(57)【要約】      （修正有）【課題】リーン運転とストイキ運転の切換を行う際に吸入空気量及び排気還流率を適切の制御し、機関出力の変動及びＮＯｘ排出量を抑制して円滑な切換を行う制御装置を提供する。【解決手段】機関運転状態に応じて、空燃比を理論空燃比ＡＦＳＴからリーン空燃比ＡＦＬＮへまたはその逆に切り換えるときに空燃比移行制御を行う。空燃比移行制御では、燃焼室内における燃焼ガスの層流燃焼速度ＶＬＦを算出し、層流燃焼速度ＶＬＦがほぼ一定に保持されるように、スロットル弁開度ＴＨ及びＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴを制御する。切換前の初期層流燃焼速度ＶＬＦ０を算出し、切換後の層流燃焼速度ＶＬＦが初期層流燃焼速度ＶＬＦ０と同一となる排気還流率及び切換後の空燃比を実現できるように、スロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤ及びＥＧＲ弁リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤを算出する。【選択図】図８
2016017459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置であって、前記機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁と、前記機関の排気を吸気系に還流する排気還流通路、及び該排気還流通路に設けられ、排気還流量を制御する排気還流制御弁を備える排気還流機構と、前記燃焼室内の混合気の火花点火を行う火花点火手段とを備える内燃機関の制御装置において、
前記機関の運転状態に応じて、前記燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比近傍のリッチ空燃比と、理論空燃比よりリーン側のリーン空燃比とに制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比を前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比へまたはその逆に切り換えるときに空燃比移行制御を行う過渡制御手段とを備え、
前記過渡制御手段は、前記機関の燃焼室内における燃焼ガスの層流燃焼速度を算出する層流燃焼速度算出手段を有し、
前記層流燃焼速度がほぼ一定に保持されるように、前記吸入空気量制御弁及び前記排気還流制御弁の開度を制御することによって前記空燃比移行制御を実行すること特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記火花点火手段による点火時期における筒内圧を算出する筒内圧算出手段と、
前記点火時期における筒内温度を算出する筒内温度算出手段とを備え、
前記層流燃焼速度算出手段は、前記空燃比移行制御開始時の初期空燃比、前記空燃比移行制御開始時の初期排気還流率、前記筒内圧、及び前記筒内温度に応じて前記空燃比移行制御開始時の層流燃焼速度を算出し、
前記過渡制御手段は、前記空燃比移行制御終了時の終了空燃比及び前記層流燃焼速度に応じて、前記空燃比移行制御終了時の終了排気還流率を算出する終了排気還流率算出手段を有し、
実排気還流率が前記終了排気還流率と一致するように前記吸入空気量制御弁及び前記排気下流制御弁の開度を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記終了排気還流率算出手段は、前記層流燃焼速度の算出に適用した前記筒内圧及び筒内温度を用いて前記終了排気還流率を算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記過渡制御手段は、前記初期空燃比と前記終了空燃比との間に１または２以上の中間空燃比を設定し、前記初期空燃比から前記中間空燃比を経由して前記終了空燃比へ移行する制御を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃料を微粒化して前記機関の吸気通路内に噴射可能な燃料噴射弁を備え、
前記火花点火手段は、点火プラグと、該点火プラグに放電を発生させるための複数の点火コイル対とを備え、前記点火プラグにおける放電の継続時間を変更可能なものであり、
前記空燃比を前記リーン空燃比に制御するときは、前記リーン空燃比が増加するほど、点火時期を進角させるとともに前記放電継続時間を長く設定することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の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、排気還流機構を備える内燃機関の制御装置に関し、特に燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比近傍の空燃比及び理論空燃比よりリーン側のリーン空燃比に制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、空燃比を理論空燃比に制御するストイキ運転と、理論空燃比よりリーン側のリーン空燃比に制御するリーン運転とを行う内燃機関の制御方法が示されている。この制御方法によれば、ストイキ運転からリーン運転へ切り換えるときは、先ず吸入空気量の増量制御が開始され、その後実際の吸入空気量の増加が開始されたタイミングで点火時期が遅角側に変更され、次いで空燃比がリーン空燃比に変更されるとともに、点火時期が進角側に変更される。これにより、機関出力の変動及び窒素酸化物の発生を抑制しつつ、運転の切換を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０６４７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒素酸化物の発生量を抑制するために排気還流機構を設けることは周知であるが、特許文献１には、排気還流を行うことを前提とし、排気還流率を考慮した空燃比切換制御は示されていない。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、リーン運転とストイキ運転の切換を行う際に吸入空気量及び排気還流率を適切の制御し、機関出力の変動及び窒素酸化物の発生を抑制して円滑な切換を行うことができる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の制御装置であって、前記機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁（３）と、前記機関の排気を吸気系に還流する排気還流通路（２０）、及び該排気還流通路に設けられ、排気還流量を制御する排気還流制御弁（２１）を備える排気還流機構と、前記燃焼室内の混合気の火花点火を行う火花点火手段（７，８）とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の運転状態に応じて、前記燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比近傍のリッチ空燃比（ＡＦＳＴ）と、理論空燃比よりリーン側のリーン空燃比（ＡＦＬＮ）とに制御する空燃比制御手段と、前記空燃比を前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比へまたはその逆に切り換えるときに空燃比移行制御を行う過渡制御手段とを備え、前記過渡制御手段は、前記機関の燃焼室内における燃焼ガスの層流燃焼速度（ＶＬＦ）を算出する層流燃焼速度算出手段を有し、前記層流燃焼速度（ＶＬＦ）がほぼ一定に保持されるように、前記吸入空気量制御弁及び前記排気還流制御弁の開度を制御することによって前記空燃比移行制御を実行すること特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、機関の運転状態に応じて、空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へまたはその逆に切り換えるときに空燃比移行制御が行われる。空燃比移行制御では、機関の燃焼室内における燃焼ガスの層流燃焼速度が算出され、その層流燃焼速度がほぼ一定に保持されるように、吸入空気量制御弁及び排気還流制御弁の開度が制御される。層流燃焼速度がほぼ一定に保持されるように、吸入空気量及び排気還流率を制御することにより、空燃比移行制御中における点火時期の補正を行うことなく、機関出力の変動及び窒素酸化物の発生を抑制して円滑な切換を行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段（１７）と、前記火花点火手段による点火時期（ＩＧ）における筒内圧（ＰＩＧ）を算出する筒内圧算出手段と、前記点火時期における筒内温度（ＴＩＧ）を算出する筒内温度算出手段とを備え、前記層流燃焼速度算出手段は、前記空燃比移行制御開始時の初期空燃比（ＡＦＬＮ，ＡＦＳＴ）、前記空燃比移行制御開始時の初期排気還流率（ＲＥＧＲＬＮ，ＲＥＧＲＳＴ）、前記筒内圧、及び前記筒内温度に応じて前記空燃比移行制御開始時の層流燃焼速度（ＶＬＦ０）を算出し、前記過渡制御手段は、前記空燃比移行制御終了時の終了空燃比（ＡＦＳＴ，ＡＦＬＮ）及び前記層流燃焼速度（ＶＬＦ０）に応じて、前記空燃比移行制御終了時の終了排気還流率（ＲＥＧＲＳＴ，ＲＥＧＲＬＮ）を算出する終了排気還流率算出手段を有し、実排気還流率（ＲＥＧＲ）が前記終了排気還流率（ＲＥＧＲＳＴ，ＲＥＧＲＬＮ）と一致するように前記吸入空気量制御弁及び前記排気下流制御弁の開度を制御することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、空燃比移行制御開始時の初期空燃比、空燃比移行制御開始時の初期排気還流率、筒内圧、及び筒内温度に応じて空燃比移行制御開始時の層流燃焼速度が算出され、空燃比移行制御終了時の終了空燃比及び層流燃焼速度に応じて、空燃比移行制御終了時の終了排気還流率が算出され、実排気還流率が終了排気還流率と一致するように吸入空気量制御弁及び排気下流制御弁の開度が制御される。この制御によって、排気還流率を適切に制御し、層流燃焼速度をほぼ一定に保持した状態で空燃比の切換を行うことが可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記終了排気還流率算出手段は、前記層流燃焼速度（ＶＬＦ０）の算出に適用した前記筒内圧（ＰＩＧ）及び筒内温度（ＴＩＧ）を用いて前記終了排気還流率（ＲＥＧＲＳＴ）を算出することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、空燃比移行制御開始時の層流燃焼速度の算出に適用した筒内圧及び筒内温度を用いて終了排気還流率が算出されるので、筒内圧及び筒内温度を再度算出する必要が無くなり、制御装置の演算負荷を軽減することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置において、前記過渡制御手段は、前記初期空燃比（ＡＦＬＮまたはＡＦＳＴ）と前記終了空燃比との間に１または２以上の中間空燃比（ＡＦＭＤ）を設定し、前記初期空燃比から前記中間空燃比を経由して前記終了空燃比（ＡＦＳＴまたはＡＦＬＮ）へ移行する制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、初期期空燃比と終了空燃比との間に１または２以上の中間空燃比が設定され、初期空燃比から中間空燃比を経由して終了空燃比へ移行する制御が行われる。例えば、初期期空燃比と終了空燃比との変化量が比較的大きい場合には、移行制御の途中における排気還流率及び空燃比が適切な値からずれる可能性があるが、中間空燃比を設定し、初期空燃比から中間空燃比を経由して終了空燃比へ移行する制御を行うことで、移行途中の層流燃焼速度、排気還流率、及び空燃比のずれを防止することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、燃料を微粒化して前記機関の吸気通路（２）内に噴射可能な燃料噴射弁（６）を備え、前記火花点火手段は、点火プラグ（８）と、該点火プラグに放電を発生させるための複数の点火コイル対（７１，７２）とを備え、前記点火プラグにおける放電の継続時間（ＴＳＫＰ）を変更可能なものであり、前記空燃比を前記リーン空燃比（ＡＦＬＮ）に制御するときは、前記リーン空燃比（ＡＦＬＮ）が増加するほど、点火時期（ＩＧ）を進角させるとともに前記放電継続時間（ＴＳＰＫ）を長く設定することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、微粒化された燃料が吸気通路内に噴射されるので、比較的均質な混合気が吸気通路内において形成され、さらに燃焼室内に吸入されることによって、より均質度の高い混合気を形成することができる。また点火プラグにおける放電継続時間が変更可能であるため、点火時期及び放電継続時間を適切に設定することにより、すなわち、点火時期を比較的進角側に設定することによって、放電継続時間を長く設定することを可能とし、空燃比を「３０」程度に設定しても確実に着火させることができる。また目標空燃比がリーン空燃比であるときは、リーン空燃比が増加するほど、点火時期を進角させるとともに放電継続時間を長く設定することによって、目標空燃比が変化しても確実に着火させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】吸気通路に設けられるタンブル流動制御弁（４）の配置を説明するための図である。
【図３】吸気弁の作動特性を説明するための図である。
【図４】１つの気筒に対応する点火回路ユニット（７）の構成を示す回路図である。
【図５】燃料噴射弁（６）によって噴射される燃料の噴射状態を説明するための図である。
【図６】空燃比（ＡＦ）と排気中のＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘ）との関係を示す図である。
【図７】ガス燃比（ＧＦ）または空燃比（ＡＦ）と、層流燃焼速度（ＶＬＦ）との関係を示す図である。
【図８】空燃比移行制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】層流燃焼速度（ＶＬＦ）算出用マップを示す図である（排気還流率＝０）。
【図１０】層流燃焼速度（ＶＬＦ）算出用マップを示す図である（空燃比＝理論空燃比）。
【図１１】制御動作例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の構成を示す図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁（吸入空気量制御弁）３が配置されている。スロットル弁３はアクチュエータ１９によって駆動可能に構成されており、アクチュエータ１９は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に接続されている。スロットル弁３の開度は、アクチュエータ１９を介してＥＣＵ５によって制御される。吸気通路２のスロットル弁３の下流側には、燃料噴射弁６が各気筒に対応して設けられており、その作動はＥＣＵ５により制御される。
【００１８】
図２に示すように、吸気通路２の、吸気弁２２の直ぐ上流側には、隔壁２ａと、隔壁２ａによって形成される一方の流路に配置されたタンブル流動制御弁４とが設けられており、タンブル流動制御弁４はアクチュエータ４ａによって開閉駆動可能に構成されている。アクチュエータ４ａはＥＣＵ５に接続されており、その作動はＥＣＵ５によって制御される。タンブル流動制御弁４によって、燃焼室１ａ内に混合気のタンブル流動が生成される。
【００１９】
エンジン１の各気筒には点火プラグ８が装着されており、点火プラグ８は点火回路ユニット７を介してＥＣＵ５に接続されている。ＥＣＵ５は、後述するように点火プラグ８における放電開始時期ＣＡＩＧ及び放電継続時間ＴＳＰＫの制御を行う。なお、放電開始時期ＣＡＩＧは、「点火時期ＩＧ」と表記する場合もある。
【００２０】
ＥＣＵ５には、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１１、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１２、スロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ１３、吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ１４、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１５、及び図示しない他のセンサ（例えばエンジン１により駆動される車両のアクセルペダル操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ、車速センサなど）が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２１】
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１６が接続されており、クランク軸の回転角度に応じたパルス信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１６は、クランク角度位置を示す複数のパルス信号を出力するものであり、このパルス信号は、燃料噴射時期、点火時期（点火プラグ８の放電開始時期）等の各種タイミング制御、及びエンジン回転数ＮＥの検出に使用される。エンジン１は、後述するように吸気弁作動位相を連続的に変更する機構を備えており、クランク角度位置センサ１６より出力されるパルス信号に基づいて、吸気弁２２を駆動するカム軸の実際の作動位相（吸気弁作動位相）ＣＡＩＮを検出することができる。本実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの増加は位相の進角に対応する。
【００２２】
排気通路９には排気浄化用のパラジウムを含む三元触媒１０が設けられている。三元触媒１０の上流側であって各気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側には、比例型酸素濃度センサ１７（以下「ＬＡＦセンサ１７」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１７は排気中の酸素濃度（空燃比ＡＦ）にほぼ比例した検出信号を出力する。またＬＡＦセンサ１７の近傍には排気圧ＰＥＸを検出する排気圧センサ１８が装着されている。これらのセンサ１７，１８の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２３】
エンジン１は排気還流機構を備えており、この排気還流機構は、排気通路９と吸気通路２と接続する排気還流通路２０と、排気還流通路２０を通過する排気の流量を制御する排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）２１とを有する。ＥＧＲ弁２１の作動は、ＥＣＵ５によって制御される。
【００２４】
エンジン１は、吸気弁２２の作動位相を連続的に変更する弁作動特性可変機構４１と、弁作動特性可変機構４１を駆動するための油圧制御機構４２とを備えている。油圧制御機構４２の作動はＥＣＵ５により制御される。
【００２５】
弁作動特性可変機構４１によれば、吸気弁２２は、図３に実線Ｌ１で示す作動特性を最遅角位相として、カムの作動位相（ＣＡＩＮ）の進角に伴って破線Ｌ２で示す最進角位相までの間の位相で駆動される。なお、排気弁は実線Ｌ３で示す一定の作動特性で駆動される。
【００２６】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、点火回路ユニット７、アクチュエータ４ａなどに駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２７】
燃料噴射弁６による燃料噴射量は、吸入空気流量ＧＡＩＲに応じて算出される基本燃料量を、ＬＡＦセンサ１７により検出される空燃比ＡＦに応じた空燃比補正係数ＫＡＦによって補正することによって制御される。空燃比補正係数ＫＡＦは、検出される空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦＣＭＤと一致するように算出される。
【００２８】
ＥＣＵ５は、アクセルペダル操作量ＡＰなどに応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを算出し、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するようにアクチュエータ１９の駆動制御を行う。
【００２９】
図４は、１つの気筒に対応する点火回路ユニット７の構成を示す回路図であり、点火回路ユニット７は、一次コイル７１ａ及び二次コイル７１ｂからなる第１コイル対７１と、一次コイル７２ａ及び二次コイル７２ｂからなる第２コイル対７２と、バッテリ３０の出力電圧ＶＢＡＴを昇圧して昇圧電圧ＶＵＰを出力する昇圧回路７３と、一次コイル７１ａ，７２ａの通電制御を行うトランジスタＱ１，Ｑ２と、二次コイル７１ｂ，７２ｂと点火プラグ８との間に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２とを備えている。
【００３０】
トランジスタＱ１，Ｑ２のベースはＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によってオンオフ制御（一次コイルの通電制御）が行われる。２つの一次コイルの通電期間の一部を重複させつつ交互に通電を行うことによって、点火プラグ８における放電の継続時間（放電継続時間）ＴＳＰＫをエンジン１の運転状態に応じて変更することができる。また一次コイルの最初の通電終了時期が放電開始時期ＣＡＩＧに相当し、放電開始時期ＣＡＩＧもエンジン１の運転状態に応じて変更可能である。
【００３１】
燃料噴射弁６は、燃料を微粒化して噴射可能なものであり、ＳＭＤ（Sauter Mean Diameter：ザウター平均直径）が３５μｍ程度（燃圧３５０ｋＰａで噴射し、噴射口からの５０ｍｍ下におけるＳＭＤ）の特性を有する。図５（ａ）は、この燃料噴射弁６による燃料の噴射状態（噴射された燃料の拡散状態）を模式的に示し、図５（ｂ）は比較のために示す通常の燃料噴射弁による燃料の噴射状態を示す。通常の燃料噴射弁では、円錐状に分布する燃料の周辺部の燃料濃度が高くなるのに対し、燃料噴射弁６では微粒化した燃料の到達距離が短くなり、かつ拡散領域内における濃度分布の均質度が高く（濃度差が少なく）なる。
【００３２】
燃料を微粒化して噴射可能な燃料噴射弁６を用いることによって、検出空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦＣＭＤと一致させるために必要とされる量の燃料を燃焼室に供給し、しかも燃焼室内における空燃比分布がほぼ一様な（均質度の高い）均質混合気を形成することができる。
【００３３】
本実施形態では、暖機完了後の目標空燃比ＡＦＣＭＤは、エンジン１の運転状態（主として要求トルク及びエンジン回転数ＮＥ）に応じて設定される。通常は、目標空燃比ＡＦＣＭＤを例えば「２４」から「３５」程度の範囲（以下「超希薄空燃比範囲」という）に設定するリーン運転が行われ、例えばエンジン１の要求トルクが大きい高負荷運転状態などにおいては、目標空燃比ＡＦＣＭＤを理論空燃比（１４．７）に設定するストイキ運転が行われる。
【００３４】
リーン運転時の最小空燃比ＡＦＬ１（例えば「２４」）は、エンジン１からのＮＯｘ排出量が許容上限値ＣＮＯｘＨＬ（例えば１２０ｐｐｍ）以下となるように設定される。最大空燃比ＡＦＬ２（例えば「３５」）は、必要なエンジン出力を得るための限界値として設定される空燃比である。
【００３５】
図６は、空燃比ＡＦと排気中のＮＯｘ濃度ＣＮＯｘとの関係を示す図であり、空燃比ＡＦが「１６」以上の範囲では、空燃比ＡＦが増加するほど（リーン化するほど）、ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘが低下する。したがって、リーン運転中の最小空燃比ＡＦＬ１は、許容上限値ＣＮＯｘＨＬが低下するほど増加するように設定する必要がある。
【００３６】
点火プラグ８における放電開始時期ＣＡＩＧは、超希薄空燃比範囲における目標空燃比ＡＦＣＭＤに対応して、上死点前５０度から１５度の範囲に設定され、放電継続時間ＴＳＰＫは均質希薄混合気を確実に着火させるべく、１．８〜３ｍｓｅｃに設定される。このように放電継続時間ＴＳＰＫを設定したときの放電エネルギが１５０〜６００ｍＪとなるように昇圧電圧ＶＵＰが設定されている。従来の火花点火による希薄混合気燃焼は、点火プラグ近傍の空燃比が相対的に小さくなるように燃焼室内の流動を生成することによって実現される成層混合気燃焼であるのに対し、本実施形態の均質希薄混合気燃焼は、放電継続時間ＴＳＰＫを比較的長く設定し、その放電継続時間ＴＳＰＫを確保できるように放電開始時期ＣＡＩＧは、成層混合気燃焼の点火時期（例えば８．０度）より進角側に設定されている。超希薄空燃比範囲では、目標空燃比ＡＦＣＭＤが増加するほど放電開始時期ＣＡＩＧを進角させるとともに放電継続時間ＴＳＰＫを長く設定する。
【００３７】
さらにエンジン１の幾何学的圧縮比（ピストンが下死点に位置するときの燃焼室容積と、上死点に位置するときの燃焼室容積との比）は、最低実効圧縮比が９．０程度となるように、通常の火花点火エンジンの幾何学的圧縮比より若干大きく設定されている。
【００３８】
またタンブル流動制御弁４の開度を変更することによって、流速５〜１５ｍ／ｓｅｃ程度（エンジン回転数ＮＥが１５００ｒｐｍであるとき流速）のタンブル流動を発生させるタンブル流動生成制御が行われる。
【００３９】
放電継続時間ＴＳＰＫを比較的長く設定するとともに、燃焼室内にタンブル流動を生成することによって、希薄混合気燃焼において強力な初期火炎核を形成し、その火炎核を成長させることによって、圧縮上死点における未燃混合気の温度を１０００度Ｋ以上の温度まで高めて、圧縮上死点後において燃焼を確実に完結させることが可能となる。
【００４０】
上述したようにリーン運転を行うときは、排気還流を行うことなくＮＯｘ排出量を許容上限値以下とすることができるので、排気還流通路２０を介して還流される排気の割合を示す排気還流率ＲＥＧＲは「０」に設定される。一方、ストイキ運転を行うときは、ＮＯｘ排出量を低減するために排気還流率ＲＥＧＲはエンジン運転状態に応じた値に設定され、還流される排気と空気とが混合された吸入ガスと燃料との混合気が燃焼室に供給される。
【００４１】
そこで、以下の説明では、空燃比ＡＦの他に、ガス燃比ＧＦというパラメータを導入する。ガス燃比ＧＦは、下記式（１）で定義される。式（１）のＭＡＩＲは吸入空気量、ＭＥＧＲは還流排気量、ＭＦＵＥＬは燃料量（何れも単位時間（例えば１吸気行程）当たりに換算した質量で示される）である。式（１）は式（２）のように変形できるので、排気還流率ＲＥＧＲが「０」であるときは、ガス燃比ＧＦは空燃比ＡＦと等しくなる。
ＧＦ＝（ＭＡＩＲ＋ＭＥＧＲ）／ＭＦＵＥＬ            （１）
ＧＦ＝ＭＡＩＲ／ＭＦＵＥＬ＋ＭＥＧＲ／ＭＦＵＥＬ
＝ＡＦ＋ＭＥＧＲ／ＭＦＵＥＬ                    （２）
【００４２】
図７は、燃焼室内の混合気が燃焼する際の燃焼ガスの層流燃焼速度ＶＬＦとガス燃比ＧＦとの関係を示す（エンジン回転数ＮＥ及びエンジン出力が一定であるとき）。実線Ｌ１１は排気還流率ＲＥＧＲが「０」である状態におけるガス燃比ＧＦ（＝空燃比ＡＦ）と層流燃焼速度ＶＬＦとの関係を示し、破線Ｌ１２が空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦＳＴ（＝１４．７）に固定し、排気還流率ＲＥＧＲを変化させたときのガス燃比ＧＦと層流燃焼速度ＶＬＦとの関係を示す。空燃比ＡＦが一定であるため、排気還流率ＲＥＧＲを増加させるほど、ガス燃比ＧＦが増加する。図７から明らかなように、ガス燃比ＧＦ（空燃比ＡＦ）が増加するほど、層流燃焼速度ＶＬＦは低下する。
なお、層流燃焼速度ＶＬＦは、燃焼ガスの層流状態での燃焼速度であり、簡易的な算出手法は例えば特許４０６６８６６号公報に示されている。
【００４３】
本実施形態では、リーン運転からストイキ運転への切換またはその逆の切換を行う際に、層流燃焼速度ＶＬＦをほぼ一定に保持しつつ、空燃比を切り換える空燃比移行制御を行う。例えば図７においてリーン動作点ＰＬＮ（ＡＦ≒２９，ＲＥＧＲ＝０）からストイキ動作点ＰＳＴ（ＡＦ＝１４．７，ＲＥＧＲ≒３９％）への移行を、矢線（矢印を付した線）ＡＲで示すように行うことによって、層流燃焼速度ＶＬＦを一定に保持しつつ、リーン運転から排気還流を伴うストイキ運転へ移行することができる。また、矢線ＡＲの向きを逆にすれば、層流燃焼速度ＶＬＦを一定に保持しつつ、ストイキ動作点ＰＳＴからリーン動作点ＰＬＮへ移行することができる。以下の説明では、移行前の動作点を「初期動作点」といい、移行後の動作点を「目標動作点」といい、ガス量を示すパラメータは何れも単位時間当たりの質量で示す。
【００４４】
図８は、本実施形態における空燃比移行制御を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ１１では、吸気弁閉弁時期ＣＡＩＶＣにおける燃焼室内の吸入ガス量ＭＧＡＳを算出する。具体的には、吸気弁閉弁時期ＣＡＩＶＣにおける燃焼室容積（以下「圧縮開始容積」という）Ｖ０を燃焼室容積テーブルを検索することによって算出し、圧縮開始容積Ｖ０を下記式（３）に適用することによって、吸入ガス量ＭＧＡＳを算出する。
ＭＧＡＳ＝Ｐ０×Ｖ０／（Ｒ×ＴＡＫ）              （３）
【００４５】
式（３）のＰ０は圧縮開始筒内圧であり、検出される吸気圧ＰＢＡと等しいと近似する。Ｒは気体定数、ＴＡＫは吸気温ＴＡの絶対温度換算値である。燃焼室容積テーブルは、クランク角度に応じて燃焼室容積を算出するためのテーブルであり、エンジン１の仕様に応じて予め設定されている。
【００４６】
ステップＳ１２では、空燃比及び排気還流率に応じて比熱比κが設定されている比熱比マップを、検出される空燃比ＡＦ及び排気還流率ＲＥＧＲに応じて検索し、吸入ガスの比熱比κを算出する。実際の排気還流率ＲＥＧＲは、例えば特許第５２７０００８号公報に示される手法を用いて算出することができる。なお、初期動作点がリーン動作点ＰＬＮであるときは、排気還流率ＲＥＧＲは「０」である。
【００４７】
ステップＳ１３では、圧縮開始筒内圧Ｐ０、圧縮開始容積Ｖ０、及び比熱比κを下記式（４）に適用して点火時期ＩＧにおける筒内圧ＰＩＧを算出し、さらに筒内圧ＰＩＧ及び吸入ガス量ＭＧＡＳを下記式（５）に適用して、点火時期ＩＧにおける筒内温度ＴＩＧを算出する。
ＰＩＧ＝Ｐ０×（Ｖ０／ＶＩＧ）κ                  （４）
ＴＩＧ＝ＰＩＧ×ＶＩＧ／（Ｒ×ＭＧＡＳ）          （５）
ここでＶＩＧは、点火時期ＩＧにおける燃焼室容積であり、上記燃焼室容積テーブルを用いて算出される。
【００４８】
ステップＳ１４では、初期動作点における層流燃焼速度（以下「初期層流燃焼速度」という）ＶＬＦ０を算出する。具体的には、検出される空燃比ＡＦ、排気還流率ＲＥＧＲ、筒内圧ＰＩＧ、及び筒内温度ＴＩＧに応じて図９及び図１０に示すように設定されるＶＬＦマップを検索することにより、初期層流燃焼速度ＶＬＦ０を算出する。
【００４９】
図９は、排気還流率ＲＥＧＲが「０」である状態に対応し、図９（ａ）は、筒内圧ＰＩＧが第１圧力値Ｐ１（例えば５００ｋＰａ）である状態における筒内温度ＴＩＧと、層流燃焼速度ＶＬＦとの関係を示し、図９（ｂ）は筒内圧ＰＩＧが第２圧力値Ｐ２（例えば１０００ｋＰａ）である状態における筒内温度ＴＩＧと、層流燃焼速度ＶＬＦとの関係を示し、複数の曲線は当量比Φが「１．０」、「０．９」、…、「０．４」である状態に対応する。当量比Φは「１．０」が理論空燃比ＡＦＳＴに相当し、空燃比ＡＦの逆数に比例するパラメータである。すなわち、当量比Φ＝０．４は、空燃比ＡＦ＝３６．７５に対応し、Φ＝０．５はＡＦ＝２９．４に相当する。
【００５０】
図１０は、空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦＳＴ（Φ＝１．０）である状態に対応し、図１０（ａ）は、筒内圧ＰＩＧが第１圧力値Ｐ１である状態における筒内温度ＴＩＧと、層流燃焼速度ＶＬＦとの関係を示し、図１０（ｂ）は筒内圧ＰＩＧが第２圧力値Ｐ２である状態における筒内温度ＴＩＧと、層流燃焼速度ＶＬＦとの関係を示し、複数の曲線は排気還流率ＲＥＧＲが０，１０，…，５０％である状態に対応する。
【００５１】
例えば初期動作点がリーン動作点ＰＬＮであり、筒内圧ＰＩＧが第１圧力値Ｐ１である場合には、筒内温度ＴＩＧ及び空燃比ＡＦ（当量比Φ）に応じて、図９（ａ）に示すＶＬＦマップの検索（及び補間演算）を行うことによって、初期層流燃焼速度ＶＬＦ０を算出する。図９（ａ）には、筒内温度が温度ＴＩＧ０で、当量比Φが０．５である場合の例が示されている。また初期動作点がストイキ動作点ＰＳＴであるときは、そのときの排気還流率ＲＥＧＲ、筒内圧ＰＩＧ、及び筒内温度ＴＩＧに応じて例えば図１０（ａ）に示すＶＬＦマップの検索（及び補間演算）を行うことによって、初期層流燃焼速度ＶＬＦ０を算出する。
【００５２】
ステップＳ１５では、リーン運転からストイキ運転への切換か否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、初期層流燃焼速度ＶＬＦ０に応じて、ストイキ動作点ＰＳＴ（ＡＦ＝ＡＦＳＴ）における排気還流率ＲＥＧＲであるストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴを算出する（ステップＳ１６）。ステップＳ１４で算出された初期層流燃焼速度ＶＬＦ０及びステップＳ１４と同一の筒内温度ＴＩＧを、例えば筒内圧ＰＩＧが第１圧力値Ｐ１である図１０（ａ）に示すマップに適用し、ストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴを算出する。ストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴは、例えば図１０（ａ）における動作点ＰＸ０に対応する排気還流率（２５％程度）として算出される。
【００５３】
ステップＳ１７では、目標動作点における吸入ガス量であるストイキ運転ガス量ＭＧＡＳＳＴを以下のようにして算出する。エンジン１の要求出力ＴＲＱＣＭＤに応じて燃料量ＭＦＵＥＬが決定されるので、燃料量ＭＦＵＥＬを下記式（６）に適用することによって、ストイキ運転空気量ＭＡＩＲＳＴを算出し、算出されたストイキ運転空気量ＭＡＩＲＳＴ及びストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴを式（７）に適用することによって、ストイキ運転還流排気量ＭＥＧＲＳＴを算出し、式（８）によって、ストイキ運転ガス量ＭＧＡＳＳＴを算出する。なお、式（７）における「ＲＥＧＲＳＴ」は、［％］ではなく「０」から「１」までの値をとる比率そのものである。
ＭＡＩＲＳＴ＝ＭＦＵＥＬ×ＡＦＳＴ                                （６）
ＭＥＧＲＳＴ＝ＲＥＧＲＳＴ×ＭＡＩＲＳＴ／（１−ＲＥＧＲＳＴ）    （７）
ＭＧＡＳＳＴ＝ＭＡＩＲＳＴ＋ＭＥＧＲＳＴ                          （８）
【００５４】
ステップＳ１８では、吸入ガス量ＭＧＡＳとエンジン回転数ＮＥとに応じて吸気圧ＰＢＡを算出するために予め設定されているＰＢＡマップを、ストイキ運転ガス量ＭＧＡＳＳＴ及びエンジン回転数ＮＥに応じて検索することにより、ストイキ運転吸気圧ＰＢＡＳＴを算出する。
【００５５】
ステップＳ１９では、吸気圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥとに応じてスロットル弁開度ＴＨを算出するために予め設定されているＴＨマップを、ストイキ運転吸気圧ＰＢＡＳＴ及びエンジン回転数ＮＥに応じて検索し、ストイキ運転目標開度ＴＨＣＭＤＳＴを算出する。
【００５６】
ステップＳ２０では、排気還流率ＲＥＧＲ及びＥＧＲ弁２１の上流側と下流側との差圧ＤＰに応じてＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴを算出するためのＬＦＴマップを、ストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴ及び差圧ＤＰ（＝排気圧ＰＥＸ−吸気圧ＰＢＡ）に応じて検索し、ストイキ運転リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤＳＴを算出する。
【００５７】
ステップＳ２１では、スロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤをストイキ運転目標開度ＴＨＣＭＤＳＴに設定し、ＥＧＲ弁リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤをストイキ運転リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤＳＴに設定する。このとき、目標開度ＴＨＣＭＤを、現在値からストイキ運転目標開度ＴＨＣＭＤＳＴに向かって徐々に変更し、ＥＧＲ弁リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤを現在値（＝０）からストイキ運転リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤＳＴへ向かって徐々に変更することが望ましい。
ステップＳ２７では、スロットル弁開度ＴＨ及びＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴがそれぞれストイキ運転目標開度ＴＨＣＭＤＳＴ及びストイキ運転リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤＳＴと一致するように、スロットル弁３及びＥＧＲ弁２１を駆動する。
【００５８】
ステップＳ１５の答が否定（ＮＯ）であって、ストイキ運転からリーン運転への切換を行うときは、ステップＳ２２に進み、リーン運転排気還流率ＲＥＧＲＬＮを「０」に設定するとともに、ＥＧＲ弁リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤを「０」に設定する。
なお、ＥＧＲ弁リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤは、現在値から「０」に向かって徐々に変更することが望ましい。
【００５９】
ステップＳ２３では、目標動作点（空燃比＝ＡＦＬＮ）における吸入ガス量であるリーン運転ガス量ＭＧＡＳＬＮを下記式（６ａ）〜（８ａ）を用いて算出する。リーン運転では排気還流を行わないため、リーン運転ガス量ＭＧＡＳＬＮはリーン運転空気量ＭＡＩＲＬＮと等しくなる。
ＭＡＩＲＬＮ＝ＭＦＵＥＬ×ＡＦＬＮ                                （６ａ）
ＭＥＧＲＬＮ＝０                                                  （７ａ）
ＭＧＡＳＬＮ＝ＭＡＩＲＬＮ                                        （８ａ）
【００６０】
ステップＳ２４では、リーン運転ガス量ＭＧＡＳＬＮ（＝ＭＡＩＲＬＮ）及びエンジン回転数ＮＥに応じてＰＢＡマップを検索することにより、リーン運転吸気圧ＰＢＡＬＮを算出し、ステップＳ２５では、リーン運転吸気圧ＰＢＡＬＮ及びエンジン回転数ＮＥに応じてＴＨマップを検索し、リーン運転目標開度ＴＨＣＭＤＬＮを算出する。ステップＳ２６では、目標開度ＴＨＣＭＤをリーン運転目標開度ＴＨＣＭＤＬＮに設定する。その後ステップＳ２７に進む。
なお、目標開度ＴＨＣＭＤは、現在値からリーン運転目標開度ＴＨＣＭＤＬＮに向かって徐々に変更することが望ましい。
【００６１】
通常は、運転切換の前後で燃料量ＭＦＵＥＬは同一であるため、リーン運転からストイキ運転への切換時は、スロットル弁開度ＴＨが減少方向に制御され、ＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴは増加方向に制御される。また逆にストイキ運転からリーン運転への切換時は、スロットル弁開度ＴＨが増加方向に制御され、ＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴは減少方向に制御される。
【００６２】
図８には示していないが、目標空燃比ＡＦＣＭＤは、リーン空燃比ＡＦＬＮから理論空燃比ＡＦＳＴに向かってまたはその逆に徐々に変更される。空燃比移行制御の実行時間が所定移行時間ＴＴＲ（例えば２〜３秒程度）となるように各制御パラメータ（ＴＨＣＭＤ，ＬＦＴＣＭＤ，ＡＦＣＭＤ）の変更速度が設定される。以上説明した制御によって、層流燃焼速度ＶＬＦをほぼ一定に保持しつつ吸入空気量を徐々に減少させるとともに排気還流率を徐々に増加させ、リーン運転からストイキ運転への移行を円滑に行うことができ、また層流燃焼速度ＶＬＦをほぼ一定に保持しつつ吸入空気量を徐々に増加させるとともに排気還流率を徐々に減少させ、ストイキ運転からリーン運転への移行を円滑に行うことができる。
なお空燃比移行制御中は、タンブル流動制御弁４の開度を流動強度が高くなるように設定することが望ましい。これにより、移行制御中の燃焼をより安定化することが可能となる。
【００６３】
図１１は、リーン運転からストイキ運転への切換動作例を説明するための図である。図１１（ａ）は、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン出力（ＩＭＥＰ）を一定という条件の下で、上述したスロットル弁開度ＴＨとＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴの協調制御を行うことによって、リーン動作点ＰＬＦ（ＡＦ＝２８，ＲＥＧＲ＝０％）からストイキ動作点ＰＳＴ（ＡＦ＝１４．７，ＲＥＧＲ＝３５％）への移行を行った場合における、空燃比ＡＦと排気還流率ＲＥＧＲとの関係を示し、図１１（ｂ）〜（ｆ）は、それぞれ、移行制御中のスロットル弁開度ＴＨと、排気還流率ＲＥＧＲ、図示熱効率ηｉ、点火時期ＩＧ、燃焼角度期間ＭＢＦ10-90、及び燃焼変動率ＣＯＶとの関係を示す。
【００６４】
図１１（ｂ）によれば、スロットル弁開度ＴＨを約３５度から約１１度まで減少させたことが確認できる。また燃焼角度期間ＭＢＦ10-90は、混合気の燃焼質量割合が１０％から９０％までのクランク角度期間であり、層流燃焼速度ＶＬＦと相関のあるパラメータである。すなわち、図１１（ｅ）により、リーン動作点ＰＬＦからストイキ動作点ＰＳＴへの切換時において、層流燃焼速度ＶＬＦがほぼ一定に保持されていることが確認でき、点火時期ＩＧもほぼ一定に制御した状態（図１１（ｄ））で、燃焼変動率ＣＯＶを低い値に保持し（図１１（ｆ））、かつ図示熱効率ηｉも比較的良好な値に保持されること（図１１（ｃ））が確認できる。また上述したように、リーン運転では空燃比ＡＦが超希薄空燃比範囲に設定されるのでＮＯｘ排出量が低く抑えられ、空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦＳＴに移行する移行制御において排気還流率ＲＥＧＲが徐々に増加するように制御されるので、ＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。
【００６５】
以上のように本実施形態では、エンジン運転状態に応じて、空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦＳＴからリーン空燃比ＡＦＬＮへまたはその逆に切り換えるときに空燃比移行制御が行われる。空燃比移行制御では、燃焼室内における燃焼ガスの層流燃焼速度ＶＬＦが算出され、層流燃焼速度ＶＬＦがほぼ一定に保持されるように、スロットル弁開度ＴＨ及びＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴが制御される。層流燃焼速度ＶＬＦがほぼ一定に保持されるように、スロットル弁開度ＴＨ及びＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴを制御することにより、空燃比移行制御中における点火時期ＩＧの補正を行うことなく、エンジン出力の変動及びＮＯｘの排出量を抑制して円滑な切換を行うことができる。
【００６６】
また空燃比移行制御開始時に検出される初期空燃比、空燃比移行制御開始時の初期排気還流率、点火時期ＩＧにおける筒内圧ＰＩＧ及び筒内温度ＴＩＧに応じて空燃比移行制御開始時の初期層流燃焼速度ＶＬＦ０が算出され、リーン運転からストイキ運転への切換時は、理論空燃比ＡＦＳＴ及び初期層流燃焼速度ＶＬＦ０に応じて、ストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴが算出され、実排気還流率ＲＥＧＲがストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴと一致するようにスロットル弁開度ＴＨ及びＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴが制御される。また、ストイキ運転からリーン運転への切換時は、リーン運転排気還流率ＲＥＧＲＬＮは「０」に設定され、層流燃焼速度ＶＬＦを初期層流燃焼速度ＶＬＦ０に維持しつつ、排気還流率ＲＥＧＲがストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴから「０」に向かって漸減するようにスロットル弁開度ＴＨ及びＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴが制御される。この制御によって、吸入空気量及び排気還流率ＲＥＧＲを適切に制御し、層流燃焼速度ＶＬＦをほぼ一定に保持した状態で空燃比の切換を行うことが可能となる。
【００６７】
また空燃比移行制御開始時の初期層流燃焼速度ＶＬＦ０の算出に適用した筒内圧ＰＩＧ及び筒内温度ＴＩＧを用いて終了排気還流率であるストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴが算出されるので、筒内圧ＰＩＧ及び筒内温度ＴＩを再度算出する必要が無くなり、制御装置の演算負荷を軽減することができる。
【００６８】
また燃料噴射弁６によって微粒化された燃料が吸気通路２内に噴射されるので、比較的均質な混合気が吸気通路２内において形成され、さらに燃焼室内に吸入されることによって、より均質度の高い混合気を形成することができる。また点火プラグ８における放電継続時間ＴＳＰＫが変更可能であるため、点火時期ＩＧ（放電開始時期ＣＡＩＧ）及び放電継続時間ＴＳＰＫを適切に設定することにより、すなわち、点火時期ＩＧを比較的進角側に設定することによって、放電継続時間ＴＳＰＫを長く設定することを可能とし、空燃比を「３０」程度に設定しても確実に着火させることができる。また目標空燃比ＡＦＣＭＤがリーン空燃比ＡＦＬＮであるときは、リーン空燃比ＡＦＬＮが増加するほど、点火時期ＩＧを進角させるとともに放電継続時間ＴＳＰＫを長く設定することによって、目標空燃比ＡＦＣＭＤが変化しても確実に着火させることができる。
【００６９】
本実施形態では、スロットル弁３が吸入空気量制御弁に相当し、点火回路ユニット７及び点火プラグ８が火花点火手段を構成し、酸素濃度センサ１７が空燃比検出手段に相当し、ＥＣＵ５が，筒内圧算出手段、筒内温度算出手段、層流燃焼速度算出手段、空燃比制御手段、過渡制御手段、及び終了排気還流率算出手段を構成する。
【００７０】
［変形例］
上述した実施形態では、空燃比が超希薄空燃比範囲に設定されるリーン運転と、ストイキ運転との切換を行うようにしたが、このように移行前後の空燃比変化量が大きいときは、リーン空燃比ＡＦＳＴと、理論空燃比ＡＦＳＴとの間に１または２以上の中間空燃比ＡＦＭＤ（例えば、空燃比「２０」と「２４」）と、中間空燃比ＡＦＭＤを経由して、運転切換を行うようにしてもよい。空燃比変化量が比較的大きい場合は、移行制御の途中における排気還流率ＲＥＧＲ及び空燃比ＡＦが適切な値（例えば図１１（ａ）に示すような値）からずれる可能性があるが、中間空燃比を設定し、初期空燃比から中間空燃比を経由して終了空燃比へ移行する制御を行うことで、移行途中の層流燃焼速度ＶＬＦ、排気還流率ＲＥＧＲ及び空燃比ＡＦのずれを防止することができる。
【００７１】
この変形例においては、図１０に示す、理論空燃比に対応する層流燃焼速度マップと同様に設定された、中間空燃比ＡＦＭＤに対応する層流燃焼速度マップを用いることによって、初期層流燃焼速度ＶＬＦ０及び中間空燃比ＡＦＭＤに対応する中間排気還流率ＲＥＧＲＭＤを算出する。
【００７２】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、リーン運転における空燃比ＡＦは、超希薄空燃比範囲（例えば２４〜３５）に設定するようにしたが、本発明はリーン運転における空燃比ＡＦがより理論空燃比に近い値（例えば１６〜２２）に設定する制御装置にも適用可能である。また、上述した実施形態では、空燃比を理論空燃比に設定するとストイキ運転と、理論空燃比よりリーン側の空燃比に設定するリーン運転との切換時における空燃比移行制御を示したが、本発明は、空燃比を理論空燃比近傍で理論空燃比より若干リッチ側の空燃比に設定するリッチ運転と、リーン運転との切換時にも適用可能である。
【００７３】
また上述した実施形態では、図８のステップＳ１６におけるストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴの算出には、初期層流燃焼速度ＶＬＦ０の算出に適用した筒内圧ＰＩＧ及び筒内温度ＴＩＧをそのまま適用したが、運転状態の変化に対応した補正を行うようにしてもよい。例えば還流される排気の温度ＴＥＧＲを検出し、排気温度ＴＥＧＲが高くなるほど、筒内圧ＰＩＧが高くなるように補正することにより、補正筒内圧ＰＩＧＣを算出し、補正筒内圧ＰＩＧＣを式（５）に適用することによって、補正筒内温度ＴＩＧＣを算出する。そして、補正筒内圧ＰＩＧＣ及び補正筒内温度ＴＩＧＣを用いてストイキ運転排気還流率ＲＥＧＲＳＴを算出する。また、還流排気温度ＴＥＧＲが高くなるほど還流排気体積が膨張し、同じＥＧＲ弁リフト量ＬＦＴに対応する還流排気量（質量）ＭＥＧＲが減少するので、ストイキ運転リフト量指令値ＬＦＴＣＭＤＳＴは、還流排気温度ＴＥＧＲが高くなるほど増加するように補正することが望ましい。
【００７４】
また上述した実施形態では４気筒エンジンの例を示したが、本発明は気筒数に関わらず適用可能である。また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御装置にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  内燃機関
３  スロットル弁（吸入空気量制御弁）
５  電子制御ユニット（筒内圧算出手段、筒内温度算出手段、層流燃焼速度算出手段、空燃比制御手段、過渡制御手段、終了排気還流率算出手段）
７  点火回路ユニット（火花点火手段）
８  点火プラグ（火花点火手段）
ＡＦ  空燃比
ＬＦＴ  ＥＧＲ弁リフト量
ＲＥＧＲ  排気還流率
ＴＨ  スロットル弁開度
ＶＬＦ  層流燃焼速度
ＩＧ  点火時期
【図１】
2016017459.tif 000003
【図２】
2016017459.tif 000004
【図３】
2016017459.tif 000005
【図４】
2016017459.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016017459.tif 000008
【図７】
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【図８】
2016017459.tif 000010
【図９】
2016017459.tif 000011
【図１０】
2016017459.tif 000012
【図１１】
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