(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置であり、燃料カット復帰時において、トルク補正量に応じて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補正する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
前記筒内噴射式内燃機関は、前記成層燃焼と、トルク補正の必要な機関運転条件で点火時期を遅角補正する均質燃焼とを切替え可能な機関であり、
燃料カット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求される要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、
算出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備え、
前記要求燃料噴射量算出手段は、前記成層燃焼中の燃料カット復帰時に、同じ機関運転状態で前記均質燃焼を行うと仮定した場合に設定される燃料カット復帰時の点火時期遅角量を、同遅角量と同等のトルクダウンが得られる燃料噴射量減量に第１の換算係数で換算し、同燃料噴射量減量を前記トルク補正量として前記要求燃料噴射量を算出することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置であり、燃料カット復帰時において、トルク補正量に応じて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補正する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
燃料カット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求される要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、
算出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備え、
前記減筒運転実行手段は、前記稼動気筒数の算出時に、前記最低量と要求燃料噴射量との差と同等のトルクダウンが得られる減筒数を、その差から換算する第２の換算係数を用いることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置であり、燃料カット復帰時において、トルク補正量に応じて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補正する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
燃料カット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求される要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、
算出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備え、
前記減筒運転実行手段は、燃料カット復帰時点から予め設定された所定回数の点火が終了するまで或いは所定時間が経過するまでは、前記要求燃料噴射量を小さな増加率で増大させ、前記所定回数の点火終了後或いは前記所定時間の経過後は、前記要求燃料噴射量を前記点火回数の終了前或いは前記所定時間の経過前よりも大きな増加率で増大させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記減筒運転実行手段は、前記減筒運転を、稼動気筒数を徐々に増加させて全気筒が運転される状態へ移行させるように実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記減筒運転実行手段は、前記減筒運転を、稼動気筒数の変更に伴うトルクの段階的な変化を滑らかにすべく、各稼動気筒の燃料噴射量を増加させるように実行することを特徴とする請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のような筒内噴射式内燃機関においては、機関運転条件に応じたトルクが得られるように、機関運転条件に基づいてトルク補正を行うことがなされている。こうしたトルク補正を行う機関運転条件の一つとして燃料カット復帰時が挙げられる。この燃料カット復帰時に燃料噴射が再開されたときのトルクの急変によるショックを防止するためにトルク補正を行い、トルクを徐々に増大することがなされている。そして、こうしたトルク補正は、点火時期を遅角補正することにより実現される。
【０００３】
ところが、筒内噴射式内燃機関では、成層燃焼時に点火時期を用いてトルク補正を行おうとすると、成層燃焼時は混合気が点火プラグ近傍に来たタイミングで点火しなければならず、点火時期を自由に変更することが困難であることから、十分なトルク補正を行うことができない。
【０００４】
そこで、特開平１１−７２０３３号公報では、筒内噴射式内燃機関において、燃料カット復帰時等のようにトルク補正要求が発生したとき、成層燃焼時にはトルク補正量に基づき燃料噴射量を減量補正することにより、上述したトルク補正を行うことが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報で提案された従来技術では、以下の問題点があった。すなわち、燃料カット復帰時においては、燃料供給が停止されていてトルクが発生していない状況下からトルク（内燃機関の出力トルク）を徐々に増大することとなるが、この場合、０付近のトルクが要求される。しかし、燃料噴射弁の構造上の制限により、噴射可能な燃料の最低量が決まっているため、そうした燃料噴射量の減量補正によりトルク補正を行うのにも自ずと限界がある。この結果、燃料カット復帰時にトルク段差が発生し、ショックを十分に低減することができない。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックを十分に低減することができ、内燃機関のトルクを滑らかに増大させることができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【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。
請求項１に係る発明は、燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置であり、燃料カット復帰時において、トルク補正量に応じて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補正する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記筒内噴射式内燃機関は、前記成層燃焼と、トルク補正の必要な機関運転条件で点火時期を遅角補正する均質燃焼とを切替え可能な機関であり、燃料カット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求される要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、算出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備え、前記要求燃料噴射量算出手段は、前記成層燃焼中の燃料カット復帰時に、同じ機関運転状態で前記均質燃焼を行うと仮定した場合に設定される燃料カット復帰時の点火時期遅角量を、同遅角量と同等のトルクダウンが得られる燃料噴射量減量に第１の換算係数で換算し、同燃料噴射量減量を前記トルク補正量として前記要求燃料噴射量を算出することを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク補正量に基づき算出された要求燃料噴射量が燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する。これにより、要求燃料噴射量が前記最低量よりも小さくて燃料噴射弁の構造上の制限により燃料噴射量を減量補正できない場合でも、その減量補正分に応じて稼動気筒数が減らされ、その減筒数に応じた燃料噴射量の減量がなされてトルクが低減される。このため、成層燃焼の燃料カット復帰時に、燃料噴射弁の構造上の制限により減量補正によるトルク補正ができない場合でも、燃料噴射が再開されたときのトルク（内燃機関の出力トルク）の急変が抑制され、トルク段差が十分に抑制される。
【０００９】
したがって、成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックを十分に低減することができ、内燃機関のトルクを滑らかに増大させることができる。
【００１１】
また、この発明によれば、燃料カット復帰時のトルク低減を、均質燃焼時には点火時期の遅角補正により行うとともに、成層燃焼時には、前記減筒運転により燃料噴射量の減量補正により行うことにより、いずれの燃料形態においても、燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックを十分に低減して、トルクを滑らかに増大させることができる。
【００１３】
そして、この発明によれば、成層燃焼の燃料カット復帰時に、同じ機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に設定される燃料カット復帰時の点火時期遅角量を、同遅角量と同等のトルクダウンが得られる燃料噴射量減量に第１の換算係数で換算することにより、トルク補正量としての燃料噴射量減量を算出している。
【００１４】
こうして、均質燃焼時の点火時期遅角量を、成層燃焼時にその機関運転状態に応じて燃料噴射量減量に換算する第１の換算係数のマップ等を作っておくことにより、均質燃焼の燃料カット復帰時に点火時期遅角量を機関運転状態に応じた最適な値に設定するための点火時期遅角量のマップを、均質燃焼に対して適合させるだけでよい。また、第１の換算係数は、成層燃焼の燃料カット復帰時だけでなく、成層燃焼の加速時や変速時等、トルクダウンの必要な他の機関運転条件においても、点火時期遅角量をトルク補正量としての燃料噴射量減量に換算するのに用いることができる。
【００１５】
したがって、成層燃焼用として、トルク補正が必要な機関運転条件毎に、燃料噴射量減量を算出するためのマップを個別に作る必要がない。したがって、それらのマップを作る手間が大幅に省け、大幅な製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明は、燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置であり、燃料カット復帰時において、トルク補正量に応じて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補正する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、燃料カット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求される要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、算出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備え、前記減筒運転実行手段は、前記稼動気筒数の算出時に、前記最低量と要求燃料噴射量との差と同等のトルクダウンが得られる減筒数を、その差から換算する第２の換算係数を用いることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、前記減筒運転を実行する際に、稼動気筒数を算出するのに、前記最低量と要求燃料噴射量との差と同等のトルクダウンが得られる減筒数を、その差から換算する第２の換算係数を用いている。この換算係数を、成層燃焼の燃料カット復帰時以外の機関運転条件でのトルク補正、例えば成層燃焼の燃料カット開始前に行うトルク低減制御にも用いることができる。
請求項３に係る発明は、燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置であり、燃料カット復帰時において、トルク補正量に応じて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補正する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、燃料カット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求される要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、算出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備え、前記減筒運転実行手段は、燃料カット復帰時点から予め設定された所定回数の点火が終了するまで或いは所定時間が経過するまでは、前記要求燃料噴射量を小さな増加率で増大させ、前記所定回数の点火終了後或いは前記所定時間の経過後は、前記要求燃料噴射量を前記点火回数の終了前或いは前記所定時間の経過前よりも大きな増加率で増大させることを特徴としている。
この発明によれば、要求燃料噴射量を所定回数の点火終了後或いは前記所定時間の経過後は、それ以前よりも大きな増加率で増大させるので、燃料カット復帰時から通常の成層燃焼運転へ移行するまでの時間を短縮することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記減筒運転実行手段は、前記減筒運転を、稼動気筒数を徐々に増加させて全気筒が運転される状態へ移行させるように実行することを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、成層燃焼の燃料カット復帰時に、内燃機関のトルクをより滑らかに増大させることができる。
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記減筒運転実行手段は、前記減筒運転を、稼動気筒数の変更に伴うトルクの段階的な変化を滑らかにすべく、各稼動気筒の燃料噴射量を増加させるように実行することを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックがより一層低減され、トルクをより滑らかに増大させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る筒内噴射式内燃機関の制御装置を筒内噴射火花点火式の自動車用エンジンに適用した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示すように、エンジン１１においては、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。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。同センサ１４ｃからの検出信号に基づいてエンジン回転速度（以下、エンジン回転数という）ＮＥが求められる。
【００２４】
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と燃焼室１６との間、及び排気通路３３と燃焼室１６との間は、吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開閉駆動によって連通・遮断される。吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開閉駆動は、クランクシャフト１４の回転が伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２の回転によって行われる。吸気カムシャフト２１の側方にはカムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そして、吸気カムシャフト２１の回転に伴い同シャフト２１に形成された突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を通過する毎に、同カムポジションセンサ２１ｂから検出信号が出力される。
【００２５】
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が設けられている。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を駆動制御することによって調整される。アクセルペダル２５の踏み込み量（アクセル踏込量ＡＣＣＰ）はアクセルポジションセンサ２６によって検出される。また、吸気通路３２におけるスロットルバルブ２３の下流側には、吸気通路３２内の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出するためのバキュームセンサ３６が設けられている。
【００２６】
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と、燃焼室１６内の混合気に対し点火を行う点火プラグ４１とが設けられている。点火プラグ４１による混合気への点火時期が、点火プラグ４１の上方に設けられたイグナイタ４１ａによって調整されるようになっている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の電気的構成について図２を参照して説明する。
この制御装置は、エンジン１１の各種制御、例えば、燃焼形態の切替制御、スロットル開度制御、燃料噴射制御、及び点火時期制御等を実行する電子制御ユニット（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。
【００２８】
ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラムや、これらの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の停止時にその記憶されたデータ等を保存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。
【００２９】
外部入力回路９８には、クランクポジションセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセルポジションセンサ２６、及びバキュームセンサ３６等が接続されている。また、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、及びイグナイタ４１ａ等が接続されている。そして、ＥＣＵ９２は、点火プラグ４１の一次コイルに通電を開始するクランク角（通電開始時期）と一次コイルの電流を遮断するクランク角（点火時期）を、イグナイタ４１ａを介して制御する（点火時期制御を行う）ようになっている。
【００３０】
ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣＰ（或いはアクセル開度）及びエンジン回転数ＮＥ等、機関運転状態に基づいてエンジン１１の燃焼形態を切り替えるための制御を実行する。
【００３１】
この燃焼形態の切替制御では、例えば、機関運転状態が高負荷高回転領域に移行すると、エンジン１１の燃焼形態が均質燃焼に設定され、機関運転状態が低負荷低回転領域に移行すると、その燃焼形態が成層燃焼に設定される。
【００３２】
均質燃焼を行う場合、燃料噴射時期は、例えば吸気行程中或いは吸気行程から圧縮行程の前半までの期間に設定され、燃料は燃焼室１６内において吸入空気と略均等に混合された状態で燃焼されるようになる。
【００３３】
この均質燃焼時には、吸気圧ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥに応じて変化する吸入空気量ＧＡ及び燃料噴射量との比、即ち空燃比が理論空燃比となるように、吸気圧ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ等を参照して燃料噴射量（基本燃料噴射量）が算出される。
【００３４】
具体的には、均質燃焼時には、負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ等を参照して燃料噴射量が算出され、この算出された燃料噴射量で燃料噴射がなされるように燃料噴射弁４０が制御され、これによりエンジン１１の出力トルク（以下、単にトルクという）が調整される。ここで、「負荷率」とは、エンジン回転数ＮＥにおける最大負荷（発生することのできる最大発生トルク）に対する、アクセル踏込量ＡＣＣＰやエアコン負荷、電気負荷等から求められる要求負荷（要求発生トルク）の比をいう。この負荷率ＫＬは、吸気圧ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ等を参照して算出される。また、吸入空気量ＧＡは、スロットル開度ＴＡに応じて調量されることから、均質燃焼時におけるエンジン１１の出力はスロットルバルブ２３により調節される。
【００３５】
また、均質燃焼時には、基本点火時期ＳＡｂは、エンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡ等の機関運転状態に基づいてマップ等を参照して算出される。また、燃料カット時、燃料カット復帰時、変速時、加速時等、トルク補正の必要な機関運転条件では、基本点火時期ＳＡｄを遅角補正することにより、機関運転条件に応じたトルクが得られるようにトルク補正（トルク低減制御）を行う。すなわち、機関運転状態に応じて設定される基本点火時期ＳＡｂから点火時期遅角量ＳＡｄを減算して目標点火時期を求め、同目標点火時期で点火がなされるようにイグナイタ４１ａを制御する。
【００３６】
一方、成層燃焼を行う場合、燃料噴射時期は圧縮行程後期に設定され、燃料はその大部分が燃焼室１６内の点火プラグ４１近傍に偏在した状態で燃焼されるようになる。この成層燃焼時には、空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように、燃料噴射量がアクセル踏込量ＡＣＣＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて算出される。
【００３７】
具体的には、成層燃焼時には、負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ等を参照して燃料噴射量（基本燃料噴射量ＴＡＵｂ）が算出され、この算出された燃料噴射量で燃料噴射がなされるように燃料噴射弁４０が制御され、これによりトルクが調整される。ただし、成層燃焼時には、成層燃焼時のアクセル踏込量ＡＣＣＰで均質燃焼を行ったときの吸気圧ＰＭ（吸入空気量）を推定する。そして、推定された吸気圧ＰＭ（吸入空気量）を仮想吸気圧ＰＭｖ（仮想吸入空気量）とし、同仮想吸気圧ＰＭｖ及びエンジン回転数ＮＥに基づき上記マップを参照して負荷率ＫＬを算出する。したがって、成層燃焼時には、アクセルペダル２５の踏み込み操作に応じて仮想吸気圧ＰＭｖが変化することにより、トルクが変化するようになる。
【００３８】
また、成層燃焼時には、基本点火時期ＳＡｂは、機関運転状態（エンジン回転数ＮＥと、仮想吸気圧ＰＭｖ或いは仮想吸気圧ＰＭｖに応じた仮想吸入空気量ＧＡｖ）に基づいて設定される。そして、成層燃焼運転中における燃料カット復帰時のトルク補正（トルク低減制御）は、燃料噴射量を減量補正して実行される。
【００３９】
また、本実施形態に係るエンジン１１では、エンジンブレーキ作動時のような減速中（スロットルバルブ２３が全閉の状態で）、エンジン回転数ＮＥが燃料カット回転数Ｎｃ以上であるとき或いは車速が所定車速以上であるとき、機関への燃料の供給（燃料噴射）を停止して燃料カットを行うようになっている。そして、燃料カット中に、「燃料カット復帰条件」が成立すると、再び燃料噴射を開始する。この開始時が、「燃料カット復帰時」である。
【００４０】
「燃料カット復帰条件」は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの場合に成立する。
（ａ）スロットルバルブ２３が全閉で、エンジン回転数ＮＥが燃料復帰回転数Ｎｒ以下になったとき、
（ｂ）スロットルバルブ２３が全閉で、車速が所定車速以下になったとき、
（ｃ）アクセルペダル２５が踏み込まれてスロットルバルブ２３が開（アクセル開度或いはアクセル踏込量が所定値以上）になったとき。
【００４１】
そして、本実施形態に係るエンジン１１では、均質燃焼時及び成層燃焼時における「燃料カット復帰時」に、燃料噴射が再開されたときのトルクの急変によるショックを防止するためにトルク補正（トルク低減制御）を行い、トルクを徐々に増大させるようになっている。
【００４２】
特に、成層燃焼時の燃料カット復帰時には、ＥＣＵ９２は、トルク補正量に基づき要求される要求燃料噴射量ＴＡＵを算出し、この要求燃料噴射量ＴＡＵが燃料噴射弁４０の噴射可能な燃料の最低量（以下、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎという）よりも小さいときには、その最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する。
【００４３】
次に、成層燃焼運転中にＥＣＵ９２の実行する「成層燃焼時の燃料カット復帰処理」を、図３のフローチャート及び図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。そのフローチャートに示される一連の処理は、ＥＣＵ９２により所定の制御周期（所定のクランク角）毎に繰り返し実行される。
【００４４】
この一連の処理では、まず成層燃焼が実行中であるか否かが判定される（ステップＳ１１０）。この判定は、上述した燃焼形態の切替制御において設定されるフラグ（燃焼形態が成層燃焼に設定されているか否かを判定するフラグ）に基づき判定される。例えば、機関運転状態が低負荷低回転領域に移行している場合には、成層燃焼が実行中であると判定され（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１２０へ進む。均質燃焼が実行中の場合には（ステップＳ１１０でＮＯ）、一連の処理は一旦終了される。
【００４５】
ステップＳ１２０に進むと、燃料カット中に「燃料カット復帰条件」が成立したか否かが判定される。例えば、燃料カット中に、エンジン回転数ＮＥが燃料復帰回転数Ｎｒ以下になると（図４のｔ１時点）、ＥＣＵ９２は、燃料カット実行フラグＸＦＣを「ＯＦＦ」に設定し、再び燃料噴射を開始する（図４（ａ），（ｂ），（ｆ）参照）。
【００４６】
こうして燃料カット復帰条件が成立したと判定されると（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ステップＳ１３０へ進む。そうでない場合、即ちスロットルバルブ２３が全閉で、エンジン回転数ＮＥが燃料復帰回転数Ｎｒより高い（或いは車速が所定車速をより高い）場合には、燃料カット復帰条件が成立していないと判定され（ステップＳ１２０でＮＯ）、一連の処理は一旦終了される。
【００４７】
ステップＳ１３０に進むと、点火時期遅角量ＳＡｄを下記の（１）式により算出する。
点火時期遅角量ＳＡｄ＝仮想基本点火時期−仮想復帰時点火時期  …（１）式
ここで、「仮想基本点火時期」は、成層燃焼時の現在の機関運転状態で均質燃料を行うと仮定した場合に上述したように算出される基本点火時期である。また、「仮想復帰時点火時期」は、成層燃焼時の現在の機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に算出される燃料カット復帰時の点火時期である。
【００４８】
この仮想復帰時点火時期は、例えば図４（ｃ）で示すように、燃料カット復帰時点（図４のｔ１時点）には、Ａ点で示す値から、車速等の機関運転状態に応じた遅角量だけ仮想基本点火時期から遅角させたＢ点で示す値まで変化するように設定される。また、仮想復帰時点火時期は、燃料カット復帰時点（ｔ１時点）から予め設定された所定回数の点火が終了するまで或いはエンジン回転数に応じた所定時間が経過するまで（同図のｔ４時点まで）の間では、Ｂ点で示す値からＣ点で示す値まで一定の変化率で遅角量が減少する（進角側へ変化する）ように設定される。さらに、仮想復帰時点火時期は、Ｃ点からＤ点までは、Ｂ点からＣ点までの間よりも大きな変化率で遅角量が減少するように設定される。
【００４９】
したがって、上記の式（１）で算出される点火時期遅角量ＳＡｄ（図４（ｃ）の斜線部参照）は、燃料カット復帰時点（ｔ１時点）には機関運転状態に応じた最大の遅角量に設定され、ｔ１時点からｔ４時点までの間では、一定の変化率で次第に減少するようになる。
【００５０】
なお、図４（ｃ）のＣ点に対応するｔ４時点は、上述したように燃料カット復帰時点（ｔ１時点）から計数を開始した所定回数の点火が終了した時点、或いは同復帰時から計時を開始したエンジン回転数に応じた所定時間が経過した時点を示している。したがって、ｔ１時点からｔ４時点までの所定時間は、エンジン回転数ＮＥに応じて異なる。
【００５１】
こうして点火時期遅角量ＳＡｄを算出した後、ステップＳ１４０へ進むと、点火時期遅角量ＳＡｄに基づき燃料噴射量減量ＴＡＵｄを下記の（２）式により算出する。
【００５２】
燃料噴射量減量ＴＡＵｄ＝点火時期遅角量ＳＡｄ＊Ｋ１  …………（２）式
ここで、Ｋ１は、成層燃料の燃料カット復帰時に、同じ機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に設定される燃料カット復帰時の点火時期遅角量を、同遅角量と同様のトルクダウンが得られる燃料噴射量減量ＴＡＵｄに換算するための換算係数（第１の換算係数）である。
【００５３】
この換算係数Ｋ１は、例えば、成層燃焼と同じ機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に、均質燃焼時の点火時期を５°遅角させたときと同様のトルクダウンを得るには、成層燃焼時には燃料噴射量を何パーセント減量したらよいかを換算するための係数である。この換算係数Ｋ１は、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬ等の機関運転状態に基づきマップを参照して算出される。したがって、換算係数Ｋ１は、機関運転状態に応じた値に設定される。
【００５４】
こうして、点火時期遅角量ＳＡｄを換算係数Ｋ１で換算して求められる燃料噴射量減量ＴＡＵｄは、点火時期遅角量ＳＡｄと同様に、燃料カット復帰時点（ｔ１時点）には機関運転状態に応じた最大値になり、ｔ１時点からｔ４時点までの間では、トルクを徐々に増大させるべく一定の変化率で次第に減少するようになる。
【００５５】
次に、ステップＳ１５０へ進み、ステップＳ１４０で算出したトルク補正量としての燃料噴射量減量ＴＡＵｄと、上述したように負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥに基づき算出される基本燃料噴射量ＴＡＵｂとから、要求燃料噴射量ＴＡＵを下記の（３）により算出する。
【００５６】
ＴＡＵ＝ＴＡＵｂ−ＴＡＵｄ  ………………………………………（３）式
こうして算出される要求燃料噴射量ＴＡＵは、例えば図４（ｄ）で示すように、燃料カット復帰時点（ｔ１時点）には、ａ点で示す値からｂ点で示す最小値まで最大に減量され、ｔ１時点からｔ４時点までの間では、トルクを徐々に増大させるべくｂ点で示す最小値からｃ点で示す値まで一定の変化率で増加し、そして、ｃ点からｄ点までの間では、ｂ点からｃ点までの間よりも大きな変化率で増加するようになる。
【００５７】
こうして要求燃料噴射量ＴＡＵを算出した後、ステップＳ１６０へ進み、要求燃料噴射量ＴＡＵが燃料噴射弁４０の最小噴射量ＴＡＵｍｉｎより小さいか否かを判定する。
【００５８】
要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎ以上の場合（ステップＳ１６０でＮＯ）には、ステップＳ１７０へ進み、全気筒運転を実行する。ここで全気筒運転を行うのは、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎ以上であるため、全気筒の各々に噴射される燃料噴射量を上記の式（３）で算出される要求燃料噴射量ＴＡＵまで減量補正することができるからである。
【００５９】
一方、上記ステップＳ１６０に進んだ際に、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎより小さい場合（ステップＳ１６０でＹＥＳの場合）には、ステップＳ１８０へ進み、減筒数Ｎｃｕｔを、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差に基づいて下記の（４）式により算出する。
【００６０】
Ｎｃｕｔ＝（ＴＡＵｍｉｎ−ＴＡＵ）＊Ｋ２  ……………………（４）式
ここで、Ｋ２は、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差、即ち最小噴射量ＴＡＵｍｉｎ以下の減量補正分（図４（ｄ）の斜線で示す燃料噴射量減量）と同等のトルクダウンが得られる減筒数をその差から換算する換算係数（第２の換算係数）である。この換算係数Ｋ２の値は、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差及び機関運転状態に基づきマップを参照して算出される。例えば、本実施形態の内燃機関を６気筒のエンジンとした場合、換算係数Ｋ２は、ある機関運転状態で、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差が０〜１００ｍｓの範囲にあるときには減筒数が１、その差が１００〜２００ｍｓの範囲にあるときには減筒数が２、２００〜３００ｍｓの範囲にあるときには減筒数が３となるような値に設定される（図４（ｅ）参照）。全気筒数（本例では６）から減筒数を引くと、稼動気筒数が得られる。
【００６１】
こうしてステップＳ１８０で減筒数を算出した後、ステップＳ１９０へ進み、減筒運転を実行する。この減筒運転では、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎより小さいため、各気筒に噴射される燃料噴射量を要求燃料噴射量ＴＡＵまで減量補正することができない。このため、燃料カット復帰時での稼動気筒数を、図４（ｄ）の斜線で示す上記減量補正分と同等の減量補正（トルクダウン）が得られるように稼動気筒数を減らす。すなわち、図４のｔ１時点には、上記の（４）で算出された気筒数だけ減らし、ｔ１時点〜ｔ５時点の間では、稼動気筒数を次第に増やしていく。
【００６２】
このような減筒運転を行うことにより、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎより小さく、燃料噴射弁４０の構造上の制限により図４（ｄ）の斜線で示す上記減量補正分の燃料噴射量を減量補正できない場合でも、燃料復帰時のトルクを十分に低減してから、同トルクを徐々に増大させることができる。
【００６３】
なお、上記一連の処理において実行されるステップＳ１２０〜ステップＳ１５０の部分が要求燃料噴射量算出手段に相当し、ステップＳ１６０，ステップＳ１８０及びステップＳ１９０の部分が減筒運転実行手段に相当する。
【００６４】
以上説明した本実施形態によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（１）成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク補正量としての燃料噴射量減量ＴＡＵｂに基づき算出された要求燃料噴射量ＴＡＵが燃料噴射弁４０の最小噴射量ＴＡＵｍｉｎよりも小さいときには、その最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する。
【００６５】
これにより、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎよりも小さくて燃料噴射弁４０の構造上の制限により燃料噴射量を減量補正できない場合でも、その減量補正分に応じて稼動気筒数が減らされ、その減筒数に応じた燃料噴射量の減量がなされてトルクが低減される。このため、成層燃焼の燃料カット復帰時に、燃料噴射弁４０の構造上の制限により減量補正によるトルク補正ができない場合でも、燃料噴射が再開されたときのトルクの急変が抑制され、トルク段差が十分に抑制される。
【００６６】
したがって、成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックを十分に低減することができ、トルクを滑らかに増大させることができる。
（２）燃料カット復帰時のトルク低減を、均質燃焼時には点火時期の遅角補正により行うとともに、成層燃焼時には、上述したような減筒運転により燃料噴射量の減量補正により行うことにより、いずれの燃料形態においても、燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックを十分に低減して、トルクを滑らかに増大させることができる。
【００６７】
（３）成層燃焼の燃料カット復帰時に、同じ機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に設定される燃料カット復帰時の点火時期遅角量ＳＡｄを、同遅角量と同等のトルクダウンが得られる燃料噴射量減量ＴＡＵｄに換算係数Ｋ１で換算することにより、トルク補正量としての燃料噴射量減量ＴＡＵｄを算出し、この燃料噴射量減量ＴＡＵｄを基本燃料噴射量ＴＡＵｂから減算して要求燃料噴射量ＴＡＵを算出している。
【００６８】
こうして、均質燃焼の点火時期遅角量ＳＡｄを、成層燃焼時にその機関運転状態に応じて燃料噴射量減量ＴＡＵｄに換算する換算係数Ｋ１のマップ等を作っておくことにより、均質燃焼の燃料カット復帰時に点火時期遅角量ＳＡｄが機関運転状態に応じた最適な値に設定されように、点火時期遅角量ＳＡｄのマップを均質燃焼に対して適合させるだけでよい。また、その換算係数Ｋ１は、成層燃焼の燃料カット復帰時だけでなく、成層燃焼の加速時や変速時等、トルク補正（トルクダウン）の必要な他の機関運転条件においても、点火時期遅角量ＳＡｄをトルク補正量としての燃料噴射量減量ＴＡＵｄに換算するのに用いることができる。
【００６９】
したがって、成層燃焼用として、トルク補正が必要な機関運転条件毎に、燃料噴射量減量を算出するためのマップを個別に作る必要がない。例えば、トルク補正が必要な機関運転条件がｎ種類あるとすると、均質燃焼については点火時期遅角量ＳＡｄを設定するためのｎ種類のマップを用意しておく。しかし、成層燃焼については、エンジン回転数や負荷等、機関運転状態に応じて設定される換算係数Ｋ１用のマップを１つ作っておくだけでよく、ｎ種類の機関運転条件毎に燃料噴射量減量ＴＡＵｄを設定するためのｎ種類のマップを作る必要がない。したがって、それらのマップを作る手間が大幅に省け、大幅な製造コストの低減を図ることができる。
【００７０】
（４）上記ステップＳ１９０で減筒運転を実行する際に、稼動気筒数を算出するのに、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差と同等のトルクダウンが得られる減筒数を、その差から換算する換算係数Ｋ２を用いている。この換算係数Ｋ１を、燃料カット開始前に行うトルク低減制御にも用いることができる。
【００７１】
このことを図５に示すタイミングチャートを参照して簡単に説明する。
図５に示すｔ１時点に、同図（ａ）で示すようにスロットルバルブが全閉になった場合のように、燃料カットの実行条件が成立すると、仮想燃料カット前点火時期は、例えば図５（ｃ）で示すように、ｔ１時点から所定時間が経過したｔ２時点には、Ｇ点から、車速等の機関運転状態に応じた遅角量だけ仮想基本点火時期から遅角させたＨ点まで変化し、ｔ２時点からｔ４時点までの間では、Ｈ点からＩ点まで一定の変化率で遅角量が減少し、さらに、ｔ４時点後はＩ点からＪ点まで変化するように設定される。
【００７２】
また、要求燃料噴射量ＴＡＵは、図５（ｄ）で示すように、ｔ２時点にｇ点からｈ点まで減少し、ｔ２時点から燃料カットが開始されるｔ４時点までの間では、ｈ点からｉ点まで一定の変化率で減少し、さらに、ｔ４時点後はｉ点からｊ点まで増加する。
【００７３】
ところが、要求燃料噴射量ＴＡＵが図５（ｄ）で示すようにｋ点以下に減少すると、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎよりも小さくなり、上記実施形態の場合と同様に減量補正ができなくなる。
【００７４】
そのため、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎに達するｔ３時点からｔ４時点までの間では、前記換算係数Ｋ２を用いることにより、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差に基づいて稼動気筒数（減筒数）を算出し、稼動気筒数を徐々に減らすようにする（図５（ｅ）参照）。
【００７５】
これにより、成層燃焼時の燃料カット前において、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎよりも小さくて燃料噴射弁の構造上の制限により燃料噴射量を減量補正できない場合でも、その減量補正分に応じて稼動気筒数が徐々に減らされ、その減筒数に応じた燃料噴射量の減量がなされてトルクが徐々に低減される。
【００７６】
このようにしてトルクを十分に低減した状態で、燃料カット実行フラグＸＦＣを「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に設定して燃料カットを開始することができる（図５（ｂ），（ｅ）参照）。
【００７７】
（５）図３の上記ステップＳ１９０で行う減筒運転を、稼動気筒数を徐々に増加させて（減筒数を徐々に減らして）全気筒が運転される状態へ移行させるので（図４（ｅ）参照）、成層燃焼時の燃料カット復帰時から通常の成層燃焼運転への移行時に、トルク段差によるショックを十分に低減して、トルクをより滑らかに増大させることができる。
【００７８】
（６）要求燃料噴射量ＴＡＵを所定回数の点火終了後或いは前記所定時間の経過後は（図４のｔ４時点以降は）、それ以前（ｔ４時点前）よりも大きな増加率で増大させるので、燃料カット復帰時から通常の成層燃焼運転へ移行するまでの時間を短縮することができる。
【００７９】
以上本発明の一実施形態について説明したが、本実施形態は以下に示すようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記一実施形態では、本発明を、均質燃焼及び成層燃焼との間で切替え可能な内燃機関に適用したが、本発明は、成層燃焼を行う全ての筒内噴射式内燃機関に適用可能である。
【００８０】
・上記一実施形態において、上記ステップＳ１９０で行う減筒運転を、稼動気筒数の変更に伴う燃料噴射量の段階的な変化を滑らかにすべく、各稼動気筒の燃料噴射量を増加させるようにしてもよい。
【００８１】
このようにすることにより、成層燃焼時の燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックがより一層低減され、トルクをより滑らかに増大させることができる。このような効果は、気筒数の少ないエンジンにおいては、気筒数の大きいエンジンよりも、全気筒の燃料噴射量の総量に対する１気筒の燃料噴射量の割合が大きく、１気筒分の減筒によるトルク段差がより大きくなるために、有効となる。
【００８２】
・上記一実施形態では、減筒数を算出してから稼動気筒数を算出しているが、稼動気筒数を直接算出するようにしてもよい。
・上記一実施形態では、要求燃料噴射量ＴＡＵが、燃料噴射弁４０の噴射可能な燃料の最低量（最小噴射量ＴＡＵｍｉｎ）よりも小さい場合に前記減筒運転を行うようにしているが、要求燃料噴射量ＴＡＵが前記最低量よりも大きい値より小さくなった場合に、前記減筒運転を行うような場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の制御装置を適用した自動車用エンジン全体を示す概略構成図。
【図２】  図１に示す制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】  同制御装置による成層燃焼時の燃料カット復帰処理ルーチンを示すフローチャート。
【図４】  同制御装置による成層燃焼時の燃料カット復帰処理を示すタイミングチャート。
【図５】  同制御装置で用いる換算係数を他の機関運転条件へ適用した例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、２１ｂ…カムポジションセンサ、２６…アクセルポジションセンサ、３６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射弁、４１…点火プラグ、４１ａ…イグナイタ、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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