(57)【要約】【課題】  空燃比のリーンな成層燃焼モードとリッチな均一燃焼モードとに切替えて運転する筒内噴射式内燃機関において、その２つの燃焼モードの切替え時にエンジントルクを正確に合わせて、トルクショックを解消する。【解決手段】  例えば成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切替えの際に、燃料噴射モードの切替えに先立ってスロットル弁２０を所定量、閉作動させる（時刻ｔ２〜ｔ３）。これにより吸気量が減少してｃｅレシオが所定値Ｒ（成層燃焼限界）になれば、（ｔ４）燃料噴射モードを圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切替える。この際、空燃比のジャンプに伴うエンジントルクの急増を打ち消すために点火リタードを行うとともに、噴射モードが切替えられる各気筒２内に残留する空気量を推定して、その切替え後の各気筒２毎に最初の１燃焼サイクルだけは燃料噴射量を増量補正する。これにより、噴射モード切替え時のトルクショックを解消できる。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じて、少なくとも気筒の圧縮行程で燃料を噴射して成層リーン燃焼状態とする圧縮行程噴射モードと、吸気行程で燃料を噴射して均一リッチ燃焼状態とする吸気行程噴射モードと、の切替え制御を行う切替制御手段と、
前記切替制御手段によって圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切替えが行われるときに、この切替えに伴う機関トルクの変動を打ち消すように点火時期を遅角制御する遅角制御手段と、を備えた筒内噴射式内燃機関の制御装置であって、
前記切替制御手段によって圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切替えられる気筒内に残留する空気量を推定する残留空気量推定手段と、
前記吸気行程噴射モードへ切替え後の気筒の最初の１燃焼サイクルに対応して、少なくとも前記残留空気量推定手段により推定された残留空気量に基づいて機関トルクを増大補正するトルクアップ補正手段と、を備えることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
切替制御手段による圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切替え制御に伴い、気筒内の残留空気の影響によって生じる機関トルクの低下分を、残留空気量推定手段による残留空気量の推定値と遅角制御手段による点火時期の遅角制御量とに基づいて推定するトルクダウン量推定手段を備え、
トルクアップ補正手段は、前記トルクダウン量推定手段による推定値に応じて機関トルクを増大補正するものであることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置において、
トルクアップ補正手段は、吸気行程噴射モードへ切替え後の気筒の最初の１燃焼サイクルだけ、トルクダウン量推定手段による推定値に基づいて燃料噴射量を増量補正するものであることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の制御装置において、
トルクアップ補正手段は、吸気行程噴射モードへ切替え後の気筒の最初の１燃焼サイクルだけ、トルクダウン量推定手段による推定値に基づいて点火時期の遅角制御量を減少補正するものであることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の制御装置において、
内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
内燃機関の排気圧に関するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、を備え、
残留空気量推定手段は、前記検出された吸気圧及びパラメータ値に基づいて気筒内の残留空気量を推定するものであることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比のリーンな成層燃焼状態とリッチな均一燃焼状態とに切替えて運転される筒内噴射式内燃機関の制御装置に関し、特にそれら運転状態の切替えの際に発生するトルクショックを抑えるための補正制御の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般に、気筒内の燃焼室に燃料を直接、噴射して燃焼させるようにした筒内噴射式のガソリンエンジン（内燃機関）において、比較的軽負荷の運転状態では、気筒の圧縮行程で噴射した燃料の混合気を点火プラグの周りに偏在させて着火、燃焼させることにより（成層燃焼）、その燃料に対する空気量の比率が非常に大きな（例えば空燃比Ａ／Ｆが３０以上）リーン状態で運転するようにしており、これによりポンピングロスや熱損失を大幅に低減して機関効率を高めることができる。
【０００３】
一方、比較的負荷の大きな運転状態では気筒の吸気行程で燃料を噴射し、これを吸気と十分に混合した上で燃焼させるようにしている（均一燃焼）。具体的には、まず、エンジンの負荷や回転数により規定される運転状態に応じてスロットル弁の開度を制御し、これにより吸気流量を調整するとともに、この吸気流量をセンサにより検出し、この検出値に基づいて目標とする空燃比になるように燃料噴射量を制御する。この際、燃焼効率の高さと触媒による排気浄化効率の高さから、目標空燃比は理論空燃比近傍に設定されることが多い。
【０００４】
そのように燃焼状態を切替えるのは、仮に前記成層燃焼状態のままで、負荷の上昇に応じて燃料噴射量を増やしていくと、燃焼室全体の空燃比は未だ理論空燃比よりもリーンな状態であっても、点火プラグ周りに偏在する混合気は理論空燃比よりもリッチな過濃状態になってしまい、燃焼性が悪化するとともに失火を招く虞れもあるからである（これを成層燃焼限界という）。
【０００５】
ところで、そのように運転中に燃焼状態を切替える結果として、従来の筒内噴射式エンジンでは不快なトルクショックが発生する虞れがあった。すなわち、前記の如く空燃比のリーンな成層燃焼状態ではスロットル弁を大きく開いて、エンジンの気筒に多量の空気を吸入するようにしており、一方、均一燃焼状態では空燃比は理論空燃比近傍乃至それよりもリッチにするために、スロットル弁の開度は相対的には小さくなる。
【０００６】
このため、例えばエンジンを成層燃焼状態から均一燃焼状態に切替えるときには、まずスロットル弁を閉じて吸気量を減少させ、このことによって空燃比が成層燃焼限界付近に達する頃に燃料噴射モードを圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ切替えることになるが、このときの空燃比は上述したように依然として理論空燃比よりもリーンな状態であり、その分、空気が多いにも拘わらず一足飛びに理論空燃比へ切替えることから（以下、空燃比のジャンプともいう）、エンジントルクが急増して、ショックが発生するものである。
【０００７】
このトルクショックの問題に対して、例えば特許文献１に開示される筒内噴射式内燃機関の点火時期制御装置では、前記のように吸気行程噴射へ切替えるのと略同時に点火時期を大幅に遅角側に補正して（点火リタード）、前記空燃比のジャンプに起因するトルクの増大を相殺するようにしており、これによりトルクショックを或る程度、軽減することができる。
【特許文献１】特許第３２１１６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来例のように燃料噴射モードの切替え直後に大幅な点火リタードを行なって、空燃比のジャンプに起因するエンジントルクの急増を相殺するようにしていても、それだけでは不十分であり、未だトルクショックが残ってしまうことが分かった。
【０００９】
その理由は、以下のように考えられる。すなわち、燃焼状態が成層燃焼から均一燃焼に切替わるときには、これに伴い各気筒内の平均的な空燃比がリッチ側に変化することになるが、当該各気筒毎の切替え後の最初の１燃焼サイクルにおいては成層燃焼による既燃ガスが残留しており、その空燃比が相対的にリーンで空気量が多いことから、当該気筒内に新たに形成される混合気の空燃比が目標値（理論空燃比）よりもややリーン側にずれてしまう。
【００１０】
そして、前記の如く燃料噴射モードの切替え直後で大幅な点火リタードが行なわれているときに空燃比がリーン側にずれると、この空燃比のずれによってもエンジントルクが低下することになるので、その分、トルクダウン量が大きくなり過ぎてしまい、切替えの前後でエンジントルクを正確に合わせることができなかったのである。
【００１１】
前記の如き知見に基づいて、本発明は、空燃比のリーンな成層燃焼状態とリッチな均一燃焼状態との間でエンジンの燃焼状態を切替えるときのエンジントルクを正確に合わせて、トルクショックを解消することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的の達成のために、本発明は、エンジン（内燃機関）の運転状態が成層燃焼状態から均一燃焼状態に切替わるときに気筒内に残留している空気量を推定し、切替え後の最初の１燃焼サイクルだけは、前記残留空気量の推定値に基づいてエンジントルクを増大補正するようにした。
【００１３】
具体的に、請求項１の発明では、内燃機関の運転状態に応じて、少なくとも気筒の圧縮行程で燃料を噴射して成層リーン燃焼状態とする圧縮行程噴射モード、及び、吸気行程で燃料を噴射して均一リッチ燃焼状態とする吸気行程噴射モードの切替え制御を行う切替制御手段と、この切替制御手段によって圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切替えが行われるときに、この切替えに伴う機関トルクの変動を打ち消すように点火時期を遅角制御する遅角制御手段と、を備えた筒内噴射式内燃機関の燃料制御装置を対象とし、  前記切替制御手段によって圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切替えられる気筒内に残留する空気量を推定する残留空気量推定手段と、
前記吸気行程噴射モードへ切替え後の気筒の最初の１燃焼サイクルに対応して、少なくとも前記残留空気量推定手段により推定された残留空気量に基づいて機関トルクを増大補正するトルクアップ補正手段と、を備えるものとする。
【００１４】
前記の構成により、まず、筒内噴射式内燃機関（以下、エンジン）の運転状態が変化し、これに応じて、切替制御手段により圧縮行程噴射モード（成層燃焼状態）から吸気行程噴射モード（均一燃焼状態）への切替え制御が行われるときには、この切替えに伴い空燃比がリッチ側へ急変（ジャンプ）してもエンジントルクが変動しないように、遅角制御手段によって点火時期が大幅に遅角側に制御（点火リタード）される。
【００１５】
そのように圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切替えられる気筒内には、成層燃焼による既燃ガス（排気）が残留することになるので、通常の均一燃焼時に比べて気筒内の残留空気量が多くなっており、それ故に、切替え後の最初の１燃焼サイクルでは当該気筒内に新たに形成される混合気の空燃比がややリーン側にずれてしまい、前記の大幅な点火リタードと相俟って、エンジントルクがやや低下することになる。
【００１６】
これに対し、そのように吸気行程噴射モードへ切替えられる気筒内の残留空気量が残留空気量推定手段により推定され、その切替え後の気筒の最初の１燃焼サイクルにおいては少なくとも前記推定された残留空気量に基づいて、トルクアップ補正手段によりエンジントルクが増大補正される。このことで、前記残留空気の影響によって生じるエンジントルクの低下分も相殺することができ、燃料噴射モード切替えの前後におけるエンジントルクの変動がなくなって、トルクショックが解消される。
【００１７】
前記制御装置の具体的な構成として、切替制御手段による噴射モードの切替え制御に伴い気筒内の残留空気の影響によって生じる機関トルクの低下分を、残留空気量推定手段による残留空気量の推定値と遅角制御手段による点火時期の遅角制御量とに基づいて推定するトルクダウン量推定手段を備え、トルクアップ補正手段は、前記トルクダウン量推定手段による推定値に応じて機関トルクを増大補正するものとすればよい（請求項２の発明）。
【００１８】
すなわち、一般に、均一燃焼状態においてエンジントルクは点火時期をＭＢＴから遅角側に変更するに従い低下していくが、そのトルクダウン量は空燃比によって変化し、理論空燃比近傍ではリーン側ほどトルクダウン量が大きくなる傾向がある（図８参照）。
【００１９】
そこで、残留空気量推定手段による残留空気量の推定値から気筒内の空燃比を求め、この空燃比と点火時期の遅角制御量とに基づいてトルクダウン量推定手段により、残留空気の影響によって生じるエンジントルクの低下分を正確に推定することができる。こうして推定したトルクダウンを相殺するようにエンジントルクを増大補正することで、切替えの前後におけるエンジントルクの変動をなくすことができる。
【００２０】
より具体的に、前記トルクアップ補正手段は、吸気行程噴射モードへ切替え後の気筒の最初の１燃焼サイクルだけ、トルクダウン量推定手段による推定値に基づいて燃料噴射量を増量補正するものとすればよく（請求項３の発明）、或いは、トルクダウン量推定手段による推定値に基づいて点火時期の遅角制御量を減少補正するものとしてもよい（請求項４の発明）。
【００２１】
尚、エンジンにトルクアシストの可能な電動モータが装備されている場合には、吸気行程噴射モードへ切替え後の最初の１燃焼サイクルだけ電動モータをアシスト作動させて、エンジントルクを増大補正することも可能である。この場合には、前記電動モータとその作動制御を行うコントローラとによって、トルクアップ補正手段が構成される。
【００２２】
さらに、前記制御装置の具体的な構成として、エンジン（内燃機関）の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、エンジンの排気圧に関するパラメータ値（例えば吸気流量及び燃料噴射量）を検出するパラメータ値検出手段とを備え、その上で、前記残留空気量推定手段は、前記検出された吸気圧及びパラメータ値に基づいて気筒内の残留空気量を推定するものとしてもよい（請求項５の発明）。
【００２３】
こうすれば、気筒の排気行程で一旦、吸排気通路に流出した後、吸気行程で再び当該気筒内に吸入される排気中の空気量も含めて、当該気筒内の残留空気量を極めて正確に推定することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明に係る筒内噴射式内燃機関の制御装置によると、エンジンの燃料噴射形態を圧縮行程噴射モード（成層燃焼状態）から吸気行程噴射モード（均一燃焼状態）に切替えたときに、その切替え直後の気筒内に残留する空気量が通常の均一燃焼状態よりも多くなることによって、空燃比がリーン側にずれてしまい、このことと点火リタードとの相互作用でトルクダウンが生じることに着目し、前記燃料噴射モードの切替え直後の気筒内に残留する空気量を推定して、切替え直後の１燃焼サイクルだけは少なくとも前記残留空気量の推定値に基づいてエンジントルクを増大補正するようにしたので、燃料噴射モード切替えの前後におけるエンジントルクの変動をなくして、トルクショックを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２６】
（エンジンの概略構成）
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置を備えた筒内噴射式のガソリンエンジン１（内燃機関）の概略構成を模式的に示し、この実施形態のエンジン１は、図には１つのみ示すが、複数のシリンダ（気筒）２，２，…が直列に配置されたものである。図示の如く、気筒２の上端はシリンダブロック３の上端面に開口していて、そこに載置されたシリンダヘッド４の下面により閉塞されている。該気筒２内にはピストン５が往復動可能に嵌挿されていて、このピストン５の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室６が区画されている。
【００２７】
一方、ピストン５の下方のクランクケース内にはクランク軸７が配設され、コネクティングロッドによって各気筒２のピストン５とそれぞれ連結されている。また、クランクケース内には、クランク軸７の一端側において、その回転角度を検出するためのクランク角センサ８が配設されている。
【００２８】
前記シリンダヘッド４には、各気筒２毎にその軸心に沿うようにして点火プラグ９が配設されている。この点火プラグ９の先端の電極は燃焼室６に臨むように配置され、一方、点火プラグ９の基端部は点火回路１０に接続されている。この点火回路１０にはイグナイタ及びイグニッションコイルが含まれており、後述のＥＣＵ３０からの制御信号を受けて各気筒２毎に所定のタイミングで点火プラグ９に通電するようになっている。
【００２９】
また、各気筒２の周縁部には燃料噴射弁１２が配設されていて、その先端の噴口が燃焼室６を臨む一方、燃料噴射弁１２の基端部は図示しない燃料供給系に接続されている。そして、ＥＣＵ３０からの制御信号を受けて燃料噴射弁１２が気筒２の圧縮行程の所定のタイミングで噴射作動すると、その噴口から噴出した燃料噴霧が点火プラグ９周りに層状に分布した混合気の層を形成し、一方、燃料噴射弁１２が気筒２の吸気行程で噴射作動すると、燃料噴霧は燃焼室６に拡散して均一な混合気を形成するようになる。
【００３０】
さらに、前記シリンダヘッド４には、各気筒２毎の燃焼室６に臨んで開口するように吸気ポート１３及び排気ポート１４がそれぞれ形成され、その各ポート開口部にはそれぞれ図示しないカム軸によって開閉されるように吸気弁１５及び排気弁１６が配設されている。そのカム軸は吸気側及び排気側に１本ずつ設けられており、共通のタイミングチェーンによってクランク軸７と同期して回転されるようになっている。
【００３１】
前記シリンダヘッド４の吸気側（図の右側）には、吸気ポート１３に連通するようにして吸気通路１７が接続されている。この吸気通路１７は、各気筒２の燃焼室６に対してエアクリーナ（図示せず）で濾過した吸気を供給するためのものであり、サージタンク１８よりも上流の共通通路には、電動アクチュエータ１９などにより駆動されて吸気を絞るスロットル弁２０が配設される一方、サージタンク１８よりも下流側は、気筒２毎の独立通路に分かれた吸気マニホルドとされている。この吸気マニホルドには、吸気の圧力状態（マニホルド負圧）を検出するための吸気圧センサ２１が配設されている。
【００３２】
また、シリンダヘッド４の排気側（図の左側）には、排気ポート１４に連通するようにして、各気筒２の燃焼室６から既燃ガスを排出するための排気通路２２が接続されている。その排気通路２２の最上流側は各気筒２毎の独立通路からなる排気マニホルドによって構成され、この排気マニホルドよりも下流の排気通路２２には、図示しないが、排気中のＨＣ，ＣＯ、ＮＯｘなどを浄化するための触媒が介設されている。
【００３３】
前記排気マニホルドには、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２３が配設されるとともに、その上流側の排気通路２２から分岐するようにして、排気の一部を吸気系に環流させるためのＥＧＲ通路２４の上流端が接続されている。このＥＧＲ通路２４の下流端は吸気通路１７の例えばサージタンク１８などに接続されていて、その近傍には排気の環流量を調節するためのＥＧＲ弁２５が配設されている。
【００３４】
前記エンジン１の運転制御は、エンジンコントロールユニット３０（以下、ＥＣＵという）によって行われる。すなわち、ＥＣＵ３０は、少なくとも前記のクランク角センサ８、吸気圧センサ２１、酸素濃度センサ２３からの信号と、スロットル弁２０よりも上流の吸気通路１７に配設された吸気流量センサ２７からの信号と、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ２８からの信号とを入力するとともに、車両のアクセルペダルの踏み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３１からの信号と、車両の走行速度を検出する車速センサ３２からの信号とを入力し、これらの入力値に応じて、所定の制御プログラムに従って前記点火回路１０、燃料噴射弁１２、スロットル弁２０、ＥＧＲ弁２５などを制御する。
【００３５】
（エンジン制御の概要）
具体的に、この実施形態に係るエンジン１は、温間であればその運転状態に応じて燃料の噴射形態が大きく２つに切替えられて、相互に異なる２つの燃焼状態で運転されるようになっている。すなわち、まず図２に模式的に示すように、エンジン１の負荷及び回転数によって規定される運転領域が、相対的に低負荷低回転側の成層燃焼領域と高負荷高回転側の均一燃焼領域とに２分されている。
【００３６】
そして、前記成層燃焼領域では、燃料噴射弁１２により気筒２の圧縮行程で燃料を噴射させて（圧縮行程噴射モード）点火プラグ９の周りに層状に分布する混合気に着火して、燃焼させる（以下、この運転モードを成層燃焼モードという）。このときには、スロットル弁２０を大きく開いて気筒２内に多量の空気を取り入れるようにしており、このことで、気筒２内燃焼室６の平均的な空燃比は非常にリーンな状態（例えばＡ/Ｆ＞３０くらい）になる。
【００３７】
一方、前記均一燃焼領域では、燃料噴射弁１２により気筒２の吸気行程で燃料を噴射させ（吸気行程噴射モード）、この燃料が拡散しながら吸気と混合されて、燃焼室６に概ね均一な混合気が形成された後に着火して、燃焼させる（以下、この運転モードを均一燃焼モードという）。このときには、全負荷に近い高負荷状態を除いて、空燃比が略理論空燃比（Ａ/Ｆ＝１４．７）になるように燃料噴射量やスロットル開度等を制御する。また、全負荷に近い高負荷状態では、空燃比は理論空燃比よりもリッチになるように制御する。
【００３８】
尚、図には特に示さないが、前記成層燃焼領域を含むエンジン１の低負荷及び中負荷の運転領域では、ＥＧＲ弁２５を開いて、ＥＧＲ通路２４により排気の一部を吸気通路１７に還流させるようにしており、これにより燃焼室６の熱容量を増大させて、燃焼に伴うＮＯｘの生成を抑えることができる。
【００３９】
より具体的に、図３は前記ＥＣＵ３０における燃料噴射弁１２及びスロットル弁２０の基本的な制御ロジックを示す機能ブロック図であり、この実施形態では図示の如く、まずアクセル開度及び車速に基づいてエンジン１への要求トルクＴｒを求める。これは、予めアクセル開度及び車速に対応付けて要求トルクＴｒを設定したマップから読み込むようにしてもよいし、予め設定した計算式により求めるようにしてもよい。そうして求めた要求トルクＴｒに対して要求ＩＳＣトルクを加算して、正味の目標負荷Ｐｅを求める。
【００４０】
尚、前記要求ＩＳＣトルクというのは、エンジン１のアイドル運転時にアクセルペダルが全閉とされていても燃料供給が行われるようにするための制御上のパラメータであり、アイドル運転時にのみ所定値が入力され、それ以外は０とされる。これにより、アイドル運転時にアクセル開度及び車速が０であれば、前記正味の目標負荷Ｐｅは要求ＩＳＣトルクに相当するものとなり、これに基づいてアイドル運転に必要な燃料が供給されることになる。
【００４１】
次に、ＥＣＵ３０は、前記のようにして求めた正味の目標負荷Ｐｅにエンジン１の機械損失やポンピングロスによる損失分の推定値Ｐｆを加えて、以下の制御に用いられる目標負荷Ｐｉを決定する。ここで、前記機械損失及びポンピングロスの大きさは、それぞれ、図４に示すように予め設定されたテーブルから読み込むようにしており、図の例では、機械損失の大きさはエンジン１の運転状態によらず、エンジン水温に対応付けて設定されており（同図(a)）、一方、エンジン１の定常的な運転状態に対応するポンピングロスは、例えば吸気の流量及びエンジン回転数から算出される実吸気充填効率（実ｃｅ）に対応付けて設定されている（同図(b)）。
【００４２】
そして、前記制御上の目標負荷Ｐｉとエンジン回転数とに基づいて、ＥＣＵ３０は、前記図２に示したマップからエンジン１の運転モードを決定するとともに、目標燃料噴射量Ｆと目標空燃比Ａ／Ｆとをそれぞれ決定する。すなわち、エンジン１が図２のマップ上の成層燃焼領域にあれば、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁１２による燃料の噴射形態を圧縮行程噴射モードとし、一方、均一燃焼領域では吸気行程噴射モードとする。
【００４３】
また、目標空燃比Ａ／Ｆは、前記成層燃焼モード及び均一燃焼モードのそれぞれでエンジン１の出力特性及び排気性状の最適なバランスが得られるように、予め目標負荷Ｐｉ及びエンジン回転数に対応付けてマップとして設定されており、上述したように、成層燃焼モードでは非常にリーンに、また、前記均一燃焼領域の大部分では略理論空燃比に、さらに、均一燃焼領域の高負荷側では理論空燃比よりもリッチに設定されている。
【００４４】
さらに、目標燃料噴射量Ｆは、前記成層燃焼モード及び均一燃焼モードのそれぞれで、エンジントルクが前記要求トルクＴｒに相当するものとなるように、予め目標負荷Ｐｉ及びエンジン回転数に対応する基本的な値Ｆａ（以下、要求基本噴射量という）がマップとして設定されており、このマップから読み出した要求基本噴射量Ｆａに基づいて目標燃料噴射量Ｆが設定される。
【００４５】
前記の燃料噴射量のマップは、予め前記の燃焼モードや空燃比の相違に起因するエンジン１の出力特性を織り込んで設定されており、圧縮行程噴射モードでは、前記目標燃料噴射量Ｆが概ねそのまま燃料噴射弁１２の制御に用いられる目標燃料噴射量Ｆｓとなって、ＥＣＵ３０は、そのＦｓに基づいて燃料噴射弁１２への制御信号（噴射パルス）を出力する。一方、吸気行程噴射モードの目標燃料噴射量Ｆｈは、空燃比の制御精度を優先して前記目標空燃比Ａ／Ｆと実ｃｅとに基づいて決定される。
【００４６】
また、ＥＣＵ３０は、前記の如く求めた目標燃料噴射量Ｆ（＝要求基本噴射量Ｆａ）と目標空燃比Ａ／Ｆとに基づいて、エンジン１の運転モード毎にそれぞれ目標吸気充填効率（目標ｃｅ）を求め、さらに、この目標ｃｅにエンジン回転数を掛け合わせて、目標吸気量を求める。そして、この目標吸気量に基づいて目標スロットル開度を決定し、これに応じてスロットル弁２０のアクチュエータ１９に制御信号を出力するようになっている。
【００４７】
尚、そのようにしてスロットル弁２０の制御が行われる結果として、定常運転状態であれば実ｃｅと目標ｃｅとが略一致することになるので、吸気行程噴射モードでも目標燃料噴射量Ｆが概ねＦｈに一致する。また、ＥＣＵ３０は、以下に述べる運転モード切替えの過渡時には前記目標ｃｅの実ｃｅに対する比率（ｃｅレシオ）を算出し、このｃｅレシオに基づいて燃料噴射モードの切替えタイミングを決定する。
【００４８】
以上の如く、ＥＣＵ３０は、エンジン１への要求トルクＴｒに基づいて目標燃料噴射量Ｆを設定する目標噴射量設定部３０ａと、エンジン１の運転状態に応じて成層燃焼モード（圧縮行程噴射モード）と均一燃焼モード（吸気行程噴射モード）との切替え制御を行う切替制御部３０ｂと、エンジン１の運転状態に応じて目標空燃比Ａ／Ｆを、均一燃焼モードでは理論空燃比乃至それよりも小さなリッチ側の値に設定する一方、成層燃焼モードでは理論空燃比よりも大きなリーン側の値に設定する目標空燃比設定部３０ｃと、そうして設定された目標燃料噴射量Ｆ及び目標空燃比Ａ／Ｆとエンジン回転数とに基づいて、スロットル弁２０の目標開度を設定する目標スロットル開度設定部３０ｄとを備えている。
【００４９】
そして、図２に矢印で示すようにエンジン１の運転状態がマップ上の２つの領域に跨って変化するとき、ＥＣＵ３０は、燃料噴射モードを切替えるとともに、スロットル開度を変更することによって、エンジン１の燃焼モードを切替えることになる。この際、スロットル開度の変更による吸気量の変化は比較的応答遅れの大きなものであり、一方、燃料噴射モードの切替えは制御信号に速やかに応答するものであるから、その応答遅れの差を考慮して、先にスロットル弁２０を作動させて吸気量を或る程度、変化させた後に、燃料噴射モードを切替えるようにしている。
【００５０】
尚、ハンチング防止のために、図に誇張して示すように成層燃焼領域から均一燃焼領域への境界（実線）と均一燃焼領域から成層燃焼領域への境界（破線）とは相互に異なるものとされている。また、詳しくは後述するが、前記成層燃焼から均一燃焼への切替え時には空燃比のジャンプに起因するエンジントルクの急増を打ち消すように点火時期を大幅に遅角補正するようにしており、図示しないが、ＥＣＵ３０は、そのような点火時期の制御を行う点火時期制御部（遅角制御手段）を備えている。
【００５１】
（燃焼モードの切替え）
以下に、燃焼モード切替え時の過渡的な制御手順を、例えば図２に太線の矢印で示すようにエンジン１の運転状態が低負荷側から高負荷側に変化して、成層燃焼モードから均一燃焼モードに切替わる場合について、図５〜８に基づいて具体的に説明する。
【００５２】
まず、図５及び図６に示す制御フローにおいて、図５のスタート後のステップＳ１では各種センサやスイッチなどからの検出信号を読み込み、続くステップＳ２では目標負荷Ｐｉやエンジン回転数などからエンジン１を成層燃焼モードとするかどうか判定する。すなわち、エンジン１が図２のマップ上で定常的に均一燃焼領域にあるか或いは均一燃焼領域から成層燃焼領域への切替え途中であればＮＯと判定して、リターンする（均一燃焼及び均一燃焼から成層燃焼への切替えについては詳しい説明を省略する）。一方、エンジン１が成層燃焼領域にあるか或いは成層燃焼領域から均一燃焼領域への切替え途中であればＹＥＳと判定して、ステップＳ３に進む。
【００５３】
このステップＳ３では今度は燃焼モードの切替え途中かどうか判定する。これは、例えば、エンジン１が図２のマップ上で成層燃焼領域から均一燃焼領域に移行したときに判定フラグをオンにするとともに、このフラグを後述のステップＳ１７にてオフにするようにし、その間は当該フラグのオン状態に基づいて切替え途中と判定するようにすればよい。そして、判定がＹＥＳであれば後述のステップＳ９〜Ｓ１６に進んで、燃焼モードの切替え制御を行う一方、判定がＮＯであればステップＳ４〜Ｓ８に進んで、エンジン１を成層燃焼モードで運転する。
【００５４】
すなわち、前記図３のブロック図に基づいて上述したように、まず正味の目標負荷Ｐｅに機械損失やポンピングロスの損失分（推定値Ｐｆ）を加えて、制御上の目標負荷Ｐｉを決定し（ステップＳ４）、この目標負荷Ｐｉから目標燃料噴射量Ｆ（＝Ｆａ）及び目標空燃比Ａ／Ｆを決定する（ステップＳ５）。この目標燃料噴射量Ｆが燃料噴射弁１２の制御に用いられる（Ｆ＝Ｆｓ）。また、目標空燃比Ａ／Ｆは、理論空燃比よりも大きなリーン側の値に設定される。
【００５５】
前記ステップＳ５に続いて、前記目標燃料噴射量Ｆ及び目標空燃比Ａ／Ｆから目標ｃｅを決定し（ステップＳ６）、これにより目標吸気量を決定する（ステップＳ７）。この目標吸気量に基づいて目標スロットル開度を決定し、これによりスロットル弁２０の開度を比較的大きくなるように制御するとともに、目標燃料噴射量Ｆｓ（＝Ｆ）に基づいて噴射パルス巾を決定し、これにより燃料噴射弁１２を制御して気筒２の圧縮行程で燃料を噴射させて（ステップＳ８）、しかる後にリターンする。
【００５６】
斯くして成層燃焼モードでは、燃料噴射弁１２から気筒２内の燃焼室６に噴射された燃料噴噴霧が点火プラグ９周りに偏在する状態で着火され、当該燃焼室６の平均的な空燃比が非常にリーンな状態で良好に燃焼するようになる。
【００５７】
一方、前記ステップＳ３でＹＥＳと判定して進んだステップＳ９では、まずＥＧＲ弁２５が全閉になったかどうか判定する。これは、燃焼モード切替えの際にはトルクショックの解消のために空燃比を厳密に制御する必要があり、このためにエンジン１の均一燃焼領域への移行に伴い（例えばステップＳ３と同様にフラグのオンオフにて判定すればよい）ＥＧＲ弁２５を閉じるようにしているからである。こうして、燃焼モード切替えの際には図７のタイムチャートに示すように時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２においてＥＧＲ弁２５が閉じられる。
【００５８】
そして、その時刻ｔ１〜ｔ２の間は前記ステップＳ９の判定がＮＯになって、前記ステップＳ４に進む一方、時刻ｔ２にＥＧＲ弁２５が閉じられれば、判定がＹＥＳになってステップＳ１０に進む。このステップＳ１０では、前記ステップＳ４と同様にして目標負荷Ｐｉを決定し、続くステップＳ１１において目標燃料噴射量Ｆ及び目標空燃比Ａ／Ｆを決定する。
【００５９】
ここで、目標燃料噴射量Ｆは、前記ステップＳ５と同じマップから要求基本噴射量Ｆａを読み込むとともに、燃焼モード切替えに伴う過渡的なポンピングロスの増大や空燃比のリッチ化によるトルクの低下を補完すべく、補正燃料量Ｆｂ，Ｆｃを加えて燃料を増量補正する（Ｆ＝Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ）。一方、目標空燃比Ａ／Ｆは、前記時刻ｔ２にＥＧＲ弁２５が閉じられれば、直ちに均一燃焼モードでの目標値（理論空燃比）に切替える。
【００６０】
続いてステップＳ１２において、前記ステップＳ６と同様に目標燃料噴射量Ｆ及び目標空燃比Ａ／Ｆから目標ｃｅを決定する。このときにはエンジン１への要求トルクＴｒの大きさが変わらず、これに対応する目標燃料噴射量Ｆの変化がないので、前記ステップＳ１１における目標空燃比Ａ／Ｆの理論空燃比への切替えに伴い目標ｃｅが所定量、急低下することになる。
【００６１】
続いて、ステップＳ１３では目標ｃｅに基づいて目標吸気量を算出し、これに基づいて、ステップＳ１４において前記ステップＳ８と同様に燃料噴射弁１２及びスロットル弁２０の制御を行う。こうすると、前記の如く目標ｃｅが急低下して、その分、目標吸気量も急低下することから、これに応じてスロットル弁２０の開度も図７の時刻ｔ２〜ｔ３に示すように所定量だけ急速に低下することになる。これにより各気筒２において吸気の実ｃｅも急速に低下し、実空燃比Ａ／Ｆが急速にリッチ側に変化する。
【００６２】
そこで、前記ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、理論空燃比に対応する前記目標ｃｅを実ｃｅで除算して、目標ｃｅの実ｃｅに対する比率（ｃｅレシオ）を算出し、続くステップＳ１６において、そのｃｅレシオが所定値（１よりも小さな値であり、予め成層燃焼限界に対応付けて設定しておく）以上かどうか判定して、この判定がＮＯであれば（ｃｅレシオ≧所定値）リターンする一方、ｃｅレシオが所定値を越えれば、図６に示すステップＳ１７〜Ｓ２２に進んで、後述の如く燃料噴射形態を吸気行程噴射モードに切替えるようにする。
【００６３】
すなわち、前記のようにスロットル弁２０が閉じられることによって吸気量が減少し、実空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比Ａ／Ｆ（理論空燃比）に近づいていくと、圧縮行程噴射モードでは、燃焼室６全体の平均的な空燃比は未だリーンな状態であっても、点火プラグ９周りの局所空燃比は理論空燃比よりもリッチな過濃状態になり、良好な着火、燃焼が困難な成層燃焼限界（例えばＡ／Ｆで１８〜１９くらい）に近づいていく。
【００６４】
これに伴い、実ｃｅに対する目標ｃｅ（この場合は理論空燃比に対応する値になる）の比率であるｃｅレシオは、図７の時刻ｔ２〜ｔ４に示すように増大していき、これが前記成層燃焼限界に相当する所定値（図にはＲとして示す）に達すれば（時刻ｔ４）、ＥＣＵ３０によって燃料の噴射形態が吸気行程噴射モードに切替えられるのである。
【００６５】
そのとき、燃料噴射モードの切替え直前には燃焼室６の平均的な空燃比は未だ理論空燃比よりもリーンで、相対的に吸気量の多い状態である（ｃｅレシオ＜１）にも拘わらず、噴射モードの切替え後は実ｃｅに基づいて目標燃料噴射量Ｆｈが決定され、図示の如く燃料噴射量が急増して（時刻ｔ４）実空燃比Ａ／Ｆが一足飛びに理論空燃比に変更されることから（空燃比のジャンプ）、そのままではエンジントルクが急増してショックが発生してしまう。
【００６６】
この点について、この実施形態では、図示の如く時刻ｔ４から燃料噴射量の増大に対応するように点火時期をリタード（遅角補正）して、これにより前記空燃比のジャンプに起因するエンジントルクの急増を打ち消すようにしている。
【００６７】
（燃料噴射量の増量補正）
ところで、前記の如く燃料噴射モードの切替え直後に点火リタードを行って、エンジントルクの急増を打ち消すようにしても、それだけでは切替え前後のトルクの変動をなくすことはできず、トルクショックが残ってしまう。これは、エンジン１を成層燃焼状態から均一燃焼状態に切替えたときに、その切替え直後の気筒内に残留する空気量が通常の均一燃焼状態に比べて多いことから、空燃比Ａ／Ｆが目標値からややリーン側にずれてしまうからである。
【００６８】
すなわち、前記図７の時刻ｔ４において燃料噴射モードが切替えられると、その後、燃料噴射タイミングを迎える各気筒２毎に燃料噴射の制御ロジックが切替えられて、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比に変更されることになるが、この切替え後の各気筒２毎の最初の１燃焼サイクルにおいては成層燃焼による既燃ガスが残留しており、その空燃比が相対的にリーンで空気量が多いことから、当該気筒２内に新たに形成される混合気の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）よりもややリーン側（例えばＡ／Ｆ＝１６くらい）にずれてしまうのである。
【００６９】
そして、前記の如く大幅な点火リタードが行なわれているときに空燃比Ａ／Ｆがリーン側にずれると、この空燃比のずれによってもエンジントルクが低下することから、結果として前記点火リタードによるトルクダウン量が大きくなり過ぎてしまい、そのままでは、切替えの前後でエンジントルクを正確に合わせることができなくなるのである。
【００７０】
ここで、図８に、エンジン１の均一燃焼状態において空燃比を理論空燃比近傍で少しづつ変更しながら、点火リタードによるエンジントルクの低下量を測定した結果を示す。図示の４つのグラフａ〜ｄは、それぞれ、空燃比Ａ／Ｆが１４．７６、１４．９９、１５．４２、１６．０２の４つの場合であり、この実施形態では、燃料噴射量は固定して、吸気量を変化させることにより空燃比Ａ／Ｆを変更している。
【００７１】
図示の試験結果によれば、いずれの空燃比Ａ／Ｆにおいても点火時期がＭＢＴ近傍の通常の時期（図の例では圧縮上死点（ＴＤＣ）前２５°ＣＡくらい）にあるときに、エンジントルクが最大になっており、そこから遅角側に向かってエンジントルクは徐々に低下している。また、点火時期が概略ＢＴＤＣ１０°ＣＡよりも進角側にあるときは、空燃比Ａ／Ｆのリーンな方が相対的にエンジントルクが大きくなっており、これは、空燃比Ａ／Ｆのリーン化によってポンプ損失や冷却損失が減少することによると考えられる。
【００７２】
一方、点火時期をＴＤＣ近傍までリタードしたときには（図の例では概略ＢＴＤＣ１０°ＣＡよりも遅角側）、空燃比Ａ／Ｆのリッチな方が相対的にエンジントルクが大きくなっている。これは、点火リタードによるトルクダウン量が空燃比Ａ／Ｆによって変化し、空燃比のリーンなときほど燃焼期間の長くなることなどの影響によって、点火リタードによるトルクダウン量が大きくなるからであると考えられる。
【００７３】
前記図８のグラフから、エンジン１が成層燃焼状態から理論空燃比近傍の均一燃焼状態に切替わった直後に、気筒内に残留する空気の影響で空燃比が目標値よりもリーン側にずれると、そのときに点火時期がＴＤＣ付近までリタードされていることとの相互作用で、エンジントルクがやや低下してしまうことが分かる。
【００７４】
そして、そのようなエンジントルクの低下を打ち消すために、この実施形態では、本発明の特徴部分として以下に説明する図６のフローチャートに示すように、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切替わった直後の気筒２内に残留している空気量を推定して、その切替え後の最初の１燃焼サイクルだけは前記残留空気量の推定値に基づいて燃料噴射量を増量補正することにより、トルクダウンを相殺するようにしたものである。
【００７５】
すなわち、上述の如く図５のフローのステップＳ１６にてＹＥＳと判定して、図６のフローに進んだときには、まずステップＳ１７においてエンジン１の燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切替え、続くステップＳ１８において噴射モード切替え後の最初の１燃焼サイクルかどうか判定する。この判定がＮＯで最初の１燃焼サイクルでなければ、ステップＳ１９に進み、通常の均一燃焼状態の制御ロジックに従って実ｃｅ及び目標空燃比Ａ／Ｆから目標燃料噴射量Ｆｈの基本値を求めるとともに、これに各種補正係数を乗算して、目標燃料噴射量Ｆｈを設定する。そいて、続くステップＳ２０において、その目標燃料噴射量Ｆｈに基づいて噴射パルス巾を決定し、これにより燃料噴射弁１２を制御して気筒２の吸気行程で燃料を噴射させて、しかる後にリターンする。
【００７６】
一方、前記ステップＳ１８の判定がＹＥＳで、吸気行程噴射モードへ切替え後の最初の１燃焼サイクルであればステップＳ２１に進み、気筒２内の残留空気量を推定する。すなわち、例えば、まず、気筒２の燃焼室容積（ピストン５が上死点にあるときの容積）と排気密度（エンジン１の運転状態に応じて予めマップとして設定）とに基づいて、該気筒２内に残る既燃ガスの量を求め、次に、吸気圧及び排気圧に基づいて、吸排気弁１４，１５のオーバーラップ期間に吸排気通路から気筒２内に再吸入される排気の量を求め、両者を足し合わせて気筒２内の残留ガス量を求める。そして、噴射モード切替え直前の成層燃焼状態における空燃比Ａ／Ｆと燃焼効率とに基づいて、前記残留ガス中の空気量を求める。
【００７７】
尚、前記吸気圧は吸気マニホルドの吸気圧センサ２１によって検出する一方、排気圧は、吸気流量センサ２７により検出される吸気流量（排気圧に関するパラメータ値）と噴射パルス巾から求められる実燃料噴射量（同パラメータ値）とから推定する。この推定は予め設定したマップから吸気流量と燃料噴射量Ｆとに対応する値を読み込むようにすればよい。
【００７８】
前記のような演算により、バルブオーバーラップ期間に一旦、吸気通路１７や排気通路２２に流出した後に再び気筒２内に吸入される排気中の空気量も含めて、当該気筒２内に残留する空気量を極めて正確に推定することができる。
【００７９】
前記ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、前記ステップＳ１９と同様に実ｃｅ及び目標空燃比Ａ／Ｆから目標燃料噴射量Ｆｈの基本値を求めるとともに、これに各種補正係数を乗算して目標燃料噴射量Ｆｈを設定することになるが、この補正係数の中に前記ステップＳ２１にて推定した残留空気量の影響を反映させる。すなわち、例えば図８に示すグラフのようなエンジン１の空燃比Ａ／Ｆ及び点火時期とエンジントルクとの相関関係を予め実験的に調べて、これに基づいて、エンジン１の運転状態と気筒２内の残留空気量とから燃料増量のための補正係数を決定するためのマップを設定しておけばよい。
【００８０】
そうして、前記マップから読み込んだ補正係数を用いて、気筒２内の残留空気による空燃比Ａ／Ｆのリーン側へのずれを加味して目標燃料噴射量Ｆｈを設定した後に、前記ステップＳ２０に進んで燃料噴射弁１２への制御信号（噴射パルス）を出力し、これにより、燃料噴射弁１２を制御して気筒２の吸気行程で燃料を噴射させて、しかる後にリターンする。
【００８１】
つまり、エンジン１の燃焼状態を成層燃焼から均一燃焼に切替えるときに、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切替えた直後の各気筒２毎の１燃焼サイクルだけは、該各気筒２内に残留している空気の影響で生じる空燃比Ａ／Ｆのリーン側へのずれの度合いを推定し、これに起因するエンジントルクの低下分を相殺するように燃料噴射量を増量補正するようにしている。
【００８２】
前記図６のフローのステップＳ１７が、ＥＣＵ３０の切替え制御部３０ｂによる圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切替え制御に対応しており、続くステップＳ１８，Ｓ２１によって、前記切替制御部３０ｂにより吸気行程噴射モードへ切替えられる気筒２内に残留する空気量を推定する残留空気量推定手段３０ｅが構成されている。
【００８３】
詳しくは、前記ステップＳ２１において吸気圧センサ２１からの信号に基づいてエンジン１の吸気圧を検出する手順が吸気圧検出手段３０ｆを構成し、同様に吸気流量センサ２７からの信号に基づいて吸気流量を、また燃料噴射パルス巾から実燃料噴射量をそれぞれ求める手順が、エンジン１の排気圧に関するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段３０ｇを構成していて、そして、残留空気量推定手段３０ｅは、前記検出された吸気圧及び排気圧などに基づいて気筒２内の残留空気量を推定するようになっている。
【００８４】
さらに、前記フローのステップＳ２２により、前記残留空気量の推定値と点火時期の遅角制御量とに基づいて、吸気行程噴射モードへの切替えに伴い気筒２内の残留空気の影響によって生じるエンジントルクの低下分を推定するトルクダウン量推定手段３０ｈと、このトルクダウン量の推定値に基づいて、前記噴射モード切替え後の各気筒２毎の最初の１燃焼サイクルだけ、目標燃料噴射量Ｆｈを増量補正するトルクアップ補正手段３０ｉと、が構成されている。
【００８５】
したがって、この実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の制御装置によると、例えば図２に太線の矢印で示すようにエンジン１の運転状態が低負荷側から高負荷側に変化して、その運転モードが成層燃焼モードから均一燃焼モードに切替えられるときには、まず、そのための燃料噴射モードの切替え（圧縮行程噴射モード→吸気行程噴射モード）に先立って、ＥＣＵ３０により、図７の時刻ｔ２〜ｔ３に示すようにスロットル弁２０が閉じ側に作動制御される。
【００８６】
そのスロットル弁２０の閉作動によって吸気流量が減少し、気筒２内の実空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比Ａ／Ｆ（理論空燃比）に近づいていって、点火プラグ９周りの局所空燃比が過濃な成層燃焼限界になると（時刻ｔ４）、ＥＣＵ３０により燃料の噴射形態が吸気行程噴射モードに切替えられるとともに、この切替えに伴い実空燃比Ａ／Ｆがリッチ側へ急変（ジャンプ）してもエンジントルクが急増しないように、点火時期が大幅に遅角側へ変更（点火リタード）される。
【００８７】
そのように圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切替えられる気筒２内には、成層燃焼による既燃ガスが残留することになるので、通常の均一燃焼時に比べて気筒２内の残留空気量が多くなっている。それ故に、切替え後の最初の１燃焼サイクルにおいては当該気筒２内に新たに形成される混合気の空燃比Ａ／Ｆがややリーン側にずれてしまい、前記の如く点火時期が大幅にリタードされていることと相俟って、そのままではエンジントルクがやや低下することになる。
【００８８】
これに対し、前記噴射モード切替後の最初の１燃焼サイクルにおいては、気筒２内の残留空気量の推定値と点火リタード量とに応じて燃料噴射量が増量補正され（時刻ｔ４〜）、これにより前記残留空気の影響によって生じるエンジントルクの低下分も相殺される。こうして、空燃比のジャンプによるエンジントルクの急増が打ち消されるとともに、気筒２内に残留する空気の影響によるエンジントルクの低下も生じないことから、噴射モード切替えの前後でエンジントルクが一致して、トルクショックが解消される。
【００８９】
（他の実施形態）
本発明の構成は、前記の実施形態に限定されることはなく、その他の種々の構成をも包含するものである。すなわち、例えば、前記実施形態においては、エンジン１の燃料噴射形態を圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切替えるときに、その切替え後の各気筒２の最初の１燃焼サイクルは、当該各気筒２内の残留空気量に基づいて燃料噴射量を増量補正するようにしているが、これに限らず、例えば点火時期の遅角制御量を減少補正するようにしてもよい。
【００９０】
具体的には、前記図６のフローの一部を変更した図９のフローに示すように、ステップＳ２２’において燃料噴射量は、均一燃焼の通常の制御ロジックに従ってステップＳ１９と同様に設定し、続くステップＳ２３において残留空気量の影響によるエンジントルクの低下を相殺するように、点火リタード量を減少補正する補正値を設定する。この点火リタード量の減少補正値は、例えば図８に示すグラフのような空燃比Ａ／Ｆ、点火時期及びエンジントルクの相関関係のグラフに基づいて、エンジン１の運転状態と気筒２内の残留空気量とから補正値を決定するためのマップを設定しておけばよい。尚、図９のフローの他のステップの手順は図６のものと同じである。
【００９１】
その場合、前記図９のフローのステップＳ２３により、前記残留空気量の推定値と点火時期の遅角制御量とに基づいて、吸気行程噴射モードへの切替えに伴い気筒２内の残留空気の影響によって生じるエンジントルクの低下分を推定するトルクダウン量推定手段３０ｈと、このトルクダウン量の推定値に基づいて、前記噴射モード切替え後の各気筒２毎の最初の１燃焼サイクルだけ、前記点火時期の遅角制御量を減少補正するトルクアップ補正手段３０ｉと、が構成される。
【００９２】
或いは、前記の如く気筒２内の残留空気量に応じて燃料噴射量又は点火時期のいずれか一方を補正するのではなく、それら両方を補正するようにしてもよい。この場合には、気筒２内の残留空気量に基づいて正確に理論空燃比になるように燃料噴射量を増量補正し、トルク変動は点火時期の補正で吸収することもできる。
【００９３】
さらに、エンジン１にトルクアシストの可能な電動モータが装備されている場合には、噴射モード切替え後の最初の１燃焼サイクルだけ前記電動モータをアシスト作動させて、エンジントルクを増大補正することも可能であり、また、オルタネータ等の補機の駆動負荷を変更することによってエンジントルクを補正することも可能である。この場合には、前記電動モータや補機とその作動制御を行うコントローラとによって、トルクアップ補正手段が構成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を備えたエンジンの概略構造図。
【図２】エンジンの運転モードを切替えるための制御マップの一例を示す模式図。
【図３】燃料及び吸気制御の基本的な制御ロジックを示す機能ブロック図。
【図４】基本的な制御に用いられるテーブルの一例を示す模式図。
【図５】燃料及び吸気制御の前半の制御手順を示すフローチャート図。
【図６】燃料及び吸気制御の後半の制御手順を示すフローチャート図。
【図７】成層燃焼モードから均一燃焼モードに切り替わるときのＥＧＲ、スロットル開度、ｃｅレシオ、燃料噴射量、点火時期等の変化を示すタイムチャート図。
【図８】均一燃焼状態において空燃比を理論空燃比近傍で少しづつ変更しながら、点火リタードによるエンジントルクの低下量を測定した結果を示すグラフ図。
【図９】燃料噴射モードの切替え時に気筒内の残留空気量に応じて点火リタード量を減少補正するようにした他の実施形態に係る図６相当図。
【符号の説明】
【００９５】
１      エンジン（筒内噴射式内燃機関）
２      気筒
２１    吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
２７    吸気流量センサ（パラメータ値検出手段）
３０    エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
３０ｂ  切替制御部
３０ｅ  残留空気量推定手段
３０ｆ  吸気圧検出手段
３０ｇ  パラメータ値検出手段
３０ｈ  トルクダウン量推定手段
３０ｉ  トルクアップ補正手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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