(57)【要約】【課題】空燃比モードをリーンモードとリッチモードの間で切り換える際、燃料噴射時期を供給される新気量の実際の遅れ度合に応じて適切に設定でき、トルクの変動を確実に抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】空燃比モードをリーンモードとリッチモードの間で切り換えて制御する内燃機関3の制御装置1であって、リーンモードにおいて新気量QAIRの目標となるリーンモード用目標新気量QAIR_LEANを設定するリーンモード用目標新気量設定手段2と、リッチモードにおいて新気量QAIRの目標となるリッチモード用目標新気量QAIR_RICHを設定するリッチモード用目標新気量設定手段2と、空燃比モードが切り換えられたときに、リーンモード用またはリッチモード用の目標新気量と検出された新気量QAIRとの偏差に応じて、燃料噴射時期φINJを補正する燃料噴射時期補正手段2と、を備える。【選択図】図12
2008232052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に供給される新気量および燃料量を制御することにより、当該気筒内の混合気の空燃比をリーン側に制御するリーンモードと、当該リーンモードよりもリッチ側に制御するリッチモードとに、空燃比モードを切り換えて制御する内燃機関の制御装置であって、
前記新気量を検出する新気量検出手段と、
前記リーンモードにおいて前記新気量の目標となるリーンモード用目標新気量を設定するリーンモード用目標新気量設定手段と、
前記リッチモードにおいて前記新気量の目標となるリッチモード用目標新気量を設定するリッチモード用目標新気量設定手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記気筒内に供給される燃料の燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、
前記空燃比モードが切り換えられたときに、前記リーンモード用目標新気量または前記リッチモード用目標新気量と、前記検出された新気量との偏差に応じて、前記燃料噴射時期を補正する燃料噴射時期補正手段と、
を備えることを特徴とする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、気筒内に供給される混合気の空燃比をリーン側とリッチ側に切り換えて制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置では、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御するリーンモードと、リッチ側に制御するリッチモードとに、空燃比モードが切り換えられる。リーンモードでは、目標エンジントルクおよびエンジン回転数に応じて目標空燃比を設定するとともに、空燃比が設定された目標空燃比になるように新気量および燃料噴射量が制御される。また、目標エンジントルクおよびエンジン回転数に応じて目標燃料噴射時期を算出するとともに、算出した目標燃料噴射時期に基づいて燃料噴射時期が制御される。
【０００３】
一方、リッチモードでは、目標空燃比は所定値に設定される。また、目標燃料噴射時期は、リッチモードに切り換えられる直前に算出されたリーンモード時の目標燃料噴射時期に、所定の進角値を加算した値に設定される。
【０００４】
また、空燃比モードが切り換えられたときには、切換先の空燃比モード用に上述したようにして算出された目標空燃比に、所定の遅れ処理（加重平均処理）を施すことによって、目標空燃比が最終的に算出される。同様に、空燃比モードの切換時には、目標燃料噴射時期に対しても所定の遅れ処理が施される。
【０００５】
上記のように空燃比が互いに大きく異なるリーンモードとリッチモードの間で空燃比モードを切り換えた際には、切換先の空燃比モードに適した新気量が遅れて供給されるとともに、その遅れ度合は、内燃機関の運転状態などに応じて変化するため、必ずしも一律ではない。これに対して、上述した従来の制御装置では、空燃比モードを切り換えた際に、目標燃料噴射時期にあらかじめ設定された一律の遅れ処理を施すにすぎないので、燃料噴射時期が実際の新気量に見合った最適な値からずれて設定されることがあり、その場合には、トルクの変動が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、空燃比モードをリーンモードとリッチモードの間で切り換える際、燃料噴射時期を供給される新気量の実際の遅れ度合に応じて適切に設定でき、それにより、トルクの変動を確実に抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−９０２５０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、気筒３ａ内に供給される新気量ＱＡＩＲおよび燃料量（実施形態における（以下、本項において同じ）燃料噴射量ＱＩＮＪ）を制御することにより、気筒３ａ内の混合気の空燃比ＡＦをリーン側に制御するリーンモードと、リーンモードよりもリッチ側に制御するリッチモードとに、空燃比モードを切り換えて制御する内燃機関３の制御装置１であって、新気量ＱＡＩＲを検出する新気量検出手段（エアフローセンサ２１）と、リーンモードにおいて新気量ＱＡＩＲの目標となるリーンモード用目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮを設定するリーンモード用目標新気量設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２１）と、リッチモードにおいて新気量ＱＡＩＲの目標となるリッチモード用目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨを設定するリッチモード用目標新気量設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２７）と、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２０、アクセル開度センサ２３）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、気筒３ａ内に供給される燃料の燃料噴射時期φＩＮＪを設定する燃料噴射時期設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２６、３２）と、空燃比モードが切り換えられたときに、リーンモード用目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮまたはリッチモード用目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨと、検出された新気量ＱＡＩＲとの偏差に応じて、燃料噴射時期φＩＮＪを補正する燃料噴射時期補正手段（ＥＣＵ２、ステップ６９、８６）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、空燃比モードが、混合気の空燃比がリーン側のリーンモードと、それよりもリッチ側のリッチモードとに切り換えて制御される。気筒に供給される新気量の目標値として、リーンモードではリーンモード用目標新気量が設定され、リッチモードではリッチモード用目標新気量が設定される。また、燃料噴射時期は、検出された内燃機関の運転状態に応じて設定されるとともに、空燃比モードが切り換えられたときには、燃料噴射時期補正手段により、リーンモード用目標新気量またはリッチモード用目標新気量と、検出された新気量との偏差に応じて、補正される。
【００１０】
上述したリーンモード用またはリッチモード用の目標新気量と新気量との偏差は、空燃比モードの切換時に供給される新気量の実際の遅れ度合を表す。したがって、両者の偏差に応じて燃料噴射時期を補正することによって、燃料噴射時期を、新気量の実際の遅れ度合に応じて適切に設定でき、それにより、空燃比切換時におけるトルクの変動を確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１は、本実施形態の制御装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示しており、図２は、制御装置１の概略構成を示している。図２に示すように、制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、空燃比および燃料噴射時期の制御などの各種の制御処理を実行する。
【００１２】
エンジン３は、車両（図示せず）に搭載された直列４気筒型ディーゼルエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、クランクシャフト３ｃなどを備えている。エンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。クランク角センサ２０（運転状態検出手段）は、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００１３】
ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば３０゜）ごとに出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに出力される。
【００１４】
また、エンジン３には、燃料噴射弁４が気筒３ａごとに設けられている（１つのみ図示）。燃料噴射弁４の開弁時間および開弁・閉弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪが制御される。
【００１５】
一方、エンジン３の吸気通路６には、上流側から順に、エアフローセンサ２１、ターボチャージャ７、スロットル弁機構８およびスワール弁機構９が設けられている。エアフローセンサ２１（新気量検出手段）は、後述するスロットル弁８ａを通過する新気の流量を検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、エアフローセンサ２１の検出信号に基づき、気筒３ａに吸入される新気量（以下「実新気量」という）ＱＡＩＲを算出する。
【００１６】
また、ターボチャージャ７は、吸気通路６のエアフローセンサ２１よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード７ａと、排気通路１１に設けられ、コンプレッサブレード７ａと一体に回転するタービンブレード７ｂと、複数の可変ベーン７ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン７ｃを駆動するベーンアクチュエータ７ｄなどを備えている。
【００１７】
このターボチャージャ７では、排気通路１１内の排ガスによってタービンブレード７ｂが回転駆動され、それに伴ってコンプレッサブレード７ａが一体に回転することによって、吸気通路６内の新気を加圧する過給動作が行われる。
【００１８】
また、可変ベーン７ｃは、発生する過給圧の大きさを変化させるためのものであり、ハウジングのタービンブレード７ｂを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。可変ベーン７ｃの開度をＥＣＵ２からの駆動信号により制御し、それにより、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排ガス量を変化させ、タービンブレード７ｂおよびコンプレッサブレード７ａの回転速度を変化させることによって、過給圧が制御される。
【００１９】
一方、スロットル弁機構８は、吸気通路６の途中に回動自在に設けられたスロットル弁８ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ８ｂなどを備えている。ＴＨアクチュエータ８ｂの動作をＥＣＵ２からの駆動信号により制御し、それにより、スロットル弁８ａの開度を制御することによって、スロットル弁８ａを通過する新気の流量が制御される。
【００２０】
また、吸気通路６のスロットル弁機構８よりも下流側の部分は、１つの集合部と、そこから分岐した４つの分岐部とからなるインテークマニホールド６ａになっている。このインテークマニホールド６ａ内の通路は、集合部から各分岐部にわたってスワール通路６ｂおよびバイパス通路６ｃに分かれており、これらの通路６ｂ，６ｃは、それぞれの吸気ポートを介して気筒３ａ内に連通している。
【００２１】
スワール弁機構９は、気筒３ａ内にスワールを発生させることによって気筒３ａ内の混合気を攪拌するものであり、スワール通路６ｂ内に設けられたスワール弁９ａと、これを駆動するスワールアクチュエータ９ｂなどを備えている。スワールアクチュエータ９ｂの動作をＥＣＵ２からの駆動信号により制御し、それにより、スワール弁９ａの開度を変化させることによって、スワールの発生状態が制御される。
【００２２】
また、エンジン３には、排気還流装置１０が設けられている。この排気還流装置１０は、排気通路１１内の排ガスの一部を吸気通路６側に還流するものであり、吸気通路６および排気通路１１の間に接続されたＥＧＲ通路１０ａと、このＥＧＲ通路１０ａを開閉するＥＧＲ制御弁１０ｂなどで構成されている。ＥＧＲ通路１０ａの一端は、排気通路１１のタービンブレード７ｂよりも上流側の部分に開口し、他端は、吸気通路６のバイパス通路６ｃの部分に開口している。
【００２３】
ＥＧＲ制御弁１０ｂは、そのリフトがリニアに変化するリニア電磁弁で構成されている。このＥＧＲ制御弁１０ｂのリフトを、ＥＣＵ２からの駆動信号により制御し、ＥＧＲ通路１０ａの開度を変化させることによって、排ガスの還流量が制御される（ＥＧＲ制御）。
【００２４】
一方、排気通路１１のタービンブレード７ｂよりも下流側には、上流側から順に、ＬＡＦセンサ２２および排気浄化触媒１２が設けられている。このＬＡＦセンサ２２は、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気通路１１内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２２の検出信号に基づき、排ガスの空燃比すなわち混合気の空燃比ＡＦを算出する。
【００２５】
また、排気浄化触媒１２は、その温度が所定の活性化温度以上のときに、活性化状態に保たれ、排気通路１１を流れる排ガス中のＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを浄化する。
【００２６】
さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２３（運転状態検出手段）から、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００２７】
また、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２３からの検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態などに応じて、エンジン３の気筒３ａ内に供給される混合気の空燃比ＡＦおよび燃料噴射時期φＩＮＪを制御するエンジン３の制御処理を実行する。具体的には、エンジン３の通常運転時には、空燃比モードをリーンモードに設定することによって、空燃比ＡＦを理論空燃比よりもリーン側に制御する。また、排気浄化触媒１２に捕捉されたＮＯｘを還元するためのリッチスパイク制御を実行するときには、空燃比モードをリッチモードに設定することによって、空燃比ＡＦを理論空燃比よりもリッチ側に一時的に制御する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、リーンモード用目標新気量設定手段、リッチモード用目標新気量設定手段、燃料噴射時期設定手段および燃料噴射時期補正手段に相当する。
【００２８】
図３は、リッチスパイク制御の実行条件判定処理を示すフローチャートである。本処理は、所定の周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。本処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）で、リッチタイマのタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨが値０であるか否かを判別する。このリッチタイマは、後述するように、リッチスパイク制御の実行時間を計時するものであり、そのタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨは、エンジン始動時に値０にリセットされる。
【００２９】
ステップ１の判別結果がＹＥＳで、リッチスパイク制御が実行されていないときには、ステップ２に進み、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、ＮＯｘ排出量ＱＮＯｘを算出する。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて算出される。
【００３０】
次いで、ステップ３に進み、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘを算出する。このＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、排気浄化触媒１２に捕捉されているＮＯｘ量の推定値に相当するものであり、具体的には、ＮＯｘ排出量ＱＮＯｘの積算値として算出される。すなわち、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、ＮＯｘ捕捉量の前回値に、上記ステップ２で算出したＮＯｘ排出量ＱＮＯｘを加算することによって算出される。
【００３１】
ステップ３に続くステップ４では、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦより小さいか否かを判別する。この所定値ＡＰＲＥＦは、アクセルペダルの踏み込みの有無を判別するためのものであり、例えば１゜に設定されている。
【００３２】
この判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれていないときには、リッチスパイク制御の実行条件が成立していないとして、リッチスパイク制御を実行しないものとし、そのことを表すために、ステップ１１において、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」にセットした後、本処理を終了する。
【００３３】
一方、ステップ４の判別結果がＮＯで、アクセルペダルが踏まれているときには、ステップ５に進み、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが所定値ＳＱＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、リッチスパイク制御を実行しないものとして、前記ステップ１１を実行した後、本処理を終了する。
【００３４】
一方、ステップ５の判別結果がＹＥＳのときには、リッチスパイク制御の実行条件が成立したとして、ステップ６で、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘを値０にセットし、その後、ステップ７で、リッチタイマのタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨを所定値ＴＭＲＥＦ（例えば５ｓｅｃ相当）にセットする。
【００３５】
次いで、ステップ８に進み、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「１」にセットし、次に、ステップ９で、リッチタイマのタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨをデクリメントした後、本処理を終了する。
【００３６】
一方、ステップ１の判別結果がＮＯで、リッチスパイク制御の実行中であるときには、ステップ１０に進み、前記ステップ４と同様、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦより小さいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、リッチスパイク制御を継続するものとして、前記ステップ８および９を実行した後、本処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップ１０の判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれなくなったときには、リッチスパイク制御を中止すべきとして、前記ステップ１１を実行した後、本処理を終了する。
【００３８】
図４は、エンジン制御処理を示すフローチャートである。本処理は、図３の処理によって判定されたリッチスパイク制御の実行条件の判定結果に応じて、新気量制御および燃料噴射制御を実行することにより、気筒３ａ内に供給される混合気の空燃比を制御するものであり、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。
【００３９】
本処理では、まず、ステップ２０で、前述したリッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、リッチスパイク制御を実行しないときには、ステップ２１〜２６においてリーンモード用のエンジン制御処理を実行する。まず、ステップ２１では、リーンモードにおいて実新気量ＱＡＩＲの目標となるリーンモード用目標新気量（以下「リーン目標新気量」という）ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮを算出する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出する。
【００４０】
次に、ステップ２２〜２５において、リーンモード用の新気量制御を実行する。まず、ステップ２２で、リーンモード用のＥＧＲ制御処理を実行する。具体的には、実新気量ＱＡＩＲがリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより、ＥＧＲ制御弁１０ｂのリフトを制御する。
【００４１】
次いで、ステップ２３で、リーンモード用のスロットル弁制御処理を実行する。具体的には、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤを所定の全開値ＴＨ＿ＷＯＴに設定する。それにより、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤに対応する制御入力がＴＨアクチュエータ８ｂに入力され、スロットル弁８ａが全開状態に制御される。
【００４２】
次に、ステップ２４で、リーンモード用の過給圧制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、可変ベーン７ｃのリーンモード用の目標開度を算出する。それにより、このリーンモード用の目標開度に対応する制御入力がベーンアクチュエータ７ｄに入力されることで、過給圧が制御される。
【００４３】
次いで、ステップ２５で、リーンモード用のスワール制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、スワール弁９ａのリーンモード用の目標スワール開度を算出する。それにより、このリーンモード用の目標スワール開度に対応する制御入力がスワールアクチュエータ９ｂに入力されることで、スワールが制御される。
【００４４】
次に、ステップ２６に進み、リーンモード用の燃料噴射制御処理を実行し、燃料噴射量ＱＩＮＪ（燃料量）および燃料噴射時期φＩＮＪを算出する。その後、本処理を終了する。
【００４５】
このリーンモード用の燃料噴射制御処理は、図８に示すサブルーチンによって実行される。まず、そのステップ８０では、リッチスパイクフラグの前回値Ｆ＿ＲＩＣＨＺが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、今回が、リッチモードからリーンモードに切り換えられた最初のループのときには、ステップ８１に進み、リーン過渡制御フラグＦ＿ＴＲＡＮＳＬを「１」にセットした後、ステップ８２に進む。一方、ステップ８０の判別結果がＮＯのときには、そのままステップ８２に進む。
【００４６】
このステップ８２では、リーン過渡制御フラグＦ＿ＴＲＡＮＳＬが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ８５に進み、リーンＦＢ制御を実行し、本処理を終了する。図９は、このリーンＦＢ制御処理のサブルーチンを示している。まず、ステップ９０で、燃料噴射量ＱＩＮＪをリーンモード用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＬＥＡＮに設定する。このリーンモード用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＬＥＡＮは、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出された基本燃料噴射量を、各種の運転状態パラメータ（例えばエンジン水温）に応じて補正することによって算出される。
【００４７】
次に、ステップ９１では、燃料噴射時期φＩＮＪをリーンモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮに設定した後、本処理を終了する。このリーンモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮは、上記ステップ９０で設定された燃料噴射量ＱＩＮＪと、エンジン回転数ＮＥに応じて、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００４８】
図８に戻り、前記ステップ８２の判別結果がＹＥＳで、リーン過渡制御フラグＦ＿ＴＲＡＮＳＬ＝１のときには、ステップ８３に進み、エアフローセンサ２１で検出された実新気量ＱＡＩＲが、前記ステップ２１で算出したリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮにほぼ等しいか否かを判別する。
【００４９】
この判別結果がＮＯのときには、ステップ８６に進み、リーン過渡制御を実行し、本処理を終了する。図１０は、このリーン過渡制御のサブルーチンを示している。まず、ステップ１００では、リーンモード用の燃料噴射時期ＱＩＮＪを算出する。
【００５０】
具体的には、まず、次式（１）により、燃料噴射量ＱＩＮＪの補正項ＱＩＮＪ＿ＣＲを算出する。
【数１】
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【００５１】
ここで、ＱＩＮＪ＿ＲＩＣＨは、リーンモードに切り換えられる直前に算出された、後述するリッチモード用の燃料噴射量である。また、Ｔは、所定時間（例えば２ｓｅｃ）であり、リーンモードへの切換後に、実新気量ＱＡＩＲがリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮに収束するのに要する時間に相当する。
【００５２】
次に、次式（２）により、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。ここで、ＱＩＮＪＺは燃料噴射量ＱＩＮＪの前回値である。
【数２】
2008232052.tif 000004
【００５３】
以上のように、リーン過渡制御時には、燃料噴射量ＱＩＮＪは、リーンモードへの切換直前に算出されたリッチモード用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＲＩＣＨを初期値とし、所定時間Ｔの間、前回値ＱＩＮＪＺから一定の補正項ＱＩＮＪ＿ＣＲを減算することによって、徐々に減少するように算出される。
【００５４】
次に、ステップ１０１に進み、リーンモード用の燃料噴射時期φＩＮＪを算出した後、本処理を終了する。
【００５５】
具体的には、まず、次式（３）により、燃料噴射時期φＩＮＪの補正係数ｋ１を算出する。
【数３】
2008232052.tif 000005
【００５６】
ここで、ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨは、リッチモードにおいて後述するように算出される、新気量の目標となるリッチモード用目標新気量（以下「リッチ目標新気量」という）であり、リーンモードへの切換直前に算出された値が用いられる。この式（３）から明らかなように、また、図１１（ａ）に示すように、補正係数ｋ１は、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨを基準とする、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮへの実新気量ＱＡＩＲの到達率を表し、１−ｋ１は、非到達率、すなわちリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮに対する実新気量ＱＡＩＲの乖離度合を表す。例えば、補正係数ｋ１は、その値が０に近いほど、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨにより近いことを表し、値１に近いほど、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮにより近いことを表す。
【００５７】
次に、次式（４）により、燃料噴射時期φＩＮＪを算出する。
【数４】
2008232052.tif 000006
【００５８】
ここで、φＩＮＪ＿ＲＩＣＨは、リッチモードにおいて後述するようにマップ検索により算出される燃料噴射時期であり、リーンモードへの切換直前に算出された値が用いられる。式（４）の右辺の第２項（ｋ１（φＩＮＪ＿ＲＩＣＨ−φＩＮＪ＿ＬＥＡＮ））は、上述したリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮへの実新気量ＱＡＩＲの到達率に相当する分の燃料噴射時期φＩＮＪの補正量である。そして、式（４）により、この第２項をリッチモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＲＩＣＨから減算することによって、燃料噴射時期φＩＮＪは、その補正度合がリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮへの実新気量ＱＡＩＲの到達率に一致するように補正される（図１１（ｂ）参照）。したがって、このような補正によって、燃料噴射時期φＩＮＪを実新気量ＱＡＩＲの実際の遅れ度合に見合った適切な値に設定できる。
【００５９】
図８に戻り、前記ステップ８３の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち実新気量ＱＡＩＲがリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮに収束したときには、リーン過渡制御を終了すべきとして、ステップ８４において、リーン過渡制御フラグＦ＿ＴＲＡＮＳＬを「０」にセットした後、前記ステップ８５に進み、前述したリーンＦＢ制御を実行する。
【００６０】
図４に戻り、前記ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、リッチスパイク制御の実行条件が成立しているときには、ステップ２７〜３２においてリッチモード用のエンジン制御処理を実行する。まず、ステップ２７では、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨを算出する。このマップでは、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨは、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥの全領域において、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮよりも小さな値に設定されている。
【００６１】
次に、ステップ２８〜３１においてリッチモード用の新気量制御処理を実行する。まず、ステップ２８で、リッチモード用のＥＧＲ制御処理を実行する。本処理は、図５に示すサブルーチンによって実行される。まず、そのステップ４０で、実新気量ＱＡＩＲがしきい値ＱＡＩＲ＿ＲＥＦ以下であるか否かを判別する。このしきい値ＱＡＩＲ＿ＲＥＦは、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ付近まで減少したか否かを判定するためのものであり、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに所定値を加算することにより、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨよりも若干、大きな値に設定されている。
【００６２】
ステップ４０の判別結果がＮＯで、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの乖離度合が大きいときには、ステップ４１に進み、過渡リッチ時用の複数のフィードバックゲインを設定する。具体的には、これらのフィードバックゲインは、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、対応する複数の過渡リッチ時用のマップ（図示せず）をそれぞれ検索することによって算出される。
【００６３】
一方、ステップ４０の判別結果がＹＥＳで、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ付近まで減少したときには、ステップ４２に進み、通常リッチ時用の複数のフィードバックゲインを設定する。具体的には、これらのフィードバックゲインは、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、対応する複数の通常リッチ時用のマップ（図示せず）をそれぞれ検索することによって算出される。
【００６４】
このマップでは、通常リッチ時用の複数のフィードバックゲインは、対応する過渡リッチ時用のフィードバックゲインよりも小さい値に設定されている。これは、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの乖離度合が大きいときには、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの収束速度を高めるとともに、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ付近まで収束したときには、アンダーシュートなどを回避し、その収束性を高めるためである。
【００６５】
ステップ４１または４２に続くステップ４３では、ＥＧＲ制御処理を実行する。具体的には、上記ステップ４１または４２で設定された過渡リッチ時用または通常リッチ時用のフィードバックゲインを用い、所定のフィードバック制御アルゴリズム（例えばＰＩＤ制御アルゴリズム）により、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに収束するように、ＥＧＲ制御弁１０ｂのリフトを制御する。その後、本処理を終了する。
【００６６】
図４に戻り、前記ステップ２８に続くステップ２９では、リッチモード用のスロットル弁制御処理を実行する。本処理は、図６に示すサブルーチンによって実行される。まず、そのステップ５０において、前記ステップ４０と同様、実新気量ＱＡＩＲがしきい値ＱＡＩＲ＿ＲＥＦ以下であるか否かを判別する。
【００６７】
この判別結果がＮＯで、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの乖離度合が大きいときには、ステップ５１に進み、第１開度ＴＨ＿ＭＡＰ１を算出する。この第１開度ＴＨ＿ＭＡＰ１は、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００６８】
次いで、ステップ５２に進み、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤを上記第１開度ＴＨ＿ＭＡＰ１に設定した後、本処理を終了する。
【００６９】
一方、ステップ５０の判別結果がＹＥＳで、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ付近まで減少したときには、ステップ５３に進み、第２開度ＴＨ＿ＭＡＰ２を算出する。この第２開度ＴＨ＿ＭＡＰ２は、ＴＨ＿ＭＡＰ２＞ＴＨ＿ＭＡＰ１の関係を満たすように設定され、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、算出される。
【００７０】
次いで、ステップ５４に進み、次式（５）により、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤを算出した後、本処理を終了する。この目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤは、第２開度ＴＨ＿ＭＡＰ２に一時遅れ処理（加重平均処理）を施すことによって算出される。ここでαは、０＜α＜１の関係を満たす所定値であり、ＴＨ＿ＣＭＤＺは、目標スロットル弁開度の前回値である。
【数５】
2008232052.tif 000007
【００７１】
以上のように、図６の処理では、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの乖離度合が大きいときには、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤが第１開度ＴＨ＿ＭＡＰ１に設定される。これは、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対してリーン側に乖離している場合に、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの収束速度を高めるためである。
【００７２】
一方、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ付近まで減少したときには、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤは、第１開度ＴＨ＿ＭＡＰ１よりも大きな第２開度ＴＨ＿ＭＡＰ２に一時遅れ処理を施した値に設定される。これは、新気量制御における、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの収束性を高めるためである。すなわち、第２開度ＴＨ＿ＭＡＰ２は、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの収束性を最適に確保できるような値に設定されているものの、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤを第１開度ＴＨ＿ＭＡＰ１から第２開度ＴＨ＿ＭＡＰ２にステップ状に変化させると、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの収束性が低下するおそれがあるので、第２開度ＴＨ＿ＭＡＰ２に一時遅れ処理を施すことで、それを回避するためである。
【００７３】
また、以上のように目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤが算出されると、それに対応する制御入力がＴＨアクチュエータ８ｂに入力され、その結果、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨ＿ＣＭＤになるように制御される。
【００７４】
図４に戻り、前記ステップ２９に続くステップ３０では、リッチモード用の過給圧制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、可変ベーン７ｃのリッチモード用の目標開度を算出する。それにより、このリッチモード用の目標開度に対応する制御入力がベーンアクチュエータ７ｄに入力されることで、過給圧が制御される。
【００７５】
次に、ステップ３１では、リッチモード用のスワール制御処理を実行する。具体的には、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、スワール弁９ａのリッチモード用の目標スワール開度を算出する。それにより、このリッチモード用の目標スワール開度に対応する制御入力がスワールアクチュエータ９ｂに入力されることで、スワールの発生状態が制御される。
【００７６】
次いで、ステップ３２に進み、リッチモード用の燃料噴射制御処理を実行し、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪを算出する。その後、本処理を終了する。
【００７７】
このリッチモード用の燃料噴射制御処理は、図７に示すサブルーチンによって実行される。まず、そのステップ６０では、リッチスパイクフラグの前回値Ｆ＿ＲＩＣＨＺが「１」であるか否かを判別する。
【００７８】
この判別結果がＮＯで、今回が、リッチモードに切り換えられた最初のループのときには、ステップ６１に進み、リッチ過渡制御フラグＦ＿ＴＲＡＮＳＲおよびリッチＦＢ制御実行フラグＦ＿ＲＩＣＨＦＢをいずれも「０」にセットするとともに、フィードバック実行タイマのタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨＦＢを所定値ＴＭＳＥＴにセットした後、ステップ６２に進む。一方、ステップ６０の判別結果がＹＥＳのときには、そのままステップ６２に進む。
【００７９】
このステップ６２では、リッチＦＢ制御実行フラグＦ＿ＲＩＣＨＦＢが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、後述するリッチＦＢ制御を実行していないときには、ステップ６３に進み、リッチ過渡制御フラグＦ＿ＴＲＡＮＳＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、後述する過渡制御を実行していないときには、ステップ６４に進み、前記ステップ４０と同様、実新気量ＱＡＩＲがしきい値ＱＡＩＲ＿ＲＥＦ以下であるか否かを判別する。
【００８０】
この判別結果がＮＯで、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの乖離度合が大きいときには、ステップ７３に進み、リッチ準備制御処理を実行し、本処理を終了する。このリッチ準備制御処理では、前記ステップ９０および９１においてリーンモード用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＬＥＡＮおよび燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮを算出するのに使用したマップを用いて、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪが算出される。すなわち、このリッチ準備制御では、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪはそれぞれ、リーンモード用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＬＥＡＮおよび燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮと同じ値に設定される。
【００８１】
一方、ステップ６４の判別結果がＹＥＳで、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ付近まで減少したときには、ステップ６５に進み、空燃比ＡＦが所定の上限しきい値ＡＦ＿ＲＩＣＨＨ以下であるか否かを判別する。この上限しきい値ＡＦ＿ＲＩＣＨＨは、リッチモード用の目標空燃比ＡＦ＿ＲＩＣＨよりも若干リーン側の値（例えば値１５）に設定される。
【００８２】
ステップ６５の判別結果がＮＯのときには、ステップ６６に進み、フィードバック実行タイマのタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨＦＢをデクリメントする。次に、ステップ６７で、このタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨＦＢが値０であるか否かを判別する。
【００８３】
この判別結果がＮＯのときには、リッチ過渡制御処理の実行条件が成立したとして、ステップ６８に進み、リッチ過渡制御フラグＦ＿ＴＲＡＮＳＲを「１」にセットする。それにより、次回以降のループで、ステップ６３の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、前記ステップ６５に進む。
【００８４】
ステップ６８に続くステップ６９では、リッチ過渡制御処理を実行し、本処理を終了する。このリッチ過渡制御処理では、以下に述べるように、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪが算出される。
【００８５】
まず、次式（６）により、燃料噴射量ＱＩＮＪのフィードフォワード補正項ＱＩＮＪ＿ＦＦを算出する。
【数６】
2008232052.tif 000008
【００８６】
ここで、ＱＩＮＪ＿ＦＦＭＡＰは、フィードフォワード補正項の基本値であり、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、算出される。また、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮは、リッチモードへの切換直前にリーンモードにおいて算出された値が用いられる。この式（６）から明らかなように、フィードフォワード補正項ＱＩＮＪ＿ＦＦは、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに近づくのに伴って、基本値ＱＩＮＪ＿ＦＦＭＡＰまで徐々に増大するように算出される。
【００８７】
次に、次式（７）により、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。ここで、ＱＩＮＪ＿ＭＡＰは、基本燃料噴射量であり、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【数７】
2008232052.tif 000009
【００８８】
この式（７）に示すように、燃料噴射量ＱＩＮＪは、基本燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＭＡＰとフィードフォワード補正項ＱＩＮＪ＿ＦＦの和として設定される。上述したように、このフィードフォワード補正項ＱＩＮＪ＿ＦＦは、基本値ＱＩＮＪ＿ＦＦＭＡＰまで徐々に増大するように算出されるので、燃料噴射量ＱＩＮＪは、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに近づくのに伴って、基本燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＭＡＰから値（ＱＩＮＪ＿ＭＡＰ＋ＱＩＮＪ＿ＦＦＭＡＰ）まで徐々に増大するように設定される。
【００８９】
次に、次式（８）により、燃料噴射時期φＩＮＪの補正係数ｋ２を算出する。
【数８】
2008232052.tif 000010
【００９０】
ここで、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮは、リッチモードへの切換直前にリーンモードにおいて算出された値が用いられる。この式（８）と前記式（３）の比較から明らかなように、補正係数ｋ２は、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮを基準とする、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨへの実新気量ＱＡＩＲの到達率を表す。
【００９１】
次いで、次式（９）により、燃料噴射時期φＩＮＪを算出する。
【数９】
2008232052.tif 000011
【００９２】
ここで、φＩＮＪ＿ＲＩＣＨは、リッチモード用の燃料噴射時期であり、前記式（７）で算出した燃料噴射量ＱＩＮＪと、エンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。なお、このマップでは、燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＲＩＣＨは、燃料噴射量ＱＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥの全領域において、リーンモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮよりも進角側に設定されている。これは、リッチモード時には、気筒３ａに供給される新気量が少ないため、それによる着火遅れを回避するためである。また、φＩＮＪ＿ＬＥＡＮは、リーンモード用の燃料噴射時期であり、リッチモードへの切換直前にリーンモードにおいて算出された値が用いられる。
【００９３】
前記式（４）との比較から明らかなように、式（９）の右辺の第２項（ｋ２（φＩＮＪ＿ＲＩＣＨ−φＩＮＪ＿ＬＥＡＮ））は、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨへの実新気量ＱＡＩＲの到達率に相当する分の補正量を表す。そして、この式（９）により、第２項をリーンモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮに加算することによって、燃料噴射時期φＩＮＪは、その補正度合がリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨへの実新気量ＱＡＩＲの到達率に一致するように補正される。したがって、このような補正により、前述したリーン過渡制御中の場合と同様、燃料噴射時期φＩＮＪを実新気量ＱＡＩＲの実際の遅れ度合に見合った適切な値に設定できる。
【００９４】
一方、ステップ６５の判別結果がＹＥＳで、ＡＦ≦ＡＦ＿ＲＩＣＨＨが成立したときには、リッチＦＢ制御処理を実行すべきであるとして、ステップ７０に進み、フィードバック実行タイマのタイマ値ＴＭ＿ＲＩＣＨＦＢを値０にリセットするとともに、ステップ７１に進み、リッチＦＢ制御実行フラグＦ＿ＲＩＣＨＦＢを「１」にセットし、ステップ７２に進む。これにより、次回以降のループで、ステップ６２の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ７２に直接、進む。
【００９５】
このステップ７２では、リッチＦＢ制御処理を実行する。具体的には、以下に述べるように、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪを算出する。
【００９６】
まず、次式（１０）により、燃料噴射量ＱＩＮＪのフィードフォワード補正項ＱＩＮＪ＿ＦＦを算出する。
【数１０】
2008232052.tif 000012
【００９７】
この式（１０）に示すように、フィードフォワード補正項ＱＩＮＪ＿ＦＦは、フィードフォワード補正項の基本値ＱＩＮＪ＿ＦＦＭＡＰに、実新気量とリッチ目標新気量との比（ＱＡＩＲ／ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ）を乗算することによって算出される。これは、アクセル開度ＡＰが急変し、急加速状態または急減速状態となった場合、後述するフィードバック補正項ＱＩＮＪ＿ＦＢによる補正のみでは、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに対する実新気量ＱＡＩＲの収束性が低下することで、運転性や排ガス特性の低下を招くおそれがあるので、それを補償するためである。
【００９８】
次に、次式（１１）により、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。
【数１１】
2008232052.tif 000013
【００９９】
ここで、ＱＩＮＪ＿ＦＢは、燃料噴射量ＱＩＮＪのフィードバック補正項であり、空燃比ＡＦがリッチ目標空燃比ＡＦ＿ＲＩＣＨに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出される。すなわち、このリッチＦＢ制御処理では、空燃比ＡＦがリッチ目標空燃比ＡＦ＿ＲＩＣＨに収束するように、燃料噴射量ＱＩＮＪがフィードバック制御される。その場合、空燃比ＡＦが上限しきい値ＡＦ＿ＲＩＣＨＨと下限しきい値ＡＦ＿ＲＩＣＨＬ（例えば値１３）で規定される範囲内に入るように、リミット処理が施される。また、リッチ目標空燃比ＡＦ＿ＲＩＣＨは、所定値（例えば値１４）に設定されている。
【０１００】
次いで、リッチモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＲＩＣＨを、上式（１１）で算出した燃料噴射量ＱＩＮＪと、エンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出し、燃料噴射時期φＩＮＪとして設定する。なお、このマップでは、燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＲＩＣＨは、燃料噴射量ＱＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥの全領域において、リーンモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮよりも進角側に設定されている。以上のように、ステップ７２を実行した後、本処理を終了する。
【０１０１】
一方、ステップ６７の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＡＦ＞ＡＦ＿ＲＩＣＨＨのままで、前述した所定値ＴＭＳＥＴに相当する時間が経過したときには、リッチＦＢ制御処理を実行すべきであるとして、前記ステップ７１および７２を実行した後、本処理を終了する。
【０１０２】
図１２は、本実施形態のエンジン制御処理によって得られる動作例を示している。なお、同図のＴＲＱは、エンジン３の発生トルクを表している。
【０１０３】
まず、タイミングｔ１以前のリーンモードでは、リーンＦＢ制御（ステップ８５）によって、実新気量ＱＡＩＲはリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮになるようにフィードバック制御され、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪは、それぞれリーンモード用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＬＥＡＮおよび燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮに制御される。
【０１０４】
リッチスパイク制御の実行条件が成立すると（ｔ１）、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨが「０」から「１」に切り換えられ、空燃比モードがリッチモードに切り換えられるのに応じて、目標新気量としてより小さなリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨが設定されるとともに、実新気量ＱＡＩＲは、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに向かって徐々に減少する。このとき、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期φＩＮＪは、リッチ準備制御（ステップ７３）によって、いずれもリーンモード用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＿ＬＥＡＮおよび燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮに保持される。
【０１０５】
実新気量ＱＡＩＲが所定値ＱＡＩＲ＿ＲＥＦを下回ると（ｔ２）、リッチ過渡制御（ステップ６９）によって、燃料噴射量ＱＩＮＪは徐々に増大する。また、リッチ過渡制御中、燃料噴射時期φＩＮＪは、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに向かって減少するのに伴って、リーンモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＬＥＡＮから徐々に進角側に制御される。この場合、燃料噴射時期φＩＮＪは、式（８）によって算出された、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮを基準とする、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨへの実新気量ＱＡＩＲの到達率を表す補正係数ｋ２を用い、式（９）で算出されることによって、実新気量ＱＡＩＲの実際の遅れ度合に見合った値に設定される。その結果、トルクＴＲＱは、その変動がほとんどなく、ほぼ一定に保持される。
【０１０６】
その後、実新気量ＱＡＩＲがリッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨに収束したときに（ｔ３）、リッチＦＢ制御（ステップ７２）が開始され、空燃比ＡＦがリッチモード用の目標空燃比ＡＦ＿ＲＩＣＨに収束するようにフィードバック制御される。
【０１０７】
その後、リッチスパイク制御の実行期間が終了すると（ｔ４）、Ｆ＿ＲＩＣＨ＝０になり、リーンモードに移行し、リーン過渡制御（ステップ８６）が実行される。これに伴い、目標新気量としてより大きなリーン目標量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮが設定され、実新気量ＱＡＩＲはリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮに向かって徐々に増大するとともに、燃料噴射量ＱＩＮＪは徐々に減少する。また、燃料噴射時期φＩＮＪは、リッチモード用の燃料噴射時期φＩＮＪ＿ＲＩＣＨから徐々に遅角側に制御される。この場合、燃料噴射時期φＩＮＪは、式（３）によって算出された、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨを基準とする、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮへの実新気量ＱＡＩＲの到達率を表す補正係数ｋ１を用い、式（４）で算出されることによって、実新気量ＱＡＩＲの実際の遅れ度合に見合った値に設定される。その結果、トルクＴＲＱはほぼ一定に保持される。
【０１０８】
その後、実新気量ＱＡＩＲがリーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮに収束したとき（ｔ５）に、ｔ１以前と同様、リーンＦＢ制御が実行される。
【０１０９】
以上のように、本実施形態によれば、空燃比モードがリーンモードに切り換えられた際には、リーン目標新気量ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮへの実新気量ＱＡＩＲの到達率に応じて燃料噴射時期φＩＮＪを算出し、リッチモードに切り換えられた際には、リッチ目標新気量ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨへの実新気量ＱＡＩＲの到達率に応じて燃料噴射時期φＩＮＪを算出する。したがって、燃料噴射時期φＩＮＪを実新気量ＱＡＩＲの実際の遅れ度合に見合った適切な値に設定でき、それにより、空燃比モードの切換時におけるトルクの変動を確実に抑制することができる。
【０１１０】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、リッチモードへの切換時、リッチ過渡制御における実新気量ＱＡＩＲに応じた燃料噴射時期φＩＮＪの補正を、リッチ準備制御の後に行っているが、リーンモードへの切換時と同様、切換後に直ちに行ってもよい。また、実施形態では、過渡制御における燃料噴射時期φＩＮＪの補正を、リーンへの切換時およびリッチへの切換時の双方で行っているが、いずれか一方で行ってもよい。
【０１１１】
さらに、実施形態は、ディーゼルエンジンの通常運転時における理論空燃比よりもリーンな空燃比モードを、リーンモードとして設定し、リッチスパイク制御を実行するための理論空燃比よりもリッチな空燃比モードを、リッチモードとして設定した例であるが、これに限らず、リッチモードとリーンモードは、設定される空燃比が相対的に大きく異なる関係であればよく、例えば極リーンモードと弱リーンモードでもよい。
【０１１２】
また、実施形態では、空燃比モードの切換時における燃料噴射時期の補正を、その補正度合が、切換先の空燃比モードでの目標新気量への実新気量の到達率に完全に一致するように行っているが、本発明はこれに限らず、実新気量の実際の遅れ度合を適切に反映する他の適当な手法を用いることが可能であり、例えば切換後の目標新気量との偏差に応じて燃料噴射時期を補正してもよい。
【０１１３】
さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、ガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置を適用した内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】リッチスパイク制御の実行条件判定処理を示すフローチャートである。
【図４】エンジン制御処理を示すフローチャートである。
【図５】リッチモード用のＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。
【図６】リッチモード用のスロットル弁制御処理を示すフローチャートである。
【図７】リッチモード用の燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図８】リーンモード用の燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図９】リーンＦＢ制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】リーン過渡制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】リーン過渡制御処理によって得られる（ａ）実新気量と（ｂ）燃料噴射時期との関係を示すタイミングチャートである。
【図１２】エンジン制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（リーンモード用目標新気量設定手段、リッチモード用目標新気量設定
手段、燃料噴射時期設定手段および燃料噴射時期補正手段）
３  内燃機関
３ａ  気筒
２０  クランク角センサ（運転状態検出手段）
２１  エアフローセンサ（新気量検出手段）
２３  アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＱＡＩＲ  新気量
ＱＡＩＲ＿ＬＥＡＮ  リーンモード用目標新気量
ＱＡＩＲ＿ＲＩＣＨ  リッチモード用目標新気量
ＱＩＮＪ  燃料噴射量（燃料量）
φＩＮＪ  燃料噴射時期
ＡＦ  空燃比
ＮＥ  エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＰＭＣＭＤ  要求トルク（内燃機関の運転状態）
【図１】
2008232052.tif 000014
【図２】
2008232052.tif 000015
【図３】
2008232052.tif 000016
【図４】
2008232052.tif 000017
【図５】
2008232052.tif 000018
【図６】
2008232052.tif 000019
【図７】
2008232052.tif 000020
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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