WO2000079110A1

WO2000079110A1 - Dispositif et procede de commande d'un moteur

Info

Publication number: WO2000079110A1
Application number: PCT/JP2000/003900
Authority: WO
Inventors: Noboru Takagi; Hiroyuki Mizuno; Naohide Fuwa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2000-12-28
Also published as: EP1205656A4; CN1357081A; CN1109189C; EP1205656A1; US6612284B1; JP2001003781A; BR0012186B1; BR0012186A; KR100454320B1; JP3332011B2; KR20020019461A

Description

明細書エンジンの制御装置及び制御方法技術分野

本発明は、燃焼モードを切り換えるタイプのエンジンの制御装置及び制御方法に関するものである。背景技術

一般的な自動車用エンジンでは、吸気通路を介して燃焼室内に吸入される空気と、燃料噴射弁から噴射される燃料とが混合されて混合気が形成される。ェンジンは、その混合気を燃焼室内で燃焼させることによって、動力を発生する。吸気通路には、スロットルバルブが設けられる。運転者によるアクセルペダルの操作量（以下、単にアクセル操作量という）に応じて、燃焼室へ吸入される空気の量がスロットルバルブによって調整される。それに応じて、燃焼室へ充填される混合気の量が変化し、エンジンの出力トルクが調整される。特開平 1 0— 1 0 3 1 3 5号公報に開示された電子スロットル制御装置では、車輪のスリップを防止するためのトラクシヨン制御や車速を一定に維持するためのオートクルーズ制御等、エンジントルクの自動調整に関わる各種の電子制御が行われる。これらの制御が行われるとき、アクセル操作量以外の車両運転状態を表す各種パラメータに応じて、アクセル操作量に基づくスロットル開度が補正される。その結果、吸入空気量が調整されて、エンジントルクが要求値に調整される。

—方、近年では、燃費を向上させること及び十分なエンジン出力を得ることの両立を図るために、エンジンの運転状態に応じて燃焼モードが切り換えられるタイブのエンジンが提案され、実用化されている。こうしたタイプのエンジンは、例えば特開平 8— 1 8 9 4 0 5号公報に開示されている。上記の公報に開示されたエンジンは、高出力が要求される高回転時または高負荷時には均質燃焼モードで運転される。均質燃焼モードでの運転時には、ェンジンの吸気行程にて燃料が噴射される。噴射燃料は空気と均質に混ぜ合わされ、その均質混合気に点火プラグにより点火がなされる。あまり高出力が要求されない低回転または低負荷時には、エンジンは成層燃焼モードで運転される。成層燃焼モードでの運転時には、エンジンの圧縮行程にて燃料が燃焼室内に噴射される。噴射燃料はビストンの頭部の窪みに当たって点火プラグ周りに集められ、点火プラグ周りに燃料濃度の高い混合気が形成される。従って、点火プラグによる点火が良好に行われる。しかも、燃焼室内における混合気の平均空燃比は理論空燃比よりも大きくされるので、燃費が向上する。さらに、混合気の平均空燃比を理論空燃比よりも大きくすべく、スロットルバルブが均質燃焼時に比べて大きく開かれるので、ボンビングロスが低減される。上記のような燃焼モード切換タイプのエンジンにおいても、トラクシヨン制御ゃォートクルーズ制御等、エンジントルクの自動調整に関わる各種の電子制御が行われる。エンジンが均質燃焼モードで運転されるときには、上述したように、アクセル操作量以外の車両運転状態を表す各種パラメータに応じて、スロットル開度が補正される。その結果、吸入空気量が調節されて、必要なエンジントルクが得られる。燃料噴射量は、例えばスロットル開度の調整の結果得られる吸入空気量に応じて定められ、エンジントルクの要求値を直接的に考慮して定められるものではない。これに対して、エンジンが成層燃焼モードで運転されるときには、スロットル開度の変更によって吸入空気量を調節しても、エンジントルクが変化し難い。そのため、エンジントルクは燃料噴射量に応じて調整される。具体的には、成層燃焼時には、燃料噴射量が基本的に、アクセル操作量に基づき求められる。求められた燃料噴射量は、ァクセル操作量以外の車両運転状態を表す各種パラメータに応じて補正される。その結果、必要なエンジントルクが得られる。スロットル開度は、成層燃焼に適した値となるように、燃料噴射量に応じて定められ、ェンジントルクの要求値を直接的に考慮して定められるものではない。上記のように、均質燃焼時には、エンジントルクを調整するための制御値としてスロットル開度が用いられ、成層燃焼時には、エンジントルクを調整するための制御値として燃料噴射量が用いられる。しかし、エンジントルクがエンジンの燃焼モードに応じて異なる制御値によつて調整されると、均質燃焼時と成層燃焼時とでエンジントルク特性を調和させることが難しくなる。均質燃焼モ一ドを良好に実行するためには、要求されるエンジントルク値をスロットル開度に正確に反映させる必要がある。成層燃焼モードを良好に実行するためには、要求されるエンジントルク値を燃料噴射量に正確に反映させる必要がある。そのためには、要求されるエンジントルク値に対して均質燃焼時のスロットル開度を適合させるための実験、及び要求されるエンジントルク値に対して成層燃焼時の燃料噴射量を適合させるための実験を、それぞれ予め行う必要がある。すなわち、スロットル開度及び燃料噴射量という異なる 2つの制御値毎に実験を行う必要があるので、実験が煩雑になる。発明の概要

本発明の目的は、異なる複数の燃焼モード間でのエンジントルク特性を容易に調和させることができるとともに、エンジントルクを制御するための制御値に関する実験を容易にすることができるェンジンの制御装置及び制御方法を提供することにある。上記の目的を達成するため、本発明は、燃焼室内において空気と燃料との混合気を燃焼させることによってトルクを発生するエンジンの制御装置を提供する。エンジンは、第 1の燃焼モード及び第 2の燃焼モードから選択された燃焼モードで運転される。エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるときには、エンジントルクが第 1の調整手段によって調整される。エンジンが第 2の燃焼モードで運転されるときには、エンジントルクが第 1の調整手段とは異なる第 2の調整手段によって調整される。前記制御装置は、エンジンの運転状態に基づき、エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるときに要求されるエンジントルクを反映したトルク反映値を算出する算出手段と、エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 1の調整手段を制御する第 1の制御手段と、ェンジンが第 2の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 2の調整手段を制御する第 2の制御手段とを備える。本発明によれば、エンジンに要求されるトルクは、第 1の燃焼モード及び第 2 の燃焼モードの何れが実行される場合であっても、一つのトルク反映値に反映される。第 1の燃焼モードが実行されるときには、エンジントルクを調整すべく、トルク反映値に基づき第 1の調整手段が制御される。第 2の燃焼モードが実行されるときには、エンジントルクを調整すべく、トルク反映値に基づき第 2の調整手段が制御される。言い換えれば、両燃焼モードの何れが実行される場合にも、共通の目標制御値であるトルク反映値に基づきエンジントルクが調整される。従つて、異なる両燃焼モード間においてエンジントルク特性を容易に調和させることができる。本発明はまた、燃焼室内において空気と燃料との混合気を燃焼させることによつてトルクを発生するエンジンの制御方法を提供する。エンジンは、第 1の燃焼モ一ド及び第 2の燃焼モ一ドから選択された燃焼モードで運転される。エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるときには、エンジントルクが第 1の制御値に応じて変更される。エンジンが第 2の燃焼モードで運転されるときには、エンジントルクが第 1の制御値とは異なる第 2の制御値に応じて変更される。前記制御方法は、エンジンの運転状態に基づき、エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるときに要求されるエンジントルクを反映したトルク反映値を算出する工程と、ェンジンが第 1の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 1の制御値を調整する工程と、エンジンが第 2の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 2の制御値を調整する工程とを備える。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態におけるエンジンを示す断面図である。

図 2は、図 1に示すエンジンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。図 3は、アクセル踏込量 AC C Pの変化に対する非線形目標スロットル開度丁

A 1の推移を示すグラフである。

図 4は、集約目標スロットル開度 T A tの算出手順を示すフローチヤ一トである。

図 5は、集約目標スロットル開度 TA tの変化に対する補償値 T Ah及び実際のスロットル開度 TA rの推移を示すタイムチヤ一トである。

図 6は、最終燃料噴射量 Qfin の算出手順を示すフローチャートである。

図 7は、吸気温補正係数 Ktha を算出する際に参照されるマップである。

図 8は、大気圧補正係数 Kpa2を算出する際に参照されるマップである。

図 9は、水温補正係数 Kthw を算出する際に参照されるマップである。

図 1 0 (a) は、予測吸気圧 PMFWD及び仮想吸気圧 PM Vの算出手順を示すフローチヤ一トである。

図 1 0 (b) は、図 1 0 (a) の続きを示すフローチャートである。

図 1 1は、大気圧補正係数 Kpslを算出する際に参照されるマップである。図 1 2は、補正後吸気圧 PMh、徐変値 PMSM、フィルタ出力 PMSM 1 Si、及び実際の吸気圧 PM rの推移を示すタイムチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を直列 4気筒の自動車用直噴ガソリンエンジンに適用した一実施形態を、図 1〜図 1 2に従って説明する。図 1に示すように、エンジン 1 1は、シリンダブロック 1 1 a内に往復移動可能に設けられた四つのピストン 1 2 (図 1には一つのみ図示）を備える。各ビストン 1 2の頂面には窪み 1 2 aが形成される。各ピストン 1 2は、コンロッド 1 3を介して、出力軸であるクランクシャフト 1 4に連結される。ピストン 1 2の往復運動は、コンロッド 1 3によってクランクシャフト 1 4の回転運動に変換される。クランクシャフト 1 4にはシグナル口一タ 1 4 aが取り付けられる。このシグナルロータ 1 4 aの外周には、複数の突起 1 4 bがクランクシャフト 1 4の軸線を中心として等角度間隔で設けられる。シグナルロータ 1 4 aの外周面と対向するように、クランクポジションセンサ 1 4 cが設けられる。クランクシャフト 1 4が回転すると、シグナルロータ 1 4 aの各突起 1 4 bが順次クランクポジションセンサ 1 4 cと対向する位置を通過する。それに応じて、クランクポジションセンサ 1 4 cはパルス状の検出信号を発生する。シリンダブロック 1 l aには、冷却水温 T HWをエンジン 1 1の温度として検出する水温センサ 1 1 bが設けられる。シリンダブ口ック 1 1 aの上端にはシリンダへッド 1 5が装着される。シリンダへッド 1 5と各ピストン 1 2との間には燃焼室 1 6が形成される。各燃焼室 1 6には、シリンダへッド 1 5に形成された吸気ポート 1 7及び排気ポート 1 8が接続される。各吸気ポート 1 7には吸気バルブ 1 9が設けられる。各排気ポート 1 8には排気バルブ 2 0が設けられる。シリンダへッド 1 5には、吸気バルブ 1 9を駆動するための吸気カムシャフ卜 2 1、及び排気バルブ 2 0を駆動するための排気カムシャフト 2 2がそれぞれ回転可能に支持される。これらのカムシャフト 2 1， 2 2は、タイミングベルト及びギヤ（共に図示せず）を介してクランクシャフト 1 4に連結される。吸気カムシャフト 2 1が回転すると、吸気バルブ 1 9が吸気ポ一ト 1 7を燃焼室 1 6に対して選択的に接続及び遮断する。排気カムシャフト 2 2が回転すると、排気バルブ 2 0が排気ポート 1 8を燃焼室 1 6に対して選択的に接続及び遮断する。吸気カムシャフト 2 1の一端の外周面には、少なくとも一つの突起 2 1 aが設けられる。シリンダヘッド 1 5には、突起 2 1 aを検出するためのカムポジションセンサ 2 1 bが設けられる。吸気カムシャフト 2 1が回転すると、突起 2 1 a がカムポジションセンサ 2 1 bと対向する位置を通過する。それに応じて、カムポジションセンサ 2 1 bは検出信号を発生する。吸気ポート 1 7には吸気管 3 0が接続される。排気ポート 1 8には排気管 3 1 が接続される。吸気管 3 0及び吸気ポート 1 7は吸気通路 3 2を形成し、排気管 3 1及び排気ポート 1 8は排気通路 3 3を形成する。吸気通路 3 2の上流部にはスロットルバルブ 2 3が設けられる。このスロットルバルブ 2 3は、直流モータからなるスロットル用モータ 2 4によって駆動されて、吸気通路 3 2の開放量を調整する。スロットルバルブ 2 3の開度（スロットル開度）は、スロットルポジシヨンセンサ 4 4によって検出される。スロットル用モータ 2 4は、基本的に、自動車の室内に設けられたアクセルぺダル 2 5の踏込量（アクセル踏込量 A C C P ) に基づき制御される。自動車の運転者がアクセルペダル 2 5を踏込操作すると、アクセル踏込量 A C C Pがァクセルポジションセンサ 2 6によって検出される。アクセルポジションセンサ 2 6の検出信号に基づきスロットル用モータ 2 4が制御され、スロットルバルブ 2 3の開度が調節される。その結果、吸気通路 3 2の空気流通面積が変化して、燃焼室 1 6へ吸入される空気の量が調整される。スロットルバルブ 2 3よりも下流側の吸気通路 3 2には、同通路 3 2内の圧力を検出するバキュームセンサ 3 6が設けられる。スロットルバルブ 2 3よりも上流側の吸気通路 3 2には、吸気温センサ 3 7が設けられる。吸気温センサ 3 7は、吸気通路 3 2を通過する空気の温度（吸気温 T H A) を検出する。シリンダへッド 1 5には、燃焼室 1 6内に燃料を噴射する燃料噴射弁 4 0と、燃焼室 1 6内に充填される燃料と空気との混合気に対して点火を行う点火ブラグ 4 1とが設けられる。各点火プラグ 4 1による混合気への点火時期は、点火ブラグ 4 1の上部に設けられたィグナイタ 4 1 aによって調整される。燃料噴射弁 40から燃焼室 1 6內へ噴射された燃料は、吸気通路 32を介して燃焼室 1 6に吸入された空気と混ぜ合わされ、その結果、燃焼室 1 6内で空気と燃料との混合気が形成される。燃焼室 1 6内の混合気は点火プラグ 4 1によって点火がなされて燃焼し、燃焼ガスは排気として排気通路 33に送り出される。次に、図 1に示すエンジン 1 1の制御装置の電気的構成を、図 2に基づいて説明する。制御装置は、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、点火時期制御及びス口ットル開度制御など、エンジン 1 1の運転状態を制御するための電子制御ュニット（以下、 ECUという） 92を備える。この ECU 92は、 ROM93、 C PU 94、 RAM 95及びバックアップ R AM 96を備える算出論理演算回路として構成される。

ROM93は、各種制御プログラムや、それらの制御プログラムが実行される際に参照されるマップを記憶する。 CPU94は、 ROM93に記憶された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。 RAM 95は、 CPU 94 での演算結果ゃ各センサから入力されたデータを一時的に記憶する。バックァップ RAM 96は、エンジン 1 1の停止時に RAM 95に記憶されたデータを保存する不揮発性メモリである。 ROM93、 CPU94、 RAM95及びバックァップ 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に接続される。外部入力回路 98には、水温センサ 1 1 b、クランクポジションセンサ 1 4 c、カムポジションセンサ 2 1 b、アクセルポジションセンサ 26、バキュームセンサ 36、吸気温センサ 37、及びスロットルポジションセンサ 44が接続される。外部出力回路 99には、スロットル用モータ 24、燃料噴射弁 40、及びィグナイタ 41 aが接続される。

ECU 92は、エンジン 1 1の運転状態に応じて、エンジン 1 1の燃焼モードを成層燃焼モードと均質燃焼モードとの間で切り換える。具体的には、 ECU 9 2は、クランクポジションセンサ 1 4 cからの検出信号に基づき、エンジン回転数 NEを求める。 ECU 92はまた、後述する集約目標スロットル開度 T A tとエンジン回転数 NEとに基づき、エンジン負荷を表す基本燃料噴射量 Qbse を求める。そして、 ECU 92は、基本燃料噴射量 Qbse 及びエンジン回転数 NEに基づき、実行すべきエンジン 1 1の燃焼モードを選択する。例えば、 EUC 92 は、エンジン 1 1の高回転時または高負荷時には均質燃焼モードを選択し、ェンジン 1 1の低回転時または低負荷時には成層燃焼モードを選択する。均質燃焼モードが選択された場合、 E CU 92は、エンジン 1 1の吸気行程中に、基本燃料噴射量 Qbse から求められる最終燃料噴射量 Qfin に対応した量の燃料を、燃料噴射弁 40に噴射させる。その結果、燃焼室 1 6内には、理論空燃比と同じ若しくはそれよりも大きい空燃比を有する均質混合気が形成される。 E CU92はまた、スロットル開度及び点火時期が均質燃焼に適したものとなるように、スロットル用モータ 24及びィグナイタ 41 aを制御する。成層燃焼モードが選択された場合、 E CU 92は、エンジン 1 1の圧縮行程中に、基本燃料噴射量 Qbse から求められる最終燃料噴射量 Qfin に対応した量の燃料を、燃料噴射弁 40に噴射させる。その結果、燃焼室 1 6内には不均質な混合気が形成される。また、燃焼室 1 6内の混合気全体の平均空燃比は、均質燃焼時の混合気の空燃比よりも大きくされる。 ECU 92はまた、スロットル開度及び点火時期が成層燃焼に適したものとなるように、スロットル用モータ 24及びィグナイタ 4 1 aを制御する。成層燃焼モードの実行時において、エンジン 1 1の圧縮行程中に噴射された燃料は、ピストン 1 2の窪み 1 2 a (図 1 ) に入り、点火ブラグ 4 1の周りに集められる。そのため、点火プラグ 4 1周りに燃料濃度の高い混合気が形成され、点火プラグ 4 1による点火が良好に行われる。しかも、燃焼室 1 6内における混合気の平均空燃比は均質燃焼時よりも大きくされるので、燃費が向上する。さらに、混合気の平均空燃比を大きくすべく、スロットル開度が均質燃焼時に比べて大きくされるので、ポンビングロスが低減される。図 4は、集約目標スロットル開度 T A tを算出するためのルーチンを示すフロ一チャートである。集約目標スロットル開度 TA tは、均質燃焼モード及び成層燃焼モードの何れが実行される場合でも、エンジン 1 1の出力トルクを制御するための値として利用される。この図 4の算出ル一チンは、 ECU 92を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

E CU 92は、先ずステップ S 1 0 1において、現在の燃焼モードに関係なく、アクセル踏込量 ACCPに基づき、均質燃焼に適した基本スロットル開度 T A bse を算出する。基本スロットル開度 TAbse は、アクセル踏込量 AC C Pが大きくなるほど大きくなる。続いて ECU 92は、ステップ S 1 02において、非線形補正係数 Hをアクセル踏込量 ACC Pに基づき算出する。 ECU92は、ステツプ S 1 03において、基本スロットル開度 TAbse に非線形補正係数 Hを乗算することにより、非線形目標スロットル開度 TA 1を算出する。非線形目標スロットル開度 T A 1は、アクセル踏込量 AC C Pの変化に対して最適なエンジン出力トルク特性が得られるように、アクセル踏込量 AC C Pの変化に対して例えば図 3に示すように推移する。次に、 ECU 92は、ステップ S 1 04において、 I SC補正量、オートクル —ズ補正量、エアコン負荷補正量及びパワステ負荷補正量のうち、最も大きいものを加算値 Aとして選択する。これらの補正量は、非線形目標スロットル開度 T A 1を補正するためのものであり、選択された補正量が加算値 Aとして非線形目標スロットル開度 T A 1に加算される。エンジン 1 1の出力トルクは、アクセル踏込量 AC C Pだけでなく、それ以外の車両運転状態を表す様々なパラメータに応じて調整される。上記の I S C補正量、オートクルーズ補正量、エアコン負荷補正量及びパワステ負荷補正量は、ェンジン 1 1の出力トルクを調整すべく、非線形目標スロットル開度 T A 1に加算される値である。言い換えれば、これらの捕正量は、エンジン 1 1に要求されるトルク値を反映した値であり、車両運転状態を表す各種パラメータに応じて決定される。

I S C補正量は、アイドル ' スピード ' コントロール（ I S C ) が実行されるときに求められる。 I S Cはエンジン 1 1のアイドル運転時に実行される。 I S cの実行時、 I S C補正量によってエンジン 1 1の出力トルクが調整されて、ェンジン回転数 N Eが予め定められた値に調整される。ォートクルーズ補正量は、車速を一定に維持するためのォートクルーズ制御が実行されるときに求められる。オートクルーズ制御の実行時、オートクルーズ補正量によってエンジン 1 1の出力トルクが調整されて、車速が一定に維持される。エアコン負荷補正量は、自動車に搭載されたエアコンディショナの駆動に必要なエンジントルクを補償するために求められる。エアコンディショナの駆動時、エアコン負荷補正量によってエンジン 1 1の出力トルクが増大される。パワステ負荷補正量は、自動車のパワーステアリング装置の駆動に必要なェンジントルクを補償するために求められる。パワーステアリング装置の駆動時、ノ、。ヮステ負荷補正量によってエンジン 1 1の出力トルクが増大される。

E C U 9 2は、ステップ S 1 0 5において、非線形目標スロットル開度 T A 1 に上記加算値 Aを加算して得られた値、シフト目標開度 T A 2、及びトラクション目標開度 T A 3のうち、最も大きいものを最大目標開度〇maxとして選択する。シフト目標開度 T A 2はシフト時トルク制御の実行に際して求められ、トラクシヨン目標開度 T A 3はトラクシヨン制御の実行に際して求められる。シフト目標開度 T A 2及びトラクシヨン目標開度 T A 3は、エンジン 1 1の出力トルクを調整すべく、スロットル開度を示す値として求められる。言い換えれば、これらの目標開度 TA2， TA3は、エンジン 1 1に要求されるトルク値を反映した値であり、車両運転状態を表す各種パラメータに応じて決定される。シフト時トルク制御は、自動車に搭載された自動変速機の変速時に生じるショックを抑制するための制御である。自動変速機の変速時、シフト目標開度 TA2 によってエンジン 1 1の出力トルクが調整されて、変速ショックが抑制される。トラクシヨン制御は、車輪のスリップの防止を意図した制御である。例えば自動車の加減速時に、トラクシヨン目標開度 T A 3によってエンジン 1 1の出力トルクが調整されて、車輪のスリップが防止される。なお、上記ステップ S 1 05で使用されるシフト目標開度 TA2は、シフト時トルク制御においてスロットル開度を増大する必要があるときの値である。また、ステップ S 1 05で使用されるトラクシヨン目標開度 TA3は、トラクシヨン制御においてスロットル開度を増大する必要があるときの値である。従って、これらの制御においてスロットル開度を減少する必要があるときには、ステップ S 1 05では、シフト目標開度 T A 2及びトラクシヨン目標開度 T A 3が最大目標開度 Omaxの決定のために使用されない。

ECU92は、ステップ S 1 06では、上記最大目標開度 Omax、シフト時トルク制御においてスロットル開度を減少する必要があるときのシフト目標開度 T A 2、及びトラクション制御においてスロットル開度を減少する必要があるときのトラクシヨン目標開度 TA3のうち、最も小さいものを最小目標開度 Cmin として選択する。次のステップ S 1 07において、 ECU 92は、最小目標開度 Cmin を集約目標スロットル開度 TA tとして設定した後、本ル一チンを一旦終了する。なお、最小目標開度 Cmin が予め定められた上限値より大きい場合には、その上限値が集約目標スロットル開度 TA tとして設定される。また、最小目標開度 Cmin 予め定められた下限値より小さい場合には、その下限値が集約目標スロットル開度 T A tとして設定される。図 4のルーチンが実行されることによって、加算値 A、シフト目標開度 T A 2 及びトラクシヨン目標開度 T A 3を含む各種の制御値、言い換えればエンジン 1 1に要求されるトルク値、を反映した集約目標スロットル開度 TA tが得られる。なお、エンジン 1 1に要求されるトルク値を集約目標スロットル開度 T A tに正確に反映させるベく、要求されるエンジントルク値に対して各制御値を適合させるための実験が予め行われる。次に、集約目標スロットル開度 T A tに応じて実行されるエンジントルク制御について説明する。均質燃焼モードでの運転時には、 E CU 92は、集約目標ス口ットル開度 T A tとスロットルポジションセンサ 44によって検出される実際のスロットル開度 T A rとに基づきスロットル用モータ 24を制御し、スロットルバルブ 23の開度を調整する。スロットル用モータ 24の制御に際して、 ECU 92は、下記の式（1 ) に基づき、スロットル用モータ 24の動きを補償するための補償値 T Ahを算出する。

TAh =T A r +K d X (dTA r /d t) … （1) 式（1) において、 dTArZd tは、実際のスロットル開度 TA rを時間 t について微分して得られる値である。 Kdは、所定の係数である。この式（1 ) に基づき算出される補償値 TAhは、集約目標スロットル開度 TA tの変化中においては、実際のスロットル開度 TA rよりも集約目標スロットル開度 T A tに近い値になる。

E C U 92は、集約目標ス口ットル開度 T A tと上記補償値 T A hとの差 e 2 を下記の式（2) によって算出する。そして、 ECU92は、その差 e 2がゼロに近づくように、即ち補償値 TAhが集約目標スロットル開度 T A tに近づくようにスロットル用モータ 24を駆動する。

T A t— TAh = e 2 … （2) ここで、時間経過に伴い集約目標スロットル開度 T A tが変化するときにおいて、補償値 TAh及び実際のスロットル開度 T A rがどのように推移するかを図 5に示す。図 5に二点鎖線で示すように集約目標ス口ットル開度 T A tが変化すると、それに応じて補償値 TAhが細い実線で示すように、その集約目標スロットル開度 TA tの近傍で推移する。この補償値 TAhと集約目標スロットル開度 T A tとの差 e 2がゼロに近づくようにスロットル用モータ 24を制御すると、実際のスロットル開度 TA rは集約目標スロットル開度 TA tの推移に対して太い実線で示すように所定の応答遅れをもって推移する。こうして実際のスロットル開度 T A rに応答遅れをもたせるのは、実際のスロットル開度 TA rのオーバーシュ一トを防止するためである。

ECU 92はまた、実際のスロットル開度 T A r及びバキュームセンサ 36によって検出される実際の吸気圧 PMr等から、予測吸気圧 PMFWDを算出する。この予測吸気圧 PMFWDは、吸気バルブ 1 9の閉弁時における吸気圧を予測した値であって、その算出手順については後述する図 1 0 (a) 及び図 1 0 (b) の吸気圧算出ルーチンによって明らかとなる。

ECU 92はさらに、予測吸気圧 PMFWD及びエンジン回転数 NEに基づき基本燃料噴射量 Qbse を算出する。基本燃料噴射量 Qbse は、予測吸気圧 PMF WD及びエンジン回転数 NEが大きくなるほど大きい値になる。 ECU 92は、燃料噴射弁 40を駆動して、基本燃料噴射量 Qbse から求められる最終燃料噴射量 Qfin に対応した量の燃料を、エンジン 1 1の吸気行程中に燃焼室 1 6内に噴射させる。その結果、均質燃焼が行われて、エンジントルクが要求値に調整される。上記のように、エンジン 1 1が均質燃焼モードで運転される時には、ェン 1 1に要求されるトルク値を反映した集約目標スロットル開度 T A tに応じてスロットル開度が調整されて、吸入空気量及び吸気圧が決定される。その結果、ェンジン 1 1の出力トルクが要求値に調整される。燃料噴射量は、混合気の空燃比が均質燃焼に適した値になるよう、実際のスロットル開度 T A _r及び実際の吸気圧 PM rを反映した予測吸気圧 PMFWDに応じて定められる。一方、エンジン 1 1が成層燃焼モードで運転される時には、 ECU 92は、現在のェンジン運転状態で均質燃焼を実行したと仮定した場合における実際のスロットル開度 TA rを、集約目標スロットル開度 T A tに基づき仮想スロットル開度 TAvとして算出する。具体的には、図 5に示すように、集約目標スロットル開度 TA tの推移と補償値 TAhの推移とがほぼ等しいことから、まず TAh = TA tであると仮定する。この仮定を条件に、 ECU 92は、上記式（1) 等に基づく補償値 TAhの算出と逆の手順により、集約目標ス口ットル開度 T A tから実際のスロットル開度 TA rを算出し、その実際のスロットル開度 T A rを仮想スロットル開度 T A Vとする。次に、 ECU 92は、仮想スロットル開度 TAvに基づき、現在のエンジン運転状態で均質燃焼を実行したと仮定した場合における吸気圧を仮想吸気圧 P M V として算出する。この仮想吸気圧 PMvの算出手順については、後述する図 1 0 (a) 及び図 1 0 (b) の吸気圧算出ルーチンによって明らかとなる。そして、 ECU 92は、仮想吸気圧 PMv及びエンジン回転数 NEに基づき基本燃料嘖射量 Qbseを算出する。基本燃料噴射量 Qbseは、仮想吸気圧 PM v及びエンジン回転数 NEが大きくなるほど大きい値になる。 ECU 92は、燃料噴射弁 40を駆動して、基本燃料噴射量 Qbseから求められる最終燃料噴射量 Qfinに対応した量の燃料を、エンジン 1 1の圧縮行程中に燃焼室 1 6内に噴射させる。その結果、成層燃焼が実行されて、エンジントルクが要求値に調整される。上記のように、エンジン 1 1が成層燃焼モードで運転される時には、エンジン 1 1に要求されるトルク値を反映した集約目標スロットル開度 T A tに応じて燃料噴射量が調節されることにより、エンジン 1 1の出力トルクが要求値に調整される。なお、 ECU 92は、基本燃料噴射量 Qbse に応じて、成層燃焼に適した目標スロットル開度である成層時目標スロットル開度 T A t sを算出する。この成層時目標スロットル開度 TA t sは、吸入空気量、言い換えれば混合気の空燃比、が成層燃焼に適した値となるように定められる。 ECU 92はまた、均質燃焼時と同様の手順で、成層時目標スロットル開度 TA t sに基づき補償値 TAhを算出し、補償値 TAh及び実際のスロットル開度 T A rに基づきスロットル用モ一タ 24を制御する。その結果、均質燃焼時と同様に、実際のスロットル開度 TA rが成層時目標スロットル開度 T A t sの変化に対して所定の応答遅れをもって変化し、実際のスロットル開度 T A rのオーバーシユートが防止される。次に、最終燃料噴射量 Qfin の算出手順について、図 6のフローチャートを参照して説明する。図 6に示される燃料噴射量算出ル一チンは、 ECU 92を通じて所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

ECU 92は、まずステップ S 201において、仮想吸気圧 PMv若しくは予測吸気圧 PMFWDを算出する。仮想吸気圧 PMv及び予測吸気圧 P M F WDの具体的な算出手順については、後述する図 1 0 (a) 及び図 1 0 (b) の吸気圧算出ルーチンによって明らかとなる。

ECU92は、均質燃焼時には、予測吸気圧 PMFWDとエンジン回転数 NE とに基づき、燃料噴射制御及び点火時期制御等のエンジン負荷に応じた制御に必要な各種制御値を算出する。 ECU 92は、これらの制御値に基づき、エンジン負荷に応じてエンジン 1 1を制御する。また、 ECU 92は、成層燃焼時には、仮想吸気圧 PMvとエンジン回転数 NEとに基づき、エンジン負荷に応じた制御に必要な各種制御値を算出し、これらの制御値に基づき、エンジン負荷に応じてエンジン 1 1を制御する。次に、 ECU92は、ステップ S 202において、仮想吸気圧 PMv若しくは予測吸気圧 PMFWDを吸気圧 PMとして用い、下記の式（3) によって基本燃料噴射量 Qbseを算出する。基本燃料噴射量 Qbseは、吸気圧 PMに吸気温補正係数 Ktha及び所定の定数 Kを乗算することによって算出される。

Qbse= PMX KthaX K … （3) なお、図 1 0 (a) 及び図 1 0 (b) に従って後に説明するが、仮想吸気圧 P Mv及び予測吸気圧 PMFWDを算出する際には体積効率 7? Vが用いられる。上記式（3) における吸気温補正係数 Ktha は、吸気温 TH Aの変化による体積効率 rj Vの変化を補償するためのものである。 ECU92は、吸気温センサ 37からの検出信号に基づき吸気温 ΤΗΑを求めるとともに、吸気温補正係数 Ktha を吸気温 TH Aに基づき図 7のマップを参照して算出する。吸気温補正係数 Ktha は、吸気温 THAが高くなるほど小さくなる。従って、基本燃料噴射量 Qbseは、吸気温 T H Aが低くなるほど大きな値になる。

E CU 92は、ステップ S 203において、モード補正係数 Kmodeを算出する。このモード補正係数 Kmodeは、均質燃焼と成層燃焼との燃焼効率の差に伴う要求燃料噴射量の差を補償するための補正係数である。 ECU 92は、現在の燃焼モ一ドに応じてモ一ド補正係数 Kmodeを算出する。このモード補正係数 Kmodeは、燃焼効率が成層燃焼時よりも低くなる均質燃焼時には 1. 0に設定される。均質燃焼時に成層燃焼時よりも燃焼効率が低くなるのは、均質燃焼時には成層燃焼時に比べてポンプ損失や冷却損失が大きくなるためである。 E CU 92は、燃焼効率が高くなる成層燃焼時には、例えば基本的なモード補正係数 Kmodeである 0. 8に大気圧補正係数 Kpa2を乗算することにより、最終的なモード捕正係数 Kmodeを算出する。エンジン 1 1のポンプ損失は大気圧 P A に応じて変化し、大気圧 P Aが下がると均質燃焼と成層燃焼との間のポンプ損失の差が小さくなる。そこで、 ECU 92は、大気圧補正係数 Kpa 2を大気圧 P A に基づき図 8のマップを参照して算出する。大気圧 P Aは、エンジン 1 1の始動時にバキュームセンサ 36からの検出信号に基づき求められる。大気圧補正係数 Kpa2は大気圧 P Aが低くなるほど大きくなり、大気圧 P Aが高くなるほど小さくなる。そして、基本的なモ一ド補正係数 Kmodeの 0. 8に大気圧補正係数 Kpa 2を乗算することにより、最終的なモード補正係数 Kmodeは、大気圧 P Aが低いときには、例えば 0. 85のように値が大きくされる。

ECU 92は、続くステップ S 204において、基本燃料噴射量 Qbse に水温補正係数 Kthw及びモード補正係数 Kmodeを乗算して最終燃料噴射量 Qf inを算出した後、本ル一チンを一旦終了する。水温補正係数 Kthw は、冷却水温 THW の変化による摩擦損失等の燃焼効率の変化を補償するための補正係数である。 E CU92は、水温センサ 1 1 bからの検出信号に基づき冷却水温 THWを求めるとともに、水温補正係数 Kthw を冷却水温 THWに基づき図 9のマップを参照して算出する。水温補正係数 Kthwは、冷却水温 THWが高くなるほど小さくなる。従って、最終燃料噴射量 Qfinは、冷却水温 THWが低くなるほど増量される。また、上記のように基本燃料噴射量 Qbseをモード補正係数 Kmodeで補正することによって、燃焼モ一ド間での燃焼効率の違いに応じて最終燃料噴射量 Qfin が調整される。燃焼効率の高い成層燃焼時には、均質燃焼時よりも最終燃料噴射量 Qfin が減量される。こうした燃焼モード間での燃焼効率の違いを加味して算出される最終燃料噴射量 Qfin に基づき燃料噴射制御を行うことで、いずれの燃焼モードを実行したときでも、燃料噴射量制御に基づくエンジン出力トルク制御の精度が向上する。更に、エンジン 1 1のポンプ損失は成層燃焼時と均質燃焼時とで異なり、それら燃焼モード間でのポンプ損失の差は大気圧 P Aによって変化する。しかし、最終燃料噴射量 Qfinの算出に用いられるモード補正係数 Kmodeが大気圧補正係数 Kpa2により補正されるので、上記ポンプ損失の差が大気圧 P Aに応じて変化することに伴うエンジン出力トルク制御の精度低下が防止される。次に、図 6のステップ S 201の処理、すなわち予測吸気圧 PMFWD及び仮想吸気圧 PMvの算出手順について、図 1 0 (a) 及び図 1 0 (b) のフローチヤートを参照して詳しく説明する。図 1 0 (a) に示すように、 ECU92は、まずステップ S 30 1において、現在の実際のスロットル開度 T A r若しくは仮想スロットル開度 TA Vと、ェンジン回転数 NEとに基づき、基本吸気圧 PMbseを算出する。基本吸気圧 PMbse は、均質燃焼時には実際のスロットル開度 T A r及びエンジン回転数 NEに基づき算出され、成層燃焼時には仮想スロットル開度 T A V及びエンジン回転数 NE に基づき算出される。

ECU 92は、ステップ S 302において、基本吸気圧 PMbse に大気圧補正係数 Kpslを乗算することにより、補正後吸気圧 PMhを算出する。大気圧補正係数 Kpslは、大気圧 P Aに基づき図 1 1のマップを参照して算出される。大気圧補正係数 Kpslは大気圧 P Aが高くなるほど大きくなる。従って、補正後吸気圧 PMhは大気圧 P Aが高くなるほど大きくなる。次のステップ S 303の処理は、その後のステップ S 304， S 305の処理と関係している。即ち、ステップ S 304では補正後吸気圧 PMhを徐変処理することにより徐変値 PMSMが算出され、ステップ S 305では徐変値 PMSM が第 1の記憶値 PMSM 1 として記憶される。そして、ステップ S 303では、 ECU 92は、前回のステップ S 305の処理で記憶された第 1の記憶値 PMS M 1を前回の徐変値 PMSMi - 1 として設定する。このようにステップ S 3 04の徐変処理によって算出された徐変値 PMSMを、ステップ S 3 0 5において第 1の記憶値 PMSM 1 として記憶するのは、後述するステップ S 30 8の処理で徐変値 PMSMを用いて別の処理を実行し、その処理によって徐変値 PMSMが変化してしまうためである。この場合でも、上記ステツプ S 3 0 3で第 1の記憶値 PMSM 1を前回の徐変値 P M S Mi- 1 とすることで、ステップ S 3 04の徐変処理を適切に行うことができる。上記ステップ S 3 0 3の処理が実行された後、 ECU 9 2は、ステップ S 3 0 4において、下記の式（4) に基づき今回の徐変値 PMSMiを算出する。即ち、定常時の補正後吸気圧 PM hから前回の徐変値 PM S Mi- 1 を減算して更に所定値 nで除算し、その除算した値を前回の徐変値 PMSMi- 1 に加算することで今回の徐変値 PMSMiが算出される。

PMSMi= PMSMi-l+ (PMh - PMSMi-1) / n ■■■ (4) ここで、捕正後吸気圧 PMhの変化に対する徐変値 PMSMの推移傾向を図 1 2に示す。同図においては補正後吸気圧 PMhの推移を破線で示し、徐変値 PM SMの推移を太い実線で示す。また、マップ演算等により算出される補正後吸気圧 PMhが破線で示すように推移するのに対し、実際の吸気圧 PM rは二点鎖線で示すように推移する。この図 1 2から明らかなように、例えばアクセル踏込量 AC C Pの変化に応じて補正後吸気圧 PM hが破線で示すように変化したとき、その補正後吸気圧 PM hの変化に対して徐変値 PMSMが太い実線で示すように緩やかに推移する。補正後吸気圧 P M hの変化に対して徐変値 P M S Mがどれほど緩やかに推移するかは、上記式（4) における所定値 nによって決定される。この所定値 nは、予め実験等により設定された図示しないマップを参照して、補正後吸気圧 PMhとェンジン回転数 NEとに基づき算出される。ステップ S 304で算出された徐変値 PMSMが、ステップ S 305で第 1の記憶値 PMSM1として記憶されると、ステップ S 306に進む。ステップ S 3 06〜S 308の処理は、現時点で吸気バルブ 1 9の閉弁時における徐変値 PM SMを予測して算出するためのものである。

ECU 92は、ステップ S 306において、現時点から吸気バルブ 1 9の閉弁時までにステップ S 304の処理が行われる回数（徐変処理回数） T/A tを算出する。即ち、現時点から吸気バルブ 1 9の閉弁時までの時間 Tを求め、その時間 Tを本ルーチンの実行周期 Δ tで除算することにより、徐変処理回数 Τ/Δ t を算出する。続いて ECU 92は、ステップ S 307において、現在記憶されている第 1の記憶値 PMSM1、即ち最新の徐変値 PMSMを前回の徐変値 PMS Mi- 1 として設定する。更に、 ECU 92は、ステップ S 308において、上記徐変処理回数 Τ/Δ ΐ分だけ上記式（4) による徐変処理を実行し、回の徐変処理後の徐変値 PMSMi、即ち吸気バルブ 1 9の閉弁時の徐変値 PMS Miを算出する。その後、 ECU 92は、ステップ S 309において、徐変値 PMSMi を第 2の記憶値 P M S M 2として記憶する。今、図 1 2に一点鎖線 L 1で示す時点にて上記ステップ S 304の処理が行われたとすると、その処理によって算出される今回の徐変値 PMSMi が第 1の記憶値 PMSM 1 として記憶される。そして、続いてステップ S 308の処理が行われると、二点鎖線 L 2で示す吸気バルブ 1 9の閉弁時における徐変値 PMSMi が算出され、その徐変値 PMSMi がほぼ一点鎖線 L 1で示す時点にて第 2の記憶値 PMSM2として記憶される。このように第 1及び第 2の記憶値 PMSMI, PMSM2の記憶処理が行われた後には、それら記憶値 PMSM 1， PMSM2の差 Δ Ρ 1 (PMSM2 - PM SM 1 ) を用いて、吸気バルブ 1 9の閉弁時における吸気圧を予測することができる。即ち、現時点（一点鎖線 L 1 ) においてバキュームセンサ 3 6により検出される実際の吸気圧 PM rに、上記両記憶値 PMSM l , PMSM2の差 ΔΡ 1 を加算することで、吸気バルブ 1 9の閉弁時における吸気圧が得られる。ところで、バキュームセンサ 3 6の出力には吸気通路 3 2内を流れる空気の脈動による影響が生じるため、その影響を除去するために通常はバキュームセンサ 3 6の出力を C Rフィルタ等によってフィルタ処理する。従って、上記吸気圧 P M rは実際には C Rフィルタ等によるフィルタ処理の時定数分だけ適正値からずれ、そのずれの分だけ予測される吸気バルブ 1 9の閉弁時の吸気圧が不正確になる。図 1 0 (b) のステップ S 3 1 1〜S 3 1 3の処理は、上記した吸気圧 PM r のずれを考慮して第 1の記憶値 PMSM 1をフィルタ処理し、そのフィルタ出力 PMSM 1 Si を用いて吸気バルブ 1 9の閉弁時の吸気圧を正確に予測するためのものである。図 1 0 (b) に示すように、 ECU 9 2は、ステップ S 3 1 0において、現在の燃焼モ一ドが均質燃焼モードであるか否かを判断し、均質燃焼モードであればステップ S 3 1 1に進む。 ECU 9 2は、ステップ S 3 1 1において、第 1の記憶値 PMSM 1を下記の式（5) に基づきフィルタ処理する。式（5) において、 PMSM 1 Si は第 1の記憶値 PMSMlのフィルタ出力であり、所定値 mは当該フィルタ処理の時定数が上記 C Rフィルタによるフィルタ処理の時定数と等しくなるように設定されるものである。

PMSM 1 Si

= PMSM 1 Si-1+ (PMSM 1 _ PMSM 1 Si- 1) /m ■·· (5) この式（5) に基づき求められたフィルタ出力 PMSM 1 Si は、図 1 2に太い実線で示すように徐変値 PMSM (第 1の記憶値 PMSM1) が変化したときには、図中に細い実線で示すように推移する。続いて ECU92は、ステップ S 3 1 2において、第 2の記憶値 PMSM2からフィルタ出力 PMSM 1 Siを減算して、それらの差 Δ P 2を算出する。更に、 E CU 92は、ステップ S 3 1 3において、実際の吸気圧 PMrに差 ΔΡ 2を加算し、その加算した値に更に体積効率 Vを乗算した値を、吸気バルブ 1 9の閉弁時における吸気圧である予測吸気圧 PMFWDとして算出する。なお、体積効率 νは、前回の予測吸気圧 PMFWDとエンジン回転数 ΝΕとに基づき、図示しないマップを参照して算出される。予測吸気圧 PMFWDが算出された後、 ECU 92は本ルーチンを一旦終了して、図 6のルーチンに戻る。例えば、図 1 2に一点鎖線 L 1で示す時点にて第 1及び第 2の記憶値 PMSM 1, PMSM 2の記憶処理が行われた場合、その時点での第 1の記憶値 PMSM 1のフィルタ出力 PMSM 1 Si が予測吸気圧 PMFWDの算出に用いられる。即ち、一点鎖線 L 1で示す時点での第 2の記憶値 PMSM 2とフィルタ出力 PM S 1 Si との差 ΔΡ 2を実際の吸気圧 PMrに加算することで、予測吸気圧 P MFWDが算出される。その結果、吸気圧 PM rに CRフィルタの時定数に応じたずれが生じても、その予測吸気圧 PMFWDを正確な吸気バルブ 1 9の閉弁時の吸気圧として算出することができる。一方、上記ステップ S 3 1 0において、現在の燃焼モードが均質燃焼モードでなく成層燃焼モードである旨判断されると、ステップ S 3 14に進む。 ECU9 2は、ステップ S 3 1 4において、第 2の記憶値 PMSM 2に体積効率 Vを乗算した値を仮想吸気圧 PMvとして算出する。なお、体積効率 η Vは前回の仮想吸気圧 ΡΜνとエンジン回転数 NEとに基づき、図示しないマップを参照して算出される。仮想吸気圧 PMvが算出された後、 ECU 92は本ルーチンを一旦終了して、図 6のルーチンに戻る。上記の仮想吸気圧 P M Vは、現在のェンジン運転状態にて均質燃焼を実行したと仮定した場合での吸気バルブ 1 9の閉弁時の吸気圧、即ち上記予測吸気圧 PM FWDに対応した仮想値に相当する。均質燃焼時には、予測吸気圧 PMFWDが実際の吸気圧 PM rに基づきほぼ正確に算出される。これに対し、成層燃焼時には、仮想吸気圧 PMvは、実際の吸気圧 PM rに関係なく第 2の記憶値 PMSM 2に基づき算出されるが、ステップ S 304， S 3 1 4の処理によってほぼ正確に算出される。即ち、上記ステップ S 304では、補正後吸気圧 PMh及びエンジン回転数 N Eに基づき求められる所定値 nが、徐変処理に用いられる。この所定値 nを算出するために使用されるマップは、仮想吸気圧 PMvが正確に予測吸気圧 P M F W Dに対応した値となるよう、予め実験等によって設定される。また、ステップ S 3 1 4では、前回の仮想吸気圧 PMvとエンジン回転数 NEとに基づき求められる体積効率 η Vが用いられる。この体積効率 7] Vを算出するために使用されるマップは、仮想吸気圧 PMvが正確な値となるよう、予め実験等によって設定される。本実施形態は、以下に示す利点を有する。均質燃焼モード及び成層燃焼モ一ドの何れが実行される場合でも、エンジン 1 1の出力トルクを制御するための共通値として、集約目標スロットル開度 T A t が用いられる。この集約目標スロットル開度 TA tは、現在のエンジン運転状態で均質燃焼を実行したと仮定した場合に要求されるエンジントルクを反映した値である。言い換えれば、集約目標スロットル開度 TA tは、均質燃焼モードに適したスロットル開度の目標値である。均質燃焼時には、集約目標スロットル開度 T A tに実際のスロットル開度 T A rが近づくよう、スロットル用モ一タ 2 4が駆動され、スロットルバルブ 2 3の開度が調節される。その結果、吸入空気量が変更されて、エンジントルクが要求値に調節される。成層燃焼時には、集約目標スロットル開度 T A tに基づき、現在のエンジン運転状態で均質燃焼を実行したと仮定した場合における吸気圧が、仮想吸気圧 P M vとして算出される。この仮想吸気圧 P M vに基づき、基本燃料噴射量 Q bse が算出される。そして、燃料噴射弁 4 0が駆動されて、基本燃料噴射量 Qbse から求められる最終燃料噴射量 Q fin に対応した量の燃料が燃焼室 1 6に噴射されることにより、エンジントルクが要求値に調節される。上記のように、エンジン 1 1に要求されるトルクは、均質燃焼時と成層燃焼時とのいずれの場合であっても、集約目標スロットル開度 T A tに反映される。均質燃焼時には、エンジントルクを調整すべく、集約目標スロットル開度 T A tに基づきスロットル開度が制御される。成層燃焼時には、エンジントルクを調整すベく、集約目標スロットル開度 T A tに基づき燃料噴射量が制御される。言い換えれば、両燃焼モードの何れが実行される場合にも、共通の目標制御値である集約目標スロットル開度 T A Uこ基づきエンジントルクが調整される。従って、均質燃焼時と成層燃焼時とでエンジントルク特性を容易に調和させることができる。要求されるトルク値をエンジン 1 1に発揮させるためには、要求されるェンジントルク値が集約目標スロットル開度 T A tに正確に反映される必要がある。そのため、エンジントルク値を集約目標スロットル開度 T A tに適合させるための実験が予め行われる。本実施形態では、均質燃焼時と成層燃焼時とのいずれの場合においても集約目標スロットル開度 T A tに基づきエンジントルクが制御されるため、適合実験を集約目標スロットル開度 T A tについてのみ行うだけでよい。これは、エンジントルクを制御するための制御値に関する実験を容易にする。エンジン負荷を表す基本燃料噴射量 Qbse に基づき、実行すべき燃焼モードが決定される。この基本燃料噴射量 Qbse は、両燃焼モードの何れの実行時でも、集約目標スロットル開度 T A tに基づき算出される。エンジン 1 1に要求されるトルク値に応じて集約目標スロットル開度 T A tが変化すると、基本燃料噴射量 Qbse も変化する。言い換えれば、両燃焼モードの何れの実行時でも、基本燃料噴射量 Q bse には、エンジン 1 1に要求されるトルク値が反映される。従って、エンジン 1 1に要求されるトルク値に適した燃焼モードが、基本燃料噴射量 Qbse に基づき、常に適切に選択されて実行される。言い換えれば、要求トルク値を反映した集約目標スロットル開度 T A tに基づき、実行すべき燃焼モードが適切に決定される。例えば、従来技術では、成層燃焼時には、アクセル踏込量及びエンジン回転数に基づき、基本燃料噴射量が算出される。エンジントルクの自動調整に関わる制御が行われるとき、基本燃焼噴射量がエンジンに要求されるトルク値に応じて補正されて、最終燃料噴射量が求められる。この最終燃料噴射量に対応する量の燃料が噴射されることにより、エンジンは要求されるトルクを発揮する。しかし、最終燃料噴射量が要求トルク値に応じた捕正によって、成層燃焼に適さないほど大きくなった場合でも、基本燃焼噴射量に基づき決定された成層燃焼モードは続行される。これは、要求トルク値に適した燃焼モードが適切に選択されないことを意味する。これに対して、本実施形態では、成層燃焼時において、基本燃料噴射量 Q bse がエンジン 1 1に要求されるトルク値に応じて、成層燃焼に適さないほど大きくなれば、燃焼モードが均質燃焼に切り換えられる。そのため、要求トルク値に適した燃焼モードが適切に選択される。なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態では、基本燃料噴射量 Q bse をエンジン負荷を表す値として用いて燃焼モードを決定するが、本発明はこれに限定されない。例えば、アクセル踏込量 A C C Pをエンジン負荷を表す値として用いて燃焼モードを決定してもよレ、。本実施形態では、スロットル開度制御及び燃料噴射量制御によってエンジントルクが調整されるが、例えば点火時期制御など他の制御によってエンジントルクが調整されてもよレ、。

Claims

請求の範囲

1 . 燃焼室内において空気と燃料との混合気を燃焼させることによってトルクを発生するエンジンの制御装置であって、エンジンは第 1の燃焼モ一ド及び第 2の燃焼モードから選択された燃焼モ一ドで運転され、エンジンが第 1の燃焼モ一ドで運転されるときには、エンジントルクが第 1の調整手段によって調整され、ェンジンが第 2の燃焼モ一ドで運転されるときには、エンジントルクが第 1の調整手段とは異なる第 2の調整手段によつて調整され、前記制御装置は、

エンジンの運転状態に基づき、エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるときに要求されるエンジントルクを反映したトルク反映値を算出する算出手段と、エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 1の調整手段を制御する第 1の制御手段と、

エンジンが第 2の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 2の調整手段を制御する第 2の制御手段と

を備えることを特徴とする。

2 . 第 1の燃焼モードは混合気が燃焼室内に均質に存在する均質燃焼モードであり、第 2の燃焼モードは混合気が燃焼室に偏在する成層燃焼モードであり、第 1 の調整手段は燃焼室への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブを含み、第 2の調整手段は燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射弁を含み、第 1の制御手段はトルク反映値に基づきスロットルバルブの開度を調整し、第 2の制御手段はトルク反映値に基づき燃料噴射弁から噴射される燃料の量を調整することを特徴とする請求項 1に記載の制御装置。

3 . 前記トルク反映値はスロットルバルブの開度の目標値であることを特徴とする請求項 2に記載の制御装置。

4 . エンジンが成層燃焼モードで運転されるとき、第 2の制御手段は、エンジンの現在の運転状態で均質燃焼モードが実行されたと仮定したときの燃焼室に吸入される空気の圧力を、トルク反映値に基づき仮想吸気圧として算出し、第 2の制御手段はさらに、その仮想吸気圧に基づき燃料噴射量を調整することを特徴とする請求項 2または 3に記載の制御装置。

5 . エンジンが成層燃焼モードで運転されるとき、第 2の制御手段は、ェ：の現在の運転状態で均質燃焼モードが実行されたと仮定したときのスロットルバルブの開度を、トルク反映値に基づき仮想スロットル開度として算出し、第 2の制御手段はさらに、その仮想ス口ットル開度に基づき前記仮想吸気圧を算出することを特徴とする請求項 4に記載の制御装置。

6 . 前記トルク反映値に基づき実行すべき燃焼モードを決定する決定手段を更に備えることを特徴とする請求項 1〜 5の何れか一項に記載の制御装置。

7 . 燃焼室内において空気と燃料との混合気を燃焼させることによってトルクを発生するエンジンの制御装置であって、エンジンは、燃焼室への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブと、燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射弁とを備え、エンジンは均質燃焼モード及び成層燃焼モ一ドから選択された燃焼モードで運転され、前記制御装置は、

実行中の燃焼モードに関係なく、エンジンの運転状態に基づき、エンジンが均質燃焼モードで運転されるときに要求されるエンジントルクを反映したトルク反映値を算出する算出手段と、

エンジンが均質燃焼モ一ドで運転されるとき、エンジントルクを調整すベく、前記トルク反映値に基づきスロットルバルブの開度を制御する第 1の制御手段と、エンジンが成層燃焼モ一ドで運転されるとき、エンジントルクを調整すべく、前記トルク反映値に基づき燃料噴射弁から噴射される燃料の量を制御する第 2の制御手段と

を備えることを特徴とする。

8 . 前記算出手段は、均質燃焼モードに適したスロットルバルブの目標開度を、前記トルク反映値として算出することを特徴とする請求項 7に記載の制御装置。

9 . 燃焼室内において空気と燃料との混合気を燃焼させることによってトルクを発生するエンジンの制御方法であって、エンジンは第 1の燃焼モ一ド及び第 2の燃焼モードから選択された燃焼モードで運転され、エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるときには、エンジントルクが第 1の制御値に応じて変更され、ェンジンが第 2の燃焼モードで運転されるときには、エンジントルクが第 1の制御値とは異なる第 2の制御値に応じて変更され、前記制御方法は、

エンジンの運転状態に基づき、エンジンが第 1の燃焼モ一ドで運転されるときに要求されるエンジントルクを反映したトルク反映値を算出する工程と、エンジンが第 1の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 1の制御値を調整する工程と、

エンジンが第 2の燃焼モードで運転されるとき、前記トルク反映値に基づき第 2の制御値を調整する工程と

を備えることを特徴とする。

1 0 . 第 1の燃焼モードは混合気が燃焼室内に均質に存在する均質燃焼モードであり、第 2の燃焼モードは混合気が燃焼室に偏在する成層燃焼モ一ドであり、トルク反映値に基づき第 1の制御値を調整する工程は、燃焼室への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブの開度を、トルク反映値に基づき調整するェ程を含み、

トルク反映値に基づき第 2の制御値を調整する工程は、燃焼室に噴射される燃料の量を、トルク反映値に基づき調整する工程を含む

ことを特徴とする請求項 9に記載の制御方法。