JP4253991B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼形態を均質燃焼と成層燃焼との間で切り替える内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に適用される装置として、排気再循環（ＥＧＲ）装置が知られている。ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系に排出された排気の一部を吸気系に再循環する装置であり、再循環される排気（ＥＧＲガス）が流過するＥＧＲ通路と、同通路を通じて再循環されるＥＧＲガスの量、すなわちＥＧＲ量を調整するバルブ（ＥＧＲバルブ）とを備えて構成されている。そして、ＥＧＲガスを吸入系に再循環することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘ（窒素酸化物）の生成を抑えている。
【０００３】
一方、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関のように、燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り替える内燃機関が知られている。こうした内燃機関では、上記燃焼方式の切り替え時に気筒内に多量のＥＧＲガスが存在すると、燃焼が悪化して失火が生じ、トルクショックが発生するおそれがある。
【０００４】
こうした燃焼方式の切り替え時におけるＥＧＲの影響による失火を抑制する技術として、特開平１１−２８７１４３号公報に記載の内燃機関の制御装置が知られている。同公報の制御装置は、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされたときに、ＥＧＲバルブの開度を小さな値、或いはゼロとしている。そして、そうしたＥＧＲバルブの開度制御によって気筒内のＥＧＲ量を十分に低下させてから、内燃機関の噴射系や点火系の制御量（例えば燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期など）を均質燃焼での要求値に切り替えることで、失火の発生を抑制するようにしている。
【０００５】
一方、成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際しては、吸気系の制御量（例えばスロットル開度など）も均質燃焼時の要求値に切り替えられる。ただし、吸気系には、スロットルバルブの動作速度や、そのスロットルバルブから気筒内へ至るまでの空気の移動時間などに起因する応答遅れが存在するため、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼での要求値へと切り替えた時点では、吸入空気量が依然として本来の要求値よりも多い状態となっていることがある。このときの吸入空気量の要求値は、燃焼方式の切り替え前後のトルク段差をなくすべく設定されている。そのため、上記の如く吸入空気量が要求値を上回ると、一時的なトルク増大を招き、トルクショックが発生してしまう。
【０００６】
そうした吸気系の応答遅れに起因するトルク増大を抑制する技術としては、例えば特開平１０−６８３７５号公報や特開平１１−１０７８１５号公報にみられるように、噴射系や点火系の制御量を均質燃焼時の要求値に切り替えたときに、点火時期を遅角補正することでトルクを低減して、上記トルク増大分を相殺する技術が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした点火時期の遅角補正を行う構成と、上述の特開平１１−２８７１４３号公報に記載の技術、すなわち燃焼方式の切り替えに際してＥＧＲバルブの開度を小さな値、或いはゼロとするように制御した後で、内燃機関の噴射系や点火系の制御量を均質燃焼時の要求値に制御して燃焼方式を切り替える構成とを備えた内燃機関において、均質燃焼時にＥＧＲを行う場合には、次のような不具合も無視し得ないものとなる。
【０００８】
すなわち、燃焼方式を成層燃焼から均質燃焼へと切り替えた後、ＥＧＲバルブの開度を増大させることとなるが、気筒内のＥＧＲ量が多くなると燃焼速度が低下することから、点火時期の要求値（要求点火時期）は進角側に移行する。そのため、点火時期の遅角補正に際して気筒内に多量のＥＧＲガスが導入されていれば、遅角補正を行ったところで、適切なトルク低減を行えるまでに点火時期を遅角できなくなってしまう。
【０００９】
なお、上述の特開平１１−２８７１４３号公報に記載の構成では、ＥＧＲバルブの開度制御に関して、上記点火時期の遅角補正との関係が一切考慮されておらず、ＥＧＲバルブの開度制御の如何に依っては、やはり上記のような不具合は避け難いものとなる。
【００１０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、ＥＧＲバルブの開度制御を通じて吸気系に再循環されるＥＧＲ量を調整する内燃機関に適用されて、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされたとき、前記ＥＧＲバルブの開度を成層燃焼時よりも小さな値、またはゼロとするように制御した後、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えるとともに、前記噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えたときに吸気系の応答遅れによるトルクの増大分が相殺されるように、点火時期を遅角補正するとともにその遅角量を減衰させる内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるに際して、前記点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けて前記ＥＧＲバルブの開度を増大させるＥＧＲ制御手段を備えるようにしたものである。
【００１２】
この構成では、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされるとともにＥＧＲバルブの開度を小さな値、またはゼロとすることで、燃焼方式の切り替え中に、気筒内に残留したＥＧＲガスによる燃焼の悪化によって失火が生じることを抑制している。また、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えたときに、吸気系の応答遅れによって内燃機関のトルクが増大してトルクショックが生じることを、それら噴射系及び点火系の制御量の切り替えとともに点火時期の遅角補正を行うことで抑制するようにしている。
【００１３】
また、この構成では、ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるに際して、上記点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けてＥＧＲバルブの開度を増大させるようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響しないように、ＥＧＲバルブの開度制御を行うことができるようになる。したがって、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことができるようになる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される開度へと増大させる時期を、前記遅角量の減衰に関連付けて設定させるように前記ＥＧＲ制御手段を構成したものである。
【００１５】
この構成では、ＥＧＲバルブの開度を増大させる時期を、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けて設定するようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響しないような時期に、ＥＧＲバルブの開度を増大させるように設定可能となる。したがって、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことができるようになる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記遅角量が所定値よりも小さくなった以降に、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるように前記ＥＧＲ制御手段を構成したものである。
【００１７】
点火時期の遅角補正においては、低減させるトルク増大分が小さくなるほど、すなわちトルクショック抑制の必要性が少なくなるほど、遅角量が小さく設定される。そこで、この構成のように、点火時期の遅角補正にかかる遅角量が所定値よりも小さくなった以降にＥＧＲバルブの開度が均質燃焼にて要求される開度に増大させるようにすれば、ＥＧＲ量の増加によって要求点火時期が進角側へ移行しても、あまりトルクショックが発生しないように、ＥＧＲバルブの開度制御を行うことができるようになる。したがって、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響することを適切に回避できるようになる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記所定値をゼロとしたものである。
この構成では、遅角量がゼロとなって点火時期の遅角補正が完了した後に、ＥＧＲバルブの開度が増大されるようになる。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響することを確実に防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した第１実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態にかかる制御装置及び同制御装置が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。
同図１に示すように、車両に搭載される内燃機関１０は、吸気通路１１、排気通路１２、及びそれら両通路１１、１２を連通するＥＧＲ通路１３を備えて構成されている。また、内燃機関１０には、気筒内に燃料を直接噴射するインジェクタ１４と、この噴射された燃料と空気との混合気を点火する点火プラグ１５とが設けられている。吸気通路１１には内燃機関１０の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１６が、またＥＧＲ通路１３には同通路１３を通じて排気通路１２から吸気通路１１内へと再循環される排気の量（ＥＧＲ量）を調整するためのＥＧＲバルブ１７が、それぞれ設けられている。
【００２１】
こうした内燃機関１０の各種制御、例えば上記インジェクタ１４による燃料噴射量や燃料噴射時期の制御、点火プラグ１５による点火時期の制御、スロットルバルブ１６による吸入空気量の制御、ＥＧＲバルブ１７によるＥＧＲ量の制御などは、電子制御装置（ＥＣＵ）１８によって行われている。そして、この内燃機関１０は、機関運転中にそれらの制御を通じて、成層燃焼と均質燃焼との間で燃焼方式を切り替えるようにしている。
【００２２】
均質燃焼では、内燃機関１０の吸気行程中にインジェクタ１４から燃料を噴射して、気筒内に均等に混合された混合気層を形成した状態で燃焼が行われる。これに対して、成層燃焼では、内燃機関１０の圧縮行程後期にインジェクタ１４から燃料を噴射して、点火プラグ１５周囲のみに可燃な濃い混合気層を形成した状態で燃焼が行われる。したがって、成層燃焼を行えば、超希薄空燃比での燃焼が可能となり、ポンピング損失や冷却損失を低減し、内燃機関１０の燃費性能を向上することができる。
【００２３】
このように超希薄空燃比で行われる成層燃焼時には、スロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）は、同一運転条件での均質燃焼時に比して、相対的に開き側に設定される。また、燃料噴射量についても、均質燃焼では基本的に吸入空気量に応じて設定されるのに対して、成層燃焼ではアクセル開度や機関回転速度などから求められた内燃機関１０のトルク要求量に応じて設定されている。
【００２４】
更に成層燃焼では、燃焼を維持可能なＥＧＲ量の限界が高く、大量のＥＧＲ導入による排気のＮＯｘ（窒素酸化物）の低減を図ることができる。また、成層燃焼時にはスロットル開度が相対的に開き側に設定されて、吸気管負圧が相対的に低くなっているため、排気通路１２から吸気通路１１へのＥＧＲの導入効率が低下する。そのため、成層燃焼時のＥＧＲバルブ１７の開度（ＥＧＲ開度）は、同一運転条件での均質燃焼時に比して相対的に開き側に設定される。
【００２５】
このように、両燃焼方式での吸気系や点火系、噴射系、ＥＧＲなどの各種制御量の要求値はそれぞれ異なっている。そのため、成層燃焼から均質燃焼への切り替え時には、それら制御量が成層燃焼での要求値から均質燃焼での要求値へと切り替えられている。
【００２６】
続いて、以上のように構成された本実施形態の内燃機関の制御装置における成層燃焼から均質燃焼への切り替えにかかる制御について、図２〜図５を併せ参照して説明する。図２及び図３は、成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際して、ＥＣＵ１８によって行われる一連の処理手順を示すフローチャートである。また図４は、本実施形態の内燃機関の制御装置における成層燃焼から均質燃焼への切り替え時の制御態様の一例を示している。
【００２７】
さて、時刻ｔ１において、図４（ａ）に示す「燃焼方式切換要求フラグ」が成層燃焼から均質燃焼へと移行し、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされると、同図４（ｋ）に示すように、ＥＧＲ開度がゼロに設定される（図２：ステップ１０）。これにより、内燃機関１０の排気系から吸気系へのＥＧＲ供給が遮断され、気筒内に残留するＥＧＲガスの量（ＥＧＲ量）は、時間経過とともに低下するようになる。
【００２８】
また、この時刻ｔ１において、図４（ｂ）に示すように、吸気系の制御量（スロットル開度）を均質燃焼での要求量に切り替える時期を決定するためのカウンタＣ１の値がクリアされ（「Ｃ１←０」）、同カウンタＣ１のカウントが開始される（図２：ステップ２０）。その後、このカウンタＣ１の値は、所定時間毎に「１」ずつインクリメント（「Ｃ１←Ｃ１＋１」）される（図２：ステップ２２）。
【００２９】
そして、時刻ｔ２において、カウンタＣ１の値が設定値αに達すると（図２：ステップ２１において「ＹＥＳ」）、図４（ｃ）に示す「吸気系の燃焼方式切換フラグ」が成層から均質に移行し、吸気系の制御量が均質燃焼の要求値に切り替えられる。これにより、図４（ｇ）に示すスロットル開度は、成層燃焼時に比して閉弁側の均質燃焼での要求値に変更される（図２：ステップ２３）。なお、この設定値αは、ＥＧＲ開度をゼロとしてから後述する噴射系や点火系の切り替えを行うまでに、気筒内のＥＧＲ量が十分に低下されるだけのディレイ時間を持たせるように設定されている。ここでは、この設定値αを、切り替え要求がなされたときのＥＧＲ量や内燃機関１０の運転状態（機関回転速度、機関負荷など）に応じて求めるようにしている。
【００３０】
ところで、上述したように、スロットルバルブ１６の動作速度や吸気通路１１内での空気の移動時間などによる吸気系の応答遅れのため、スロットル開度の要求値の変更は、内燃機関１０の吸入空気量に対して直ちには反映されない。そのため、図４（ｈ）に示すように、その後しばらくの間、吸入空気量は、本来の均質燃焼での要求値を上回った状態が継続されることとなる。
【００３１】
一方、噴射系の制御量である燃料噴射量の均質燃焼での要求値は、吸入空気量に応じて設定される。したがって、吸入空気量が図４（ｈ）に示すように本来の要求値を上回っていれば、図４（ｉ）に示すように燃料噴射量も本来の要求値を上回ることとなり、内燃機関１０のトルクが一時的に増大してしまう。
【００３２】
そこで上述したように、点火時期の遅角補正によってトルクを低減して、上記吸気系の応答遅れによるトルクの増大分を相殺し、トルクショックの発生を抑制することとなる。ただし、燃焼を維持可能な点火時期の遅角限界によって、上記遅角補正によってトルクショックを抑制可能な範囲にも自ずと限界がある。そのため、ここでは吸気系の制御量を均質燃焼での要求値に切り替えた後、吸入空気量がある程度低減されて、上記遅角補正によるトルクショックの抑制が可能となるまで、噴射系や点火系の制御量を均質燃焼での要求値へと切り替えることを遅延するようにしている。
【００３３】
さて、時刻ｔ２において、吸気系の制御量が均質燃焼での要求値へと切り替えられると、図４（ｄ）に示すように、噴射系や点火系の制御量を均質燃焼での要求量へと切り替える時期を決定するためのカウンタＣ２の値がクリアされ（「Ｃ２←０」）、同カウンタＣ２のカウントが開始される（図２：ステップ３０）。このカウンタＣ２の値も、やはり所定時間毎に「１」ずつインクリメント（「Ｃ２←Ｃ２＋１」）される（図２：ステップ３２）。
【００３４】
そして、時刻ｔ３において、このカウンタＣ２の値が設定値βに達すると（図２：ステップ３１において「ＹＥＳ」）、図４（ｅ）に示す「点火・噴射系の燃焼方式切換フラグ」が均質燃焼に移行し、噴射系及び点火系の制御量が均質燃焼の要求値へと切り替えられる（図２：ステップ３３）。ここでの設定値βは、吸入空気量がある程度低下して、点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制が可能となるまでの間、上記噴射系及び点火系の切り替えを遅延させるべく設定されている。ここではこの設定値βを、機関回転速度や、成層燃焼及び均質燃焼での吸入空気量の要求値の差分などに基づき求めるようにしている。
【００３５】
また更に、この時刻ｔ３においては、上述の点火時期の遅角補正が開始される（図３：ステップ４０）。この点火時期の遅角補正は、例えば図５に示すような態様で行われる。
【００３６】
すなわち、時刻ｔ３において点火時期の遅角補正が開始されると、図５（ｂ）に示す燃料噴射量の増大分（実際の値と本来の要求値との差分）に応じた内燃機関１０のトルク増大を抑えるべく、点火時期の遅角量が算出される。この遅角量は、機関回転速度や、図５（ａ）に示す吸入空気量の増大分（実際の値と要求値との差分）などに基づき算出され、図５（ｄ）に示すように設定される。そして、図５（ｃ）に示すように設定された点火時期の要求値を、この遅角量にて遅角補正することで、図５（ｅ）に示すように実際の点火時期が設定される。そしてその結果、図５（ｆ）に示すように、内燃機関１０のトルク増大を抑えるようにしている。
【００３７】
ちなみに、吸気系の応答遅れに起因する内燃機関１０のトルク増大は、切り替え直後が最も大きく、その後は吸入空気量の収束とともに減少していく。また、切り替え直後のトルクの急激な増大分を打ち消しさえすれば、以降のトルク増大は、トルクショックとしては官能され難くなる。そこで、吸気系の応答遅れがある程度まで収束した時刻ｔ４以降は、遅角量を徐々に減衰させ、点火時期を本来の均質燃焼での要求値に向け、徐々に進角させるようにしている。
【００３８】
ところで、こうした点火時期の遅角補正を開始した時刻ｔ３には、図４（ｆ）に示すように、カウンタＣ３の値がクリアされ（「Ｃ３←０」）、同カウンタＣ３のカウントが開始される（図３：ステップ５０）。このカウンタＣ３は、上記燃焼方式の切り替え要求がなされるとともに開度ゼロとされたＥＧＲ開度を、均質燃焼での要求値に切り替える時期を決定するために用いられる。このカウンタＣ３の値も、やはり所定時間毎に「１」ずつインクリメント（「Ｃ３←Ｃ３＋１」）される（図３：ステップ５２）。
【００３９】
そして、時刻ｔ５において、このカウンタＣ３の値が設定値γに達すると（図３：ステップ５１において「ＹＥＳ」）、図４（ｋ）に示すようにＥＧＲバルブ１７の開度が均質燃焼時の要求開度に増大されるようになる。そしてその時点から、内燃機関１０の排気系から吸気系へのＥＧＲ供給が再開される。
【００４０】
なお、ここでの設定値γは、上記点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロとなった時点で、カウンタＣ３の値が同設定値γに達するように設定される。ここでは、上記の遅角量の算出時と同じパラメータ、すなわち機関回転速度や吸入空気量の増大分（実際の値と要求値との差分）などを用いて、遅角量がゼロとなる時期を予測し、上記設定値γを設定している。したがって、点火時期の遅角量がゼロとなった時点、すなわち点火時期の遅角補正が完了した時点から、吸気系へのＥＧＲ供給が再開されるようになる。
【００４１】
このように本実施形態では、成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際して、その切り替え要求がなされるとともにＥＧＲバルブ１７の開度を一旦ゼロとしている。そしてその後、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値へと切り替えるとともに、その噴射系及び点火系の制御量を切り替えたときに、点火時期の遅角補正を行うことで、吸気系の応答遅れに起因する内燃機関１０のトルク増大を抑えるようにしている。
【００４２】
しかも、本実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けて、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させている。より具体的には、その点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロまで減衰した時点で、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させている。そのため、点火時期の遅角補正が行われている間、吸気系へのＥＧＲ供給が遅延されるため、ＥＧＲ量の増加に伴う点火時期の要求値の進角側への移行が点火時期の遅角補正に影響することを回避することができる。
【００４３】
こうしてＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求開度に切り替えられたことで、成層燃焼から均質燃焼への切り替えが完了する。なお、図４（ｊ）に示すように、この時刻ｔ５以降、上記ＥＧＲ供給の再開に伴う気筒内のＥＧＲ量の増加に応じて、点火時期は進角側に移行されるようになる。
【００４４】
以上説明した本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、一旦はゼロとされたＥＧＲバルブ１７の開度を、噴射系及び点火系の制御量が均質燃焼での要求値へと切り替えられた後に、均質燃焼にて要求される値に増大させるに際して、点火時期の遅角補正にかかる遅角量に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度を増大させるようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加による点火時期の要求値の進角側への移行に影響されることなく、点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制を適切に行うことができる。したがって、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことができるようになる。
【００４５】
（２）また、本実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロとなる時期、すなわち点火時期の遅角補正制御が完了した時期から、上記ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させるようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響することを、より確実に防止できるようになる。
【００４６】
（第２実施形態）
続いて、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した第２実施形態について、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４７】
なお、本実施形態においても、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされてから、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼での要求値へと切り替えるまでの処理（図２：ステップ１０〜ステップ３３）は、先の第１実施形態と同様に行われる。
【００４８】
ここで先の第１実施形態では、カウンタＣ３を用いて、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させる時期を決定するようにしていた。そして、設定値γの設定によって、上記ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させる時期を、点火時期の遅角補正にかかる遅角量と関連付けるようにしていた。
【００４９】
これに対して、本実施形態では、ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させる時期を、点火時期の遅角補正にかかる遅角量から直接的に決定するようにしている。図６は、そうした本実施形態における成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際しての、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼での要求値に切り替えた以降におけるＥＣＵ１８の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す一連の処理は、第１実施形態における図３のステップ４０以降の処理の代わりとして実行される。
【００５０】
さて、本実施形態においても、噴射系及び点火系の制御量が均質燃焼での要求値へと切り替わるとともに、点火時期の遅角補正制御が開始される（図６：ステップ４００）。ただし本実施形態では、その点火時期の遅角補正にかかる遅角量の推移を監視し、その遅角量がゼロとなったときに（ステップ５００において「ＹＥＳ」）、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させるようにしている（ステップ５０１）。
【００５１】
このように本実施形態では、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値に増大させる時期を、点火時期の遅角制御にかかる遅角量から直接的に求めている。そのため、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰が、ＥＧＲバルブ１７の開度制御に直接的に反映されるようになる。そして、本実施形態の内燃機関の制御装置においても、第１実施形態と同様の効果が得られるようになる。
【００５２】
（その他の実施形態）
以上説明した各実施形態の内燃機関の制御装置は、次のように変更することもできる。
【００５３】
・上記各実施形態では、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされるとともに、ＥＧＲバルブ１７の開度をゼロとするようにしているが、上記燃焼の切り替え時に燃焼の悪化をもたらさない程度に気筒内のＥＧＲ量を低減し得るのであれば、そのときのＥＧＲバルブ１７の開度を、ゼロ以外の小さな値に制御するようにしてもよい。
【００５４】
・上記各実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロとなるまで減衰される時刻ｔ５において、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させているが、遅角量がゼロとなった時刻ｔ５以降にＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させるようにすれば、ＥＧＲ量の増加によって点火時期の遅角補正が影響を受けることを確実に防止することができる。
【００５５】
・また更に、上記遅角量がゼロまで減衰される時刻ｔ５以前であっても、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制に影響しない程度、或いはその影響によるトルク増大が問題とならない程度まで遅角量が減衰されていれば、その時点でＥＧＲバルブ１７の開度を増大させるようにしてもよい。例えば、上記第１実施形態において、カウンタＣ３の値が上記遅角量が十分に小さくなったときに設定値γに達するようにその設定値γを設定したり、或いは上記第２実施形態において、上記補正量が十分に小さな所定値まで減衰されたときにＥＧＲバルブ１７の開度を増大させるようにしてもよい。その場合にも、点火時期の遅角補正に対して、ＥＧＲ量の増大が与える影響を低減し、トルクショックを抑制することはできる。要は、点火時期の遅角補正にかかる遅角量に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させる時期を設定すれば、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に及ぼす影響を制御することができる。そして、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制に影響しない、或いはその影響が問題とならないような時期に、ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させることができるようになる。
【００５６】
・また、上記各実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させる時期を設定するようにしているが、その遅角量の減衰に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度の増大態様を設定するようにしてもよい。例えば、上記遅角量の減衰に応じて、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に影響しない程度、或いはその影響により生じたトルク増大がトルクショックとして官能されない程度の量だけ、ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させていくようにすれば、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に与える影響を適切に制御することができる。
【００５７】
・なお、こうした成層燃焼から均質燃焼への切り替え時のトルクショックの発生には、上述したＥＧＲや吸気系の応答遅れなど以外にも、様々な因子が影響している。そこで、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に加え、そうしたその他の因子をも関連付けて、上記ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼へと増大させるようにしてもよい。すなわち、ＥＧＲバルブ１７の開度の増大態様を決定するパラメータの一つとして、上記遅角量の減衰態様を反映するパラメータを用いるようにすれば、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に与える影響を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態についてその全体構造を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態の燃焼方式切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の燃焼方式切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態の燃焼方式切替時の制御態様例を示す略図。
【図５】同実施形態の点火時期遅角補正にかかる制御態様例を示す略図。
【図６】第２実施形態についてその燃焼方式切替時の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…ＥＧＲ通路、１４…インジェクタ、１５…点火プラグ、１６…スロットルバルブ、１７…ＥＧＲバルブ、１８…電子制御装置（ＥＧＲ制御手段）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼形態を均質燃焼と成層燃焼との間で切り替える内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に適用される装置として、排気再循環（ＥＧＲ）装置が知られている。ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系に排出された排気の一部を吸気系に再循環する装置であり、再循環される排気（ＥＧＲガス）が流過するＥＧＲ通路と、同通路を通じて再循環されるＥＧＲガスの量、すなわちＥＧＲ量を調整するバルブ（ＥＧＲバルブ）とを備えて構成されている。そして、ＥＧＲガスを吸入系に再循環することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘ（窒素酸化物）の生成を抑えている。
【０００３】
一方、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関のように、燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り替える内燃機関が知られている。こうした内燃機関では、上記燃焼方式の切り替え時に気筒内に多量のＥＧＲガスが存在すると、燃焼が悪化して失火が生じ、トルクショックが発生するおそれがある。
【０００４】
こうした燃焼方式の切り替え時におけるＥＧＲの影響による失火を抑制する技術として、特開平１１−２８７１４３号公報に記載の内燃機関の制御装置が知られている。同公報の制御装置は、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされたときに、ＥＧＲバルブの開度を小さな値、或いはゼロとしている。そして、そうしたＥＧＲバルブの開度制御によって気筒内のＥＧＲ量を十分に低下させてから、内燃機関の噴射系や点火系の制御量（例えば燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期など）を均質燃焼での要求値に切り替えることで、失火の発生を抑制するようにしている。
【０００５】
一方、成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際しては、吸気系の制御量（例えばスロットル開度など）も均質燃焼時の要求値に切り替えられる。ただし、吸気系には、スロットルバルブの動作速度や、そのスロットルバルブから気筒内へ至るまでの空気の移動時間などに起因する応答遅れが存在するため、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼での要求値へと切り替えた時点では、吸入空気量が依然として本来の要求値よりも多い状態となっていることがある。このときの吸入空気量の要求値は、燃焼方式の切り替え前後のトルク段差をなくすべく設定されている。そのため、上記の如く吸入空気量が要求値を上回ると、一時的なトルク増大を招き、トルクショックが発生してしまう。
【０００６】
そうした吸気系の応答遅れに起因するトルク増大を抑制する技術としては、例えば特開平１０−６８３７５号公報や特開平１１−１０７８１５号公報にみられるように、噴射系や点火系の制御量を均質燃焼時の要求値に切り替えたときに、点火時期を遅角補正することでトルクを低減して、上記トルク増大分を相殺する技術が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした点火時期の遅角補正を行う構成と、上述の特開平１１−２８７１４３号公報に記載の技術、すなわち燃焼方式の切り替えに際してＥＧＲバルブの開度を小さな値、或いはゼロとするように制御した後で、内燃機関の噴射系や点火系の制御量を均質燃焼時の要求値に制御して燃焼方式を切り替える構成とを備えた内燃機関において、均質燃焼時にＥＧＲを行う場合には、次のような不具合も無視し得ないものとなる。
【０００８】
すなわち、燃焼方式を成層燃焼から均質燃焼へと切り替えた後、ＥＧＲバルブの開度を増大させることとなるが、気筒内のＥＧＲ量が多くなると燃焼速度が低下することから、点火時期の要求値（要求点火時期）は進角側に移行する。そのため、点火時期の遅角補正に際して気筒内に多量のＥＧＲガスが導入されていれば、遅角補正を行ったところで、適切なトルク低減を行えるまでに点火時期を遅角できなくなってしまう。
【０００９】
なお、上述の特開平１１−２８７１４３号公報に記載の構成では、ＥＧＲバルブの開度制御に関して、上記点火時期の遅角補正との関係が一切考慮されておらず、ＥＧＲバルブの開度制御の如何に依っては、やはり上記のような不具合は避け難いものとなる。
【００１０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、ＥＧＲバルブの開度制御を通じて吸気系に再循環されるＥＧＲ量を調整する内燃機関に適用されて、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされたとき、前記ＥＧＲバルブの開度を成層燃焼時よりも小さな値、またはゼロとするように制御した後、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えるとともに、前記噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えたときに吸気系の応答遅れによるトルクの増大分が相殺されるように、点火時期を遅角補正するとともにその遅角量を減衰させる内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるに際して、前記点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けて前記ＥＧＲバルブの開度を増大させるＥＧＲ制御手段を備えるようにしたものである。
【００１２】
この構成では、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされるとともにＥＧＲバルブの開度を小さな値、またはゼロとすることで、燃焼方式の切り替え中に、気筒内に残留したＥＧＲガスによる燃焼の悪化によって失火が生じることを抑制している。また、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えたときに、吸気系の応答遅れによって内燃機関のトルクが増大してトルクショックが生じることを、それら噴射系及び点火系の制御量の切り替えとともに点火時期の遅角補正を行うことで抑制するようにしている。
【００１３】
また、この構成では、ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるに際して、上記点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けてＥＧＲバルブの開度を増大させるようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響しないように、ＥＧＲバルブの開度制御を行うことができるようになる。したがって、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことができるようになる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される開度へと増大させる時期を、前記遅角量の減衰に関連付けて設定させるように前記ＥＧＲ制御手段を構成したものである。
【００１５】
この構成では、ＥＧＲバルブの開度を増大させる時期を、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けて設定するようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響しないような時期に、ＥＧＲバルブの開度を増大させるように設定可能となる。したがって、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことができるようになる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記遅角量が所定値よりも小さくなった以降に、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるように前記ＥＧＲ制御手段を構成したものである。
【００１７】
点火時期の遅角補正においては、低減させるトルク増大分が小さくなるほど、すなわちトルクショック抑制の必要性が少なくなるほど、遅角量が小さく設定される。そこで、この構成のように、点火時期の遅角補正にかかる遅角量が所定値よりも小さくなった以降にＥＧＲバルブの開度が均質燃焼にて要求される開度に増大させるようにすれば、ＥＧＲ量の増加によって要求点火時期が進角側へ移行しても、あまりトルクショックが発生しないように、ＥＧＲバルブの開度制御を行うことができるようになる。したがって、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響することを適切に回避できるようになる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記所定値をゼロとしたものである。
この構成では、遅角量がゼロとなって点火時期の遅角補正が完了した後に、ＥＧＲバルブの開度が増大されるようになる。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響することを確実に防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した第１実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態にかかる制御装置及び同制御装置が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。
同図１に示すように、車両に搭載される内燃機関１０は、吸気通路１１、排気通路１２、及びそれら両通路１１、１２を連通するＥＧＲ通路１３を備えて構成されている。また、内燃機関１０には、気筒内に燃料を直接噴射するインジェクタ１４と、この噴射された燃料と空気との混合気を点火する点火プラグ１５とが設けられている。吸気通路１１には内燃機関１０の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１６が、またＥＧＲ通路１３には同通路１３を通じて排気通路１２から吸気通路１１内へと再循環される排気の量（ＥＧＲ量）を調整するためのＥＧＲバルブ１７が、それぞれ設けられている。
【００２１】
こうした内燃機関１０の各種制御、例えば上記インジェクタ１４による燃料噴射量や燃料噴射時期の制御、点火プラグ１５による点火時期の制御、スロットルバルブ１６による吸入空気量の制御、ＥＧＲバルブ１７によるＥＧＲ量の制御などは、電子制御装置（ＥＣＵ）１８によって行われている。そして、この内燃機関１０は、機関運転中にそれらの制御を通じて、成層燃焼と均質燃焼との間で燃焼方式を切り替えるようにしている。
【００２２】
均質燃焼では、内燃機関１０の吸気行程中にインジェクタ１４から燃料を噴射して、気筒内に均等に混合された混合気層を形成した状態で燃焼が行われる。これに対して、成層燃焼では、内燃機関１０の圧縮行程後期にインジェクタ１４から燃料を噴射して、点火プラグ１５周囲のみに可燃な濃い混合気層を形成した状態で燃焼が行われる。したがって、成層燃焼を行えば、超希薄空燃比での燃焼が可能となり、ポンピング損失や冷却損失を低減し、内燃機関１０の燃費性能を向上することができる。
【００２３】
このように超希薄空燃比で行われる成層燃焼時には、スロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）は、同一運転条件での均質燃焼時に比して、相対的に開き側に設定される。また、燃料噴射量についても、均質燃焼では基本的に吸入空気量に応じて設定されるのに対して、成層燃焼ではアクセル開度や機関回転速度などから求められた内燃機関１０のトルク要求量に応じて設定されている。
【００２４】
更に成層燃焼では、燃焼を維持可能なＥＧＲ量の限界が高く、大量のＥＧＲ導入による排気のＮＯｘ（窒素酸化物）の低減を図ることができる。また、成層燃焼時にはスロットル開度が相対的に開き側に設定されて、吸気管負圧が相対的に低くなっているため、排気通路１２から吸気通路１１へのＥＧＲの導入効率が低下する。そのため、成層燃焼時のＥＧＲバルブ１７の開度（ＥＧＲ開度）は、同一運転条件での均質燃焼時に比して相対的に開き側に設定される。
【００２５】
このように、両燃焼方式での吸気系や点火系、噴射系、ＥＧＲなどの各種制御量の要求値はそれぞれ異なっている。そのため、成層燃焼から均質燃焼への切り替え時には、それら制御量が成層燃焼での要求値から均質燃焼での要求値へと切り替えられている。
【００２６】
続いて、以上のように構成された本実施形態の内燃機関の制御装置における成層燃焼から均質燃焼への切り替えにかかる制御について、図２〜図５を併せ参照して説明する。図２及び図３は、成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際して、ＥＣＵ１８によって行われる一連の処理手順を示すフローチャートである。また図４は、本実施形態の内燃機関の制御装置における成層燃焼から均質燃焼への切り替え時の制御態様の一例を示している。
【００２７】
さて、時刻ｔ１において、図４（ａ）に示す「燃焼方式切換要求フラグ」が成層燃焼から均質燃焼へと移行し、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされると、同図４（ｋ）に示すように、ＥＧＲ開度がゼロに設定される（図２：ステップ１０）。これにより、内燃機関１０の排気系から吸気系へのＥＧＲ供給が遮断され、気筒内に残留するＥＧＲガスの量（ＥＧＲ量）は、時間経過とともに低下するようになる。
【００２８】
また、この時刻ｔ１において、図４（ｂ）に示すように、吸気系の制御量（スロットル開度）を均質燃焼での要求量に切り替える時期を決定するためのカウンタＣ１の値がクリアされ（「Ｃ１←０」）、同カウンタＣ１のカウントが開始される（図２：ステップ２０）。その後、このカウンタＣ１の値は、所定時間毎に「１」ずつインクリメント（「Ｃ１←Ｃ１＋１」）される（図２：ステップ２２）。
【００２９】
そして、時刻ｔ２において、カウンタＣ１の値が設定値αに達すると（図２：ステップ２１において「ＹＥＳ」）、図４（ｃ）に示す「吸気系の燃焼方式切換フラグ」が成層から均質に移行し、吸気系の制御量が均質燃焼の要求値に切り替えられる。これにより、図４（ｇ）に示すスロットル開度は、成層燃焼時に比して閉弁側の均質燃焼での要求値に変更される（図２：ステップ２３）。なお、この設定値αは、ＥＧＲ開度をゼロとしてから後述する噴射系や点火系の切り替えを行うまでに、気筒内のＥＧＲ量が十分に低下されるだけのディレイ時間を持たせるように設定されている。ここでは、この設定値αを、切り替え要求がなされたときのＥＧＲ量や内燃機関１０の運転状態（機関回転速度、機関負荷など）に応じて求めるようにしている。
【００３０】
ところで、上述したように、スロットルバルブ１６の動作速度や吸気通路１１内での空気の移動時間などによる吸気系の応答遅れのため、スロットル開度の要求値の変更は、内燃機関１０の吸入空気量に対して直ちには反映されない。そのため、図４（ｈ）に示すように、その後しばらくの間、吸入空気量は、本来の均質燃焼での要求値を上回った状態が継続されることとなる。
【００３１】
一方、噴射系の制御量である燃料噴射量の均質燃焼での要求値は、吸入空気量に応じて設定される。したがって、吸入空気量が図４（ｈ）に示すように本来の要求値を上回っていれば、図４（ｉ）に示すように燃料噴射量も本来の要求値を上回ることとなり、内燃機関１０のトルクが一時的に増大してしまう。
【００３２】
そこで上述したように、点火時期の遅角補正によってトルクを低減して、上記吸気系の応答遅れによるトルクの増大分を相殺し、トルクショックの発生を抑制することとなる。ただし、燃焼を維持可能な点火時期の遅角限界によって、上記遅角補正によってトルクショックを抑制可能な範囲にも自ずと限界がある。そのため、ここでは吸気系の制御量を均質燃焼での要求値に切り替えた後、吸入空気量がある程度低減されて、上記遅角補正によるトルクショックの抑制が可能となるまで、噴射系や点火系の制御量を均質燃焼での要求値へと切り替えることを遅延するようにしている。
【００３３】
さて、時刻ｔ２において、吸気系の制御量が均質燃焼での要求値へと切り替えられると、図４（ｄ）に示すように、噴射系や点火系の制御量を均質燃焼での要求量へと切り替える時期を決定するためのカウンタＣ２の値がクリアされ（「Ｃ２←０」）、同カウンタＣ２のカウントが開始される（図２：ステップ３０）。このカウンタＣ２の値も、やはり所定時間毎に「１」ずつインクリメント（「Ｃ２←Ｃ２＋１」）される（図２：ステップ３２）。
【００３４】
そして、時刻ｔ３において、このカウンタＣ２の値が設定値βに達すると（図２：ステップ３１において「ＹＥＳ」）、図４（ｅ）に示す「点火・噴射系の燃焼方式切換フラグ」が均質燃焼に移行し、噴射系及び点火系の制御量が均質燃焼の要求値へと切り替えられる（図２：ステップ３３）。ここでの設定値βは、吸入空気量がある程度低下して、点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制が可能となるまでの間、上記噴射系及び点火系の切り替えを遅延させるべく設定されている。ここではこの設定値βを、機関回転速度や、成層燃焼及び均質燃焼での吸入空気量の要求値の差分などに基づき求めるようにしている。
【００３５】
また更に、この時刻ｔ３においては、上述の点火時期の遅角補正が開始される（図３：ステップ４０）。この点火時期の遅角補正は、例えば図５に示すような態様で行われる。
【００３６】
すなわち、時刻ｔ３において点火時期の遅角補正が開始されると、図５（ｂ）に示す燃料噴射量の増大分（実際の値と本来の要求値との差分）に応じた内燃機関１０のトルク増大を抑えるべく、点火時期の遅角量が算出される。この遅角量は、機関回転速度や、図５（ａ）に示す吸入空気量の増大分（実際の値と要求値との差分）などに基づき算出され、図５（ｄ）に示すように設定される。そして、図５（ｃ）に示すように設定された点火時期の要求値を、この遅角量にて遅角補正することで、図５（ｅ）に示すように実際の点火時期が設定される。そしてその結果、図５（ｆ）に示すように、内燃機関１０のトルク増大を抑えるようにしている。
【００３７】
ちなみに、吸気系の応答遅れに起因する内燃機関１０のトルク増大は、切り替え直後が最も大きく、その後は吸入空気量の収束とともに減少していく。また、切り替え直後のトルクの急激な増大分を打ち消しさえすれば、以降のトルク増大は、トルクショックとしては官能され難くなる。そこで、吸気系の応答遅れがある程度まで収束した時刻ｔ４以降は、遅角量を徐々に減衰させ、点火時期を本来の均質燃焼での要求値に向け、徐々に進角させるようにしている。
【００３８】
ところで、こうした点火時期の遅角補正を開始した時刻ｔ３には、図４（ｆ）に示すように、カウンタＣ３の値がクリアされ（「Ｃ３←０」）、同カウンタＣ３のカウントが開始される（図３：ステップ５０）。このカウンタＣ３は、上記燃焼方式の切り替え要求がなされるとともに開度ゼロとされたＥＧＲ開度を、均質燃焼での要求値に切り替える時期を決定するために用いられる。このカウンタＣ３の値も、やはり所定時間毎に「１」ずつインクリメント（「Ｃ３←Ｃ３＋１」）される（図３：ステップ５２）。
【００３９】
そして、時刻ｔ５において、このカウンタＣ３の値が設定値γに達すると（図３：ステップ５１において「ＹＥＳ」）、図４（ｋ）に示すようにＥＧＲバルブ１７の開度が均質燃焼時の要求開度に増大されるようになる。そしてその時点から、内燃機関１０の排気系から吸気系へのＥＧＲ供給が再開される。
【００４０】
なお、ここでの設定値γは、上記点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロとなった時点で、カウンタＣ３の値が同設定値γに達するように設定される。ここでは、上記の遅角量の算出時と同じパラメータ、すなわち機関回転速度や吸入空気量の増大分（実際の値と要求値との差分）などを用いて、遅角量がゼロとなる時期を予測し、上記設定値γを設定している。したがって、点火時期の遅角量がゼロとなった時点、すなわち点火時期の遅角補正が完了した時点から、吸気系へのＥＧＲ供給が再開されるようになる。
【００４１】
このように本実施形態では、成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際して、その切り替え要求がなされるとともにＥＧＲバルブ１７の開度を一旦ゼロとしている。そしてその後、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値へと切り替えるとともに、その噴射系及び点火系の制御量を切り替えたときに、点火時期の遅角補正を行うことで、吸気系の応答遅れに起因する内燃機関１０のトルク増大を抑えるようにしている。
【００４２】
しかも、本実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けて、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させている。より具体的には、その点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロまで減衰した時点で、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させている。そのため、点火時期の遅角補正が行われている間、吸気系へのＥＧＲ供給が遅延されるため、ＥＧＲ量の増加に伴う点火時期の要求値の進角側への移行が点火時期の遅角補正に影響することを回避することができる。
【００４３】
こうしてＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求開度に切り替えられたことで、成層燃焼から均質燃焼への切り替えが完了する。なお、図４（ｊ）に示すように、この時刻ｔ５以降、上記ＥＧＲ供給の再開に伴う気筒内のＥＧＲ量の増加に応じて、点火時期は進角側に移行されるようになる。
【００４４】
以上説明した本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、一旦はゼロとされたＥＧＲバルブ１７の開度を、噴射系及び点火系の制御量が均質燃焼での要求値へと切り替えられた後に、均質燃焼にて要求される値に増大させるに際して、点火時期の遅角補正にかかる遅角量に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度を増大させるようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加による点火時期の要求値の進角側への移行に影響されることなく、点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制を適切に行うことができる。したがって、均質燃焼時にＥＧＲを行う内燃機関であれ、成層燃焼から均質燃焼への切り替えを好適に行うことができるようになる。
【００４５】
（２）また、本実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロとなる時期、すなわち点火時期の遅角補正制御が完了した時期から、上記ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させるようにしている。そのため、ＥＧＲ量の増加が点火時期の遅角補正に影響することを、より確実に防止できるようになる。
【００４６】
（第２実施形態）
続いて、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した第２実施形態について、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４７】
なお、本実施形態においても、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされてから、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼での要求値へと切り替えるまでの処理（図２：ステップ１０〜ステップ３３）は、先の第１実施形態と同様に行われる。
【００４８】
ここで先の第１実施形態では、カウンタＣ３を用いて、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させる時期を決定するようにしていた。そして、設定値γの設定によって、上記ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させる時期を、点火時期の遅角補正にかかる遅角量と関連付けるようにしていた。
【００４９】
これに対して、本実施形態では、ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させる時期を、点火時期の遅角補正にかかる遅角量から直接的に決定するようにしている。図６は、そうした本実施形態における成層燃焼から均質燃焼への切り替えに際しての、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼での要求値に切り替えた以降におけるＥＣＵ１８の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す一連の処理は、第１実施形態における図３のステップ４０以降の処理の代わりとして実行される。
【００５０】
さて、本実施形態においても、噴射系及び点火系の制御量が均質燃焼での要求値へと切り替わるとともに、点火時期の遅角補正制御が開始される（図６：ステップ４００）。ただし本実施形態では、その点火時期の遅角補正にかかる遅角量の推移を監視し、その遅角量がゼロとなったときに（ステップ５００において「ＹＥＳ」）、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させるようにしている（ステップ５０１）。
【００５１】
このように本実施形態では、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値に増大させる時期を、点火時期の遅角制御にかかる遅角量から直接的に求めている。そのため、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰が、ＥＧＲバルブ１７の開度制御に直接的に反映されるようになる。そして、本実施形態の内燃機関の制御装置においても、第１実施形態と同様の効果が得られるようになる。
【００５２】
（その他の実施形態）
以上説明した各実施形態の内燃機関の制御装置は、次のように変更することもできる。
【００５３】
・上記各実施形態では、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされるとともに、ＥＧＲバルブ１７の開度をゼロとするようにしているが、上記燃焼の切り替え時に燃焼の悪化をもたらさない程度に気筒内のＥＧＲ量を低減し得るのであれば、そのときのＥＧＲバルブ１７の開度を、ゼロ以外の小さな値に制御するようにしてもよい。
【００５４】
・上記各実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量がゼロとなるまで減衰される時刻ｔ５において、ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させているが、遅角量がゼロとなった時刻ｔ５以降にＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させるようにすれば、ＥＧＲ量の増加によって点火時期の遅角補正が影響を受けることを確実に防止することができる。
【００５５】
・また更に、上記遅角量がゼロまで減衰される時刻ｔ５以前であっても、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制に影響しない程度、或いはその影響によるトルク増大が問題とならない程度まで遅角量が減衰されていれば、その時点でＥＧＲバルブ１７の開度を増大させるようにしてもよい。例えば、上記第１実施形態において、カウンタＣ３の値が上記遅角量が十分に小さくなったときに設定値γに達するようにその設定値γを設定したり、或いは上記第２実施形態において、上記補正量が十分に小さな所定値まで減衰されたときにＥＧＲバルブ１７の開度を増大させるようにしてもよい。その場合にも、点火時期の遅角補正に対して、ＥＧＲ量の増大が与える影響を低減し、トルクショックを抑制することはできる。要は、点火時期の遅角補正にかかる遅角量に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させる時期を設定すれば、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に及ぼす影響を制御することができる。そして、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正によるトルクショックの抑制に影響しない、或いはその影響が問題とならないような時期に、ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させることができるようになる。
【００５６】
・また、上記各実施形態では、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼での要求値へと増大させる時期を設定するようにしているが、その遅角量の減衰に関連付けてＥＧＲバルブ１７の開度の増大態様を設定するようにしてもよい。例えば、上記遅角量の減衰に応じて、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に影響しない程度、或いはその影響により生じたトルク増大がトルクショックとして官能されない程度の量だけ、ＥＧＲバルブ１７の開度を増大させていくようにすれば、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に与える影響を適切に制御することができる。
【００５７】
・なお、こうした成層燃焼から均質燃焼への切り替え時のトルクショックの発生には、上述したＥＧＲや吸気系の応答遅れなど以外にも、様々な因子が影響している。そこで、点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に加え、そうしたその他の因子をも関連付けて、上記ＥＧＲバルブ１７の開度を均質燃焼へと増大させるようにしてもよい。すなわち、ＥＧＲバルブ１７の開度の増大態様を決定するパラメータの一つとして、上記遅角量の減衰態様を反映するパラメータを用いるようにすれば、ＥＧＲ量の増大が点火時期の遅角補正に与える影響を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態についてその全体構造を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態の燃焼方式切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の燃焼方式切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態の燃焼方式切替時の制御態様例を示す略図。
【図５】同実施形態の点火時期遅角補正にかかる制御態様例を示す略図。
【図６】第２実施形態についてその燃焼方式切替時の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…ＥＧＲ通路、１４…インジェクタ、１５…点火プラグ、１６…スロットルバルブ、１７…ＥＧＲバルブ、１８…電子制御装置（ＥＧＲ制御手段）。
Claims (4)
- ＥＧＲバルブの開度制御を通じて吸気系に再循環されるＥＧＲ量を調整する内燃機関に適用されて、成層燃焼から均質燃焼への切り替え要求がなされたとき、前記ＥＧＲバルブの開度を成層燃焼時よりも小さな値、またはゼロとするように制御した後、噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えるとともに、前記噴射系及び点火系の制御量を均質燃焼にて要求される値に切り替えたときに吸気系の応答遅れによるトルクの増大分が相殺されるように、点火時期を遅角補正するとともにその遅角量を減衰させる内燃機関の制御装置において、
前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるに際して、前記点火時期の遅角補正にかかる遅角量の減衰に関連付けて前記ＥＧＲバルブの開度を増大させるＥＧＲ制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記ＥＧＲ制御手段は、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される開度へと増大させる時期を、前記遅角量の減衰に関連付けて設定するものである請求項１記載の内燃機関の制御装置。
- 前記ＥＧＲ制御手段は、前記遅角量が所定値よりも小さくなった以降に、前記ＥＧＲバルブの開度を均質燃焼にて要求される値へと増大させるものである請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
- 前記所定値はゼロである請求項３記載の内燃機関の制御装置。
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