(57)【要約】  【課題】速度制限機能を解除した時に、適切に燃焼モードを切り換えることによって、運転者の加速要求に対する応答性を向上させ、運転性の向上を実現する内燃機関の燃焼制御装置および燃焼制御方法を提供する。  【解決手段】運転状態に応じて、ストイキ混合比による燃焼と、ストイキ混合比より希薄な混合比による燃焼との間で燃焼モードを切り換え可能で、車両の最大走行速度を運転者が任意の制限速度に設定でき、且つその速度制限機能を運転者が任意に設定、解除できる速度制限手段付きの内燃機関の燃焼制御装置であって、前記速度制限手段による速度制限機能を解除した場合には、前記燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える制御を行う。【選択図】図４
2008038662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態に応じて、ストイキ混合比による燃焼と、ストイキ混合比より希薄な混合比による燃焼との間で燃焼モードを切り換え可能で、車両の最大走行速度を運転者が任意の制限速度に設定でき、且つその速度制限機能を運転者が任意に設定、解除できる速度制限手段付きの内燃機関の燃焼制御装置であって、
前記速度制限手段による速度制限機能を解除した場合には、前記燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える制御を行うことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
運転者のアクセルペダル操作から運転者が加速を要求するかを推測し、加速を要求すると推測した場合に限り、前記燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える制御を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記速度制限手段による速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点より、所定期間以内に、運転者のアクセルペダル操作から加速要求があると推測される場合に限って強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記ストイキ混合比による燃焼は均質燃焼であり、前記希薄混合比による燃焼は成層燃焼であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
運転状態に応じて、ストイキ混合比による燃焼と、ストイキ混合比より希薄な混合比による燃焼との間で燃焼モードを切り換え可能で、車両の最大走行速度を運転者が任意の制限速度に設定でき、且つその速度制限機能を運転者が任意に設定、解除できる速度制限手段付きの内燃機関の燃焼制御方法であって、
前記速度制限手段による速度制限機能を解除した場合には、前記燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の燃焼制御装置および燃焼制御方法に係り、特に、自動車等の車両に用いられる内燃機関であって燃焼モードをストイキ混合比による均質燃焼と希薄混合気による成層燃焼とに切換設定される内燃機関の燃焼制御装置および燃焼制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、均質ストイキ燃焼や均質リーン燃焼（以下、まとめて「均質燃焼」と云う）よりも、さらに希薄な混合気での燃焼を可能とする成層燃焼を行う筒内噴射型内燃機関に関する技術が開発されている。
【０００３】
筒内噴射型内燃機関では、燃焼室において、可燃混合気を点火プラグ付近に集中させることにより、全体としては均質燃焼よりも希薄な空燃比でありながら、安定した燃焼が可能な成層燃焼を実現している。成層燃焼では、均質燃焼と比べて多量の空気を燃焼室に吸入するため、スロットル弁を大きく開くことによるポンピングロスの低減や、冷却損失の低減等により、燃費を向上できる。
【０００４】
成層燃焼では、スロットル弁が全開になれば、燃焼室に吸入される空気量は最大となり、発生トルクは燃料量に比例して大きくなる。このため、燃焼安定性から設定された希薄空燃比において、スロットル全開時に発生できるトルクが、成層燃焼での最大トルクとなる。この成層燃焼での最大トルク以上のトルクを運転者が要求する場合には、均質燃焼に切り換えることによってトルク要求を満たす必要がある。
【０００５】
このため、成層燃焼を行う筒内噴射型内燃機関においては、運転負荷（エンジン負荷）及びエンジン回転数に応じて、その運転域を実現できる燃焼モードに切り換えることが行われる（例えば、特許文献１）。例えば、燃費を重視する場面では、成層燃焼は均質燃焼に比べて優れているため、成層燃焼で運転し、運転性を重視し、高いエンジン出力が必要となるような場面では、成層燃焼で発生できるトルクより大きいトルクを発生できる均質燃焼で運転する燃焼モードの切り換えが行われる。
【０００６】
通常は、成層燃焼によって実現可能な運転領域を超える場合には、均質燃焼へ切り換えることとし、さらに、運転負荷が高くなると想定される特定の場面では、前記条件を満たす前に、強制的に均質燃焼へ切り換える手法が知られている。例えば、運転者のアクセルペダル操作によって急加速の場面であると判定された場合には、強制的に、成層燃焼から均質燃焼へ切換る要求を発生させ、均質燃焼に移行する燃焼制御が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
また、自動車等の車両において、運転者が任意に設定した最高走行速度（車速）を越えないように制御する速度制限手段が知られている。この速度制限手段は、法規やエンジン保護等の観点から最高速度が特定の固定値に設定されている最高速度制限機能とは異なり、安全等の観点から運転者が任意の制限速度を設定することができ、しかも、その速度制限機能を運転者が任意に設定、解除できる。
【０００８】
このような速度制限機能では、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合でも、車速が設定された制限速度に達したならば、制限速度以上に加速しないように、エンジン出力を抑える制御が行われる。エンジン出力を抑える手段として、燃料噴射量や点火時期を調整する方法に加えて、近年では、電制スロットル弁の普及により、吸入空気量を調整する方法が知られている。前記電制スロットル弁を用いて吸入空気量を調整する方法では、エンジン出力を調整できる範囲が広がり、速度制限機能自体も、より多くの場面に対応することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−６０６１４号公報
【特許文献２】特開２００２−１８８５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、筒内噴射型内燃機関においては、運転負荷及びエンジン回転数に応じて、その運転域を実現できる燃焼モードに切り換えることが行われる。
【００１１】
しかしながら、成層燃焼と均質燃焼とでは、同じ吸入空気量で発生可能なエンジン出力が異なるため、燃焼切換要求が発生してから、すぐに実際の燃焼を切り換えるわけには行かない。例えば、成層燃焼から均質燃焼へ切り換える場合には、等出力を発生するために必要な空気量が、均質燃焼では成層燃焼よりも少ないため、まずはスロットル弁を閉じ、吸入空気量が減少して安定した均質燃焼が可能な状態になってから、実際の燃焼モードを成層燃焼から均質燃焼へ切り換えることが行われる。
【００１２】
内燃機関の燃焼室の吸入空気量には、運転者がアクセルペダルを操作してから、スロットル弁が動作するまでの遅れと、スロットル弁が動作してから、吸気管を経て実際に燃焼室の吸入空気量が変化するまでの遅れが存在する。
【００１３】
したがって、燃焼切換要求が発生してから、実際の燃焼モードが切換わるまでの遅れは、燃焼を切換る前後で、必要とされる吸入空気量の差が大きさほど、顕著に表れる。つまり、従来よりも希薄な混合気での成層燃焼を可能とする筒内噴射型内燃機関では、燃焼モード切り換えの遅れが大きくなり易い。
【００１４】
これらのことから、燃焼モードの切換を伴う場面では、運転者は、アクセルペダル操作に対するエンジン出力の応答の遅さから、運転性の悪化を感じることがある。特に、より高いエンジン出力が要求される加速時においては、もたつき感として感じられ易い。
【００１５】
この加速時の運転性の悪化を回避するために、運転者のアクセルペダル操作等から、急加速と判断されるときには、強制的に均質燃焼へ切り換える手法が知られているが、不要な燃焼切換による運転性の悪化及び燃費の悪化を避けるために、確実に急加速と判断可能な限られた状況にしか適用できていない。
【００１６】
また、速度制限機能が有効な状態では、制限速度以上のアクセルペダル操作が無視されるため、定常走行となる場合が多く、内燃機関は成層燃焼になる可能性が通常時よりも高い。このことから、速度制限機能を解除した直後の加速要求においては、成層燃焼から均質燃焼への切換を伴うことが多く、その結果、運転者のアクセルペダル操作に対して、加速の応答遅れが生じ易く、運転性の悪化が発生し易い。
【００１７】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、速度制限機能を解除した時に、適切に燃焼モードを切り換えることによって、運転者の加速要求に対する応答性を向上させ、運転性の向上を実現する内燃機関の燃焼制御装置および燃焼制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の燃焼制御装置は、運転状態に応じて、ストイキ混合比による燃焼と、ストイキ混合比より希薄な混合比による燃焼との間で燃焼モードを切り換え可能で、車両の最大走行速度を運転者が任意の制限速度に設定でき、且つその速度制限機能を運転者が任意に設定、解除できる速度制限手段付きの内燃機関の燃焼制御装置であって、前記速度制限手段による速度制限機能を解除した場合には、前記燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える制御を行う。
【００１９】
本発明による内燃機関の燃焼制御装置は、好ましくは、運転者のアクセルペダル操作から運転者が加速を要求するかを推測し、加速を要求すると推測した場合に限り、前記燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える制御を行う。
【００２０】
本発明による内燃機関の燃焼制御装置は、好ましくは、前記速度制限手段による速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点より、所定期間以内に、運転者のアクセルペダル操作から加速要求があると推測される場合に限って強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える制御を行う。
【００２１】
本発明による内燃機関の燃焼制御装置は、好ましくは、前記ストイキ混合比による燃焼は均質燃焼であり、前記希薄混合比による燃焼は成層燃焼である。
【００２２】
また、前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の燃焼制御方法は、運転状態に応じて、ストイキ混合比による燃焼と、ストイキ混合比より希薄な混合比による燃焼との間で燃焼モードを切り換え可能で、車両の最大走行速度を運転者が任意の制限速度に設定でき、且つその速度制限機能を運転者が任意に設定、解除できる速度制限手段付きの内燃機関の燃焼制御方法であって、前記速度制限手段による速度制限機能を解除した場合には、前記燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、速度制御機能の解除操作が発生した場合には、燃焼モードを強制的にストイキ混合比による燃焼へ切り換るから、その後に、運転者が加速を要求する場合に、運転者のアクセルペダル操作に対する応答性を向上させることができ、運転性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明による内燃機関の燃焼制御装置の一つの実施形態を、図を参照して説明する。
図１は、本発明による燃焼制御装置が適用される筒内噴射型エンジンの全体構成を示している。
【００２５】
筒内噴射型エンジン２１３は、多気筒エンジンであり、シリンダブロック２２９とピストン２２７等によって気筒数の燃焼室２２８を形成している。
【００２６】
各燃焼室２２８には、空気が、エアクリーナ２２０の入口部２１９より、空気流量計（エアフローセンサ）２１８を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁２２４が収容されたスロットルボディ２２１、コレクタ２２３を通り、各燃焼室２２８に接続されている吸気管２２５によって分配供給される。
【００２７】
本実施形態のエンジン２１３は、エアーガイド方式のものであり、各吸気管（枝管）２２５が上下二段に分かれており、各吸気管２２５の下段側にタンブル生成弁２３１が設けられている。エアーガイド方式のエンジン２１３は、タンブル生成弁２３１の開度を調整することによって、吸気管２２５の下段側を流れる空気量を制御することができ、吸気管２２５の上段側に流れる空気量と、吸気管２２５の下段側に流れる空気量の割合を変化させることによって燃焼室２２８内に形成されるタンブルの強さを調整できる。
【００２８】
尚、ここでは、一実施形態として、エアーガイド方式のエンジン２１３について説明するが、本発明は、成層燃焼を実現する筒内噴射型エンジンを対象としており、エアーガイド方式のエンジンに限ったものではない。
【００２９】
エアフローセンサ２１８は、エンジン２１３の運転状態計測手段の一つであり、吸気流量を表す信号をエンジン制御装置であるコントロールユニット２１６に出力する。スロットルボディ２２１には電制スロットル弁２２４の開度を検出するスロットルセンサ２１７が取り付けられている。スロットルセンサ２１７も、エンジン２１３の運転状態計測手段の一つであり、スロットルセンサ２１７は電制スロットル弁２２４の開度を表す信号をコントロールユニット２１７が取り付けられている。
【００３０】
ガソリン等の燃料は、燃料タンク２０５から燃料ポンプ２０４により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ２０３により一定の圧力(例えば、３ｋｇ／ｃｍ２  ）に調圧され、更に高圧燃料ポンプ２０１によって高い圧力に二次加圧（例えば、５０ｋｇ／ｃｍ２  ）され、コモンレールへ圧送される。高圧燃料は各燃焼室２２８毎に設けられているインジェクタ２１４から燃焼室２２８に噴射される。燃焼室２２８に噴射された燃料は、点火コイル２１１で高電圧化された点火信号によって点火プラグ２１５で着火される。
【００３１】
排気弁２４１のカムシャフト２４２にはカム角センサ２０７が取り付けられている。カム角センサ２０７は、カムシャフト２４２の位相を検出し、カムシャフト２４２の位相を表す信号をコントロールユニット２１６に出力する。なお、カム角センサ２０７は吸気弁２４３のカムシャフト２４４に取り付けてられもよい。また、エンジン２１３のクランクシャフト２４５にはクランク角センサ２３０が取り付けられている。クランク角センサ２３０は、クランクシャフト２４５の回転と位相を検出し、それらを表す信号をコントロールユニット２１６に出力する。
【００３２】
排気管２０９には触媒２１０が取り付けられている。触媒２１０より上流側の排気管２０９には空燃比センサ２０８が取り付けられている。空燃比センサ２０８は、排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出信号をコントロールユニット２１６に出力する。
【００３３】
図２に示されているように、コントロールユニット２１６は、ＭＰＵ３０２、ＲＯＭ３０１、ＲＡＭ３０３、Ａ／Ｄ変換器を含むＩ／Ｏ−ＬＳＩ３０４等で構成されたマイクロコンピュータ式のものであり、エンジン２１３の運転状態を計測（検出）する手段であるスロットルセンサ２１７、エアフローセンサ２１８、燃圧センサ２０６、空燃比センサ２０８、アクセルペダル２３４の踏込量を検出するアクセルセンサ２３５、車速センサ２４７、スタータスイッチ２４６等の各種センサ、スイッチ類からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を、インジェクタ２１４、点火コイル２１１、燃料ポンプ２０４、高圧燃料ポンプ２０１、電制スロットル弁２２４を出力し、燃料噴射量制御、点火時期制御、燃料圧力制御、吸入空気量制御を実行する。
【００３４】
成層燃焼を実現するエンジンは、希薄混合気（ストイキ混合比より希薄な混合比の混合気）による成層燃焼を行う領域と、ストイキ混合気による均質燃焼を行う領域とを予め設定しているのが一般的である。成層燃焼を行う領域と均質燃焼を行う領域は、エンジン回転数と運転負荷のマップ等で設定され、均質燃焼を実施する領域と成層燃焼を実施する領域に分けている。
【００３５】
図３は、成層燃焼を行う領域と均質燃焼を行う領域の設定例を示している。この設定例では、低回転・低負荷域には成層燃焼を設定し、高回転・高負荷域には均質燃焼を設定している。実際にエンジンが運転している状態では、要求に応じて、これら均質燃焼と成層燃焼との間で燃焼を切換る。これは、均質燃焼に対して成層燃焼では、出し得るトルクの上限が低いためであり、運転者が要求するトルクを満足させるためには、必然的に上記のような領域設定が必要になる。
【００３６】
つぎに、本発明による燃焼制御装置の一つの実施形態を、図４を参照して説明する。この燃焼制御装置は、本実施形態では、コントロールユニット２１６のソフトウェア処理によって具現化されるものであり、燃焼領域判定手段１０１と、燃焼切換判定手段１０２と、空気量制御手段１０３と、燃料噴射制御手段１０４と、点火時期制御手段１０５と、強制均質燃焼要求判定手段１１０とを有する。
【００３７】
燃焼領域判定手段１０１は、エンジン回転数、要求出力調停手段１２０が出力するエンジン要求出力（エンジン負荷）等のパラメータから、現在の運転域が成層燃焼を実現できる領域であるか否かを、予め設定されているマップ、テーブル値により判定する。
【００３８】
強制均質燃焼要求判定手段１１０は、速度制限手段１５０の速度制限機能状態、アクセルセンサ２３５により検出されるアクセル開度（操作量）、車速センサ２４７により検出される車両速度等の情報により、運転者が加速を要求する可能性があるか否かを判定し、可能性があると判定された場合には、強制的に均質燃焼へ切換る要求を出力する。
【００３９】
燃焼切換判定手段１０２は、燃焼領域判定手段１０１と強制均質燃焼要求判定手段１１０の判定結果に基づき、実際に燃焼の切換を開始（許可）するか否かを判断する。
【００４０】
燃焼切換判定手段１０２によって燃焼切換が開始（許可）と判定されると、吸入空気量を制御する空気量制御手段１０３、燃料量を制御する燃料噴射制御手段１０４、点火タイミング、コイル通電時間等を制御する点火時期制御手段１０５により、各アクチュエータ(電制スロットル弁２２４、タンブル生成弁２３１、インジェクタ２１４、点火コイル２１１)が、それぞれ駆動される。
【００４１】
速度制限手段１５０は、制限速度（最大走行速度）を運転者が任意に設定でき、しかも、その速度制限機能を運転者が、自由に設定、解除、つまり、有効、無効の切り換えを運転者が任意にできるものである。
【００４２】
ここで、強制均質燃焼要求判定手段１１０によって速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切換わったことが検知されたとする。速度制限機能が有効から無効へ切換わった後に、運転者から加速要求があると推測される場合には、大きなエンジン出力を必要とする可能性があるため、燃焼切換判定手段１０２は、強制均質燃焼要求判定手段１１０からの燃焼切換要求に応じて、燃焼領域判定手段１０１からの燃焼切換要求に拘らず、成層燃焼から均質燃焼への切換を開始（許可）する。
【００４３】
この燃焼切換が終了して均質燃焼に移行した後に、燃焼領域判定手段１０１からの燃焼切換要求（均質燃焼→成層燃焼）が発生しても、強制均質燃焼要求が成立している間は、この燃焼切換要求をマスク（燃焼切換禁止）するように動作する。
【００４４】
これにより、速度制限機能が有効から無効へ切り換わった後に、運転者から加速要求があった場合に、より大きなトルクが得られる均質燃焼へ、素早く切換ることができ、運転者のアクセルペダル操作に対して、応答性の良い加速を実現することが可能となる。
【００４５】
要求出力調停手段１２０は、運転者がアクセルペダル２３４を介して要求する運転者要求出力（アクセルセンサ２３５のアクセル開度出力）の他に、最高速度を制限するための速度制限手段１５０の要求出力、クルーズ走行を実現するためのクルーズコントロール要求出力、アクセルセンサ２３５等で故障が検出された時に使用されるリンプホーム要求出力等を入力され、これらの入力の中から、状況に応じて、最適なものを選択し、最終的にエンジン要求出力として出力する。空気量制御手段１０３と、燃料噴射制御手段１０４と、点火時期制御手段１０５は、要求出力調停手段１２０が出力するエンジン要求出力を実現すべく、各アクチュエータ(電制スロットル弁２２４、タンブル生成弁２３１、インジェクタ２１４、点火コイル２１１)を、それぞれ最適に駆動する。
【００４６】
図５は、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効な場合の要求出力調停手段１２０の動作例を示している。
【００４７】
まず、時点（ａ）以前では、運転者要求出力Ａがこの時の速度制限手段１５０による速度制限要求出力Ｂよりも小さい。そのため、要求出力Ａ調停手段１２０は、エンジン要求出力Ｃとして、運転者要求出力Ａを選択する。
【００４８】
次に、時点（ａ）から時点（ｂ）の間では、運転者要求出力Ａがこの時の速度制限要求出力Ｂよりも大きくなる。このとき、速度制限手段１５０によって設定された制限速度以上に加速することを防ぐために、要求出力調停手段１２０は、エンジン要求出力Ｃとして速度制限出力Ｂを選択する。つまり、時点（ａ）から時点（ｂ）の間では、速度制限出力Ｂ以上の運転者要求出力Ａは、全て無視される。
【００４９】
以降、同様に、時点（ｂ）から時点（ｃ）の間と、時点（ｄ）以降では、運転者要求出力Ｃがその時々の速度制限出力Ｂよりも小さいため、要求出力調停手段１２０は、エンジン要求出力Ｃとして運転者要求出力Ａを選択し、時点（ｃ）から時点（ｄ）の間では、運転者要求出力Ａがこの時の速度制限出力Ｂよりも大きいため、要求出力調停手段１２０は、エンジン要求出力Ｃとして速度制限出力Ｂを選択する。
【００５０】
以上のようにして、要求出力調停手段１２０は、運転者が速度制限手段１５０に設定した制限速度以上に加速しないように制御している。
【００５１】
ここで、エンジン要求出力Ｃとして速度制限出力Ｂが選択されている範囲（時点（ａ）から時点（ｂ）の間、及び時点（ｃ）から時点（ｄ）の間）では、運転者のアクセルペダル操作は無視されるため、低回転・低負荷域での定常走行となることが多い。つまり、エンジン２１３は成層燃焼になることが多いと考えられる。
【００５２】
図６は、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効で、エンジン２１３が成層燃焼で運転している状態から、速度制限手段１５０による速度制限機能を無効にした時における、本発明を適用しない場合の動作例を示している。
【００５３】
まず、時点（ａ）で、運転者が速度制限手段１５０による速度制限機能を無効に切り換え、続けて時点（ｂ）で、運転者がアクセルペダル２３４を踏み込み、加速要求を出したとする。燃焼領域判定手段１０１は、加速要求に基づいて、高いエンジン出力が必要と判断して均質燃焼への切換を要求する。これにより、電制スロットル弁２２４が閉じられて吸入空気量が減少を開始する。そして、均質燃焼が可能な吸入空気量まで減少したところ（時点（ｃ））で、実際に均質燃焼へと切り換り、エンジン２１３は高い出力を発生して加速へと移行する。
【００５４】
このとき、吸入空気量は、電制スロットル弁２２４の開度に対して、一次遅れ的に変化するため、時点（ｂ）において、運転者がアクセルペダル２３４を踏み込んでから、しばらくの間（時点（ｂ）〜時点（ｃ））は、十分なトルクを得にくい成層燃焼が続き、実際に車両が運転者の要求相当の加速を開始するまでに、時間を要してしまい、運転者は応答性の悪さを感じてしまう。
【００５５】
運転者が任意でかけていた速度制限手段１５０による速度制限機能を無効にするということは、速度制限手段１５０に設定されていた制限速度よりも高い速度に加速したいという意思を伴う場合が多いと考えられる。そのため、この様な場面における応答性の悪さに対しては、運転者が特に不満を感じやすい。
【００５６】
図７は、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効で、エンジン２１３が成層燃焼で運転している状態から、速度制限手段１５０による速度制限機能を無効にした時における、本発明を適用した場合の動作例を示している。
【００５７】
運転者が速度制限手段１５０による速度制限機能を無効に切り換えた時点（ａ）で、強制均質燃焼要求判定手段１１０から、均質燃焼への切換要求を発生する。これにより、燃焼領域判定手段１０１からの要求に拘らず、電制スロットル弁２２４が均質燃焼相当の開度まで閉じる。このことにより、吸入空気量は、本発明を適用しない場合（図６）よりも、時点（ａ）以降に早く減少を開始し、時点（ｂ）において、運転者がアクセルペダル２３４を踏み込む頃、もしくはそれ以前には、時点（ｃ）において、均質燃焼へと切換わる。
【００５８】
よって、運転者は、時点（ｃ）において、加速に必要なエンジン出力を十分に得ることができ、アクセルペダル２３４に対する応答性を改善することができる。
【００５９】
運転性に主眼を置いた場合には、前記の通り、強制的に均質燃焼へ切り換えることで、直後に加速要求が発生した場合に、より良い応答性を得ることができ、また、直後に減速要求が発生した場合でも、強制的に均質燃焼へ切り換わることが、不要なトルク変動を引き起こすことはなく、運転性の悪化を招かないため、速度制限機能が有効から無効へ切換わる度に、強制的に均質燃焼へ切り換える要求を発生させてもよい。
【００６０】
しかしながら、燃費に主眼を置いた場合には、前述のように、成層燃焼の方が均質燃焼よりも優れているため、不要な均質燃焼への切換は避けたい。そこで、本発明では、速度制限機能を無効にした時点における、運転者のアクセルペダル操作から、その後に続く要求が、加速であるか又は減速であるかを推測し、加速の要求があると推測される場合に限り、強制的に均質燃焼へ切り換えることも可能である。さらに、強制的に均質燃焼へ切換た後の所定期間において、減速要求であると判定できるか、加速要求がないまま、所定期間が経過した場合には、強制的に均質燃焼へ切り換える要求を解除することも可能である。
【００６１】
本実施形態による燃焼制御装置の強制均質燃焼切換要求判定の処理フローを、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
最初に、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切換わったことを認識すると（ステップＳ１１）、その時点での運転者のアクセルペダル操作から、加減速状態判定を行う（ステップＳ１２）。
【００６３】
運転者が加速を要求している、もしくは要求する可能性が推測される場合には、加減速状態判定条件成立（ステップＳ１３肯定）、続けて均質燃焼要求判定へと進む（ステップＳ１４）。均質燃焼要求判定では、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切り換わった後から所定期間が経過していない、もしくは運転者要求が減速へ転じていない場合には、強制的に均質燃焼へ切り換える要求があると判定、つまり、均質燃焼要求判定条件成立とする（ステップＳ１５肯定）。そして、所定期間を計測するためのタイマを開始し（ステップＳ１６）、実際に強制的に均質燃焼へ切換る要求（強制均質燃焼要求を、燃焼切換判定手段１０２に受け渡す（ステップＳ１７）。
【００６４】
各条件判定（ステップＳ１１、ステップＳ１３、ステップＳ１５）において、条件が成立しないと判定された場合には、強制的な均質燃焼への切換は要求せず、燃焼切換判定手段１０２は、通常の燃焼領域判定手段１０１の要求に基づいて、燃焼状態を決める。
【００６５】
図９は、ステップＳ１２の加減速状態判定ルーチンのフローチャートを示している。最初に、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点において、運転者要求速度相当の出力が制限速度相当の出力よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２１）。
【００６６】
速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点において、運転者要求速度相当の出力が制限速度相当の出力よりも大きければ、運転者は、現在の制限速度に満足していないために、速度制限機能を解除した可能性が高いと考えられる。また、このとき、運転者は、アクセルペダル２３４を現在の踏込量から変化させなくても、速度制限機能を無効にした段階から、車両は制限速度からアクセルペダル踏込量相当の速度へと加速する。
【００６７】
よって、運転者要求速度相当の出力が制限速度相当の出力よりも大きくて（ステップＳ２１肯定）、運転者がアクセルペダル２３４を減速方向以外に操作した場合（ステップＳ２２肯定）、つまり、アクセルペダル２３４をより多く踏み込むか、現在の踏込量を維持する場合には、加速要求の可能性有りと判断する（ステップＳ２３）。これに対し、運転者がアクセルペダル２３４を減速方向に操作した場合には（ステップＳ２２否定）、加速要求の可能性無しと判断する（ステップＳ２４）。
【００６８】
速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点において、運転者要求速度相当の出力が制限速度相当の出力よりも小さい場合には（ステップＳ２１否定）速度制限機能に依らず、運転者のアクセルペダル操作に応じて、車両は加減速する。そのため、このときには、運転者がアクセルペダル２３４を加速方向に操作したか否かを判別し（ステップＳ２５）、アクセルペダル２３４を加速方向に操作している場合に限り（ステップＳ２５肯定）、加速要求の可能性有りと判断する（ステップＳ２６）。アクセルペダル２３４を加速方向に操作していない場合には（ステップＳ２５否定）、加速要求の可能性無しと判断する（ステップＳ２６）。
【００６９】
図１０は、ステップＳ１４の均質燃焼要求判定ルーチンのフローチャートを示している。ここでは、まず、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点から、所定期間以上が経過していれば（ステップＳ３１肯定）、強制的に均質燃焼へ切り換える要求を取り止める（ステップＳ３４）。所定期間が経過する以前でも、運転者から減速要求があれば（ステップＳ３１否定→ステップＳ３２肯定）、同様に要求を取り止める（ステップＳ３１肯定）。速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切り換わってから、所定期間以上が経過する以前で（ステップＳ３１否定）、減速要求がない場合（ステップＳ否定）に限って、均質燃焼要求有りとする（ステップＳ３３）。これにより、必要以上に均質燃焼へ切り換わることを回避することができる。
【００７０】
以上、説明したように、速度制限手段１５０による速度制限機能が解除された場合には、その動作が発生した時点で、強制的に均質燃焼へ切り換える要求を発生させることによって、運転者のアクセルペダル操作よりも前に、予め吸入空気量を変化させておき、より大きなトルクを得ることが可能な均質燃焼へ切り換えておくから、運転者のアクセルペダル操作に対する応答性が向上し、運転性の向上が図られる。
【００７１】
また、速度制限手段１５０による速度制限機能が解除された時点での、運転者のアクセルペダル操作から、速度制限機能が解除された後に続く運転者の操作を推測し、加速要求があると推測される場合に限って、強制的に均質燃焼へ切り換える要求を発生させ、加速要求がないと推測される場合には、均質燃焼への切換要求を発生させないことによって、不要な燃焼切換を回避でき、全体として燃料経済性の向上を図ることができる。
【００７２】
また、速度制限手段１５０による速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点より、所定期間以内に、運転者のアクセルペダル操作から加速要求があると推測される場合に限って強制的に均質燃焼へ切り換える要求を発生させ、速度制限機能が有効から無効へ切り換わった時点より、所定期間以内に、運転者のアクセルペダル操作から加速要求がないと判断可能な場合には、均質燃焼への切換要求を中止することによって、不要な燃焼切換を回避でき、全体として燃料経済性の向上を図ることができる。
【００７３】
以上、本発明の制御装置の実施形態について、いくつか詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
希薄な混合比での成層燃焼を実現するエンジンにおいて、吸入空気量を調整することでエンジン出力を調整し、速度制限機能を実現するシステムにおいて、本発明は有効であり、利用される可能性が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による燃焼制御装置が適用される筒内噴射型エンジンの一つの実施形態を示す構成図。
【図２】本実施形態による筒内噴射型エンジンのコントロールユニットの一つの実施形態を示すブロック図。
【図３】本実施形態による筒内噴射型エンジンの燃焼領域設定の一例を示すグラフ。
【図４】本発明による燃焼制御装置の一つの実施形態を示すブロック図。
【図５】速度制限手段による速度制限機能が有効な場合の要求出力調停手段の動作例を示すタイムチャート。
【図６】速度制限機能が有効で、エンジンが成層燃焼で運転している状態から、速度制限機能を無効にしたときにおける本発明を適用しない場合の動作例を示すタイムチャート。
【図７】速度制限機能が有効で、エンジンが成層燃焼で運転している状態から、速度制限機能を無効にしたときにおける本発明を適用した場合の動作例を示すタイムチャート。
【図８】本実施形態による燃焼制御装置の強制均質燃焼切換要求判定の処理フローを示すフローチャート。
【図９】加減速状態判定ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図１０】均質燃焼要求判定ルーチンの一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７６】
１０１  燃焼領域判定手段
１０２  燃焼切換判定手段
１０３  空気量制御手段
１０４  燃料噴射制御手段
１０５  点火時期制御手段
１１０  強制均質燃焼要求判定手段
１５０  速度制限手段
２０１  高圧燃料ポンプ
２０３  燃料圧力レギュレータ
２０４  燃料ポンプ
２０５  燃料タンク
２０６  燃圧センサ
２０７  カム角センサ
２０８  空燃比センサ
２０９  排気管
２１０  触媒
２１１  点火コイル
２１３  筒内噴射型エンジン
２１４  インジェクタ
２１５  点火プラグ
２１６  コントロールユニット
２１７  スロットルセンサ
２１８  空気流量計（エアフローセンサ）
２１９  入口部
２２０  エアクリーナ
２２１  スロットルボディ
２２３  コレクタ
２２４  電制スロットル弁
２２５  吸気管
２２７  ピストン
２２８  燃焼室
２２９  シリンダブロック
２３０  クランク角センサ
２３１  タンブル生成弁
２３４  アクセルペダル
２３５  アクセルセンサ
２４１  排気弁
２４２  カムシャフト
２４３  吸気弁
２４４  カムシャフト
２４５  クランクシャフト
２４６  スタータスイッチ
２４７  車速センサ
【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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【図１０】
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