(57)【要約】【課題】機関燃焼モードの切り替えに伴って吸入空気量変化の応答遅れが生じる場合であっても、その影響を極力排除して適切な判定を行うことのできる内燃機関の定常運転状態判定装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、実際の吸入空気量を示すパラメータが機関負荷として用いられる均質燃焼モードと、同均質燃焼モード時と同等の機関出力が得られることを条件に設定された仮想吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる成層燃焼モードとの間で機関燃焼モードが切り替えられる。電子制御装置５０は、機関負荷が低負荷領域にあって安定していることを条件にカウンタ値をカウントアップし、これが所定値に達したことをもって内燃機関１０が定常運転状態にある旨の判定をする。電子制御装置５０は、機関負荷が低負荷領域から外れても所定期間が経過するまで上記カウンタ値のリセット処理を禁止する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから同特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して、その切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れにより生じる機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響を抑制する処理を実行する抑制手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記他の燃焼モードは機関燃焼モードを前記特定燃焼モードに設定した場合に同特定燃焼モードにおいて前記他の燃焼モードと同等の機関出力が得られるとして設定される仮想的な吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いるものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第１の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第２の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、
前記抑制手段は前記第１の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記第１の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モードを前記特定燃焼モードとし、機関排気系のＮＯｘ触媒装置におけるＮＯｘ吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理である
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記第２の燃焼モード切替処理は、前記ＮＯｘ触媒装置の昇温要求があるときに、機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに切り替えるものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項６】
請求項５記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記昇温燃焼モードは均質燃焼モードである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記判定手段は、機関負荷が第１の所定範囲内にあるときに同機関負荷が安定状態であると判断し同安定状態の継続期間が所定の判定期間を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項８】
請求項７記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記判定手段は、機関負荷が所定値未満であるときに同機関負荷が安定状態である旨判断するものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記判定手段は、前記安定状態の継続時間を計時するカウンタ処理を行い、同カウンタ処理を通じて求められるカウンタ値が所定の判定値を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものであり、
前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第１の所定範囲から外れたときに行われる前記カウンタ値のリセット処理を禁止する処理を実行するものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第１の所定範囲から外れてから所定期間が経過していないことを前記禁止処理の実行条件とするものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記抑制手段は、機関回転速度に基づき同機関回転速度が高くなるほど前記所定期間を短く設定するものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第１の所定範囲よりも大きく設定された第２の所定範囲内にあることを前記禁止処理の実行条件とするものである
内燃機関の定常運転状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機関燃焼モードを複数の燃焼モードの間で切り替えるようにした内燃機関の定常運転状態判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射供給するようにした筒内噴射式内燃機関等、その機関燃焼モードを機関運転状態に基づいて複数の燃焼モードの間で切り替えるようにした内燃機関が知られている。こうした内燃機関では、例えば、低負荷低回転領域では機関燃焼モードとして成層燃焼モードが選択され、機関熱効率を高めて燃費の向上が図られる。その一方、高負荷高回転領域では機関燃焼モードとして均質燃焼モードが選択され、燃料噴射時間をより長く確保して所定の機関出力が確保される。
【０００３】
また、このように機関燃焼モードを複数の燃焼モードの間で切り替える内燃機関にあっては、その機関負荷の大きさを最も的確に示すパラメータがそれら燃焼モードに応じて異なっている。例えば、均質燃焼モードでは、実際の吸入空気量（或いはこれと相関を有する吸気圧）を示すパラメータが機関負荷として用いられる。一方、成層燃焼モードでは、吸入空気量は機関負荷との相関が低く、これを示すパラメータを機関負荷として用いるのは妥当ではない。
【０００４】
このため、例えば特開２０００−２９７６８８号公報等に記載のものでは、機関燃焼モードを仮に均質燃焼モードに設定した場合に成層燃焼モードと同等の機関出力が得られる吸入空気量（或いは吸気圧）を求め、これを成層燃焼モードでの仮想的な吸入空気量（或いは仮想的な吸気圧）としている。そして、成層燃焼モードでは、この仮想吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として使用するようにしている。
【０００５】
尚、ここで、成層燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとして例えば内燃機関のアクセル操作量を採用することも可能ではあるが、この場合には均質燃焼モードと成層燃焼モードとで全く異なる物理量であるパラメータが機関負荷として用いられることとなる。このため、機関燃焼モードを均質燃焼モードとしたときの各種機関制御と、成層燃焼モードとしたときの各種機関制御とを各別に構築する必要が生じるようになる。
【０００６】
この点、上述したように、各燃焼モードにおいて機関負荷として用いるパラメータを、実際のものであれ、或いは仮想的のものであれ、吸入空気量（或いは吸気圧）といった同じ物理量に統一することにより、機関制御の構築に伴う各種適合作業についてその効率化を図ることができるようになる。
【０００７】
ところで、こうした機関燃焼モードの切り替えは基本的に機関運転状態に基づいて行われるが、所定の条件が満たされたことや特定の切替要求に基づいてその切り替えが行われる場合もある。
【０００８】
例えば、機関排気系にＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置（ＮＯｘ触媒装置）を備える内燃機関にあっては、ＮＯｘ吸蔵量が所定量を上回り、ＮＯｘ吸蔵能力が低下している旨判断されたときに、空燃比を理論空燃比よりもリッチにした均質燃焼モードに機関燃焼モードを切り替える処理、リッチスパイク処理が行われる。因みに、機関燃焼モードを成層燃焼モードに設定して燃料濃度の極めて希薄な空燃比のもとで運転を行う内燃機関にあっては、成層燃焼モード時に多量のＮＯｘが発生するため、通常、排気の一部を吸気通路に再循環させる排気再循環機構が設けられている。この排気再循環機構では、排気再循環により混合気の熱容量を増大させ、その燃焼温度を低下させることにより、ＮＯｘ排出量の低減を図るようにしている。上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置では、こうした排気再循環によってもなお排出されるＮＯｘを浄化するために設けられている。
【０００９】
その他、例えば、内燃機関の制御装置は上記ＮＯｘ触媒装置等、機関排気系に設けられた触媒装置の温度を監視している。そして、この触媒装置の温度が所定温度以下にまで低下し、その後、更に温度低下が進行すると所定の排気浄化能力が確保できなくなると判断すると、同触媒装置を昇温するために機関燃焼モードの切替要求が上記制御装置から出力される。そして、こうした切替要求があると、仮に機関運転状態に基づいて設定される機関燃焼モードが成層燃焼モードであっても、同成層燃焼モードよりも排気温度が高くなる均質燃焼モードに機関燃焼モードが強制的に切り替えられる。
【００１０】
また、こうした触媒装置の昇温要求に基づく機関燃焼モードの切替処理に際しては通常、内燃機関が定常運転状態にあるか否か、具体的には機関負荷が低負荷領域にある状態が所定時間経過している否かが監視され、同所定時間が経過している旨判断されるのを条件に機関燃焼モードの切り替えが行われる。このように定常運転状態にあることを条件にしているのは、機関運転状態が中負荷領域或いは高負荷領域にあるときには、そもそも排気温度が高いため、仮に現在の触媒装置の温度が低い場合であってもその後の温度上昇が期待できるからである。また更に、こうした機関燃焼モードの切り替えに際しては、僅かながら機関出力の変動が生じることがある。このため、これにより運転者に意図しないショック感を与えるのを避けるうえでは、不必要な機関燃焼モードの切り替えの実行を極力抑制する必要があるからである。
【００１１】
このように従来の内燃機関にあっては、基本的に機関運転状態に基づいてその機関燃焼モードを切り替えるようにしている他、所定の条件が満たされたときや特定の切替要求が生じたときにもこうした機関燃焼モードの切り替えを適宜行うようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機関燃焼モードについて、こうしたリッチスパイク処理に伴う切替処理と触媒昇温要求に基づく切替処理とが並行して実施される場合には、以下のような問題も無視できないものとなる。
【００１３】
即ち、リッチスパイク処理に伴って機関燃焼モードが成層燃焼モードが均質燃焼モードに切り替わると、機関負荷として用いるパラメータも仮想吸入空気量から実際の吸入空気量に切り替えられるようになる。ここで、成層燃焼モードでの機関負荷を示す仮想吸入空気量は、機関燃焼モードを仮に均質燃焼モードとした場合に同じ機関出力が得られるものとして設定してあるものの、あくまでもそれは成層燃焼モード時における定常運転時の出力特性に基づくものであり、同特性を模擬するものでしかない。
【００１４】
即ち、機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられた場合、その切り替え直後から定常運転がなされれば、機関出力の変動等は殆ど発生しない。しかしながら、実際には、成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えた直後には、主に吸入空気量の変化に応答遅れが存在しているため、均質燃焼モード時における吸入空気量が定常運転時のものよりも一時的に多くなる期間が存在する。そして、こうした吸入空気量変化の応答遅れがあると、一時的に機関負荷が増大するようになるため、上述した触媒装置の昇温要求に基づく機関燃焼モードの切替処理では、内燃機関が定常運転状態にない旨の判定がなされるようになる。従って、本来であれば触媒装置の昇温を行うべきところ、リッチスパイク処理に伴う一時的な機関負荷の増大によって同昇温処理が適切に実行されないといった不都合が生じることとなる。
【００１５】
図７はこうしたリッチスパイク処理に伴う吸入空気量等の時間的推移を示すタイミングチャートである。以下、同図７を参照して、こうした吸入空気量変化の応答遅れについて更に詳細に説明する。
【００１６】
リッチスパイク処理に際しては、まず、排気再循環機構による排気再循環（同図（ｂ））が停止される（タイミングｔ７１）。次に、スロットル弁（同図（ｃ））が所定量閉じられるとともに、燃料噴射時期が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられ（同図（ａ））、機関燃焼モードが均質燃焼モードに切り替えられる。但し、このように機関燃焼モードが均質燃焼モードに切り替えられるのに合わせてスロットル弁が閉じられても、吸入空気量（同図（ｄ））は応答遅れをもって徐々にしか減少しない。一方、機関負荷（同図（ｅ））として用いるパラメータは、機関燃焼モードが均質燃焼モードに切り替えられるのに合わせて、仮想吸入空気量から実吸入空気量に変更される。このため、その変更時から吸入空気量が減少して定常運転時の量にまで減少するまでの期間（タイミングｔ７２〜ｔ７４）は、機関負荷が一時的に増大するようになる。
【００１７】
そして、このように機関負荷が一時的に増大すると、これが機関運転状態が低負荷領域にあるか否かを判断する閾値を上回るようになる結果、内燃機関が定常運転状態にある期間を示すカウント値（同図（ｆ））が「０」にリセットされてしまうようになる（タイミングｔ７２〜ｔ７３）。従って、こうしたリッチスパイク処理に伴う上記カウンタ値のリセット処理が頻繁に行われると、触媒装置が温度低下してその昇温要求が生じているにもかかわらず、その昇温処理の実行に移行できなくなる。
【００１８】
ここで、こうした不都合を解消するために、例えば、こうした吸入空気量変化の応答遅れを予め見越して、同吸入空気量が定常運転時の量に低下する時期（例えばタイミングｔ７４）まで機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替える時期を遅らせるといった制御方法を採用することも考えられる。しかしながら、この場合には、排気再循環を停止した状態で機関燃焼モードを成層燃焼モードとする期間（例えばタイミングｔ７１〜ｔ７４）が長くなり、ＮＯｘ排出量の大幅な増大が避けきれなくなる。
【００１９】
また、こうしたＮＯｘ排出量の増大を避けるために、上記の場合において更に、機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替える時期（例えばタイミングｔ７４）まで排気再循環を継続させるようにすると、排気再循環を行いつつ、更に吸入空気量を減少させることになる。このため、成層燃焼モードとしては、混合気の空燃比、特に点火プラグ周辺における混合気の空燃比が極めて過濃になり、燃焼状態の悪化、ひいては失火を招くこととなる。
【００２０】
従って、こうしたリッチスパイク処理を行いつつ、定常運転状態が所定時間継続していることを条件に、触媒装置を昇温させるべく機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替える処理を行う内燃機関にあっては、上述したような不都合が避けきれない状況にある。
【００２１】
尚、こうした吸入空気量変化の応答遅れに起因する不都合は、上述したような機関燃焼モードについてリッチスパイク処理に伴う切替処理と定常運転状態であるのを条件に触媒昇温要求に基づく切替処理とを並行して実行する内燃機関において極めて顕著である。しかしながら、同様の不都合は、実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる燃焼モードとその他の燃焼モードとの間で機関燃焼モードが切り替え可能であって、その機関負荷に基づき内燃機関の定常運転状態を判定する判定装置において概ね共通したものとなっている。
【００２２】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関燃焼モードの切り替えに伴って吸入空気量変化の応答遅れが生じる場合であっても、その影響を極力排除して適切な判定を行うことのできる内燃機関の定常運転状態判定装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための構成及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１記載の発明は、実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから同特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して、その切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れにより生じる機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響を抑制する処理を実行する抑制手段を備えるようにしている。
【００２４】
同構成によれば、特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して、その切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れにより生じる機関負荷の変動が生じる場合でも、同機関負荷の変動がその安定状態にかかる判断に対して影響を及ぼすのが抑制される。従って、機関燃焼モードの切り替えに伴って吸入空気量変化の応答遅れが生じる場合に、内燃機関が定常運転状態にあるにもかかわらず、非定常運転状態にあるとの誤った判定がなされるのを極力回避して適切な判定を行うことができるようになる。
【００２５】
尚、上記パラメータは、吸入空気量センサ等の検出手段により検出される実際の吸入空気量そのものは勿論、例えば実際の吸気圧等、吸入空気量と相関を有し、同様の応答遅れが存在するものであれば、特定燃焼モードにおける機関負荷を示すものとしてこれを採用することができる。
【００２６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記他の燃焼モードは、機関燃焼モードを前記特定燃焼モードに設定した場合に、同特定燃焼モードにおいて前記他の燃焼モードと同等の機関出力が得られるとして設定される仮想的な吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いるものであるとしている。
【００２７】
同構成では、機関負荷として、特定燃焼モードでは、その変化に応答遅れを含む実際の吸入空気量を示すパラメータが用いられる一方、他の燃焼モードでは、仮想的な吸入空気量を示すパラメータが用いられる。このため、上述したような吸入空気量変化の応答遅れに起因する不都合が極めて顕著になる傾向がある。上記請求項２記載の発明では、こうした前提構成を備えるため、上記請求項１記載の発明により奏せられる効果を一層意味のあるものとすることができるようになる。
【００２８】
尚、特定燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとしては、実際の吸入空気量の他、例えば実際の吸気圧等、その相関値を採用できる点については上述した。請求項２記載の上記構成において、このように特定燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとして実際の吸気圧を採用する場合には、上記他の燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとしても仮想的な吸気圧が採用される。
【００２９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第１の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第２の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、前記抑制手段は前記第１の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものであるとしている。
【００３０】
同構成によれば、第１の燃焼モード切替処理を通じて機関燃焼モードが切り替えられるのに際して、内燃機関が定常運転状態にあるにもかかわらず、吸入空気量変化の応答遅れに起因して同内燃機関が非定常運転状態にあるとの誤った判断がなされるのが極力回避されて適切な定常運転状態の判定が行われる。その結果、内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として行われる第２の燃焼モード切替処理についても、その切替要求に応じて適切な時期にこれを行うことができるようになる。
【００３１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記第１の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モード（リッチ均質燃焼モード）を前記特定燃焼モードとし、機関排気系のＮＯｘ触媒装置におけるＮＯｘ吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理であるとしている。
【００３２】
通常、均質燃焼モードでは、実際の吸入空気量を示すパラメータがその機関負荷として用いられる一方、成層燃焼モードでは請求項２に記載されるような仮想的な吸入空気量を示すパラメータが機関負荷として用いられる。従って、上記構成では、第１の燃焼モード切替処理の実行にあたり、成層燃焼モードから空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モード（リッチ均質燃焼モード）に切り替えられ、これに合わせて機関負荷として用いるパラメータも仮想的な吸入空気量を示すパラメータから実際の吸入空気量を示すパラメータに切り替えられるようになる。また、これら両燃焼モードにおいて同等の機関出力を得ようとする場合、機関燃焼モードが成層燃焼モードに設定されているときよりも、均質燃焼モードに設定されているときのほうが、実際の吸入空気量は相対的に少なくなる。従って、この第１の燃焼モード切替処理に際しては、実際の吸入空気量は減少するようになり、その応答遅れに起因して機関負荷は一時的に増大するようになる。
【００３３】
この点、請求項４記載の上記構成では、こうした吸入空気量変化の応答遅れに起因する機関負荷の一時的な増大が生じた場合であっても、それによる誤判定が極力回避されて適切な定常運転状態の判定が行われる。従って、第２の燃焼モード切替処理に先立ち第１の燃焼モード切替処理としてのリッチスパイク処理が頻繁に実行されるような場合であっても、この第２の燃焼モード切替処理をその切替要求に応じて適切に行うことができるようになる。
【００３４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記第２の燃焼モード切替処理は、前記ＮＯｘ触媒装置の昇温要求があるときに、機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに切り替えるものであるとしている。
【００３５】
通常、ＮＯｘ触媒装置（正確にはその内部の触媒本体）は、そのＮＯｘ吸蔵可能量について温度依存性が存在しており、それが低温であるほど同ＮＯｘ吸蔵可能量が低下する傾向がある。このため、例えば成層燃焼モード等、排気温度の低い燃焼モードでの機関運転が長期間にわたって継続されると、ＮＯｘ触媒装置の温度が低下してＮＯｘ吸蔵能力が低下するようになる。このため、上述したように、こうしたＮＯｘ触媒装置を備える内燃機関ではその温度（触媒床温）を常に監視しており、これが所定の温度以下にまで低下した場合にはその昇温要求が出され、機関燃焼モードが均質燃焼モード等、排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに設定される。
【００３６】
上記請求項５記載の構成によれば、上記誤判定がなされるのを極力回避することにより、こうした昇温要求に基づいて内燃機関が定常運転状態であるときには、機関燃焼モードを速やかに昇温燃焼モードに移行させることができ、ＮＯｘ触媒装置のＮＯｘ吸蔵能力を好適に維持することができるようになる。また、内燃機関が定常運転状態ではない場合には、機関負荷が中負荷や高負荷にも移行するようになり、排気温度は適度に高められるようになる。従って、その後におけるＮＯｘ触媒装置の温度上昇が期待できるようになる。上記構成では、内燃機関が定常運転状態であることを条件にして機関燃焼モードを昇温燃焼モードに移行させるようにしているため、このように、ＮＯｘ触媒装置の温度上昇が期待できる場合には機関燃焼モードの切り替えを避けて、それに伴うショック感の発生等についてもこれを未然に回避することができるようになる。
【００３７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記昇温燃焼モードは均質燃焼モードであるとしている。
同構成によれば、排気温度を高めることにより、ＮＯｘ触媒装置を速やかに温度上昇させることができるようになる。
【００３８】
また、機関負荷が安定状態にあることを判断するに際しては、請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、例えば、請求項７記載の発明によるように、前記判定手段は、機関負荷が第１の所定範囲内にあるときに同機関負荷が安定状態であると判断し同安定状態の継続期間が所定の判定期間を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する、といった構成を採用することができる。
【００３９】
また、請求項８記載の発明によるように、請求項７記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記判定手段は、機関負荷が所定値未満であるときに同機関負荷が安定状態である旨判断するものである、といった構成を採用した場合には、特に定常運転状態のうち、機関負荷が低負荷領域に維持されたままになっている状態を判定することができるようになる。
【００４０】
従って、この請求項８記載の構成を、上記請求項５又は請求項６記載の発明に適用した場合には、排気温度が低温のまま維持され、その後のＮＯｘ触媒装置の温度上昇が期待できないときにのみ、機関燃焼モードを均質燃焼モード等、昇温燃焼モードに切り替える処理がなされるようになる。従って、不必要な機関燃焼モードの切り替えの実行を極力抑制することができるようになる。
【００４１】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記判定手段は、前記安定状態の継続時間を計時するカウンタ処理を行い、同カウンタ処理を通じて求められるカウンタ値が所定の判定値を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものであり、前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第１の所定範囲から外れたときに行われる前記カウンタ値のリセット処理を禁止する処理を実行するものであるとしている。
【００４２】
同構成によれば、安定状態の継続時間に相当するカウンタ値についてそのリセット処理の禁止を通じて前記抑制処理を実行することができるようになる。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第１の所定範囲から外れてから所定期間が経過していないことを前記禁止処理の実行条件とするものであるとしている。
【００４３】
吸入空気量変化の応答遅れは、機関燃焼モードが前記他の燃焼モードから特定燃焼モードに切り替えられた直後に最も大きく、その切り替えから時間が経過するのに伴って小さくなる。従って、こうした応答遅れに起因して生じる機関負荷についても同様に、機関燃焼モードの切り替え直後に最も大きくなり、その後徐々に減少するようになる。従って、仮に機関負荷が前記第１の所定範囲から外れた場合でも、所定時間が経過すれば減少し、機関負荷は定常運転時の値、換言すれば、機関燃焼モードを切り替える前の機関負荷の値に収束するようになる。
【００４４】
これに対して、例えばアクセル操作部材の操作に基づいて機関負荷が変動し、前記第１の所定範囲から外れた場合には、再びアクセル操作部材の操作がなされない限り、機関負荷が時間の経過に伴って元の状態に収束することはない。
【００４５】
請求項１０記載の発明は、この点に着目したものであり、その構成によれば、機関燃焼モードの切り替えに際して生じた吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動したとしても、それによって上記カウンタ値のリセット処理が行われる可能性は少なくなる。このため、こうした機関負荷の一時的な変動がカウンタ値のカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値に基づいて内燃機関が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【００４６】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記抑制手段は、機関回転速度に基づき同機関回転速度が高くなるほど前記所定期間を短く設定するものであるとしている。
【００４７】
吸入空気量変化の応答遅れが生じている時間は、機関吸気系を流れる吸入空気の流速により変化し、またこの流速は機関回転速度が高くなるほど大きくなる。従って、機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動した場合、機関回転速度が高いときほど、同機関負荷が機関燃焼モードを切り替える前の値に収束するまでの時間が短くなる。このため、上記所定時間についても機関回転速度が高いときほどこれを短く設定するのが望ましい。
【００４８】
請求項１１記載の発明は、この点に着目したものであり、その構成によれば、上記所定期間を機関回転速度に基づいて、機関負荷の一時的な変動がカウンタ値のカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制するうえで好適な長さに設定することができるようになる。
【００４９】
請求項１２記載の発明は、請求項９乃至１１のいずれかに記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第１の所定範囲よりも大きく設定された第２の所定範囲内にあることを前記禁止処理の実行条件とするものであるとしている。
【００５０】
機関燃焼モードの切り替えに際して生じた吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動する場合、その変動幅はアクセル操作部材の操作によって生じる機関負荷の変動幅よりも一般に小さい可能性が極めて高い。
【００５１】
請求項１２記載の発明は、この点に着目したものであり、その構成によれば、第１の所定範囲に対して第２の所定範囲をこれよりも大きく適切に設定することにより、機関燃焼モードの切り替えに際して生じた吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動したとしても、それによって上記カウンタ値のリセット処理が行われる可能性が少なくなる。このため、こうした機関負荷の一時的な変動がカウンタ値のカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値に基づいて内燃機関が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図６を参照して説明する。
図１は本実施形態にかかる定常運転状態判定装置及び同装置の判定対象となる筒内噴射式の車載内燃機関（ガソリンエンジン）の構成を概略的に示している。
【００５３】
同図１に示されるように、内燃機関１０の燃焼室１２（同図にはその一つのみを示す）には、吸気通路１１及び排気通路１３がそれぞれ接続されている。吸気通路１１にはモータ２７により開閉駆動されるスロットル弁２６が設けられている。このスロットル弁２６により調量された吸入空気が吸気バルブ２１の開弁に伴って燃焼室１２に導入される。燃料噴射弁２０から燃焼室１２に直接噴射される燃料は、この導入された吸入空気と混合された後、点火プラグ２２により点火され、燃焼した後、排気バルブ２３の開弁に伴って排気通路１３に排出される。
【００５４】
排気通路１３には排気浄化機能を有する触媒装置１６が設けられている。この触媒装置１６は、三元触媒装置とＮＯｘ吸蔵還元触媒装置といった２つの触媒装置によって構成されている（図１ではこれら各触媒装置を１つにまとめて図示している）。三元触媒装置は、主に排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）をその酸化還元作用を通じて浄化する機能を有している。これに対して、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置は、成層燃焼モード時等のリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに排気中のＮＯｘを一時的に吸蔵する。そして、この吸蔵されたＮＯｘをリッチ空燃比或いは理論空燃比のもとで燃焼が行われているときの排気に含まれる還元成分（ＨＣ及びＣＯ）によって還元してこれを浄化している。
【００５５】
燃料噴射弁２０は、各気筒の燃焼室１２内に燃料を直接噴射供給する筒内噴射式の電磁弁であり、デリバリパイプ２４から高圧の燃料が供給されている。デリバリパイプ２４は、図示しない高圧ポンプを介してフィードポンプ、燃料タンクに順に接続されており、同高圧ポンプにより加圧された燃料が供給される。
【００５６】
また、内燃機関１０には、ＮＯｘの排出を抑制するための排気再循環機構７０が設けられている。この排気再循環機構７０は、排気通路１３と吸気通路１１においてスロットル弁２６の下流側部分とを接続する再循環通路７１と、同再循環通路７１に設けられた流量制御弁７２とを備えている。再循環通路７１を通じて吸気通路１１に戻される排気の量、即ち排気再循環量は、この流量制御弁７２の開度に応じて調節される。
【００５７】
その他、内燃機関１０には、機関運転状態等を検出するための各種センサが設けられている。例えば、吸気通路１１においてスロットル弁２６よりも上流側の部分には、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ４２が設けられている。機関ピストン１４にコネクティングロッド１８を介して連結されたクランクシャフト（図示略）の近傍には、その回転速度（機関回転速度）と回転位相（クランク角）を検出するクランクセンサ４３が設けられている。また、アクセルペダル６０の近傍にはその踏込量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ４４が設けられている。また、車両駆動系に設けられたドライブシャフト（図示略）の近傍には車両の走行速度を検出する車速センサ４５が設けられている。
【００５８】
これら各センサ４２〜４５の検出信号は内燃機関１０の各種制御を統括して実行する電子制御装置５０に取り込まれる。電子制御装置５０は、これら検出信号に基づいて、燃料噴射弁２０、点火プラグ２２、スロットル弁２６を駆動するモータ２７、流量制御弁７２等のアクチュエータを駆動することにより、機関燃焼モードの切替制御等の各種制御を実行する。電子制御装置５０は、これら各種制御にかかる制御プログラムやその実行に必要となる関数マップ、並びにそれに基づく制御結果を記憶するためのメモリ５２を備えている。
【００５９】
上記各種制御のうち、機関燃焼モードの切替制御では、内燃機関１０の機関燃焼モードが成層燃焼モードと均質燃焼モードとの間で切り替えられる。
例えば、機関運転状態が低負荷低回転領域にあるときには、機関燃焼モードが基本的に成層燃焼モードに切り替えられる。この成層燃焼モードでは、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定されるとともに、燃料噴射時期が圧縮行程後期に設定される。また、機関出力を同一とした条件のもとで比較すると、この成層燃焼モード時には、均質燃焼モード時よりもスロットル弁２６の開度が大きく設定され、相対的に多い量の吸入空気が燃焼室１２に導入される。
【００６０】
更に、この成層燃焼モード時には、排気再循環機構７０の流量制御弁７２の開度が相対的に大きく設定され、再循環通路７１を通じて比較的多量の排気が機関運転状態に応じて吸気通路１１に再循環される。こうした排気再循環が行われることにより、燃焼室１２における混合気の熱容量が増大して燃焼が緩慢になり、その燃焼温度が低下するため、ＮＯｘ排出量の低減が図られるようになる。
【００６１】
これに対して、機関運転状態が機関始動時や高負荷高回転領域にあるときには、機関燃焼モードが基本的に均質燃焼モードに切り替えられる。従って、例えば車両加速時等においては、通常、機関負荷が高負荷領域に移行するため、機関燃焼モードは均質燃焼モードに設定される。この均質燃焼モードでは、空燃比が理論空燃比近傍或いはそれよりもリッチに設定されるとともに、燃料噴射時期が吸気行程時に設定される。また、この均質燃焼モード時では吸入空気量が成層燃焼モード時よりも少なくなるため、例えば機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられると、スロットル弁２６は閉じ側に制御され、それに伴って吸入空気量は応答遅れをもって減少するようになる。
【００６２】
更に、均質燃焼モード時には、排気再循環機構７０の流量制御弁７２が閉じられて再循環通路７１が閉鎖され、排気再循環は停止されるようになる。ここで、機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられる場合、その切り替え、即ちスロットル弁２６の閉じ込みや、燃料噴射時期及び燃料噴射量の変更に先立ち、排気の再循環は停止される。
【００６３】
これは、均質燃焼モード時、特に空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定したリッチ均質燃焼モード時に、吸気通路１１内に残留している排気が燃焼室１２に流入すると燃焼状態の悪化を招くためである。即ち、こうした燃焼状態の悪化を避けるために、予め排気再循環を停止して吸気通路１１に残留している排気を燃焼モードの切り替えがなされるまでに全て掃気するようにしている。
【００６４】
これら各燃焼モードにおいて、その燃焼制御状態を決定する基本量となる機関負荷は以下のようにして決定されている。
即ち、機関燃焼モードが均質燃焼モードであるときには、機関負荷として用いるパラメータとして実際の吸入空気量（実吸入空気量）が用いられる。従って、均質燃焼モードに合わせた各補正が行われるものの、均質燃焼モード時における各種制御量は基本的にはこの実吸入空気量に基づいて算出される。
【００６５】
一方、機関燃焼モードが成層燃焼モードであるときには、機関負荷として用いるパラメータとして仮想的な吸入空気量（仮想吸入空気量）が用いられる。この仮想吸入空気量は、機関燃焼モードを均質燃焼モードに設定したと仮定した場合、これら両燃焼モードにおいて同等の機関出力が得られるように設定された吸入空気量である。
【００６６】
具体的には、成層燃焼モード時においてアクセル開度を所定の開度に維持したときに得られる機関出力と、同じアクセル開度のまま機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替えたときに得られる機関出力とが同等となるときの吸入空気量が求められ、これが成層燃焼モードの仮想吸入空気量として設定される。従って、機関燃焼モードを成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えたとき、同一の機関回転速度のもとで、その機関負荷として用いるパラメータ、即ち実吸入空気量と仮想吸入空気量とがその切り替え前後で等しければ、その切り替えに際して機関出力の変動は発生しないこととなる。そして、成層燃焼モード時には、同モードに合わせた各補正が行われるものの、基本的にこの仮想吸入空気量に基づいて各種制御量が算出される。
【００６７】
このように、各燃焼モードにおいて機関負荷といて用いるパラメータを、実吸入空気量や仮想吸入空気量といった同じ物理量に統一することにより、機関制御の構築に伴う各種適合作業についてその効率化を図ることができるようになる点については上述したとおりである。
【００６８】
また、機関燃焼モードの切り替えは基本的には機関運転状態、換言すれば例えば運転者によるアクセル操作に基づいて行われるが、先の触媒装置１６の排気浄化性能を維持するために、こうしたアクセル操作等とは無関係に機関燃焼モードの切り替えが実行される場合がある。
【００６９】
例えば、触媒装置１６（ＮＯｘ触媒装置）におけるＮＯｘ吸蔵量がその限界量近傍の所定量以上にまで増大したときには、機関燃焼モードを強制的にリッチ均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理が実行される。こうしたリッチスパイク処理が実行されることにより、排気に含まれる還元成分、即ちＨＣ及びＣＯによって触媒装置１６の触媒に吸蔵されているＮＯｘが還元されて放出されるようになるため、ＮＯｘ吸蔵量が徐々に減少するようになる。
【００７０】
また、成層燃焼モード時には排気温度が低下する傾向があり、同燃焼モードでの運転が長期間にわたってなされると、触媒装置１６の触媒床温が低下してＮＯｘ吸蔵能力が低下するようになる。このため、電子制御装置５０は機関運転状態に基づいてこの触媒床温を監視しており、同触媒床温が所定の温度以下にまで低下した場合には、成層燃焼モードよりも排気温度が高くなる均質燃焼モードに機関燃焼モードを強制的に切り替える触媒昇温処理が実行される。以下、これらリッチスパイク処理及び触媒昇温処理について順次説明する。
【００７１】
図２は、リッチスパイク処理の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置５０により割込処理として所定時間毎に繰り返し実行される。
【００７２】
このリッチスパイク処理では、まず、現在の機関燃焼モードが成層燃焼モードに設定されているか否かが判断される（ステップＳ１００）。ここで、現在の機関燃焼モードが成層燃焼モードである場合には（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、次にＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘについてその増大値β（＞０）が機関運転状態（機関負荷及び機関回転速度）に基づいて算出される（ステップＳ１２５）。この吸蔵量増大値βは、基本的に、触媒装置１６（ＮＯｘ触媒装置）の触媒本体に時間当たりに接触するＮＯｘ量が多くなる機関運転状態にあるときほど大きな値に設定される。また、この設定に際しては排気再循環機構７０による排気再循環量についても考慮される。こうした吸蔵量増大値βと機関運転状態との関係は予め実験等によって求められ、関数データとして電子制御装置５０のメモリ５２に記憶されている。尚、この増大値βは一定値であってもよい。この場合には、触媒装置１６（ＮＯｘ触媒装置）の触媒本体に時間当たりに接触するＮＯｘ量の最大量を基準にしてこの吸蔵量増大値βを設定するのが望ましい。
【００７３】
このようにして吸蔵量増大値βが算出されると、現在のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘに対して吸蔵量増大値βが加算され、その加算値（ΣＮＯｘ＋β）が新たなＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘとして設定される（ステップＳ１３５）。因みに、この場合、その加算値（ΣＮＯｘ＋β）が触媒装置１６に吸蔵可能な限界量を上回るときには、これを限界量と等しく設定する、いわゆる上限ガード処理が併せて実行される。
【００７４】
次に、現在のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘとその上限値ΣＮＯｘＭＡＸとが比較される（ステップＳ１４５）。この上限値ΣＮＯｘＭＡＸは、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが触媒装置１６において吸蔵可能な限界量近傍にまで増大している旨の判断するための値である。即ち、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがこの上限値ΣＮＯｘＭＡＸを超えた場合には、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが限界量近傍にあり、リッチスパイク処理を実行することによってＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘを速やかに減少させ必要が生じると判断することができる。従って、このＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがこの上限値ΣＮＯｘＭＡＸを超えている旨の判断がなされると（ステップＳ１４５：ＹＥＳ）、リッチスパイク処理を実行すべく、その要求フラグＸＲＳＰが「オン」に設定される（ステップＳ１５５）。
【００７５】
一方、先のステップＳ１００において、現在の機関燃焼モードが成層燃焼モードではない、即ち均質燃焼モードである旨判断された場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、更に、リッチスパイク処理が既に実行されているか否かが判断される（ステップＳ１１０）。そして、リッチスパイク処理が実行中である場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、次にＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘについてその減少値α（＞０）が機関運転状態（機関負荷及び機関回転速度）に基づいて算出される（ステップＳ１２０）。この吸蔵量減少値αは、基本的に、触媒装置１６（ＮＯｘ触媒装置）の触媒本体に時間当たりに接触する還元成分（ＨＣ及びＣＯ）が多くなる機関運転状態（例えば、高負荷時や高回転時）にあるときほど大きな値に設定される。こうした吸蔵量減少値αと機関運転状態との関係は予め実験等によって求められ、関数データとして電子制御装置５０のメモリ５２に記憶されている。尚、この減少値αは一定値であってもよい。この場合には、触媒装置１６（ＮＯｘ触媒装置）の触媒本体に時間当たりに接触する還元成分の最小量を基準にしてこの吸蔵量減少値αを設定するのが望ましい。
【００７６】
このようにして吸蔵量減少値αが算出されると、現在のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘから吸蔵量減少値αが減算され、その減算値（ΣＮＯｘ−α）が新たなＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘとして設定される（ステップＳ１３０）。因みに、この場合、その減算値（ΣＮＯｘ−α）が「０」を下回るときには、これを「０」と等しく設定する、いわゆる下限ガード処理が併せて実行される。
【００７７】
次に、現在のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘとその下限値ΣＮＯｘＭＩＮとが比較される（ステップＳ１４０）。この下限値ΣＮＯｘＭＩＮは、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが減少して触媒装置１６のＮＯｘ吸蔵能力に十分な余裕のある状態に移行したことを判断するための値である。即ち、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがこの下限値ΣＮＯｘＭＩＮを下回った場合には、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがリッチスパイク処理を通じてＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが減少したため、同リッチスパイク処理を更に継続する必要がないと判断することができる。従って、このＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがこの下限値ΣＮＯｘＭＩＮを下回っている旨の判断がなされると（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、リッチスパイク処理の要求フラグＸＲＳＰが「オフ」に設定される（ステップＳ１５０）。因みに、このリッチスパイク処理の実行及び停止が頻繁に繰り返される、いわゆるハンチング現象の発生を抑制するために、上記下限値ΣＮＯｘＭＩＮは先の上限値ΣＮＯｘＭＡＸよりも十分に小さな値（ΣＮＯｘＭＩＮ＜ΣＮＯｘＭＡＸ）に設定されている。
【００７８】
このようにしてリッチスパイク処理の要求フラグＸＲＳＰがオン操作（ステップＳ１５０）又はオフ操作（ステップＳ１５５）された場合、次にリッチスパイク処理の要求フラグＸＲＳＰが「オン」に設定されているか否かが判断される（ステップＳ１６０）。また、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘがその上下限値ΣＮＯｘＭＡＸ，ΣＮＯｘＭＩＮとの間の範囲（ΣＮＯｘＭＩＮ≦ΣＮＯｘ≦ΣＮＯｘＭＡＸ）にある旨判断された場合にも（ステップＳ１４０，１４５：ＮＯ）、リッチスパイク処理の要求フラグＸＲＳＰにかかる上記判断がなされる。
【００７９】
ここで、リッチスパイク処理の要求フラグＸＲＳＰが「オン」である場合には（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、上述したリッチスパイク処理が実行される（ステップＳ１７０）。一方、リッチスパイク処理の要求フラグＸＲＳＰが「オフ」である場合には（ステップＳ１６０：ＮＯ）、リッチスパイク処理が停止され、機関燃焼モードは機関運転状態に基づく燃焼モードに切り替えられる（ステップＳ１７５）。また、先のステップＳ１１０においてリッチスパイク処理の実行中ではない旨判断された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。
【００８０】
次に、触媒昇温処理について図３及び図４を併せ参照して説明する。
図３は、触媒昇温処理の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置５０により割込処理として所定時間毎に繰り返し実行される。また、図４はこのフローチャートに示される処理手順に基づく制御態様の一例を示すタイミングチャートである。
【００８１】
この触媒昇温処理では、まず、現在の機関運転状態に基づいて定常運転時の触媒床温Ｔが算出される（ステップＳ２００）。この触媒床温Ｔは、その機関運転状態のもとで長期間、内燃機関１０を運転を継続した場合に、触媒床温が収束する温度である。この触媒床温Ｔは、実験等によりも予め求められ、関数データとして電子制御装置５０のメモリ５２に記憶されている。尚、図４では、この触媒床温Ｔの変化を実線で示している。
【００８２】
次に、以下の式（１）に基づいて現制御周期での実触媒床温ＴＳ（ｉ）が算出（推定）される（ステップＳ２１０）。
ＴＳ（ｉ）←｛（ｎ−１）ＴＳ（ｉ−１）＋Ｔ（ｉ）｝／ｎ　・・・（１）
ｎ：２以上の整数
ＴＳ（ｉ−１）：前制御周期の実触媒床温
上式（１）に示されるように、ここでは、徐変処理として機関運転状態に基づいて求められる定常運転時の触媒床温Ｔに対して加重平均処理、いわゆる、なまし処理を行うことにより実触媒床温ＴＳ（ｉ）を求めるようにしている。具体的には、前制御周期において求められた実触媒床温ＴＳ（ｉ−１）に対して「（ｎ−１）／ｎ」、現制御周期での触媒床温Ｔ（ｉ）に対して「１／ｎ」をそれぞれ乗じて重み付けを行い、それらの加算値を現制御周期の実触媒床温ＴＳ（ｉ）として算出するようにしている。このような処理を行うようにしているのは、機関運転状態の変化に対して実際の触媒床温は所定の応答遅れをもって変化するためである。尚、上記係数ｎはこの触媒床温変化の応答遅れの大きさに合わせて実験等に基づいて予め求めらるものであり、一般には、上記応答遅れ量が大きい場合ほど、同係数ｎは大きな値に設定される。図４では、この実触媒床温ＴＳ（ｉ）の変化を一点鎖線で示している。
【００８３】
次に、この実触媒床温ＴＳ（ｉ）とその第１の判定温度ＴＳＬとが比較される（ステップＳ２２０）。この第１の判定温度ＴＳＬは、触媒装置１６（ＮＯｘ触媒装置）の温度低下によってそのＮＯｘ吸蔵能力が低下しつつある状況にある旨を判断するための値である。即ち、図４に示されるように、機関負荷等の低下に伴って触媒床温Ｔが低下すると、実触媒床温ＴＳ（ｉ）も所定の応答遅れを有しながら徐々に低下するようになる（図４：例えばタイミングｔ４１〜ｔ４３の期間）。実触媒床温ＴＳ（ｉ）がこの第１の判定温度ＴＳＬを下回った場合には（図４：タイミングｔ４２）、その後、排気温度が上昇しない状態が更に継続されると、触媒装置１６においてＮＯｘ吸蔵能力が確保できないようになる。従って、この実触媒床温ＴＳ（ｉ）がこの第１の判定温度ＴＳＬを下回っている旨の判断がなされると（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、触媒装置１６を昇温すべく昇温要求フラグＸＨが「オン」に設定される（ステップＳ２３０）。
【００８４】
一方、実触媒床温ＴＳ（ｉ）が第１の判定温度ＴＳＬ以上である旨の判断がなされた場合には（ステップＳ２２０：ＮＯ）、更にこの実触媒床温ＴＳ（ｉ）が第２の判定温度ＴＳＨを上回っているか否かが判断される（ステップＳ２２５）。この第２の判定温度ＴＳＨは、実触媒床温ＴＳ（ｉ）が触媒装置１６における所定のＮＯｘ吸蔵能力が確保できるようになるまで十分に温度上昇したことを判断するための値である。従って、この実触媒床温ＴＳ（ｉ）がこの第２の判定温度ＴＳＨを上回っている旨の判断がなされると（ステップＳ２２５：ＹＥＳ）、昇温要求フラグＸＨが「オフ」に設定される（ステップＳ２３５）。
【００８５】
このように実触媒床温ＴＳ（ｉ）と第１の判定温度ＴＳＬとの比較に基づいて昇温要求フラグＸＨが「オン」に設定された場合、次にこの昇温要求フラグＸＨが「オン」に設定されている否かが判断される（ステップＳ２４０）。また、実触媒床温ＴＳ（ｉ）が第２の判定温度ＴＳＨ以下である旨判断された場合にも（ステップＳ２２５：ＮＯ）、昇温要求フラグＸＨにかかる上記判断がなされる。ここで、昇温要求フラグＸＨが「オフ」である場合には（ステップＳ２４０：ＮＯ）、触媒装置１６に対して昇温処理を行う必要がないため、この一連の処理は一旦終了される。
【００８６】
一方、昇温要求フラグＸＨが「オン」に設定されている場合には（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）、次に内燃機関１０が低負荷領域での定常運転状態にあるか否かが判断される（ステップＳ２５０）。具体的には、内燃機関１０が同状態にある旨を示す定常運転フラグＸＳＴが「オン」に設定されているか否かが判断される。即ち、このステップＳ２４０及びステップＳ２５０の各処理を通じて、触媒装置１６の温度低下によってそのＮＯｘ吸蔵能力が低下しつつあり、しかもその後、排気温度が上昇する見込みがない状況に内燃機関１０がある旨の判断がなされる。尚、定常運転フラグＸＳＴの操作等、内燃機関１０の定常運転状態判定処理にかかる制御については後述する。
【００８７】
ここで、定常運転フラグＸＳＴが「オフ」である場合には（ステップＳ２５０：ＮＯ）、機関負荷が中負荷領域以上で排気温度が高く、その後の触媒装置１６の温度上昇が見込めるため、触媒装置１６の昇温処理についてその実行は保留され、この一連の処理は一旦終了される（図４：タイミングｔ４２〜ｔ４３の期間）。
【００８８】
一方、ここで、定常運転フラグＸＳＴが「オン」である場合には（ステップＳ２５０：ＹＥＳ）、触媒装置１６の温度低下によるＮＯｘ吸蔵能力の低下がその後に発生すると判断され、同触媒装置１６の昇温処理が実行される（ステップＳ２６０）。即ち、機関運転状態に基づいて設定される機関燃焼モードが仮に成層燃焼モードである場合であっても、同機関燃焼モードは強制的に均質燃焼モードに切り替えられるようになる。
【００８９】
また、実触媒床温ＴＳ（ｉ）と第２の判定温度ＴＳＨとの比較に基づいて昇温要求フラグＸＨが「オフ」に設定された場合、触媒装置１６の昇温制御が停止される（ステップＳ２６５）。即ち、こうした昇温処理は、機関燃焼モードの切り替えに伴って実触媒床温ＴＳ（ｉ）が第２の判定温度ＴＳＨにまで上昇するまで実行される（図４：タイミングｔ４３〜ｔ４４の期間）。
【００９０】
次に、内燃機関１０の定常運転状態判定処理にかかる制御について図５及び図６を参照して説明する。
図５は、定常運転状態判定処理の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置５０により割込処理として所定時間毎に繰り返し実行される。また、図６はこのフローチャートに示される処理手順に基づく制御態様の一例を示すタイミングチャートである。
【００９１】
この定常運転状態判定処理では、まず、機関負荷が低負荷領域にある期間を監視し、この期間が所定の判定期間を超えたときに、内燃機関１０が定常運転状態にある旨の判定をするようにしている。具体的には、機関負荷が低負荷領域にあるときに定常運転カウンタ値ＣＳＴをカウントアップする一方、同機関負荷が低負荷領域から外れたときに、この定常運転カウンタ値ＣＳＴを「０」にリセットするようにしている。そして、この定常運転カウンタ値ＣＳＴが上記判定期間に相当する判定値ＣＳＴＪを超えたことを条件に、内燃機関１０が定常運転状態にある旨の判定をするようにしている。
【００９２】
また特に、このカウンタ処理に際しては、機関燃焼モードの切り替え時に生じる吸入空気量変化の応答遅れに起因して一時的な機関負荷の変動が生じた場合であっても、その変動によって上記リセット処理がなされるのを極力回避するようにしている。
【００９３】
この一連の処理に際しては、まず、現在の機関負荷が所定値ＱＬ未満であるか否かが判断される（ステップＳ３００）。尚、ここで機関負荷として用いるパラメータとしては、機関燃焼モードが成層燃焼モードに設定されている場合には仮想吸入空気量が、均質燃焼モードに設定されている場合には実吸入空気量が用いられる。またここで、上記所定値ＱＬは、機関負荷が低負荷領域にあることを判定するためのものである。従って、機関負荷がこの所定値ＱＬ未満である場合には、時間当たりの機関負荷の変動幅は最大でも、この所定値ＱＬとアイドル運転時における機関負荷の値ＱＩＤＬ（アイドル機関負荷）との差として定まる範囲を超えることはない。従って、機関負荷が所定値ＱＬ未満であることをもって、同機関負荷が低負荷領域にあり且つ安定状態にある旨判断することができる。
【００９４】
ここで機関負荷が低負荷安定状態にはない旨判断された場合には（ステップＳ３００：ＮＯ）、次に、経過時間カウンタ値ＣＬＰがカウントアップ（ＣＬＰ→ＣＬＰ＋１）される（ステップＳ３１０）。経過時間カウンタ値ＣＬＰは、機関負荷が所定値ＱＬ以上にまで上昇してからの経過時間、換言すれば機関負荷が所定範囲（所定値ＱＬ−アイドル機関負荷ＱＩＤＬ）を外れてからの経過時間に相当するものである。
【００９５】
ここで、こうした経過時間に相当する経過時間カウンタ値ＣＬＰを算出するようにしているのは以下の理由による。
上述したようなリッチスパイク処理（図６：タイミングｔ６２〜ｔ６５の期間）が実行されると、まず、機関燃焼モードの切り替えに先立ち、排気再循環機構７０の流量制御弁７２（図６（ｃ））が閉じられる（図６：タイミングｔ６１）。そして、このように流量制御弁７２が閉じられて排気再循環が停止されてから所定期間後にスロットル弁２６（図６（ｄ））が所定量だけ閉じ込まれるとともに、機関燃焼モード（図６（ｂ））が成層燃焼モードからリッチ均質燃焼モードに切り替えられる。そして、こうした機関燃焼モードの切り替えに合わせて、機関負荷（図６（ｆ））として用いるパラメータは仮想吸入空気量から実吸入空気量に切り替えられる（図６：タイミングｔ６２）。
【００９６】
但し、上述したように、スロットル弁２６が閉じ込まれても、吸入空気量（図６（ｅ））は、このスロットル弁２６の変化よりも所定の応答遅れをもって変化するため、スロットル弁２６の開度に応じた量よりも一時的に吸入空気量が増大する期間が存在するようになる（図６：タイミングｔ６２〜ｔ６４の期間）。その結果、機関負荷が一時的に増大するようになる。
【００９７】
ここで、こうした吸入空気量変化の応答遅れは、機関燃焼モードが切り替えられた直後に最も大きく、その切り替えから時間が経過するのに伴い小さくなる。従って、こうした応答遅れに起因して生じる機関負荷の変動についても同様に、機関燃焼モードの切り替え直後に最も大きくなり、その後徐々に減少するようになる。従って、仮に機関負荷が変動して上記所定値ＱＬを超えた場合でも、所定時間が経過すればその変動は減衰し、機関負荷は定常運転時の値、換言すれば、機関燃焼モードを切り替える前の機関負荷の値に収束するようになる。
【００９８】
これに対して、例えばアクセルペダル６０の操作に基づいて機関負荷が変動し、上記所定値ＱＬを超えた場合には、再びアクセル操作部材の操作がなされない限り、機関負荷が時間の経過に伴って元の状態に収束することはない。
【００９９】
従って、この定常運転状態判定処理では、経過時間カウンタ値ＣＬＰ（図６（ｇ））を算出するようにしている。そして、この経過時間カウンタ値ＣＬＰが所定の判定値ＣＬＰＪ未満である間は、その後、応答遅れ量の減少に伴って機関負荷が収束し、これが所定値ＱＬ未満にまで低下する可能性があるため、定常運転カウンタ値ＣＳＴのリセット処理を禁止するようにしている（図６：タイミングｔ６２〜ｔ６３の期間）。一方、アクセルペダル６０が操作されること等により、機関負荷が上記所定値ＱＬを超える状態が判定値ＣＬＰＪに相当する期間を超えて継続する場合には、こうしたリセット処理の禁止を解除して同処理を実行するようにしている。
【０１００】
一方、先のステップＳ３００において、機関負荷が所定値ＱＬ未満である場合には、同機関負荷の低負荷領域にあって安定している旨判断され（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、経過時間カウンタ値ＣＬＰが「０」にリセット処理される（ステップＳ３１５　図６：タイミングｔ６３）。
【０１０１】
因みに、上述したように、リッチスパイク処理の実行に際して機関燃焼モードが成層燃焼モードからリッチ均質燃焼モードに切り替えられると、吸入空気量変化の応答遅れによって一時的な機関負荷の増大が発生するが、それに起因する機関出力の増大については点火時期を遅角させることにより抑えられる。具体的には、電子制御装置５０により、機関燃焼モードを切り替える直前の機関負荷と切り替え後の機関負荷との差に基づいて機関出力の上昇量が算出され、その機関出力の上昇量と点火時期の遅角に伴う機関出力の低下量とが等しくなるように、その遅角量が設定される。そして、その他の機関運転状態に基づいて設定される点火プラグ２２の点火時期がその遅角量分だけ遅角側に設定される。従って、機関負荷の一時的な増大に起因する機関出力の上昇についてはこれが抑制されるようになる。このように機関出力の上昇が抑えられることにより、それに起因するショック感の発生や、運転者の意図しない車速（図６（ａ））の変化（加速感）についても抑制することができるようになる。
【０１０２】
次に、以下の各式（２），（３）に示される条件のいずれか一方が成立しているか否かが判断される（ステップＳ３２０）。
ＣＬＰ≧ＣＬＰＪ　・・・（２）
機関負荷≧ＱＨ（但しＱＨ＞ＱＬ）　・・・（３）
ここで、上式（２）に示される条件については、上述したように機関負荷が所定値ＱＬを超えてから所定の判定期間が経過したか否かを判断するためのものである。尚、上記判定値ＣＬＰＪはこれを一定の値に設定することもできるが、本実施形態にかかる装置では、これを機関回転速度の関数として同機関回転速度が高いときほど小さく設定するようにしている。これは主に以下の理由による。
【０１０３】
即ち、上述したような吸入空気量変化の応答遅れが生じている時間（応答遅れ時間）は、機関吸気系の総容積の他、同吸気系を流れる吸入空気の流速により変化し、同流速が大きいときほど、この応答遅れ時間は短くなる。また、機関吸気系を流れる吸入空気の流速は機関回転速度が高くなるほど大きくなる。
【０１０４】
従って、機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動した場合、そのときの機関回転速度が高いときほど、同機関負荷が機関燃焼モードを切り替える前の値に収束するまでの時間が短くなる。このため、現在生じている機関負荷の変動が、機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れに起因する一時的なものであるのか、或いはアクセルペダル６０の操作等に起因するものかをより正確に判定する上では、上記判定値ＣＬＰＪについてもこれを機関回転速度に基づいて設定するのが望ましい。このため、本実施形態にかかる装置では、機関回転速度が高いときほど、この判定値ＣＬＰＪを小さく設定するようにしている。
【０１０５】
一方、上式（３）に示される条件については、以下に示すように、機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れに起因するものか、或いはアクセルペダル６０の操作等によるものかを判断するためのものである。即ち、上述したように機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が変動するが、その変動幅はアクセルペダル６０の操作により生じる機関負荷の変動幅に対して小さくなる可能性が極めて高い。
【０１０６】
従って、上式（３）に示される条件が満たされる場合には、機関負荷の変動が大きく、その変動は機関燃焼モードの切り替えによって生じたものではないと判断することができる。尚、こうした判断を適切に行うべく、上式（３）に示される所定値ＱＨは、機関燃焼モードの切り替えによって変動する機関負荷の最大値、換言すれば吸入空気量変化の応答遅れ量が最大になるときの機関負荷の値よりも大きな値に設定されている。
【０１０７】
上記各式（２），（３）に示される条件のいずれか一方が満たされている場合には（ステップＳ３２０：ＹＥＳ）、機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えにより生じる吸入空気量変化の応答遅れに起因するものではないと判断される。換言すれば、機関負荷が低負荷領域で安定した状態にはない旨の判断がなされる。そして、こうした判断がなされると、定常運転カウンタ値ＣＳＴのリセット処理が行われるとともに（ステップＳ３３５）、定常運転フラグＸＳＴが「オフ」に設定される（ステップＳ３５５）。そして、この一連の処理は一旦終了される。
【０１０８】
これに対して、上記各式（２），（３）に示される条件のいずれもが満たされていない場合、即ち経過時間カウンタ値ＣＬＰが上記判定値ＣＬＰＪ未満であり、且つ、機関負荷が上記所定値ＱＨ未満であるときには（ステップＳ３２０：ＮＯ）、上記定常運転カウンタ値ＣＳＴ（図６（ｈ））のリセット処理を禁止することなく、そのカウントアップ処理を実行する（ステップＳ３３０　図６：タイミングｔ６２〜ｔ６３の期間）。即ち、本実施形態にかかる装置では、機関負荷が所定値ＱＬを超えてから所定期間が経過していないこと、並びに機関負荷が所定値ＱＬよりも大きく設定された所定値ＱＨ未満であることの双方を経過時間カウンタ値ＣＬＰのリセット処理についてその禁止をする条件としている。
【０１０９】
このように定常運転カウンタ値ＣＳＴのカウントアップ処理を実行した後、次に、定常運転カウンタ値ＣＳＴが判定値ＣＳＴＪを上回っているか否かが判断される（ステップＳ３４０）。そして、この定常運転カウンタ値ＣＳＴが判定値ＣＳＴＪを上回っている場合には（ステップＳ３４０：ＹＥＳ）、定常運転フラグＸＳＴ（図６（ｉ））が「オン」に設定される（ステップＳ３５０　図６：タイミングｔ６６）。一方、定常運転カウンタ値ＣＳＴが判定値ＣＳＴＪ以下である場合には（ステップＳ３４０：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。
【０１１０】
以上説明した制御態様をもって内燃機関１０の定常運転状態を判定するようにした本実施形態にかかる装置によれば、以下の作用効果を奏することができる。・機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられるのに際して、その切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れにより生じる機関負荷の変動が生じる場合でも、同機関負荷の変動がその安定状態にかかる判断に対して影響を及ぼすのが抑制される。従って、機関燃焼モードの切り替えに伴って吸入空気量変化の応答遅れが生じる場合に、内燃機関１０が定常運転状態にあるにもかかわらず、非定常運転状態にあるとの誤った判定がなされるのを極力回避して適切な判定を行うことができるようになる。
【０１１１】
・また、機関負荷として用いるパラメータとして、均質燃焼モードでは、その変化に応答遅れを含む実際の吸入空気量が用いられる一方、成層燃焼モードでは、仮想的な吸入空気量が用いられる。このため、上述したような吸入空気量変化の応答遅れに起因する誤判定のなされる可能性が高いが、こうした装置において上記作用効果を奏することができるため、これを一層意味のあるものとすることができるようになる。
【０１１２】
・特に、本実施形態にかかる装置では、リッチスパイク処理の実行に伴って機関燃焼モードがリッチ均質燃焼モードに切り替える際に、その吸入空気量変化の応答遅れに起因する一時的な機関負荷の変動によって内燃機関１０が非定常運転状態にあると誤判定されるのを避けることができる。このため、こうしたリッチスパイク処理が頻繁に行われ、それに起因する上記誤判定によって、触媒昇温処理に移行できなくなるのを極力回避することができる。そして、このように触媒昇温処理が適切な時期をもって実行されることにより、触媒装置１６における排気浄化能力、特にＮＯｘ触媒装置におけるＮＯｘ吸蔵能力の低下を抑えてこれを確保することができるようになる。
【０１１３】
・更に、内燃機関１０が定常運転状態にあることを触媒床温処理の実行条件としている。即ち、機関負荷が中負荷や高負荷に移行する可能性があり、それに伴う排気温度の上昇によって触媒装置１６の排気浄化能力、特にＮＯｘ触媒装置におけるＮＯｘ吸蔵能力が確保できる可能性のある非定常運転時には、敢えてこうした触媒昇温処理を実行しないようにしている。このため、不必要な機関燃焼モードの切り替えを極力避けて、それに伴うショック感の発生等についてもこれを未然に回避することができるようになる。
【０１１４】
・更に、この定常運転状態として、特に機関負荷が低負荷領域に維持されたままになっている状態をその判定対象として特定するようにしている。このため、従って、上述したような、不必要な機関燃焼モードの切り替えの実行、更にはそれに伴うショック感の発生等についても一層好適にこれを回避することができるようになる。
【０１１５】
・また、機関負荷が所定値ＱＬを超えてからの所定期間が経過していないこと、具体的にはその経過時間に相当する経過時間カウンタ値ＣＬＰが判定値ＣＬＰＪに達していないことを条件に、定常運転カウンタ値ＣＳＴのリセット処理を禁止するようにしている。このため、リッチスパイク処理での機関燃焼モードの切り替えに際して生じた機関負荷の一時的な変動よって上記リセット処理が行われる可能性が少なくなる。従って、こうした機関負荷の一時的な変動が定常運転カウンタ値ＣＳＴのカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値ＣＳＴに基づいて内燃機関１０が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【０１１６】
・更に、上記所定期間に相当する判定値ＣＬＰＪを機関回転速度の関数とし、同機関回転速度が高くなるほど判定値ＣＬＰＪを小さく設定するようにしている。従って、吸入空気量変化の応答遅れに起因する機関負荷の一時的な変動が定常運転カウンタ値ＣＳＴのカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制するうえで好適な大きさに上記判定値ＣＬＰＪの大きさを設定することができるようになる。
【０１１７】
・また、機関負荷が所定値ＱＬよりも更に大きく設定された別の所定値ＱＨ未満であることを条件に、定常運転カウンタ値ＣＳＴのリセット処理を禁止するようにしている。このため、リッチスパイク処理での機関燃焼モードの切り替えに際して生じた機関負荷の一時的な変動よって上記リセット処理が行われる可能性が少なくなる。従って、こうした機関負荷の一時的な変動が定常運転カウンタ値ＣＳＴのカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値ＣＳＴに基づいて内燃機関１０が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【０１１８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、同実施形態は以下のようにその構成を変更することもできる。
・上記実施形態では、機関負荷のみを監視し、その変化態様に基づいてその変動が機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れに起因するものであるのか、或いはアクセルペダル６０の操作等によるものであるのかを判断するようにした。これに対して例えば以下のような構成を付加することにより、同判断を更に正確に行うことができるようになる。
【０１１９】
（ａ）図５のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップＳ３００とステップＳ３１０との間に、リッチスパイク処理が実行中であること等、実際に機関燃焼モードの切り替えが行われたことを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップＳ３１０に、否定判断されたステップＳ３１５に移行するようにする。
【０１２０】
（ｂ）同じく、図５のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップＳ３００とステップＳ３１０との間に、アクセルペダル６０の踏み込み操作が終了してから所定期間が経過したこと等、機関負荷の増大が運転者による加速要求に基づくものでないことを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップＳ３１０に、否定判断されたステップＳ３１５に移行するようにする。
【０１２１】
（ｃ）同じく、図５のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップＳ３００とステップＳ３１０との間に、車速センサ４５により検出される車速の変化幅が所定値以内であることを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップＳ３１０に、否定判断されたステップＳ３１５に移行するようにする。
【０１２２】
（ｄ）同じく、図５のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップＳ３００とステップＳ３１０との間に、点火時期の遅角処理が実行されていないことを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップＳ３１０に、否定判断されたステップＳ３１５に移行するようにする。
【０１２３】
・上記実施形態において、機関燃焼モードが成層燃焼モードと均質燃焼モードとの間で切り替えられる内燃機関１０を例示したが、例えばこれら各燃焼モードに加えて、上記成層燃焼モードよりも成層強度を低下させた亜成層燃焼モードが行われる内燃機関１０に本発明を適用することもできる。
【０１２４】
・上記実施形態では、機関負荷として用いるパラメータとして吸入空気量を採用したが、これに替えて例えば吸気圧を採用することもできる。即ち、成層燃焼モードにおいては仮想的な吸気圧、均質燃焼モードにおいては実際の吸気圧を上記パラメータとして採用する。尚、この仮想吸気圧は、上記仮想吸入空気量と同様の手順に従ってこれを求めることができる。
【０１２５】
・上記実施形態では、定常運転状態として特に機関負荷が低負荷領域にあって安定している状態を判定するようにしたが、例えば、こうした機関負荷が中負荷領域や高負荷領域等にあって安定している状態を定常運転状態として判定することもできる。更に、こうした機関負荷の大きさに関わらず、その変動幅が小さい状態にあることのみをもって内燃機関１０が定常運転状態にある旨の判定をすることもできる。
【０１２６】
・上記実施形態では、内燃機関として筒内噴射式のガソリンエンジンを例示したが、この発明は吸気ポート噴射式のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等、機関燃焼モードの切り替えに伴って機関負荷として用いるパラメータが吸入空気量変化の応答遅れを有するものに変更されるものであれば適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる定常運転状態判定装置及びその判定対象となる内燃機関についてその概要を示す概略構成図。
【図２】リッチスパイク処理についてその実行手順を示すフローチャート。
【図３】触媒昇温処理についてその実行手順を示すフローチャート。
【図４】定常運転時の触媒床温及び実触媒床温の変化等を示すタイミングチャート。
【図５】定常運転状態判定処理についてその実行手順を示すフローチャート。
【図６】本実施形態において、機関燃焼モードの切り替え時における吸入空気量及び定常運転カウンタ値の推移等を示すタイミングチャート。
【図７】従来例において、機関燃焼モードの切り替え時における吸入空気量及び定常運転カウンタ値の推移等を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…排気通路、１４…機関ピストン、１６…触媒装置、１８…コネクティングロッド、２０…燃料噴射弁、２１…吸気バルブ、２２…点火プラグ、２３…排気バルブ、２４…デリバリパイプ、２６…スロットル弁、２７…モータ、４２…吸入空気量センサ、４３…クランクセンサ、４４…アクセルセンサ、４５…車速センサ、５０…電子制御装置（判定手段、抑制手段）、５２…メモリ、６０…アクセルペダル、７０…排気再循環機構、７１…再循環通路、７２…流量制御弁。
【図１】
2004060614.tif 000003
【図２】
2004060614.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004060614.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004060614.tif 000008
【図７】
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