(57)【要約】【課題】燃焼モードの切替をスムーズに行い、ひいてはモード切替時に生じるエミッション悪化等の問題を解消すること。【解決手段】エンジン１０は筒内噴射式内燃機関にて構成されており、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる均質燃焼運転と、圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼させる成層燃焼運転とで切り替え可能となっている。ＥＣＵ５０は、吸入空気量が要求空気量に一致するようスロットル制御を実施すると共に、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードで個別に設定されるスロットル学習値を燃焼モード毎に使い分ける。ＥＣＵ５０は、運転状態に基づいて燃焼モード切替の要否を判定し、燃焼モード切替を要すると判定した際、実際の燃焼モード切替よりも前にモード切替先のスロットル学習値をスロットル制御に反映させる。そして、スロットル学習値を反映させた後に燃焼モードの切替を実施する。【選択図】      図１
2004316482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる均質燃焼運転と、圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼させる成層燃焼運転とで切り替え可能な筒内噴射式内燃機関に適用され、当該内燃機関の吸気通路を通じて吸入される空気量が要求空気量に一致するよう空気量制御を実施すると共に、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードで個別に設定される空気量制御用のモード別補正量を燃焼モード毎に用いるようにした制御装置において、
運転状態に基づいて燃焼モード切替の要否を判定する手段と、
燃焼モード切替を要すると判定した際、実際の燃焼モード切替よりも前にモード切替先のモード別補正量を空気量制御に反映させる手段と、
前記モード別補正量を反映させた後に燃焼モードの切替を実施する手段と、
を備えた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】
燃焼モード切替を要すると判定した際、そのモード切替に対応する事前の準備要求を指令し、その後モード切替の準備が整った時点で実際のモード切替を指令するようにした制御装置において、前記準備要求を指令するタイミングでモード切替先のモード別補正量を空気量制御に反映させることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
モード切替先のモード別補正量を反映させた後、燃焼モード切替時に要する吸気系の応答時間が経過したタイミングで燃焼モード切替の実施を許容することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる均質燃焼運転と、圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼させる成層燃焼運転とで切り替え可能な筒内噴射式内燃機関に適用され、当該内燃機関の吸気通路を通じて吸入される空気量が要求空気量に一致するよう空気量制御を実施すると共に、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードで個別に設定される空気量制御用のモード別補正量を燃焼モード毎に用いるようにした制御装置において、
燃焼モードの切替時には吸気系の制御切替と点火・噴射系の制御切替とを所定の時間差を持って行わせる手段と、
運転状態に基づいて燃焼モード切替の要否を判定する手段と、
燃焼モード切替を要すると判定した際、点火・噴射系の制御切替よりも前にモード切替先のモード別補正量を空気量制御に反映させる手段と、
を備えた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】
燃焼モード切替に際し、前記吸気系の制御切替のタイミングでモード切替先のモード別補正量を空気量制御に反映させることを特徴とする請求項４記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記点火・噴射系の制御切替のタイミングよりも吸気系の応答時間分早いタイミングでモード切替先のモード別補正量を空気量制御に反映させることを特徴とする請求項４記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項７】
燃焼モードの切替時の成層燃焼において吸入空気量が変動することで発生するトルク変動を、少なくとも燃料噴射量の増量補正により抑制する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項８】
燃焼モードの切替時の均質燃焼において吸入空気量が変動することで発生するトルク変動を、少なくとも点火時期の遅角補正により抑制する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記モード別補正量は、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードで各々適宜更新される空気量学習値であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の車両では、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関が実用化されつつある。この筒内噴射式内燃機関は、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる均質燃焼運転と、圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼させる成層燃焼運転とを切り替えることができるようになっており、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードは機関運転状態に応じて適宜切り替えられる。
【０００３】
この筒内噴射式内燃機関を制御対象とした従来技術として、例えば特許文献１では、アイドル運転時におけるべくアイドル回転数制御弁（ＩＳＣ弁）の作動位置を学習し、その学習値を用いてアイドル運転時の吸入空気量を適正に制御するようにしていた。特に、均質燃焼モードと成層燃焼モードとでは、アイドル運転時の吸入圧力の違いから吸気流量に差が生じるため、燃焼モード毎に学習を行うと共に、燃焼モード毎の学習値を実際に燃焼モードを切り替えるタイミングで切り替えるようにしていた。これにより、その都度の燃焼モードにかかわらず、常に良好なアイドル運転状態が実現できるものとしていた。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２６６０００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１では、実際に燃焼モードが切り替わるタイミングで燃焼モード毎の学習値を切り替える構成であるため、以下の問題を生ずる。つまり、燃焼モードを切り替える際には、点火・噴射系の制御と共に吸気系の制御も切り替えられ、その際前記学習値の切替も行われるが、吸気系では遅れを伴うためモード切替後において吸入空気量の制御性が悪化する。この場合、モード切替後には吸気系の遅れに起因して要求空気量が満足できなくなり、実際の吸入空気量を要求空気量に収束させるまでに要する時間が増加してしまう。その結果、エミッションが悪化するという問題が生じる。また、例えば燃焼モードが均質燃焼から成層燃焼に切り替えられる場合、モード切替後には吸気系の遅れに起因して空気量が不足し、トルク低下が発生する。このトルク低下を補うためには燃料噴射量を過剰に増量しなければならず、その結果燃費が悪化するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼モードの切替をスムーズに行い、ひいてはモード切替時に生じるエミッション悪化等の問題を解消することができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、燃料噴射弁により筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関を制御対象としており、該筒内噴射式内燃機関では、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる均質燃焼運転と、圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼させる成層燃焼運転とが切り替えられる。また、内燃機関の吸気通路を通じて吸入される空気量が要求空気量に一致するよう空気量制御が実施されると共に、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードで個別に設定される空気量制御用のモード別補正量が燃焼モード毎に使い分けられるようになっている。特に請求項１の発明では、運転状態に基づいて燃焼モード切替の要否が判定される。そして、燃焼モード切替を要すると判定された際、実際の燃焼モード切替よりも前にモード切替先のモード別補正量が空気量制御に反映され、そのモード別補正量の反映の後に燃焼モードの切替が実施される。なお、本発明で言う「燃焼モード」は主として燃料噴射弁による噴射モードを指し、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードは、均質噴射モード及び成層噴射モードと言い換えることも可能である。故に本発明では、噴射モードの切替前にモード別補正量を切り替えるようにしたことを主旨としているとも言える。
【０００８】
請求項１の発明によれば、実際に燃焼モードが切り替えられる前にモード切替先のモード別補正量が空気量制御に反映されるため、吸気系の遅れを見越して吸入空気量を制御することができる。つまり、実際の燃焼モードの切替後には、いち早く空気量制御が適正な状態に移行する。これにより、燃焼モードの切替をスムーズに行うことができ、ひいてはモード切替時に生じるエミッション悪化等の問題を解消することができるようになる。
【０００９】
この種の内燃機関では、燃焼モードの切替時に吸入空気量が変動することでトルク変動が生じるが、請求項７に記載の発明によれば、当該トルク変動が、少なくとも燃料噴射量の増量補正により抑制される。この場合、燃焼モード切替時の成層燃焼において空気量変動が大きいとその分燃料噴射量の増量補正も過剰に行われるが、前記請求項１の発明によれば、既述した通り空気量制御が適正に実施されるため、燃料噴射量の増量補正が適度に行われる。故に、燃費悪化の抑制効果を実現することもできる。トルク変動の抑制手段として、点火時期の遅角補正を実施することも可能であり、この点火時期の遅角補正を燃料噴射量の増量補正と組み合わせて実施することも可能である。請求項８に記載の発明では、モード切替時の均質燃焼において、空気量変動に伴うトルク変動が少なくとも点火時期の遅角補正により抑制されるため、モード切替時のドライバビリティの向上が実現できる。
【００１０】
また、請求項９に記載したように、前記モード別補正量は、均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モードで各々適宜更新される空気量学習値であると良い。特に吸気通路にスロットルバルブを有する構成にあっては、スロットル作動位置を学習したスロットル学習値であると良い（以下も同様）。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、燃焼モード切替を要すると判定した際、そのモード切替に対応する事前の準備要求が指令され、その準備要求の指令と同時にモード切替先のモード別補正量が空気量制御に反映される。そしてその後、モード切替の準備が整った時点で実際のモード切替が指令される。この場合、モード切替の準備要求に同期させてモード別補正量が空気量制御に反映されるため、その準備段階において空気量制御の適正化が実現できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、モード切替先のモード別補正量を反映させた後、燃焼モード切替時に要する吸気系の応答時間が経過したタイミングで燃焼モード切替の実施が許容される。この場合、吸気系の遅れがより適正に改善され、燃焼モード切替時の制御性が向上する。また、請求項７，８に記載したトルク変動の抑制手段と組み合わせた場合、空気量変動時における燃料噴射量等の補正を無駄無く実施することができるようになる。
【００１３】
一方、請求項４に記載の発明は請求項１と同様、筒内噴射式内燃機関を制御対象としており、空気量制御に際してモード別補正量を燃焼モード毎に使い分けるようにしたのも同様である。そして特徴として、燃焼モードの切替時には吸気系の制御切替と点火・噴射系の制御切替とが所定の時間差を持って行われる。また、運転状態に基づいて燃焼モード切替の要否が判定され、燃焼モード切替を要すると判定された際、点火・噴射系の制御切替よりも前にモード切替先のモード別補正量を空気量制御に反映される。
【００１４】
請求項４の発明によれば、点火・噴射系の制御切替よりも前にモード切替先のモード別補正量が空気量制御に反映されるため、吸気系の遅れを見越して吸入空気量を制御することができる。つまり、点火・噴射系の制御切替後には、いち早く空気量制御が適正な状態に移行する。これにより、燃焼モードの切替をスムーズに行うことができ、ひいてはモード切替時に生じるエミッション悪化等の問題を解消することができるようになる。また、請求項７に記載したように、空気量変動に伴うトルク変動が少なくとも燃料噴射量の増量補正により抑制される制御装置にあっては、上記の通り空気量制御が適正に実施されるため、燃料噴射量の増量補正が適度に行われる。故に、燃費悪化の抑制効果を実現することもできる。更に、請求項８に記載した点火時期の遅角補正によるトルク変動の抑制手段と組み合わせた場合、モード切替時のドライバビリティの向上が実現できるようになる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、燃焼モード切替に際し、前記吸気系の制御切替のタイミングでモード切替先のモード別補正量が空気量制御に反映される。この場合、吸気系の制御切替に同期させてモード別補正量が空気量制御に反映されるため、早期に空気量制御の適正化が可能となる。なお、吸気系の制御切替としては、スロットル制御系の切替やＥＧＲ（排ガス再循環）制御系の切替等を含む。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、前記点火・噴射系の制御切替のタイミングよりも吸気系の応答時間分早いタイミングでモード切替先のモード別補正量が空気量制御に反映される。この場合、吸気系の遅れがより適正に改善され、燃焼モード切替時の制御性が向上する。また、請求項７，８に記載したトルク変動の抑制手段と組み合わせた場合、空気量変動時における燃料噴射量等の補正を無駄無く実施することができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、燃料噴射弁により燃料を筒内（燃焼室内）に直接噴射するように構成した車両用の筒内噴射式ガソリンエンジンを制御対象に、エンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等が実施される。なお周知の通り、筒内噴射式エンジンでは、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる均質燃焼運転と、圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼させる成層燃焼運転とで運転状態が切り替えられるようになっている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの概略を説明する。
【００１８】
図１に示す筒内噴射式エンジン（以下、エンジン１０という）において、吸気管１１の上流部には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられており、該スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）はスロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍にはスワール制御弁１９が設けられている。
【００１９】
シリンダブロック２０には電磁駆動式の燃料噴射弁２１が設けられており、該燃料噴射弁２１により燃焼室２２内に燃料が直接噴射される。この場合、燃料タンク２３内の燃料は燃料ポンプ２４によりくみ上げられ、燃料配管２５を通じて燃料噴射弁２１に供給される。なお、燃料配管２５の途中には燃料圧力を検出するための燃圧センサ２６が設けられている。
【００２０】
また、エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ３１及び排気バルブ３２が設けられており、吸気バルブ３１の開動作により吸入空気が燃焼室２２内に導入され、排気バルブ３２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管３４に排出される。少なくとも吸気バルブ３１には可変動弁機構３３が設けられている。この可変動弁機構３３は、吸気バルブ３１のリフト量や開弁時期（作用角）等のバルブ開閉動作条件を可変とすることができる構造を有し、その都度のエンジン運転状態等に応じてバルブ開閉動作条件が適宜調整されるようになっている。
【００２１】
エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ３５が取り付けられており、点火プラグ３５には、図示しない点火コイル等を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ３５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２２内において燃料が着火されて燃焼に供される。
【００２２】
排気管３４には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３７が設けられ、この触媒３７の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比又はリッチ／リーンを検出するための空燃比センサ３８（リニア空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。また、シリンダブロック２０には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３９や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ４０が取り付けられている。
【００２３】
サージタンク１６と排気管３４とはＥＧＲ配管４１を介して接続されており、このＥＧＲ配管４１の途中に電磁駆動式のＥＧＲバルブ４２が設けられている。ＥＧＲバルブ４２の開度（ＥＧＲ開度）を調節することにより、排気管３４から吸気通路側に再循環される排ガス量が制御されるようになっている。図中の符号４３は、ドライバによるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサである。
【００２４】
上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司るＥＣＵ５０に入力される。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射制御、点火制御、スロットル制御、ＥＧＲ制御等を適宜実施する。なお、ＥＣＵ５０には、イグニッションスイッチのＯＦＦ操作による電源遮断後もバックアップ電源の供給により記憶内容を保持するバックアップメモリ（スタンバイＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）が設けられており、このバックアップメモリには学習値やダイアグデータ（故障診断データ）等が記憶保持されるようになっている。
【００２５】
本ＥＣＵ５０の制御では、エンジン１０の燃焼モードを均質燃焼と成層燃焼とで切り替える際、要求燃焼モードと実燃焼モードとが時間差を持って２段階で指令されるようになっており、先ずは要求燃焼モードの指令に従って吸気系の制御切替が行われ、その後、実燃焼モードの指令に従って点火・噴射系の制御切替が行われる。要求燃焼モードの指令が「準備要求の指令」に相当する。なお、吸気系の制御切替としては、スロットル制御系の切替やＥＧＲ制御系の切替等が含まれる。
【００２６】
ＥＣＵ５０の制御内容を図２の機能ブロック図に基づいて説明する。図２ではその概要として、燃焼モード切替手段Ｍ１により要求燃焼モード及び実燃焼モードの切替が行われ、そのうち要求燃焼モードの指令に従って要求空気量算出手段Ｍ２、ベーススロットル開度算出手段Ｍ３及びスロットル学習値反映手段Ｍ４にてスロットル制御が実施される。また、実燃焼モードの指令に従って要求噴射量算出手段Ｍ５、要求遅角量算出手段Ｍ６及び要求点火時期算出手段Ｍ７にて点火・噴射制御が実施される。以下、各手段の内容を詳しく説明する。
【００２７】
燃焼モード切替手段Ｍ１は、要求トルク、推定トルク、エンジン回転数Ｎｅ及びＥＧＲ開度等をパラメータとして要求燃焼モード及び実燃焼モードをそれぞれ均質燃焼、成層燃焼の何れにするかを判定し、その都度の燃焼モードに対応する要求燃焼モード番号及び実燃焼モード番号を出力する。因みに、要求トルクは、アクセル開度、エンジン回転数、吸気管圧力やその他にアイドル運転時のＩＳＣフィードバック制御量等に基づいて算出される。また、推定トルクは、エンジン回転数、吸入空気量等に基づいて算出される。
【００２８】
要求空気量算出手段Ｍ２は、要求燃焼モード番号を取り込み、その時々の要求燃焼モードに対応させつつ要求トルクとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとして要求空気量を算出する。ベーススロットル開度算出手段Ｍ３は、要求空気量と吸気管圧力とをパラメータとしてベーススロットル開度を算出する。
【００２９】
また、スロットル学習値反映手段Ｍ４は、要求燃焼モード番号を取り込み、その時々の要求燃焼モードに対応させつつ均質燃焼用のスロットル開度学習値（以下、均質スロットル学習値という）又は成層燃焼用のスロットル開度学習値（以下、成層スロットル学習値という）の何れかをスロットルフィードバック制御量（スロットルＦ／Ｂ量）に反映させる。なお、均質スロットル学習値及び成層スロットル学習値は「モード別補正量（空気量学習値）」に相当し、各々対応する燃焼モードにおいてスロットルフィードバック制御量に基づいて適宜更新され、バックアップメモリにて記憶保持されるようになっている。
【００３０】
そして、スロットル学習値を反映させたフィードバック制御量とベーススロットル開度とから要求スロットル開度が算出され、この要求スロットル開度によりスロットルアクチュエータ１３の駆動が制御される。これにより、吸入空気量を要求空気量に一致させるようにした空気量制御が実現できる。
【００３１】
また、要求噴射量算出手段Ｍ５、要求遅角量算出手段Ｍ６及び要求点火時期算出手段Ｍ７は、燃焼モード切替時に発生するトルク変動を抑制するためのトルク変動抑制手段に相当し、燃料噴射量や点火時期の調整により、空気量変動に起因して発生するトルク変動の抑制が図られる。具体的には、要求噴射量算出手段Ｍ５は、実燃焼モード番号を取り込み、その時々の実燃焼モードに対応させつつ要求トルク、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量等をパラメータとして要求燃料噴射量を算出する。要求遅角量算出手段Ｍ６は、実燃焼モード番号を取り込み、その時々の実燃焼モードに対応させつつ要求トルク及び推定トルクをパラメータとして要求遅角量を算出する。また、要求点火時期算出手段Ｍ７は、実燃焼モード番号を取り込み、その時々の実燃焼モードに対応させつつエンジン回転数Ｎｅ等に応じてベース点火時期を算出すると共に、要求燃料噴射量や要求遅角量を反映して要求点火時期を算出する。
【００３２】
図３は、スロットル制御処理を示すフローチャートであり、この処理はＥＣＵ５０により所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【００３３】
図３において、ステップＳ１０１では、その時々のエンジン運転状態に応じて燃焼モードの切替の要否を判定する。このステップＳ１０１の処理が前記図２の燃焼モード切替手段Ｍ１に相当する。また、ステップＳ１０２では、現時点で燃焼モードの切替を要するか否かを判別する。このとき、均質燃焼又は成層燃焼の状態が維持されており燃焼モードの切替が不要であれば、要求燃焼モード番号＝実燃焼モード番号となり、逆に燃焼モードの切替を要すれば、要求燃焼モード番号≠実燃焼モード番号となる。要求燃焼モード番号＝実燃焼モード番号であれば、ステップＳ１０２を否定判別してステップＳ１０３に進む。また、要求燃焼モード番号≠実燃焼モード番号であれば、ステップＳ１０２を肯定判別してステップＳ１０６に進む。
【００３４】
ステップＳ１０３では、要求燃焼モード番号（但し、実燃焼モード番号でも可）に基づいて今現在の燃焼モードが均質燃焼であるか否かを判別し、均質燃焼であればステップＳ１０４に進み、成層燃焼であればステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０４では、ベーススロットル開度にスロットルＦ／Ｂ量と均質スロットル学習値とを加算して要求スロットル開度を算出する。また、ステップＳ１０５では、ベーススロットル開度にスロットルＦ／Ｂ量と成層スロットル学習値とを加算して要求スロットル開度を算出する。その後、ＥＣＵ５０は、前記算出した要求スロットル開度に基づいてスロットル開度を制御する。
【００３５】
また、ステップＳ１０６では、要求燃焼モード番号に基づいて今回が均質→成層のモード切替であるか否かを判別し、均質→成層のモード切替であればステップＳ１０７に進み、逆に成層→均質の切替であればステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０７では、ベーススロットル開度にスロットルＦ／Ｂ量と成層スロットル学習値とを加算して要求スロットル開度を算出する。また、ステップＳ１０８では、ベーススロットル開度にスロットルＦ／Ｂ量と均質スロットル学習値とを加算して要求スロットル開度を算出する。その後、ＥＣＵ５０は、前記算出した要求スロットル開度に基づいてスロットル開度を制御する。
【００３６】
要するに、燃焼モードを維持する場合にはその都度の燃焼モードに対応するスロットル学習値がスロットル制御に反映され（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）、これに対し、燃焼モードを切り替える場合にはモード切替先の燃焼モードに対応するスロットル学習値がスロットル制御に反映されるようになっている（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。
【００３７】
図４及び図５は燃焼モードの切替動作を示すタイムチャートであり、図４は均質燃焼から成層燃焼への切替時の挙動を、図５は成層燃焼から均質燃焼への切替時の挙動をそれぞれ示す。各図中、実線の挙動と一点鎖線の挙動とを重ねて示す部位では、実線が本実施の形態を示し、一点鎖線が比較例としての従来技術を示す。
【００３８】
図４において、タイミングｔ１では、要求燃焼モードが均質燃焼から成層燃焼に切り替えられる。このとき、要求空気量がステップ的に増量され、その増量された要求空気量に基づいて要求スロットル開度が変更される。特に本実施の形態では、要求燃焼モードの変更時においてスロットル学習値が切り替えられ、該切り替えられたスロットル学習値が直ちにスロットル制御量に反映される。なお、図中一点鎖線で示す従来技術では、実燃焼モードが均質燃焼から成層燃焼に切り替えられるのを待ってスロットル学習値がスロットル制御量に反映される（タイミングｔ３）。
【００３９】
タイミングｔ１以降、要求スロットル開度の増加に伴って実際の吸入空気量が次第に増量される。このとき、要求燃焼モードの変更時において直ちにスロットル学習値がスロットル制御量に反映されるため、一点鎖線の従来技術に比べて吸入空気量の増量の傾きが大きく、要求空気量に対する応答が改善されている。そして、タイミングｔ１以降、吸入空気量が増量されることから推定トルクが増え、タイミングｔ２では推定トルクと要求トルクとの差が所定のしきい値に達することから、実燃焼モードが均質燃焼から成層燃焼に切り替えられる。それ以降、成層燃焼モードでの点火・噴射系の制御が実施される。
【００４０】
なお従来技術では、吸入空気量の増量が遅いため、タイミングｔ２よりも後のタイミングｔ３で実燃焼モードが均質燃焼から成層燃焼に切り替えられ、それ以降、成層燃焼モードでの点火・噴射系の制御が実施される。従来技術の場合、実燃焼モードの切替タイミング（ｔ３）においてスロットル学習値の反映が行われるために要求スロットル開度に段差が生じるが、本実施の形態では、実燃焼モードの切替タイミングで要求スロットル開度に段差が生じることはなく、均質燃焼から成層燃焼への切替がスムーズに行われる。
【００４１】
上述した均質燃焼から成層燃焼への燃焼モードの切替に際し、タイミングｔ１〜ｔ２の期間では、吸入空気量の増量に伴う過剰なトルク増加を抑制するために点火時期が遅角補正される。また、タイミングｔ２で成層燃焼モードに切り替えられたものの、このタイミングｔ２では、僅かながら吸入空気量が未だ要求空気量に達していない。故に、ｔ２直後には、空気量不足によるトルク低下分を補うべく燃料噴射量が増量補正される。この場合、タイミングｔ２において均質燃焼から成層燃焼への切替がスムーズに行われるため、従来技術に比べて燃料増量の期間が短くなる。実際には、従来技術の場合、期間Ｔｂで燃料増量が行われるのに対し、本実施の形態の場合、期間Ｔａで燃料増量が行われる（Ｔａ＜Ｔｂ）。
【００４２】
一方、図５において、タイミングｔ１１では、要求燃焼モードが成層燃焼から均質燃焼に切り替えられる。このとき、要求空気量がステップ的に減量され、その減量された要求空気量に基づいて要求スロットル開度が変更される。上述した通り要求燃焼モードの変更時にはスロットル学習値が切り替えられ、該切り替えられたスロットル学習値が直ちにスロットル制御量に反映される。なお、図中一点鎖線で示す従来技術では、実燃焼モードが成層燃焼から均質燃焼に切り替えられるのを待ってスロットル学習値がスロットル制御量に反映される（タイミングｔ１３）。
【００４３】
タイミングｔ１１以降、要求スロットル開度の減少に伴って実際の吸入空気量が次第に減量される。このとき、要求燃焼モードの変更時において直ちにスロットル学習値がスロットル制御量に反映されるため、一点鎖線の従来技術に比べて吸入空気量の減量の傾きが大きく、要求空気量に対する応答が改善されている。そして、タイミングｔ１１以降、吸入空気量が減量されることから推定トルクが減り、タイミングｔ１２では推定トルクと要求トルクとの差が所定のしきい値に達することから、実燃焼モードが成層燃焼から均質燃焼に切り替えられる。それ以降、均質燃焼モードでの点火・噴射系の制御が実施される。
【００４４】
なお従来技術では、吸入空気量の減量が遅いことから、タイミングｔ１２よりも後のタイミングｔ１３で実燃焼モードが成層燃焼から均質燃焼に切り替えられ、それ以降、均質燃焼モードでの点火・噴射系の制御が実施される。図４で説明した均質→成層の切替時と同様に、従来技術の場合、実燃焼モードの切替タイミング（ｔ１３）においてスロットル学習値の反映が行われるために要求スロットル開度に段差が生じるが、本実施の形態では、実燃焼モードの切替タイミングで要求スロットル開度に段差が生じることはなく、成層燃焼から均質燃焼への切替がスムーズに行われる。
【００４５】
上述した成層燃焼から均質燃焼への燃焼モードの切替に際し、タイミングｔ１１〜ｔ１２の期間では、要求空気量に対する吸入空気量の不足によるトルク低下分を補うべく燃料噴射量が増量補正される。また、均質燃焼モードに切り替えられたタイミングｔ１２では吸入空気量が過剰となるため、それに伴う過剰なトルク増加を抑制するために点火時期が遅角補正される。この場合、タイミングｔ１２において成層燃焼から均質燃焼への切替がスムーズに行われるため、従来技術に比べて燃料増量の期間が短くなる。実際には、従来技術の場合、期間Ｔｄで燃料増量が行われるのに対し、本実施の形態の場合、期間Ｔｃで燃料増量が行われる（Ｔｃ＜Ｔｄ）。
【００４６】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００４７】
実燃焼モードの切替よりも前に、すなわち点火・噴射系の制御切替よりも前にモード切替先のスロットル学習値をスロットル制御に反映させるようにしたため、吸気系の遅れを見越して吸入空気量を制御することができる。つまり、燃焼モードの切替後にはいち早く要求空気量に収束する。これにより、燃焼モードの切替をスムーズに行うことができ、ひいてはモード切替時に生じるエミッション悪化や燃費悪化といった問題を解消することができるようになる。
【００４８】
燃焼モード切替に際し、要求燃焼モードの切替時、すなわち吸気系の制御切替時にモード切替先のスロットル学習値をスロットル制御に反映させるようにしたため、その後の実燃焼モードの切替時においてスロットル開度に段差が生じることはなく、燃焼モード切替が適正化できる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００５０】
上記実施の形態では、要求燃焼モードの切替時、すなわち吸気系の制御切替時にモード切替先のスロットル学習値をスロットル制御に反映させるようにしたが、モード切替先のスロットル学習値を反映させるタイミングは必ずしも要求燃焼モードの切替時でなくても良く、要は、実燃焼モード切替時（点火・噴射系の制御切替時）よりも前のタイミングであれば良い。但し望ましくは、燃焼モード切替時（点火・噴射系の制御切替時）よりも吸気系の応答時間分早いタイミングでモード切替先のスロットル学習値を反映させるようにする。
【００５１】
又は、スロットル学習値の切替時を基準として、その切替後、燃焼モード切替時に要する吸気系の応答時間が経過したタイミングで燃焼モード切替（点火・噴射系の制御切替）の実施を許容するようにしても良い。
【００５２】
上記実施の形態では、スロットル学習値を均質燃焼及び成層燃焼の各燃焼モード毎に設定し、これをモード別補正量としたが、スロットル学習値以外にモード別補正量を設定しても良い。モード別補正量は、必要に応じて更新される学習値でなくとも、燃焼モード毎に設定される個別の補正量であっても良い。また、モード別補正量が複数種類ある場合、それらを同時に反映させるか、順次個別に反映させるかは任意で良い。
【００５３】
空気量制御としては、スロットルバルブによる制御の他、吸気バルブの可変動弁機構による制御等を採用しても良い。この場合、可変動弁機構により、吸気バルブのリフト量や開弁時期（作用角）等のバルブ開閉動作条件が連続的に可変とすることができれば吸気量制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムを示す構成図である。
【図２】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】スロットル制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】燃焼モードの切替動作を示すタイムチャートである。
【図５】燃焼モードの切替動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン、
１１…吸気管、
１８…吸気マニホールド、
２１…燃料噴射弁、
５０…ＥＣＵ。
【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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