torque Tei.
[0112]
The base combustion mode control target value calculation means 73 includes a base combustion mode fuel injection amount initial setting value Gfib calculated by the base combustion mode initial setting value calculation unit 72, a base combustion mode EGR amount initial setting value (EGR rate) EGRib, By using the base combustion mode target air-fuel ratio initial set value ABFib, the pressure response target value in the intake pipe 6 is calculated separately for the air effective component partial pressure and the EGR gas effective component partial pressure. Set as target value.
[0113]
The base combustion mode air effective component partial pressure control target value Pmosib and the base combustion mode EGR gas effective component partial pressure control target value Pmesib set here are required when the engine 1 achieves the target torque Tei in the base combustion mode. The effective component pressure of air and the effective component pressure of EGR gas.
[0114]
The intermediate combustion ratio calculation means 74 calculates an intermediate combustion ratio RATIO. The intermediate combustion ratio RATIO is a ratio indicating which intermediate combustion mode is realized while the current state of the combustion chamber shifts from the steady combustion mode before the change to the intermediate combustion mode after the change. The degree of change to the target combustion mode is indicated using a value of 0 to 1. The stratification ratio SRATIO, lean ratio LRATIO, EGR ratio ERATIO, and rich ratio RRATIO are calculated as the degree of change of the combustion form between the above-described steady combustion forms.
[0115]
The stratification ratio SRATIO is obtained when realizing an intermediate combustion form between the stratified combustion form SL and the uniform lean combustion form KL, and the lean ratio LRATIO is the uniform lean combustion form KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion form KSN. Is required when realizing an intermediate combustion mode between.
[0116]
The EGR ratio ERATIO is obtained when realizing an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE, and the rich ratio RRATIO is the uniform rich combustion mode. It is required when realizing an intermediate combustion mode between KR and uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN.
[0117]
Next, the fuel injection amount calculation function for realizing the target torque Tei in the current combustion mode will be described. FIGS. 8 and 9 are block diagrams for explaining the function of calculating the final target air-fuel ratio that is the target air-fuel ratio in the combustion chamber 8 and the final basic fuel injection amount that is the fuel amount that is finally injected from the injector. is there.
[0118]
FIG. 8 is a block diagram for explaining the calculation function of the final target air-fuel ratio and the final basic fuel injection amount in the normal combustion mode (steady combustion mode or intermediate combustion mode), and FIG. 9 shows the uniform lean combustion mode and stratified combustion. It is a block diagram explaining the calculation function of the final target air fuel ratio and the final basic fuel injection amount only in the intermediate combustion mode between the modes.
[0119]
First, the case of the normal combustion mode will be described. As shown in FIG. 8, these functions are constituted by a final target air-fuel ratio calculating means 81 and a final basic fuel injection amount calculating means 82.
[0120]
The final target air-fuel ratio calculating means 81 is a first intermediate target combustion mode initial air-fuel ratio target set value ABFi by the first intermediate target combustion mode initial set value calculating means 62, and a base combustion mode target by the base combustion mode initial set value calculating means 72. Based on the air-fuel ratio initial set value ABFib and the intermediate combustion ratio RATIO by the intermediate combustion ratio calculation means 74, the final target air-fuel ratio ABFif is calculated. Thus, the air-fuel ratio in the combustion chamber 8 for realizing the target torque Tei in the normal combustion mode is calculated.
[0121]
The final basic fuel injection amount calculation means 82 uses the final target air-fuel ratio ABFif from the final target air-fuel ratio calculation means 81 and the intake air amount GOS actually taken into the combustion chamber 8 to actually inject fuel from the injector 19 A final basic fuel injection amount Gfss, which is an injection amount, is calculated.
[0122]
Next, the case of the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL will be described. As shown in FIG. 9, the temporary target air-fuel ratio calculating means 83, the intermediate combustion time uniform stratification, as shown in FIG. A switching means 84 is added and configured.
[0123]
The temporary target air-fuel ratio calculating unit 83 receives the determination that the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode and the stratified combustion mode from the current combustion mode grasping unit 55, and the intermediate combustion ratio calculating unit 74 The stratification ratio SRATIO calculated by the above, the first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFi calculated by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculation unit 62, and the base calculated by the base combustion mode initial setting value calculation unit 72 A temporary target air-fuel ratio ABFif, which is a temporary target air-fuel ratio in the combustion chamber 8, is calculated using the combustion form target air-fuel ratio initial set value ABFib.
[0124]
The intermediate combustion uniform stratification switching means 84 selects and sets whether the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode and the stratified combustion mode is performed by the stratified combustion operation or the uniform combustion operation.
[0125]
This is because when the temporary target air-fuel ratio ABFifi is richer than the predetermined limit value, it is difficult to perform the engine operation in the stratified combustion mode, that is, the stratified combustion operation. This is because it is necessary to switch to the lean combustion mode and perform the uniform combustion operation.
[0126]
Here, the stratified combustion rich limit air-fuel ratio ABFrs, which is the limit value on the rich side of the stratified combustion mode, is calculated by the stratified combustion rich limit empty space preset in the ROM 40d of the ECU 40 by the intermediate stratified uniform stratification switching means 84. This is done by referring to the data grid for calculating the fuel ratio with interpolation calculation based on the engine speed Ne.
[0127]
When the combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL, the final target air-fuel ratio calculating unit 81 determines the final target air-fuel ratio in accordance with an instruction from the uniform stratification switching unit during intermediate combustion. ABFif is calculated.
[0128]
The stratified combustion operation and the uniform combustion operation are engine operation methods in which the mixture is formed in the combustion chamber at different timings. In the stratified combustion operation, fuel is directly injected into the combustion chamber and mixed immediately before the ignition timing in the compression stroke. The uniform combustion operation refers to one that forms an air-fuel mixture in the combustion chamber during the intake stroke.
[0129]
Next, the basic fuel injection timing calculation function will be described. The calculation of the fuel injection timing is performed by an injection timing calculation means 71 configured in the fuel injection control unit 70 of the ECU 40 as shown in FIG. FIG. 10 is a block diagram for explaining the functions of the injection timing calculation means 71. As shown in the figure, the fuel injection timing calculation function includes a predicted torque calculation means 91, a first intermediate target combustion mode basic fuel injection timing calculation means 92, a base combustion mode basic fuel injection timing calculation means 93, and a final basic fuel injection timing calculation. It is constituted by means 94.
[0130]
The predicted torque calculation unit 91 calculates a predicted torque Tes that is a value obtained by predicting an output torque that is actually realized with respect to the target torque Tei. The fuel injection timing is controlled not to the target torque Tei but to the fuel injection timing according to the predicted torque Tes. Thereby, the malfunction by the shift | offset | difference of fuel injection timing can be prevented.
[0131]
As shown in the figure, the predicted torque calculating means 91 includes a target torque setting means 61, an estimated value calculating means 64, a predicted value calculating means 66, a first intermediate target combustion form control target value calculating means 63, and a base combustion form control target value calculating. Means 73, intermediate target combustion form setting means 52, current combustion form grasping means 55, and intermediate combustion ratio calculating means 74 are connected to target torque Tei, air effective component partial pressure estimated value Pmo, and air effective component partial pressure predicted value. The predicted torque Tes is calculated based on data such as Pmos, air effective component partial pressure control target value Pmosi, base air effective component partial pressure control target value Pmosib, and intermediate combustion ratio RATIO.
[0132]
The first intermediate target combustion mode basic fuel injection timing calculation means 92 calculates a basic fuel injection timing (hereinafter referred to as “first intermediate target combustion mode basic fuel injection timing”) TJi in the first intermediate target combustion mode. The base combustion mode basic fuel injection timing calculation means 93 calculates a basic fuel injection timing (hereinafter referred to as “base combustion mode basic fuel injection timing”) TJb when the combustion mode is the base combustion mode.
[0133]
In the ROM 40d of the ECU 40, a basic fuel injection timing calculation data map for each steady combustion mode using the predicted torque Tes and the engine speed Ne as parameters is stored in advance. The basic fuel injection timing is calculated by referring to this with interpolation calculation in the combustion mode. The first intermediate target combustion mode basic fuel injection timing TJi and the base combustion mode basic fuel injection timing TJb calculated in this way are output to the final basic fuel injection timing calculation means 94.
[0134]
The final basic fuel injection timing calculation means 94 linearly complements the base combustion mode basic fuel injection timing TJb and the first intermediate target combustion mode basic fuel injection timing TJi with the intermediate combustion ratio RATIO, so that the final basic fuel injection timing TJb The final basic fuel injection timing TJ, which is a basic fuel injection timing, is calculated. When a switching command is input from the uniform stratification switching means 84 during intermediate combustion, it is calculated by referring to a dedicated final basic fuel injection timing calculation data map provided separately in the ROM 40d.
[0135]
In addition to the injection timing calculation means 71, the fuel injection control unit 70 drives the injector 19 for injecting the final basic fuel injection amount Gfss calculated by the main control unit 50, as shown in FIG. Injection pulse time calculation means 72 for calculating the injection pulse, and injection pulse generation means 73 for generating an injection pulse based on the injection pulse time and the injection timing.
[0136]
As shown in FIG. 3, the injection pulse time calculation means 72 calculates an injection pulse time Tout as an operation amount for the injector 19 from the final basic fuel injection amount Gfss set by the main control unit 50. The injection pulse generation means 73 sets an injection pulse generation timer at a predetermined specific crank angle using the injection pulse time Tout and the final basic fuel injection timing TJ, and outputs the injection pulse to the injector 10 at a predetermined timing. .
[0137]
Next, the ignition timing calculation function will be described. The ignition timing is calculated by the ignition timing setting means 76 in the ignition timing control unit 75 of the ECU 40. FIG. 11 is a block diagram for explaining the functions of the ignition timing setting means 76. As shown in the figure, the ignition timing calculation function includes a predicted torque calculation means 91, a first intermediate target combustion mode basic ignition timing calculation means 95, a base combustion mode basic ignition timing calculation means 96, and a final basic ignition timing calculation means 97. Has been.
[0138]
The first intermediate target combustion mode basic ignition timing calculation means 95 calculates a basic ignition timing (hereinafter referred to as “first intermediate target combustion mode basic ignition timing”) IGi in the first intermediate target combustion mode. The base combustion mode basic ignition timing calculation means 93 calculates a basic ignition timing (hereinafter referred to as “base combustion mode basic ignition timing”) IGb when the combustion mode is the base combustion mode.
[0139]
In the ROM 40d of the ECU 40, a basic ignition timing calculation data map for each steady combustion mode using the predicted torque Tes and the engine speed Ne as parameters is stored in advance, and this should be referred to with interpolation calculation. To calculate the basic ignition timing according to the predicted torque Tes in the combustion mode. The first intermediate target combustion mode basic ignition timing IGi and the base combustion mode basic ignition timing IGb calculated in this way are output to the final basic ignition timing calculation means 97.
[0140]
The final basic ignition timing calculation means 97 performs the final basic ignition in the current combustion mode by linearly interpolating the base combustion mode basic ignition timing IGb and the first intermediate target combustion mode basic ignition timing IGi with the intermediate combustion ratio RATIO. The final basic ignition timing TJ, which is the timing, is calculated. When a switching command is input from the uniform stratification switching means 84 during intermediate combustion, the final ignition timing is calculated by referring to a dedicated final basic ignition timing calculation data map provided separately in the ROM 40d. .
[0141]
As shown in FIG. 3, the ignition timing control unit 75 includes an ignition signal generation unit 77 that generates an ignition signal based on the ignition timing in addition to the ignition timing setting unit 76. The ignition signal generating means 77 sets an ignition pulse generation timer at a specific crank angle determined in advance using the ignition timing IG, outputs an ignition signal to the igniter 27 at a predetermined timing, and connects the ignition plug via the ignition coil 29. 28 is caused to discharge.
[0142]
Next, engine control performed by the engine apparatus having the above-described configuration will be described based on the flowcharts of FIGS. FIG. 12 shows an initialization routine that is interrupted when an ignition switch (not shown) is turned on and power is supplied to the ECU 40 to reset the system. First, when the CPU 40c is initially set in step (hereinafter simply referred to as “S”) 1, the control data is initially set in S2, the intake pipe volume Vm, the stroke volume Vs per cylinder, the number of cylinders of the engine in S3. Set the intake system constants such as L, the gas constant Ra of the effective air component, and the gas constant Re of the EGR gas effective component, and exit from this routine (return).
[0143]
FIG. 13 is a routine program that is executed after system initialization by the initialization routine of FIG. 12. The combustion mode is set according to the situation, the intake / EGR amount for realizing the target torque Tei according to the combustion mode, and the fuel injection It is the flowchart which showed the outline | summary of the whole program which calculates the control value of quantity, fuel injection timing, and ignition timing. By controlling each actuator based on these control values, a combustion mode corresponding to the situation can be realized, and engine control for obtaining the target torque Tei can be performed by the combustion mode.
[0144]
According to this flowchart, first at S10, based on the detection signal from each sensor, the accelerator opening S, the manifold total pressure Pm, the gas temperature Tm in the intake pipe 6, the measured value of air flow through the throttle Qave, the air-fuel ratio. Engine operating conditions such as λ and engine speed Ne are calculated.
[0145]
In S20, the target torque Tei is calculated. The target torque Tei is calculated by referring to the target torque calculation data map with interpolation calculation using the accelerator pedal depression amount S calculated in S10 and the engine speed Ne. The target torque Tei calculated here can be regarded as an output requested by the driver to the engine, and this target torque Tei is achieved by realizing the combustion mode set in S30 to S50 by the control after S60. Control is performed.
[0146]
In S30, the final target combustion mode setting means 51 sets the final target combustion mode according to the operation region and the engine operating state. As the final target combustion mode, the most suitable one of the above five types of steady combustion modes is selected and set.
[0147]
FIG. 14 is a flowchart showing a final target combustion mode selection setting routine. In S301, the coolant temperature Tw detected or calculated in S10 and S20, the post-start time Tas, the master bag internal pressure recovery request signal Cm, the rich operation request Cr, the target torque Tei, and the engine speed Ne are read.
[0148]
Next, in S302, the coolant temperature Tw is compared with a preset value set in the ROM 40d of the ECU 40, and when the coolant temperature Tw is lower (NO), it is determined that the coolant temperature is low. Is done. From this, it can be determined that the engine is in the warm-up operation, and the process proceeds to S309 to select the steady combustion mode suitable for the warm-up operation as the final target combustion mode. If the coolant temperature Tw is higher (YES), it is determined that the coolant temperature is higher, and the process proceeds to S303 to make another determination.
[0149]
In S303, a comparison is made between a post-start time Tas, which is an elapsed time measured after the engine start, and a reference value preset in the ROM 40d of the ECU 40. As a result, when the post-start time Tas is less than the reference value (NO), it is determined that the warm-up operation is in progress immediately after the engine start, and the steady combustion mode suitable for the warm-up operation is set as the final target combustion mode. To select, the process proceeds to S309. If the post-start time Tas is equal to or greater than the reference value (YES), the warm-up operation is finished, and it is not necessary to select the final target combustion mode to perform the warm-up operation, and the process proceeds to S304. .
[0150]
In S304, it is determined whether or not there is a master bag recovery request signal Cm. When this master bag recovery request signal Cm is output, it is determined that the negative pressure in the master bag is weak and it is difficult to assist the brake operation force in this state.
[0151]
If the master bag recovery request signal Cm is output (YES), a steady combustion mode suitable for recovering the negative pressure in the master bag to a predetermined value or higher should be selected as the final target combustion mode. The process proceeds to S309. If the master bag recovery request signal Cm is not present (NO), the process proceeds to S305 because it is not necessary to select the final target combustion mode in order to secure the negative pressure in the master bag.
[0152]
In S305, the presence / absence of the rich operation request signal Cr is determined. The rich operation request signal Cr is obtained on the basis of the accumulated time in which the lean operation (uniform lean combustion mode or stratified combustion mode is realized) and the engine operating state are output, and when this signal is output, the NOx storage catalyst 22 is obtained. Occludes an amount of NOx that exceeds a predetermined limit reference value, and it can be determined that there is a risk of occlusion of NOx when lean operation is performed.
[0153]
Here, if there is a rich operation request signal Cr (YES), the process proceeds to S313 in order to select a final target combustion form in order to realize a combustion form that can be purified. If there is no rich operation request signal Cr (NO), the routine proceeds to S306 because it is not necessary to select the steady combustion mode for purifying the NOx storage of the NOx storage catalyst 22 as the final target combustion mode.
[0154]
In S306 to S308, the engine operating region is determined, and based on these determinations, the optimum steady combustion mode corresponding to each operating region is selected as the final target combustion mode in S310 to S312. In the operation region determination 1 performed in S306, it is determined whether or not the current engine operation region is within the extremely low load operation region, and if it is in the extremely low load operation region (YES), steady combustion suitable for this is performed. The process proceeds to S312 to select the form as the final target combustion form. If it is not in the extremely low load operation region (NO), the process proceeds to S307 to further determine the operation region in detail.
[0155]
In the operation region determination 2 performed in S307, it is determined whether or not the current engine operation region is within the low load operation region, and if it is in the low load operation region (YES), the steady combustion mode suitable for this is finally determined. The process proceeds to S311 to select the target combustion mode. Further, when it is not in the low load operation region (NO), the process proceeds to S308 in order to determine the operation region in more detail.
[0156]
In the operation region determination 3 performed in S308, it is determined whether or not the current engine operation region is in the medium load operation region. If it is in the medium load operation region (YES), a steady combustion mode suitable for this is determined as the final target. The process proceeds to S310 to select the combustion mode. Further, when it is not in the medium load operation region (NO), it is determined that the operation region is the high load operation region, and the routine proceeds to S309 in order to select the steady combustion mode capable of outputting a high load as the final target combustion mode. Transition.
[0157]
In S309, the uniform stoichiometric (no EGR) combustion form KSN is selected as the final target combustion form, in S310, the uniform stoichiometric (with EGR) combustion form KSE, in S311, the uniform lean combustion form KL, and in S312 the stratified combustion form. In SL, the rich rich combustion mode KR is selected in S313.
[0158]
When the master bag recovery request signal Cm is present in S304, the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN in S309 is selected because the steady combustion mode is different from the other steady combustion modes in the intake pipe. It is because the inside of 6 can be made into a high negative pressure state, and the negative pressure in the master bag can be recovered.
[0159]
Thus, by executing the control routine of S301 to S313 described above, the final target combustion mode corresponding to the operation region and the engine operating state is set in S30.
[0160]
In S40, the intermediate target combustion mode setting means 52 sets the intermediate target combustion mode. Here, as the intermediate target combustion mode, a first intermediate target combustion mode and a second intermediate target combustion mode are set.
[0161]
FIG. 15 is a flowchart showing a control routine for setting the intermediate target combustion mode performed by the intermediate target combustion mode setting means 52 in S40. First, in S401, the final target combustion mode set in S30 is read. In S402, the current combustion mode grasped by the current combustion manner grasping means 55 is read. In S403, the intermediate combustion mode instruction tables (see Tables 1 to 3) are referred to based on the final target combustion mode and the current combustion mode, and the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode are set. Done. Then, this routine is exited (return). Thus, in S40, the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode are set.
[0162]
In S50, the first current combustion form grasping means 56 grasps the current combustion form, and in S60 and later, engine control for realizing the current combustion form grasped in S50 is performed. That is, when it is grasped that the current combustion form is the intermediate combustion form, engine control for realizing the intermediate combustion form is performed after S60, and when it is grasped that the current combustion form is the steady combustion form, after S60. Engine control for realizing a steady combustion mode is performed.
[0163]
FIG. 16 is a flowchart showing a control routine for grasping and setting of the current combustion mode performed by the first current combustion mode grasping unit 56 in S50. First, in S501, it is determined whether or not the current combustion mode read in S402 is a steady combustion mode. If the current combustion mode is a steady combustion mode (YES), is the steady combustion mode realized? In order to determine whether it is necessary to realize an intermediate combustion mode between other steady combustion modes, the process proceeds to S502. If it is determined in S501 that the combustion mode is not steady (NO), this routine is exited (return). Based on this determination, engine control for realizing the steady combustion mode is performed.
[0164]
In S502, it is determined whether or not the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode are the same combustion mode. Here, when the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode are different combustion modes (NO), it is necessary to realize an intermediate combustion mode between the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode. After grasping, the process proceeds to S503.
[0165]
In S503, a process for grasping the current combustion mode as an intermediate combustion mode between the first intermediate combustion mode is performed, and the routine is exited (return). Thereby, the current combustion mode is grasped as an intermediate combustion mode between the first intermediate target combustion mode, and engine control for realizing the grasped intermediate combustion mode is performed.
[0166]
Further, when the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode are the same combustion mode (YES), the routine exits (return). As a result, the current combustion mode is grasped as the steady combustion mode of the first intermediate target combustion mode, and engine control for realizing the grasped steady combustion mode is performed.
[0167]
After S60, engine control for achieving the target torque Tei set in S20 is performed by the current combustion mode grasped in S50, that is, the steady combustion mode or the intermediate combustion mode.
[0168]
In S60, control amounts of the ETC 16 and the EGR valve 25 are calculated in order to perform the intake / EGR control for realizing the target torque Tei in the combustion mode grasped in S50.
[0169]
FIG. 17 is a flowchart showing a routine for calculating the control amounts of the ETC 16 and the EGR valve 25 in S60. First, in S601, an intake system coefficient is calculated. Here, the volume efficiency ηv in the current engine operating state is calculated by referring to a data map using the engine speed Ne and the manifold total pressure Pm as parameters. Then, intake system coefficients ca, ce, d are calculated by the following equations (11) to (13).
[0170]
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)
Here, a, ba, and be are intake system coefficients calculated by the above-described equations (7) to (9), and the intake pipe volume Vm, the stroke volume Vs per cylinder, the number of cylinders L of the engine, the air The gas constant Ra of the effective component and the gas constant Re of the EGR gas effective component are the intake system constants set in S3 (see FIG. 12).
[0171]
Next, in S602, initial setting values of the first intermediate target combustion mode basic fuel injection amount, the first intermediate target combustion mode basic EGR amount, and the first intermediate target combustion mode basic target air-fuel ratio are calculated. Here, the first intermediate target combustion mode initial set value calculation means 62 uses the target torque Tei and the engine speed Ne as a data map for calculating the initial set value of the steady combustion mode set as the first intermediate target combustion mode. The first intermediate target combustion mode fuel injection amount initial setting value Gfi, the first intermediate target combustion mode EGR amount initial setting value EGRi, the first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial setting The value ABFi is calculated.
[0172]
In S603, the air effective component partial pressure control target value Pmosi and the EGR gas effective component partial pressure control target value Pmesi in the first intermediate target combustion mode are calculated. Here, the first intermediate target combustion mode control target value setting means 63 first sets the first intermediate target combustion mode fuel injection amount initial set value GFi and the first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial set in S602. Using the set value ABFi, a cylinder inflow air amount initial set value GOi, which is an initial set value of the cylinder inflow air amount per cylinder, is obtained by the following equation (14).
[0173]
GOi = GFi × ABFi …… (14)
Then, from the cylinder inflow air amount initial setting value GOi and the intake system coefficient d, the first intermediate target combustion form air which is the air effective component partial pressure control target value in the first intermediate target combustion form is obtained by the following equation (15). The effective component partial pressure control target value Pmosi is calculated.
[0174]
Pmosi = (1 / d) ・ GOi ...... (15)
Also, the first intermediate target combustion mode EGR amount initial set value EGRi set in S602, the gas constant Ra of the effective air component, the gas constant Re of the EGR gas effective component, the first intermediate target combustion mode air effective component partial pressure control target Using the value Pmosi, the first intermediate target combustion mode EGR gas effective component partial pressure control target value Pmesi, which is the EGR gas effective component partial pressure control target value in the first intermediate target combustion mode, is calculated by the following equation (16). To do.
[0175]
Pmeesi = EGRi / (1-EGRi) × (Re / Ra) × Pmosi …… (16)
Further, the first intermediate target combustion mode control target value setting means 63 uses the stoichiometric air-fuel ratio ABFt and the first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial set value ABFi to calculate the target equivalent ratio FAIi according to the following equation (17). Is calculated.
[0176]
FAIi = ABFt / ABFi …… (17)
Then, an exhaust equivalence ratio FAI that estimates the equivalence ratio of EGR gas at the inlet of the EGR valve 25 is calculated. When the air-fuel ratio sensor 35 is a wide area type air-fuel ratio sensor, the exhaust equivalence ratio FAI can obtain the best accuracy by using the equivalent ratio calculated value calculated from the actual air-fuel ratio λ. As shown in the equation (18), the target equivalent ratio FAIi before the k control period is considered in consideration of the transport delay time of the combustion gas generated in the EGR passage 24._(-k)The exhaust equivalence ratio FAI may be calculated from the first order delay of the target equivalent ratio FAIi by weighted averaging.
[0177]
FAI = (1-q) ・ FAI_(-1)+ q ・ FAIi_(-k) … (18)
Where q: Weighted average coefficient
When the exhaust equivalence ratio FAI is obtained by the weighted average according to the above equation (18), the weighted average coefficient q may be a preset constant. Strictly speaking, since the transport delay time of the combustion gas varies depending on the operating conditions, The weighted average coefficient q is set from the manifold total pressure Pm so that the delay can be set optimally under the operating conditions, and the target equivalent ratio FAIi before the k control cycle is set._(-k)Is preferably a value before the k control period corresponding to the dead time set by the engine speed Ne and the manifold total pressure Pm.
[0178]
For simplicity, as shown in the following formula (19), the target equivalent ratio FAIi may be set as the exhaust equivalent ratio FAI as it is.
[0179]
fai = FAIi… (19)
Then, the ratio of the exhaust equivalent ratio FAI and the target equivalent ratio FAIi is calculated as the equivalent ratio coefficient rfai by the following equation (20).
[0180]
rfai = FAI / FAIi… (20)
In S604, an air effective component partial pressure estimated value and an EGR gas effective component partial pressure estimated value, which are pressure response values based on the sensor detection value, are calculated. Here, the feedback control amount calculation means 65 first estimates the time variation of each of the air effective component partial pressure and the EGR gas effective component partial pressure in accordance with the intake system model. The pressure model value Pfea and the EGR gas active component partial pressure model value Pfee are calculated based on the equivalence ratio coefficient rfai, and the new air partial pressure model value Pfa for the intake air is calculated from the actually measured throttle passage air flow rate.
[0181]
Then, the sum of the air excess / deficiency component partial pressure model value Pfea of the EGR gas and the new air partial pressure model value Pfa is calculated as the air effective component partial pressure estimation value Pmo, and the air excess / deficiency component partial pressure model value Pfea of the EGR gas is calculated. In order to make the sum of the EGR gas effective component partial pressure model value Pfee and the new air partial pressure model value Pfa coincide with the manifold total pressure Pm which is the actual value of the intake pipe pressure, the air effective component partial pressure estimated value Pmo is calculated from the manifold total pressure Pm. The subtracted value is calculated as an EGR gas effective component partial pressure estimated value Pmee.
[0182]
Here, by using the equivalence ratio coefficient rfai, the estimation accuracy of the EGR gas effective component partial pressure can be increased, and at the same time, each partial pressure is corrected without correcting the fresh air partial pressure model value Pfa obtained from the actual intake air amount. By matching the sum of the pressure and the manifold total pressure Pm, the model error for EGR can be corrected, and the estimation accuracy of the effective air component partial pressure can be improved by eliminating the influence of the intake air temperature, atmospheric pressure, valve clearance, etc. .
[0183]
Specifically, the air excess / deficiency component partial pressure model value Pfea and the EGR gas effective component partial pressure model value Pfee of the EGR gas are the intake system coefficients a, ba, be, the equivalence ratio coefficient rfai, and the EGR valve before one control cycle. Passing gas flow rate setting value Qe_(-1)PGR of EGR gas before 1 control cycle_(-1)1 Pfeet before the control cycle_(-1)Is calculated by the following equations (21) and (22).
[0184]
Pfea = (1-a ・ dt) ・ Pfea_(-1)+ (ba ・ dt) ・ (1-rfai) ・ Qe_(-1)…(twenty one)
Pfee = (1-a ・ dt) ・ Pfee_(-1)+ (be ・ dt) ・ (rfai) ・ Qe_(-1)…(twenty two)
The fresh air partial pressure model value Pfa of the intake air is calculated by the following equation (23) using the throttle passage air flow rate measurement value Qave actually measured by the intake air amount sensor 8.
[0185]
Pfa = (1-a ・ dt) ・ Pfa_(-1)+ (ba ・ dt) ・ Qave… (23)
The air effective component partial pressure estimated value Pmo and the EGR gas effective component partial pressure estimated value Pmee are calculated by the following equations (24) and (25).
[0186]
Pmo = Pfa + (Pfe / (Pfea + Pfee)) × Pfea… (24)
Pmee = Pm-Pmo… (25)
However, when (Pfea + Pfee) = 0 and EGR is not performed, (Pm−Pfa) = 0 and Pmo = Pfa.
[0187]
In S605, a throttle passage air flow rate setting value Qa and an EGR valve passage gas flow rate setting value Qe are calculated based on the air effective component partial pressure estimated value Pmo and the EGR gas effective component partial pressure estimated value Pmee. Here, first, the feedback control coefficient is calculated by the processing of the feedback control unit 65. Specifically, using the intake system coefficients ba, be, ca, ce and the equivalence ratio coefficient rfai, the feedback coefficients f1, f2, h1, h2, g1, g2 are calculated by the following formulas (26) to (31). Is done.
[0188]
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)
Where dt: control cycle
n: Weight coefficient (0 <n <1)
m: integral control coefficient (m ≧ 0)
Then, according to the above-described intake system model, the EGR valve passage gas flow initial setting value Qei and the throttle passage air flow initial setting value Qai are calculated by the processing of the feedback control amount calculation means 65.
[0189]
Here, the EGR valve passage gas flow initial setting value Qei is the EGR gas effective component partial pressure target value initial setting value Pmesi calculated by the control target value setting means 63 of the first intermediate target combustion mode and the EGR gas effective component partial pressure estimation. Value Pmee, and the time integral value Imee of the EGR gas effective component partial pressure error calculated in S606 described later one control cycle before_(-1)And is calculated by the following equation (32).
[0190]
Qei = h2, Pmeesi-f2, Pmee + g2, Imee_(-1) … (32)
Since the EGR valve passage gas flow initial setting value Qei calculated by the above equation (32) may not always be a realizable value, the range of the following equation (33) (maximum flow rate (Qe) of 0 or more)_MAX The flow rate is saturated to the following range) and can be controlled (realized), and this flow rate is defined as an EGR valve passage gas flow rate Qe using the EGR gas effective component partial pressure estimated value Pmee.
[0191]
0 ≦ Qe ≦ (Qe)_MAX … (33)
Maximum EGR valve passage gas flow rate (Qe)_MAX Is set by referring to a data map based on the manifold total pressure Pm.
[0192]
Furthermore, when controlling the EGR valve passage gas flow rate, the flow rate that can be controlled (changed) is the manifold total pressure Pm and the EGR valve passage gas flow rate Qe one control cycle before._(-1)Therefore, the manifold total pressure Pm and the EGR valve instruction value Se one control cycle before_(-1)From the maximum EGR valve passage gas flow rate change amount (ΔQe)_MAX Is set, and this maximum EGR valve passage gas flow rate change amount (ΔQe)_MAX And EGR valve passage gas flow rate Qe one control cycle before_(-1)The maximum EGR valve passage gas flow rate (Qe) calculated by the following equation (34)_MAX By using, more accurate feedback control can be realized.
[0193]
(Qe)_MAX = Qe_(-1)+ (ΔQe)_MAX … (34)
The throttle passage air flow initial setting value Qai is the EGR valve passage gas flow rate Qe and the effective air component partial pressure control target value Pmosi calculated by the processing by the control target value calculation means 63 of the first intermediate target combustion mode. The air effective component partial pressure estimated value Pmo and the time integrated value Imo of the air effective component partial pressure error calculated in S606 described later one control cycle before_(-1)And is calculated by the following equation (35).
[0194]
Qai = h1, Pmosi-f1, Pmo- (1-rfai), Qe + g1, Imo_(-1) … (35)
Then, the calculated throttle passage air flow initial setting value Qai is within the range of the following expression (36) (0 or more, maximum flow rate (Qa)_MAX The air flow rate Qa passing through the throttle is determined by saturating in the following range.
[0195]
0 ≦ Qa ≦ (Qa)_MAX … (36)
Even in this case, the maximum EGR valve passage gas flow rate (Qe)_MAX As in the above case, the maximum throttle passage air flow rate (Qa)_MAX May be a preset constant or a value set by referring to a map or the like based on the manifold total pressure Pm in consideration of a controllable flow rate.
[0196]
Furthermore, the manifold total pressure Pm and the throttle actuator instruction value Sa one control cycle before_(-1)The maximum throttle passage air flow rate change amount (ΔQa)_MAX Is set, and this maximum throttle passage air flow rate change (ΔQa)_MAX And air flow rate Qa through the throttle one control cycle before_(-1)The maximum throttle passage air flow rate (Qa) calculated by the following equation (37)_MAX May be used.
[0197]
(Qa)_MAX = Qa_(-1)+ (ΔQa)_MAX … (37)
In S606, calculation of the effective air component partial pressure prediction value and the EGR gas effective component partial pressure prediction value, which are pressure response values based on theoretical values, is performed. Here, the predicted value calculation means 66 is the air effective component partial pressure predicted value Pmos before one control cycle._(-1)And the air effective component partial pressure target correction value Pmohs are used to calculate the air effective component partial pressure predicted value Pmos by the following equation (38).
[0198]
Pmos = (1-n) ・ Pmos_(-1)+ n ・ Pmohs… (38)
And the EGR gas effective component partial pressure prediction value Pmees before one control cycle_(-1)And the EGR gas effective component partial pressure target correction value Pmeehs are used to calculate the EGR gas effective component partial pressure predicted value Pmees by the following equation (39).
[0199]
Pmees = (1-n) ・ Pmees_(-1)+ n ・ Pmeehs… (39)
The air effective component partial pressure target correction value Pmohs in the above equations (38) and (39) is a pressure target value corresponding to the throttle passage air flow rate Qa, and the EGR gas effective component partial pressure target correction value Pmeehs is passed through the EGR valve. This is a pressure target value corresponding to the gas flow rate Qe, and is calculated by the following equations (40) and (41).
[0200]
Pmohs = (1 / h1) ・ (Qa + (1-rfai) ・ Qe + f1 ・ Pmo-g1 ・ Imo)… (40)
Pmeehs = (1 / h2) ・ (Qe + f2 ・ Pmee-g2 ・ Imee)… (41)
The time integral value Imo of the effective air component partial pressure error and the time integral value Imee of the EGR gas effective component partial pressure error in the above equations (40) and (41) are calculated by the following equations (42) and (43). Is done.
[0201]
Imo = Imo_(-1) + (Pmos_(-k)-Pmo) ・ dt… (42)
Imee = Imee_(-1)+ (Pmees_(-k)-Pmee) ・ dt… (43)
In S607, the ETC opening instruction value Sa of the ETC 16 is calculated. Here, the ETC opening instruction value calculating means 67 calculates the ETC opening instruction value Sa using the throttle passage air flow rate Qa and the manifold total pressure Pm obtained in S605, and outputs them to the ETC 16 as control signals.
[0202]
In S608, the valve opening instruction value Se of the EGR valve 25 is calculated. Here, the EGR valve opening instruction value calculation means 68 calculates the EGR valve opening instruction value Se using the EGR valve passage gas flow rate Qe and the manifold total pressure Pm obtained in S605, and uses the EGR valve opening instruction value Se as a control signal. To 25.
[0203]
Based on the control value calculated by the control processing of S607 and S608, the ETC 16 and the EGR valve 25 are controlled to the opening position where the intake air amount and the EGR amount for realizing the target torque Tei according to the current combustion mode can be obtained. Is done.
[0204]
Next, in S70 to S100, when the current combustion mode is grasped as the intermediate combustion mode, an intermediate combustion ratio RATIO for realizing the intermediate combustion mode is calculated. In S70, a base combustion mode fuel injection amount initial setting value Gfib, a base combustion mode EGR amount initial setting value (EGR rate) EGRib, and a base combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFib are calculated.
[0205]
Here, the base combustion mode initial set value calculation means 72 generates an initial set value calculation data map for the steady combustion mode set as the base combustion mode with interpolation calculation using the target torque Tei and the engine speed Ne. The base combustion mode fuel injection amount initial setting value Gfib, the base combustion mode EGR amount initial setting value EGRib, and the base combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFib are calculated respectively.
[0206]
In S80, the air effective component partial pressure control target value Pmosib and the EGR gas effective component partial pressure control target value Pmeesib in the base combustion mode are calculated. Here, the base combustion mode control target value setting means 73 first uses the first base combustion mode fuel injection amount initial setting value GFib and the base combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFib set in S70 to (44), the base combustion mode cylinder inflow air amount initial setting value GOib, which is the initial setting value of the cylinder inflow air amount per cylinder in the base combustion mode, is obtained.
[0207]
GOib = GFib × ABFib ...... (44)
Then, from the base combustion form cylinder inflow air amount initial setting value GOib and the intake system coefficient d, the base combustion form air effective component component which is the air effective component partial pressure control target value in the base combustion form is obtained by the following equation (45). A pressure control target value Pmosib is calculated.
[0208]
Pmosib = (1 / d) ・ GOib …… (45)
Further, using the base combustion mode EGR amount initial set value EGRib set in S70, the gas constant Ra of the effective air component, the gas constant Re of the EGR gas effective component, the base combustion mode air effective component partial pressure control target value Pmosib, The base combustion mode EGR gas effective component partial pressure control target value Pmeib, which is the EGR gas effective component partial pressure control target value in the base combustion mode, is calculated by the following equation (46).
[0209]
Pmeesib = EGRib / (1-EGRib) × (Re / Ra) × Pmosib …… (46)
In S90, the fuel injection control method is determined. There are two types of fuel injection control methods, an L-Jetro type fuel injection control method and an A / F priority type fuel injection control method, and it is calculated in S100 by selecting one of these control methods according to a predetermined condition The accuracy of control values such as the intermediate combustion ratio RATIO and the final fuel injection amount can be made higher.
[0210]
The determination of the fuel injection control method is performed by the fuel injection control method determination routine shown in FIG. First, in S900, a determination is made based on the pressure state in the intake pipe 6, and the manifold total pressure Pm detected in S10 and the manifold reference pressure Pm preset in the ROM 40d of the ECU 40 are determined._LMIs compared. Here, the manifold total pressure Pm is the manifold reference pressure Pm._LMWhen it is determined that the following low negative pressure state is present (NO), the process proceeds to S901 to make a determination based on the operation state of the accelerator pedal.
[0211]
In S901, it is determined whether or not the accelerator pedal depressing amount S is in an operation state in which the accelerator pedal is depressed more than a predetermined amount. Here, the depression amount S is the reference accelerator depression amount S._LMIf it is the following (NO), it is determined that the engine operating state is in the middle / low load operation region, and the process proceeds to S902 to select a fuel injection control method suitable for the middle / low load operation region. In S902, it is determined that the engine operating state is in the middle / low load operation region, the A / F priority type fuel injection control method is selected as the fuel injection control method, and the routine is exited.
[0212]
In S900, the manifold total pressure Pm is changed to the manifold reference pressure Pm._LMIf it is determined that the engine is in a higher negative pressure state (YES), or the accelerator depression amount S is preset in the ROM 40d of the ECU 40 in S901, the reference accelerator depression amount S is preset._LMIs greater than (YES), it is determined that the engine operating state is within the high load operation region, and the process proceeds to S903 to select a fuel injection control method according to the high load operation.
[0213]
In S903, the L JETRO type fuel injection control system is selected as the fuel injection control system suitable for high-load operation, and the routine is exited (return). After selecting either one of the L JETRO type fuel injection control method and the A / F priority type fuel injection control method by the above control, the process proceeds to S100 (FIG. 13).
[0214]
In S100, the intermediate combustion ratio RATIO is calculated. The intermediate combustion ratio RATIO is calculated based on the intermediate combustion ratio calculation formula set for each intermediate combustion mode by the intermediate combustion ratio calculating means 74. Hereinafter, calculation of the intermediate combustion ratio RATIO will be described for each intermediate combustion mode between the steady combustion modes.
[0215]
First, the stratification ratio SRATIO, which is the intermediate combustion ratio of the intermediate combustion mode between the stratified combustion mode SL and the uniform lean combustion mode KL, is the air effective component partial pressure (hereinafter simply referred to as “actual air effective”) of the actual pressure response value. "Component partial pressure")) Px, air effective component partial pressure control target value Pmosi in uniform lean combustion mode KL_KL, The active air partial pressure control target value Pmosi in the stratified charge combustion form SL_SLIs calculated by the following equation (47).
[0216]
SRATIO = (Px-Pmosi_KL) / (Pmosi_SL-Pmosi_KL) …… (47)
That is, according to the above equation (47), the stratification ratio SRATIO is obtained from the relationship between the air effective component partial pressure and the actual air effective component partial pressure in the base combustion mode and the first intermediate target combustion mode.
[0217]
In the above equation (47), as the actual air effective component partial pressure Px, when the fuel injection control method selected in S90 is the L JETRO fuel injection method, the air effective component partial pressure estimated value Pmo is used. In the case of the A / F priority type fuel injection system, the air effective component partial pressure prediction value Pmos is used (hereinafter, the same applies to the actual air effective component partial pressure Px).
[0218]
The lean ratio LRATIO, which is an intermediate combustion ratio of the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN, is the actual air active component partial pressure Px, the air in the uniform lean combustion mode KL. Effective component partial pressure control target value Pmosi_KL, Uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN air effective component partial pressure control target value Pmosi_KSN Is calculated by the following equation (48).
[0219]
LRATIO = (Px-Pmosi_KSN) / (Pmosi_KL-Pmosi_KSN) …… (48)
That is, the lean ratio LRATIO is calculated from the relationship between the air effective component partial pressure and the actual air effective component partial pressure in the base combustion mode and the first intermediate target combustion mode.
[0220]
The EGR ratio ERATIO, which is the intermediate combustion ratio of the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode KSN and the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE, is the actual air effective component partial pressure Px and the intake pipe 6 Using the EGR gas effective component partial pressure (hereinafter simply referred to as “actual EGR gas effective component partial pressure”) Py of the actual pressure response value, the predicted EGR rate EGRs calculated by the following equation (49), and the uniform stoichiometric (EGR) Yes) Using the EGR amount initial setting value EGRi of the combustion mode KSE, the following equation (50) is used.
[0221]
EGRS = (Py / Re) / (Px / Ra + Py / Re) ...... (49)
ERATIO = EGRS / EGRi ...... (50)
In the above equation (49), the EGR gas effective component partial pressure Py is used as the actual EGR gas effective component partial pressure Py when the fuel injection control method selected in S90 is the L JETRO type fuel injection method. In the case of the A / F priority type fuel injection system, the EGR gas effective component partial pressure prediction value Pmees is used. (The same applies to the actual EGR gas active component partial pressure Py hereinafter).
[0222]
Here, in the above equations (47), (48), (49), the fuel injection control method in which the pressure response values used for the actual effective air component partial pressure Px and the actual EGR gas effective component partial pressure Py are selected in S90. The reason for selecting according to will be briefly described below.
[0223]
Since the air effective component partial pressure estimated value Pmo is calculated using sensor detection values detected by sensors such as the intake pipe pressure sensor 33 and the intake air amount sensor 36, a sensor delay or a detection delay due to noise processing of the sensor signal There is a feature that detection delay is likely to occur when there is a transient change in the intake air amount especially during medium / low load operation, and there is a possibility that an error in the detection delay may lead to an error in the air-fuel ratio. ing.
[0224]
However, since the air effective component partial pressure estimated value Pmo is obtained using the sensor detection value actually detected by the sensors, the absolute accuracy is high, and in the high load operation region, the throttle of the intake pipe 6 is high. Since the differential pressure before and after the valve (hereinafter simply referred to as intake pipe differential pressure) is small, there is an advantage that an error due to detection delay can be allowed.
[0225]
On the other hand, since the air effective component partial pressure prediction value Pmos is calculated based on a theoretical calculation value based on the opening instruction values of the ETC 16 and the EGR valve 25, a sensor such as the air effective component partial pressure estimation value Pmo is used. There is an advantage that there is no detection delay due to, and the accuracy in the transient change of the intake air amount is good.
[0226]
However, since the intake pipe differential pressure is small during high load operation, it is difficult to suck the intake air amount as calculated into the cylinder even if the throttle opening of the throttle valve 14 is precisely controlled by the ETC 16. In such a case, there is a feature that an error in the intake air amount is likely to be included, which may lead to an error in the air-fuel ratio.
[0227]
Therefore, in the L JETRO type fuel injection control method that is the high load operation region, the A / F priority type fuel injection control that is the medium / low load operation region is used by using the air active component partial pressure estimated value Pmo with higher absolute accuracy. In this method, the air active component partial pressure prediction value Pmos is used which has good accuracy in the transient change of the intake air amount and does not cause an error due to detection delay.
[0228]
The rich ratio RRATIO, which is the intermediate combustion ratio of the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform rich combustion mode KR, is calculated by the following method, unlike the calculation methods of the above intermediate combustion ratios. Is done. This is because the uniform rich combustion mode is a combustion mode with an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the degree of transition to the intermediate combustion mode directly depends on the fuel injection amount.
[0229]
The rich ratio RRATIO calculates the rich ratio according to the time after the start of the intermediate combustion mode between the uniform rich combustion mode KR and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. Specifically, it is calculated by the following equation (51).
[0230]
RRATIO = RRATIO + DR ...... (51)
(However, DR: Time correction coefficient after start)
That is, the rich ratio RRATIO is calculated by considering the correction coefficient in a constant set in advance in the ROM 40d of the ECU 40.
[0231]
In S110, the final target air-fuel ratio ABFif that realizes the current combustion mode is calculated. The final target air-fuel ratio ABFif calculated here is a target air-fuel ratio in the current combustion mode for realizing the target torque Tei required by the driver, and is based on the first intermediate target combustion mode target air-fuel ratio initial setting value ABFi and the base It is calculated based on the combustion mode target air-fuel ratio initial set value ABFib and the intermediate combustion ratio RATIO.
[0232]
FIG. 19 is a flowchart showing a routine for calculating the final target air-fuel ratio ABFif performed by the final target air-fuel ratio calculating means 81. First, in S1101, it is determined whether or not the current combustion mode is a steady combustion mode. Here, in the case of the steady combustion mode (YES), the process proceeds to S1107 in order to calculate the final target air-fuel ratio ABFif that realizes the steady combustion mode.
[0233]
In S1107, the final target air-fuel ratio ABFif that realizes the steady combustion mode is calculated. The final target air-fuel ratio ABFif is calculated by referring to the initial set value data map of the steady combustion mode with interpolation calculation by the first intermediate target combustion mode initial set value calculation means 62. The fuel ratio is set to the initial set value ABFi. This is shown by the following equation (53). (Note that (52) is a missing number.)
ABFif = ABFi …… (53)
Therefore, for example, when the current combustion form grasped by the first current combustion form grasping means 56 is the stratified combustion form SL, the first intermediate target combustion form is also the stratified combustion form SL (first grasping the current combustion form SL). (Refer to the process of the means 56), the target air-fuel ratio initial setting value ABFi in the stratified combustion mode calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the stratified combustion mode SL by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculating means 62_SLIs set as the final target combustion mode ABFif.
[0234]
Similarly, when the current combustion form grasped by the first current combustion form grasping means 56 is the uniform lean combustion form KL, the first intermediate target combustion form initial setting value calculating means 62 performs the target of the uniform lean combustion form. The air-fuel ratio calculation data map is referred to, and the target air-fuel ratio initial setting value ABFi in the uniform lean combustion mode_KLIs set as the final target combustion mode ABFif.
[0235]
Further, since the same combustion mode is the steady combustion mode of uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN, uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSE, and uniform rich combustion mode KR, the description thereof is omitted. .
[0236]
If it is determined in S1101 that the current combustion mode is not a steady combustion mode (NO), the process proceeds to S1102, and the current combustion mode obtained by the first current combustion mode grasping unit 56 is uniform in S1102. It is determined whether the intermediate combustion mode is between the lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL.
[0237]
Here, when the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL (YES), the process proceeds to S1103 and subsequent steps in order to calculate the final target air-fuel ratio ABFif that realizes this. To do.
[0238]
In S1103, a temporary target air-fuel ratio, which is a calculated air-fuel ratio in the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL, is calculated. The temporary target air-fuel ratio ABFifi is the target air-fuel ratio ABFi in the uniform lean combustion mode KL._KLAnd the target air-fuel ratio ABFi in the stratified charge combustion mode SL_SLAnd the stratification ratio SRATIO is calculated by the following equation (54).
[0239]
ABFifi = SRATIO × ABFi_SL+ (1-SRATIO) x ABFi_KL      …… (54)
Here, the target air-fuel ratio ABFi of the stratified charge combustion form SL_SLIs calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the stratified charge combustion mode SL. When the stratified combustion mode SL is the first intermediate target combustion mode, it is calculated by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculating means 62, and when it is the base combustion mode, it is calculated by the base combustion mode initial setting value calculating means 72. Is done.
[0240]
Further, the target air-fuel ratio ABFi of the uniform lean combustion mode KL_KLIs calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the uniform lean combustion mode KL. When the uniform lean combustion mode KL is the first intermediate target combustion mode, the first intermediate target combustion mode initial setting value calculation means 62 is used. When the uniform lean combustion mode KL is the base combustion mode, the base combustion mode initial setting value calculation unit 72 is used. Is calculated by
[0241]
Next, in S1104, the temporary target air-fuel ratio ABFif calculated in S1103 is compared with the stratified combustion rich limit air-fuel ratio ABFrs. Thereby, it is selected and set whether the intermediate combustion mode is performed by the stratified combustion operation or the uniform combustion operation.
[0242]
Here, when the temporary target air-fuel ratio ABFifi is larger than the stratified combustion rich limit air-fuel ratio ABFrs (ABFifi> ABFrs) (YES), since the target air-fuel ratio is leaner than the stratified combustion rich limit, Since the provisional target air-fuel ratio can be realized, the process proceeds to S1106. In step S1106, a process for setting the temporary target air-fuel ratio ABFif to the final target air-fuel ratio ABFif is performed.
[0243]
Further, when the temporary target air-fuel ratio ABFif is equal to or less than the stratified combustion rich limit air-fuel ratio ABFrs (ABFif ≦ ABFrs) (NO), the target air-fuel ratio is richer than the stratified combustion rich limit air-fuel ratio ABFrs. The stratified combustion operation by form cannot be realized. Therefore, in such a case, it is necessary to switch the operation method to the uniform combustion operation to realize the target torque Tei.
[0244]
Accordingly, the process proceeds to S1105 in order to set the target air-fuel ratio that can achieve the target torque Tei in the uniform lean combustion mode as the final target air-fuel ratio ABFif.
[0245]
In S1105, the final target air-fuel ratio ABFif is calculated. Here, the target air-fuel ratio in the uniform lean combustion mode KL is referred to by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculation unit 62 or the base combustion mode initial setting value calculation unit 72 by referring to the target air-fuel ratio calculation data map. ABFi_KLIs calculated and set as the final target air-fuel ratio ABFif.
[0246]
Next, if it is determined in S1102 that the current combustion mode is not an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL (NO), it is determined which intermediate combustion mode is in effect, In order to calculate the final target air-fuel ratio ABFif that realizes the intermediate combustion mode, the routine proceeds to S1108 and thereafter.
[0247]
In S1108, it is determined whether or not the current combustion mode grasped by the first current combustion mode grasping means 56 is an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. . Here, when the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN (YES), the final target air-fuel ratio ABFif that realizes this should be calculated. , The process proceeds to S1109.
[0248]
In S1109, a final target air-fuel ratio is calculated that realizes an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. The final target air-fuel ratio ABFif is the target air-fuel ratio ABFi in the uniform lean combustion mode KL._KLAnd the target air-fuel ratio ABFi in the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN_KSN And the lean ratio LRATIO is calculated by the following equation (55).
[0249]
ABFifi = LRATIO × ABFi_KL+ (1-LRATIO) x ABFi_KSN     ...... (55)
Here, the target air-fuel ratio ABFi of the uniform lean combustion mode KL_KLIs calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the uniform lean combustion mode KL by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculation unit 62 or the base combustion mode initial setting value calculation unit 72.
[0250]
Further, the target air-fuel ratio ABFi of the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN_KSN Is calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculating unit 62 or the base combustion mode initial setting value calculating unit 72. Is done.
[0251]
If it is determined in S1108 that the current combustion mode is not an intermediate combustion mode (NO) between the uniform lean combustion mode KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN, the process proceeds to S1110 and subsequent steps.
[0252]
In S1110, it is determined whether or not the current combustion form grasped by the first current combustion form grasping means 56 is an intermediate combustion form between the uniform rich combustion form KR and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion form KSN. . Here, when the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform rich combustion mode KR and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN (YES), the final target air-fuel ratio ABFif that realizes this is calculated. , S1111 is entered.
[0253]
In S1111, the final target air-fuel ratio ABFif that realizes an intermediate combustion mode between the uniform rich combustion mode KR and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN is calculated. The final target air-fuel ratio ABFif is the target air-fuel ratio ABFi in the uniform rich combustion mode KR._KRAnd the target air-fuel ratio ABFi in the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN_KSN And the rich ratio RRATIO is calculated by the following equation (56).
[0254]
ABFifi = RRATIO × ABFi_KR+ (1-RRATIO) × ABFi_KSN     …… (56)
Here, the target air-fuel ratio ABFi of the uniform rich combustion mode KR_KRIs calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the uniform rich combustion mode KR by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculating unit 62 or the base combustion mode initial setting value calculating unit 72.
[0255]
Further, the target air-fuel ratio ABFi of the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN_KSN Is calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculating unit 62 or the base combustion mode initial setting value calculating unit 72. Is done.
[0256]
When the current combustion mode is not an intermediate combustion mode between the uniform rich combustion mode KR and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN (NO), the intermediate combustion mode is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. It is determined that the combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode, and the flow proceeds to S1112 to calculate the final target air-fuel ratio ABFif that realizes this.
[0257]
In S1112, the final target air-fuel ratio that realizes an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode KSN and the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE is calculated.
[0258]
The final target air-fuel ratio ABFif is calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the first intermediate target combustion mode set by the first intermediate target combustion mode initial setting value calculating means 62. The target air-fuel ratio ABFi is used.
[0259]
This is shown by the following equation (57).
[0260]
ABFif = ABFi …… (57)
Therefore, for example, when the first intermediate target combustion mode is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN, the final target air-fuel ratio ABFif is referred to the target air-fuel ratio calculation data map of the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. When the first intermediate target combustion mode is the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE, it is calculated by referring to the target air-fuel ratio calculation data map of the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE. Is done.
[0261]
As described above, after calculating the final target air-fuel ratio ABFif that realizes the current combustion mode by the processing of S110, the process proceeds to S120 to calculate the final fuel injection amount Gfss. In S120, the final basic fuel injection amount Gfss is calculated. The final basic fuel injection amount Gfss calculated here is the fuel injection amount for realizing the current combustion mode, and the final target air-fuel ratio ABFif and the actual pressure response value in the intake pipe 6 (the effective air component partial pressure) Calculated based on the estimated value Pmo or the air active component partial pressure predicted value Pmos).
[0262]
This is because, for example, the ETC 16 and the EGR valve 25 are controlled to the opening positions where the intake air amount and the EGR amount for realizing the current combustion mode are obtained in S60, but the separation distance between the throttle valve 14 and the combustion chamber 27 Due to the shape of the intake pipe 6 and the like, the pressure response value in the actual intake pipe 6 may lag with respect to the control target value in the case of transient operation or the like. This is because a more accurate fuel injection amount is calculated by calculating based on the pressure response value.
[0263]
Here, the final basic fuel injection amount calculation means 82 calculates two types of fuel injection amounts based on the two types of intake pipe pressure response values calculated in S60 described above, and the fuel injection control determined in S90. One of the two fuel injection amounts is adopted as the final fuel injection amount Gfss corresponding to the method.
[0264]
First, a predicted intake air amount that is an intake air amount predicted to be actually taken into the combustion chamber 8 is calculated based on the pressure response value and the intake system coefficient. Here, the L jetro type predicted intake air amount GOS_L is calculated by the following equation (58) using the air effective component partial pressure estimated value Pmo, and the A / F priority type predicted intake air amount GOS_A is the air effective component partial pressure prediction. It is calculated by the following equation (59) using the value Pmos.
[0265]
GOS_L = d × Pmo ...... (58)
GOS_A = d × Pmos …… (59)
Next, the fuel injection amount is calculated based on the predicted intake air amount calculated by the equations (58) and (59) and the final target air-fuel ratio ABFif calculated in S110. Here, the L JETRO type fuel injection amount Gfss_L is calculated by the following equation (60) using the L JETRO type predicted intake air amount GOS_L, and the A / F priority type fuel injection amount Gfss_A is A / F priority type prediction type. It is calculated by the following equation (61) using the intake air amount GOS_A.
[0266]
Gfss_L = GOS_L / ABFif… (60)
Gfss_A = GOS_A / ABFif… (61)
Thus, the final basic fuel injection amount Gfss_L and the effective air component when the effective air component partial pressure estimated value Pmo is used as the pressure response value according to the above equations (58), (59), (60), and (61). A final basic fuel injection amount Gfss_A when the partial pressure prediction value Pmos is used is calculated.
[0267]
When the fuel injection control method selected in S90 is the L JETRO fuel injection control method, the L JETRO fuel injection amount Gfss_L is adopted as the final basic fuel injection amount Gfss, and the A / F priority fuel injection control is performed. In the case of the method, the A / F priority type fuel injection amount Gfss_A is adopted as the final basic fuel injection amount Gfss.
[0268]
Thereby, the final basic fuel injection amount Gfss for realizing the current combustion mode can be accurately calculated. The reason why the air effective component partial pressure estimated value Pmo or the air effective component partial pressure estimated value Pmos is used as the pressure response value is as follows. The actual air effective component partial pressure Px at the time of calculating the intermediate combustion ratio RATIO Since this is the same as the case of, detailed description thereof is omitted.
[0269]
After S130, the predicted torque Tes is calculated, and the fuel injection timing TJ and the ignition timing IG corresponding to the predicted torque Tes are calculated. Thus, the fuel injection timing and the ignition timing for realizing the predicted torque Tes that can be actually realized with respect to the target torque Tei are calculated.
[0270]
In S130, the predicted torque Tes is calculated by the process of the predicted torque calculation unit 91. Here, the predicted torque Tes is obtained by using a ratio between an actual pressure response value in the intake pipe 6 and a pressure response value that is a final control target set to achieve the target torque Tei. Is calculated by correcting.
[0271]
Specifically, it is calculated by the following equations (62) and (63).
[0272]
Tes = Tei × (Pmo / Pmosi)… (62)
Tes = Tei × (Pmos / Pmosi)… (63)
Then, one of the predicted torques Tes calculated by the above equations (62) and (63) is selected according to the fuel injection control method selected in S90. Here, when the fuel injection control method is the L JETRO method, the predicted torque Tes according to the above equation (62) calculated using the air effective component partial pressure estimated value Pmo is adopted, and the A / F priority method is used. In some cases, the predicted torque Tes according to the above equation (63) calculated using the air effective component partial pressure predicted value Pmos is employed.
[0273]
In the case of the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode and the uniform lean combustion mode, the calculation method of the predicted torque Tes differs depending on the lean ratio LRATIO. When the lean ratio LRATIO is 1 or more (LRATIO ≧ 1), the air effective component partial pressure control target value Pmosi and the air effective component partial pressure estimated value Pmo or the air effective component partial pressure prediction for the uniform lean combustion mode are used. The predicted torque Tes is calculated using either one of the values Pmos.
[0274]
When the lean ratio LRATIO is 0 or less (LRATIO ≦ 0), the air effective component partial pressure control target value Pmosi and the air effective component partial pressure estimated value Pmo or the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode The predicted torque Tes is calculated using any one of the air effective component partial pressure predicted values Pmos.
[0275]
Furthermore, when the lean ratio is between 0 and 1 (0 <LRATIO <1), the target torque Tei is set as the predicted torque Tes.
[0276]
In the case of the intermediate combustion mode between the stratified combustion mode and the uniform lean combustion mode, the calculation method of the predicted torque Tes differs depending on the stratification ratio SRATIO and the temporary target air-fuel ratio ABFifi. When the temporary target air-fuel ratio ABFif is leaner than the stratification rich limit air-fuel ratio ABFrs and the stratification ratio SRATIO is less than 1 (SRATIO <1), the target torque Tei is calculated as the predicted torque Tes.
[0277]
When the temporary target air-fuel ratio ABFif is leaner than the stratified rich limit air-fuel ratio ABFrs and the stratified ratio SRATIO is 1 or more (SRATIO ≧ 1), the effective air component pressure control target value Pmosi in the stratified charge combustion mode is The predicted torque Tes is calculated using either the air effective component partial pressure estimated value Pmo or the air effective component partial pressure predicted value Pmos.
[0278]
Further, when the temporary target air-fuel ratio ABFifi is on the rich side with respect to the stratified rich limit air-fuel ratio ABFrs, the air effective component partial pressure control target value Pmosi and the air effective component partial pressure estimated value Pmo in the uniform lean combustion mode are used. Alternatively, the predicted torque Tes is calculated using either one of the air effective component partial pressure predicted values Pmos.
[0279]
In S140, the basic fuel injection timing TJ is calculated by the processing of the fuel injection timing calculation means 94. The basic fuel injection timing TJ is calculated by referring to a fuel injection timing calculation data map having parameters of the predicted torque Tes and the engine speed Ne provided for each steady combustion mode with interpolation calculation.
[0280]
Here, when the current combustion mode is the steady combustion mode, the fuel injection timing TJi calculated based on the fuel injection timing calculation data map of the first intermediate combustion mode is set as the basic fuel injection timing TJ.
[0281]
Further, when the current combustion mode is the intermediate combustion mode and the intermediate combustion mode is other than the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL, the fuel injection timing calculation data map of the base combustion mode And the first intermediate target combustion mode fuel injection timing TJi calculated by referring to the fuel map for calculating the fuel injection timing of the first intermediate target combustion mode TJb. A value obtained by linear interpolation with the intermediate combustion ratio RATIO is set as the basic fuel injection timing TJ.
[0282]
When the intermediate combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform rich combustion mode KR, the fuel injection timing is calculated by a fuel injection timing calculation data map of the uniform lean combustion mode. Calculated fuel injection timing TJ_KRAnd the fuel injection timing TJ calculated from the fuel injection timing calculation data map for the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN_KSN And using the rich ratio RRATIO according to the following equation (64).
[0283]
TJ = RRATIO × TJ_KR+ (1-RRATIO) × TJ_KSN   …… (64)
The fuel injection timing in the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform lean combustion mode KL was calculated by the fuel injection timing calculation data map of the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. Fuel injection timing TJ_KSN And the fuel injection timing TJ calculated from the fuel injection timing calculation data map for the uniform lean combustion mode KL_KLAnd using the lean ratio LRATIO according to the following equation (65).
[0284]
TJ = LRATIO × TJ_KL+ (1-LRATIO) × TJ_KSN   ...... (65)
Calculation of the fuel injection timing in the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode KSN and the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE is the fuel injection timing calculation data for the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode KSN. Fuel injection timing TJ calculated by map_KSN And the fuel injection timing TJ calculated from the fuel injection timing calculation data map for the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE_KSE And using the EGR ratio ERATIO, the following equation (66) is performed.
[0285]
TJ = ERATIO × TJ_KSE+ (1-ERATIO) × TJ_KSN   …… (66)
Thus, the basic fuel injection timing TJ when the intermediate combustion mode is other than the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL is expressed by the above equations (64), (65), (66) Is calculated by linearly interpolating the fuel injection timings of the base combustion mode and the first intermediate target combustion mode with the intermediate combustion ratio RATIO. This is based on the fact that it has been experimentally confirmed that the fuel injection timing in the intermediate combustion mode moves almost linearly in conjunction with the air-fuel ratio.
[0286]
The calculation of the fuel injection timing in the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL is provided for each combustion operation mode (uniform combustion operation or stratified combustion operation) in which the intermediate combustion mode is performed. It is calculated by referring to the fuel injection timing calculation data map.
[0287]
This is because the fuel injection timing is completely different between the stratified combustion operation and the uniform combustion operation, so the fuel injection timings of the base combustion mode and the first intermediate target combustion mode are linear as in the above three types of intermediate combustion modes. This is because it cannot be calculated by interpolation.
[0288]
Accordingly, the fuel injection timing TJ when the combustion operation method is the uniform combustion operation (that is, the temporary target air-fuel ratio is richer than the stratified rich limit air-fuel ratio) is the fuel injection timing calculation data map for the uniform lean combustion mode. The fuel injection timing TJ when the combustion operation method is the stratified combustion operation method (that is, the temporary target air-fuel ratio is leaner than the stratified rich limit air-fuel ratio) is the fuel for the stratified combustion mode It is calculated by referring to the injection timing calculation data map.
[0289]
By using the basic fuel injection timing TJ calculated as described above, it is possible to inject fuel at an injection timing that matches the predicted torque Tes that is actually output rather than the fuel injection timing that matches the target torque Tei. The controllability of the fuel injection timing at the time of transition can be improved.
[0290]
In S150, the basic ignition timing IG is calculated by the processing of the basic ignition timing calculation means 97. The basic ignition timing IG is calculated by referring to an ignition timing calculation data map with parameters of the predicted torque Tes and the engine speed Ne provided for each steady combustion mode.
[0291]
When the current combustion mode is the steady combustion mode, the ignition timing IGi calculated based on the ignition timing calculation data map of the first intermediate combustion mode is set as the basic ignition timing IG.
[0292]
In addition, when the current combustion mode is the intermediate combustion mode and the intermediate combustion mode is other than the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL, the ignition timing calculation data map of the base combustion mode is displayed. The base combustion mode ignition timing IGb calculated by referring to the first intermediate target combustion mode ignition timing IGi calculated by referring to the ignition timing calculation data map of the first intermediate target combustion mode is used as the intermediate combustion ratio RATIO. The value obtained by linear interpolation is used as the basic ignition timing IG.
[0293]
The calculation of the ignition timing in the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform rich combustion mode KR is the ignition timing calculated by the ignition timing calculation data map of the uniform lean combustion mode. IG_KRAnd the ignition timing IG calculated by the ignition timing calculation data map of the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN_KSN And using the rich ratio RRATIO according to the following equation (67).
[0294]
IG = RRATIO × IG_KR+ (1-RRATIO) × IG_KSN   …… (67)
The ignition timing in the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform lean combustion mode KL is calculated by the ignition timing calculation data map for the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. IG_KSN And ignition timing IG calculated from the ignition timing calculation data map for the uniform lean combustion mode KL_KLAnd using the lean ratio LRATIO according to the following equation (68).
[0295]
IG = LRATIO × IG_KL+ (1-LRATIO) x IG_KSN   …… (68)
Calculation of the ignition timing in the intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode KSN and the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE is based on the ignition timing calculation data map of the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode KSN. Calculated ignition timing IG_KSN And the ignition timing IG calculated from the ignition timing calculation data map for the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE_KSE And using the EGR ratio ERATIO, the following equation (69) is performed.
[0296]
IG = ERATIO × IG_KSE+ (1-ERATIO) × IG_KSN   …… (69)
Thus, the basic ignition timing IG when the intermediate combustion mode is other than the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL is expressed by the above equations (67), (68), and (69). The ignition timing of the base combustion mode and the first intermediate target combustion mode is calculated by linearly interpolating with the intermediate combustion ratio RATIO. This is based on the fact that it has been experimentally confirmed that the ignition timing in the intermediate combustion mode moves substantially linearly in conjunction with the air-fuel ratio, as with the fuel injection timing.
[0297]
The calculation of the ignition timing in the intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the stratified combustion mode SL is provided for each combustion operation mode (uniform combustion operation or stratified combustion operation) in which the intermediate combustion mode is performed. It is calculated by referring to the ignition timing calculation data map.
[0298]
This is because the ignition timing is different between the stratified combustion operation and the uniform combustion operation, so that the ignition timing between the base combustion mode and the first intermediate target combustion mode is calculated by linear interpolation as in the above three types of intermediate combustion modes. It is because it is not possible.
[0299]
Therefore, for the ignition timing IG when the combustion operation method is the uniform combustion operation (that is, the temporary target air-fuel ratio is richer than the stratified rich limit air-fuel ratio), refer to the ignition timing calculation data map for the uniform lean combustion mode When the combustion operation method is the stratified combustion operation method (that is, the temporary target air-fuel ratio is leaner than the stratified rich limit air-fuel ratio), the ignition timing IG is for calculating the ignition timing for the stratified combustion mode Calculated by referring to the data map.
[0300]
By using the basic ignition timing IG calculated as described above, it is possible to ignite at an ignition timing that matches the predicted torque Tes that is actually output instead of the ignition timing that matches the target torque Tei, and particularly during ignition The controllability of the time can be improved.
[0301]
In S160, when the current combustion mode is the intermediate combustion mode, it is determined whether or not the transition to the first intermediate target combustion mode is completed by realizing the intermediate combustion mode. The intermediate combustion ratio RATIO is used for the end determination of the intermediate combustion mode, and it is determined whether the realization of the intermediate combustion mode is continued or ended.
[0302]
When the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the stratified combustion mode SL and the uniform lean combustion mode KL and the first intermediate target combustion mode is the stratified combustion mode SL, when the stratification ratio SRATIO is 1 or more, the intermediate combustion mode As a result, it is determined that the current combustion mode is the stratified combustion mode, which is the first intermediate target combustion mode, and an end determination is made. If it is less than 1, it is determined that the first intermediate target combustion mode has not yet been reached. The continuation determination is made (see FIG. 5).
[0303]
Further, when the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the stratified combustion mode SL and the uniform lean combustion mode KL, and the first intermediate target combustion mode is the uniform lean combustion mode KL, the temporary target air-fuel ratio ABFifi becomes the stratified combustion rich limit When the air-fuel ratio is less than ABFrs, it is determined that the current combustion mode is the uniform lean combustion mode KL, which is the first intermediate target combustion mode, by the realization of the intermediate combustion mode. When it is above, it is determined that the first intermediate target combustion mode is set, and a continuation determination is made (see FIG. 5).
[0304]
When the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the first intermediate target combustion mode is the uniform lean combustion mode KL, the lean ratio LRATIO is 1 or more. In some cases, it is determined that the current combustion mode is the uniform lean combustion mode KL, which is the first intermediate target combustion mode, and an end determination is made. If it is less than 1, the current intermediate combustion mode is not yet the first intermediate target combustion mode. Is determined and a continuation determination is made (see FIG. 5).
[0305]
Further, when the current combustion form is an intermediate combustion form between the uniform lean combustion form KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion form KSN, and the first intermediate target combustion form is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion form KSN, the lean When the ratio LRATIO is less than or equal to 0, it is determined that the current combustion mode is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN that is the first intermediate target combustion mode, and an end determination is made. 1 It is determined that the intermediate target combustion mode is not set, and a continuation determination is made (see FIG. 5).
[0306]
When the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform rich combustion mode KR, and the first intermediate target combustion mode is the uniform rich combustion mode KR, the rich ratio RRATIO is 1 or more. When it is determined that the current combustion mode is the uniform rich combustion mode KR, which is the first intermediate target combustion mode, an end determination is made. If the current combustion mode is less than 1, the first intermediate target combustion mode has not yet been reached. Determination is made and continuation determination is made (see FIG. 5).
[0307]
Further, when the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform rich combustion mode KR, the first intermediate target combustion mode is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. When the ratio RRATIO is less than or equal to 0, it is determined that the current combustion mode is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN that is the first intermediate target combustion mode, and an end determination is made. It is determined that the intermediate target combustion mode is not in effect, and a continuation determination is made (see FIG. 5).
[0308]
When the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (without EGR) combustion mode KSN and the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE, and the first intermediate target combustion mode is the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE, When the EGR ratio ERATIO is 1 or more, it is determined that the current combustion mode is the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE that is the first intermediate target combustion mode, and the end determination is made. It is determined that the first intermediate target combustion mode has not been established, and a continuation determination is made (see FIG. 5).
[0309]
Further, the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode KSE, and the first intermediate target combustion mode is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. In some cases, when the EGR ratio ERATIO is less than or equal to 0, it is determined that the current combustion mode is the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN that is the first intermediate target combustion mode, and an end determination is made. In this case, it is determined that the first intermediate target combustion mode has not yet been reached, and a continuation determination is made (see FIG. 5). Thus, after determining the state of the current combustion mode, the process proceeds to S170.
[0310]
In S170, the present combustion form is grasped by the present combustion form grasping means 55. Here, the update of the intermediate target combustion mode and the grasp setting of the current combustion mode are performed according to the determination result of the end of the intermediate combustion mode in S160. FIG. 20 is a flowchart for explaining a routine program executed by the intermediate target combustion mode update unit 54 and the second current combustion mode determination unit 57 of the current combustion mode determination unit 55.
[0311]
First, in S1701, when the determination in S160 is an end determination (YES), the process proceeds to S1702 to set a new first intermediate target combustion mode and a second intermediate target combustion mode. If the determination is a continuation determination (NO), the routine exits (return) to further realize the intermediate combustion mode.
[0312]
In S1702, the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode are updated. Here, the intermediate target combustion mode updating means 54 updates the second intermediate target combustion mode set in S40 as the first intermediate target combustion mode as a new first intermediate target combustion mode, and the second intermediate target combustion mode. Is updated with the final target combustion mode set in S40 as a new second intermediate target combustion mode. And it shifts to S1703 to grasp a new present combustion form.
[0313]
In S1703, it is compared whether or not the first intermediate target combustion mode before being updated in S1702 and the first intermediate target combustion mode after being updated are the same combustion mode. If the first intermediate target combustion mode before and after the update is the same combustion mode (YES), the process proceeds to S1704.
[0314]
In S1704, the second current combustion mode grasping means 57 performs processing for grasping the steady combustion mode set as the updated first intermediate target combustion mode as the current combustion mode. Thereby, it can be grasped that the current combustion mode is a steady combustion mode consistent with the final target combustion mode. Then, this routine is exited (return).
[0315]
In S1703, when the first intermediate target combustion mode before and after the update is a different combustion mode (NO), it is determined that the combustion mode change control is in progress, and the process proceeds to S1705. In S1705, a process is performed in which the intermediate combustion mode between the first intermediate target combustion mode before the update and the first intermediate target combustion mode after the update is grasped as the current combustion mode. Thereby, it can be grasped that the current combustion mode is the intermediate combustion mode and the control is being changed to the first intermediate target combustion mode. Then, this routine is exited (return).
[0316]
Thus, in S170, the current combustion mode is grasped, and whether the current combustion mode is the steady combustion mode that is the final target combustion mode, or the intermediate combustion mode between the base combustion mode and the first intermediate target combustion mode It is grasped whether it is.
[0317]
If it is determined that the combustion mode is a steady combustion mode in S170, engine control is performed based on the steady combustion mode. If it is determined that the combustion mode is an intermediate combustion mode, the combustion mode is the same as the final target combustion mode. Combustion mode change control is performed.
[0318]
By performing the above control, the engine can be operated with the final target combustion mode selected according to the situation. Also, when changing the steady combustion mode, the fuel injection timing and the ignition timing can be matched with the actual output torque by interposing the intermediate combustion mode in between, and the torque connection between each steady combustion mode Can be made smooth. Therefore, the relationship between the driver request and the engine output can be made constant. After performing the above control, the routine exits (return).
[0319]
Next, an operation example 1 of the combustion mode change control performed by the above-described control routine will be described with reference to FIG. FIG. 21 is an explanatory diagram showing the setting and grasping status of the current combustion mode, the first intermediate target combustion mode, the second intermediate target combustion mode, and the final target combustion mode in operation example 1 as time elapses.
[0320]
In this operation example, when the current combustion mode is known to be a steady combustion mode by the stratified combustion mode SL, the final target combustion mode setting means 51 sets the final target combustion mode as the uniform rich combustion mode KR. The control from the setting of the intermediate target combustion mode until the current combustion mode is changed to the same steady combustion mode as the final target combustion mode will be described.
[0321]
First, Step 1 shows a state before the final target combustion mode is changed by the final target combustion mode setting means 51. Therefore, all combustion modes of the current combustion mode, the first intermediate target combustion mode, the second intermediate target combustion mode, and the final target combustion mode are set as the stratified combustion mode SL.
[0322]
Here, since the current combustion mode is grasped as a stratified combustion mode which is a steady combustion mode, engine control is performed while maintaining the current combustion mode. Therefore, the engine 1 is controlled to achieve the target torque Tei by the stratified combustion mode.
[0323]
In step 2, the final target combustion mode setting unit 51 changes the final target combustion mode to a different combustion mode, and the intermediate target combustion mode setting unit 52 accordingly updates the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode. The state immediately after being set is shown.
[0324]
The final target combustion mode is set as the uniform rich combustion mode KR by the final target combustion mode setting means 51. The first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode are the uniform rich combustion mode KR which is the final target combustion mode after being changed by the intermediate target combustion mode setting means 52, and the stratified combustion mode SL which is the current combustion mode. By referring to the intermediate target combustion mode instruction table (see Tables 1 to 3), the uniform lean combustion mode KL and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN are set, respectively.
[0325]
Step 3 shows a state where the first current combustion form grasping means 56 has grasped that the current combustion form is an intermediate combustion form between the current combustion form and the first intermediate target combustion form 1. This is because, when a new first intermediate target combustion mode is set in Step 2, the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode are different combustion modes. This is because the intermediate combustion mode between the current combustion mode and the first intermediate target combustion mode is grasped as the current combustion mode.
[0326]
Thus, the current combustion mode is grasped as an intermediate combustion mode between the stratified combustion mode SL and the uniform lean combustion mode KL, and the change control of the combustion mode to the first intermediate target combustion mode is performed.
[0327]
Step 4 shows a state in which the intermediate combustion mode is completed and the intermediate target combustion mode and the current combustion mode are updated as a result of the change control to the first intermediate target combustion mode. This is because the current combustion form grasped in step 3 was the intermediate combustion form, so that the current combustion form is changed to the first intermediate target combustion form, and as a result, the first intermediate target combustion of the combustion form is performed. When the change to the mode is completed, that is, when the current combustion mode becomes the same combustion mode as the first intermediate target combustion mode, the intermediate combustion mode end determination is made by the intermediate combustion mode end determination means 53.
[0328]
Then, the intermediate target combustion mode update unit 54 that has received the end determination updates the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode, and the first current combustion mode grasping unit 56 updates the first intermediate combustion mode before update. A comparison is made between the first intermediate target combustion mode and the updated first intermediate target combustion mode. And since both steady combustion forms were different combustion forms, the intermediate combustion form between the first intermediate combustion form before and after the update is grasped as the current combustion form.
[0329]
Therefore, the current combustion mode is grasped as an intermediate combustion mode between the uniform lean combustion mode and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode. Here, since it is understood that the current combustion mode is the intermediate combustion mode, control for changing the combustion mode to the first intermediate target combustion mode is subsequently performed.
[0330]
Step 5 shows a state in which the intermediate combustion mode is completed and the intermediate target combustion mode and the current combustion mode are updated as a result of the change control to the first intermediate target combustion mode in Step 4. Since the contents are the same as those in Step 4, detailed description thereof is omitted. Therefore, the current combustion mode is grasped as an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode and the uniform rich combustion mode, and subsequently, control for changing the combustion mode to the first intermediate target combustion mode is performed.
[0331]
Step 6 shows a state in which the intermediate combustion mode is completed and the intermediate target combustion mode and the current combustion mode are updated as a result of the change control to the first intermediate target combustion mode in Step 5.
[0332]
Here, the second current combustion mode grasping means 57 compares the first intermediate target combustion mode before and after the update, the uniform rich combustion mode KR before and after the update, and both the combustion modes are the same. Since they match, the steady combustion mode that is the first intermediate target combustion mode after the update is grasped as the current combustion mode. Here, since the current combustion mode is grasped as a steady combustion mode, control for maintaining the steady combustion mode is performed.
[0333]
That is, switching of the combustion mode is completed in this state, and the current steady combustion mode is maintained unless the final target combustion mode is changed to another different steady combustion mode due to a change in the situation. Therefore, the uniform lean combustion mode that is the current combustion mode is maintained, and the engine operation is performed by the uniform lean combustion mode. As described above, the current combustion mode is changed to the same combustion mode as the final target combustion mode.
[0334]
Next, an operation example 2 which is another operation example of the combustion mode change control will be described with reference to FIG. FIG. 22 is an explanatory diagram showing the setting and grasping state of the current combustion mode, the first intermediate target combustion mode, the second intermediate target combustion mode, and the final target combustion mode in operation example 2 with time.
[0335]
In this operation example, the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN is initially set as the current combustion mode, and the stratified combustion mode SL is set as the final target combustion mode, and the current combustion mode is uniformly stoichiometric (without EGR) by the control by the setting. In the case of an intermediate combustion mode between the combustion mode KSN and the uniform lean combustion mode KL, the final target combustion mode is set to a uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN by the final target combustion mode setting means 51 due to a change in the operating state. The case where it is changed to will be described.
[0336]
Step 1 shows the setting state of the combustion mode in a state in which the change control to the final target combustion mode is performed according to the change route set by referring to the instruction table from the initial current combustion mode and the final target combustion mode. The state before the final target combustion mode is changed due to a change in the situation is shown.
[0337]
It is understood that the current combustion mode is an intermediate combustion mode between the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN and the uniform lean combustion mode KL, and the first intermediate target combustion mode is the uniform lean combustion mode KL and the second intermediate combustion mode. The target combustion mode and the final target intermediate combustion mode are understood as the stratified combustion mode SL.
[0338]
In step 2, the final target combustion mode is changed by the final target combustion mode setting means 51, and the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode are set by the intermediate target combustion mode setting means 52 accordingly. Indicates the state.
[0339]
Here, the final target combustion mode is set as a uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN, and the first intermediate target combustion mode and the second intermediate target combustion mode are uniform according to the intermediate target combustion mode instruction table (see Table 1). The stoichio (no EGR) combustion mode KSN is set. Thereby, the setting of the current combustion mode is not changed, but the setting of the intermediate combustion mode is changed.
[0340]
Step 3 shows a state in which the current combustion mode is updated by the first current combustion mode 56. Here, the first current combustion mode 56 does not grasp the current combustion mode because the current combustion mode is not a steady combustion mode. Accordingly, the setting of step 2 is not changed, and the combustion mode change control is performed toward the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN set to the first intermediate target combustion mode. Thereby, the direction of change of the intermediate combustion mode is reversed.
[0341]
In step 4, the current combustion mode becomes the same as that of the first intermediate target by performing the intermediate combustion mode whose directionality is reversed in step 3, and the first intermediate target combustion mode and the second combustion mode are updated by the intermediate target combustion mode update means 54. The state where the intermediate target combustion mode is updated is shown.
[0342]
Here, the second current combustion mode grasping means 57 compares the first intermediate target combustion mode before and after the update, and both before and after the update are the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN. Therefore, the current combustion mode is not reset. That is, in this state, the switching of the combustion mode is completed, and the uniform stoichiometric (no EGR) combustion mode KSN which is the current steady combustion mode unless the final target combustion mode is changed to another different steady combustion mode due to a change in the situation. Is maintained.
[0343]
As described above, the combustion mode change control for setting the intermediate target combustion mode between the current combustion mode and the final target combustion mode and changing the combustion mode from the current combustion mode to the final target combustion mode via the intermediate target combustion mode. When the final target combustion mode is changed according to the situation and a new final target combustion mode is set according to the situation during the combustion mode change control, the direction of the combustion mode change control is quickly changed. Thus, the current combustion mode can be changed to the final target combustion mode as short as possible.
[0344]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible within the summary of invention. For example, in the above-described embodiment, an engine in which five types of steady combustion modes can be selected as the final target combustion mode has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a uniform lean combustion mode, a uniform The present invention can also be applied to an engine that can realize four types of combustion modes, a stoichio (without EGR) combustion mode, a uniform stoichiometric (with EGR) combustion mode, and a uniform rich combustion mode.
[0345]
Therefore, in the above-described embodiment, an example using an in-cylinder injection type engine that directly injects fuel into the cylinder has been shown. However, the present invention is not limited to this, and a type in which fuel is injected into a normal intake manifold This can also be applied to other engines.
[0346]
Further, in the present embodiment, the description has been given using the example in which the intake air control and the EGR control are performed while estimating the effective air component and the effective EGR gas component corresponding to the target torque. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to an engine that does not perform EGR control or does not have an EGR valve. In these cases, it is assumed that the EGR valve passage gas flow rate Qe is 0, that is, the manifold total pressure Pm is equal to the fresh air partial pressure model value Pfa and the effective air component partial pressure estimation value Pmo. The present invention can be applied to an engine in which EGR control is not performed or an EGR valve is not installed by calculating the opening degree Sa and obtaining a predicted torque.
[0347]
【The invention's effect】
As described above, according to the engine control apparatus of the present invention, by realizing the intermediate combustion mode when changing the combustion mode, the fuel injection amount and the ignition suitable for the output torque actually realized at the time of the change are realized. Timing, fuel injection timing, and the like can be controlled, a smooth connection of output torque can be secured, and occurrence of torque shock can be suppressed. In addition, the driver's intention and the engine output are always associated with each other, the followability of the engine output can be improved, and the driving feeling can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of an engine apparatus to which an engine control apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a schematic configuration of an ECU.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically illustrating each function realized by the electronic control unit with respect to engine control.
FIG. 4 is a block diagram for explaining a combustion mode selection control function of the main control unit;
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a combustion mode realized by an engine.
FIG. 6 is a block diagram for explaining an ETC and EGR valve control value calculation function and an intermediate combustion ratio calculation function;
FIG. 7 shows an intake system model employed in the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a calculation function of a final target air-fuel ratio and a final basic fuel injection amount in a normal combustion mode.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a calculation function of a final target air-fuel ratio and a final basic fuel injection amount only in an intermediate combustion mode between a uniform lean combustion mode and a stratified combustion mode.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a function of calculating a fuel injection timing that is a timing at which fuel is injected from an injector.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a function of calculating an ignition timing that is a timing at which ignition is performed by the spark plug.
FIG. 12 is an initialization routine that is interrupted during engine start operation.
FIG. 13 is a routine program for setting a combustion mode and controlling intake / EGR amount, fuel injection amount, fuel injection timing, and ignition timing.
FIG. 14 is a flowchart showing a final target combustion mode selection setting routine.
FIG. 15 is a flowchart showing a control routine for setting an intermediate target combustion mode performed by an intermediate target combustion mode setting means.
FIG. 16 is a flowchart showing a control routine for grasp setting of the current combustion mode performed by the first current combustion mode grasping means.
FIG. 17 is a flowchart showing a routine for calculating control amounts of the ETC and EGR valves.
FIG. 18 is a flowchart showing a routine for determining a fuel injection control method.
FIG. 19 is a flowchart showing a final target air-fuel ratio calculation routine performed by a final target air-fuel ratio calculating unit.
FIG. 20 is a flowchart for explaining a routine program executed by the intermediate target combustion form update means and the second current combustion form grasping means of the current combustion form grasping means.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing the setting and grasping state of the current combustion mode, the first intermediate target combustion mode, the second intermediate target combustion mode, and the final target combustion mode in operation example 1 over time.
FIG. 22 is an explanatory diagram showing the setting and grasping state of the current combustion mode, the first intermediate target combustion mode, the second intermediate target combustion mode, and the final target combustion mode in operation example 2 over time.
[Explanation of symbols]
16 ETC (electronically controlled throttle valve)
22 NOx storage catalyst
25 EGR valve
32 Accelerator position sensor
33 Intake pipe pressure sensor
38 Master bag internal pressure sensor
40 ECU (Electronic Control Unit)
51 Final target combustion mode setting means
52 Intermediate target combustion mode setting means
53 Intermediate combustion mode end determination means
54 Intermediate target combustion mode update means
55 Current combustion mode grasping means
56 1st present combustion form grasping means
57 Second current combustion mode grasping means
61 Target torque setting means
62 First intermediate target combustion mode initial set value calculation means
63 First intermediate target combustion mode control target value setting means
64 Estimated value calculation means
65 Feedback control unit
66 Predicted value calculation means
67 ETC opening command value calculation means
68 EGR valve opening command value calculation means
72 Base initial set value calculation means
73 Base control target value calculation means
74 Intermediate combustion ratio calculation means
81 Final target air-fuel ratio calculating means
82 Final basic fuel injection amount calculation means
83 Temporary target air-fuel ratio calculating means
84 Uniform stratification switching means during intermediate combustion
91 Predicted torque calculation means
92 First intermediate target combustion mode basic fuel injection timing calculation means
93 Base combustion mode basic fuel injection timing calculation means
94 Final basic fuel injection timing calculation means
95 First intermediate target combustion mode basic ignition timing calculation means
96 Base combustion mode basic ignition timing calculation means
97 Final basic ignition timing calculation means

Claims

When changing the combustion mode of the engine from the current steady combustion mode to the final target combustion mode, at least one relay point steady combustion mode up to the final target combustion mode is set as an intermediate target combustion mode, In an engine control device that performs control so as to sequentially realize the final target combustion mode from the current steady combustion mode via the intermediate target combustion mode,
When one steady combustion mode differs from another steady combustion mode to be realized next, the current combustion mode of the engine is an intermediate state between the one steady combustion mode and the other steady combustion mode. A current combustion form grasping means for grasping that
Intermediate combustion mode for determining whether the intermediate state is completed and the other one steady combustion state is realized in accordance with the degree of transition of the intermediate state from the one steady combustion state to the other steady combustion state An end determination means,
If the intermediate combustion mode end determination means determines that the other steady combustion state has been realized, the current combustion between the steady combustion mode to be realized next to the other steady combustion state An engine control apparatus that realizes the final target combustion mode by repeatedly executing processing by a form grasping unit and the intermediate combustion mode end determination unit.

The intermediate target combustion mode is set a plurality of the steady combustion mode,
The intermediate combustion mode end determination means includes intermediate combustion ratio calculation means for calculating an intermediate combustion ratio indicating the degree of transition of the intermediate state, and determines the end of the intermediate state using the calculated intermediate combustion ratio. The engine control device according to claim 1.