(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、
排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環の実行に伴うトルクの低下を補償すべくスロットル開度を開き側に制御するスロットル開度制御手段と、
成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、
成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、
燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、
排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環の実行に伴うトルクの低下を補償すべくスロットル開度を開き側に制御するスロットル開度制御手段と、
成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、
成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、
燃焼形態を均質ストイキ燃焼から成層リーン燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御切換手段は、燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関のスロットル開度を仮想スロットル開度として求め、この仮想スロットル開度に基づき前記仮想吸入空気量を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、
排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環が実行されないことに伴うトルクの上昇を抑制すべくスロットル開度を閉じ側に制御するスロットル開度制御手段と、
成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、
成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、
燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、
排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環が実行されないことに伴うトルクの上昇を抑制すべくスロットル開度を閉じ側に制御するスロットル開度制御手段と、
成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、
成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、
燃焼形態を均質ストイキ燃焼から成層リーン燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御切換手段は、燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関のスロットル開度を仮想スロットル開度として求め、この仮想用スロットル開度に基づき前記仮想吸入空気量を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御切換手段は、排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えたことにともない、そのときに実行されている排気再循環を停止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御切換手段は、排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えた後、少なくともスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えるまでの間は前記排気再循環の停止を維持する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御切換手段は、排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えた後、少なくとも燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えるまでの間は前記排気再循環の停止を維持する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
排気再循環制御による再循環排気量の応答遅れとスロットル制御による吸入空気量の応答遅れとの違いに応じて、排気再循環の制御態様の切り換えが完了してからスロットルバルブの制御態様の切り換えが開始されるまでの期間が設定される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
スロットル制御による吸入空気量の応答遅れと燃料噴射制御による燃料噴射量の応答遅れとの違いに応じて、スロットルバルブの制御態様の切り換えが完了してから燃料噴射の制御態様の切り換えが開始されるまでの期間が設定される
ことを特徴とする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、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、自動車用の内燃機関においては、燃費改善と出力確保との両立を図るために、燃焼形態を機関運転状態に基づき成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるタイプのものが実用化されている。こうしたタイプの内燃機関では、成層リーン燃焼運転時に窒素酸化物（ＮＯx ）の排出量低減や燃費の改善を図るべく、内燃機関の排気を吸気系へと再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）が実行される。また、均質ストイキ燃焼運転時においても、例えば特開平９−３２６５１号公報に示されるように機関運転状態に応じてＥＧＲを実行し、ＮＯx 排出量の低減や燃費の改善を図ることが考えられている。
【０００３】
このように均質ストイキ燃焼運転時にＥＧＲを実行する場合、スロットル開度や機関回転数といった機関運転状態が同一である条件のもとでＥＧＲが実行されないときに比べ、内燃機関に導入される新気の量が排気再循環量（ＥＧＲ量）に対応した分だけ減少し、これに伴いトルクの低下を招くこととなる。そこで、均質ストイキ燃焼運転時にＥＧＲを実行する場合、同ＥＧＲを実行しないときに比べてスロットル開度を開き側に制御し、ＥＧＲの実行に伴うトルク低下を補償することも考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃焼形態が切り換えられる内燃機関にあっては、成層リーン燃焼運転時には燃料噴射量の制御によりトルクが調整され、均質ストイキ燃焼運転時にはスロットル開度、即ち吸入空気量の制御によりトルクが調整される。このように上記両燃焼形態間ではトルクの調整に用いるパラメータが互いに異なるため、両燃焼形態間で適切に内燃機関から出力されるトルクを管理しないと、燃焼形態を切り換える際などにトルク段差が生じ、ドライバビリティの悪化を招くおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、均質ストイキ燃焼運転時に排気再循環が実行される内燃機関にあって、同一機関運転状態のもとでの燃焼形態間でトルク段差が生じるのを抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環の実行に伴うトルクの低下を補償すべくスロットル開度を開き側に制御するスロットル開度制御手段と、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備えることを要旨としている。
（２）請求項２に記載の発明は、燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環の実行に伴うトルクの低下を補償すべくスロットル開度を開き側に制御するスロットル開度制御手段と、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、燃焼形態を均質ストイキ燃焼から成層リーン燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備えることを要旨としている。
（３）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、前記制御切換手段は、燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えることを要旨としている。
【０００７】
上記の構成によれば、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時には、スロットル開度を開き側に制御することによって、内燃機関に導入される新気の量が増加され、排気再循環の実行に伴うトルクの低下が補償されるようになる。また、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時には内燃機関のトルクが吸入空気量を制御することによって調整され、成層リーン燃焼運転時には内燃機関のトルクが仮想吸入空気量に基づく燃料噴射量の制御によって調整される。これら両機関運転でのトルクは排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転での吸入空気量（仮想吸入空気量）という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整されることから、これら機関運転の間でトルク段差が生じるのを抑制することができる。ところで、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時と排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時とでは燃焼効率が異なるものとなり、同一の吸入空気量であってもトルクが異なるものとなる。しかしながら、上記の構成によれば、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出している。従って、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転へと機関運転を切り換えるとき、成層リーン燃焼運転でのトルクを排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時のトルクと関連付けて調整することができ、即ち排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時のトルクと関連付けて調整することができる。これにより、上記のように機関運転が切り換えられるときにトルク段差が生じるのを抑制することができる。
【０００８】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記算出手段は、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関のスロットル開度を仮想スロットル開度として求め、この仮想スロットル開度に基づき前記仮想吸入空気量を算出することを要旨としている。
上記の構成によれば、成層リーン燃焼運転時のトルク調整に用いられる仮想吸入空気量は、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時のスロットル開度（仮想スロットル開度）に基づき算出される。そして、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時には、仮想スロットル開度を基準として内燃機関のスロットル開度を開き側に制御することで、排気再循環の実行に伴うトルクの低下が補償される。このように排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時には、仮想スロットル開度というパラメータを基準にしてトルク調整が行われることとなる。従って、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転へと機関運転を切り換えるとき、これら両機関運転でのトルクを仮想スロットル開度という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整することができる。これにより、上記のように機関運転が切り換えられるときにトルク段差が生じるのを抑制することができる。
【０００９】
（５）請求項５に記載の発明は、燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環が実行されないことに伴うトルクの上昇を抑制すべくスロットル開度を閉じ側に制御するスロットル開度制御手段と、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備えることを要旨としている。
（６）請求項６に記載の発明は、燃焼形態を成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えるとともに、均質ストイキ燃焼運転時には機関運転状態に応じて吸気系への排気再循環を実行する内燃機関に適用され、成層リーン燃焼運転時には同機関の燃料噴射量を制御してトルクを調整し、均質ストイキ燃焼運転時には同機関の吸入空気量を制御してトルクを調整する内燃機関の制御装置において、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、前記排気再循環が実行されないことに伴うトルクの上昇を抑制すべくスロットル開度を閉じ側に制御するスロットル開度制御手段と、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出する算出手段と、成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量を前記仮想吸入空気量に基づき制御する燃料噴射量制御手段と、燃焼形態を均質ストイキ燃焼から成層リーン燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を均質ストイキ燃焼用の制御態様から成層リーン燃焼用の制御態様に切り換える制御切換手段とを備えることを要旨としている。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御切換手段は、燃焼形態を成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換える際に、まずは排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後にスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換え、この切り換えが完了した後に燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えることを要旨としている。
【００１０】
上記の構成によれば、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時の内燃機関のスロットル開度を基準として、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時には、スロットル開度を閉じ側に制御することによって、内燃機関に導入される新気の量が減少され、排気再循環が実行されないことに伴うトルクの上昇が抑制されるようになる。また、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時には内燃機関のトルクが吸入空気量を制御することによって調整され、成層リーン燃焼運転時には内燃機関のトルクが仮想吸入空気量に基づく燃料噴射量の制御によって調整される。これら両機関運転でのトルクは排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転での吸入空気量（仮想吸入空気量）という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整されることから、これら機関運転の間でトルク段差が生じるのを抑制することができる。ところで、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時と排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時とでは燃焼効率が異なるものとなり、同一の吸入空気量であってもトルクが異なるものとなる。しかしながら、上記の構成によれば、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関の吸入空気量を仮想吸入空気量として算出している。従って、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転へと機関運転を切り換えるとき、成層リーン燃焼運転でのトルクを排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時のトルクと関連付けて調整することができ、即ち排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時のトルクと関連付けて調整することができる。これにより、上記のように機関運転が切り換えられるときにトルク段差が生じるのを抑制することができる。
【００１１】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記算出手段は、成層リーン燃焼運転時及び排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時に、このときと同一の機関運転状態のもとで排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定したときの内燃機関のスロットル開度を仮想スロットル開度として求め、この仮想用スロットル開度に基づき前記仮想吸入空気量を算出することを要旨としている。
上記の構成によれば、成層リーン燃焼運転時のトルク調整に用いられる仮想吸入空気量は、排気再循環が実行される均質ストイキ燃焼運転時のスロットル開度（仮想スロットル開度）に基づき算出される。そして、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時には、仮想スロットル開度を基準として内燃機関のスロットル開度を閉じ側に制御することで、排気再循環が実行されないことに伴うトルクの上昇が抑制される。このように排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転時には、仮想スロットル開度というパラメータを基準にしてトルク調整が行われることとなる。従って、排気再循環が実行されない均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転へと機関運転を切り換えるとき、これら機関運転でのトルクを仮想スロットル開度という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整することができる。これにより、上記のように機関運転が切り換えられるときにトルク段差が生じるのを抑制することができる。
【００１２】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御切換手段は、排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えたことにともない、そのときに実行されている排気再循環を停止することを要旨としている。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御切換手段は、排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えた後、少なくともスロットルバルブの制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えるまでの間は前記排気再循環の停止を維持することを要旨としている。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御切換手段は、排気再循環の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えた後、少なくとも燃料噴射の制御態様を成層リーン燃焼用の制御態様から均質ストイキ燃焼用の制御態様に切り換えるまでの間は前記排気再循環の停止を維持することを要旨としている。
【００１３】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、排気再循環制御による再循環排気量の応答遅れとスロットル制御による吸入空気量の応答遅れとの違いに応じて、排気再循環の制御態様の切り換えが完了してからスロットルバルブの制御態様の切り換えが開始されるまでの期間が設定されることを要旨としている。
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、スロットル制御による吸入空気量の応答遅れと燃料噴射制御による燃料噴射量の応答遅れとの違いに応じて、スロットルバルブの制御態様の切り換えが完了してから燃料噴射の制御態様の切り換えが開始されるまでの期間が設定されることを要旨としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用エンジンに適用した一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
【００１５】
図１に示すように、エンジン１１においては、そのピストン１２がコネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４に連結され、同ピストン１２の往復移動がコネクティングロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換される。クランクシャフト１４には複数の突起１４ｂを備えたシグナルロータ１４ａが取り付けられている。そして、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクシャフト１４が回転する際に上記各突起１４ｂに対応してパルス状の信号を出力するクランクポジションセンサ１４ｃが設けられている。
【００１６】
エンジン１１の燃焼室１６には、吸気通路３２及び排気通路３３が接続されている。吸気通路３２において、その上流部分にはエンジン１１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２３設けられている。このスロットルバルブ２３の開度は、アクセルペダル２５の踏込操作に応じてスロットル用モータ２４を駆動することによって調節される。即ち、アクセルペダル２５の踏込操作に応じて変化するアクセル踏込量がアクセルポジションセンサ２６によって検出され、この検出されるアクセル踏込量に応じてスロットル用モータ２４が制御されることによりスロットルバルブ２３の開度が調節される。このスロットルバルブ２３の開度はスロットルポジションセンサ４４によって検出される。また、吸気通路３２において、スロットルバルブ２３の下流側には吸気通路３２内の圧力（吸気圧）を検出するためのバキュームセンサ３６が設けられ、スロットルバルブ２３の上流側には吸気通路３２内の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ３７が設けられている。
【００１７】
エンジン１１には、燃焼室１６内に直接燃料を噴射供給して燃料と空気とからなる混合気を形成する燃料噴射弁４０が設けられている。そして、燃焼室１６内の混合気を燃焼させると、ピストン１２が往復移動してクランクシャフト１４が回転し、エンジン１１が駆動されるようになる。また、燃焼室１６内で燃焼した後の混合気は排気として排気通路３３に送り出される。この排気通路３３には、吸気通路３２への排気再循環（ＥＧＲ）を行うためのＥＧＲ通路４２が接続されている。吸気通路３２に再循環される排気再循環量（ＥＧＲ量）は、ＥＧＲ通路４２の途中に設けられたＥＧＲバルブ４３の開度を調節することによって行われる。そして、上記ＥＧＲを実行することにより、燃焼室１６内の温度が下がって窒素酸化物（ＮＯx ）の生成が抑制され、ＮＯx エミッションの低減が図られることとなる。
【００１８】
次に、本実施形態におけるエンジン１１の制御装置の電気的構成を図２に基づいて説明する。
この制御装置は、燃焼形態、燃料噴射量、スロットルバルブの開度（スロットル開度）、及びＥＧＲバルブの開度（ＥＧＲ開度）などエンジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６等を備える算術論理演算回路として構成されている。
【００１９】
ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９６はエンジン１１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されている。
【００２０】
外部入力回路９８には、クランクポジションセンサ１４ｃ、アクセルポジションセンサ２６、バキュームセンサ３６、吸気温センサ３７、及びスロットルポジションセンサ４４等が接続されている。一方、外部出力回路９９には、スロットル用モータ２４、燃料噴射弁４０、及びＥＧＲバルブ４３等が接続されている。
【００２１】
このように構成されたＥＣＵ９２は、エンジン１１における混合気の燃焼形態を機関運転状態に応じて均質ストイキ燃焼と成層リーン燃焼との間で切り換える。例えば、エンジン１１の高負荷時には、燃料が空気に対して均等に混合された均質混合気を理論空燃比で燃焼させる均質ストイキ燃焼を実行し、必要な機関出力が得られるようにする。また、エンジン１１の低負荷時には、燃料が層状に分布する層状混合気を形成して同混合気全体の空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーンな状態で燃焼させる成層リーン燃焼を実行し、エンジン１１の燃費改善を図るようにする。
【００２２】
ここで、上記均質ストイキ燃焼運転時及び成層リーン燃焼運転時の各種制御態様について詳しく説明する。
［均質ストイキ燃焼］
（ａ）スロットル開度制御
均質ストイキ燃焼運転時において、ＥＣＵ９２は、アクセルポジションセンサ２６の検出信号から求められるアクセル踏込量ＡＣＣＰ等に基づき、ＥＧＲが行われていない状態での均質ストイキ燃焼に適したスロットル開度であるスロットル開度ＴＡ１を算出する。そして、算出されるスロットル開度ＴＡ１を最終スロットル開度ＴＡfin として設定し、同最終スロットル開度ＴＡfin に基づきスロットル用モータ２４を制御することで、スロットルバルブ２３をＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼に適した開度へと制御する。こうしたアクセルペダル２５の踏込操作に基づくスロットル開度制御により、エンジン１１の吸気圧（吸入空気量）が変化するようになる。
【００２３】
（ｂ）燃料噴射量制御
ＥＣＵ９２は、クランクポジションセンサ１４ｃの検出信号から求められるエンジン回転数ＮＥ、及び後述する負荷率ＫＬ等に基づき噴射量指令値を算出し、この噴射量指令値に対応した量の燃料が燃焼室１６内に噴射されるよう燃料噴射弁４０を駆動制御する。こうした燃料噴射弁４０からの燃料噴射はエンジン１１の吸気行程中に行われ、この燃料噴射によって燃焼室１６内に理論空燃比若しくは理論空燃比よりもリッチな均質混合気が形成されるようになる。また、噴射量指令値は負荷率ＫＬが大きくなるほど大きい値になる。そのため、負荷率ＫＬが大きくなるほど燃料噴射弁４０からの燃料噴射量が増加してエンジン１１の出力トルクが大きくなる。
【００２４】
噴射量指令値の算出に用いられる上記負荷率ＫＬは、エンジン１１の最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値である。均質ストイキ燃焼運転時には、上記負荷率ＫＬとして、吸気通路３２内の実際の圧力である実吸気圧ＰＭｒ、及び上記エンジン回転数ＮＥ等に基づき算出される実負荷率ＫＬ[0] が採用される。なお、上記実吸気圧ＰＭｒは、バキュームセンサ３６の検出信号から求められる吸気圧ＰＭ、スロットルポジションセンサ４４から求められる実際のスロットル開度ＴＡｒ、及びエンジン回転数ＮＥ等に基づき算出される値である。
【００２５】
従って、均質ストイキ燃焼運転では、アクセル踏込量ＡＣＣＰに応じてスロットル開度を制御し、エンジン１１の実吸気圧ＰＭｒ（実際の吸入空気量）を制御することで、燃料噴射弁４０からの燃料噴射量が変化してエンジン１１の出力トルクが要求される値へと調整されることとなる。
【００２６】
（ｃ）ＥＧＲ開度制御
ＥＣＵ９２は、上記実際のスロットル開度ＴＡｒ及びエンジン回転数ＮＥに基づき目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出し、この目標ＥＧＲ開度Ｅｔに基づきＥＧＲバルブ４３を駆動制御する。こうしてＥＧＲバルブ４３の開度を制御することにより、ＥＧＲ量が調整される。均質ストイキ燃焼運転では、エンジン１１の運転状態が例えば高回転高負荷でない領域、即ち成層リーン燃焼運転が行われる領域に近い領域にあるとき、ＥＧＲバルブ４３の開度が「０」よりも大きい値に制御されてＥＧＲが実行される。
【００２７】
また、ＥＣＵ９２は、エンジン１１の運転状態がこうしたＥＧＲの行われる領域にあるときでも、ＥＧＲによって燃焼状態の悪化を招くおそれのある機関運転状態のときは、同ＥＧＲを実行しないようにしている。こうした機関運転状態としては、エンジン１１が始動時など冷えた状態にあるときや、エンジン１１の燃焼形態が成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換えられた直後などがあげられる。
【００２８】
ＥＣＵ９２は、均質ストイキ燃焼運転中でのＥＧＲを実行する際、ＥＧＲガスが実際に吸気通路３２に送られているか否かを判断するためのＥＧＲフラグＦの設定を行う。即ち、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲの実行に伴いＥＧＲガスが実際に吸気通路３２内に送られている間はＥＧＲフラグＦとして「１（ＥＧＲガス有）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。また、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲの停止に伴いＥＧＲガスが吸気通路３２に送られなくなると、ＥＧＲフラグＦとして「０（ＥＧＲガス無）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。
【００２９】
なお、均質ストイキ燃焼運転中にＥＧＲが実行されると、ＥＧＲ量に対応した分だけ燃焼室１６内に吸入される新気の量が少なくなり、これに伴いエンジン１１の出力トルク低下を招くおそれがある。そのため、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲが行われる均質ストイキ燃焼運転中（「Ｆ＝１のとき」）には、ＥＧＲが行われないときに比べ最終スロットル開度ＴＡfin を後述する開補正量ＴＡｏの分だけ開き側に補正してスロットル開度を開き側に制御し、ＥＧＲの実行に伴う出力トルクの低下を補償する。
【００３０】
［成層リーン燃焼］
（ｄ）スロットル開度制御
成層リーン燃焼運転時において、ＥＣＵ９２は、後述する負荷率ＫＬ（負荷率ＫＬＱ）等に基づき成層リーン燃焼に適したスロットル開度である成層時スロットル開度ＴＡ３を算出する。そして、算出される成層時スロットル開度ＴＡ３を最終スロットル開度ＴＡfin として設定し、同最終スロットル開度ＴＡfin に基づきスロットル用モータ２４を制御することで、スロットルバルブ２３を成層リーン燃焼に適した開度へと制御する。
【００３１】
なお、成層リーン燃焼運転時に算出される上記最終スロットル開度ＴＡfin は、このときと同一の機関運転状態でＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転を行った場合での最終スロットル開度ＴＡfin よりも開き側の値になる。従って、成層リーン燃焼運転時にはスロットルバルブ２３によるポンピングロスが均質ストイキ燃焼時に比べて小さくなり、これによってエンジン１１の燃費改善が図られるようになる。
【００３２】
また、成層リーン燃焼運転時には、上記負荷率ＫＬとして、そのときのアクセル踏込量ＡＣＣＰでＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定した場合での負荷率（仮想負荷率ＫＬ[1] ）から算出される負荷率ＫＬＱが採用される。上記仮想負荷率ＫＬ[1] は、そのときのアクセル踏込量ＡＣＣＰでＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定した場合でのスロットル開度である仮想スロットル開度ＴＡ１、及びエンジン回転数ＮＥ等から算出される値である。
【００３３】
上記仮想負荷率ＫＬ[1] を算出する際には、まず、仮想スロットル開度ＴＡ１、及びエンジン回転数ＮＥ等から、同仮想スロットル開度ＴＡ１でＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定した場合での吸気圧である仮想吸気圧ＰＭｖ（仮想吸入空気量）が求められる。そして、この仮想吸気圧ＰＭｖ等から上記仮想負荷率ＫＬ[1] が算出されることとなる。
【００３４】
（ｅ）燃料噴射量制御
ＥＣＵ９２は、上記負荷率ＫＬ（負荷率ＫＬＱ）及びエンジン回転数ＮＥ等に基づき噴射量指令値を算出し、この噴射量指令値に対応した量の燃料が燃焼室１６内に噴射されるよう燃料噴射弁４０を駆動制御する。こうした燃料噴射弁４０からの燃料噴射は、エンジン１１の圧縮行程中に行われ、この燃料噴射によって燃焼室１６内に層状混合気が形成されるようになる。また、噴射量指令値は上記負荷率ＫＬ、即ち仮想負荷率ＫＬ[1] （負荷率ＫＬＱ）が大きくなるほど大きい値になる。そのため、噴射量指令値が大きくなるほど燃料噴射弁４０からの燃料噴射量が増量してエンジン１１の出力トルクが大きくなる。
【００３５】
従って、成層リーン燃焼運転時には、アクセル踏込量ＡＣＣＰに応じて燃料噴射量を制御することにより、エンジン１１の出力トルクが要求される値へと調整される。ただし、成層リーン燃焼運転時の燃料噴射量は、上述した仮想スロットル開度ＴＡ１（仮想吸気圧ＰＭｖ）等に基づき算出される仮想負荷率ＫＬ[1] を用いて制御されることとなる。そのため、成層リーン燃焼運転とＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転とにおけるエンジン１１の出力トルクは、仮想スロットル開度ＴＡ１（ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時の吸入空気量）という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整されるようになる。これにより、同一機関運転状態のもとでの上記両機関運転間でトルク段差が生じることは抑制され、このトルク段差に伴うドライバビリティの悪化も抑制されるようになる。
【００３６】
（ｆ）ＥＧＲ開度制御
ＥＣＵ９２は、上記負荷率ＫＬ（負荷率ＫＬＱ）及びエンジン回転数ＮＥ等に基づき目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出し、この目標ＥＧＲ開度Ｅｔに基づきＥＧＲバルブ４３を駆動制御する。こうしてＥＧＲバルブ４３の開度を制御することにより、ＥＧＲ量が調整されるようになる。ＥＣＵ９２は、成層リーン燃焼運転時においても、エンジン１１が冷えた状態にあるときなどには、ＥＧＲによる燃焼状態の悪化を防止すべくＥＧＲを実行しないようにする。
【００３７】
上述したように、エンジン１１の運転制御に用いられる燃料噴射量、スロットル開度、及びＥＧＲ開度等の制御態様は、エンジン１１の燃焼形態毎にそれぞれ異なり、そのときに行われている燃焼形態に応じた態様をとることになる。従って、エンジン１１の燃焼形態が成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との間で切り換えられるときには、燃料噴射量、スロットル開度、及びＥＧＲ開度等の制御態様が切換前の燃焼形態に対応したものから、切換後の燃焼形態に対応したものへと切り換えられることとなる。
【００３８】
こうした燃料噴射量、スロットル開度、及びＥＧＲ開度等の制御態様の燃焼形態間での切換は、ＥＣＵ９２を通じて設定される噴射用モードＦＭＯＤＥ３、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２、及びＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１の値に応じて行われる。ＥＣＵ９２は、機関運転状態に応じて各モードＦＭＯＤＥ１〜ＦＭＯＤＥ３の値を、例えば「０（成層リーン燃焼）」、「１２（均質ストイキ燃焼）」のように設定する。
【００３９】
そして、ＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１が「０」と「１２」との間で切り換えられることにより、ＥＧＲ開度の制御態様が成層リーン燃焼用のものと均質ストイキ燃焼用のものとの間で切り換えられる。また、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２が「０」と「１２」との間で切り換えられることにより、スロットル開度の制御態様が成層リーン燃焼用のものと均質ストイキ燃焼用のものとの間で切り換えられる。更に、噴射用モードＦＭＯＤＥ３が「０」と「１２」との間で切り換えられることにより、燃料噴射量の制御態様が成層リーン燃焼用のものと均質ストイキ燃焼用のものとの間で切り換えられる。
【００４０】
ＥＣＵ９２は、燃焼形態の切り換えに伴う上記各モードＦＭＯＤＥ１〜ＦＭＯＤＥ３の切り換えを、ＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２、噴射用モードＦＭＯＤＥ３の順で所定の間隔をおいて実行する。これは、各モードＦＭＯＤＥ１〜ＦＭＯＤＥ３の切り換えに伴い、ＥＧＲ開度、スロットル開度、及び燃料噴射量を変化させるに当たり、この変化に応じて実際のＥＧＲ量、吸入空気量、及び燃料噴射量が変化するのに、それぞれ異なる応答遅れが生じるためである。即ち、燃料噴射量、吸入空気量、ＥＧＲ量の順で上記応答遅れは大きくなり、こうした応答遅れの大きさの違いを考慮して上記のように各モードＦＭＯＤＥ１〜ＦＭＯＤＥ３の切り換えが行われる。
【００４１】
次に、成層リーン燃焼運転及び均質ストイキ燃焼運転での各種制御に用いられる上記負荷率ＫＬの算出手順について、負荷率算出ルーチンを示す図３のフローチャートを参照して説明する。この負荷率算出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００４２】
負荷率算出ルーチンにおいて、ステップＳ１０１の処理では上記実負荷率ＫＬ[0] が算出され、ステップＳ１０２の処理では上記仮想負荷率ＫＬ[1] が算出される。
【００４３】
実負荷率ＫＬ[0] はエンジン１１における実際の負荷率であって、仮想負荷率ＫＬ[1] はそのときのアクセル踏込量ＡＣＣＰでＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼を行ったと仮定した場合での負荷率である。これら実負荷率ＫＬ[0] と仮想負荷率ＫＬ[1] とは、実際に行われる燃焼形態に関わらず常に両方とも算出される。そのため、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時には、実負荷率ＫＬ[0] と仮想負荷率ＫＬ[1] とが等しい値として算出されることとなる。
【００４４】
また、負荷率算出ルーチンにおいて、ステップＳ１０３以降の処理は、各種制御に用いられる負荷率ＫＬとして上記実負荷率ＫＬ[0] と、上記仮想負荷率ＫＬ[1] から求められる負荷率ＫＬＱとのいずれかを、噴射用モードＦＭＯＤＥ３の値に応じて選択して採用するためのものである。
【００４５】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理として、噴射用モードＦＭＯＤＥ３が「１２（均質ストイキ燃焼）」であるか否かを判断する。そして、「ＦＭＯＤＥ３＝１２」であれば、ステップＳ１０４の処理で実負荷率ＫＬ[0] を負荷率ＫＬとする。また、「ＦＭＯＤＥ３＝１２」でなければ、ステップＳ１０５の処理で仮想負荷率ＫＬ[1] から負荷率ＫＬＱへの換算を行い、この負荷率ＫＬＱを負荷率ＫＬとする。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４とステップＳ１０６とのいずれかの処理で負荷率ＫＬを算出した後、この負荷率算出ルーチンを一旦終了する。
【００４６】
上記ステップＳ１０５での仮想負荷率ＫＬ[1] から負荷率ＫＬＱへの換算は、エンジン回転数ＮＥ等に基づき、成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との燃焼効率の違いを加味して行われる。即ち、成層リーン燃焼運転と均質ストイキ燃焼運転とでは、混合気の燃焼エネルギがエンジン１１の出力トルクに変換される効率（燃焼効率）が異なるものとなる。従って、均質ストイキ燃焼運転を実行したと仮定して算出される仮想負荷率ＫＬ[1] をそのまま負荷率ＫＬとして成層リーン燃焼運転時の各種制御に用いると、これら各種制御が上記燃焼効率の違いに伴い不適切なものになる。こうした燃焼効率の違いを加味して、ステップＳ１０５の処理で仮想負荷率ＫＬ[1] から負荷率ＫＬＱへの換算を行い、同負荷率ＫＬＱを負荷率ＫＬとして成層リーン燃焼運転時の各種制御に用いることで、上記のような不具合を回避することができる。なお、仮想負荷率ＫＬ[1] から負荷率ＫＬＱへの換算をエンジン回転数ＮＥに基づき行うのは、成層リーン燃焼と均質ストイキ燃焼との燃料効率の差がエンジン回転数ＮＥに応じて変化するためである。
【００４７】
次に、負荷率算出ルーチンにおけるステップＳ１０１での実負荷率ＫＬ[0] の算出処理について、実負荷率算出ルーチンを示す図４のフローチャートを参照して詳しく説明する。この実負荷率算出ルーチンは、負荷率算出ルーチンにおけるステップＳ１０１の処理に進む毎にＥＣＵ９２を通じて実行される。
【００４８】
実負荷率算出ルーチンにおいて、実負荷率ＫＬ[0] は、ステップＳ２０５の処理で、実吸気圧ＰＭｒ、充填効率ηｃ、吸気温補正係数Ｋtha 、及び減量係数Ｋegr[0]に基づき、下記の式（１）を用いて算出される。
【００４９】
ＫＬ[0] ＝ηｃ＊Ｋtha ＊（ＰＭｒ／１気圧）＊Ｋegr[0]   …（１）
上記実吸気圧ＰＭｒ、充填効率ηｃ、吸気温補正係数Ｋtha 、及び減量係数Ｋegr[0]は、実負荷率算出ルーチンにおけるステップＳ２０１〜ステップＳ２０４の処理でそれぞれ算出される。
【００５０】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理で、吸気圧ＰＭ、実際のスロットル開度ＴＡｒ、及びエンジン回転数ＮＥ等に基づきエンジン１１の実際の吸気圧である実吸気圧ＰＭｒを算出する。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理で、エンジン回転数ＮＥと、実吸気圧ＰＭｒを大気圧ＰＡで除算した値（「ＰＭｒ／ＰＡ」）とに基づき充填効率ηｃを算出する。なお、大気圧ＰＡは、例えばエンジン始動開始前の吸気圧ＰＭを用いて算出される。
【００５１】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０３の処理で、吸気温センサ３７の検出信号から求められる吸気温ＴＨＡに基づき吸気温補正係数Ｋtha を算出する。こうして算出される吸気温補正係数Ｋtha は、吸気温ＴＨＡに応じて「１．０」を中心に増減する。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理で、燃焼室１６内に吸入されるガス中に占めるＥＧＲガスの割合（ＥＧＲ率）に基づき減量係数Ｋegr[0]を算出する。
【００５２】
こうして算出される減量係数Ｋegr[0]は、ＥＧＲ率に応じて「１．０」を基準にして同「１．０」よりも小さい側に変化する値であでる。なお、このように減量係数Ｋegr[0]を変化させるのは、ＥＧＲ率が高くなるほど燃焼室１６に吸入されるガス中の新気の割合は小さくなり、これに応じて実負荷率ＫＬ[0] を小さい値に変化させて燃料噴射量を減量して均質ストイキ燃焼運転時の混合気を理論空燃比に維持するためである。また、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲの実行に伴いＥＧＲ率が徐々に高くなる際や、ＥＧＲの停止に伴いＥＧＲ率が徐々に低くなる際には、ＥＧＲ率の変化に応じて減量係数Ｋegr[0]が徐々に変化するよう徐変処理を行う。
【００５３】
ＥＣＵ９２は、上記のように算出される実吸気圧ＰＭｒ、充填効率ηｃ、吸気温補正係数Ｋtha 、及び減量係数Ｋegr[0]に基づき式（１）を用いて実負荷率ＫＬ[0] を算出した後、この実負荷率算出ルーチンを一旦終了し、処理を負荷率算出ルーチン（図３）に戻す。
【００５４】
次に、負荷率算出ルーチンにおけるステップＳ１０２の仮想負荷率ＫＬ[1] の算出処理について、仮想負荷率算出ルーチンを示す図５のフローチャートを参照して詳しく説明する。この仮想負荷率算出ルーチンは、負荷率算出ルーチンにおけるステップＳ１０２の処理に進む毎にＥＣＵ９２を通じて実行される。
【００５５】
仮想負荷率算出ルーチンにおいて、仮想負荷率ＫＬ[1] は、ステップＳ３０５の処理で、仮想吸気圧ＰＭｖ、充填効率ηｃ、吸気温補正係数Ｋtha 、及び減量係数Ｋegr[1]に基づき、下記の式（２）を用いて算出される。
【００５６】
ＫＬ[1] ＝ηｃ＊Ｋtha ＊（ＰＭｖ／１気圧）＊Ｋegr[1]   …（２）
上記仮想吸気圧ＰＭｖ、充填効率ηｃ、吸気温補正係数Ｋtha 、及び減量係数Ｋegr[1]は、仮想負荷率算出ルーチンにおけるステップＳ３０１〜ステップＳ３０４の処理でそれぞれ算出される。
【００５７】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理で、仮想スロットル開度ＴＡ１、エンジン回転数ＮＥ等に基づき仮想吸気圧ＰＭｖを算出する。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ３０２の処理で、エンジン回転数ＮＥと、仮想吸気圧ＰＭｖを大気圧ＰＡで除算した値（「ＰＭｖ／ＰＡ」）とに基づき充填効率ηｃを算出する。
【００５８】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０３の処理で吸気温ＴＨＡに基づき吸気温補正係数Ｋtha を算出し、ステップＳ３０４の処理で減量係数Ｋegr[1]を「１．０」に設定する。このように減量係数Ｋegr[1]を「１．０」に設定（固定）するのは、成層リーン燃焼運転時には均質ストイキ燃焼運転時のようにＥＧＲ率に応じて燃料噴射量を調節して混合気の空燃比を理論空燃比に制御する必要がないためである。
【００５９】
ＥＣＵ９２は、上記のように算出される仮想吸気圧ＰＭｖ、充填効率ηｃ、吸気温補正係数Ｋtha 、及び減量係数Ｋegr[1]に基づき式（２）を用いて仮想負荷率ＫＬ[1] を算出した後、この仮想負荷率算出ルーチンを一旦終了し、処理を負荷率算出ルーチン（図３）に戻す。
【００６０】
次に、均質ストイキ燃焼運転時におけるエンジン１１のトルク調整と、成層リーン燃焼運転時におけるエンジン１１のトルク調整との概要について図６を参照して説明する。
【００６１】
図６において、二点鎖線Ｌ１は、エンジン回転数ＮＥを一定とした条件のもとでのアクセル踏込量ＡＣＣＰの変化に対する仮想スロットル開度ＴＡ１（ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時におけるスロットル開度ＴＡ１）の推移傾向を示すものである。この仮想スロットル開度ＴＡ１に基づき仮想負荷率ＫＬ[1] が算出され、成層リーン燃焼運転が行われる機関運転領域では、上記仮想負荷率ＫＬ[1] から求められる負荷率ＫＬＱ等から実線Ｌ３で示される成層時スロットル開度ＴＡ３が算出される。そして、最終スロットル開度ＴＡfin として成層時スロットル開度ＴＡ３が用いられ、最終スロットル開度ＴＡfin （成層時スロットル開度ＴＡ３）に基づくスロットル開度制御が行われる。また、成層リーン燃焼運転時には、仮想スロットル開度ＴＡ１等に基づき算出される仮想負荷率ＫＬ[1] （負荷率ＫＬＱ）に応じて燃料噴射量が制御され、この燃料噴射量制御によりエンジン１１のトルク調整が行われる。
【００６２】
一方、均質ストイキ燃焼が行われる運転領域において、ＥＧＲが実行されていなければ、スロットル開度ＴＡ１がそのまま最終スロットル開度ＴＡfin として設定される。また、ＥＧＲが実行されていれば、スロットル開度ＴＡ１に後述する開補正量ＴＡｏを加算することにより、実線Ｌ２で示されるような値として算出されるＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２が最終スロットル開度ＴＡfin として設定される。そして、最終スロットル開度ＴＡfin に基づくスロットル開度制御が行われると、これに伴い実吸気圧ＰＭｒ（実際の吸入空気量）が変化し、同実吸気圧ＰＭｒ等から算出される実負荷率ＫＬ[0] も変化する。その結果、実負荷率ＫＬ[0] に応じて制御される燃料噴射量も変化し、これによりエンジン１１の出力トルクが変化するようになる。従って、均質ストイキ燃焼運転時には、スロットル開度ＴＡ１に基づき設定される最終スロットル開度ＴＡfin を用いたスロットル開度制御により、エンジン１１のトルク調整が行われる。
【００６３】
このように成層リーン燃焼、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼、及びＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼のいずれの燃焼形態においても、スロットル開度ＴＡ１を基準としてエンジン１１のトルク調整が行われる。従って、成層リーン燃焼運転とＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転とでは、いずれもトルクがスロットル開度ＴＡ１という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整される。これにより、同一機関運転状態での上記両燃焼形態間でトルク段差が生じるのを抑制することができる。また、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転と成層リーン燃焼運転とにおいて、いずれの燃焼形態もトルクが上記と同じく仮想スロットル開度ＴＡ１という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整される。これにより、同一機関運転状態での上記両燃焼形態間でトルク段差が生じるのを抑制することができる。
【００６４】
次に、最終スロットル開度ＴＡfin の算出手順について、最終スロットル開度算出ルーチンを示す図７のフローチャートを参照して説明する。この最終スロットル開度算出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００６５】
最終スロットル開度算出ルーチンにおいて、ステップＳ４０１，Ｓ４０２の処理では、それぞれ仮想スロットル開度ＴＡ１及びＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を算出する。また、ステップＳ４０３以降の処理では、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２及びＥＧＲフラグＦに応じて、仮想スロットル開度ＴＡ１、ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２、及び成層時スロットル開度ＴＡ３のうち、いずれのものを最終スロットル開度ＴＡfin として用いるかを決定する。
【００６６】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０１の処理として、下記の式（３）に基づき仮想スロットル開度ＴＡ１を算出する。
ＴＡ１＝ＴＡbse ＋ＴＡisc   …（３）
ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣＰに基づき算出される基本スロットル開度ＴＡbse に、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）に用いられるスロットル開度分であるＩＳＣ開度ＴＡisc を加算して仮想スロットル開度ＴＡ１を算出する。この仮想スロットル開度ＴＡ１は、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転に適したスロットル開度として、実際に行われている燃焼形態に係わらず常に算出されるものである。
【００６７】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ４０２の処理として、下記の式（４）に基づきＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を算出する。
ＴＡ２＝ＴＡ１＋ＴＡｏ  …（４）
ＥＣＵ９２は、上記仮想スロットル開度ＴＡ１に開補正量ＴＡｏを加算することによってＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を算出する。なお、開補正量ＴＡｏは、仮想スロットル開度ＴＡ１及びエンジン回転数ＮＥに基づき算出される。これは、均質ストイキ燃焼運転時のＥＧＲ開度（ＥＧＲ量）が仮想スロットル開度ＴＡ１及びエンジン回転数ＮＥによって決まり、これらに応じて開補正量ＴＡｏを算出することでＥＧＲの実行に伴う出力トルクの低下を的確に補償するためである。
【００６８】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ４０３の処理として、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２が「０（成層リーン燃焼）」であるか否かを判断する。そして、「ＦＭＯＤＥ２＝０」であれば、ステップＳ４０４の処理として、成層リーン燃焼運転に適したスロットル開度である成層時スロットル開度ＴＡ３を最終スロットル開度ＴＡfin として設定した後、この最終スロットル開度算出ルーチンを一旦終了する。なお、上記成層時スロットル開度ＴＡ３は、負荷率ＫＬ（仮想負荷率ＫＬ[1] に対応）及びエンジン回転数ＮＥ等に基づき算出される。
【００６９】
一方、上記ステップＳ４０３の処理において、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２が「０（成層リーン燃焼）」でなく「１２（均質ストイキ燃焼）」である旨判断されると、ステップＳ４０５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０５の処理として、ＥＧＲフラグＦが「１（ＥＧＲ有）」であって、均質ストイキ燃焼運転中にＥＧＲが実行されているか否かを判断する。
【００７０】
そして、「Ｆ＝１」であって均質ストイキ燃焼運転でＥＧＲが実行中である旨判断されると、ステップＳ４０６の処理として、上記ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を最終スロットル開度ＴＡfin として設定する。また、「Ｆ＝１」でなく均質ストイキ燃焼運転でＥＧＲが実行中でない旨判断されると、ステップＳ４０７の処理として、上記仮想スロットル開度ＴＡ１を最終スロットル開度ＴＡfin として設定する。こうしてステップＳ４０６とステップＳ４０７とのいずれかの処理により、均質ストイキ燃焼運転時の最終スロットル開度ＴＡfin を算出した後、ＥＣＵ９２は、この最終スロットル開度算出ルーチンを一旦終了する。
【００７１】
次に、燃焼形態が成層リーン燃焼、均質ストイキ燃焼、成層リーン燃焼の順で変化する際、ＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２、噴射用モードＦＭＯＤＥ３、目標ＥＧＲ開度Ｅｔ、ＥＧＲフラグＦ、最終スロットル開度ＴＡfin 、減量係数Ｋegr[0]がどのように変化するかについて図８のタイムチャートを参照して説明する。
【００７２】
［成層リーン燃焼→均質ストイキ燃焼］
燃焼形態が成層リーン燃焼から均質ストイキ燃焼に切り換えられるときには、図８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２、噴射用モードＦＭＯＤＥ３の順で、これらの値が「０（成層リーン燃焼）」から「１２（均質ストイキ燃焼）」へと切り換えられるようになる。
【００７３】
成層リーン燃焼運転時にＥＧＲが実行されている場合、ＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１が「０」から「１２」に切り換えられると、目標ＥＧＲ開度Ｅｔは、図８（ｄ）に示されるように成層リーン燃焼運転に適した値から一旦「０」に変化する。このように目標ＥＧＲ開度Ｅｔを「０」にするのは、成層リーン燃焼運転から均質ストイキ燃焼運転に切り換えられた直後にＥＧＲを実行すると、エンジン１１の燃焼状態が悪化するおそれがあるためである。
【００７４】
また、成層リーン燃焼運転中やＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転中には、図８（ｅ）に示されるようにＥＧＲフラグＦが「０（ＥＧＲ無）」となる。
【００７５】
一方、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２が「０」から「１２」に切り換えられると、最終スロットル開度ＴＡfin は、図８（ｆ）に実線で示されるように、成層リーン燃焼に適した値から、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼に適した値へと変化する。
【００７６】
即ち、「ＦＭＯＤＥ２＝０（成層リーン燃焼）」であるときには、成層リーン燃焼に適したスロットル開度である成層時スロットル開度ＴＡ３が最終スロットル開度ＴＡfin として設定される。また、「ＦＭＯＤＥ２＝１２（均質ストイキ燃焼）」であってＥＧＲが実行されていないとき（「ＥＧＲフラグＦ＝０」のとき）には、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼に適したスロットル開度である仮想スロットル開度ＴＡ１が最終スロットル開度ＴＡfin として設定される。なお、上記仮想スロットル開度ＴＡ１は、図８（ｆ）に二点鎖線で示されるように、燃焼形態及びＥＧＲの有無に係わらず、常にアクセル踏込量ＡＣＣＰ等に基づきＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼に適したスロットル開度ＴＡ１として算出されることとなる。
【００７７】
更に、噴射用モードＦＭＯＤＥ３が「０（成層リーン燃焼）」から「１２（均質ストイキ燃焼）」に切り換えられると、エンジン１１の燃料噴射量制御に用いられる負荷率ＫＬが、上述した仮想負荷率ＫＬ[1] に基づき求められる負荷率ＫＬＱから、実負荷率ＫＬ[0] へと切り換えられる。
【００７８】
ここで、仮想負荷率ＫＬ[1] は、上記仮想スロットル開度ＴＡ１（仮想吸気圧ＰＭｖ）等に基づき算出される値であって、この仮想スロットル開度ＴＡ１が図８（ｆ）に二点鎖線で示されるように常に算出されることから、同じく燃焼形態及びＥＧＲの有無に係わらず常に算出される。一方、実負荷率ＫＬ[0] は、最終スロットル開度ＴＡfin に基づくスロットル開度制御によって変化する実際の吸気圧（実吸気圧ＰＭｒ）に対応した値であり、これも実吸気圧ＰＭｒ（実際の吸入空気量）等に基づき常に算出される。
【００７９】
噴射用モードＦＭＯＤＥ３が「０（成層リーン燃焼）」であるときには、仮想負荷率ＫＬ[1] （負荷率ＫＬＱ）に基づき燃料噴射量を制御することで、エンジン１１の出力トルクが調整される。また、噴射用モードＦＭＯＤＥ３が「１２（均質ストイキ燃焼）」であるときには、スロットル開度（吸入空気量）を制御することにより、エンジン１１の出力トルクが調整されるようになる。即ち、上記スロットル開度制御により実吸気圧ＰＭｒ（実際の吸入空気量）が変化すると、実負荷率ＫＬ[0] が変化するとともにこれに伴い燃料噴射量も変化し、この燃料噴射量の変化によってエンジン１１の出力トルクが調整される。
【００８０】
上記仮想負荷率ＫＬ[1] は仮想スロットル開度ＴＡ１（仮想吸気圧ＰＭｖ）に基づき算出されることから、成層リーン燃焼運転時には仮想スロットル開度ＴＡ１に基づきエンジン１１の出力トルクが調整されていることになる。従って、成層リーン燃焼運転でのエンジン１１のトルクと、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転でのエンジン１１のトルクとは、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転でのスロットル開度（吸入空気量）とういう同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整される。これにより、同一機関運転状態での成層リーン燃焼運転とＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転との間でエンジン１１の出力トルクに段差が生じるのを抑制し、このトルク段差に伴いドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。
【００８１】
また、成層リーン燃焼運転からＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転への切換前後においては、いずれの燃焼形態でも仮想スロットル開度ＴＡ１に応じたトルク調整が行われることから、上記のような燃焼形態の切り換えの際にも、トルク段差の発生を抑制することができる。
【００８２】
各モードＦＭＯＤＥ１〜ＦＭＯＤＥ３が「１２（均質ストイキ燃焼）」に設定された後、エンジン１１の運転状態がＥＧＲを行うべき運転領域にあり、且つＥＧＲを実行可能な状態である場合には同ＥＧＲが実行される。即ち、図８（ｄ）に示すように、目標ＥＧＲ開度Ｅｔが「０」からそのときの運転状態に適した値へと変化し、これに伴いＥＧＲガスが吸気通路３２に所定の応答遅れをもって送り出される。
【００８３】
こうしてＥＧＲが実行されると、ＥＧＲガスが実際に吸気通路３２に送り出されるのに同期して、図８（ｅ）に示されるようにＥＧＲフラグＦが「０（ＥＧＲ無）」から「１（ＥＧＲ有）」へと変化する。更に、ＥＧＲフラグＦが「１」になると、減量係数Ｋegr[0]が図８（ｇ）に示されるように「１．０」よりも小さい値へと向かって徐々に変化する。こうした減量係数Ｋegr[0]の推移は、上記ＥＧＲの実行に伴うＥＧＲ率の変化に対応したものになる。
【００８４】
ところで、均質ストイキ燃焼運転時にＥＧＲが実行されると、燃焼室１６に吸入される新気の量がＥＧＲ量に対応した分だけ減少し、これに伴いエンジン１１の出力トルクが低下する。そのため、均質ストイキ燃焼運転時にＥＧＲを実行する場合、図８（ｆ）に実線で示されるように、最終スロットル開度ＴＡfin をＥＧＲが実行されないときに比べて開き側に変化させる。即ち、スロットル開度ＴＡ１に開補正量ＴＡｏを加算してＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を算出し、このＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を最終スロットル開度ＴＡfin として設定する。そして、開き側に変化した最終スロットル開度ＴＡfin に応じてエンジン１１の出力トルクを調整することで、燃焼室１６に吸入される新気の量が増加し、上記ＥＧＲの実行に伴う出力トルクの低下が補償される。
【００８５】
［均質ストイキ燃焼→成層リーン燃焼］
燃焼形態が均質ストイキ燃焼から成層リーン燃焼へと切り換えられるときには、図８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２、噴射用モードＦＭＯＤＥ３の順で、これらの値が「１２（均質ストイキ燃焼）」から「０（成層リーン燃焼）」へと切り換えられるようになる。
【００８６】
均質ストイキ燃焼運転時にＥＧＲが実行されている場合、ＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１が「１２」から「０」に切り換えられると、目標ＥＧＲ開度Ｅｔは、図８（ｄ）に示されるように均質ストイキ燃焼に適した値から、成層リーン燃焼運転に適した値に変化する。また、ＥＧＲフラグＦは図８（ｄ）に示されるように「１」から「０」へと変化し、これに応じて減量係数Ｋegr[0]も図８（ｇ）に示されるように「１．０」に向かって徐々に大きくされる。
【００８７】
そして、ＥＧＲフラグＦが「０」になると、最終スロットル開度ＴＡfin は、このときのスロットル用モードＦＭＯＤＥ２の値に応じて、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転に適した値、若しくは成層リーン燃焼運転に適した値へと変化する。ＥＧＲフラグＦが「０」になったとき、仮に「ＦＭＯＤＥ２＝０（成層リーン燃焼）」であれば、最終スロットル開度ＴＡfin は、成層リーン燃焼運転に適したスロットル開度である成層時スロットル開度ＴＡ３と等しい値へと変化する。
【００８８】
また、ＥＧＲフラグＦが「０」になったとき、「ＦＭＯＤＥ２＝１２（均質ストイキ燃焼）」であれば、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼に適したスロットル開度ＴＡ１が最終スロットル開度ＴＡfin として設定される。その結果、最終スロットル開度ＴＡfin が図８（ｆ）に実線で示されるように、スロットル開度ＴＡ１と等しい値へと変化する。その後、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２が「１２（均質ストイキ燃焼）」から「１２（成層リーン燃焼）」へと変化すると、最終スロットル開度ＴＡfin が図８（ｆ）に実線で示されるように、スロットル開度ＴＡ１と等しい値から成層時スロットル開度ＴＡ３と等しい値へと変化する。
【００８９】
ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転への切換前後において、同切換前の均質ストイキ燃焼運転時には、図８（ｆ）に示されるスロットル開度ＴＡ１を基準として開補正量ＴＡｏだけ開き側に制御されるスロットル開度ＴＡ２に応じて、エンジン１１のトルクが調整される。即ち、上記ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転時には、仮想スロットル開度ＴＡ１を基準としてトルク調整が行われることとなる。なお、上記のような燃焼形態の切換過程では、最終スロットル開度ＴＡfin が図８（ｆ）に実線で示されるようにスロットル開度ＴＡ１と等しい値になることがあるが、この場合のトルク調整も仮想スロットル開度ＴＡ１を基準としたものである。
【００９０】
一方、上記切換後の成層リーン燃焼運転時には、仮想負荷率ＫＬ[1] （負荷率ＫＬＱ）に応じた燃料噴射量の制御により、エンジン１１のトルクが調整される。ただし、仮想負荷率ＫＬ[1] は、仮想スロットル開度ＴＡ１等に基づき算出されことから、同開度ＴＡ１に応じて変化する値となる。従って、成層リーン燃焼運転時も仮想スロットル開度ＴＡ１を基準としてエンジン１１のトルク調整が行われることとなる。
【００９１】
このように成層リーン燃焼運転でのエンジン１１のトルクと、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転時でのトルクとは、互いにＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時でのトルクと関連付けられ調整される。しかも、成層リーン燃焼運転でのエンジン１１のトルクと、ＥＧＲが実行されている均質ストイキ燃焼運転でのトルクとは、仮想スロットル開度ＴＡ１という同一のパラメータに基づき互いに関連付けられて調整される。これにより、同一機関運転状態での成層リーン燃焼運転とＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転との間でエンジン１１の出力トルクに段差が生じるのを抑制することができ、上記のような燃焼形態の切り換えの際にもトルク段差を抑制することができる。そして、こうしたトルク段差に伴いドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。
【００９２】
以上詳述した処理が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時には、エンジン１１の出力トルクがスロットル開度ＴＡ１に基づくスロットル開度制御によって調整される。また、成層リーン燃焼運転時には、エンジン１１の出力トルクが仮想スロットル開度ＴＡ１（ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定した場合でのスロットル開度）等から算出される仮想負荷率ＫＬ[1] （負荷率ＫＬＱ）に基づき、燃料噴射量を制御することによって調整される。このように上記両燃焼形態でのトルクは、仮想スロットル開度ＴＡ１という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整されることから、これら燃焼形態間でトルク段差が生じるのを抑制することができる。
【００９３】
（２）また、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転時には、成層リーン燃焼運転時のトルク調整に用いられるスロットル開度ＴＡ１を基準として開補正量ＴＡｏ分だけスロットル開度を開き側に制御することで、ＥＧＲの実行に伴うトルクの低下が補償される。このようにＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転時には、スロットル開度ＴＡ１を基準にしてトルク調整が行われることとなる。従って、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼と成層リーン燃焼とのトルク調整は、いずれも仮想スロットル開度ＴＡ１に基づき行われることとなり、上記両燃焼形態間でのトルクを仮想スロットル開度ＴＡ１という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整することができる。これにより、同一機関運転状態でのＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転と成層リーン燃焼運転との間で、エンジン１１の出力トルクに段差が生じるのを抑制することができる。そして、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転へと燃焼形態が切り換えられる際にも、エンジン１１の出力トルクに段差が発生するのを抑制することができ、このトルク段差に伴うドライバビリティの悪化を抑制することもできる。
【００９４】
なお、本実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・本実施形態では、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時のスロットル開度として仮想スロットル開度ＴＡ１（ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時の吸入空気量）を燃焼形態及びＥＧＲ実行の有無に関係なく常に算出し、この仮想スロットル開度ＴＡ１をもとに各燃焼形態でのトルク調整を行うことで燃焼形態間でのトルク段差を抑制したが、本発明はこれに限定されない。例えば、各燃焼形態でのトルク調整を仮想スロットル開度ＴＡ１をもとに行う代わりに、ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２をもとにトルク調整を行ってもよい。
【００９５】
この場合、ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２は、仮想スロットル開度ＴＡ１に開補正量ＴＡｏを加算することによって算出するのではなく、アクセル踏込量ＡＣＣＰでＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転を行ったと仮定した場合でのスロットル開度として、アクセル踏込量ＡＣＣＰ等に基づき例えばマップ演算される。こうして算出されるＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２は、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転時の吸入空気量に対応した値となる。
【００９６】
そして、成層リーン燃焼運転時には、上記ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を仮想スロットル開度ＴＡ２として、このＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２等に基づきＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転を実行したと仮定した場合での負荷率として仮想負荷率（仮想吸入空気量）を算出し、この仮想負荷率等に基づき燃料噴射量を制御することでエンジン１１のトルク調整を行う。また、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転時には、上記ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２等に基づくスロットル開度制御によってエンジン１１のトルク調整が行われる。従って、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼と成層リーン燃焼とのトルクは、ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２（ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転での吸入空気量）という同一のパラメータをもとに互いに関連付けて調整される。そのため、同一機関運転状態のもとでの上記両燃焼形態間でトルク段差が生じるの抑制することができるとともに、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転へと切り換えられるときにも、トルク段差が発生するのを抑制することができる。そして、こうしたトルク段差に伴うドライバビリティの悪化を抑制することもできる。
【００９７】
また、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時には、ＥＧＲが実行されるときと比べて燃焼室１６内に吸入される新気の量がＥＧＲ量に対応した分だけ増加し、これに伴いエンジン１１の出力トルクが上昇してトルク段差を招くおそれがある。そのため、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時に適したスロットル開度であるスロットル開度ＴＡ１を、上記ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２から閉補正量ＴＡｃを減算することにより算出する。そして、上記スロットル開度ＴＡ１に基づくスロットル開度制御により、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時のトルクを調整する。なお、上記閉補正量ＴＡｃは、例えばＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２及びエンジン回転数ＮＥに基づき、上記ＥＧＲが実行されないことに伴うトルク上昇が抑制されるよう算出される。このようにＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時には、ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２を基準にしてトルク調整が行われることとなる。
【００９８】
従って、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼とＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼とでのトルクは、ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２という同一のパラメータに基づき互いに関連付けて調整される。これにより、同一機関運転状態のもとでのＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転時と、ＥＧＲが実行される均質ストイキ燃焼運転時とでトルク段差が生じるを抑制することができる。また、ＥＧＲが実行されない均質ストイキ燃焼運転から成層リーン燃焼運転へと燃焼形態が切り換えられるときにも、トルク段差が発生するのを抑制することができる。そして、こうしたトルク段差に伴うドライバビリティの悪化を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の制御装置が適用されるエンジン全体を示す略図。
【図２】同制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】負荷率ＫＬの算出手順を示すフローチャート。
【図４】実負荷率ＫＬ[0] の算出手順を示すフローチャート。
【図５】仮想負荷率ＫＬ[1] の算出手順を示すフローチャート。
【図６】エンジン回転数ＮＥを一定とした条件のもとでのアクセル踏込量ＡＣＣＰの変化に対する仮想スロットル開度ＴＡ１、ＥＧＲ用スロットル開度ＴＡ２、及び成層時スロットル開度ＴＡ３の推移傾向を示すグラフ。
【図７】最終スロットル開度ＴＡfin の算出手順を示すフローチャート。
【図８】燃焼形態が成層リーン燃焼、均質ストイキ燃焼、成層リーン燃焼の順で切り換えられるときのＥＧＲ用モードＦＭＯＤＥ１、スロットル用モードＦＭＯＤＥ２、噴射用モードＦＭＯＤＥ３、目標ＥＧＲ開度Ｅｔ、ＥＧＲフラグＦ、最終スロットル開度ＴＡfin 、減量係数Ｋegr[0]の推移を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、２３…スロットルバルブ、２４…スロットル用モータ、２５…アクセルペダル、２６…アクセルポジションセンサ、３２…吸気通路、３６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射弁、４２…ＥＧＲ通路、４３…ＥＧＲバルブ、４４…スロットルポジションセンサ、９２…電子制御ユニット（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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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