JPH11182280A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力変動を目標値に近づけるべく、ＥＧＲ量な
どの内燃機関の運転制御系を制御するとき、その制御に
基づき発生するトルクショックを抑制することのできる
内燃機関の燃焼制御装置を提供する。 【解決手段】成層燃焼及び弱成層燃焼時、エンジン１１
の電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、エンジン１１のトル
ク変動を目標値に近づけるべくＥＧＲ量補正を行う。そ
して、そのＥＧＲ補正量に応じてＥＣＵ９２が燃料噴射
量補正を行うことで、上記ＥＧＲ量補正に起因するトル
クショックの抑制が図られる。また、均質希薄燃焼時、
ＥＣＵ９２は、エンジン１１のトルク変動を目標値に近
づけるべく燃料噴射量補正を行う。そして、その燃料噴
射量補正に応じてＥＣＵ９２が吸入空気量補正を行うこ
とで、上記燃料噴射量補正に起因するトルクショックの
抑制が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成層燃焼や均質希
薄燃焼といった燃焼方式を採用する内燃機関に適用して
好適な内燃燃機関の燃焼制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用の内燃機関においては、
燃費を向上させるために燃焼室内における点火プラグ周
りの混合気の燃料濃度を高めて着火性を向上させるとと
もに、混合気の平均空燃比を理論空燃比よりも大幅に大
きくするようにした成層燃焼を行うものが提案され、実
用されている。こうした成層燃焼を行う内燃機関の一例
としては、特開平７−１１９５１３号公報に記載された
ものがあげられる。

【０００３】また、同公報に記載された内燃機関には、
エミッション低減を意図して排気の一部を吸気系に再循
環させる排気再循環（ＥＧＲ）機構が採用されている。
このＥＧＲ機構によって排気が吸気系に再循環される
と、燃焼室内の温度が下がって窒素酸化物（ＮＯx ）の
生成が抑制され、エミッションの低減が図られるように
なる。

【０００４】更に、上記公報には、ＥＧＲ量を制御する
ことにより、エンジンのトルク変動（出力変動）を目標
値に近づけ、トルク変動抑制とエミッション低減との両
立を図る技術も開示されている。即ち、トルク変動が目
標値よりも大きくなったときには、ＥＧＲ量を減量する
ことにより同トルク変動を目標値以下に抑える。そし
て、トルク変動が目標値よりも小さくなったときには、
ＥＧＲ量を増量することにより同トルク変動を目標値に
近づけるとともに、エンジンから排出される窒素酸化物
の量を低減させるようにしている。

【０００５】ここで、上記「成層燃焼」の実行時におけ
るトルク変動、燃料噴射量及びＥＧＲ量の関係を図１５
のグラフに示す。このグラフから明らかなように、ＥＧ
Ｒ量を一定とした条件のもとでは、燃料噴射量が増加す
るに従いトルク変動が図中実線で示されるように小さく
なる。また、トルク変動と燃料噴射量との関係を示す上
記実線は、ＥＧＲ量が増加するほど図中上側に位置する
ものへと移行するようになる。従って、例えば内燃機関
が図中Ａ点で示す運転状態にあって、トルク変動が目標
値より大きくなっているとすると、トルク変動が目標値
であるＢ点へと移行するようにＥＧＲ量が減量される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にＥＧＲ量を変化させると、それに伴って内燃機関の出
力トルクにも変化が生じることとなる。ここで、出力ト
ルク、燃料噴射量及びＥＧＲ量の関係を図１６のグラフ
に示す。このグラフから明らかなように、ＥＧＲ量を一
定とした条件のもとでは、燃料噴射量が増加するに従い
出力トルクが図中実線で示されるように大きくなる。ま
た、出力トルクと燃料噴射量の関係を示す上記実線は、
ＥＧＲ量が増加するほど図中下側に位置するものへと移
行するようになる。

【０００７】従って、上記のようにトルク変動を目標値
に近づけるべくＥＧＲ量を図１５の当Ａ点からＢ点へと
減量した場合、内燃機関の出力トルクが図１６のＡ点か
らＢ点へと増加する。このようにトルク変動抑制のため
のＥＧＲ量調整に基づき出力トルクが変化すると、その
出力トルクの変化がトルクショックとなってドライバビ
リティの低下につながることとなる。

【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、出力変動を目標値に近づけ
るべく、ＥＧＲ量などの内燃機関の運転制御系を制御す
るとき、その制御に基づき発生するトルクショックを抑
制することのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、内燃機関の燃焼室内に充
填される混合気を形成するために燃料を噴射供給する燃
料噴射手段と、内燃機関における複数の運転制御系を制
御する運転制御手段と、内燃機関の出力変動を検出する
出力変動検出手段と、前記出力変動検出手段によって検
出される出力変動を目標値に近づけるべく、前記運転制
御手段によって制御される所定運転制御系の制御量を補
正する第１の補正手段と、前記第１の補正手段による制
御量補正に基づき生じる内燃機関の出力トルクの変化を
抑制すべく、同第１の補正手段が補正対象とする運転制
御系とは別の運転制御系の制御量を補正する第２の補正
手段とを備えた。

【００１０】同構成によれば、内燃機関の出力変動を目
標値に近づけるべく同機関の運転制御系の制御量を補正
するとき、その補正に基づく出力トルク変化（トルクシ
ョック）が上記補正される運転制御系とは別の運転制御
系の制御量を補正することによって抑制される。

【００１１】請求項２記載の発明では、前記運転制御手
段は、内燃機関の排気系から排出されて同機関の吸気系
へ再循環される排気の再循環量を制御するとともに、前
記燃料噴射手段によって噴射される燃料量を制御するも
のであって、前記第１の補正手段は、前記燃料噴射手段
が成層燃焼を行うべく燃料を噴射供給するとき、前記排
気再循環量を補正することで同機関の出力変動を目標値
に近づけ、前記第２の補正手段は、前記燃料噴射手段に
よって噴射される燃料量を補正して前記排気再循環量補
正の際の出力トルク変化を抑制するものとした。

【００１２】同構成によれば、成層燃焼を行う内燃機関
の出力変動を目標値に近づけるべく排気再循環量を補正
するとき、その補正に基づく出力トルク変化（トルクシ
ョック）が燃料噴射量を補正することによって抑制され
る。

【００１３】請求項３記載の発明では、前記第２の補正
手段は、前記第１の補正手段による排気再循環量の補正
量の増減に対応して燃料噴射量の補正量を増減させるも
のとした。

【００１４】同構成によれば、出力変動を目標値に近づ
けるべく排気再循環量が補正されたとき、その排気再循
環量の補正量に対応して出力トルク変化抑制のための燃
料噴射量の補正量が決定される。従って、その補正量に
基づく燃料噴射量補正によって、成層燃焼実行時におい
ても上記排気再循環補正に基づく出力トルク変化（トル
クショック）の抑制が的確に行われる。

【００１５】請求項４記載の発明では、前記運転制御手
段は、内燃機関の吸入空気量を制御するとともに、前記
燃料噴射手段によって噴射される燃料量を制御するもの
であって、前記第１の補正手段は、前記燃料噴射手段が
均質希薄燃焼を行うべく燃料を噴射供給するとき、前記
燃料噴射量を補正することで同機関の出力変動を目標値
に近づけ、前記第２の補正手段は、前記吸入空気量を補
正して前記燃料噴射量補正の際の出力トルク変化を抑制
するものとした。

【００１６】同構成によれば、均質希薄燃焼を行う内燃
機関の出力変動を目標値に近づけるべく燃料噴射量を補
正するとき、その補正に基づく出力トルク変化（トルク
ショック）が吸入空気量を補正することによって抑制さ
れる。

【００１７】請求項５記載の発明では、前記第２の補正
手段は、前記第１の補正手段による燃料噴射量の補正量
の増減に対応して吸入空気量の補正量を増減させるもの
とした。

【００１８】同構成によれば、出力変動を目標値に近づ
けるべく燃料量が補正されたとき、その燃料噴射量の補
正量に対応して出力トルク変化抑制のための吸入空気量
の補正量が決定される。従って、その補正量に基づく吸
入空気量補正によって、均質燃焼実行時においても上記
燃料噴射量補正に基づく出力トルク変化（トルクショッ
ク）の抑制が的確に行われる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を直列４気筒の自動
車用ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１〜図
１４に従って説明する。

【００２０】図１に示すように、エンジン１１は、その
シリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン１２（図１には一つのみ図示）を備
えている。これらピストン１２は、コンロッド１３を介
して出力軸であるクランクシャフト１４に連結されてい
る。そして、ピストン１２の往復移動は、上記コンロッ
ド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換さ
れるようになっている。

【００２１】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４
ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト
１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランク
シャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突
起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方
を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各
突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。

【００２２】また、シリンダブロック１１ａの上端には
シリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１５と
ピストン１２との間には燃焼室１６が設けられている。
この燃焼室１６には、シリンダヘッド１５に設けられた
一対の吸気ポート１７a，１７ｂと、同じく一対の排気
ポート１８ａ，１８ｂとが連通している（図１には一方
の吸気ポート１７ｂ及び排気ポート１８ｂのみ図示）。
これら吸気及び排気ポート１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１
８ｂの平断面形状を図２に示す。

【００２３】同図に示されるように、吸気ポート１７ａ
は湾曲して延びるヘリカルポートとなっており、吸気ポ
ート１７ｂは直線状に延びるストレートポートとなって
いる。そして、吸気ポート（ヘリカルポート）１７ａを
通過して燃焼室１６に空気が吸入されると、その燃焼室
１６内に破線矢印で示す方向へスワールが発生するよう
になる。こうした吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポ
ート１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気バルブ１９及び
排気バルブ２０が設けられている。

【００２４】一方、図１に示すように、シリンダヘッド
１５には、上記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０を開
閉駆動するための吸気カムシャフト２１及び排気カムシ
ャフト２２が回転可能に支持されている。これら吸気及
び排気カムシャフト２１，２２は、タイミングベルト及
びギヤ（共に図示せず）等を介してクランクシャフト１
４に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシャ
フト１４の回転が伝達されるようになる。そして、吸気
カムシャフト２１が回転すると、吸気バルブ１９が開閉
駆動されて、吸気ポート１７ａ，１７ｂと燃焼室１６と
が連通・遮断される。また、排気カムシャフト２２が回
転すると、排気バルブ２０が開閉駆動されて、排気ポー
ト１８ａ，１８ｂと燃焼室１６とが連通・遮断される。

【００２５】シリンダヘッド１５において、吸気カムシ
ャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面に設け
られた突起２１ａを検出して検出信号を出力するカムポ
ジションセンサ２１ｂが設けられている。そして、吸気
カムシャフト２１が回転すると、同シャフト２１の突起
２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を通過す
る。この状態にあっては、カムポジションセンサ２１ｂ
から上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎に検出
信号が出力されるようになる。

【００２６】吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポート
１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気管３０及び排気管３
１が接続されている。この吸気管３０内及び吸気ポート
１７ａ，１７ｂ内は吸気通路３２となっており、排気管
３１内及び排気ポート１８ａ，１８ｂ内は排気通路３３
となっている。吸気通路３２の上流部分にはスロットル
バルブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２
３は、スロットル用モータ２４の駆動により回動されて
開度調節がなされる。

【００２７】また、上記スロットル用モータ２４の駆動
は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏
込量に基づき制御される。即ち、自動車の運転者がアク
セルペダル２５を踏込操作すると、アクセルペダル２５
の踏込量がアクセルポジションセンサ２６によって検出
され、同センサ２６の検出信号に基づきスロットル用モ
ータ２４が駆動制御される。このスロットル用モータ２
４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２３の開度調節
により、吸気通路３２の空気流通面積が変化して燃焼室
１６へ吸入される空気の量が調整されるようになる。

【００２８】更に、吸気通路３２におけるスロットルバ
ルブ２３よりも下流側の位置には、吸気通路３２内の圧
力を検出して同圧力に対応した検出信号を出力するバキ
ュームセンサ３６が設けられている。また、バキューム
センサ３６よりも下流に位置して吸気ポート（ストレー
トポート）１７ｂに連通する吸気通路３２には、スワー
ルコントロールバルブ（ＳＣＶ）３４が設けられてい
る。ＳＣＶ３４は、スワール用モータ３５の駆動により
回動されて開度調節がなされる。そして、ＳＣＶ３４の
開度が小さくなるほど、図２に示される吸気ポート（ヘ
リカルポート）１７ａを通過する空気の量が多くなり、
燃焼室１６内に生じるスワールが強くなる。

【００２９】図１に示すように、シリンダヘッド１５に
は、燃料噴射弁４０と点火プラグ４１とが設けられてい
る。そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内へ噴射さ
れた燃料が吸気通路３２を介して燃焼室１６に吸入され
た空気と混ぜ合わされることによって、燃焼室１６内で
空気と燃料とからなる混合気が形成される。更に、燃焼
室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点火がなさ
れて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気通路３３
に送り出される。なお、上記点火プラグ４１による混合
気への点火時期は、点火プラグ４１の上方に設けられた
イグナイタ４１ａによって調整される。

【００３０】一方、スロットルバルブ２３よりも下流側
の吸気通路３２は、排気再循環（ＥＧＲ）通路４２を介
して排気通路３３と連通している。このＥＧＲ通路４２
の途中には、ステップモータ４３ａを備えたＥＧＲバル
ブ４３が設けられている。そして、ＥＧＲバルブ４３
は、ステップモータ４３ａを駆動制御することで開度調
節が行われる。こうしたＥＧＲバルブ４３の開度調節に
より、排気通路３３を介して吸気通路３２へ再循環する
排気の量が調整されるようになる。

【００３１】次に、本実施形態におけるエンジン１１の
燃焼制御装置の電気的構成を図３に基づいて説明する。
この燃焼制御抑制装置は、燃料噴射時期制御、燃料噴射
量制御、点火時期制御及びＳＣＶ３４の開度制御など、
エンジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニ
ット（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。この
ＥＣＵ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及
びバックアップＲＡＭ９６等を備える論理演算回路とし
て構成されている。

【００３２】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されるメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶す
る不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰ
Ｕ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バ
ス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路９８及び外部出力回路９９と接続されている。

【００３３】外部入力回路９８には、クランクポジショ
ンセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセ
ルポジションセンサ２６及びバキュームセンサ３６等が
接続されている。一方、外部出力回路９９には、スロッ
トル用モータ２４、スワール用モータ３５、燃料噴射弁
４０、イグナイタ４１ａ及びＥＧＲバルブ４３等が接続
されている。

【００３４】次に、本実施形態における燃焼制御の手順
について図４〜図６を参照して説明する。図４は、上記
燃焼制御を実行するための燃焼制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。その燃焼制御ルーチンは、ＥＣＵ９
２を通じて例えば所定クランク角毎の角度割り込みにて
実行される。

【００３５】同ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステッ
プＳ１０１の処理として、クランクポジションセンサ１
４ｃからの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥを求め
る。更に、ＥＣＵ９２は、クランクポジションセンサ１
４ｃ及びカムポジションセンサ２１ｂからの検出信号に
基づきエンジン１１のトルクを求める。即ち、このトル
クは、例えば図７に示すようにクランクシャフト１４が
上死点を含む３０°ＣＡ分を通過する際の角速度ωａを
二乗したものから、クランクシャフト１４が上死点から
９０°進角して位置する３０°ＣＡ分を通過する際の角
速度ωｂを二乗したものを減算することで求められる。

【００３６】ＥＣＵ９２は、求められたエンジン回転数
ＮＥ及びトルクが図８に示すマップの均質燃料領域Ａ内
に位置する状態であるか否か判断する。このマップは、
エンジン１１の燃焼方式を決定するためのものであっ
て、均質燃焼領域Ａ、均質希薄燃焼領域Ｂ、弱成層燃焼
領域Ｃ及び成層燃焼領域Ｄを備えている。そして、エン
ジン回転数ＮＥ及びトルクが領域Ａ〜Ｄのいずれの領域
に位置する状態かにより、エンジン１１の燃焼方式はＥ
ＣＵ９２によってそれぞれ均質燃焼、均質希薄燃焼、弱
成層燃焼及び成層燃焼に決定される。

【００３７】上記マップから明らかなように、エンジン
１１の運転状態が高回転高負荷へと移行するに従い、エ
ンジン１１の燃焼方式は成層燃焼、弱成層燃焼、均質希
薄燃焼、均質燃焼へと順次変化することとなる。このよ
うに燃焼方式を変化させるのは、高出力が要求される高
回転高負荷時には混合気の空燃比を小さくしてエンジン
出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷
時には空燃比を大きくして燃費の向上を図るためであ
る。

【００３８】上記ステップＳ１０１において、エンジン
回転数ＮＥ及びトルクが均質燃焼領域Ａ内にある旨判断
されると、ステップＳ１０７に進む。ＥＣＵ９２は、ス
テップＳ１０７の処理として、均質燃焼制御を実行す
る。即ち、ＥＣＵ９２は、バキュームセンサ３６からの
検出信号に基づき求められる吸気圧から吸入空気量を算
出する。そして、ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動
制御してエンジン１１の吸気行程中に燃料噴射を行わせ
るとともに、上記算出された吸入空気量に応じて混合気
の空燃比が理論空燃比に近い値（例えば１２〜１５）と
なるよう燃料噴射量を調節する。また、ＥＣＵ９２は、
スワール用モータ３５を駆動制御することによって、燃
焼室１６内の混合気が均質なものになるようＳＣＶ３４
の開度調整を行う。このようにステップＳ１０７の処理
を実行した後、ＥＣＵ９２は、燃焼制御ルーチンを一旦
終了する。

【００３９】一方、上記ステップＳ１０１において、エ
ンジン回転数ＮＥ及びトルクが均質燃焼領域Ａ内にない
旨判断されると、ステップＳ１０２に進む。ＥＣＵ９２
は、ステップＳ１０２の処理として、上記エンジン回転
数ＮＥとアクセルポジションセンサ２６からの検出信号
に基づき求められるアクセル踏込量ＡＣＣＰとから、図
９に示すマップを参照して基本燃料噴射量Ｑを算出す
る。このマップから明らかなように、算出される基本燃
料噴射量Ｑは、エンジン回転数ＮＥが高くなるとともに
アクセル踏込量ＡＣＣＰが多くなるほど大きくなり、エ
ンジン回転数ＮＥが低くなるとともにアクセル踏込量Ａ
ＣＣＰが少なくなるほど小さくなる。

【００４０】ＥＣＵ９２は、続くステップＳ１０３の処
理として、エンジン回転数ＮＥ及びトルクが図８の均質
希薄燃焼領域Ｂ内にあるか否か判断する。そして、エン
ジン回転数ＮＥ及びトルクが均質希薄燃焼領域Ｂ内にあ
る旨判断されると、ステップＳ１０４に進む。ＥＣＵ９
２は、ステップＳ１０４の処理として、均質希薄燃焼時
の各種制御量、即ち基本点火時期θ1、目標スロットル
開度ＴＡ、目標ＳＣＶ開度ＴＳＶ、最終燃料噴射量Ｑ1
及び最終ＥＧＲ量Ｅf を算出する。更に，ＥＣＵ９２
は、続くステップＳ１０６の処理として、均質希薄燃焼
を行うべく上記各種制御量に基づき、イグナイタ４１
ａ、スロットル用モータ２４、スワール用モータ３５、
燃料噴射弁４０及びＥＧＲバルブ４３を駆動制御した
後、この燃焼制御ルーチンを一旦終了する。

【００４１】このような均質希薄燃焼の実行時には、最
終燃料噴射量Ｑf に基づいた燃料量がエンジン１１の吸
気行程中に燃料噴射弁４０から噴射される。また、燃焼
室１６内の混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きい値
（例えば１５〜２３）となるようスロットルバルブ２３
の開度調整が行われる。こうしたスロットルバルブの開
度調整によって、エンジン１１におけるポンピングロス
の低減が図られるようになる。また、ＳＣＶ３４の開度
調整によって燃焼室１６内のスワールの強さが調節さ
れ、そのスワールによって理論空燃比より大きい空燃比
の混合気が安定して燃焼するようになる。

【００４２】一方、上記ステップＳ１０３の処理におい
て、エンジン回転数ＮＥ及びトルクが図８の均質希薄燃
焼領域Ｂ内にない旨判断されると、ステップＳ１０５に
進む。このようにステップＳ１０５に進んだ場合には、
エンジン回転数ＮＥ及びトルクが図８の弱成層燃焼領域
Ｃ又は成層燃焼領域Ｄ内にあることとなる。ＥＣＵ９２
は、Ｓ１０５の処理として、成層及び弱成層燃焼時の各
種制御量、即ち基本点火時期θ0、目標スロットル開度
ＴＡ、目標ＳＣＶ開度ＴＳＶ、最終燃料噴射量Ｑ0 及び
最終ＥＧＲ量Ｅf を算出する。更に，ＥＣＵ９２は、続
くステップＳ１０６の処理として、弱成層燃焼又は成層
燃焼を行うべく上記各種制御量に基づき、イグナイタ４
１ａ、スロットル用モータ２４、スワール用モータ３
５、燃料噴射弁４０及びＥＧＲバルブ４３を駆動制御し
た後、この燃焼制御ルーチンを一旦終了する。

【００４３】エンジン回転数ＮＥ及びトルクが図８の弱
成層燃焼領域Ｃ内にあって弱成層燃焼が行われるときに
は、最終燃料噴射量Ｑf に基づいた燃料量がエンジン１
１の吸気行程中と圧縮行程中とに分けて燃料噴射弁４０
から噴射される。また、燃焼室１６内の混合気の空燃比
が上記均質希薄燃焼時よりも大きい値（例えば２０〜３
０）となるようスロットルバルブ２３の開度調整が行わ
れる。こうしたスロットルバルブ２３の開度調整によっ
て、エンジン１１におけるポンピングロスの一層の低減
が図られるようになる。また、ＳＣＶ３４の開度調整に
よって燃焼室１６内のスワールの強さが調節される。

【００４４】そして、エンジン１１の吸気行程中に噴射
供給された燃料は上記スワールによって燃焼室１６内の
空気に均等に分散され、圧縮行程中に噴射供給された燃
料はスワール及びピストン１２の頭部に設けられた窪み
１２ａによって点火プラグ４１の周りに集められる。即
ち、スワールの強さが上記のような燃料の分散及び集合
に適したものとなるようＳＣＶ３４の開度調整が行われ
る。上記のように吸気行程と圧縮行程との二回に分けて
燃料噴射を行うことで、上記均質希薄燃焼と後述する成
層燃焼との中間の燃焼方式である弱成層燃焼が行われ、
その弱成層燃焼によって均質希薄燃焼と成層燃焼との切
り換え時の出力トルク変化（トルクショック）が抑えら
れる。そして、この弱成層燃焼では、混合気の空燃比が
上記均質希薄燃焼時よりも大きいため、均質希薄燃焼時
に比べて一層燃費が向上するようになる。

【００４５】また、エンジン回転数ＮＥ及びトルクが図
８の成層燃焼領域Ｄ内にあって成層燃焼が行われるとき
には、最終燃料噴射量Ｑf に基づいた燃料量がエンジン
１１の圧縮行程中に燃料噴射弁４０から噴射される。ま
た、燃焼室１６内の混合気の空燃比が上記弱成層燃焼時
よりも大きい値（例えば２５〜５０）となるようスロッ
トルバルブ２３の開度調整が行われる。こうしたスロッ
トルバルブ２３の開度調整によって、エンジン１１にお
けるポンピングロスの一層の低減が図られるようにな
る。また、ＳＣＶ３４の開度調整によって燃焼室１６内
のスワールの強さが調節される。

【００４６】そして、エンジン１１の圧縮行程中に噴射
供給された燃料は、上記スワール及び窪み１２ａによっ
て点火プラグ４１の周りに集められる。このように点火
プラグ４１の周りに燃料を集めることによって、燃焼室
１６内の混合気全体の平均空燃比を弱成層燃焼時より大
きくしても、同プラグ４１周りの混合気の燃料濃度が高
められて良好な混合気への着火が行われる。従って、成
層燃焼では、上記弱成層燃焼時に比べて一層燃費が向上
するようになる。

【００４７】次に、成層及び弱成層燃焼時におけるエン
ジン１１の各種制御量を算出する手順について図５を参
照して説明する。図５は、上記各種制御量を算出するた
めの制御量算出ルーチンを示すフローチャートである。
この成層及び弱成層燃焼時の制御量算出ルーチンは、上
記燃焼制御ルーチン（図４）のステップＳ１０５に進ん
だとき、ＥＣＵ９２を通じて実行される。

【００４８】同ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステッ
プＳ２０１の処理として、基本燃料噴射量Ｑと、後述す
るＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒとに基づき求められる燃料補
正係数ｋｉｎｊｅｇｒとを乗算したものを基準燃料噴射
量Ｑ0 として設定する。その基準燃料噴射量Ｑ0 は、成
層及び弱成層燃焼時における他の制御量、即ち基本点火
時期θ0 、目標スロットル開度ＴＡ、基本ＳＣＶ開度Ｔ
ＳＶ、最終ＥＧＲ量Ｅf を算出する際に用いられる。

【００４９】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理と
して、基準燃料噴射量Ｑ0 とエンジン回転数ＮＥとに基
づき基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥを求める。ＥＣＵ９２は、上
記基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥに後述するＥＧＲ補正係数ｋｅ
ｇｒを乗算することによって求められる最終ＥＧＲ量Ｅ
f に基づきステップモータ４３ａを駆動制御し、エンジ
ン１１の運転状態に応じたＥＧＲ量の調整を行う。

【００５０】ここで、上記基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥを算出
するためのマップの一例を図１０に示す。このマップか
ら明らかなように、求められた基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥ
は、エンジン回転数ＮＥが一定である条件のもとで基準
燃料噴射量Ｑ0 が大きくなるほど少なくなる。このよう
に成層燃焼時や弱成層燃焼時において基準燃料噴射量Ｑ
0 が小さいときほど基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥを多くするの
は、これらの燃焼方式では点火プラグ４１の周りに燃料
の濃い混合気が存在し、ＥＧＲ量を増加してもトルク変
動（出力変動）ｄｌｎが増加しにくく、上記ＥＧＲ量の
増加によってエミッションを一層低減することができる
ためである。

【００５１】さて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０３〜
Ｓ２０５の処理として、基準燃料噴射量Ｑ0 及びエンジ
ン回転数ＮＥから、基本点火時期θ0 、目標スロットル
開度ＴＡ及び目標ＳＣＶ開度ＴＳＶを周知のマップに基
づきマップ演算した後、ステップＳ２０６に進む。この
ステップＳ２０６〜ステップＳ２１０までの処理によっ
て、成層及び弱成層燃焼実行時におけるエンジン１１の
トルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づけるべく
ＥＧＲ量を補正するためのＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒが求
められる。

【００５２】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０６の処理と
して、クランクポジションセンサ１４ｃ及びカムポジシ
ョンセンサ２１ｂからの検出信号に基づいてトルク変動
ｄｌｎを計算する。このトルク変動ｄｌｎは各気筒毎の
トルク変動を平均したものであって、一つ一つの気筒の
トルク変動は同気筒での燃焼毎に発生するトルクの差に
基づいて求められる。

【００５３】このようにトルク変動ｄｌｎを算出した
後、ＥＣＵ９２は、続くステップＳ２０７の処理とし
て、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧよりも大き
いか否かを判断する。そして、ステップＳ２０７の処理
によって、「ｄｌｎ＞ｄｌｎＴＲＧ」である旨判断され
るとステップＳ２０９に進み、ＥＣＵ９２は、現在のＥ
ＧＲ補正係数ｋｅｇｒから所定値Ｃｅｇｒを減算したも
のを新たなＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒとして設定する。こ
うして新たなＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒが設定された後、
ステップＳ２１１に進む。

【００５４】また、ステップＳ２０７の処理によって、
「ｄｌｎ＞ｄｌｎＴＲＧ」でない旨判断されるとステッ
プＳ２０８に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０８の
処理として、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧよ
りも小さいか否かを判断する。そして、ステップＳ２０
８の処理によって、「ｄｌｎ＜ｄｌｎＴＲＧ」でない旨
判断されるとステップＳ２１１に進み、「ｄｌｎ＜ｄｌ
ｎＴＲＧ」である旨判断されるとステップＳ２１０に進
む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１０の処理として、現
在のＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒに所定値Ｃｅｇｒを加算し
たものを新たなＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒとして設定す
る。こうして新たなＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒが設定され
た後、ステップＳ２１１に進む。

【００５５】ＥＣＵ９２は、続くステップＳ２１１の処
理として基準燃料噴射量Ｑ0 を最終燃料噴射量Ｑf とし
て設定する。更に、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１２の
処理として、基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥに上記ＥＧＲ補正係
数ｋｅｇｒを乗算したものを最終ＥＧＲ量Ｅf として設
定する。その後、上記燃焼制御ルーチン（図４）に戻
る。

【００５６】そして、ＥＣＵ９２は、上記燃焼制御ルー
チンのステップＳ１０６の処理によって、上記設定され
た最終ＥＧＲ量Ｅf に基づきＥＧＲバルブ４３のステッ
プモータ４３ａを駆動制御する。このステップモータ４
３ａの駆動制御により、ＥＧＲバルブ４３が開閉されて
実際のＥＧＲ量が増量又は減量補正されることとなる。
こうした実際のＥＧＲ量の増量又は減量補正によって、
トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧに近づく。な
お、上記実際のＥＧＲ量の補正幅は、ステップＳ２０
９，Ｓ２１０における所定値Ｃｅｇｒによって決定され
る。本実施形態の所定値Ｃｅｇｒは、上記実際のＥＧＲ
量の補正幅が過度に大きくなることなく、且つ的確にト
ルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づけることの
できる値に設定されている。

【００５７】また、トルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴ
ＲＧに近づけるべくＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒが新たに設
定されると、ＥＣＵ９２は、そのＥＧＲ補正係数ｋｅｇ
ｒを徐変処理（いわゆるなまし処理）して徐変値ｋｅｇ
ｒｓｍを算出する。この徐変値ｋｅｇｒｓｍは、下記の
式（１）によって算出される。

【００５８】

【数１】 ｋｅｇｒｓｍ＝ ｋｅｇｒｓｍi-1 ＋（ｋｅｇｒ−ｋｅｇｒｓｍi-1 ）／ｎ …（１） ｎは自然数 即ち、徐変値ｋｅｇｒｓｍは、今回のＥＧＲ補正係数ｋ
ｅｇｒから前回の徐変値ｋｅｇｒｓｍi-1 を減算したも
のをｎ（自然数）で除算し、その除算値を前回の徐変値
ｋｅｇｒｓｍi-1 に加算することによって求められる。
このように算出された徐変値ｋｅｇｒｓｍの推移態様
は、トルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づける
際にＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒに応じて推移することとな
るが、そのＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒの推移態様よりも緩
やかなものとなる。

【００５９】こうして算出された除変値ｋｅｇｒｓｍか
ら上記ステップＳ２０１にて用いられる燃料補正係数ｋ
ｉｎｊｅｇｒがマップ演算される。この燃料補正係数ｋ
ｉｎｊｅｇｒを算出する際に参照されるマップを図１３
に示す。このマップから明らかなように、燃料補正係数
ｋｉｎｊｅｇｒは、徐変値ｋｅｇｒｓｍが大きくなるに
従い大きい値として算出されるようになる。

【００６０】従って、トルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎ
ＴＲＧに近づけるために、ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒが大
きくなってステップＳ２１２の処理により最終ＥＧＲ量
Ｅfが増量されると、その増量に応じて徐変値ｋｅｇｒ
ｓｍが大きくなる。そして、上記徐変値ｋｅｇｒｓｍの
増大に応じてステップＳ２０１，Ｓ２１１の処理によ
り、基準燃料噴射量Ｑ0 及び最終燃料噴射量Ｑf も増量
されることとなる。また、トルク変動ｄｌｎを目標値ｄ
ｌｎＴＲＧに近づけるために、ＥＧＲ補正量ｋｅｇｒｓ
ｍが小さくなってステップＳ２１２の処理により最終Ｅ
ＧＲ量Ｅf が減量されると、その減量に応じて徐変値ｋ
ｅｇｒが小さくなる。そして、上記徐変値ｋｅｇｒｓｍ
の減小に応じてステップＳ２０１，Ｓ２１１の処理によ
り、基準燃料噴射量Ｑ0 及び最終燃料噴射量Ｑf も減量
されることとなる。

【００６１】ここで、成層燃焼及び弱成層燃焼時におけ
るトルク変動ｄｌｎ、出力トルク、最終燃料噴射量Ｑf
及び最終ＥＧＲ量Ｅf の関係について図１１（ａ），
（ｂ）のグラフを参照して説明する。

【００６２】図１１（ａ）のグラフから明らかなよう
に、最終ＥＧＲ量Ｅf （ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ）を一
定とした条件のもとでは、最終燃料噴射量Ｑf が増加す
るに従いトルク変動ｄｌｎが図中実線で示されるように
小さくなる。また、トルク変動ｄｌｎと最終燃料噴射量
Ｑf との関係を示す上記実線は、最終ＥＧＲ量Ｅf が増
加するほど図中上側のものへと移行するようになる。

【００６３】また、図１１（ｂ）のグラフから明らかな
ように、最終ＥＧＲ量Ｅf を一定とした条件のもとで
は、最終燃料噴射量Ｑf が増加するに従いエンジン１１
の出力トルクが図中実線で示されるように大きくなる。
また、出力トルクと最終燃料噴射量Ｑf との関係を示す
上記実線は、最終ＥＧＲ量Ｅf が増加するほど図中下側
のものへと移行するようになる。

【００６４】従って、今、最終燃料噴射量Ｑf 及び最終
ＥＧＲ量Ｅf が図１１（ａ），（ｂ）のＰ１点で示され
る状態にあって、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲ
Ｇよりも大きいときには、上記ステップＳ２０９（図
５）の処理によってＥＧＲ補正量ｋｅｇｒが小さくされ
る。その結果、ステップ２１２（図５）の処理によって
最終ＥＧＲ量Ｅf が減少し、トルク変動ｄｌｎが目標値
ｄｌｎＴＲＧに近づけられる。しかし、その最終ＥＧＲ
量Ｅf の減少によって、図１１（ｂ）に示されるエンジ
ン１１の出力トルクが増大して出力トルク変化（トルク
ショック）が発生してしまう。

【００６５】本実施形態では、上記最終ＥＧＲ量Ｅf
(ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ)の減少に応じた量だけ、ステ
ップＳ２０１，Ｓ２１１（図５）の処理によって基準燃
料噴射量Ｑ0 及び最終燃料噴射量Ｑf が減量される。そ
の結果、エンジン１１のトルク変動ｄｌｎ及び出力トル
クが図１１（ａ），（ｂ）のＰ１点で示す状態からＰ５
点で示す状態へと移行するようになるため、上記トルク
ショックの発生が抑制される。

【００６６】また、最終燃料噴射量Ｑf 及び最終ＥＧＲ
量Ｅf が図１１（ａ），（ｂ）のＰ２点で示される状態
にあって、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧより
も小さいときには、上記ステップＳ２１０（図５）の処
理によってｋｅｇｒが大きくされる。その結果、ステッ
プＳ２１２（図５）の処理によって最終ＥＧＲ量Ｅfが
増大し、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧに近づ
けられる。しかし、その最終ＥＧＲ量Ｅf の増大によっ
て、図１１（ｂ）に示されるエンジン１１の出力トルク
が低下して出力トルク変化（トルクショック）が発生し
てしまう。

【００６７】本実施形態では、上記最終ＥＧＲ量Ｅf
（ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ）の増大に応じた量だけ、ス
テップＳ２０１，Ｓ２１１（図５）の処理によって基準
燃料噴射量Ｑ0 及び最終燃料噴射量Ｑf が増量される。
その結果、エンジン１１のトルク変動ｄｌｎ及びトルク
が図１１（ａ），（ｂ）のＰ２点で示す状態からＰ６点
で示す状態へと移行するようになるため、上記トルクシ
ョックの発生が抑制される。

【００６８】次に、均質希薄燃焼時におけるエンジン１
１の各種制御量を算出する手順について図６を参照して
説明する。図６は、上記各種制御量を算出するための制
御量算出ルーチンを示すフローチャートである。この均
質希薄燃焼時の制御量算出ルーチンは、上記燃焼制御ル
ーチン（図４）のステップＳ１０４に進んだとき、ＥＣ
Ｕ９２を通じて実行される。

【００６９】同ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステッ
プＳ３０１の処理として、基本燃料噴射量Ｑと、後述す
る燃料補正係数ｆａｆとに基づき求められる燃料補正係
数ｋｉｎｊｇとを乗算したものを基準燃料噴射量Ｑ1 と
して設定する。その基準燃料噴射量Ｑ1 は、均質希薄燃
焼時における他の制御量、即ち基本点火時期θ1 、目標
スロットル開度ＴＡ、基本ＳＣＶ開度ＴＳＶ、最終ＥＧ
Ｒ量Ｅf を算出する際に用いられる。

【００７０】ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０２の処理と
して、基準燃料噴射量Ｑ1 とエンジン回転数ＮＥとに基
づき図１０に示されるマップから基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥ
を求める。そのマップから明らかなように、求められた
基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥは、エンジン回転数ＮＥが一定で
ある条件のもとで基準燃料噴射量Ｑ1 が大きくなるほど
少なくなる。そして、ＥＣＵ９２は、上記基本ＥＧＲ量
ＥＢＳＥと同じ値になる後述する最終ＥＧＲ量Ｅf に基
づきステップモータ４３ａを駆動制御し、エンジン１１
の運転状態に応じたＥＧＲ量の調整を行う。

【００７１】ＥＣＵ９２は、続くステップＳ３０３〜Ｓ
３０５の処理として、基準燃料噴射量Ｑ1 及びエンジン
回転数ＮＥから、基本点火時期θ1 、目標スロットル開
度ＴＡ及び目標ＳＣＶ開度ＴＳＶを周知のマップに基づ
きマップ演算した後、ステップＳ３０６に進む。このス
テップＳ３０６〜ステップＳ３１０までの処理によっ
て、均質希薄燃焼実行時におけるエンジン１１のトルク
変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づけるべく燃料噴
射量を補正するための燃料補正係数ｆａｆが求められ
る。

【００７２】ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０６の処理と
して、成層及び弱成層燃焼時の制御量算出ルーチンにお
けるステップＳ２０６（図５）と同様の仕方でトルク変
動ｄｌｎを計算する。ＥＣＵ９２は、続くステップＳ３
０７の処理として、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴ
ＲＧよりも大きいか否かを判断する。そして、ステップ
Ｓ３０７の処理によって、「ｄｌｎ＞ｄｌｎＴＲＧ」で
ある旨判断されるとステップＳ３０９に進み、ＥＣＵ９
２は、現在の燃料補正係数ｆａｆから所定値Ｃｆｕｅｌ
を加算したものを新たな燃料補正係数ｆａｆとして設定
する。こうして新たな燃料補正係数ｆａｆが設定された
後、ステップＳ３１１に進む。

【００７３】また、ステップＳ３０７の処理によって、
「ｄｌｎ＞ｄｌｎＴＲＧ」でない旨判断されるとステッ
プＳ３０８に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０８の
処理として、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧよ
りも小さいか否かを判断する。そして、ステップＳ３０
８の処理によって、「ｄｌｎ＜ｄｌｎＴＲＧ」でない旨
判断されるとステップＳ３１１に進み、「ｄｌｎ＜ｄｌ
ｎＴＲＧ」である旨判断されるとステップＳ３１０に進
む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３１０の処理として、現
在の燃料補正係数ｆａｆに所定値Ｃｆｕｅｌを減算した
ものを新たな燃料補正係数ｆａｆとして設定する。こう
して新たな燃料補正係数ｆａｆが設定された後、ステッ
プＳ３１１に進む。

【００７４】ＥＣＵ９２は、続くステップＳ３１１の処
理として基準燃料噴射量Ｑ1 に上記燃料補正係数ｆａｆ
を乗算したものを最終燃料噴射量Ｑf として設定する。
更に、ＥＣＵ９２は、ステップＳ３１２の処理として、
基本ＥＧＲ量ＥＢＳＥを最終燃料噴射量Ｑf として設定
する。その後、上記燃焼制御ルーチン（図４）に戻る。

【００７５】そして、ＥＣＵ９２は、上記燃焼制御ルー
チンのステップＳ１０６の処理によって、上記設定され
た最終燃料噴射量Ｑf に基づき燃料噴射弁４０を駆動制
御する。この燃料噴射弁４０の駆動制御により、実際の
燃料噴射量が増量又は減量補正されることとなる。こう
した実際の燃料噴射量の増量又は減量補正によって、ト
ルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧに近づく。なお、
上記実際の燃料噴射量の補正幅は、ステップＳ３０９，
Ｓ３１０における所定値Ｃｆｕｅｌによって決定され
る。本実施形態の所定値Ｃｆｕｅｌは、上記実際の燃料
噴射量の補正幅が過度に大きくなることなく、且つ的確
にトルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づけるこ
とのできる値に設定されている。

【００７６】また、トルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴ
ＲＧに近づけるべく燃料補正係数ｆａｆが新たに設定さ
れると、ＥＣＵ９２は、その燃料補正係数ｆａｆを徐変
処理（いわゆるなまし処理）して徐変値ｆａｆｓｍを算
出する。この徐変値ｆａｆｓｍは、下記の式（２）によ
って算出される。

【００７７】

【数２】 ｆａｆｓｍ＝ ｆａｆｓｍi-1 ＋（ｆａｆ−ｆａｆｓｍi-1 ）／ｎ …（２） ｎは自然数 即ち、徐変値ｆａｆｓｍは、今回の燃料補正係数ｆａｆ
から前回の徐変値ｆａｆｓｍi-1 を減算したものをｎ
（自然数）で除算し、その除算値を前回の徐変値ｆａｆ
ｓｍi-1 に加算することによって求められる。このよう
に算出された徐変値ｆａｆｓｍの推移態様は、トルク変
動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づける際に燃料補正
係数ｆａｆに応じて推移することとなるが、その燃料補
正係数ｆａｆの推移態様よりも緩やかなものとなる。

【００７８】こうして算出された除変値ｆａｆｓｍから
上記ステップＳ３０１にて用いられる燃料補正係数ｋｉ
ｎｊｇがマップ演算される。この燃料補正係数ｋｉｎｊ
ｇを算出する際に参照されるマップを図１４に示す。こ
のマップから明らかなように、燃料補正係数ｋｉｎｊｇ
は、徐変値ｆａｆｓｍが大きくなるに従い小さい値とし
て算出されるようになる。

【００７９】従って、トルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎ
ＴＲＧに近づけるために、燃料補正係数ｆａｆが大きく
なってステップＳ３１１の処理により最終燃料噴射量Ｑ
f が増量されると、その増量に応じて徐変値ｆａｆｓｍ
が大きくなる。そして、上記徐変値ｆａｆｓｍの増大に
応じてステップＳ３０１の処理により基準燃料噴射量Ｑ
1 が減量され、その減量された基準燃料噴射量Ｑ1に基
づきステップＳ３０４の処理によって目標スロットル開
度ＴＡが求められる。この目標スロットル開度ＴＡを求
めるためのマップを図１２（ｃ）に示す。

【００８０】このマップから明らかなように、目標スロ
ットル開度ＴＡは、基準燃料噴射量Ｑ1 が大きくなるに
従い大きい値として算出されるようになる。そのため、
上記減量された基準燃料噴射量Ｑ1 に基づき求められる
目標スロットル開度ＴＡは小さくなる。また、トルク変
動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づけるために、燃料
補正量ｆａｆが小さくなってステップＳ３１１の処理に
より最終燃料噴射量Ｑf が減量されると、その減量に応
じて徐変値ｆａｆｓｍが小さくなる。そして、上記徐変
値ｆａｆｓｍの減小に応じてステップＳ３０１，Ｓ３０
４の処理により目標スロットル開度ＴＡは大きくなる。

【００８１】ここで、均質希薄燃焼時におけるトルク変
動ｄｌｎ、出力トルク、最終燃料噴射量Ｑf 及び燃料補
正量ｆａｆとの関係について図１２（ａ），（ｂ）のグ
ラフを参照して説明する。

【００８２】図１２（ａ）のグラフから明らかなよう
に、燃料補正量ｆａｆを一定とした条件のもとでは、最
終燃料噴射量Ｑf が増加するに従いトルク変動ｄｌｎが
図中実線で示されるように小さくなる。また、トルク変
動ｄｌｎと最終燃料噴射量Ｑfとの関係を示す上記実線
は、燃料補正係数ｆａｆ が増大するほど図中下側のも
のへと移行するようになる。

【００８３】また、図１２（ｂ）のグラフから明らかな
ように、燃料補正量ｆａｆを一定とした条件のもとで
は、最終燃料噴射量Ｑf が増加するに従いエンジン１１
の出力トルクが図中実線で示されるように大きくなる。
また、出力トルクと最終燃料噴射量Ｑf との関係を示す
上記実線は、燃料補正係数ｆａｆが増大するほど図中上
側のものへと移行するようになる。

【００８４】従って、今、最終燃料噴射量Ｑf 及び燃料
補正量ｆａｆが図１２（ａ），（ｂ）のＰ３点で示され
る状態にあって、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲ
Ｇよりも大きいときには、上記ステップＳ３０９（図
６）の処理によって燃料補正量ｆａｆが大きくされる。
その結果、ステップ３１１（図６）の処理によって最終
燃料噴射量Ｑf が増量し、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄ
ｌｎＴＲＧに近づけられる。しかし、その最終燃料量Ｑ
f の増量によって、図１２（ｂ）に示されるエンジン１
１の出力トルクが増大して出力トルク変化（トルクショ
ック）が発生してしまう。

【００８５】本実施形態では、上記最終燃料噴射量Ｑf
の増量に応じた量だけ、ステップＳ３０１，Ｓ３０４
（図６）の処理によって目標スロットル開度ＴＡが小さ
くされる。ＥＣＵ９２は、上記目標スロットル開度ＴＡ
に基づきスロットル用モータ２４を駆動制御して実際の
スロットル開度を小さくすることで、吸入空気量を減量
させて出力トルクを低下させる。このようなスロットル
開度調整によって吸気絞り量が大きくなり、上記トルク
ショックの発生が抑制されるようになる。即ち、エンジ
ン１１のトルク変動ｄｌｎ及び出力トルクが、図１２
（ａ），（ｂ）のＰ３点で示す状態からＰ７点で示す状
態へと移行するようになる。

【００８６】また、最終燃料噴射量Ｑf 及び燃料補正量
ｆａｆが図１２（ａ），（ｂ）のＰ４点で示される状態
にあって、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎＴＲＧより
も小さいときには、上記ステップＳ３１０（図６）の処
理によって燃料補正係数ｆａｆが小さくされる。その結
果、ステップＳ３１１（図６）の処理によって最終燃料
噴射量Ｑf が減量し、トルク変動ｄｌｎが目標値ｄｌｎ
ＴＲＧに近づけられる。しかし、その最終燃料噴射量Ｑ
f の減量によって、図１２（ｂ）に示されるエンジン１
１の出力トルクが低下して出力トルク変化（トルクショ
ック）が発生してしまう。

【００８７】本実施形態では、上記最終燃料噴射量Ｑf
の減量に応じた量だけ、ステップＳ３０１，Ｓ３０４
（図６）の処理によって目標スロットル開度ＴＡが大き
くされる。ＥＣＵ９２は、上記目標スロットル開度ＴＡ
に基づきスロットル用モータ２４を駆動制御して実際の
スロットル開度を大きくすることで、吸入空気量を増量
させて空燃比をリーン側に移行させる。このようなスロ
ットル開度調整によって吸気絞り量が小さくなり、上記
トルクショックの発生が抑制されるようになる。即ち、
エンジン１１のトルク変動ｄｌｎ及び出力トルクが、図
１２（ａ），（ｂ）のＰ４点で示す状態からＰ８点で示
す状態へと移行するようになる。

【００８８】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 ・成層燃焼及び弱成層燃焼時には、エンジン１１のトル
ク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づけるべく、Ｅ
ＧＲ量が増量補正または減量補正されることとなる。上
記ＥＧＲ量が増量補正されるときには、エンジン１１の
出力トルクが減少側へと大きく変化しようとする。しか
し、本実施形態では、上記ＥＧＲ量の増量補正に基づき
燃料噴射量を増量補正するため、その燃料噴射量の増量
補正によって出力トルクの減少側への大きな変化（トル
クショック）を抑制することができる。また、上記ＥＧ
Ｒ量が減量補正されるときには、エンジン１１の出力ト
ルクが増大側へと大きく変化しようとする。しかし、本
実施形態では、上記ＥＧＲ量の減量補正に基づき燃料噴
射量を減量補正するため、その燃料噴射量の減量補正に
よって出力トルクの増大側への大きな変化（トルクショ
ック）を抑制することができる。従って、本実施形態で
は、成層燃焼及び弱成層燃焼時における上記ＥＧＲ量の
増量補正または減量補正に起因して生じるトルクショッ
クを、燃料噴射量の増量補正または減量補正によって抑
制し、ドライバビリティ悪化の抑制を図ることができ
る。

【００８９】・また、上記トルクショック抑制のための
燃料噴射量の補正量は、トルク変動制御のためのＥＧＲ
量の補正量に対応した値になる。即ち、上記ＥＧＲ量に
おける増量側への補正量が大きくなるほど上記燃料噴射
量の増量側への補正量が大きくなり、上記ＥＧＲ量にお
ける減量側への補正量が大きくなるほど上記燃料噴射量
の減量側への補正量が大きくなる。従って、成層及び弱
成層燃焼実行時において、上記ＥＧＲ量補正に基づくト
ルクショックの抑制を、上記燃料噴射量補正によって的
確に行うことができる。

【００９０】・均質希薄燃焼実行時には、エンジン１１
のトルク変動ｄｌｎを目標値ｄｌｎＴＲＧに近づけるべ
く、燃料噴射量が増量補正または減量補正されることと
なる。上記燃料噴射量が増量補正されるときには、エン
ジン１１の出力トルクが増大側へと大きく変化しようと
する。しかし、本実施形態では、上記燃料噴射量の増量
補正に基づき吸入空気量を減量補正して吸気絞り量を大
としたため、出力トルクの増大側への大きな変化（トル
クショック）を抑制することができる。また、上記燃料
噴射量が減量補正されるときには、エンジン１１の出力
トルクが減少側へと大きく変化しようとする。しかし、
本実施形態では、上記燃料噴射量の減量補正に基づき吸
入空気量を増量補正して吸気絞り量を小としたため、出
力トルクの減少側への大きな変化（トルクショック）を
抑制することができる。従って、本実施形態では、均質
希薄燃焼時における上記燃料噴射量の増量補正または減
量補正に起因して生じるトルクショックを、吸入空気量
の増量補正または減量補正によって抑制し、ドライバビ
リティ悪化の抑制を図ることができる。

【００９１】・また、上記トルクショック抑制のための
吸入空気量の補正量は、トルク変動制御のための燃焼噴
射量の補正量に対応した値に決定される。即ち、上記燃
料噴射量における増量側への補正量が大きくなるほど上
記吸入空気量の減量側への補正量が大きくなり、上記燃
料噴射量における減量側への補正量が大きくなるほど上
記吸入空気量の増量側への補正量が大きくなる。従っ
て、成層燃焼実行時において、上記燃料噴射量補正に基
づくトルクショックの抑制を、上記吸入空気量補正によ
って的確に行うことができる。

【００９２】・本実施形態では、上記トルクショック抑
制のための燃料噴射量の補正量及び吸入空気量の補正量
は、トルク変動制御のためのＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ及
び燃料補正係数ｆａｆを徐変処理して得られる徐変値ｋ
ｅｇｒｓｍ，ｆａｆｓｍに基づき決定される。そのトル
ク変動制御の際の徐変値ｋｅｇｒｓｍ，ｆａｆｓｍの推
移は、頻繁に変動するＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ及び燃料
補正係数ｆａｆに比らべて緩やかなものとなる。従っ
て、トルクショック抑制のための燃料噴射量の補正量及
び吸入空気量の補正量が、上記ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ
及び燃料補正係数ｆａｆに応じて頻繁に変動してしまう
のを防止することができる。

【００９３】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・本実施形態では、ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ及び燃料補
正係数ｆａｆの徐変処理を行って徐変値ｋｅｇｒｓｍ，
ｆａｆｓｍを求め、その除変値ｋｅｇｒｓｍ，ｆａｆｓ
ｍに基づき燃料補正係数ｋｉｎｊｅｇｒ，ｋｉｎｊｇを
算出したが、本発明はこれに限定されない。即ち、上記
徐変処理を行わずに、ＥＧＲ補正係数ｋｅｇｒ及び燃料
補正係数ｆａｆに基づき、燃焼補正係数ｋｉｎｊｅｇ
ｒ，ｋｉｎｊｇを算出するようにしてもよい。この場
合、ＥＣＵ９２の制御負荷が軽減する。

【００９４】・本実施形態では、上記燃料補正係数ｋｉ
ｎｊｅｇｒ，ｋｉｎｊｇをマップ演算によって求めた
が、これに代えて式による演算によって求めてもよい。 ・本実施形態では、ステップモータ４３ａを備えたＥＧ
Ｒバルブ４３を例示したが、これに代えてエンジン１１
の吸気負圧によって駆動されるアクチュエータによって
開閉するＥＧＲバルブを設けてもよい。

【００９５】・本実施形態では、成層燃焼及び弱成層燃
焼時には、ＥＧＲ量補正によってトルク変動制御を行
い、燃料噴射量制御によって上記トルク変動制御時のト
ルクショック抑制を行ったが、それら制御をＥＧＲ量及
び燃料噴射量以外のエンジン１１の運転制御系によって
行ってもよい。また、均質希薄燃焼時には、燃料噴射量
補正によってトルク変動制御を行い、吸入空気量制御に
よって上記トルク変動制御時のトルクショック抑制を行
ったが、それら制御を燃料噴射量及び吸入空気量以外の
エンジン１１の運転制御系によって行ってもよい。

【００９６】・本実施形態では、四つの燃焼方式を行う
エンジン１１に本発明を適用したが、上記各燃焼方式の
いずれか二つ以上の燃料方式を切り換えて実行するエン
ジンに本発明を適用してもよい。

【００９７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、内燃機関
の出力変動を目標値に近づけるべく同機関の運転制御系
の制御量を補正するとき、その補正に基づく出力トルク
変化（トルクショック）を上記補正される運転制御系と
は別の運転制御系の制御量を補正することによって抑制
することができる。

【００９８】請求項２記載の発明によれば、成層燃焼を
行う内燃機関の出力変動を目標値に近づけるべく排気再
循環量を補正するとき、その補正に基づく出力トルク変
化（トルクショック）を燃料噴射量補正によって抑制す
ることができる。

【００９９】請求項３記載の発明によれば、出力変動を
目標値に近づけるべく排気再循環量が補正されたとき、
その排気再循環量の補正量に対応して出力トルク変化抑
制のための燃料噴射量の補正量が決定される。従って、
その補正量に基づく燃料噴射量補正によって、成層燃焼
実行時においても上記排気再循環補正に基づく出力トル
ク変化（トルクショック）の抑制を的確に行うことがで
きる。

【０１００】請求項４記載の発明によれば、均質希薄燃
焼を行う内燃機関の出力変動を目標値に近づけるべく燃
料噴射量を補正するとき、その補正に基づく出力トルク
変化（トルクショック）を吸入空気量補正によって抑制
することができる。

【０１０１】請求項５記載の発明によれば、出力変動を
目標値に近づけるべく燃料量が補正されたとき、その燃
料噴射量の補正量に対応して出力トルク変化抑制のため
の吸入空気量の補正量が決定される。従って、その補正
量に基づく吸入空気量補正によって、均質燃焼実行時に
おいても上記燃料噴射量補正に基づく出力トルク変化
（トルクショック）の抑制を的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼制御装置が適用されたエンジン全
体を示す断面図。

【図２】吸気及び排気ポートの形状を示すシリンダヘッ
ドの断面図。

【図３】燃焼制御装置の電気的構成を示すブロック図。

【図４】本実施形態の燃焼制御手順を示すフローチャー
ト。

【図５】成層及び弱成層燃焼時におけるエンジン１１の
各種制御量算出手順を示すフローチャート。

【図６】均質希薄燃焼時におけるエンジン１１の各種制
御量算出手順を示すフローチャート。

【図７】エンジン１１の出力トルク算出方法を説明する
ための説明図。

【図８】燃焼方式を決定する際に参照されるマップ。

【図９】基本燃料噴射量を算出する際に参照されるマッ
プ。

【図１０】基本ＥＧＲ量を算出する際に参照されるマッ
プ。

【図１１】トルク変動、最終燃料噴射量、最終ＥＧＲ量
及び出力トルクの関係を示すグラフ。

【図１２】トルク変動、最終燃料噴射量、最終ＥＧＲ
量、及び出力トルクの関係を示すグラフ、並びに基準燃
料噴射量に基づき目標スロットル開度を算出する際に参
照されるマップ。

【図１３】燃料補正係数を算出する際に参照されるマッ
プ。

【図１４】燃料補正係数を算出する際に参照されるマッ
プ。

【図１５】トルク変動、燃料噴射量及びＥＧＲ量の関係
を示すグラフ。

【図１６】出力トルク、燃料噴射量及びＥＧＲ量の関係
を示すグラフ。

【符号の説明】

１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、
２３…スロットルバルブ、２４…スロットル用モータ、
２６…アクセルポジションセンサ、３０…吸気管、３１
…排気管、３２…吸気通路、３３…排気通路、４０…燃
料噴射弁、４２…ＥＧＲ通路、４３…ＥＧＲバルブ、９
２…電子制御ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｋ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ａ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の燃焼室内に充填される混合気を
   形成するために燃料を噴射供給する燃料噴射手段と、 内燃機関における複数の運転制御系を制御する運転制御
   手段と、 内燃機関の出力変動を検出する出力変動検出手段と、 前記出力変動検出手段によって検出される出力変動を目
   標値に近づけるべく、前記運転制御手段によって制御さ
   れる所定運転制御系の制御量を補正する第１の補正手段
   と、 前記第１の補正手段による制御量補正に基づき生じる内
   燃機関の出力トルクの変化を抑制すべく、同第１の補正
   手段が補正対象とする運転制御系とは別の運転制御系の
   制御量を補正する第２の補正手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置に
   おいて、 前記運転制御手段は、内燃機関の排気系から排出されて
   同機関の吸気系へ再循環される排気の再循環量を制御す
   るとともに、前記燃料噴射手段によって噴射される燃料
   量を制御するものであって、 前記第１の補正手段は、前記燃料噴射手段が成層燃焼を
   行うべく燃料を噴射供給するとき、前記排気再循環量を
   補正することで同機関の出力変動を目標値に近づけ、 前記第２の補正手段は、前記燃料噴射手段によって噴射
   される燃料量を補正して前記排気再循環量補正の際の出
   力トルク変化を抑制することを特徴とする内燃機関の燃
   焼制御装置。
3. 【請求項３】前記第２の補正手段は、前記第１の補正手
   段による排気再循環量の補正量の増減に対応して燃料噴
   射量の補正量を増減させる請求項２記載の内燃機関の燃
   焼制御装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置に
   おいて、 前記運転制御手段は、内燃機関の吸入空気量を制御する
   とともに、前記燃料噴射手段によって噴射される燃料量
   を制御するものであって、 前記第１の補正手段は、前記燃料噴射手段が均均質希薄
   燃焼を行うべく燃料を噴射供給するとき、前記燃料噴射
   量を補正することで同機関の出力変動を目標値に近づ
   け、 前記第２の補正手段は、前記吸入空気量を補正して前記
   燃料噴射量補正の際の出力トルク変化を抑制することを
   特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
5. 【請求項５】前記第２の補正手段は、前記第１の補正手
   段による燃料噴射量の補正量の増減に対応して吸入空気
   量の補正量を増減させる請求項４記載の内燃機関の燃焼
   制御装置。