(57)【要約】【課題】燃焼を切り替える際に発生し得るトルク段差及び触媒温度の低下を適切に抑制することが可能な内燃機関の燃焼制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃焼制御装置は、排気浄化触媒を昇温させて被毒回復させるバンク制御を実行する。バンク制御手段は、排気浄化触媒の昇温要求に応じて設定された２以上の空燃比差を用い、２以上の空燃比差を切り替えてバンク制御を実行する。また、切り替え制御手段は、燃焼を切り替える要求があった際に、切り替え時に発生し得るトルク段差に基づいて燃焼を切り替えるための制御を実行する。具体的には、トルク段差が第１の所定値未満であると予測される場合には、切り替えを直ちに実行する。これにより、燃焼を切り替える際に発生し得るトルク段差及び触媒温度の低下を適切に抑制できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の気筒群と他方の気筒群とにおいて空燃比を異ならせることによって、排気浄化触媒を昇温させて被毒回復させるバンク制御を実行する内燃機関の燃焼制御装置において、
前記排気浄化触媒の昇温要求に応じて設定された２以上の空燃比差を用い、前記排気浄化触媒の昇温要求に基づいて前記２以上の空燃比差を切り替えて前記バンク制御を実行するバンク制御手段と、
少なくとも、通常燃焼から前記バンク制御に切り替える要求があった際、及び前記バンク制御において設定する前記空燃比差を切り替える要求があった際において、前記切り替えを行った際に発生するトルク段差が第１の所定値未満であると予測される場合には、前記切り替えを直ちに実行する切り替え制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記切り替え制御手段は、前記トルク段差が第１の所定値以上で、且つ前記第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値未満であると予測される場合には、前記切り替え前後におけるトルクが等しくなるように、スロットル開度を変更する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３】
前記切り替え制御手段は、前記スロットル開度の変更後において、空気量に基づいて前記切り替え前のトルク及び前記切り替え後のトルクを推定し、前記推定された切り替え前のトルクと前記推定された切り替え後のトルクとが所定条件を満たした際に、前記切り替えを実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記所定条件として、前記スロットル開度の変更前のトルクと前記推定された切り替え前のトルクとの差の絶対値と、前記スロットル開度の変更前のトルクと前記推定された切り替え後のトルクとの差の絶対値と、が概ね等しいという条件を用いることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記切り替え制御手段は、前記トルク段差が前記第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値以上であると予測される場合には、前記切り替えを禁止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転条件などにより燃焼の切り替えを行う内燃機関の燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気筒ごとに空燃比を増減させることによって、排気浄化触媒の温度を上昇させ、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの浄化低下物質の除去が行われている。例えば、特許文献１には、一方の気筒群（バンク）と他方の気筒群（バンク）とにおいて空燃比を異ならせる制御（以下、「バンク制御」とも呼ぶ。）を行うことによって、浄化低下物質を除去する技術が記載されている。
【０００３】
ところで、近年、例えば空燃比の互いに異なるストイキ燃焼やリーン燃焼等の燃焼モードへ切り替える技術が行われている。このような燃焼モードの切り替えの際に、トルク段差等が発生してしまう場合があり、このトルク段差を抑制するために各種の提案がなされている。例えば、特許文献２には、燃焼モードを切り替える際、吸入空気量等から推定される内燃機関のトルクが切り替え後の所定のトルクに一致するまで点火時期を遅角する、即ちトルク補正を行うことにより切り替え時のトルク段差を抑制する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８９３８８号公報
【特許文献２】特開平１１−２２６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載された技術においては、通常燃焼（以下、「ストイキ燃焼」とも呼ぶ。）とバンク制御との間で燃焼モードを切り替える場合に、製品ばらつきや経年劣化に起因してトルク段差が発生してしまう場合があった。また、このようなトルク段差の発生を抑制しようとした場合に、触媒温度が低下して、被毒回復性能が悪化してしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、燃焼を切り替える際に発生し得るトルク段差及び触媒温度の低下を適切に抑制することが可能な内燃機関の燃焼制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、一方の気筒群と他方の気筒群とにおいて空燃比を異ならせることによって、排気浄化触媒を昇温させて被毒回復させるバンク制御を実行する内燃機関の燃焼制御装置は、前記排気浄化触媒の昇温要求に応じて設定された２以上の空燃比差を用い、前記排気浄化触媒の昇温要求に基づいて前記２以上の空燃比差を切り替えて前記バンク制御を実行するバンク制御手段と、少なくとも、通常燃焼から前記バンク制御に切り替える要求があった際、及び前記バンク制御において設定する前記空燃比差を切り替える要求があった際において、前記切り替えを行った際に発生するトルク段差が第１の所定値未満であると予測される場合には、前記切り替えを直ちに実行する切り替え制御手段と、を備える。
【０００８】
上記の内燃機関の燃焼制御装置は、排気浄化触媒を昇温させて被毒回復させるバンク制御を実行するために好適に利用される。この場合、バンク制御手段は、排気浄化触媒の昇温要求に応じて設定された２以上の空燃比差を用い、排気浄化触媒の昇温要求に基づいて２以上の空燃比差を切り替えてバンク制御を実行する。また、切り替え制御手段は、少なくとも、通常燃焼からバンク制御に切り替える要求があった際、及びバンク制御において設定する空燃比差を切り替える要求があった際に、切り替え時に発生し得るトルク段差に基づいて、燃焼を切り替えるための制御を実行する。具体的には、切り替え制御手段は、トルク段差が第１の所定値未満であると予測される場合には、切り替えを直ちに実行する、つまり直接切り替えを実行する。これにより、燃焼を切り替える際に発生し得るトルク段差及び触媒温度の低下を適切に抑制することができる。つまり、燃焼を切り替える際に、一旦通常燃焼などに戻したりせずに直接切り替えることができるので、触媒温度の低下を効果的に抑制することが可能となる。
【０００９】
上記の内燃機関の燃焼制御装置の一態様では、前記切り替え制御手段は、前記トルク段差が第１の所定値以上で、且つ前記第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値未満であると予測される場合には、前記切り替え前後におけるトルクが等しくなるように、スロットル開度を変更する。これにより、切り替え時に発生し得るトルク段差を所定以下に適切に抑制することができる。
【００１０】
上記の内燃機関の燃焼制御装置において好適には、前記切り替え制御手段は、前記スロットル開度の変更後において、空気量に基づいて前記切り替え前のトルク及び前記切り替え後のトルクを推定し、前記推定された切り替え前のトルクと前記推定された切り替え後のトルクとが所定条件を満たした際に、前記切り替えを実行することができる。この場合、好ましくは、前記所定条件として、前記スロットル開度の変更前のトルクと前記推定された切り替え前のトルクとの差の絶対値と、前記スロットル開度の変更前のトルクと前記推定された切り替え後のトルクとの差の絶対値と、が概ね等しいという条件を用いることができる。
【００１１】
上記の内燃機関の燃焼制御装置の他の一態様では、前記切り替え制御手段は、前記トルク段差が前記第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値以上であると予測される場合には、前記切り替えを禁止する。この場合には、トルク段差の発生を抑制することを優先して、切り替えを実行しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の燃焼制御装置が適用された車両１００の全体構成を示す概略図である。なお、図１では、実線の矢印がガスの流れの一例を示し、破線の矢印が信号の入出力を示している。
【００１４】
車両１００は、主に、吸気通路３と、スロットルバルブ４と、エンジン（内燃機関）５と、排気通路６と、触媒７と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、を備える。
【００１５】
吸気通路３には外部から導入された吸気が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過する吸気の流量を調整する。そして、吸気は、サージタンクに導入された後に、エンジン５に供給される。なお、スロットルバルブ４はＥＣＵ１０から供給される制御信号に応じた開度（スロットル開度）に制御される。
【００１６】
エンジン５は、２つのバンク５ａ、５ｂに３つずつ気筒（シリンダ）５ｃが設けられたＶ型６気筒エンジンとして構成されている。バンク５ａの３つの気筒５ｃによって一つの気筒群が構成され、バンク５ｂの３つの気筒５ｃによって他の一つの気筒群が構成される。なお、以下では、バンク５ａとバンク５ｂとの区別を行わない場合には、符号を省略して示すものとする。
【００１７】
エンジン５は、供給された吸気と燃料とを混合した混合気を、気筒５ｃ内で爆発させることによって動力を発生する。エンジン５は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号によって、燃料噴射量の制御や点火時期の制御などが行われる。具体的には、バンク５ａ及びバンク５ｂのそれぞれに制御信号が供給されることにより、バンク５ａ及びバンク５ｂのそれぞれにおける燃料噴射量の制御や点火時期の制御などが実行される。なお、エンジン５として、３つの気筒５ｃによって２つのバンク５が構成されたＶ型６気筒エンジンを用いることに限定はされない。例えば、直列エンジンを用いても良い。
【００１８】
排気通路６は、エンジン５から排出された排気ガスが流通する。排気通路６中には、排気浄化触媒としての機能を有する触媒７が設けられている。触媒７は、ＮＯｘ吸蔵触媒などによって構成され、排気ガス中のＮＯｘやＳＯｘを浄化する。なお、図１においては、バンク５ａ及びバンク５ｂの両方に接続された排気通路６上に触媒７を設ける例を示しているが、バンク５ａ及びバンク５ｂのそれぞれに排気通路を接続し、これらの各々に触媒を設けても良い。
【００１９】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、車両１００の動作全体を制御する電子制御ユニットである。例えば、ＥＣＵ１０は、スロットルバルブ４に対するスロットル開度の制御や、エンジン５に対する燃料噴射量の制御や点火時期の制御などを実行する。なお、ＥＣＵ１０は、本発明における内燃機関の燃焼制御装置に相当する。具体的には、ＥＣＵ１０は、本発明におけるバンク制御手段及び切り替え制御手段として動作する。
【００２０】
［バンク制御］
次に、本実施形態に係るバンク制御について説明する。
【００２１】
本実施形態では、ＥＣＵ１０は、触媒７の硫黄被毒を回復（以下、「Ｓ被毒回復」とも呼ぶ。）するために、バンク制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ１０は、一方のバンク５と他方のバンク５とにおいて空燃比を異ならせる制御を行う。詳しくは、一方のバンク５をリッチ燃焼させ、他方のバンク５をリーン燃焼させる制御を行う。これにより、燃料を多く含むガスと酸素を多く含むガスとが混合されたガスが触媒７に供給されて、触媒７が昇温することにより触媒７の硫黄被毒が回復される。
【００２２】
更に、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、触媒７の昇温要求に応じて設定された２つの空燃比差（ΔＡ／Ｆ）を用い、触媒７の昇温要求に基づいて２つの空燃比差を切り替えてバンク制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ１０は、第１の空燃比差と、第１の空燃比差よりも大きな空燃比差に設定された第２の空燃比差とを用いてバンク制御を実行する。即ち、リッチ燃焼させるバンク５の空燃比とリーン燃焼させるバンク５の空燃比との差を、第１の空燃比差と第２の空燃比差との間で切り替えてバンク制御を実行する。例えば、ＥＣＵ１０は、触媒７の昇温要求が比較的小さい場合には第１の空燃比差を用いたバンク制御（以下、このバンク制御を、単に「通常モード」と呼ぶ。）を実行し、触媒７の昇温要求が比較的大きい場合には第２の空燃比差を用いたバンク制御（以下、このバンク制御を、単に「かさ上げモード」と呼ぶ。）を実行する。
【００２３】
以上のように、ＥＣＵ１０は、触媒７の昇温要求に基づいて、通常モードとかさ上げモードとを切り替える。言い換えると、バンク制御時において、通常モードとかさ上げモードとの間で燃焼モードを切り替える。これにより、触媒温度を目標の温度範囲に効果的に維持させることができ、触媒７のＳ被毒回復を効率的に行うことが可能となる。また、連続的に空燃比差を変化させる場合と比較すると、空燃比差を連続的に変化させるために必要となる適合を削減することが可能となる。
【００２４】
ここで、図２を参照して、本実施形態に係るバンク制御について具体的に説明する。
【００２５】
図２（ａ）は、ストイキ燃焼、通常モード、及びかさ上げモードを実行する場合に設定される空燃比差を示した図である。なお、図２（ａ）は縦軸に空燃比（Ａ／Ｆ）を示している。まず、ストイキ燃焼（以下、「通常燃焼」とも呼ぶ。）においては、空燃比はストイキに維持される。つまり、ＥＣＵ１０は、両バンク５の空燃比をストイキに維持する。これに対して、通常モードにおいては、第１の空燃比差ΔＡ／Ｆ１に設定される。つまり、ＥＣＵ１０は、リッチ燃焼させるバンク５の空燃比とリーン燃焼させるバンク５の空燃比との差を、第１の空燃比差ΔＡ／Ｆ１に設定する。一方、かさ上げモードにおいては、第１の空燃比差ΔＡ／Ｆ１よりも大きな値を有する第２の空燃比差ΔＡ／Ｆ２に設定される。つまり、ＥＣＵ１０は、リッチ燃焼させるバンク５の空燃比とリーン燃焼させるバンク５の空燃比との差を、第２の空燃比差ΔＡ／Ｆ２に設定する。このように、第２の空燃比差ΔＡ／Ｆ２に設定してかさ上げモードを実行した場合には、触媒７を速やかに昇温させることができる。
【００２６】
図２（ｂ）は、ストイキ燃焼、通常モード、及びかさ上げモードを実行した場合における、空気量（横軸）とトルク（縦軸）との関係を示した図である。具体的には、破線４０はストイキ燃焼を実行した場合に発生されるトルクを示し、実線４１は通常モードを実行した場合に発生されるトルクを示し、一点鎖線４２はかさ上げモードを実行した場合に発生されるトルクを示している。これより、通常モード及びかさ上げモードを実行した場合（つまりバンク制御を実行した場合）にはストイキ燃焼を実行した場合よりも、発生されるトルクが小さくなることがわかる。また、かさ上げモードを実行した場合には通常モードを実行した場合よりも、発生されるトルクが小さくなることがわかる。
【００２７】
［燃焼切り替え制御］
次に、本実施形態に係る燃焼切り替え制御について説明する。なお、燃焼切り替え制御とは、ストイキ燃焼、通常モード、及びかさ上げモードのいずれかに設定された燃焼モードから、他の燃焼モードに切り替える際に実行される制御をいう。
【００２８】
本実施形態では、燃焼モードを切り替える際に発生し得るトルク段差が効果的に抑制されるように、燃焼切り替え制御を実行する。また、本実施形態では、バンク制御時において通常モードとかさ上げモードとの間で燃焼モードを切り替える場合に、触媒温度の低下が抑制されるように、燃焼切り替え制御を実行する。例えば、通常モードとかさ上げモードとの間で燃焼モードを切り替える際に、一旦ストイキ燃焼に戻したりすることに起因する触媒温度の低下が抑制されるように、燃焼切り替え制御を実行する。このように、本実施形態では、トルク段差の抑制と触媒温度の低下の抑制とが両立されるように、燃焼切り替え制御を実行する。
【００２９】
具体的には、ＥＣＵ１０は、燃焼モードを切り替える要求があった際に、燃焼モードの切り替え時に発生し得るトルク段差を予測し、予測されたトルク段差に基づいて燃焼切り替え制御を実行する。つまり、ＥＣＵ１０は、通常燃焼からバンク制御に切り替える要求があった際、及びバンク制御において設定する空燃比差を切り替える要求があった際において、切り替え時に予測されるトルク段差に基づいて燃焼切り替え制御を実行する。
【００３０】
詳しくは、ＥＣＵ１０は、トルク段差が第１の所定値未満であると予測される場合には、燃焼モードの切り替えを直ちに実行する。これに対して、トルク段差が第１の所定値以上で、且つ第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値未満であると予測される場合には、ＥＣＵ１０は、燃焼モードの切り替え前後におけるトルクが等しくなるように、スロットル開度を変更する。この場合、ＥＣＵ１０は、スロットル開度の変更後において、現時点における空気量から切り替え前のトルク及び切り替え後のトルクを推定し、推定された切り替え前のトルクと推定された切り替え後のトルクとが所定条件を満たした際に、燃焼モードの切り替えを実行する。一方、ＥＣＵ１０は、トルク段差が第２の所定値以上であると予測される場合には、燃焼モードの切り替えを禁止する。
【００３１】
なお、上記した第１の所定値は、燃焼モードを切り替えた際のトルク段差がドライバビリティーにほとんど影響を与えないようなトルク段差に設定される。つまり、第１の所定値は、ドライバビリティー的にトルク段差を感じない程度の値に設定される。以下では、第１の所定値に相当するトルク誤差を「許容トルク段差」とも呼ぶ。例えば、第１の所定値は、５（Ｎｍ）程度に設定される。更に、第２の所定値は、第１の所定値の２倍程度の値に設定される。つまり、第２の所定値は、許容トルク段差の２倍程度に設定される。例えば、第１の所定値を５（Ｎｍ）程度に設定した場合には、第２の所定値は１０（Ｎｍ）程度に設定される。
【００３２】
以上のように燃焼切り替え制御を実行することにより、燃焼を切り替える際に発生し得るトルク段差及び触媒温度の低下を適切に抑制することが可能となる。
【００３３】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る燃焼切り替え制御について具体的に説明する。なお、以下では、かさ上げモードから通常モードへ切り替える場合を例に挙げて説明する。
【００３４】
図３は、燃焼切り替え制御において実行する制御を切り替えるために用いる領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（以下、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を「制御領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３」と呼ぶ。）を示している。図３は、横軸に空気量を示し、縦軸にトルクを示している。なお、図３においては、図２（ｂ）に示す符号と同一の符号を付したものは同一の意味を有するものとし、その説明を省略する。
【００３５】
制御領域Ｒ１は空気量ＫＬ１未満の領域であり、制御領域Ｒ２は空気量ＫＬ１以上で空気量ＫＬ２未満の領域であり、制御領域Ｒ３は空気量ＫＬ２以上の領域である。この場合、制御領域Ｒ１はトルク段差が第１の所定値未満となる領域に相当し、制御領域Ｒ２はトルク段差が第１の所定値以上で第２の所定値未満となる領域に相当し、制御領域Ｒ３はトルク段差が第２の所定値以上となる領域に相当する。つまり、制御領域Ｒ１は、許容トルク段差以内の領域に相当し、制御領域Ｒ１、Ｒ２は許容トルク段差を超える領域に相当する。例えば、制御領域Ｒ１はトルク段差が５（Ｎｍ）未満となる領域に相当し、制御領域Ｒ２はトルク段差が５（Ｎｍ）以上で１０（Ｎｍ）未満となる領域に相当し、制御領域Ｒ３はトルク段差が１０（Ｎｍ）以上となる領域に相当する。
【００３６】
ここで、制御領域Ｒ１〜Ｒ３に基づいて行われる燃焼切り替え制御について説明する。ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへ切り替える要求があった際に、現在の空気量が制御領域Ｒ１〜Ｒ３のいずれの領域に属するかによって、切り替え時に実行する制御を変える。まず、現在の空気量が制御領域Ｒ１に属する場合には、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへ直ちに切り替えを実行する。つまり、他の制御などを特別に実行せずに、直接切り替えを実行する。こうするのは、現在の空気量が制御領域Ｒ１に属する場合には、切り替え時に予測されるトルク段差が第１の所定値未満であるため、ドライバビリティー的にはトルク段差をほとんど感じないと考えられるからである。
【００３７】
これに対して、現在の空気量が制御領域Ｒ２に属する場合には、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替え前後におけるトルクが等しくなるように、スロットル開度を変更する。具体的には、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを等トルクで繋ぐために必要となるスロットル開度を計算し、計算されたスロットル開度に設定する。このようにスロットル開度を変化させることによって空気量が変化するが、ＥＣＵ１０は、空気量が変化する間、現時点での空気量に基づいて、かさ上げモードにおけるトルク（以下、「かさ上げモードトルク」と呼ぶ。）及び通常モードにおけるトルク（以下、「通常モードトルク」と呼ぶ。）を推定する。
【００３８】
そして、ＥＣＵ１０は、推定されたかさ上げモードトルクと通常モードトルクとが所定条件を満たした際に、かさ上げモードから通常モードへ切り替えを実行する。詳しくは、ＥＣＵ１０は、スロットル開度の変更前のトルクとかさ上げモードトルクとの差の絶対値と、スロットル開度の変更前のトルクと通常モードトルクとの差の絶対値と、が概ね等しいという条件を満たした際に、切り替えを実行する。つまり、スロットル開度の変更前のトルクがかさ上げモードトルクと通常モードトルクとの概ね中間に位置した際に、切り替えを実行する。このようなタイミングで切り替えを実行した場合、ドライバビリティー的にはトルク段差をほとんど感じないと言える。よって、現在の空気量が制御領域Ｒ２に属する場合に、上記した燃焼切り替え制御を行うことにより、ドライバビリティーに影響を与える程度のトルク段差の発生を抑制しつつ、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを速やかに実行することが可能となる。また、かさ上げモードから通常モードへ切り替える際に、一旦ストイキ燃焼に戻したりせずに直接切り替えることができるので、触媒温度の低下を効果的に抑制することが可能となる。
【００３９】
一方、現在の空気量が制御領域Ｒ３に属する場合には、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを禁止する。つまり、現在設定されているかさ上げモードを継続する。こうするのは、現在の空気量が制御領域Ｒ３に属する場合には、切り替え時に予測されるトルク段差が第２の所定値以上であるため、ドライバビリティー的にトルク段差を感じる可能性が高いと考えられるからである。
【００４０】
図４は、空気量が制御領域Ｒ２に属する場合に実行される燃焼切り替え制御を、具体的に説明するための図である。図４（ａ）は、横軸に空気量を示し、縦軸にトルクを示している。また、図４（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸にトルクを示しており、トルクの時間変化を表している。なお、図４（ａ）においては、図２（ｂ）に示す符号と同一の符号を付したものは同一の意味を有するものとし、その説明を省略する。
【００４１】
図４（ｂ）に示すように、ＥＣＵ１０は、時刻ｔ１１で燃焼切り替え制御を開始する。この場合、ＥＣＵ１０は、まず、切り替え前のかさ上げモードにおける空気量に基づいて、トルクを推定する。そして、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替え前後におけるトルクが等しくなるように、スロットル開度を計算し、計算されたスロットル開度に設定する。図４（ａ）においては、符号Ａ１１に示す点が切り替え前のかさ上げモードにおける状態に対応する。この場合、符号Ａ１１に示す点では、トルクＴ１０が発生される。なお、ＥＣＵ１０は、符号Ａ１４に示す点の状態が実現されるスロットル開度に設定することとなる。この符号Ａ１４に示す点は、符号Ａ１１に示す点で得られるトルクＴ１０と概ね同一のトルクが得られる通常モードにおける状態に対応する。
【００４２】
上記のようにスロットル開度を変更することにより、空気量が徐々に変化する。具体的には、図４（ａ）中の矢印Ｂ１１に示すように、符号Ａ１１に示す点における状態から、空気量が減少していくと共に、トルクも減少していく。このように空気量が変化している最中に、ＥＣＵ１０は、現時点での空気量に基づいて、かさ上げモードトルクと通常モードトルクとを推定する。そして、ＥＣＵ１０は、推定されたかさ上げモードトルクと通常モードトルクとが所定条件を満たしているか否かの判定を行う。具体的には、ＥＣＵ１０は、スロットル開度の変更前のトルクＴ１０とかさ上げモードトルクとの差の絶対値と、スロットル開度の変更前のトルクＴ１０と通常モードトルクとの差の絶対値と、が概ね等しいという条件を満たしているか否かを判定する。
【００４３】
この場合、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１２において所定条件が成立する。つまり、時刻ｔ１２において、図４（ａ）に示すように、符号Ａ１２で示す点におけるかさ上げモードトルクとトルクＴ１０との差の絶対値Ｔ１１と、符号Ａ１３で示す点における通常モードトルクとトルクＴ１０との差の絶対値Ｔ１２と、が概ね等しくなる。言い換えると、符号Ａ１２で示す点及び符号Ａ１３で示す点の状態が得られる時刻ｔ１２において、符号Ａ１１で示す点に対して上下に概ね均等にトルクが配分されることとなる。したがって、ＥＣＵ１０は、このような時刻ｔ１２において、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを実行する。
【００４４】
上記のように切り替えを行うことにより、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１２から徐々にトルクが上昇して、時刻ｔ１３において、トルクＴ１０よりもトルクＴ１２だけ大きなトルクにまで達する。この後、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までトルクが減少し、時刻ｔ１４においてトルクＴ１０となる。つまり、図４（ａ）中の矢印Ｂ１２に示すように、符号Ａ１３で示す点の状態から符号Ａ１４に示す点の状態にまで移行する。
【００４５】
空気量が制御領域Ｒ２に属する場合に、上記した燃焼切り替え制御を行うことにより、ドライバビリティーに影響を与える程度のトルク段差の発生を抑制しつつ、かさ上げモードから通常モードへの速やかな切り替えを実行することが可能となる。また、かさ上げモードから通常モードへ切り替える際に、一旦ストイキ燃焼に戻したりせずに直接切り替えることができるので、触媒温度の低下を効果的に抑制することが可能となる。更に、このような燃焼切り替え制御によれば、実機の合わせ込みや適合などの作業を削減することができる。
【００４６】
［燃焼切り替え処理］
次に、図５を参照して、上記した燃焼切り替え制御において行われる処理について説明する。図５は、燃焼切り替え処理を示すフローチャートである。具体的には、この燃焼切り替え処理は、かさ上げモードから通常モードへ切り替える場合に実行される。なお、当該処理は、かさ上げモードから通常モードへ切り替える要求があった際に実行される。このような要求は、例えば、触媒温度をある程度下げるべき状況等において発せられる。また、当該処理は、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００４７】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０は、現在の空気量が制御領域Ｒ１に属するか否かを判定する。空気量が制御領域Ｒ１に属する場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを許可する。この場合には、ドライバビリティー的にはトルク段差をほとんど感じないと考えられるため、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの直接切り替えを許可する。そして、処理は当該フローを抜ける。これに対して、空気量が制御領域Ｒ１に属しない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０２に進む。
【００４８】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０は、現在の空気量が制御領域Ｒ２に属するか否かを判定する。空気量が制御領域Ｒ２に属する場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。これに対して、空気量が制御領域Ｒ２に属しない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１０は、空気量が制御領域Ｒ３に属するため、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを禁止する。この場合には、ドライバビリティー的にトルク段差を感じる可能性が高いと考えられるため、ＥＣＵ１０は、現在設定されているかさ上げモードを継続する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００４９】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、切り替え前のかさ上げモードにおける発生トルクＴｌｂ（スロットル開度の変更前のトルクに相当する）を推定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、切り替え前の空気量に基づいて、発生トルクＴｌｂを推定する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。
【００５０】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替え前後におけるトルクが等しくなるように、スロットル開度を計算し、計算されたスロットル開度に設定する。つまり、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを等トルクで繋ぐために必要となるスロットル開度を計算し、計算されたスロットル開度に操作する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。
【００５１】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０は、スロットル開度の変更によって空気量が変化している最中に、現時点での空気量（推定された空気量を用いるものとする）に基づいて、かさ上げモードトルクＴｓと通常モードトルクＴｌとを推定する。そして、処理はステップＳ１０６に進む。
【００５２】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０５で推定されたかさ上げモードトルクＴｓと通常モードトルクＴｌとが所定条件を満たしているか否かの判定を行う。具体的には、ＥＣＵ１０は、切り替え前の発生トルクＴｌｂとかさ上げモードトルクＴｓとの差と、通常モードトルクＴｌと切り替え前の発生トルクＴｌｂとの差が等しいという条件を満たしているか否かを判定する。言い換えると、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードトルクＴｓと、通常モードトルクＴｌと、切り替え前の発生トルクＴｌｂとの関係が、以下の式（１）に示す条件式を満たしているか否かを判定する。
【００５３】
（Ｔｓ＋Ｔｌ）／２＝Ｔｌｂ    式（１）
式（１）に示す条件式が成立している場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを許可する。この場合には、式（１）に示す条件式が成立しているので、ドライバビリティー的にはトルク段差をほとんど感じないと考えられるため、ＥＣＵ１０は、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを許可する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００５４】
これに対して、式（１）に示す条件式が成立していない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に戻る。この場合には、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを実行すると、ドライバビリティー的にトルク段差を感じる可能性があるため、ＥＣＵ１０は、現在設定されているかさ上げモードを継続する。そして、ＥＣＵ１０は、式（１）に示す条件式が成立するまで、かさ上げモードトルクＴｓ及び通常モードトルクＴｌの推定（ステップＳ１０５の処理）、及び式（１）に示す条件式が成立しているか否かの判定（ステップＳ１０６の処理）を繰り返し実行する。
【００５５】
以上説明した燃焼切り替え処理によれば、かさ上げモードから通常モードへ切り替える際に発生し得るトルク段差及び触媒温度の低下を適切に抑制することが可能となる。
【００５６】
なお、上記した燃焼切り替え処理は、通常モードからかさ上げモードへ切り替える場合にも、同様の手順によって実行することができる。更に、通常燃焼とバンク制御（通常モード及びかさ上げモードのいずれか）との間で燃焼モードを切り換える場合にも、上記した燃焼切り替え処理と同様の処理を実行することができる。これにより、通常燃焼とバンク制御との間で燃焼モードを切り替える際に発生し得る、トルク段差及び触媒温度の低下を適切に抑制することが可能となる。
【００５７】
［変形例］
上記では、空気量が制御領域Ｒ２に属する場合において、切り替え前の発生トルクとかさ上げモードトルクとの差と、通常モードトルクと切り替え前の発生トルクとの差が概ね等しいという条件を満たした際に、かさ上げモードから通常モードへの切り替える実施形態を示したが、これに限定はされない。つまり、このような条件を所定条件として用いることに限定はされない。
【００５８】
他の例では、空気量が制御領域Ｒ２に属する場合に、運転条件に基づいて所定条件を可変とすることができる。具体的には、式（１）中の左辺の分母を、運転条件に基づいて変更した式を用いて、かさ上げモードから通常モードへ切り替えることができる。例えば、車両１００が加速時にある場合には、通常モードトルクと切り替え前の発生トルクとの差が、切り替え前の発生トルクとかさ上げモードトルクとの差よりも大きい状況において、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを実行することができる。この場合には、式（１）中の左辺の分母として、２よりも大きな値を用いることができる。このように加速時に所定条件を変更するのは、加速時においては、上記したような状況で切り替えを実行した方が、切り替え前の発生トルクとかさ上げモードトルクとの差と、通常モードトルクと切り替え前の発生トルクとの差が概ね等しくなる際に切り替えを実行するよりも、ドライバビリティー的にトルク段差を感じない傾向にあるからである。
【００５９】
図６は、他の例に係る燃焼切り替え制御を説明するための図である。具体的には、空気量が制御領域Ｒ２に属し、且つ車両１００が加速時にある場合において、実行される燃焼切り替え制御を説明するための図である。図６（ａ）は、横軸に空気量を示し、縦軸にトルクを示している。また、図６（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸にトルクを示している。なお、図６（ａ）においては、図４（ａ）等に示す符号と同一の符号を付したものは同一の意味を有するものとし、その説明を省略する。
【００６０】
この場合には、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、符号Ａ１５で示す点におけるかさ上げモードトルクとトルクＴ１０との差の絶対値Ｔ２１と、符号Ａ１６で示す点における通常モードトルクとトルクＴ１０との差の絶対値Ｔ２２と、が得られる時刻ｔ２２において、かさ上げモードから通常モードへの切り替えが実行される。つまり、トルクＴ２２がトルクＴ２１よりも大きい状況において、かさ上げモードから通常モードへの切り替えが実行される。このような燃焼切り替え制御を実行することにより、ドライバーが感じるトルク段差をより効果的に抑制することが可能となる。
【００６１】
更に、上記では、空気量が制御領域Ｒ３に属する場合に、かさ上げモードから通常モードへの切り替えを禁止する実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、空気量が制御領域Ｒ３に属する場合において、かさ上げモードを継続することにより触媒温度が上がり過ぎると推定される場合には、Ｓ被毒回復のためのバンク制御自体を中止して、通常燃焼に切り替えることができる。こうするのは、触媒温度の過剰な上昇を抑制するためである。なお、この場合には、切り替え前後におけるトルクが等しくなるようにスロットル開度を変更すると共に、空気量変化時のトルクが等しくなるように点火時期を遅角させて、通常燃焼での推定トルクが目標トルクよりも大きくなった時点で、切り替えを実行することが好ましい。これにより、ドライバーが感じるトルク段差を適切に抑制することができる。
【００６２】
更に他の例では、空気量が制御領域Ｒ３に属する場合には、Ｓ被毒回復のためのバンク制御として、通常モードのみを実行することができる、つまり、バンク制御としてかさ上げモードを用いないとすることができる。この場合には、空気量が制御領域Ｒ３に属する場合には、燃焼モードを切り替えるための燃焼切り替え制御を実行する必要がない。このように、制御領域Ｒ３において通常モードのみを用いるのは、かさ上げモードから通常モードへの切り替えにおいてトルク段差が大きくなる領域は高負荷領域であり、このような領域では排気エネルギーが高く、触媒温度が上がり易いと考えられるからである。つまり、空気量が制御領域Ｒ３に属する場合には、通常モードのみを実行することによっても（つまり、バンク制御としてかさ上げモードを実行しなくても）、触媒温度を所望の温度にまで適切に昇温させることができると考えられるからである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の燃焼制御装置が適用された車両の全体構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るバンク制御を説明するための図である。
【図３】燃焼切り替え制御において用いる制御領域を示す図である。
【図４】制御領域Ｒ２に属する場合に実行される燃焼切り替え制御を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る燃焼切り替え処理を示すフローチャートである。
【図６】他の例に係る燃焼切り替え制御を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
３  吸気通路
４  スロットルバルブ
５  エンジン
５ａ、５ｂ  バンク
６  排気通路
７  触媒
１０  ＥＣＵ
１００  車両
【図１】
2008267337.tif 000003
【図２】
2008267337.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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