(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、空燃比状態の異なる複数の運転モードを有し、該運転モードの切換時に気筒別に所定の時間差をもって該運転モードの切換を順次行なう多気筒内燃機関の制御装置において、
運転者の加速要求に相関するパラメータに基づいて運転者の加速要求が大きい場合は該加速要求が小さい場合よりも上記の時間差を短くするとともに、切換順序の後の方の気筒ほど上記の時間差を大きくする時間差制御手段が設けられている
ことを特徴とする、多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記の運転者の加速要求に相関するパラメータとして、アクセルペダルの操作量又は該操作量に相関するパラメータ値が用いられる
ことを特徴とする、請求項１記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記の多気筒内燃機関に排ガス還流装置が付設されていて、上記の運転モードの切換時に、該排ガス還流装置による排ガス還流が大幅に低減される場合や該排ガス還流が停止される場合には、上記の運転モードの切換に際して、残留する排ガス還流を考慮して空燃比の増量補正を行なうように構成されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記の多気筒内燃機関が、各気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射内燃機関であって、上記の複数の運転モードとして、空燃比を理論空燃比にして予混合燃焼運転を行なうストイキオ運転モードと、該空燃比を該理論空燃比よりも希薄なリーン状態として層状燃焼運転を行なう層状リーン運転モードとを有している
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多気筒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、車両に搭載される多気筒内燃機関の制御装置に関し、特に、層状燃焼により極めて希薄な空燃比による運転モードをそなえた筒内噴射内燃機関に用いて好適の、多気筒内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関（以下、エンジンという）において、エンジン回転数やエンジン負荷に応じて空燃比を制御する技術が開発されており、高回転時や高負荷時には空燃比を理論空燃比として所望の出力を得て、低回転，低負荷時には理論空燃比よりもリーンな空燃比として燃費を向上させるようにしている。
【０００３】
特に、近年では、燃料を燃焼室内に直接噴射するガソリンエンジンが実用化されてきており、かかる筒内噴射エンジンでは、圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ近傍に部分的に一定濃度の混合気を集めて燃焼を行なう層状燃焼によって、極めて希薄な空燃比による運転（圧縮行程で燃料噴射するため、圧縮リーン運転という）を実現している。このような圧縮リーン運転では、アクセルペダルの踏込量に応じたスロットル開度では空気が不足するため、スロットル弁をバイパスするバイパス手段や、スロットル開度を電気的に調整可能な電子スロットル弁等を用いて、燃焼室内に流入する吸気量を、アクセルペダル踏込量に応じて得られるスロットル開度での吸気量よりも大きくして、層状燃焼を実現するための空気量を確保している。
【０００４】
ところで、車両に搭載された筒内噴射エンジンにおいて、目標空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーンとする圧縮リーン運転モードで運転が行なわれている際に、例えば運転者の加速要求によりアクセルペダルが踏み込まれて圧縮リーン運転モードから目標空燃比を理論空燃比とするストイキオ運転モードへ切り換えられる場合があるが、この運転モードの切換に応じて、例えば図１３に示すように燃料量（燃料噴射量）や点火時期や吸入空気量や排ガス還流量（ＥＧＲ量）も切り換えられる。
【０００５】
つまり、時点ｔ0 で、運転モードが圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードに切り換えられると〔図１３（Ａ）参照〕、これと同時に、例えば電子スロットル弁を用いている場合には、それまで層状燃焼を実現するために運転者の要求するアクセルペダル踏込量に応じたものよりも大きくしていたスロットル開度を、目標空燃比の変化に伴ってアクセルペダル踏込量に応じたものに戻すために、スロットル開度は大から小へと減少するが〔図１３（Ｅ）参照〕、スロットル開度が大のときに既にスロットル弁の下流に流れ込んでいる空気（スロットル弁から燃焼室までの吸気経路内に残留した吸気）の存在により、実際の吸入空気量は少しずつ減少することになる〔図１３（Ｆ）参照〕。
【０００６】
また、圧縮リーン運転モードでは、ＮＯｘ低減のためにＥＧＲ弁を開いて排ガスを還流していたが、出力向上及び排気通路内に設けられた排ガス浄化用触媒の浄化特性の面から、ストイキオ運転モードでは排ガス還流は不要となるため、モード切り換えとともにＥＧＲ弁が閉じられるが〔図１３（Ｇ）参照〕、ＥＧＲ弁を閉じても吸気経路内にはＥＧＲ成分（排ガス）が残留するため、ＥＧＲ量（排ガス還流量）自体は少しずつ減少していく〔図１３（Ｈ）参照〕。
【０００７】
一方、圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードに切り換えられると、燃焼室内に噴射する燃料量を増加させる必要があるが、上述のように吸入空気量が急減しない〔図１３（Ｆ）参照〕ため、吸入空気量がある程度減少するのを待ってモード切換時点ｔ0 よりもやや遅れた時点ｔ1 で燃料量を増加させ、これと同時に点火時期を変更（一般には、遅延）させる。ただし、燃料量を急増させるのはトルクショックを招くため、燃料量を増加させる時点ｔ1 の前後（時点ｔ0 から時点ｔ2 ）でテーリング処理をしている。
【０００８】
しかしながら、このような圧縮リーン運転からストイキオ運転への切換時の燃料増量過程では、空燃比Ａ／Ｆは図１２に示すような燃焼不安定領域を必ず通過することになる。
また、燃料噴射弁やＥＧＲ等のエンジン部品の製品バラツキ（即ち、エンジン生産バラツキ）が大きいほど燃焼不安定を招き、運転モード切換路のトルクショックを招きやすい。
【０００９】
そこで、燃焼制御にかかるＲＯＭデータのマッチングに多くの工数を費やし、燃焼不安定をできるだけ回避できるように、テーリング処理をある程度抑え、図１３（Ｂ）に示すように、時点ｔ1 では燃料量を急増させるようにしている。
このように燃焼不安定を回避できるようにすると、燃料量に関してテーリング処理を行なっても、実際の運転モードの切換時（即ち、時点ｔ1 ）付近で、どうしてもトルク変動を招いてしまう。
【００１０】
しかも、従来の運転モード切換は、複数の気筒に関して同時に切換を行なっており、時点ｔ1 の近傍で各気筒の出力トルクが大きく変動するため、図１３（Ｈ）に示すように、時点ｔ1 を中心に車両前後Ｇが大きく変化して、車両の走行にショックを招く。特に、燃料量を急増させる（時点ｔ1 ）の前には、運転自体はまだ圧縮リーン運転であるのに吸入空気量が減少するため、エンジンの出力トルクが減少することになり〔図１３（Ｆ）参照〕、減速感を招き〔図１３（Ｉ）〕、燃料量を急増させた（時点ｔ1 ）の後には、運転はストイキオ運転となって、トルクが急増するるため〔図１３（Ｆ）参照〕、唐突な加速感（唐突感）を招いてしまうのである〔図１３（Ｉ）〕。
【００１１】
これに対して、特開平４−２９５１５１号公報には、目標空燃比が異なる運転モードへの切換時に、気筒別に所定の時間差をもって運転モードを順次切り換えていくことにより、運転モード切換時に生じるエンジンのトルクショックの発生を抑制しようとする技術が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の公報記載の技術において、エンジンのトルクショック（車両の加減速ショック）の抑制を重視して、運転モード切換タイミングの気筒毎の時間差を長めに設定すると、全気筒のモード切換が完了するまでに時間が長くかかり過ぎて、特に、運転者が急加速を要求している時にはこの応答性の低下が課題となる。逆に、このモード切換の応答性を重視して、運転モード切換タイミングの気筒毎の時間差を短めに設定すると、エンジンのトルクショック（車両の加減速ショック）を大きくしてしまうことになり、運転者が特に急加速を要求していない時でも、応答性が重視されショック低減効果が十分に得られないという不具合を招く。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、運転者の加速要求に応じて運転モードの切換応答性を確保しながら運転モード切換時のエンジンのトルクショック（車両の加減速ショック）を抑制できるようにした、多気筒内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の多気筒内燃機関の制御装置は、車両に搭載され、空燃比状態の異なる複数の運転モードを有する多気筒内燃機関の制御装置において、該運転モードの切換時に気筒別に所定の時間差をもって該運転モードの切換を順次行なう。これにより、運転モードの切換に伴い内燃機関に発生するショックが低減される。
【００１５】
そして、時間差制御手段によって、運転者の加速要求に相関するパラメータに基づいて運転者の加速要求が大きい場合は該加速要求が小さい場合よりも上記の時間差を短くするとともに、切換順序の後の方の気筒ほど上記の時間差を大きくする。これにより、運転者の加速要求が高い場合には、運転モードの切換が速やかに行なわれて、加速要求に速やかに応じることが可能になり、一方、運転者の加速要求が低い場合には、運転モードの切換が緩やかに行なわれて、運転モードの切換に伴い内燃機関に発生するショックが確実に低減される。また、切換順序の後の方の気筒ほど上記の時間差を大きくすることにより、ドライバに対して運転モード切換の応答感を与えることができる。
【００１６】
なお、運転者の加速要求に相関するパラメータとしては、アクセルペダルの操作量又は該操作量に相関するパラメータ値を用いることができる。
また、上記の多気筒内燃機関に排ガス還流装置が付設されていて、上記の運転モードの切換時に、該排ガス還流装置による排ガス還流が大幅に低減される場合や該排ガス還流が停止される場合には、上記の運転モードの切換に際して、残留する排ガス還流を考慮して空燃比の増量補正を行なうように構成してもよい。
【００１７】
また、上記の多気筒内燃機関が、各気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射内燃機関であって、上記の複数の運転モードとして、空燃比を理論空燃比にして予混合燃焼運転を行なうストイキオ運転モードと、該空燃比を該理論空燃比よりも希薄なリーン状態として層状燃焼運転を行なう層状リーン運転モードとを有しているように構成してもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図１１は本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置を示すものである。
本実施形態の多気筒内燃機関（以下、エンジンという）について説明すると、このエンジンは、各シリンダ（気筒）内に直接燃料を噴射して点火プラグの点火により燃焼を行なう筒内噴射エンジンであり、ここでは、自動車用エンジンに用いられている。
【００１９】
つまり、図２に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各シリンダ３毎に、点火プラグ４と、燃焼室５内に直接開口する燃料噴射弁６とが設けられ、点火プラグ４は点火コイル４Ａにより、燃料噴射弁６は運転者（ドライバ）６Ａにより、それぞれ駆動される。シリンダ３内には、クランクシャフト７に連結されたピストン８が装備され、このピストン８の頂面には半球状に窪んだキャビティ９が形成されている。
【００２０】
さらに、シリンダヘッド２には、吸気弁１０を介して燃焼室５と連通しうる吸気ポート１１と排気弁１２を介して燃焼室５と連通しうる排気ポート１３とが形成されている。吸気ポート１１は燃焼室５上方に略鉛直に配設され、ピストン８の頂面のキャビティ９と協働して燃焼室５内で吸気による逆タンブル流を形成させる。排気ポート１３には、大径の排ガス再循環ポート（ＥＧＲポート）１４が分岐している。
【００２１】
また、シリンダ６外周のウォータジャケット１５には冷却水温を検出する水温センサ１６が設けられ、クランクシャフト７には所定のクランク角位置で信号を出力するクランク角センサ１７が、吸気弁１０，排気弁１２を駆動するカムシャフト１８，１９にはカムシャフト位置に応じた気筒識別信号を出力する気筒識別センサ（カム角センサ）２０が、それぞれ付設されている。
【００２２】
そして、吸気系は、上流側からエアクリーナ２１，吸気管２２，スロットルボディ２３，サージタンク２４，吸気マニホールド２５の順に構成され、吸気マニホールド２５の下流端部に吸気ポート１１が設けられている。排気系は、上流側から排気ポート１２を有する排気マニホールド２６，排気管２７，２８の順に構成され、排気管２７，２８の相互間に排ガス浄化触媒２９が介装されている。
【００２３】
スロットルボディ２３には、スロットル弁３０がそなえられている。このスロットル弁３０は、モータからなる駆動手段３２により開度が調整されるようになっており、アクセルペダルの踏込量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ３４等からのアクセル開度情報に基づいて駆動手段３２が制御され、スロットル弁３０の開度調整が行なわれるようになっている。
【００２４】
また、排気ポート１３から分岐したＥＧＲポート１４とスロットルボディ２３の直下部（サージタンク２４の直上部）との間には、排ガスを再循環させるＥＧＲパイプ３５が介装されている。このＥＧＲパイプ３５の途中には、排ガス再循環量（ＥＧＲ量）を調整するために、例えばステッパモータ式のＥＧＲバルブ３６が設けられている。
【００２５】
さらに、エアクリーナ２１の直ぐ下流部分には吸入空気流量を検出するエアフローセンサ３７が、スロットル弁３０にはスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ３８が、スロットルボディ２３にはスロットル弁３０の全閉を検出してアイドル信号を出力するアイドルスイッチ３９が、それぞれ設けられている。また、排気マニホールド２６には、空燃比がストイキオよりもリッチ側かリーン側かを検出するＯ2 センサ４０が設けられている。
【００２６】
燃料供給系について説明すると、燃料タンク４１内の燃料は、まず、電動式の低圧燃料ポンプ４２により加圧されて、低圧フィードパイプ４３により、エンジン１により駆動される（ここではカムシャフト２０と連動する）高圧燃料ポンプ４６に送られて、高圧に加圧され、高圧燃料ポンプ４６から吐出された高圧燃料は、高圧フィードパイプ４７からデリバリパイプ４８を介して各燃料噴射弁６に送給されるようになっている。
【００２７】
なお、低圧フィードパイプ４３にはリターンパイプ４４を介して低圧レギュレータ４５が介装されており、低圧フィードパイプ４３内の燃料圧力が所定の低圧力〔数気圧（０．３〜０．４ＭＰａ）程度〕に調整される。また、デリバリパイプ４８にはリターンパイプ４９を介して高圧レギュレータ５０が介装されており、デリバリパイプ４８内の燃料圧力が所定の高圧力〔数十気圧（２〜７ＭＰａ）程度〕に調整される。
【００２８】
さらに、この高圧レギュレータ５０には燃圧切換弁５１が介装されており、燃圧切換弁５１を開放することでリターンパイプ４９の燃料をリリーフしてデリバリパイプ４８内の燃料圧力を低圧に調整可能になっている。
なお、高圧燃料ポンプ４６で余剰となった燃料は、リターンパイプ５２により燃料タンク４１に戻される。
【００２９】
そして、点火プラグ４，燃料噴射弁６，スロットル弁３０，ＥＧＲバルブ３６，低圧燃料ポンプ４２，燃圧切換弁５１といった各エンジン制御要素の作動を制御するために、本制御装置である電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０がそなえられている。このＥＣＵ６０には、入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶を行なう記憶装置，中央処理装置，タイマやカウンタ等がそなえられており、前述の種々のセンサ類からの検出情報等に基づいて、上述の各エンジン制御要素の制御を行なう。
【００３０】
なお、図２には多気筒エンジンの一例として直列多気筒エンジンを示すが、本多気筒内燃機関の制御装置は直列エンジンにもＶ型エンジンにも適用できるもので、以下、両者これらのエンジン形式の一方に限定せずに説明する。
本エンジンは、上述のように筒内噴射エンジンであり、燃料噴射を自由なタイミングで実施できるため、吸気行程を中心とした燃料噴射による予混合燃焼のほか、圧縮行程を中心とした燃料噴射によって前述の逆タンブル流を利用して層状燃焼を行なうことができる。予混合燃焼の運転モードとしては、Ｏ2 センサ４０の検出情報に基づいたフィードバック制御により空燃比を理論空燃比近傍に保持するストイキオ運転モードと、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするエンリッチ運転モードと、空燃比を理論空燃比よりもリーンにするリーン運転モード（吸気リーン運転モード）とが設けられ、層状燃焼の運転モードとしては、空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーンにする超リーン運転モード（圧縮リーン運転モード）が設けられている。
【００３１】
ＥＣＵ６０では、予め設定されたマップに基づいて、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷状態を示す平均有効圧Ｐｅから１つの運転モードを選択する。一般に、エンジン回転数Ｎｅや平均有効圧Ｐｅが小さい状態では圧縮リーン運転モードを選択し、エンジン回転数Ｎｅや平均有効圧Ｐｅが増加していくにしたがって、吸気リーン運転モード，ストイキオ運転モード，エンリッチ運転モードの順に選択していくが、圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードに直接切り換わる場合もある。
【００３２】
なお、エンジン回転数Ｎｅは、クランク角センサ１７の検出情報から算出でき、平均有効圧Ｐｅは、このエンジン回転数Ｎｅとアクセルポジションセンサ３４で検出されたアクセル開度とから算出できる。
ＥＣＵ６０は、各運転モードに応じてそれぞれ設定されたマップに基づいて、エンジン回転数Ｎｅ及び平均有効圧Ｐｅからスロットル開度，目標空燃比，燃料噴射タイミング（一般には、燃料噴射完了タイミング），点火タイミング，ＥＧＲ量等を設定し、さらに、目標空燃比ＡＦa 及びエアフローセンサ３７で検出される吸入空気流量から燃料噴射量を設定し、燃料噴射弁６，点火プラグ４，ＥＧＲバルブ３６等を制御するようになっている。
【００３３】
図１はＥＣＵ６０によるエンジンの制御機能を示すブロック図であり、図１に示すように、ＥＣＵ６０には、エンジン回転数Ｎｅ，平均有効圧Ｐｅを算出する機能（エンジン回転数算出手段６１Ａ，平均有効圧算出手段６１Ｂ）と、算出したエンジン回転数Ｎｅ及び平均有効圧Ｐｅに基づいて運転モードを選択する機能（運転モード選択手段）６２と、各運転モード毎にエンジン回転数Ｎｅ及び平均有効圧Ｐｅから目標空燃比ＡＦa を設定する機能（目標空燃比設定手段）６３と、この目標空燃比ＡＦa と吸入空気流量等に基づいて、燃料噴射量（燃料噴射弁開弁時間），燃料噴射タイミング（燃料噴射弁開弁タイミング），点火タイミング，ＥＧＲ量（ＥＧＲバルブ開度），スロットル弁３０の開度等の吸気量をそれぞれ設定する機能、即ち、燃料噴射量設定手段６４Ａ，燃料噴射タイミング設定手段６４Ｂ，点火タイミング設定手段６４Ｃ，ＥＧＲ量設定手段６４Ｄ，吸気量設定手段６４Ｅ等をそなえ、これらの設定手段６４Ａ〜６４Ｅの設定情報に基づいて、燃料噴射弁６，点火プラグ４，ＥＧＲバルブ３６，吸気バルブ（スロットル弁３０）等を制御するようになっている。
【００３４】
ところで、燃料噴射量設定手段６４Ａ，燃料噴射タイミング設定手段６４Ｂ，点火タイミング設定手段６４Ｃ，ＥＧＲ量設定手段６４Ｄ，吸気量設定手段６４Ｅ等では、運転モードの切換判定がなされたら（即ち、選択された運転モードが切り換わったら）、通常は、この切換時点から新たなモードに対応した制御を行ない、各気筒毎に制御を行なう燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミング，スロットル開度についても、切換時点から各気筒に対して新たなモードに対応した制御を行なう。
【００３５】
しかしながら、圧縮リーン運転モードとストイキオ運転モードとの間の切換時に、切換時点から全気筒に対して新たなモードに対応した制御を行なうと、前述のように、エンジンのトルクショックを招き、ドライバや乗員に不快な減速感や唐突感（車両の加減速ショック）を招いてしまい好ましくない。
そこで、本装置では、圧縮リーン運転モードとストイキオ運転モードとの間の切換時には、燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングといった気筒別に行なう制御ついては、気筒別に所定の時間差をもって切換を行なうようになっている。また、前述のように、車両の加減速ショックの抑制と運転モード切換の応答性の向上とは相反する関係にあるため、本装置では、運転者の加速要求に応じて、上記の時間差（即ち、気筒別に運転モード切換を行なう時の時間差）Δｔi を制御する時間差制御手段６５が設けられている。
【００３６】
つまり、時間差制御手段６５では、運転者の加速要求が強ければ、運転モード切換の応答性を重視して時間差Δｔi を短く設定し、運転者の加速要求が弱ければ、車両の加減速ショックの抑制を重視して時間差Δｔi を長く設定するようになっている。
また、運転者の加速要求は、アクセルペダルの操作量として表現されるので、このアクセルペダルの操作量又はアクセルペダルの操作量に相関する何らかのパラメータ値に応じて、運転者の加速要求を判定することができる。
【００３７】
そこで、本装置の時間差制御手段６５では、アクセルペダルの操作量に相関するパラメータ値である平均有効圧Ｐｅに基づいて、時間差Δｔi を制御するようになっている。つまり、平均有効圧Ｐｅが高い時間差Δｔi を短く設定して平均有効圧Ｐｅが低いほど時間差Δｔi を長く設定することで、運転者の加速要求に応じた時間差Δｔi とするようになっている。
【００３８】
例えば図３はＶ型８気筒エンジンにおける時間差制御手段６５による時間差Δｔｉの設定マップであって、本制御装置の案出過程の技術における設定マップの一例を示すもので、最上段の０〜８は、０が運転モードの切換判定時点を示し、１〜８は各気筒において運転モード切換を行なう時点を示す。例えば、１は運転モードの切換判定後に始めての気筒（１番目の気筒）に対して運転モードの切換を行なう時点を示し、２は運転モードの切換判定後に２番目の気筒に対して運転モードの切換を行なう時点を示し、８は運転モードの切換判定後に最後の気筒に対して運転モードの切換を行なう時点を示す。なお、ここで、１番目の気筒とは、運転モード切換判定直後に最も速やかにモード切換可能な気筒であり、第１気筒（＃１）とは限らず、同様に、ｎ番目の気筒は、第ｎ気筒（＃ｎ）とは限らない。
【００３９】
図３に示すように、Ｐｅが最も大きい場合（Ｐｅ＝１０）には、時間差Δｔi （ｉ＝１〜８）はいずれもａ（このａは本制御における時間差Δｔi の最小単位を示す）であるが、Ｐｅが小さくなるのにしたがって、時間差Δｔi はｂ，ｃ，ｄ，ｅと大きくなっていき、Ｐｅが最も小さい場合（Ｐｅ＝０）には、時間差Δｔi （ｉ＝１〜８）はいずれもｆとなっている（ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ＜ｅ＜ｆ）。
【００４０】
本実施形態の制御装置の場合、この時間差制御手段６５による時間差Δｔiの設定マップは、図４に示すようになっている。図４に示すように、最上段の０〜８は、０が運転モードの切換判定時点を示し、１〜８は各気筒において運転モード切換を行なう時点を示している。この例では、Ｐｅが最も大きい場合（Ｐｅ＝１０）には、時間差Δｔi（ｉ＝１〜８）はいずれもａ（このａは本制御における時間差Δｔiの最小単位を示す）であって、Ｐｅが小さくなるのにしたがって、時間差Δｔiは増大傾向になっているが、後の気筒になるのにしたがって時間差Δｔiは増大傾向が大きくなっている。
【００４１】
そして、例えばＰｅがＰｅ＝２と小さい場合には、各時間差Δｔi は、Δｔ1 ＝ｃ，Δｔ2 ＝ｄ，Δｔ3 ＝ｄ，Δｔ4 ＝ｅ，Δｔ5 ＝ｅ，Δｔ6 ＝ｆ，Δｔ7 ＝ｆ，Δｔ8 ＝ｇとなっている（ただし、ｃ＜ｄ＜ｅ＜ｆ＜ｇ）。
本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置は、上述のように構成されているので、圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードへの切換時には、例えば図５，図６のフローチャートに示すように制御が行なわれる。
【００４２】
つまり、図５に示すように、はじめに、選択された運転モードの読み込みが行なわれ（ステップＡ１０）、この読み込んだ運転モードに基づいて運転モードが切り換えられたか否かが判定される（ステップＡ２０）。これは、例えば今回読み込んだ運転モードが前回読み込んだ運転モードと異なっているか否かによって判定することができる。運転モードが切り換えらていなければリターンする。
【００４３】
運転モードが切り換えらていれば、このモード切換が、圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードへの切換か否かが判定される（ステップＡ３０）。
モード切換が圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードへの切換でなければ（即ち、その他の運転モード切換であれば）、運転モードの切換と同時に、ＥＧＲバルブ開度の調整によるＥＧＲ量の制御、及び、スロットル弁３０の開度調整による吸気量の制御を、新運転モードに応じて行なうように切り換え（ステップＡ５０）、さらに、燃料噴射弁及び点火プラグを通じた燃料噴射及び点火の制御について、各気筒とも同時に新運転モードに応じた制御へと切り換える（ステップＡ７０）。
【００４４】
なお、このステップＡ７０及び後述のステップＡ６０の燃料噴射及び点火の制御とは、具体的には燃料噴射量（燃料噴射弁開弁時間），燃料噴射タイミング（燃料噴射弁開弁タイミング），点火タイミングの制御である。
また、このステップＡ７０の制御（燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングに関するモード切換制御）は、ステップＡ５０の制御（ＥＧＲ量や吸気量の制御に関するモード切換制御）とほぼ同時に行なうこともできるが、ＥＧＲ量や吸気量の制御応答遅れを考慮してステップＡ５０の制御よりも所定時間遅らせて行なうことが望ましい。
【００４５】
一方、モード切換が圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードへの切換であれば、運転モードの切換と同時に、ＥＧＲバルブ開度の調整によるＥＧＲ量の制御、及び、スロットル弁３０の開度調整による吸気量の制御を、新運転モードに応じて行なうように切り換え（ステップＡ４０）、さらに、燃料噴射弁及び点火プラグの制御については、気筒別に新運転モードに応じた制御へと切り換える（ステップＡ６０）。
【００４６】
なお、このステップＡ６０の気筒別切換制御（燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングに関し、気筒別に新運転モードに応じた制御へと切り換える制御）は、ステップＡ４０の制御（ＥＧＲ量や吸気量の制御に関するモード切換制御）とほぼ同時に開始してもよく、ＥＧＲ量や吸気量の制御応答遅れを考慮してステップＡ５０の制御よりも所定時間遅らせて開始してもよい。本実施形態の場合には、ステップＡ６０の気筒別切換制御（気筒別に新運転モードに応じた制御へと切り換える制御）のルーチン内に、ＥＧＲ量や吸気量の制御応答遅れを考慮した遅延ステップが設けられているので、ステップＡ６０の気筒別切換制御は、ステップＡ４０の制御とほぼ同時に開始する。
【００４７】
ステップＡ６０の気筒別切換制御ルーチンでは、図６に示すように、まず、平均有効圧算出手段６１Ｂで算出された平均有効圧Ｐｅを読み込み（ステップＢ１０）、この平均有効圧Ｐｅに応じて、運転モード切換を行なう際の各気筒毎の時間差Δｔi を設定する（ステップＢ２０）。この設定は、例えば図３や図４に示すようなマップを用いて行なうことができる。
【００４８】
各気筒毎の時間差Δｔi を設定したら、まず、切換気筒番号ｉを１にセットして（ステップＢ３０）、タイマＴ１のカウントをスタートする（ステップＢ４０）。そして、ステップＢ５０で、タイマＴ１のタイマ値Ｔ1 がステップＢ２０で設定された時間差Δｔi （はじめは、ｉ＝１なので、Δｔi ＝Δｔ1 ）に到達したと判定されたら、１番目の気筒に関する燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングについて新運転モードに応じた制御へと切り換える（ステップＢ６０）。
【００４９】
次に、切換気筒番号ｉをインクリメントして（ステップＢ７０）、タイマＴ１のタイマ値Ｔ1 を０にリセットした後、タイマＴ１のカウントをスタートする（ステップＢ８０）。そして、ステップＢ９０で、切換気筒番号ｉが最大値ｉMAX （気筒数に対応する値、８気筒エンジンならｉMAX ＝８）よりも大になったか否かを判定し、切換気筒番号ｉが最大値ｉMAX よりも大でなけければ、再び、ステップＢ５０に進む。
【００５０】
そして、ステップＢ５０で、タイマＴ１のタイマ値Ｔ1 がステップＢ２０で設定された時間差Δｔi に到達したと判定されるのを待って、ｉ番目の気筒に関する燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングについて新運転モードに応じた制御へと切り換える（ステップＢ６０）。
このようにして、全気筒について新運転モードに応じた制御への切換が完了したら、ステップＢ７０で、切換気筒番号ｉが最大値ｉMAX よりも大きく設定されるので、ステップＢ９０で、切換気筒番号ｉが最大値ｉMAX よりも大と判定されて、今回の気筒別切換制御を終える。
【００５１】
このような運転モード切換制御をタイムチャートに基づいて説明すると、例えば図７は本実施形態の制御装置の案出過程の技術を示すものであって、平均有効圧Ｐｅが比較的大きい場合（例えば図３に示すＰｅ＝１０の行を参照）の各制御系の切換タイミングを示す図であり、図８は平均有効圧Ｐｅが図７に示すものよりも小さい場合（例えば図３に示すＰｅ＝８の行を参照）の各制御系の切換タイミングを示す図である。なお、図７の横軸と図８の横軸とは互いに対応している。また、ここでは、各気筒毎の時間差Δｔiは平均有効圧Ｐｅのみに依存しており、切換気筒番号ｉによっては変化しないものとする。即ち、図３のようなマップを使用して時間差Δｔiを設定しているものとする。
【００５２】
平均有効圧Ｐｅが比較的大きい場合（Ｐｅ＝１０）には、図７に示すように、時点ｔ0 で、運転モードが圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードに切り換えられると〔図７（Ａ）参照〕、これと同時に、それまでアクセルペダル踏込量に応じたものよりも大きくしていたスロットル開度（スロットル弁３０の開度）をアクセルペダル踏込量に応じたものに戻すため、スロットル開度は大から小へと減少する〔図７（Ｃ）参照〕。しかし、スロットル弁から燃焼室までの吸気経路内に残留した吸気のため、実際の吸入空気量は少しずつ減少していく〔図７（Ｄ）参照〕。また、圧縮リーン運転モードではＮＯｘ低減のために排ガス還流（ＥＧＲ）が必要であったがストイキオ運転モードでは殆ど不要なため、ＥＧＲ弁はモード切り換えとともに閉鎖（又は極めて小開度）に変更される〔図７（Ｅ）参照〕。しかし、ＥＧＲ弁を閉じても吸気経路内にはＥＧＲ成分（排ガス）が残留するため、ＥＧＲ量（排ガス還流量）自体は少しずつ減少していく〔図７（Ｆ）参照〕。
【００５３】
一方、燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングについては、図７（Ｂ）に示すように、一度に全気筒を切り換えるのではなく、平均有効圧Ｐｅに応じた時間差Δｔi をもって各気筒を順次切り換えていく。ここでは、平均有効圧Ｐｅが比較的大きいため、時間差Δｔi は比較的短く設定されている。また、時間差Δｔi 、即ち、運転モード切換判定時点から１番目の気筒の運転モード切換までの時点Δｔ1 ，１番目の気筒の運転モード切換までの時点から２番目の気筒の運転モード切換までの時点Δｔ2 ，・・・ｋ番目の気筒の運転モード切換までの時点から３番目の気筒の運転モード切換までの時点Δｔk ・・・は、いずれも等しく設定される。
【００５４】
このように、燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングについて、全気筒を一度に切り換えるのではなく、各気筒を時間差を設けて順次切り換えていくため、車両の前後Ｇは、図７（Ｇ）に示すようにその振幅が大幅に抑制されることになる。
これは、前述のように〔図１３（Ｉ）参照〕、圧縮リーン運転からストイキオ運転に切り換える際には、燃焼悪化を招く空燃比領域を回避するために空燃比を急変させるとエンジンに生じるトルクショックから車両の加減速ショックを招いてしまう。このようにエンジンに生じるトルクショックは、全気筒を一斉にモード切り換えるすると極めて大きなものになるが、各気筒を時間差を設けて順次切り換えていけば、大幅に抑制される。
【００５５】
本制御装置では、各気筒を時間差を設けて順次切り換えていくため、モード切換に伴う車両の加減速ショック（即ち、車両の前後Ｇ）が大幅に抑制されることになり、ドライバビリティが向上するのである。
これに対して、平均有効圧Ｐｅが図７に示すものよりも小さい場合（ここでは、Ｐｅ＝８とする）には、図８に示すように、時点ｔ0 で運転モードが圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードに切り換えられると〔図８（Ａ）参照〕、スロットル開度〔図８（Ｃ）参照〕，ＥＧＲ弁〔図８（Ｅ）参照〕，実際の吸入空気量〔図８（Ｄ）参照〕，実際のＥＧＲ量〔図８（Ｆ）参照〕は、平均有効圧Ｐｅが比較的大きい場合（図７参照）と同様のタイミングで切換又は変化するが、燃料噴射量，燃料噴射タイミング，点火タイミングについては、図８（Ｂ）に示すように、小さい平均有効圧Ｐｅに応じた大きい時間差Δｔi をもって各気筒を順次切り換えていく。
【００５６】
ここでは、図８（Ｂ）に示すように、時間差Δｔi は、図７（Ｂ）に示す場合を基準（即ち、１）にするとその２倍（即ち、２）に設定されている。
この結果、車両の前後Ｇは、図８（Ｇ）に示すように、図７（Ｇ）に示す平均有効圧Ｐｅが比較的大きい場合よりもさらにその振幅が抑制されることになる。即ち、エンジンのトルクショック（車両の加減速ショック）がより一層低減されることになり、ドライバビリティが向上するのである。
【００５７】
本実施形態の制御装置の場合、時間差Δｔiを図４に示すようなマップを用いて設定するので、図８に示す場合と同様に平均有効圧Ｐｅが図７に示すものよりも小さい場合（ここでは、Ｐｅ＝８とする）には、図９（Ｂ）に示すように、時間差Δｔiは、図７（Ｂ）に示す場合を基準（即ち、ａ）にするとそれ以上（例えば１〜３倍）に設定される。つまり、後の方の気筒ほど時間差Δｔiが大きくされる。なお、スロットル開度〔図９（Ｃ）参照〕，ＥＧＲ弁〔図９（Ｅ）参照〕，実際の吸入空気量〔図９（Ｄ）参照〕，実際のＥＧＲ量〔図９（Ｆ）参照〕は、図７，図８の場合と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
この結果、車両の前後Ｇは、図９（Ｇ）に示すように、図７（Ｇ）に示す平均有効圧Ｐｅが比較的大きい場合よりもさらにその振幅が抑制され、エンジンのトルクショック（車両の加減速ショック）がより一層低減されて、ドライバビリティが向上するのである。
ところで、モード切換時間ＣＴ（「切り換え中」と表示された期間）に着目すると、平均有効圧Ｐｅが比較的大きい場合（図７参照）は平均有効圧Ｐｅが比較的小さい場合（図８，図９参照）よりもモード切換時間ＣＴが短く、モード切換の応答性に優れていることがわかる。
【００５９】
すなわち、運転者の加速要求が高い場合には、運転モードの切換が速やかに行なわれて、加速要求に速やかに応じることが可能になり、一方、運転者の加速要求が低い場合には、運転モードの切換が緩やかに行なわれて、運転モードの切換に伴い内燃機関に発生するショックが確実に低減されるのである。
なお、運転モードを気筒毎に時間差をもって切り換えていく際に、図４や図９（Ｂ）に示すように、切換順序の後の方の気筒ほど時間差Δｔiを大きくすることで、ドライバに対して運転モード切換の応答感を与えながら滑らかな（車両の加減速ショックの少ない）運転モードの切換を行なうことができ、運転モード切換フィーリングが向上する。
【００６０】
また、図７（Ｈ）に２点鎖線で示すように、１番目の気筒のモード切換の時点で、残量ＥＧＲに対応して残量ＥＧＲ分に応じて空燃比がストイキオよりもリッチになるように燃料増量を行なって、その後、時間経過とともに、残量ＥＧＲ分の燃料増量をテーリングさせていくようにしてもよい。これにより、残留ＥＧＲによる燃焼悪化がより低減される利点がある。
【００６１】
ところで、エンジン部品の製品バラツキの車両のドライバビリティ評点に対する影響を調べたところ、図１０，図１１に示すような結果を得た。
図１０に示すように、ＥＧＲバルブのバラツキに関しては、従来制御（全気筒一斉にモード切換）では破線で囲まれた領域Ａ１で示すようにドライバビリティ評価結果にバラツキがあるのに対して、本発明による制御（各気筒を時間差を設けて順次モード切換）では実線で囲まれた領域Ａ２で示すようにドライバビリティ評価結果のバラツキがかなり縮小され、ドライバビリティが向上していることがわかる。
【００６２】
図１１に示すように、インジェクタのバラツキに関しては、従来制御（全気筒一斉にモード切換）では破線で囲まれた領域Ａ３で示すようにドライバビリティ評価結果にバラツキがあるのに対して、本発明による制御（各気筒を時間差を設けて順次モード切換）では実線で囲まれた領域Ａ４で示すようにドライバビリティ評価結果のバラツキがＥＧＲバルブのバラツキ評価と同様にかなり縮小され、ドライバビリティが向上していることがわかる。
【００６３】
したがって、従来制御では、エンジン生産バラツキに対して車両のドライバビリティが大きく悪化するのに対して、本発明の制御では、エンジン生産バラツキに対する影響が小さくなり車両のドライバビリティの悪化を大幅に低減することができるのである。
なお、本実施形態は、本発明を実施する一例であり、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しないかぎりその制御内容等を適宜変更しうるものである。
【００６４】
例えば、本実施形態では、運転モード切換を気筒毎に時間差を設けて順次行なう際の時間差を、平均有効圧Ｐｅに基づいて設定しているが、平均有効圧Ｐｅはドライバの加速要求を判断するために用いるパラメータであり、ドライバの加速要求に相関するパラメータとしては、最も一般にはアクセルペダルの操作量や操作速度があり、このようなアクセルペダルの操作量又は操作速度に基づいて上記時間差を設定してもよく、アクセルペダルの操作量又は操作速度と相関する平均有効圧Ｐｅ以外のパラメータ値に基づいて上記時間差を設定してもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードに切り換わった場合には、ドライバの加速要求（平均有効圧Ｐｅやアクセルペダルの操作量又は操作速度或いはこれらに相関するパラメータ）が極めて強い場合にも、運転モード切換を気筒毎に時間差を設けて順次行なうようにしているが、ドライバの加速要求が極めて強い場合については（例えば、Ｐｅ≧Ｐ1 ，Ｐ1 は極めて大きな閾値）、運転モード切換を各気筒一斉に行なって、ドライバの加速要求が極めて強くはない場合については、運転モード切換を各気筒毎に時間差を設けて順次行なうようにしてもよい。
【００６６】
また、運転モード切換を気筒毎に順次行なう際の時間差は、ドライバの加速要求が大きい場合は加速要求が小さい場合よりも短くなるような傾向にあればよく、例えばドライバの加速要求の差が小さければかかる時間差が互いに等しくてもよい。
また、本実施形態では、圧縮リーン運転モードからストイキオ運転モードに切り換わった場合に、運転モード切換を気筒毎に時間差を設けて順次行なうようにしているが、この運転モード切換を気筒毎に時間差（ドライバの加速要求を反映した可変の時間差）を設けて順次行なう制御は、かかる運転モード切り換えに限定されるものではなく、エンジンのトルクショック（車両の加減速ショック）に課題がある運転モード切り換えに広く適用しうるものである。
【００６７】
もちろん、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばスロットル弁３０をバイパスするバイパス通路を設けこのバイパス通路に開度調整バルブを介装してこのバルブを制御することで燃焼室内に流入する空気両を調整するようにしてもよい。さらに、本発明は、本実施形態のような筒内噴射エンジンに限定されるものではなく、多気筒内燃機関に広く適用しうるものである。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の多気筒内燃機関の制御装置によれば、運転者の加速要求が高い場合には、運転モードの切換が速やかに行なわれて、加速要求に速やかに応じることが可能になり、一方、運転者の加速要求が低い場合には、運転モードの切換が緩やかに行なわれて、運転モードの切換に伴い内燃機関に発生するショックが確実に低減されるようになって、車両のドライバビリティが向上する。しかも、切換順序の後の方の気筒ほど上記の時間差を大きくすることにより、ドライバに対して運転モード切換の応答感を与えながら、上記の滑らかな（車両の加減速ショックの少ない）運転モードの切換を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる多気筒内燃機関を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の制御内容の一例を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の制御内容の他の例を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の制御内容を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の制御内容の一例を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の制御内容の一例を説明するタイムチャートである。
【図９】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の制御内容の他の例を説明するタイムチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の効果を説明する図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての多気筒内燃機関の制御装置の効果を説明する図である。
【図１２】空燃比と燃焼安定性との関係を説明する図である。
【図１３】従来の多気筒内燃機関の制御装置の制御内容の一例を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン（多気筒内燃機関）
４  点火プラグ
６  燃料噴射弁
３０  スロットル弁
３６，ＥＧＲバルブ
６０  制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６１Ｂ  平均有効圧算出手段
６２  運転モード選択手段
６３  目標空燃比設定手段
６４Ａ  燃料噴射量設定手段
６４Ｂ  燃料噴射タイミング設定手段
６４Ｃ  点火タイミング設定手段
６４Ｄ  ＥＧＲ量設定手段
６４Ｅ  吸気量設定手段
６５  時間差制御手段
【図１】
0003873504.tif 000002
【図２】
0003873504.tif 000003
【図３】
0003873504.tif 000004
【図４】
0003873504.tif 000005
【図５】
0003873504.tif 000006
【図６】
0003873504.tif 000007
【図７】
0003873504.tif 000008
【図８】
0003873504.tif 000009
【図９】
0003873504.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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