JPH11351044A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リッチスパイク制御等によって燃焼方式が切り
換えられるとき、吸入空気量が適切な値からずれて失火
が発生するのを防止することのできる内燃機関の制御装
置を提供する。 【解決手段】リッチスパイク制御中にエンジン１１の燃
料噴射形態変更によって燃焼方式が切り換えられると
き、スロットルバルブ２３の開度が切換後の燃焼方式に
適したものへと変更されるが、そのスロットル開度変更
に基づく吸入空気量変化には機関負荷（燃料噴射量）な
どエンジン１１の運転状態に応じて変化する応答遅れが
生じる。しかし、スロットル開度変更に対する燃料噴射
形態変更は、機関運転状態（燃料噴射量）等に応じて設
定される遅延カウンタがカウントダウンされて「０」に
なるまで行われず、その遅延カウンタが「０」になるま
での間だけ遅延される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼方式が切り換
えられる内燃機関の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の内燃機関
では、吸気通路を介して燃焼室内に吸入される空気と、
燃料噴射弁から噴射される燃料とを混合して混合気を形
成し、その混合気に点火プラグで点火を行って燃焼室内
で燃焼させることによりピストンを往復移動させて駆動
力を得ている。また、燃焼後の混合気は、排気として内
燃機関の排気通路を介して外部へ排出される。こうした
内燃機関の吸気通路には、燃焼室に吸入される空気の量
を調整するためのスロットルバルブが設けられている。
そして、スロットルバルブの開度を調節して燃焼室へ吸
入される空気の量を調整することにより、燃焼室へ充填
される混合気の量が変化し、内燃機関の出力が調整され
るようになる。

【０００３】ところで、近年は、燃費を向上させること
及び十分な機関出力を得ることの両立を図るために、機
関運転状態に応じて燃料噴射形態を変更することで燃焼
方式を切り換えるタイプの内燃機関が提案され、実用化
されている。こうしたタイプの内燃機関の一例として
は、特開平７−３３２０７１号公報に記載されたものが
あげられる。

【０００４】同公報に記載された内燃機関では、機関運
転状態が高回転高負荷になるにつれて、燃焼方式が「成
層燃焼」、「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」、及び
「均質ストイキ燃焼」へと順次切り換えられる。このよ
うに燃焼方式を変化させることで、高出力が要求される
高回転高負荷になるほど空燃比がリッチ側の値になって
高出力が得られ、あまり高出力を必要としない低回転低
負荷になるほど空燃比がリーン側の値になって燃費の向
上が図られる。

【０００５】即ち、「均質ストイキ燃焼」では、内燃機
関の吸気行程中に燃焼室内に燃料を噴射供給することに
よって、理論空燃比となる均質な混合気を燃焼室内に形
成し、その混合気を燃焼させることにより十分な機関出
力を得るようにしている。

【０００６】また、「均質リーン燃焼」では、内燃機関
の吸気行程中に「均質ストイキ燃焼」時よりも少量の燃
料を燃焼室内に噴射供給することによって、理論空燃比
よりもリーンとなる均質な混合気を燃焼室内に形成し、
その混合気を燃焼室内のスワールによって安定して燃焼
させる。

【０００７】一方、「弱成層燃焼」では、内燃機関の吸
気行程と圧縮行程とに燃焼室内に燃料を噴射供給し、平
均空燃比が「均質リーン燃焼」時よりもリーン側の値に
なる混合気を燃焼室内に形成する。こうした「弱成層燃
焼」時において、吸気行程のときに噴射供給された燃料
はスワールによって燃焼室内の空気に均等に分散され、
圧縮行程のときに噴射供給された燃料はスワール及びピ
ストンの頭部に設けられた窪みによって点火プラグの周
りに集められる。このように吸気行程と圧縮行程との二
回に分けて燃料噴射を行うことで、上記「均質リーン燃
焼」と後述する「成層燃焼」との中間の燃焼方式（「弱
成層燃焼」）で混合気の燃焼が行われる。

【０００８】また、「成層燃焼」では、内燃機関の圧縮
行程中に燃焼室内に燃料を噴射供給し、平均空燃比が
「弱成層燃焼」時よりもリーン側の値になる混合気を燃
焼室内に形成する。こうして圧縮行程のときに噴射供給
された燃料は、スワール及びピストン頭部の窪みによっ
て点火プラグ周りに集められる。そのため、混合気の平
均空燃比を「弱成層燃焼」時より大きくしても、同プラ
グ周りの混合気の燃料濃度が高められて良好な混合気へ
の着火が行われ、混合気が安定して燃焼するようにな
る。

【０００９】上記のように機関運転状態に応じて燃料噴
射形態を変更することで内燃機関の燃焼方式を、「均質
ストイキ燃焼」、「均質リーン燃焼」、「弱成層燃
焼」、及び「成層燃焼」の間で切り換えることにより、
燃費を向上させることができるとともに十分な機関出力
が得られるようになる。

【００１０】こうした燃焼方式を切り換えるタイプの内
燃機関においては、混合気の空燃比が理論空燃比よりも
リーンとなる燃焼方式が実行されているとき、排気中の
窒素酸化物（ＮＯx ）を吸着するＮＯx 吸蔵還元触媒が
同機関の排気通路に設けられる。このＮＯx 吸蔵還元触
媒は、ＮＯx の浄化が困難な希薄燃焼（「均質リーン燃
焼」、「弱成層燃焼」、「成層燃焼」）時に排気中のＮ
Ｏx を一時的に吸着し、理論空燃比より濃い空燃比での
燃焼中には吸着したＮＯx を排気中の炭化水素（ＨＣ）
等によって窒素（Ｎ2 ）に還元するものである。

【００１１】そして、ＮＯx 吸蔵還元触媒に吸着された
ＮＯx が飽和しないように、混合気の空燃比を理論空燃
比より濃い空燃比にする、いわゆるリッチスパイク制御
が行われる。ここで、例えば「成層燃焼」時に「成層燃
焼」のままで混合気の空燃比を理論空燃比より濃い空燃
比にすると、点火プラグ周りの燃料濃度が過度に高くな
って失火を招いてしまう。そのため、理論空燃比よりも
リッチとなる均質な混合気を形成し、その混合気を燃焼
させる「均質リッチ燃焼」を強制的に実行するリッチス
パイク制御を行う。こうしたリッチスパイク制御を行う
ことにより、失火を防止しつつ、ＮＯx 吸蔵還元触媒に
吸着されたＮＯx が飽和しＮＯx エミッションが悪化す
るのを防止することができるようになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にリッチスパイク制御が行われて、燃焼方式が「成層燃
焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられると、燃焼
方式の急変に伴うトルクショックが生じてしまう。その
ため、上記のように燃焼方式を「成層燃焼」から「均質
リッチ燃焼」に切り換えるときには、「弱成層燃焼」及
び「均質リーン燃焼」を経て「均質リッチ燃焼」へと燃
焼方式が切り換えられる。また、上記のように順次行わ
れる燃焼方式の切換中には、内燃機関の出力トルクが一
定となるように燃焼方式切換のための燃料噴射形態の変
更が行われるとともに、内燃機関のスロットルバルブ開
度が切換後の燃焼方式に適した開度となるようにスロッ
トルバルブの開度が変更される。

【００１３】しかし、上記スロットルバルブの開度が変
化する際、そのバルブ開度の変化に対する内燃機関の吸
入空気量の変化には応答遅れが生じることとなる。従っ
て、上記燃焼方式の切換中にスロットルバルブの開度が
変化しても吸入空気量は直ちに変化せず、その吸入空気
量変化の応答遅れが生じた状態で燃焼方式切換のための
燃料噴射形態の変更が行われる。更に、こうした吸入空
気量変化の応答遅れは、そのときの内燃機関の運転状態
に応じて変化する。そのため、燃焼方式の切換中に、上
記吸入空気量応答遅れによって当該燃焼方式に適した吸
入空気量が得られなくなり、燃焼室内の空燃比が適正値
よりもリーン又はリッチになって失火が生じてしまう。

【００１４】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、リッチスパイク制御等によ
って燃焼方式が切り換えられるとき、吸入空気量が適切
な値からずれて失火が発生するのを防止することのでき
る内燃機関の制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、機関出力トルクが一定と
なるように燃料噴射形態を変更することで燃焼方式が切
り換えられる内燃機関の制御装置において、前記燃焼方
式の切換時に内燃機関のスロットルバルブの開度を切換
後の燃焼方式に適した開度へと変更するスロットル開度
変更手段と、前記燃焼方式切り換えのための燃料噴射形
態の変更を、前記スロットル開度変更手段によるスロッ
トルバルブ開度の変更に対し、内燃機関の運転状態に応
じて遅延させる遅延手段とを備えた。

【００１６】燃焼方式の切換時にスロットルバルブの開
度を切換後の燃焼方式に適した開度へと変更するとき、
そのスロットルバルブ開度の変更に対し、吸入空気量の
変化には機関運転状態に応じた応答遅れが生じる。しか
し、同構成によれば、燃焼方式を切り換えるための燃料
噴射形態の変更が、上記スロットルバルブ開度の変更に
対して機関運転状態に応じて遅延される。そのため、吸
入空気量変化の応答遅れによって混合気の空燃比が適正
値よりもリーン又はリッチになって失火が生じるのを防
止することができるようになる。

【００１７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記遅延手段は、前記スロットル開度変
更手段によるスロットルバルブ開度の変更が行われてか
ら燃料噴射形態が変更されるまでの遅延時間を内燃機関
の機関負荷状態に応じて設定し、前記スロットル開度変
更手段によるスロットルバルブ開度の変更が行われてか
ら前記遅延時間が経過した後、燃焼方式を切り換えるた
めに燃料噴射形態を変更するものとした。

【００１８】同構成によれば、スロットル開度変更手段
によるスロットルバルブ開度の変更が行われてから燃料
噴射形態が変更されるまでの遅延時間は、内燃機関の機
関負荷状態に応じて設定される。そのため、機関負荷状
態等の内燃機関の運転状態に応じて変化する上記スロッ
トルバルブ開度変更時の吸入空気量応答遅れによって、
混合気の空燃比が適正値よりもリーン又はリッチになっ
て失火が生じるのを防止することができるようになる。

【００１９】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記遅延手段は、内燃機関の吸入空気量
を監視するとともに、前記スロットル開度変更手段によ
るスロットルバルブ開度の変更に基づき前記吸入空気量
が所定の値に達したとき、燃焼方式を切り換えるために
燃料噴射形態を変更するものとした。

【００２０】同構成によれば、スロットル開度変更手段
によるスロットルバルブ開度の変更が行われてから、そ
の開度変更に基づき吸入空気量が所定の値に達するまで
は燃料噴射形態の切り換えが行われない。従って、上記
スロットルバルブ開度の変更に対して吸入空気量の変化
に応答遅れが生じ、その吸入空気量変化の応答遅れが内
燃機関の運転状態に応じて変化したとしても、同吸入空
気量が切換後の燃焼方式に適した値になってから燃料噴
射形態の切り換えが行われるため、混合気の空燃比が適
正値よりもリッチ又はリーンになって失火が生じるのを
防止することができるようになる。

【００２１】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明において、前記所定の値は、前記スロットル開度変
更手段によるスロットルバルブ開度の変更後に得られる
吸入空気量に応じた値であり、機関運転状態に基づき求
められるものとした。

【００２２】同構成によれば、スロットル開度変更手段
によるスロットルバルブ開度の変更が行われてから、そ
の開度変更に基づき吸入空気量が切換後の燃焼方式が行
われたときの吸入空気量に応じた値に達するまでは燃料
噴射形態の切り換えが行われない。従って、上記スロッ
トルバルブ開度の変更に対して吸入空気量の変化に応答
遅れが生じ、その吸入空気量変化の応答遅れが機関負荷
状態など内燃機関の運転状態に応じて変化したとして
も、同吸入空気量が切換後の燃焼方式に適した値になっ
てから燃料噴射形態の切り換えが行われるため、混合気
の空燃比が適正値よりもリッチ又はリーンになって失火
が生じるのを一層好適に防止することができるようにな
る。

【００２３】請求項５記載の発明では、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、前記燃焼方式の切換タ
イミングから次の燃焼方式の切換タイミングまでの燃焼
方式保持時間を、前記スロットル開度変更手段によりス
ロットルバルブ開度が変更されてから燃料噴射形態が変
更されるまでの時間に応じて変更する保持時間変更手段
を更に備えた。

【００２４】燃焼方式を段階的に順次変更する場合など
において、スロットル開度変更手段によるスロットルバ
ルブ開度の変更が行われてから、その開度変更に基づき
変化する吸入空気量が切換後の燃焼方式に適した値に達
するまでの時間は、機関負荷状態など内燃機関の運転状
態に応じて変化する。しかし、同構成によれば、上記時
間に基づき今回の燃焼方式の切換タイミングから次の燃
焼方式の切換タイミングまでの燃焼方式保持時間が変更
される。従って、燃焼方式を段階的に順次変更する場合
などにおいて、スロットル開度変更手段によるスロット
ルバルブの開度変更により吸入空気量が切換後の燃焼方
式に適した値に達するまでに、更に次の燃焼方式に切り
換えられることにより混合気の空燃比が適正値よりもリ
ッチ又はリーンになって、失火が生じるのを防止するこ
とができるようになる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
直列４気筒の自動車用ガソリンエンジンに適用した第１
実施形態を図１〜図１５に従って説明する。

【００２６】図１に示すように、エンジン１１は、その
シリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン１２（図１には一つのみ図示）を備
えている。これらピストン１２は、コンロッド１３を介
して出力軸であるクランクシャフト１４に連結されてい
る。そして、ピストン１２の往復移動は、上記コンロッ
ド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換さ
れるようになっている。

【００２７】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４
ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト
１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランク
シャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突
起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方
を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各
突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。

【００２８】また、シリンダブロック１１ａの上端には
シリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１５と
ピストン１２との間には燃焼室１６が設けられている。
この燃焼室１６には、シリンダヘッド１５に設けられた
一対の吸気ポート１７a，１７ｂと、同じく一対の排気
ポート１８ａ，１８ｂとが連通している（図１には一方
の吸気ポート１７ｂ及び排気ポート１８ｂのみ図示）。
これら吸気及び排気ポート１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１
８ｂの平断面形状を図２に示す。

【００２９】同図に示されるように、吸気ポート１７ａ
は湾曲して延びるヘリカルポートとなっており、吸気ポ
ート１７ｂは直線状に延びるストレートポートとなって
いる。そして、吸気ポート（ヘリカルポート）１７ａを
通過して燃焼室１６に空気が吸入されると、その燃焼室
１６内に破線矢印で示す方向へスワールが発生するよう
になる。こうした吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポ
ート１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気バルブ１９及び
排気バルブ２０が設けられている。

【００３０】一方、図１に示すように、シリンダヘッド
１５には、上記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０を開
閉駆動するための吸気カムシャフト２１及び排気カムシ
ャフト２２が回転可能に支持されている。これら吸気及
び排気カムシャフト２１，２２は、タイミングベルト及
びギヤ（共に図示せず）等を介してクランクシャフト１
４に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシャ
フト１４の回転が伝達されるようになる。そして、吸気
カムシャフト２１が回転すると、吸気バルブ１９が開閉
駆動されて、吸気ポート１７ａ，１７ｂと燃焼室１６と
が連通・遮断される。また、排気カムシャフト２２が回
転すると、排気バルブ２０が開閉駆動されて、排気ポー
ト１８ａ，１８ｂと燃焼室１６とが連通・遮断される。

【００３１】シリンダヘッド１５において、吸気カムシ
ャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面に設け
られた突起２１ａを検出して検出信号を出力するカムポ
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が回転すると、同シャフト２１の突起
２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を通過す
る。この状態にあっては、カムポジションセンサ２１ｂ
から上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎に検出
信号が出力されるようになる。

【００３２】吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポート
１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気管３０及び排気管３
１が接続されている。この吸気管３０内及び吸気ポート
１７ａ，１７ｂ内は吸気通路３２となっており、排気管
３１内及び排気ポート１８ａ，１８ｂ内は排気通路３３
となっている。排気通路３３の途中には、エンジン１１
の排気を浄化するための排気浄化触媒３３ａ，３３ｂ
と、排気中の酸素濃度に対応した信号を出力する酸素
（Ｏ2 ）センサ３７とが設けられている。一方、吸気通
路３２の上流部分にはスロットルバルブ２３が設けられ
ている。このスロットルバルブ２３は、スロットル用モ
ータ２４の駆動により回動されて開度調節がなされる。
そして、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。

【００３３】また、上記スロットル用モータ２４の駆動
は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏
込量（アクセル踏み込み量）に基づき制御される。即
ち、自動車の運転者がアクセルペダル２５を踏込操作す
ると、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、同センサ２６の検出信号に基づきス
ロットル用モータ２４が駆動制御される。このスロット
ル用モータ２４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２
３の開度調節により、吸気通路３２の空気流通面積が変
化して燃焼室１６へ吸入される空気の量が調整されるよ
うになる。

【００３４】吸気通路３２においてスロットルバルブ２
３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を
検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そし
て、バキュームセンサ３６は検出した吸気通路３２内の
圧力に対応した検出信号を出力する。また、吸気通路３
２においてバキュームセンサ３６よりも下流側に位置し
て吸気ポート（ストレートポート）１７ｂに連通する部
分には、スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）３４が
設けられている。ＳＣＶ３４は、スワール用モータ３５
の駆動により回動されて開度調節がなされる。そして、
ＳＣＶ３４の開度が小さくなるほど、図２に示される吸
気ポート（ヘリカルポート）１７ａを通過する空気の量
が多くなり、燃焼室１６内に生じるスワールが強くな
る。

【００３５】更に、吸気通路３２におけるスロットルバ
ルブ２３よりも下流には、負圧通路４９を介してブレー
キブースタ５０が接続されている。このブレーキブース
タ５０は、自動車のブレーキペダル５１を踏込操作する
ときの操作力を軽減するためのものであって、エンジン
１１の運転時に吸気通路３２内に生じる負圧を利用して
駆動される。

【００３６】また、図１に示すように、シリンダヘッド
１５には、燃焼室１６内に燃料を噴射供給する燃料噴射
弁４０と、燃焼室１６内に充填される燃料と空気とから
なる混合気に対して点火を行う点火プラグ４１とが設け
られている。この点火プラグ４１による上記混合気への
点火時期は、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。

【００３７】そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内
へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路３２を介して
燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室１
６内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更
に、燃焼室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点
火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気
通路３３に送り出されて排気浄化触媒３３ａ，３３ｂに
よって浄化される。これら排気浄化触媒３３ａ，３３ｂ
の内、触媒３３ｂは窒素酸化物（ＮＯx ）を浄化するた
めのＮＯx 吸蔵還元触媒となっている。従って、触媒３
３ｂは、ＮＯx の浄化が困難な希薄空燃比での燃焼時に
排気中のＮＯx を一時的に吸着し、理論空燃比より濃い
空燃比での燃焼時に上記吸着したＮＯx を排気中の炭化
水素（ＨＣ）等によって窒素（Ｎ2 ）に還元する。

【００３８】一方、吸気通路３２のスロットルバルブ２
３よりも下流側は、排気再循環（ＥＧＲ）通路４２を介
して排気通路３３と連通している。このＥＧＲ通路４２
の途中には、ステップモータ４３ａを備えたＥＧＲバル
ブ４３が設けられている。そして、ＥＧＲバルブ４３
は、ステップモータ４３ａを駆動制御することで開度調
節が行われる。こうしたＥＧＲバルブ４３の開度調節に
より、排気通路３３を介して吸気通路３２へ再循環する
排気の量が調整されるようになる。そして、エンジン１
１の排気が吸気通路３２に再循環されることで、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、エミッションの低減が図られる。

【００３９】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３に基づいて説明する。この
制御装置は、燃料噴射量制御、点火時期制御、スロット
ル開度制御、ＳＣＶ開度制御及びＥＧＲ制御など、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ＥＣ
Ｕ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバ
ックアップＲＡＭ９６等を備える論理演算回路として構
成されている。

【００４０】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Ｒ
ＯＭ９３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ＣＰＵ
９４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ＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶す
る不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰ
Ｕ９４、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。

【００４１】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、バキュームセンサ３６、酸素
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、スワール用モータ３５、燃料噴射弁
４０、イグナイタ４１ａ、及びＥＧＲバルブ４３等が接
続されている。

【００４２】このように構成されたＥＣＵ９２は、クラ
ンクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づきエ
ンジン回転数ＮＥを求める。更に、アクセルポジション
センサ２６又はバキュームセンサ３６からの検出信号
と、上記エンジン回転数ＮＥとに基づきエンジン１１の
負荷を表す燃料噴射量Ｑを求める。ＥＣＵ９２は、図４
に示すように、均質ストイキ燃焼領域Ａ、均質リーン燃
焼領域Ｂ、弱成層燃焼領域Ｃ及び成層燃焼領域Ｄを備え
たマップを参照し、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量
Ｑから内燃機関の燃焼方式を決定する。

【００４３】即ち、ＥＣＵ９２は、エンジン回転数ＮＥ
及び燃料噴射量Ｑが上記領域Ａ〜Ｄのいずれの領域に位
置する状態かにより、バルブ指示モードＦＭＯＤＥ及び
噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩを、例えば「ＦＭＯ
ＤＥ，ＦＭＯＤＥＩ＝０（成層燃焼）」、「ＦＭＯＤ
Ｅ，ＦＭＯＤＥＩ＝４（弱成層燃焼）」、「ＦＭＯＤ
Ｅ，ＦＭＯＤＥＩ＝８（均質リーン燃焼）」、「ＦＭＯ
ＤＥ，ＦＭＯＤＥＩ＝１２（均質ストイキ燃焼）」のよ
うに設定する。

【００４４】上記バルブ指示モードＦＭＯＤＥは、スロ
ットルバルブ２３、ＳＣＶ３４、及びＥＧＲバルブ４３
の開度を、図４のマップに基づき決定された燃焼方式に
適した値へと制御するためのものである。また、上記噴
射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩは、上記決定された燃
焼方式へとエンジン１１の燃焼方式が切り換えられるよ
うに、同エンジン１１の燃料噴射形態及び点火時期を制
御するためのものである。ＥＣＵ９２は、両モードＦＭ
ＯＤＥ，ＦＭＯＤＥＩに応じて、各バルブ２３，３４，
４３の開度、燃料噴射形態、及び点火時期が上記決定さ
れた燃焼方式に適したものとなるように、各バルブ２
３，３４，４３の開度制御、燃料噴射形態の変更、及び
点火時期制御を行う。こうした各種制御によって、上記
決定された燃焼方式が実行されるようになる。

【００４５】図４に示すマップから明らかなように、エ
ンジン１１の運転状態が高回転高負荷へと移行するに従
い、エンジン１１の燃焼方式は「成層燃焼」、「弱成層
燃焼」、「均質リーン燃焼」、「均質ストイキ燃焼」へ
と順次変化することとなる。このように燃焼方式を変化
させるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には
「均質燃焼」とし混合気の空燃比を小さくしてエンジン
出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷
時には「成層燃焼」とし空燃比を大きくして燃費の向上
を図るためである。

【００４６】ここで、各燃焼方式が実行されるときにＥ
ＣＵ９２を通じて実行される燃焼制御態様について、
「均質ストイキ燃焼」、「均質リーン燃焼」、「弱成層
燃焼」、及び「成層燃焼」の各燃焼方式毎にそれぞれ説
明する。

【００４７】・「均質ストイキ燃焼」エンジン１１の燃
焼方式が「均質ストイキ燃焼」に決定されると、バルブ
指示モードＦＭＯＤＥ及び噴射・点火指示モードＦＭＯ
ＤＥＩは「１２」に設定される。この状態にあっては、
ＥＣＵ９２は、周知のマップを参照して、バキュームセ
ンサ３６からの検出信号に基づき求められる吸気圧ＰＭ
とエンジン回転数ＮＥとに基づき燃料噴射量Ｑをマップ
演算する。こうして算出された燃料噴射量Ｑは、エンジ
ン回転数ＮＥが高くなるとともに、吸気圧ＰＭが高くな
るほど大きい値になる。

【００４８】ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝１２」であ
ることに基づき、アクセル踏込量に応じて変化するスロ
ットルバルブ２３の開度が、「均質ストイキ燃焼」に適
した状態を維持するように、スロットル用モータ２４を
駆動制御する。また、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥＩ＝
１２」であることに基づき、上記燃料噴射量Ｑに対応し
た量の燃料をエンジン１１の吸気行程中に噴射させるべ
く、燃料噴射弁４０を駆動制御する。更に、ＥＣＵ９２
は、酸素センサ３７からの検出信号に基づき燃料噴射量
Ｑを補正し、燃焼室１６内における混合気の空燃比を理
論空燃比へとフィードバック制御する。

【００４９】一方、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝１
２」であることに基づき、ＳＣＶ３４及びＥＧＲバルブ
４３が「均質ストイキ燃焼」に適した開度となるよう、
スワール用モータ３５及びステップモータ４３ａを駆動
制御する。そして、上記スワール用モータ３５の駆動制
御によってＳＣＶ３４が開度調節されると、燃焼室１６
内の混合気がスワールによって均質なものとされる。ま
た、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥＩ＝１２」であること
に基づき、点火プラグ４１による混合気への点火時期が
「均質ストイキ燃焼」に適した時期となるように、イグ
ナイタ４１ａを駆動制御する。

【００５０】・「均質リーン燃焼」エンジン１１の燃焼
方式が「均質リーン燃焼」に決定されると、バルブ指示
モードＦＭＯＤＥ及び噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥ
Ｉは「８」に設定される。この状態にあっては、ＥＣＵ
９２は、周知のマップを参照してアクセル踏込量とエン
ジン回転数ＮＥとに基づき燃料噴射量Ｑをマップ演算す
る。こうして算出された燃料噴射量Ｑは、エンジン回転
数ＮＥが高くなるととともに、アクセル踏込量が大きく
なるほど大きい値になる。

【００５１】ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝８」である
ことに基づき、燃料噴射量Ｑに応じて変化するスロット
ルバルブ２３の開度が、「均質リーン燃焼」に適した状
態を維持するように、スロットル用モータ２４を駆動制
御する。また、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥＩ＝８」で
あることに基づき、上記燃料噴射量Ｑに対応した量の燃
料をエンジン１１の吸気行程中に噴射させるべく燃料噴
射弁４０を駆動制御し、混合気の空燃比を理論空燃比よ
りも大きい値（例えば１５〜２３）にする。

【００５２】一方、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝８」
であることに基づき、ＳＣＶ３４及びＥＧＲバルブ４３
が「均質リーン燃焼」に適した開度となるよう、スワー
ル用モータ３５及びステップモータ４３ａを駆動制御す
る。そして、上記スワール用モータ３５の駆動制御によ
ってＳＣＶ３４が開度調節されると、理論空燃比よりも
大きい空燃比の混合気がスワールによって安定して燃焼
するようになる。また、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥＩ
＝８」であることに基づき、点火プラグ４１による混合
気への点火時期が「均質リーン燃焼」に適した時期とな
るように、イグナイタ４１ａを駆動制御する。

【００５３】・「弱成層燃焼」エンジン１１の燃焼方式
が「弱成層燃焼」に決定されると、バルブ指示モードＦ
ＭＯＤＥ及び噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩは
「４」に設定される。この状態にあっては、ＥＣＵ９２
は、上記と同様にアクセル踏込量及びエンジン回転数Ｎ
Ｅとから燃料噴射量Ｑを算出する。

【００５４】ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝４」である
ことに基づき、燃料噴射量Ｑに応じて変化するスロット
ルバルブ２３の開度が、「弱成層燃焼」に適した状態を
維持するように、スロットル用モータ２４を駆動制御す
る。また、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥＩ＝４」である
ことに基づき、上記燃料噴射量Ｑに対応した量の燃料を
エンジン１１の吸気行程と圧縮行程とに噴射させるべく
燃料噴射弁４０を駆動制御し、混合気の空燃比を「均質
リーン燃焼」時の空燃比よりも大きい値（例えば２０〜
２３）にする。

【００５５】こうした「弱成層燃焼」時において、吸気
行程のときに噴射供給された燃料はスワールによって燃
焼室１６内の空気に均等に分散され、圧縮行程のときに
噴射供給された燃料はスワール及びピストン１２の頭部
に設けられた窪み１２ａ（図１）によって点火プラグ４
１の周りに集められる。即ち、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯ
ＤＥ＝４」であることに基づき、ＳＣＶ３４が「弱成層
燃焼」に適した開度となるようスワール用モータ３５を
駆動制御し、その駆動制御によってスワールの強さを上
記のような燃料の分散及び集合に適したものとする。ま
た、上記のように吸気行程と圧縮行程との二回に分けて
燃料噴射を行うことで、上記「均質リーン燃焼」と後述
する「成層燃焼」との中間の燃焼方式（弱成層燃焼）で
混合気の燃焼が行われ、その「弱成層燃焼」によって
「均質リーン燃焼」と「成層燃焼」との切り換え時のト
ルクショックが抑えられる。

【００５６】一方、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝４」
であることに基づき、ＥＧＲバルブ４３が「弱成層燃
焼」に適した開度となるようステップモータ４３ａを駆
動制御する。また、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥＩ＝
４」であることに基づき、点火プラグ４１による混合気
への点火時期が「弱成層燃焼」に適した時期となるよう
に、イグナイタ４１ａを駆動制御する。

【００５７】・「成層燃焼」エンジン１１の燃焼方式が
「成層燃焼」に決定されると、バルブ指示モードＦＭＯ
ＤＥ及び噴射・点火モードＦＭＯＤＥＩが「０」に設定
される。この状態にあっては、ＥＣＵ９２は、上記と同
様にアクセル踏込量及びエンジン回転数ＮＥとから燃料
噴射量Ｑを算出する。

【００５８】ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝０」である
ことに基づき、燃料噴射量Ｑに応じて変化するスロット
ルバルブ２３の開度が、「成層燃焼」に適した状態を維
持するように、スロットル用モータ２４を駆動制御す
る。また、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥＩ＝０」である
ことに基づき、上記燃料噴射量Ｑに対応した量の燃料を
エンジン１１の圧縮行程に噴射させるべく燃料噴射弁４
０を駆動制御し、混合気の空燃比を「弱成層燃焼」時の
空燃比よりも大きい値（例えば２５〜５０）にする。

【００５９】一方、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤＥ＝０」
であることに基づき、ＳＣＶ３４及びＥＧＲバルブ４３
が「成層燃焼」に適した開度となるよう、スワール用モ
ータ３５及びステップモータ４３ａを駆動制御する。そ
して、上記スワール用モータ３５の駆動制御によってＳ
ＣＶ３４が開度調節されると、燃焼室１６内に噴射供給
された燃料がスワールによって点火プラグ４１の周りに
集められる。このように点火プラグ４１の周りに燃料を
集めることによって、燃焼室１６内の混合気全体の平均
空燃比を「弱成層燃焼」時より大きくしても、同プラグ
４１周りの混合気の燃料濃度が高められて良好な混合気
への着火が行われる。また、ＥＣＵ９２は、「ＦＭＯＤ
ＥＩ＝０」であることに基づき、点火プラグ４１による
混合気への点火時期が「成層燃焼」に適した時期となる
ように、イグナイタ４１ａを駆動制御する。

【００６０】ところで、各バルブ２３，３４，４３の開
度を燃焼方式に適した値へと制御するための上記バルブ
指示モードＦＭＯＤＥと、決定された燃焼方式へと切り
換えられるように燃料噴射形態及び点火時期を制御する
ための上記噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩとは、通
常は同じ値に設定される。しかし、燃焼方式が切り換え
られるときには、バルブ指示モードＦＭＯＤＥと噴射・
点火指示モードＦＭＯＤＥＩとが異なる値に設定され
る。即ち、燃焼方式の切換時においてＥＣＵ９２は、先
ずバルブ指示モードＦＭＯＤＥを切換後の燃焼方式に対
応した値に設定し、その後に所定時間経過してから噴射
・点火指示モードＦＭＯＤＥＩを切換後の燃焼方式に対
応した値に設定する。

【００６１】このように燃焼方式の切換時に両モードＦ
ＭＯＤＥ，ＦＭＯＤＥＩの設定タイミングをずらすの
は、各バルブ２３，３４，４３の開度変化に基づくエン
ジン１１の運転状態変化は、燃料噴射形態及び点火時期
の変化に基づくエンジン１１の運転状態変化に対して応
答遅れが生じるためである。即ち、バルブ指示モードＦ
ＭＯＤＥが変化して例えばスロットルバルブ２３の開度
が変化する際には、同開度変化に対する吸入空気量変化
に応答遅れが生じる。これに対し、噴射・点火指示モー
ドＦＭＯＤＥＩが変化して例えば燃料噴射形態が変化す
る際には、噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩの変化に
応答性よく追従して燃料噴射形態が変化することとな
る。従って、上記のように両モードＦＭＯＤＥ，ＦＭＯ
ＤＥＩの設定タイミングをずらすことによって、噴射・
点火指示モードＦＭＯＤＥＩの変化に基づく燃料噴射形
態変化が、バルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に基づく
吸入空気量変化の応答遅れに対応して遅延され、上記燃
料噴射形態変化時の吸入空気量が適正なものとされるよ
うになる。

【００６２】次に、ＮＯx 吸蔵還元触媒である触媒３３
ｂに吸着されたＮＯx が飽和しないように、所定のタイ
ミングを見はからって理論空燃比よりもリッチな空燃比
の混合気を燃焼させる「均質リッチ燃焼」を強制的に実
行する、いわゆるリッチスパイク制御について説明す
る。

【００６３】こうしたリッチスパイク制御は通常、「成
層燃焼」、「弱成層燃焼」、及び「均質リーン燃焼」な
どの希薄燃焼が行われているときに実行されることとな
る。例えば「成層燃焼」中にリッチスパイク制御が実行
されると、ＥＣＵ９２は、燃焼方式を「均質リッチ燃
焼」へと順次段階的に変更し、その「均質リッチ燃焼」
を所定時間実行した後、燃焼方式を順次段階的に元に戻
す。このように所定時間「均質リッチ燃焼」を実行する
ことにより、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx がエンジン
１１の排気中に含まれるＨＣ等によってＮ2 に還元さ
れ、触媒３３ｂにおけるＮＯx の飽和が防止される。な
お、「均質リッチ燃焼」では、上記バルブ指示モードＦ
ＭＯＤＥ及び噴射点火指示モードＦＭＯＤＥＩが「１
１」に設定されることとなる。

【００６４】ここで、リッチスパイク制御中のバルブ指
示モードＦＭＯＤＥ、後述する燃焼方式保持カウンタＣ
ＭＨＯＬＤ、スロットル目標開度、吸気圧ＰＭ、後述す
る遅延カウンタＣｒ、噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥ
Ｉ、燃料噴射量Ｑ、及びエンジン出力トルクの推移を図
６に示す。

【００６５】「成層燃焼」時にリッチスパイク制御が行
われると、エンジン１１の燃焼方式が順次「弱成層燃
焼」、「均質リーン燃焼」、「均質リッチ燃焼」へと切
り換えられる。更に、「均質リッチ燃焼」が所定期間実
行された後、「均質リーン燃焼」、「弱成層燃焼」、
「成層燃焼」へと順次切り換えられ、燃焼方式は元に戻
される。こうした燃焼方式の切換時には、バルブ指示モ
ードＦＭＯＤＥが、図６（ａ）に示すように、順次「０
（成層燃焼）」から「４（弱成層燃焼）」、「８（均質
リーン燃焼）」、「１１（均質リッチ燃焼）」、
「８」、「４」、「０」へと変更される。このようにバ
ルブ指示モードＦＭＯＤＥが順次変更されるとき、ＥＣ
Ｕ９２は、バルブ指示モードＦＭＯＤＥに基づき、例え
ば図６（ｃ）に示すようにスロットルバルブ２３の目標
開度（スロットル目標開度）を各燃焼方式に適した値へ
と変更する。

【００６６】上記スロットル目標開度は、アクセル踏込
量とエンジン回転数ＮＥとに基づき求められる燃料噴射
量Ｑの変化に応じて推移し、エンジン回転数ＮＥを一定
とした条件下では燃料噴射量Ｑが大きくなるほど開き側
の値になる。この燃料噴射量Ｑに応じて推移するスロッ
トル目標開度の推移態様は燃焼方式毎に異なるものとな
る。また、上記燃料噴射量Ｑは、図７に示すように、エ
ンジン回転数ＮＥを一定とした条件下ではアクセル踏込
量が大きくなるほど大きい値になる。ここで、各燃焼方
式毎における燃料噴射量Ｑとエンジン出力トルクとの関
係を図８に示す。同図から明らかなように、「成層燃
焼」、「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」及び「均質
リッチ燃焼」時には、上記求められるスロットル目標開
度がエンジン回転数ＮＥを一定とした条件下でエンジ出
力トルクの変化に対してそれぞれ図中実線Ｌ１〜Ｌ４で
示すように推移することとなる。

【００６７】実線Ｌ１〜Ｌ４から明らかなように、スロ
ットル目標開度は、エンジン回転数ＮＥが一定であるこ
とを条件に出力トルクが大きくなるほど開き側の値にな
る。リッチスパイク制御が行われないエンジン１１の通
常運転時においては、「成層燃焼」、「弱成層燃焼」、
又は「均質リーン燃焼」の実行中にエンジン回転数ＮＥ
が一定の状態で燃料噴射量Ｑが変化すると、その燃料噴
射量Ｑに応じて燃焼方式が切り換えられ、求められるス
ロットル目標開度が図８の二点鎖線上を推移することと
なる。こうしたスロットル目標開度の推移に合わせて、
ＥＣＵ９２がスロットル用モータ２４を駆動制御するこ
とにより、スロットルバルブ２３の開度が各燃焼方式に
適した値となる。

【００６８】一方、上記のように「成層燃焼」実行中に
リッチスパイク制御によって燃焼方式が順次切り換えら
れるときには、エンジン回転数ＮＥ及び出力トルクが一
定に維持される。従って、求められるスロットル目標開
度が例えば図８のＰ１点で示す状態にあるとき、リッチ
スパイク制御による燃焼方式の切り換えが実行される
と、同スロットル目標開度はＰ１点から順次Ｐ２点，Ｐ
３点，Ｐ４点、Ｐ３点、ｐ２点、Ｐ１点へと変化する。

【００６９】なお、Ｐ１〜Ｐ４点間の距離の内、Ｐ２点
とＰ３点との間が特に大きいのは、「弱成層燃焼」及び
「均質リーン燃料」でのスロットル目標開度の推移傾向
を示す実線Ｌ２，Ｌ３の間の距離が各実線Ｌ１〜Ｌ４間
の距離の内で最も大きいためである。従って、リッチス
パイク制御中においては、燃焼方式の切り換えに基づく
スロットルバルブ２３の開度変化の内、「弱成層燃焼」
と「均質リーン燃焼」との間で燃焼方式が切り換えられ
るときにスロットルバルブ２３の開度変化が最も大きく
なる。

【００７０】そして、上記バルブ指示モードＦＭＯＤＥ
における「０（成層燃焼）」と「１１（均質リッチ燃
焼）」との間での変化に基づき、スロットル目標開度
が、図８にはＰ１点で示す状態から順次Ｐ２点，Ｐ３
点，Ｐ４点，Ｐ３点、Ｐ２点、Ｐ１点で示す状態へと変
化し、図６（ｃ）には実線で示すように推移することと
なる。ＥＣＵ９２は、スロットルポジションセンサ４４
からの検出信号に基づき、その推移するスロットル目標
開度と実際のスロットル開度とが一致するようにスロッ
トル用モータ２４を駆動制御する。

【００７１】その結果、上記スロットル目標開度（実際
のスロットル開度）が段階的に閉じ側の値へと順次変化
した後に開き側へ順次変化するのに対し、図６（ｄ）に
示すようにエンジン１１の吸気圧ＰＭ（吸入空気量）が
所定の応答遅れをもって追従する。このスロットル開度
変化に対する吸気圧ＰＭの変化の応答遅れは、燃料噴射
量Ｑで表される機関負荷などエンジン１１の運転状態に
応じて変化する。

【００７２】ＥＣＵ９２は、上記吸入空気量の応答遅れ
を見越して、燃焼方式の切り換えに基づくバルブ指示モ
ードＦＭＯＤＥの変化よりも若干遅らせて、噴射・点火
指示モードＦＭＯＤＥＩを「０（成層燃焼）」から「１
１（均質リッチ燃焼）」との間で順次変化させる。即
ち、ＥＣＵ９２は、リッチスパイク制御中の燃焼モード
ＦＭＯＤＥ変化時（燃焼方式切換時）に、点火プラグ４
１の点火毎にカウントダウンされる遅延カウンタＣｒを
図６（ｅ）に示すように設定し、その遅延カウンタＣｒ
が「０」になったときに噴射・点火指示モードＦＭＯＤ
ＥＩを変化させる。

【００７３】こうしてバルブ指示モードＦＭＯＤＥの変
化に対する噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩの変化が
遅延されるようになる。なお、上記噴射・点火指示モー
ドＦＭＯＤＥＩの変化の遅延は、「均質リッチ燃焼」か
ら「均質リーン燃焼」への切換時や、「弱成層燃焼」か
ら「成層燃焼」への切換時には行われない。これは、そ
れら燃焼方式の切換時には上記吸入空気量の応答遅れが
小さく、その応答遅れによる悪影響が無視できるほど小
さいためである。

【００７４】ＥＣＵ９２は、上記噴射・点火指示モード
ＦＭＯＤＥＩの変化に基づき、「成層燃焼」から「均質
リッチ燃焼」の間で燃焼方式を切り換えるために、燃料
噴射弁４０を駆動制御して燃料噴射量及び燃料噴射時期
など燃料噴射形態を変更する。従って、噴射・点火指示
モードＦＭＯＤＥＩの変化に基づく燃料噴射形態の変更
は、上記の例外を除いてバルブ指示モードＦＭＯＤＥの
変化に基づくスロットル開度変更に対して遅れて実行さ
れることとなる。そのため、上記のようにスロットル開
度変化に対する吸気圧ＰＭ（吸入空気量）の変化に応答
遅れが生じたとしても、その応答遅れに基づき燃料噴射
形態変更時に吸入空気量が不適切な値になり、混合気の
空燃比が適正値よりもリッチ又はリーンになって失火が
生じることは防止される。

【００７５】ところで、上記遅延カウンタＣｒは、マッ
プを参照して、燃料噴射量Ｑ（機関負荷）とエンジン回
転数ＮＥとに基づき設定される。上記マップは、「成層
燃焼」から「弱成層燃焼」へ切り換えられるときと、
「弱成層燃焼」から「均質リーン燃焼へ切り換えられる
ときと、「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」へ
切り換えられるときと、「均質リーン燃焼」から「弱成
層燃焼」へ切り換えられるときとで、それぞれ異なるも
のが用いられる。ここで、「弱成層燃焼」から「均質リ
ーン燃焼」に切り換えられるときに、遅延カウンタＣｒ
を設定するために参照されるマップを図５に示す。

【００７６】このマップから明らかなように、遅延カウ
ンタＣｒは、エンジン回転数ＮＥに拘わらず燃料噴射量
Ｑが小さくなるほど大きい値に設定される。スロットル
目標開度は、燃料噴射量Ｑに基づき算出され、燃料噴射
量Ｑが小さいほど小さくなる。従って、エンジン回転数
ＮＥが一定である条件下では、燃料噴射量Ｑが小さくな
るほどエンジン１１の吸入空気量が少なくなる。そし
て、吸入空気量が少ないときほど、スロットルバルブ２
３の開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れが大き
くなる。

【００７７】そのため、上記マップを参照して設定され
た遅延カウンタＣｒが燃料噴射量Ｑが小さくなるほど大
きい値になることで、上記噴射・点火指示モードＦＭＯ
ＤＥＩ変化の遅延を上記吸入空気量応答遅れに応じたも
のとすることができるようになる。また、上記のように
設定される遅延カウンタＣｒは、燃料噴射形態の変更の
遅延が過度に行われて、エンジン１１の出力トルクが過
度に低下することのない値に設定されることとなる。

【００７８】なお、「成層燃焼」から「弱成層燃焼」へ
切り換えられるときと、「均質リーン燃焼」から「均質
リッチ燃焼」へ切り換えられるときと、「均質リーン燃
焼」から「弱成層燃焼」へ切り換えられるときに、遅延
カウンタＣｒを設定するために参照されるマップは、燃
料噴射量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥに対応する値は図５
のマップと異なるが、それら燃料噴射量Ｑ及びエンジン
回転数ＮＥの変化に対する推移傾向としては図５に示す
マップと同様の傾向になる。

【００７９】そして、上記噴射・点火指示モードＦＭＯ
ＤＥＩの変化に基づく燃料噴射形態の変更により、燃料
噴射量Ｑが図６（ｇ）に実線で示すように変化し、リッ
チスパイク制御中において「成層燃焼」と「均質リッチ
燃焼」との間で燃焼方式が切り換えられるときのエンジ
ン１１の出力トルクが図６（ｈ）に実線で示すように一
定に保たれる。

【００８０】こうしたリッチスパイク制御に基づく「成
層燃焼」と「均質リッチ燃焼」との間での燃焼方式の切
り換えにおいて、「弱成層燃焼」、「均質リーン燃
焼」、及び「均質リッチ燃焼」が保持される期間、即ち
バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「４」、「８」、「１
１」に保持される期間は、図６（ｂ）に示す燃焼方式保
持カウンタＣＭＨＯＬＤによって決定される。この保持
カウンタＣＭＨＯＬＤは、上記各燃焼方式の実行開始時
に所定の値に設定されるとともに、点火プラグ４１によ
る点火毎にカウントダウンされるようになっている。そ
して、保持カウンタＣＭＨＯＬＤが「０」になったと
き、今回の燃焼方式から次に行われるべき燃焼方式へと
変化し、それに伴いバルブ指示モードＦＭＯＤＥも変化
する。

【００８１】「成層燃焼」から「均質リッチ燃焼」への
切り換えにおいて、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「４
（弱成層燃焼）」になると、保持カウンタＣＭＨＯＬＤ
が「１６」に設定され、「ＦＭＯＤＥ＝４」の状態が点
火プラグ４１による点火が１６回行われるまで保持され
る。そして、点火が１６回行われて「ＣＭＨＯＬＤ＝
０」になると、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「８（均
質リーン燃焼）」に変化する。

【００８２】こうして「ＦＭＯＤＥ＝８」になると、保
持カウンタＣＭＨＯＬＤが「ＦＭＯＤＥ＝８」になって
から「ＦＭＯＤＥＩ＝８」になるまでの時間、即ち「Ｆ
ＭＯＤＥ＝４」から「ＦＭＯＤＥ＝８」へ変更されると
きに設定される遅延カウンタＣｒの値に応じて「１６」
又は「２０」に設定される。そして、「ＦＭＯＤＥ＝
８」になってから「ＦＭＯＤＥＩ＝８」になるまでの時
間が短いとき（遅延カウンタＣｒが小のとき）には「Ｃ
ＭＨＯＬＤ＝１６」とされ、同時間が長いとき（遅延カ
ウンタＣｒが大のとき）には「ＣＭＨＯＬＤ＝２０」と
される。

【００８３】図９（ａ），（ｂ）に示すように、バルブ
指示モードＦＭＯＤＥの「４（弱成層燃焼）」から「８
（均質リーン燃焼）」への変更に基づきスロットル開度
が変化するとき、上記のようにバルブ指示モードＦＭＯ
ＤＥが変化してから、実際に吸入空気量が「均質リーン
燃焼」に適した値になるまでに時間ｔ１がかかるものと
する。吸入空気量は機関負荷を表す燃料噴射量Ｑに応じ
て例えば図９（ｃ）に実線及び波線で示すように推移傾
向が変化するため、上記時間ｔ１は燃料噴射量Ｑが小さ
くなるほど長くなり同燃料噴射量Ｑが大きくなるほど短
くなる。また、上記遅延カウンタＣｒは、燃料噴射量Ｑ
が小さくなるほど大きくなり、同燃料噴射量Ｑが大きく
なるほど小さくなる。

【００８４】従って、上記時間ｔ１が長く且つ上記遅延
カウンタＣｒが大きくなる燃料噴射量Ｑが小のとき、保
持カウンタＣＭＨＯＬＤを「２０」という大きい値に設
定することで、「均質リーン燃焼」の実行期間が図９
（ａ）に波線で示すように長くなる。このように「均質
リーン燃焼」の実行期間を長くすることにより、実際の
吸入空気量が「均質リーン燃焼」に適した値になる前
に、次に実行される予定の「均質リッチ燃焼」が行われ
るといった不具合はなくなる。

【００８５】なお、保持カウンタＣＭＨＯＬＤを「１
６」に設定するか「２０」に設定するかは、本実施形態
では燃料噴射量Ｑが所定値ｖ１よりも小さいか否かによ
って決定される。このように燃料噴射量Ｑに基づき保持
カウンタＣＭＨＯＬＤの設定値を決定することができる
のは、燃料噴射量Ｑが遅延カウンタＣｒの値、即ち「Ｆ
ＭＯＤＥ＝８」になってから「ＦＭＯＤＥＩ＝８」にな
るまでの時間の変化に対応して推移するためである。ま
た、本実施形態の所定値ｖ１は、上述した不具合の防止
にとって好ましい値に設定されている。

【００８６】そして、「１６」又は「２０」に設定され
た保持カウンタＣｒが点火毎にカウントダウンされて
「０」になると、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「１１
（均質リッチ燃焼）」に変化する。こうして「ＦＭＯＤ
Ｅ＝１１」になると保持カウンタＭＨＯＬＤが所定値ａ
に設定され、この設定された保持カウンタＭＨＯＬＤが
「０」になるまでは「均質リッチ燃焼」が実行されるこ
ととなる。本実施形態の所定値ａは、触媒３３ｂに吸着
されたＮＯx を十分Ｎ2 に還元することが可能な「均質
リッチ燃焼」実行期間に対応した値となっている。

【００８７】こうして「均質リッチ燃焼」が行われた
後、その「均質リッチ燃焼」から「成層燃焼」への切り
換えが行われることとなる。この「均質リッチ燃焼」か
ら「成層燃焼」への切り換えにおいて、バルブ指示モー
ドＦＭＯＤＥが「８（均質リーン燃焼）」になると、保
持カウンタＣＭＨＯＬＤが「１６」に設定され、「ＦＭ
ＯＤＥ＝８」の状態が点火プラグ４１による点火が１６
回行われるまで保持される。そして、点火が１６回行わ
れて「ＣＭＨＯＬＤ＝０」になると、バルブ指示モード
ＦＭＯＤＥが「４（弱成層燃焼）」に変化する。

【００８８】「ＦＭＯＤＥ＝４」になると、保持カウン
タＣＭＨＯＬＤが「ＦＭＯＤＥ＝４」になってから「Ｆ
ＭＯＤＥＩ＝４」になるまでの時間、即ち「ＦＭＯＤＥ
＝８」から「ＦＭＯＤＥ＝４」へ変更されるときに設定
される遅延カウンタＣｒの値に応じて「１６」又は「２
０」に設定される。そして、「ＦＭＯＤＥ＝４」になっ
てから「ＦＭＯＤＥＩ＝４」になるまでの時間が短いと
き（遅延カウンタＣｒが小のとき）には「ＣＭＨＯＬＤ
＝１６」とされ、同時間が長いとき（遅延カウンタＣｒ
が大のとき）には「ＣＭＨＯＬＤ＝２０」とされる。

【００８９】図１０（ａ），（ｂ）に示すように、バル
ブ指示モードＦＭＯＤＥの「８（均質リーン燃焼）」か
ら「４（弱成層燃焼）」への変更に基づきスロットル開
度が変化するとき、上記のようにバルブ指示モードＦＭ
ＯＤＥが変化してから、実際に吸入空気量が「弱成層燃
焼」に適した値になるまでに時間ｔ２がかかるものとす
る。吸入空気量は機関負荷を表す燃料噴射量Ｑに応じて
例えば図１０（ｃ）に実線及び波線で示すように推移傾
向が変化するため、上記時間ｔ２は燃料噴射量Ｑが小さ
くなるほど長くなり同燃料噴射量Ｑが大きくなるほど短
くなる。また、上記遅延カウンタＣｒは、燃料噴射量Ｑ
が小さくなるほど大きくなり、同燃料噴射量Ｑが大きく
なるほど小さくなる。

【００９０】従って、上記時間ｔ２が長く且つ上記遅延
カウンタＣｒが大きくなる燃料噴射量Ｑが小のとき、保
持カウンタＣＭＨＯＬＤを「２０」という大きい値に設
定することで、「弱成層燃焼」の実行期間が図１０
（ａ）に波線で示すように長くなる。このように「均質
リーン燃焼」の実行期間を長くすることにより、実際の
吸入空気量が「弱成層燃焼」に適した値になる前に、次
に実行される予定の「成層燃焼」が行われるといった不
具合はなくなる。

【００９１】なお、保持カウンタＣＭＨＯＬＤを「１
６」に設定するか「２０」に設定するかは、本実施形態
では燃料噴射量Ｑが所定値ｖ２よりも小さいか否かによ
って決定される。このように燃料噴射量Ｑに基づき保持
カウンタＣＭＨＯＬＤの設定値を決定することができる
のは、燃料噴射量Ｑが遅延カウンタＣｒの値、即ち「Ｆ
ＭＯＤＥ＝４」になってから「ＦＭＯＤＥＩ＝４」にな
るまでの時間の変化に対応して推移するためである。ま
た、本実施形態の所定値ｖ２は、上述した不具合の防止
にとって好ましい値に設定されている。

【００９２】そして、「１６」又は「２０」に設定され
た保持カウンタＣｒが点火毎にカウントダウンされて
「０」になると、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「０
（成層燃焼）」に変化する。こうしてエンジン１１の燃
焼方式は、リッチスパイク制御実行開始前と同じ「成層
燃焼」に戻ることとなる。

【００９３】次に、リッチスパイク制御中の燃焼方式切
換手順について図１１を参照して説明する。図１１は、
リッチスパイク制御中において燃焼方式を切り換えるた
めの燃焼方式切換ルーチンを示すフローチャートであ
る。この燃焼方式切換ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて
例えば点火プラグ４１による点火毎の割り込みにて実行
される。

【００９４】燃焼方式切換ルーチンにおいてＥＣＵ９２
は、ステップＳ１０１の処理としてリッチスパイク制御
中か否か判断する。そして、ＥＣＵ９２は、ステップＳ
１０１の処理において、リッチスパイク制御中でない旨
判断すると、この燃焼方式切換ルーチンを一旦終了す
る。また、ステップＳ１０１の処理において、リッチス
パイク制御中である旨判断されると、ステップＳ１０２
に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理とし
て、燃焼方式保持カウンタＣＭＨＯＬＤが「０」である
か否か判断する。リッチスパイク制御の開始直後には、
上記ステップＳ１０１の処理でリッチスパイク制御中で
ある旨判断され、且つ燃焼方式保持カウンタＣＭＨＯＬ
Ｄが「０」となる。

【００９５】この燃焼方式保持カウンタＣＭＨＯＬＤ
は、リッチスパイク制御中に実行される各燃焼方式を、
どれほどの期間実行するか決定するためのものである。
即ち、保持カウンタＣＭＨＯＬＤは、リッチスパイク制
御中に所定燃焼方式が実行開始時されたときに所定の値
に設定され、後述するステップＳ１０４の処理によって
点火プラグ４１による点火毎に「１」ずつ減算される。
こうして保持カウンタＣＭＨＯＬＤが減算されて「０」
に達したとき、上記所定燃焼方式の後に実行すべき別の
燃焼方式が実行開始されるようになる。従って、リッチ
スパイク制御中における各燃焼方式の実行期間は、ステ
ップＳ１０３の処理で設定される保持カウンタＣＭＨＯ
ＬＤの大きさに応じて変化する。

【００９６】上記ステップＳ１０２の処理において、
「ＣＭＨＯＬＤ＝０」である旨判断されると続くステッ
プＳ１０３に進み、「ＣＭＨＯＬＤ＝０」でない旨判断
されるとステップＳ１０４に進む。ＥＣＵ９２は、ステ
ップＳ１０３の処理として燃焼方式保持カウンタＣＭＨ
ＯＬＤを設定するための処理を実行し、ステップＳ１０
４の処理として保持カウンタＣＭＨＯＬＤを「１」だけ
減算する。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０５の処
理として保持カウンタＣＭＨＯＬＤがマイナスにならな
いようにガード処理を実行し、ステップＳ１０６の処理
として保持カウンタＣＭＨＯＬＤが「０」であるか否か
を判断する。

【００９７】そして、ステップＳ１０６の処理におい
て、「ＣＭＨＯＬＤ＝０」である旨判断されると、ステ
ップＳ１０７に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０７
の処理として、リッチスパイク制御において今まで行っ
ていた燃焼方式の次に行うべき燃焼方式へと、エンジン
１１の燃焼方式を切り換えた後、この燃焼方式切換ルー
チンを一旦終了する。また、ステップＳ１０６の処理に
おいて、「ＣＭＨＯＬＤ＝０」でない旨判断された場合
も、ＥＣＵ９２は、この燃焼方式切換ルーチンを一旦終
了する。

【００９８】次に、上記燃焼方式切換ルーチンにおける
ステップＳ１０３の処理について、図１２及び図１３を
参照して詳しく説明する。この図１２及び図１３は、上
記燃焼方式保持カウンタＣＭＨＯＬＤを設定するための
保持カウンタ設定ルーチンを示すフローチャートであ
る。保持カウンタ設定ルーチンは、上記燃焼方式切換ル
ーチンのステップＳ１０３に進んだとき、ＥＣＵ９２を
通じて実行される。

【００９９】この保持カウンタ設定ルーチンにおいて、
図１２に示すステップＳ２０１の処理、及び図１３に示
すＳ２０２，Ｓ２０３の処理は、保持カウンタＣＭＨＯ
ＬＤが「０」になったとき、いずれの燃焼方式が実行さ
れているか判断するためのものである。

【０１００】ＥＣＵ９２は、上記ステップＳ２０１（図
１２）の処理として、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが
「４」であるか否か、即ち「ＣＭＨＯＬＤ＝０」になっ
たときの燃焼方式が「弱成層燃焼」であるか否か判断す
る。リッチスパイク制御が開始されて「成層燃焼」から
「弱成層燃焼」に切り換えられたとき、リッチスパイク
制御が開始されたときに「弱成層燃焼」が行われている
とき、及びリッチスパイク制御中に「均質リーン燃焼」
から「弱成層燃焼」に切り換えられたとき等には、上記
ステップＳ２０１の処理でＹＥＳと判断されることとな
る。

【０１０１】そして、ステップＳ２０１の処理でＹＥＳ
と判断された場合には、ステップＳ２０４に進む。ＥＣ
Ｕ９２は、ステップＳ２０４の処理として、「均質リッ
チ燃焼」が今回のリッチスパイク制御中において未実行
であるか否かを判断する。そして、「均質リッチ燃焼」
が未実行である旨判断されるとステップＳ２０６に進
む。こうしてステップＳ２０６に進むということは、リ
ッチスパイク制御中に燃焼方式が「均質リッチ燃焼」へ
と向かう過程で、現在「弱成層燃焼」が行われているこ
とを意味する。そして、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０
６の処理として、保持カウンタＣＭＨＯＬＤを所定の値
（本実施形態では「１６」）に設定する。その後、ＥＣ
Ｕ９２は、この保持カウンタ設定ルーチンを一旦終了し
て燃焼方式切換ルーチン（図１１）に戻る。こうして保
持カウンタＣＭＨＯＬＤが設定されると、同カウンタＣ
ＭＨＯＬＤが「０」になるまで「弱成層燃焼」が実行さ
れることとなる。

【０１０２】上記ステップＳ２０４の処理において、
「均質リッチ燃焼」が未実行でない旨判断されると、ス
テップＳ２０５に進む。こうしてステップＳ２０５に進
むということは、リッチスパイク制御中に燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」から「成層燃焼」側へと戻る過程
で、現在「弱成層燃焼」が行われていることを意味す
る。そして、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理と
して、燃料噴射量Ｑが所定値ｖ２よりも小さいか否か判
断する。その燃料噴射量Ｑは、図６（ａ）に示すように
バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「８（均質リーン燃
焼）」から「４（弱成層燃焼）」に変化したときの遅延
カウンタＣｒに対応した値、即ち「ＦＭＯＤＥ＝４」な
ってから「ＦＭＯＤＥＩ＝４」になるまでの時間に対応
している。

【０１０３】そして、ステップＳ２０５の処理におい
て、「ＦＭＯＤＥ＝４」になってから「ＦＭＯＤＥＩ＝
４」になるまでの時間が短く「Ｑ＜ｖ２」でない旨判断
されると、ステップＳ２０６に進む。ＥＣＵ９２は、ス
テップＳ２０６の処理として、保持カウンタＣＭＨＯＬ
Ｄを「１６」に設定した後、この保持カウンタ設定ルー
チンを一旦終了して燃焼方式切換ルーチン（図１１）に
戻る。また、ステップＳ２０５の処理において、「ＦＭ
ＯＤＥ＝４」になってから「ＦＭＯＤＥＩ＝４」になる
までの時間が長く「Ｑ＜ｖ２」である旨判断されると、
ステップＳ２０７に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２
０７の処理として、保持カウンタＣＭＨＯＬＤを上記
「１６」よりも大きい値（本実施形態では「２０」）に
設定した後、この保持カウンタ設定ルーチンを一旦終了
して燃焼方式切換ルーチン（図１１）に戻る。

【０１０４】「ＦＭＯＤＥ＝４」になってから「ＦＭＯ
ＤＥＩ＝４」になるまでの時間が長い場合（遅延カウン
タＣｒが大の場合）には、保持カウンタＣＭＨＯＬＤが
大きい値である「２０」に設定されて「弱成層燃焼」の
実行期間が長くなる。上記遅延カウンタＣｒが大である
ということは、「ＦＭＯＤＥ＝４」であることに基づき
スロットル開度が変化したとき、吸入空気量が「弱成層
燃焼」に適した値に達するのにかかる時間が長くなると
いうことである。このように吸入空気量が「弱成層燃
焼」に適した値に達するのにかかる時間が長くなって
も、上記のように「弱成層燃焼」の実行期間が長くなる
ため、吸入空気量が「弱成層燃焼」に適した値になる前
に次に実行される予定の「成層燃焼」が行われるといっ
た不具合はなくなる。そして、こうした不具合により混
合気の空燃比が適正値よりもリッチ又はリーンになって
失火が生じるのを好適に防止することができるようにな
る。

【０１０５】一方、上記ステップＳ２０１の処理におい
て、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「４」でなく、「Ｃ
ＭＨＯＬＤ＝０」になったときの燃焼方式が「弱成層燃
焼」でない旨判断されると、ステップＳ２０２（図１
３）に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理と
して、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「８」であるか否
か、即ち「ＣＭＨＯＬＤ＝０」になったときの燃焼方式
が「均質リーン燃焼」であるか否か判断する。リッチス
パイク制御中に「弱成層燃焼」と「均質リーン燃焼」と
の間で燃焼方式が切り換えられたとき、及びリッチスパ
イク制御が開始されたときに「均質リーン燃焼」が行わ
れているとき等には、上記ステップＳ２０２の処理でＹ
ＥＳと判断されることとなる。

【０１０６】そして、ステップＳ２０２の処理でＹＥＳ
と判断された場合には、ステップＳ２０８に進む。ＥＣ
Ｕ９２は、ステップＳ２０８の処理として、「均質リッ
チ燃焼」が今回のリッチスパイク制御中において未実行
であるか否かを判断する。そして、「均質リッチ燃焼」
が未実行でない旨判断されるとステップＳ２０９に進
む。こうしてステップＳ２０９に進むということは、リ
ッチスパイク制御中に燃焼方式が「均質リッチ燃焼」か
ら「成層燃焼」側へと戻る過程で、現在「均質リーン燃
焼」が行われていることを意味する。そして、ＥＣＵ９
２は、ステップＳ２０９の処理として、保持カウンタＣ
ＭＨＯＬＤを所定の値（本実施形態では「１６」）に設
定する。その後、ＥＣＵ９２は、この保持カウンタ設定
ルーチンを一旦終了して燃焼方式切換ルーチン（図１
１）に戻る。

【０１０７】上記ステップＳ２０８の処理において、
「均質リッチ燃焼」が未実行である旨判断されると、ス
テップＳ２１０に進む。こうしてステップＳ２１０に進
むということは、リッチスパイク制御中に燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」へと向かう過程で、現在「均質リー
ン燃焼」が行われていることを意味する。そして、ＥＣ
Ｕ９２は、ステップＳ２１０の処理として、燃料噴射量
Ｑが所定値ｖ１よりも小さいか否か判断する。その燃料
噴射量Ｑは、図６（ａ）に示すようにバルブ指示モード
ＦＭＯＤＥが「４（弱成層燃焼）」から「８（均質リー
ン燃焼）」に変化したときの遅延カウンタＣｒに対応し
た値、即ち「ＦＭＯＤＥ＝８」なってから「ＦＭＯＤＥ
Ｉ＝８」になるまでの時間に対応している。

【０１０８】そして、ステップＳ２１０の処理におい
て、「ＦＭＯＤＥ＝８」になってから「ＦＭＯＤＥＩ＝
８」になるまでの時間が短く「Ｑ＜ｖ１」でない旨判断
されると、ステップＳ２０９に進む。ＥＣＵ９２は、ス
テップＳ２０９の処理として、保持カウンタＣＭＨＯＬ
Ｄを「１６」に設定した後、この保持カウンタ設定ルー
チンを一旦終了して燃焼方式切換ルーチン（図１１）に
戻る。また、ステップＳ２１０の処理において、「ＦＭ
ＯＤＥ＝８」になってから「ＦＭＯＤＥＩ＝８」になる
までの時間が長く「Ｑ＜ｖ１」である旨判断されると、
ステップＳ２１１に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２
１１の処理として、保持カウンタＣＭＨＯＬＤを上記
「１６」よりも大きい値（本実施形態では「２０」）に
設定した後、この保持カウンタ設定ルーチンを一旦終了
して燃焼方式切換ルーチン（図１１）に戻る。

【０１０９】「ＦＭＯＤＥ＝８」になってから「ＦＭＯ
ＤＥＩ＝８」になるまでの時間が長い場合（遅延カウン
タＣｒが大の場合）には、保持カウンタＣＭＨＯＬＤが
大きい値である「２０」に設定されて「均質リーン燃
焼」の実行期間が長くなる。上記遅延カウンタＣｒが大
であるということは、「ＦＭＯＤＥ＝８」であることに
基づきスロットル開度が変化したとき、吸入空気量が
「均質リーン燃焼」に適した値に達するのにかかる時間
が長くなるということである。このように吸入空気量が
「均質リーン燃焼」に適した値に達するのにかかる時間
が長くなっても、上記のように「均質リーン燃焼」の実
行期間が長くなるため、吸入空気量が「均質リーン燃
焼」に適した値になる前に次に実行される予定の「均質
リッチ燃焼」が行われるといった不具合はなくなる。そ
して、こうした不具合により混合気の空燃比が適正値よ
りもリッチ又はリーンになって失火が生じるのを好適に
防止することができるようになる。

【０１１０】一方、上記ステップＳ２０２の処理におい
て、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「８」でなく、「Ｃ
ＭＨＯＬＤ＝０」になったときの燃焼方式が「均質リー
ン燃焼」でない旨判断されると、ステップＳ２０３に進
む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０３の処理として、バ
ルブ指示モードＦＭＯＤＥが「１１」であるか否か、即
ち「ＣＭＨＯＬＤ＝０」になったときの燃焼方式が「均
質リッチ燃焼」であるか否か判断する。リッチスパイク
制御中に「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」へ
と切り換えられたとき等には、上記ステップＳ２０３の
処理でＹＥＳと判断されることとなる。

【０１１１】そして、ステップＳ２０３の処理でＹＥＳ
と判断された場合には、ステップＳ２１２に進む。ＥＣ
Ｕ９２は、ステップＳ２１２の処理として、保持カウン
タＣＭＨＯＬＤを所定値ａに設定する。その後、ＥＣＵ
９２は、この保持カウンタ設定ルーチンを一旦終了して
燃焼方式切換ルーチン（図１１）に戻る。なお、上記所
定値ａは、リッチスパイク制御中における「均質リッチ
燃焼」の実行期間を決定するためのものであって、本実
施形態では触媒３３ｂに吸着されたＮＯx をＮ2 に十分
還元することが可能な値に設定されている。

【０１１２】上記ステップＳ２０３の処理でＮＯと判断
された場合には、ＥＣＵ９２は、この保持カウンタ設定
ルーチンを一旦終了して燃焼方式切換ルーチン（図１
１）に戻る。リッチスパイク制御が開始されたとき「成
層燃焼」が行われているとき等には、上記ステップＳ２
０３の処理でＮＯと判断されることとなる。この場合、
燃焼方式切換ルーチン（図１１）におけるステップＳ１
０７の処理で、燃焼方式が「成層燃焼」から「弱成層燃
焼」に切り換えられる。

【０１１３】次に、リッチスパイク制御中における噴射
・点火指示モードＦＭＯＤＥＩの設定手順について図１
４を参照して説明する。図１４は、リッチスパイク制御
中において噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩを設定す
るための噴射・点火指示モード設定ルーチンを示すフロ
ーチャートである。この噴射・点火指示モード設定ルー
チンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば点火プラグ４１によ
る点火毎の割り込みにて実行される。

【０１１４】噴射・点火指示モード設定ルーチンにおい
て、ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０１の処理としてリッ
チスパイク制御中か否かを判断する。そして、ステップ
Ｓ３０１の処理において、リッチスパイク制御中でない
旨判断されると、ＥＣＵ９２は、この噴射・点火指示モ
ード設定ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ３
０１の処理において、リッチスパイク制御中である旨判
断されると、ステップＳ３０２に進む。

【０１１５】ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０２の処理と
して、今回のバルブ指示モードＦＭＯＤＥi が前回のバ
ルブ指示モードＦＭＯＤＥi-1 と等しくないか否か、即
ち燃焼方式が切り換えられてバルブ指示モードＦＭＯＤ
Ｅが変化したか否かを判断する。そして、ステップＳ３
０２の処理において、「ＦＭＯＤＥi ≠ＦＭＯＤＥi-1
」でなくバルブ指示モードＦＭＯＤＥが変化していな
い旨判断されると、ステップＳ３０４に進む。また、ス
テップＳ３０２の処理において、「ＦＭＯＤＥi≠ＦＭ
ＯＤＥi-1 」であってバルブ指示モードＦＭＯＤＥが変
化した旨判断されると、ステップＳ３０３に進む。

【０１１６】こうしてステップＳ３０３に進むのは、リ
ッチスパイク制御中に燃焼方式が切り換えられたときで
ある。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０３の処理として、
遅延カウンタＣｒを設定するための処理を実行する。そ
の後、ステップＳ３０４に進む。ＥＣＵ９２は、ステッ
プＳ３０４の処理として、上記遅延カウンタＣｒが
「０」であるか否か判断する。そして、「Ｃｒ＝０」で
ない場合にはステップＳ３０６に進み、「Ｃｒ＝０」で
ある場合にはステップＳ３０５に進む。ＥＣＵ９２は、
それらステップＳ３０５，Ｓ３０６の処理の内のいずれ
か一方を実行した後、この噴射・点火指示モード設定ル
ーチンを一旦終了する。

【０１１７】ＥＣＵ９２は、上記ステップＳ３０６の処
理として遅延カウンタＣｒを「１」だけ減算し、上記ス
テップＳ３０５の処理として現在のバルブ指示モードＦ
ＭＯＤＥを噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩとして設
定する。従って、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが変化し
て遅延カウンタＣｒが所定の値に設定されると、その遅
延カウンタＣｒがカウントダウンされて「０」になるま
では、噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩがバルブ指示
モードＦＭＯＤＥと異なる値になる。そして、上記遅延
カウンタＣｒがカウントダウンされて「０」になると、
噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩがバルブ指示モード
ＦＭＯＤＥの変化に応じて変化することとなる。

【０１１８】一般に、燃焼方式の切換時にバルブ指示モ
ードＦＭＯＤＥの変化に基づきスロットル開度が変化し
たときには、スロットル開度変化に対する吸入空気量変
化の応答遅れが生じる。しかし、本実施形態では、バル
ブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に対し、遅延カウンタＣ
ｒが「０」になるまでの間だけ噴射・点火指示モードＦ
ＭＯＤＥＩの変化が遅延される。そのため、上記スロッ
トル開度変化に対する吸入空気量変化の応答遅れが生じ
たとしても、その吸入空気量変化の応答遅れに対応して
上記噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩの変化が遅らさ
れる。そして、その噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩ
変化の遅延に応じて、燃焼方式切換のための燃料噴射形
態の変更も遅らされるため、同燃料噴射形態変更時の吸
入空気量が適正なものとされるようになる。

【０１１９】次に、上記噴射・点火指示モード設定ルー
チンにおけるステップＳ３０３の処理について、図１５
を参照して詳しく説明する。この図１５は、上記遅延カ
ウンタＣｒを設定するための遅延カウンタ設定ルーチン
を示すフローチャートである。遅延カウンタ設定ルーチ
ンは、上記噴射・点火指示モード設定ルーチンのステッ
プＳ３０３に進んだとき、ＥＣＵ９２を通じて実行され
る。

【０１２０】この遅延カウンタ設定ルーチンにおいて、
ステップＳ４０１〜Ｓ４０５の処理は、リッチスパイク
制御中に燃焼方式が切り換えられたとき（「ＦＭＯＤＥ
i ≠ＦＭＯＤＥi-1 のとき）、いずれの燃焼方式が実行
されているか判断するためのものである。

【０１２１】ＥＣＵ９２は、上記ステップＳ４０１の処
理として、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「４」である
か否か、即ち切換後の燃焼方式が「弱成層燃焼」である
か否かを判断する。そして、ステップＳ４０１の処理に
おいて、「ＦＭＯＤＥ＝４」であって切換後の燃焼方式
が「弱成層燃焼」である旨判断されると、ステップＳ４
０４に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０４の処理と
して、「均質リッチ燃焼」が今回のリッチスパイク制御
中において未実行か否かを判断する。そして、「均質リ
ッチ燃焼」が未実行である旨判断されるとステップＳ４
０６に進む。

【０１２２】こうしてステップＳ４０６に進むというこ
とは、リッチスパイク制御中に燃焼方式が「均質リッチ
燃焼」へと向かう過程で、現在「弱成層燃焼」が行われ
ていることを意味する。そして、ＥＣＵ９２は、ステッ
プＳ４０６の処理として、「均質リッチ燃焼」へと向か
う過程での「弱成層燃焼」に対応したマップを参照し、
燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥに基づき遅延カウ
ンタＣｒを設定する。その後、ＥＣＵ９２は、この遅延
カウンタ設定ルーチンを一旦終了して噴射・点火指示モ
ード設定ルーチンに戻る。

【０１２３】上記ステップＳ４０４の処理において、
「均質リッチ燃焼」が未実行でない旨判断されるとステ
ップＳ４０７に進む。こうしてステップＳ４０７に進む
ということは、リッチスパイク制御中に燃焼方式が「均
質リッチ燃焼」から「成層燃焼」側へ戻る過程で、現在
「弱成層燃焼」が行われていることを意味する。そし
て、ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０７の処理として、
「均質リッチ燃焼」から「成層燃焼」側へ戻る過程での
「弱成層燃焼」に対応したマップを参照し、燃料噴射量
Ｑ及びエンジン回転数ＮＥに基づき遅延カウンタＣｒを
設定する。その後、ＥＣＵ９２は、この遅延カウンタ設
定ルーチンを一旦終了して噴射・点火指示モード設定ル
ーチンに戻る。

【０１２４】一方、上記ステップＳ４０１の処理におい
て、「ＦＭＯＤＥ＝４」でない旨判断されると、ステッ
プＳ４０２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０２の
処理として、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「８」であ
るか否か、即ち切換後の燃焼方式が「均質リーン燃焼」
であるか否か判断する。そして、ステップＳ４０２の処
理において、「ＦＭＯＤＥ＝８」であって切換後の燃焼
方式が「均質リーン燃焼」である旨判断すると、ステッ
プＳ４０５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０５の
処理として、「均質リッチ燃焼」が今回のリッチスパイ
ク制御中において未実行か否かを判断する。

【０１２５】そして、ステップＳ４０５の処理におい
て、「均質リッチ燃焼」が未実行でない旨判断される
と、ＥＣＵ９２は、この遅延カウンタ設定ルーチンを一
旦終了して噴射・点火指示モード設定ルーチンに戻る。
上記ステップＳ４０５の処理でＮＯと判断されるという
ことは、リッチスパイク制御中に燃焼方式が「均質リッ
チ燃焼」から「成層燃焼」側へ戻る過程で、現在「均質
リーン燃焼」が行われていることを意味する。

【０１２６】また、ステップＳ４０５の処理において、
「均質リッチ燃焼」が未実行である旨判断されると、ス
テップＳ４０８に進む。こうしてステップＳ４０８に進
むということは、リッチスパイク制御中に燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」へ向かう過程で、現在「均質リーン
燃焼」が行われていることを意味する。そして、ＥＣＵ
９２は、ステップＳ４０８の処理として、「均質リッチ
燃焼」へ向かう過程での「均質リーン燃焼」に対応した
マップ（図５）を参照し、燃料噴射量Ｑ及びエンジン回
転数ＮＥに基づき遅延カウンタＣｒを設定する。その
後、ＥＣＵ９２は、この遅延カウンタ設定ルーチンを一
旦終了して噴射・点火指示モード設定ルーチンに戻る。

【０１２７】一方、上記ステップＳ４０２の処理におい
て、「ＦＭＯＤＥ＝８」でなく切換後の燃焼方式が「均
質リーン燃焼」でない旨判断されると、ステップＳ４０
３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０３の処理とし
て、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「１１」であるか否
か、即ち切換後の燃焼方式が「均質リッチ燃焼」である
か否か判断する。そして、ステップＳ４０３の処理にお
いて「ＦＭＯＤＥ＝１１」でなく切換後の燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２
は、この遅延カウンタ設定ルーチンを一旦終了して噴射
・点火モード設定ルーチンに戻る。このようにステップ
Ｓ４０３の処理でＮＯと判断されるのは、リッチスパイ
ク制御中に燃焼方式が「成層燃焼」側へ戻る過程で、そ
の「成層燃焼」が実行されてリッチスパイク制御が終了
するときである。

【０１２８】また、ステップＳ４０３の処理において、
「ＦＭＯＤＥ＝１１」であって切換後の燃焼方式が「均
質リッチ燃焼」である旨判断されると、ステップＳ４０
９に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０９の処理とし
て、その「均質リッチ燃焼」に対応したマップを参照
し、燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥに基づき遅延
カウンタＣｒを設定する。その後、ＥＣＵ９２は、遅延
カウンタ設定ルーチンを一旦終了して噴射・点火指示モ
ード設定ルーチンに戻る。

【０１２９】上記ステップＳ４０６〜Ｓ４０９のいずれ
かの処理によって設定された遅延カウンタＣｒは、エン
ジン回転数ＮＥに拘わらず、機関負荷を表す燃料噴射量
Ｑが小さくなるほど大きい値になる。そして、遅延カウ
ンタＣｒが設定されると、同カウンタＣｒが「０」にな
るまでは、バルブ指示モードＦＭＯＤＥの値と噴射・点
火指示モードＦＭＯＤＥＩの値が一致することはなくな
る。即ち、バルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に対し、
噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥが遅れて変化するよう
になる。そして、バルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に
基づくスロットル開度変化に対し、噴射・点火指示モー
ドＦＭＯＤＥＩの変化に基づく燃焼方式切換のための燃
料噴射形態の変更が遅らされる。

【０１３０】このスロットル開度変化に基づく吸入空気
量の変化には、燃料噴射量Ｑ（機関負荷）に応じて変化
する応答遅れが生じるが、上記燃料噴射形態の変更は燃
料噴射量Ｑに応じて設定される遅延カウンタＣｒに基づ
いて遅延されることとなる。従って、その燃料噴射形態
の変更時に上記吸入空気量の応答遅れにより、混合気の
空燃比が適正値よりもリッチ又はリーンになって失火が
生じるのを防止することができるようになる。

【０１３１】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）リッチスパイク制御中に燃焼方式が順次切り換え
られるとき、バルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に基づ
きスロットル開度が切換後の燃焼方式に適したものへと
変化されるが、そのスロットル開度変更に基づく吸入空
気量変化には機関負荷（燃料噴射量Ｑ）などエンジン１
１の運転状態に応じて変化する応答遅れが生じる。しか
し、バルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に対する噴射・
点火指示モードＦＭＯＤＥＩの変化は、機関運転状態
（燃料噴射量Ｑ）等に応じて設定される遅延カウンタＣ
ｒが「０」になるまで行われず、その遅延カウンタＣｒ
がカウントダウンされて「０」になるまでの間だけ遅延
される。従って、上記噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥ
Ｉの変化に基づいて、燃焼方式切換のために燃料噴射形
態の変更が行われたとき、上記吸入空気量の応答遅れに
よって混合気の空燃比が適正値よりもリッチ又はリーン
になって失火が生じるのを防止することができる。

【０１３２】（２）リッチスパイク制御中において、
「弱成層燃焼」から「均質リーン燃焼」に切り換えられ
るとき、及び「均質リーン燃焼」から「弱成層燃焼」に
切り換えられるときには、機関負荷を表す燃料噴射量Ｑ
に応じて切換後の燃焼方式を実行する期間が変更され
る。上記燃料噴射量Ｑは、上記燃焼方式切換時にバルブ
指示モードＦＭＯＤＥが変更されてから同モードＦＭＯ
ＤＥと噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩとが等しくな
るまでの時間（遅延カウンタＣｒ）に対応して変化す
る。即ち、上記燃料噴射量Ｑは、バルブ指示モードＦＭ
ＯＤＥの変更に基づくスロットル開度の変更によって変
化する吸入空気量が、切換後の燃焼方式に適した吸入空
気量に達するまでの時間に対応して変化する。従って、
上記燃料噴射量Ｑに応じて切換後の燃焼方式を実行する
期間が変更されることにより、上記吸入空気量が切換後
の燃焼方式に適した値になる前に、次に行われるべき燃
焼方式へと変化してしまうという不具合を防止すること
ができる。そして、こうした不具合により混合気の空燃
比が適正値よりもリッチ又はリーンになって失火が生じ
るのを好適に防止することができる。

【０１３３】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態を図１６〜図１９に基づいて説明する。本実施形態
では、リッチスパイク制御中において、バルブ指示モー
ドＦＭＯＤＥ変化に対し噴射・点火指示モードＦＭＯＤ
ＥＩを遅らせて変化させるための遅延カウンタＣｒを設
定する代わりに、吸気圧ＰＭを用いて上記両指示モード
ＦＭＯＤＥ，ＦＭＯＤＥＩの変化をずらすようにした点
が第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態では、バル
ブ指示モードＦＭＯＤＥ変化に基づきスロットル開度が
変化してから、吸気圧ＰＭ（吸入空気量）が切換後の燃
焼方式が行われたときの定常時吸気圧ＰＭＴＡ（定常時
吸入空気量）に達したときに、噴射・点火指示モードＦ
ＭＯＤＥＩを変化させる。これは、アクセルペダル２５
操作中でのリッチスパイク制御開始など、リッチスパイ
ク制御中に機関負荷（燃料噴射量Ｑ）が変化する運転状
況のときでも、燃焼方式切り換えのための燃料噴射形態
の変更を的確に行って失火の防止を図るためである。

【０１３４】なお、本実施形態では、噴射・点火指示モ
ード設定ルーチンが第１実施形態と異なっている。従っ
て、本実施形態では第１実施形態と異なる部分について
のみ説明し、第１実施形態と同一部分については詳細な
説明を省略する。

【０１３５】図１６に示すように、本実施形態の噴射・
点火指示モード設定ルーチンは、第１実施形態の噴射・
点火指示モード設定ルーチン（図１１）におけるステッ
プＳ３０３〜Ｓ３０６の処理の代わりに、ステップＳ５
０３〜ステップＳ５０８の処理が実行される。この噴射
・点火指示モード設定ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて
例えば点火プラグ４１の点火毎の割り込みにて実行され
る。

【０１３６】噴射・点火指示モード設定ルーチンにおい
て、ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０１の処理としてリッ
チスパイク制御中か否かを判断する。そして、ステップ
Ｓ５０１の処理において、リッチスパイク制御中でない
旨判断されると、ＥＣＵ９２は、この噴射・点火指示モ
ード設定ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ５
０１の処理において、リッチスパイク制御中である旨判
断されると、ステップＳ５０２に進む。

【０１３７】ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０２の処理と
して、今回のバルブ指示モードＦＭＯＤＥi が前回のバ
ルブ指示モードＦＭＯＤＥi-1 と等しくないか否か、即
ちバルブ指示モードＦＭＯＤＥが変化したか否かを判断
する。そして、ステップＳ５０２の処理において、「Ｆ
ＭＯＤＥi ≠ＦＭＯＤＥi-1 」でなくバルブ指示モード
ＦＭＯＤＥが変化していない旨判断されると、ＥＣＵ９
２は、この噴射・点火指示モード設定ルーチンを一旦終
了する。また、ステップＳ５０２の処理として、「ＦＭ
ＯＤＥi ≠ＦＭＯＤＥi-1 」であってバルブ指示モード
ＦＭＯＤＥが変化した旨判断されると、ステップＳ５０
３に進む。

【０１３８】このステップＳ５０３以降の処理は、バル
ブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に対し、噴射・点火指示
モードＦＭＯＤＥＩを遅らせて変化させるためのもので
ある。なお、本実施形態では、リッチスパイク制御中に
おける全ての燃焼方式の切換時に、バルブ指示モードＦ
ＭＯＤＥ変化に対して噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥ
Ｉの変化を遅延させるようにしている。

【０１３９】ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０３の処理と
して、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが「０（成層燃
焼）」〜「１１（均質リッチ燃焼）」のいずれであるか
に基づき、定常時吸気圧ＰＭＴＡを算出するための各燃
焼方式に応じた四種類のマップの内から、上記バルブ指
示モードＦＭＯＤＥに応じたマップを選択する。ＥＣＵ
９２は、続くステップＳ５０４の処理として、上記選択
したマップから定常時吸気圧ＰＭＴＡを算出する。

【０１４０】この定常時吸気圧ＰＭＴＡは、リッチスパ
イク制御中に実行される各燃焼方式が行われたときのエ
ンジン定常状態での吸入空気圧であって、スロットル開
度が上述したスロットル目標開度とされたときに得られ
る吸入空気圧である。こうした定常時吸気圧ＰＭＴＡ
は、機関負荷（燃料噴射量Ｑ）及びエンジン回転数ＮＥ
に応じて変化する。ここで、エンジン回転数ＮＥを一定
とした条件下での燃料噴射量Ｑの変化に対する上記定常
時吸気圧ＰＭＴＡの推移傾向を、上記四種類のマップ毎
（ＦＭＯＤＥ毎）に図１７に示す。

【０１４１】同図において、「ＦＭＯＤＥ＝０（成層燃
焼）」、「ＦＭＯＤＥ＝４（弱成層燃焼）」、「ＦＭＯ
ＤＥ＝８（均質リーン燃焼）」及び「ＦＭＯＤＥ＝１１
（均質リッチ燃焼）」時における上記定常時吸気圧ＰＭ
ＴＡは、それぞれ図中実線Ｌ５〜Ｌ８で示すように推移
する。これら実線Ｌ５〜Ｌ８から明らかなように、上記
定常時吸気圧ＰＭＴＡは、エンジン回転数ＮＥが一定で
あることを条件に燃料噴射量Ｑが大きくなるほど高くな
る。

【０１４２】上記のように定常時吸気圧ＰＭＴＡを算出
した後、ステップＳ５０５に進むこととなる。ＥＣＵ９
２は、ステップＳ５０５の処理として、今回のリッチス
パイク制御中において「均質リッチ燃焼」が未実行であ
るか否か判断する。そして、ステップＳ５０５の処理に
おいて、「均質リッチ燃焼」が未実行である旨判断され
ると、ステップＳ５０６に進む。

【０１４３】こうしてステップＳ５０６に進むというこ
とは、リッチスパイク制御中において現在「均質リッチ
燃焼」へ向かう過程にあることを意味する。この場合、
バルブ指示モードＦＭＯＤＥが図１８（ａ）に実線で示
すように推移し、そのバルブ指示モードＦＭＯＤＥの推
移に対応してスロットル開度が図１８（ｂ）に実線で示
すように推移する。

【０１４４】ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０６の処理と
して、吸気圧ＰＭが定常時吸気圧ＰＭＴＡに所定値αを
加算したものよりも小さいか否か判断する。そして、バ
ルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に基づきスロットル開
度が変化し、図１８（ｃ）に示す吸気圧ＰＭが切換後の
燃焼方式での定常吸気圧ＰＭＴＡに所定値α分まで近づ
いたとき、上記ステップＳ５０６の処理において「ＰＭ
＜ＰＭＴＡ＋α」である旨判断され、ステップＳ５０８
に進む。なお、所定値αは、上記ステップＳ５０６の処
理でＹＥＳと判断されたとき、吸気圧ＰＭが定常時吸気
圧ＰＭＴＡに十分近づいた状態となる値に設定される。
また、上記ステップＳ５０６の処理において、「ＰＭ＜
ＰＭＴＡ＋α」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２は、
この噴射・点火指示モード設定ルーチンを一旦終了す
る。

【０１４５】ＥＣＵ９２は、上記ステップＳ５０８の処
理として、現在のバルブ指示モードＦＭＯＤＥを噴射・
点火指示モードＦＭＯＤＥＩとして設定した後、この噴
射・点火指示モード設定ルーチンを一旦終了する。従っ
て、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが変化したときには、
吸気圧ＰＭ（吸入空気量）が定常時吸気圧ＰＭＴＡ（定
常時吸入空気量）に所定値αを加算したものより小さく
なるまでは、噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩがバル
ブ指示モードＦＭＯＤＥと異なる値になる。

【０１４６】そして、「ＰＭ＜ＰＭＴＡ＋α」になる
と、図１８（ｄ）に実線で示すように、噴射・点火指示
モードＦＭＯＤＥＩがバルブ指示モードＦＭＯＤＥの変
化に応じて変化する。従って、噴射・点火指示モードＦ
ＭＯＤＥＩの変化は、バルブ開度指示モードＦＭＯＤＥ
の変化に対し、吸気圧ＰＭ（吸入空気量）などエンジン
１１の運転状態に応じて遅延されることとなる。従っ
て、上記スロットル開度変化に対する吸入空気量変化に
応答遅れが生じたとしても、上記噴射・点火指示モード
ＦＭＯＤＥＩ変化の遅延に応じて、燃焼方式切換のため
の燃料噴射形態の変更も遅らされ、同燃料噴射形態変更
時の吸入空気量が適正なものとされる。

【０１４７】また、アクセルペダル２５の操作中にリッ
チスパイク制御が開始されときなどには、そのリッチス
パイク制御中におけるスロットル開度変化に対する吸入
空気量変化の応答遅れも変動することとなる。しかし、
本実施形態では、吸気圧ＰＭ（吸入空気量）が定常吸気
圧ＰＭＴＡ（定常時吸入空気量）に所定値αを加算した
値を越えるまで、燃焼方式切り換えのために燃料噴射形
態が変更されることはない。従って、上記のように吸入
空気量変化の応答遅れが変動する場合であっても、燃料
噴射形態変更時の吸入空気量が適正なものとされ、混合
気の空燃比が適正値よりもリッチ又はリーンになって失
火が生じるのを防止することができるようになる。

【０１４８】一方、上記ステップＳ５０５の処理におい
て、今回のリッチスパイク制御中において「均質リッチ
燃焼」が未実行でない旨判断されると、ステップＳ５０
７に進む。こうしてステップＳ５０７に進むということ
は、リッチスパイク制御中において現在「均質リッチ燃
焼」から「成層燃焼」側へ戻る過程にあることを意味す
る。この場合、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが図１９
（ａ）に実線で示すように推移し、そのバルブ指示モー
ドＦＭＯＤＥの推移に対応してスロットル開度が図１９
（ｂ）に実線で示すように推移する。

【０１４９】ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０７の処理と
して、吸気圧ＰＭが定常時吸気圧ＰＭＴＡから所定値α
を減算したものよりも大きいか否か判断する。そして、
バルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に基づきスロットル
開度が変化し、図１９（ｃ）に示す吸気圧ＰＭが切換後
の燃焼方式での定常吸気圧ＰＭＴＡに所定値α分まで近
づいたとき、上記ステップＳ５０７の処理において「Ｐ
Ｍ＞ＰＭＴＡ−α」である旨判断され、ステップＳ５０
８に進む。また、上記ステップＳ５０７の処理におい
て、「ＰＭ＞ＰＭＴＡ−α」でない旨判断されると、Ｅ
ＣＵ９２は、この噴射・点火指示モード設定ルーチンを
一旦終了する。

【０１５０】ＥＣＵ９２は、上記ステップＳ５０８の処
理として、現在のバルブ指示モードＦＭＯＤＥを噴射・
点火指示モードＦＭＯＤＥＩとして設定した後、この噴
射・点火指示モード設定ルーチンを一旦終了する。従っ
て、バルブ指示モードＦＭＯＤＥが変化したときには、
吸気圧ＰＭ（吸入空気量）が定常時吸気圧ＰＭＴＡ（定
常時吸入空気量）から所定値αを減算したものより大き
くなるまでは、噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩがバ
ルブ指示モードＦＭＯＤＥと異なる値になる。

【０１５１】そして、「ＰＭ＞ＰＭＴＡ−α」になる
と、図１９（ｄ）に実線で示すように、噴射・点火指示
モードＦＭＯＤＥＩがバルブ指示モードＦＭＯＤＥの変
化に応じて変化する。従って、噴射・点火指示モードＦ
ＭＯＤＥＩの変化は、バルブ開度指示モードＦＭＯＤＥ
の変化に対し、吸気圧ＰＭ（吸入空気量）などエンジン
１１の運転状態に応じて遅延されることとなる。従っ
て、上記スロットル開度変化に対する吸入空気量変化に
応答遅れが生じたとしても、上記噴射・点火指示モード
ＦＭＯＤＥＩ変化の遅延に応じて、燃焼方式切り換えの
ための燃料噴射形態の変更も遅らされ、同燃料噴射形態
変更時の吸入空気量が適正なものとされる。

【０１５２】また、アクセルペダル２５の操作中にリッ
チスパイク制御が開始されときなどには、そのリッチス
パイク制御中におけるスロットル開度変化に対する吸入
空気量変化の応答遅れも変動することとなる。しかし、
本実施形態では、吸気圧ＰＭ（吸入空気量）が定常吸気
圧ＰＭＴＡ（定常時吸入空気量）から所定値αを減算し
た値を越えるまで、燃焼方式切り換えのために燃料噴射
形態が変更されることはない。従って、上記のように吸
入空気量変化の応答遅れが変動する場合であっても、燃
料噴射形態変更時の吸入空気量が適正なものとされ、混
合気の空燃比が適正値よりもリッチ又はリーンになって
失火が生じるのを防止することができるようになる。

【０１５３】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。 （３）リッチスパイク制御中に燃焼方式が順次切り換え
られるとき、バルブ指示モードＦＭＯＤＥの変化に基づ
きスロットル開度が切換後の燃焼方式に適したものへと
変化されるが、そのスロットル開度変更に基づく吸入空
気量変化にはエンジン１１の運転状態に応じて変化する
応答遅れが生じる。しかし、バルブ指示モードＦＭＯＤ
Ｅの変化に対する噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩの
変化は、吸気圧ＰＭ（吸入空気量）が切換後の燃焼方式
が行われたときの定常時吸気圧（定常時吸入空気量）に
十分近づくまでは行われず、その十分に近づくまでの間
だけ遅延される。従って、上記噴射・点火指示モードＦ
ＭＯＤＥＩの変化に基づいて、燃焼方式切り換えのため
に燃料噴射形態の変更が行われたとき、上記吸入空気量
の応答遅れによって混合気の空燃比が適正値よりもリッ
チ又はリーンになって失火が生じるのを防止することが
できる。

【０１５４】（４）アクセルペダル２５の操作中にリッ
チスパイク制御が開始されときなどには、そのリッチス
パイク制御中におけるスロットル開度変化に対する吸入
空気量変化の応答遅れも変動するが、吸気圧ＰＭ（吸入
空気量）が定常吸気圧ＰＭＴＡ（定常時吸入空気量）に
十分近づくまでは燃料噴射形態が変更されることはな
い。従って、上記のように吸入空気量変化の応答遅れが
変動する場合であっても、燃料噴射形態変更時の吸入空
気量が適正なものとされ、混合気の空燃比が適正値より
もリッチ又はリーンになって失火が生じるのを好適に防
止することができる。

【０１５５】なお、上記各実施形態は、例えば以下のよ
うに変更することもできる。 ・上記各実施形態では、リッチスパイク制御中において
燃焼方式が「弱成層燃焼」と「質リーン燃焼」との間で
切り換えられるとき、燃料噴射量Ｑが所定値ｖ１，ｖ２
よりも小さいか大きいかに応じて、切換後の燃焼方式実
行期間を１６又は２０点火分にしたが、本発明はこれに
限定されない。即ち、上記燃焼方式実行期間を燃料噴射
量Ｑに応じてマップや式に基づき一層細かく設定するよ
うにしてもよい。

【０１５６】・上記のような燃焼方式実行期間の可変
を、「弱成層燃焼」と「質リーン燃焼」との間での燃焼
方式の切り換え以外に、別の組み合わせでの燃焼方式の
切り換えの際に実行してもよい。

【０１５７】・上記各実施形態において、リッチスパイ
ク制御中の燃焼方式実行期間を１６点火分などに固定し
てもよい。 ・第１実施形態実施形態において、遅延カウンタＣｒを
燃焼方式切換の種類別に四種類のマップから求めたが、
これに代えて例えば一つのマップから遅延カウンタＣｒ
を求めるようにしてもよい。この場合、燃焼方式切換の
種類に拘わらず、上記一つのマップから遅延カウンタＣ
ｒが求められる。そのため、マップを記憶するための記
憶容量が小さくてすむ。

【０１５８】・第２実施形態において、バルブ指示モー
ドＦＭＯＤＥの変化に対する噴射・点火指示モードＦＭ
ＯＤＥＩの変化を、吸気圧ＰＭが定常時吸気圧ＰＭＴＡ
に十分に近づくまで遅延させたが、所定値αを変更する
などして遅延時間を適宜変更してもよい。

【０１５９】・上記各実施形態において、噴射・点火指
示モードＦＭＯＤＥＩ変化の遅延を実施する燃焼方式切
換の組み合わせを適宜変更してもよい。即ち、第１実施
形態においては、「均質ストイキ燃焼」から「均質リー
ン燃焼」への切換時や、「弱成層燃焼」から「成層燃
焼」への切換時に上記遅延を行ったり、それら以外の燃
焼方式切換の組み合わせのとき行われる上記遅延を実行
しないようにしたりしてもよい。また、第２実施形態で
は、燃焼方式切換の組み合わせのいずれかにおいて、上
記遅延を実行しないようにしてもよい。

【０１６０】・上記各実施形態において、燃料噴射量Ｑ
（機関負荷）や吸気圧ＰＭ（吸入空気量）以外の各種エ
ンジン運転状態に基づき、バルブ指示モードＦＭＯＤＥ
の変化に対する噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩの変
化を遅延させてもよい。

【０１６１】・上記各実施形態では、リッチスパイク制
御中における燃焼方式の切り換えに本発明を適用した
が、これに代えて例えばブレーキ制御中における燃焼方
式の切換時に本発明適用してもよい。ここで、ブレーキ
制御とは、ブレーキペダル５１が踏み込まれたとき、例
えば「成層燃焼」が行われていたとしても燃焼方式を
「成層燃焼」と「均質ストイキ燃焼」との間で順次段階
的に切り換えてスロットルバルブ２３を閉じ側に制御
し、ブレーキブースタ５０を駆動するのに十分な負圧を
吸気通路３２内に生じさせる制御のことである。

【０１６２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、燃焼方式
を切り換えるための燃料噴射形態の変更は、切換後の燃
焼方式に適した開度へのスロットルバルブ開度の変更に
対し、機関運転状態に応じて遅延される。従って、上記
スロットルバルブ開度の変更に対する吸入空気量変化に
機関運転状態に応じた応答遅れが生じても、その吸入空
気量応答遅れによって混合気の空燃比が適正値よりもリ
ーン又はリッチになって失火が生じるのを防止すること
ができる。

【０１６３】請求項２記載の発明によれば、スロットル
開度変更手段によるスロットルバルブ開度の変更が行わ
れてから燃料噴射形態が変更されるまでの遅延時間は、
内燃機関の機関負荷状態に応じて設定される。そのた
め、機関負荷状態等の内燃機関の運転状態に応じて変化
する上記スロットルバルブ開度変更時の吸入空気量変化
の応答遅れによって、混合気の空燃比が適正値よりもリ
ーン又はリッチになって失火が生じるのを防止すること
ができる。

【０１６４】請求項３記載の発明によれば、スロットル
開度変更手段によるスロットルバルブ開度の変更が行わ
れてから、その開度変更に基づき吸入空気量が所定の値
に達するまでは燃料噴射形態の切り換えが行われない。
従って、上記スロットルバルブ開度の変更に対して吸入
空気量の変化に応答遅れが生じ、その吸入空気量変化の
応答遅れが内燃機関の運転状態に応じて変化したとして
も、同吸入空気量が切換後の燃焼方式に適した値になっ
てから燃料噴射形態の切り換えが行われるため、混合気
の空燃比が適正値よりもリッチ又はリーンになって失火
が生じるのを防止することができる。

【０１６５】請求項４記載の発明によれば、スロットル
開度変更手段によるスロットルバルブ開度の変更が行わ
れてから、その開度変更に基づき吸入空気量が切換後の
燃焼方式が行われたときの吸入空気量に応じた値に達す
るまでは燃料噴射形態の切り換えが行われない。従っ
て、上記スロットルバルブ開度の変更に対して吸入空気
量の変化に応答遅れが生じ、その吸入空気量変化の応答
遅れが機関負荷状態など内燃機関の運転状態に応じて変
化したとしても、同吸入空気量が切換後の燃焼方式に適
した値になってから燃料噴射形態の切り換えが行われる
ため、混合気の空燃比が適正値よりもリッチ又はリーン
になって失火が生じるのを一層好適に防止することがで
きる。

【０１６６】請求項５記載の発明によれば、燃焼方式を
段階的に順次変更する場合などにおいて、スロットル開
度変更手段によるスロットルバルブ開度の変更が行われ
てから、その開度変更に基づき変化する吸入空気量が切
換後の燃焼方式に適した値に達するまでの時間に基づ
き、今回の燃焼方式の切換タイミングから次の燃焼方式
の切換タイミングまでの燃焼方式保持時間が変更され
る。従って、スロットル開度変更手段によるスロットル
バルブの開度変更により吸入空気量が切換後の燃焼方式
に適した値に達するまでに、更に次の燃焼方式に切り換
えられることにより混合気の空燃比が適正値よりもリッ
チ又はリーンになって、失火が生じるのを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる制御装置が適用されたエンジン
全体を示す断面図。

【図２】同エンジンにおける吸気及び排気ポートの形状
を示すシリンダヘッドの断面図。

【図３】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。

【図４】エンジンの燃焼方式を決定する際に参照される
マップ。

【図５】遅延カウンタを設定する際に参照されるマッ
プ。

【図６】リッチスパイク制御中におけるバルブ指示モー
ドＦＭＯＤＥ、保持カウンタＣＭＨＯＬＤ、スロットル
目標開度、吸気圧ＰＭ、遅延カウンタＣｒ、噴射・点火
指示モードＦＭＯＤＥＩ、燃料噴射量Ｑ、及びエンジン
出力トルクの推移を示すタイムチャート。

【図７】アクセル踏込量と燃料噴射量との関係を示すグ
ラフ。

【図８】エンジン出力トルクとスロットル目標開度との
関係を示すグラフ。

【図９】リッチスパイク制御中において燃焼方式が「均
質リッチ燃焼」へ向かう過程でのバルブ指示モードＦＭ
ＯＤＥ、スロットル開度、及び吸気圧ＰＭの推移を示す
タイムチャート。

【図１０】リッチスパイク制御中において燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」から「成層燃焼」側へ戻る過程での
バルブ指示モードＦＭＯＤＥ、スロットル開度、及び吸
気圧ＰＭの推移を示すタイムチャート。

【図１１】第１実施形態の燃焼方式切換手順を示すフロ
ーチャート。

【図１２】第１実施形態の燃焼方式保持カウンタ設定手
順を示すフローチャート。

【図１３】第１実施形態の燃焼方式保持カウンタ設定手
順を示すフローチャート。

【図１４】第１実施形態の噴射・点火指示モード設定手
順を示すフローチャート。

【図１５】第１実施形態の遅延カウンタ設定手順を示す
フローチャート。

【図１６】第２実施形態の噴射・点火指示モード設定手
順を示すフローチャート。

【図１７】燃料噴射量と定常時吸気圧との関係を示すグ
ラフ。

【図１８】リッチスパイク制御中において燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」へ向かう過程でのバルブ指示モード
ＦＭＯＤＥ、スロットル開度、吸気圧ＰＭ、及び噴射・
点火指示モードＦＭＯＤＥＩの推移を示すタイムチャー
ト。

【図１９】リッチスパイク制御中において燃焼方式が
「均質リッチ燃焼」から「成層燃焼」側へ戻る過程での
バルブ指示モードＦＭＯＤＥ、スロットル開度、吸気圧
ＰＭ、及び噴射・点火指示モードＦＭＯＤＥＩの推移を
示すタイムチャート。

【符号の説明】

１１…エンジン、２３…スロットルバルブ、２４…スロ
ットル用モータ、２６…アクセルポジションセンサ、３
６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射弁、４４…スロ
ットルポジションセンサ、９２…電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｇ ３０１Ｋ 45/00 ３６６ 45/00 ３６６Ｆ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関出力トルクが一定となるように燃料噴
   射形態を変更することで燃焼方式が切り換えられる内燃
   機関の制御装置において、 前記燃焼方式の切換時に内燃機関のスロットルバルブの
   開度を切換後の燃焼方式に適した開度へと変更するスロ
   ットル開度変更手段と、 前記燃焼方式切り換えのための燃料噴射形態の変更を、
   前記スロットル開度変更手段によるスロットルバルブ開
   度の変更に対し、内燃機関の運転状態に応じて遅延させ
   る遅延手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】前記遅延手段は、前記スロットル開度変更
   手段によるスロットルバルブ開度の変更が行われてから
   燃料噴射形態が変更されるまでの遅延時間を内燃機関の
   機関負荷状態に応じて設定し、前記スロットル開度変更
   手段によるスロットルバルブ開度の変更が行われてから
   前記遅延時間が経過した後、燃焼方式を切り換えるため
   に燃料噴射形態を変更する請求項１記載の内燃機関の制
   御装置。
3. 【請求項３】前記遅延手段は、内燃機関の吸入空気量を
   監視するとともに、前記スロットル開度変更手段による
   スロットルバルブ開度の変更に基づき前記吸入空気量が
   所定の値に達したとき、燃焼方式を切り換えるために燃
   料噴射形態を変更する請求項１記載の内燃機関の制御装
   置。
4. 【請求項４】前記所定の値は、前記スロットル開度変更
   手段によるスロットルバルブ開度の変更後に得られる吸
   入空気量に応じた値であり、機関運転状態に基づき求め
   られる請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関
   の制御装置において、 前記燃焼方式の切換タイミングから次の燃焼方式の切換
   タイミングまでの燃焼方式保持時間を、前記スロットル
   開度変更手段によりスロットルバルブ開度が変更されて
   から燃料噴射形態が変更されるまでの時間に応じて変更
   する保持時間変更手段を更に備えることを特徴とする内
   燃機関の制御装置。